光伏电缆耐候性试验的研究.doc

光伏电缆耐候性试验方法的探究 （芜湖特种电线电缆产品质量监督检验中心）王显儒 光伏电缆是一种电子束交叉链接电缆，在所属设备中可抵御恶劣气候环境和经受机械冲击。使用环境的特殊要求电缆和部件不仅具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性，而且能承受更大范围的的温度变化。由于光伏发电系统，特别是系统的DC侧，需要安放在阳光照射充足的环境下才能获得更高的工作效率，这就对设备以及连接设备所用电缆的耐候性提出了严格的要求。如将普通电缆用于光伏发电系统，将会对整个系统的工作性能以及寿命产生严重影响。因此，额定工作温度为90℃的橡胶电缆、额定工作温度为70℃的PVC电缆是不能用于光伏发电系统的。光伏电缆通常采用耐候性较好的交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料制作护套及绝缘层，但是原材料的选择、加工工艺等差异，会使光伏电缆产品的质量相差甚远。同时，光伏电缆将长时间不间断地暴露在户外工作，常年经受日晒、雨淋、风吹、大气污染等环境影响，其性能容易变坏，主要表现为护套开裂、绝缘层的电阻率下降、导体的导电性能下降、总体机械性能下降等。因此，光伏电缆耐候性已成为生产厂家和用户关注的一项重要指标。 1.人工耐候老化试验简介 一般光伏电缆标称运行温度为90℃，寿命为20～25年。无论是生产厂家还是质量检测机构，都需要对光伏电缆产品的实际质量情况进行检测试验。将光伏电缆试样暴露在自然环境中是最简单的老化试验方法，但自然气候老化试验通常需要很长的试验时间，实际试验过程中是不可能用这么长的时间去等待一个产品的试验结果。此外，自然情况下的气候环境变化随机性较大，再现性不理想，难以进行重复试验的数据对比。因此，通常采用人工气候加速老化试验方法对试样进行检测检验。所谓人工耐候老化试验，就是通过在试验箱中人工模拟和加强某种或者多种环境因素的方式，将试样暴露在其中，在人工干预的实验室条件下，用较短的时间来获得光伏电缆耐候性数据的方法。光伏电缆的老化，主要是其绝缘及护套材料的老化。 对交联无卤聚烯烃这类高分子材料的老化产生作用的环境因素，主要有高温、潮湿、臭氧、紫外线四种。因此，对光伏电缆产品进行人工耐候老化试验，主要就是在试验箱内人工模拟这四种环境因素，将试样暴露在其中一段时间，以获得光伏电缆的耐候性数据。 2.常用的光伏电缆耐候性试验方法 目前，国际上流行的光伏电缆标准主要有德国莱茵TUV集团的2Pfg 1169/08.2007《光伏系统用电缆要求（Requirements for cables for use in photovoltaic-systems）》、美国保险商实验室的UL4703《光伏电缆调查概述（Outline of invetigation for photovoltaic wire）》，以及相关的IEC标准、日本PSE认证标准等。然而国内还没有针对光伏电缆的国家标准或行业标准，只有相关企业自己的标准。光伏电缆行业主要采用德国莱茵TUV集团内部技术规范文件2Pfg 1169/08.2007作为光伏电缆检测标准，其中涉及光伏电缆耐候性检测的主要部分如表1所示。按上述技术规范文件要求，需要对待检测的光伏电缆产品采集多组试样，每组试样进行其中一种单项试验，将检测结果与该项测试的要求进行对比，采用单项否定模式对光伏电缆产品的质量进行判别。 表1 2Pfg 1169/08.2007中关于光伏电缆耐候性检测的主要部分 检测项目 试验条件 试验要求 湿热试验 试验温度90℃，相对湿度85％ 抗张强度变化不超过-30％； 持续时间1000h 断裂伸长率变化不超过-30％ 耐臭氧试验 试验温度（40±2）℃，相对湿度（55±5）％ 持续时间72h,臭氧浓度（体积分数） 无开裂 （200±50）×％ 耐候性/抗紫外线试验 试验持续时间720h，测试温度63℃， 相对湿度65％,在300-400nm条件下的 最小功率（60±2）W/，喷水/干燥 无开裂 周期18min/102min 人工模拟和加强单一环境因素来进行加速老化试验，在目前已有较为完善的理论体系和较为成熟的老化理论模型。因此，这种光伏电缆耐候性试验方法的可靠性较高。此外，由于操作简单，这种试验方法已在全球范围特别是欧盟以及我国得到了广泛 的应用。 光伏电缆耐候性综合试验方法的研究 现行的电缆耐候性试验标准（方法），无论是国内针对普通电缆还是国外（国际）针对光伏电缆，绝大多数是采用多组试样单项试验的模式。尽管这种模式体系完善、模型成