Il 10 luglio 2026, il carico elettrico nazionale della Cina ha raggiunto il nuovo record annuale di 1,518 miliardi di kW. Si prevede che il continuo caldo, la domanda di raffreddamento e la produzione industriale spingeranno il picco estivo ancora più in alto. Allo stesso tempo, gli impianti solari funzionano in alcune delle condizioni termiche più rigide dell'anno-non solo a causa della temperatura dell'aria, ma anche a causa del calore accumulato su tetti, passerelle per cavi e superfici metalliche esposte.Amministrazione nazionale cinese per l'energia.
Per gli ingegneri del fotovoltaico, questo è un promemoria tempestivo: la sezione trasversale nominale-stampata su un cavo solare non determina, di per sé, quanta corrente il cavo può trasportare in sicurezza.
La temperatura ambiente, il metodo di installazione, il raggruppamento dei cavi, la temperatura del conduttore, la caduta di tensione e la qualità del connettore devono essere controllati insieme.
Una previsione meteorologica a 40 gradi non significa un ambiente via cavo a 40 gradi
I dati meteorologici normalmente rappresentano la temperatura dell'aria all'ombra. Un cavo fotovoltaico installato sotto i moduli, su un tetto buio o vicino a una struttura metallica potrebbe essere esposto a un ambiente locale molto più caldo.
Più fonti di calore possono agire contemporaneamente:
- Radiazione solare diretta
- Calore riflesso o emesso dal tetto
- Flusso d'aria limitato sotto i moduli
- Calore assorbito da vaschette o condotti metallici
- Perdite elettriche all'interno del conduttore
- Calore generato su connettori e terminazioni
Ciò significa che gli ingegneri non dovrebbero utilizzare le previsioni meteorologiche regionali come unica temperatura di progetto. È necessario considerare il percorso effettivo del cavo.
Un cavo sospeso in aria libera solitamente dissiperà il calore in modo più efficace rispetto allo stesso cavo installato all'interno di un condotto o raggruppato strettamente con altri cavi caricati. Due cavi con la stessa dimensione del conduttore possono quindi avere correnti consentite diverse.
La temperatura massima del cavo non corrisponde alla corrente nominale automatica
Il cavo H1Z2Z2-K prodotto in conformità alla norma EN 50618 è progettato per applicazioni fotovoltaiche esterne impegnative. Normalmente utilizza un conduttore in rame stagnato-di Classe 5 con materiali isolanti e guaina-reticolati e privi di alogeni.
Tuttavia, la sua temperatura nominale a volte viene fraintesa.
Il cavo di tipo EN 50618- è generalmente progettato per una temperatura massima del conduttore di 90 gradi durante il normale funzionamento continuo. Il funzionamento a 120 gradi è limitato a un totale di 20.000 ore nelle condizioni definite dallo standard: non è il normale obiettivo di progettazione continua. Una specifica rappresentativa del produttore conferma il limite normale di 90 gradi e la condizione limitata di 120 gradi.Dati tecnici LAPP H1Z2Z2-K
La distinzione è importante perché:
- La temperatura ambiente è la temperatura intorno al cavo.
- La temperatura del conduttore è la temperatura raggiunta all'interno del cavo.
- La capacità di portata-di corrente è la corrente che mantiene il conduttore entro la temperatura consentita in una condizione di installazione definita.
Un cavo contrassegnato con "90 gradi" non è automaticamente adatto a trasportare la corrente di riferimento pubblicata in un ambiente a 90 gradi di aria ambiente. Se l'ambiente è già caldo, il cavo ha molta meno capacità di rilasciare il calore generato dalla propria resistenza.
Ricalcolare la portata utilizzando le reali condizioni di installazione
Le attuali-tabelle della capacità di carico si basano su condizioni di riferimento specifiche. Questi potrebbero includere un singolo cavo in aria libera, una temperatura ambiente definita, una particolare temperatura del conduttore e un metodo di installazione presunto.
Ad esempio, la scheda tecnica di un cavo Prysmian H1Z2Z2-K da 6 mm² fornisce valori di corrente diversi a seconda che il cavo sia installato liberamente in aria o installato su una superficie. I valori indicati si basano su una temperatura ambiente di 60 gradi, dimostrando perché le condizioni alla base di un numero di ampacità contano tanto quanto il numero stesso. Scheda tecnica Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K
In pratica la corrente ammissibile può essere espressa concettualmente come:
I fattori di correzione devono provenire dallo standard elettrico applicabile, dal codice locale o dai dati verificati del produttore. Non dovrebbero essere stimati.
Gli ingegneri dovrebbero confermare almeno quanto segue:
| Fattore di progettazione | Cosa dovrebbe essere controllato |
|---|---|
| Temperatura ambiente | Temperatura massima prevista lungo il percorso effettivo |
| Metodo di installazione | Aria libera, passerella portacavi, condotto, canaletta, superficie del tetto o interrata |
| Raggruppamento di cavi | Numero di cavi caricati simultaneamente e spaziatura |
| Limite del conduttore | Temperatura continua consentita del conduttore |
| Ambiente termale | Materiale del tetto, isolamento, ventilazione e fonti di calore vicine |
| Dispositivo di protezione | Coordinamento tra capacità del cavo e protezione da sovracorrente |
| Dati del produttore | Condizioni di riferimento utilizzate per l'ampiezza pubblicata |
A livello internazionale, la norma IEC 62548-1 copre i requisiti di progettazione degli array fotovoltaici, compresi il cablaggio degli array CC e la protezione elettrica. Il dimensionamento dei cavi dovrebbe inoltre seguire le norme nazionali pertinenti derivate da standard come la serie IEC 60364. CEI 62548-1:2023
I cavi raggruppati possono intrappolare più calore del previsto
Il raggruppamento dei cavi è particolarmente importante attorno a quadri elettrici, ingressi di inverter, curve di canaline e sezioni di condutture.
Quando più cavi caricati vengono installati vicini, ciascun cavo riscalda gli altri e il flusso d'aria viene ridotto. Anche se la maggior parte del percorso è aperto e ben ventilato, un breve tratto congestionato può diventare il collo di bottiglia termico.
Le aree tipiche che richiedono attenzione includono:
- Cavi multipli legati in un fascio stretto
- Conduttori positivi e negativi affollati in un unico condotto
- Passerelle portacavi riempite oltre le ipotesi progettuali
- Cablaggio denso immediatamente sotto una scatola combinatrice
- Cavi appoggiati direttamente sui materiali caldi del tetto
- Cavo in eccesso arrotolato lasciato dietro i moduli
Le fascette strette possono anche creare stress meccanico e limitare il movimento durante l'espansione termica. I cavi devono essere sostenuti senza essere schiacciati e deve essere rispettato il raggio minimo di curvatura indicato dal produttore.
Ove possibile, aumentare la spaziatura o migliorare la ventilazione può essere più efficace del semplice aumento delle dimensioni del conduttore.
Una temperatura più elevata aumenta anche la caduta di tensione
La temperatura del cavo non influisce solo sulla durata dell'isolamento. La resistenza elettrica del rame aumenta quando il conduttore diventa più caldo.
Per stime ingegneristiche, la resistenza del rame aumenta di circa lo 0,39% per ogni aumento di 1 grado sopra la temperatura di riferimento. Un conduttore operante a 80 gradi avrà quindi una resistenza sostanzialmente maggiore rispetto allo stesso conduttore misurato a 20 gradi.
Il risultato è:
- Maggiore caduta di tensione
- Perdite I2RI^2RI2R più elevate
- Potenza erogata inferiore
- Riscaldamento aggiuntivo del conduttore
La resistenza del cavo fotovoltaico è normalmente specificata a 20 gradi secondo la norma IEC 60228. La norma IEC 60228 definisce la costruzione del conduttore e i requisiti di resistenza massima, inclusi i conduttori flessibili di Classe 5 comunemente utilizzati nei cavi solari.CEI 60228:2023
I calcoli della caduta di tensione-dovrebbero pertanto utilizzare la resistenza corretta in base alla temperatura operativa prevista-non solo al valore di catalogo a 20 gradi.
Ciò è particolarmente importante per:
- Circuiti a corda lunga
- Layout inverter centralizzati
- Grandi piante-montate a terra
- Impianti roof top con passaggio cavi indiretto
- Sistemi che funzionano vicino al limite inferiore di tensione MPPT dell'inverter
Non dimensionare il cavo solo in base alla corrente operativa del modulo
I circuiti fotovoltaici non sono carichi CC ordinari e stabili. La corrente di progetto deve riflettere la corrente massima che l'array può produrre in base agli standard di progettazione applicabili e alle normative locali.
Potrebbe essere necessario considerare nel calcolo:
- Corrente di cortocircuito-del modulo
- Corde parallele
- Fattori di sicurezza o di corrente continua-richiesti
- Guadagno bifacciale
- Irraggiamento superiore alle condizioni di prova standard
- Inverti-il contributo attuale
- Protezione da sovracorrente
- Futuri cambiamenti nella configurazione del modulo o della stringa
Un errore comune è confrontare direttamente la corrente operativa del modulo con la potenza nominale del catalogo cavi. Ciò può ignorare sia il fattore di corrente-di progettazione FV richiesto sia il declassamento termico causato dall'ambiente di installazione.
La sequenza corretta è:
- Stabilire la corrente di progetto del circuito fotovoltaico.
- Determinare la portata del cavo di riferimento.
- Applicare tutti i fattori di correzione richiesti.
- Confermare che la portata corretta supera la corrente di progetto.
- Controllare la caduta di tensione e la perdita di potenza.
- Verificare la compatibilità della protezione e del connettore.
Superare uno solo di questi controlli non è sufficiente.
I connettori possono diventare il punto più caldo del circuito
Un cavo di dimensioni corrette non può compensare una connessione scadente.
L'aumento della temperatura del connettore può essere causato da:
- Crimpatura errata o incompleta
- Utensile o matrice di crimpatura sbagliata
- Sezione trasversale del cavo-fuori dall'intervallo approvato del connettore
- Diametro esterno del cavo incompatibile con la guarnizione
- Contatti contaminati o danneggiati
- Connettori non completamente inseriti
- Miscelazione di componenti di connettori di diversi produttori
- Ingresso di acqua e corrosione
- Eccessiva tensione meccanica sulla connessione
Questi difetti aumentano la resistenza di contatto. Poiché la generazione di calore segue P=I2RP=I^2RP=I2R, anche un aumento di resistenza relativamente piccolo può creare un riscaldamento locale significativo quando la corrente è elevata.
NREL ha documentato il bilancio fotovoltaico-dei-guasti dei connettori del sistema che comportano surriscaldamento, ammorbidimento e distorsione fisica, con casi gravi che potenzialmente portano a circuiti aperti, archi o incendi. Equilibrio NREL-della-ricerca sulla durabilità del sistema
Durante un'ondata di caldo, una connessione marginale ha meno margine termico. Gli ingegneri dovrebbero quindi considerare il cavo e il connettore come un unico sistema abbinato piuttosto che come prodotti separati.
Il percorso dei cavi merita la stessa attenzione delle dimensioni dei cavi
Un buon routing riduce sia lo stress termico che quello meccanico.
Ove possibile:
- Tenere i cavi lontani da superfici che accumulano calore estremo.
- Mantenere il flusso d'aria attorno ai cavi CC esposti.
- Evitare raggruppamenti non necessari e condotti troppo ravvicinati.
- Proteggere i cavi dai bordi metallici taglienti.
- Evitare che i cavi restino immersi in acqua o detriti.
- Supportare i connettori in modo che il loro peso non venga sostenuto dal cavo.
- Evitare che i cavi sciolti tocchino la superficie posteriore dei moduli.
- Separare il cablaggio CC dalle apparecchiature-produttrici di calore non correlate.
- Utilizza supporti resistenti ai raggi UV- e agli agenti atmosferici-adatti alla vita del progetto.
Per i sistemi su tetto, il percorso dovrebbe considerare anche l'accesso per la manutenzione e la lotta antincendio. Una dimensione del conduttore tecnicamente corretta non rende affidabile un circuito instradato in modo inadeguato.
Ricontrolla i sistemi esistenti con l'ispezione termica
Le ondate di calore offrono un’utile opportunità per identificare i punti deboli perché i problemi termici diventano più visibili in condizioni di elevato irraggiamento e corrente elevata.
L'ispezione deve essere eseguita da personale qualificato in condizioni operative rappresentative. I controlli utili includono:
- Ispezione a infrarossi di connettori, quadri elettrici e terminazioni
- Confronto della temperatura tra stringhe simili
- Ispezione visiva per scolorimento, deformazione o rivestimento dei cavi incrinato
- Verifica dell'innesto del connettore
- Ispezione dei supporti dei cavi e del raggio di curvatura
- Confronto attuale tra stringhe parallele
- Test di resistenza-di isolamento quando richiesto
- Esame dei dispositivi di protezione e della coppia terminale secondo la procedura del produttore
La sola temperatura assoluta non sempre identifica il problema. Un connettore o una sezione di cavo notevolmente più calda rispetto a componenti equivalenti che trasportano corrente simile merita un'indagine.
Il circuito non deve essere semplicemente ri-energizzato dopo aver serrato o sostituito una parte. Gli ingegneri dovrebbero identificare la causa sottostante, come una crimpatura errata, un componente incompatibile, un sovraccarico, un conduttore danneggiato o un instradamento inadeguato.
Una pratica lista di controllo per la revisione delle ondate di caldo
Prima di approvare un nuovo progetto-o prima del successivo periodo di caldo estremo-gli ingegneri del settore fotovoltaico dovrebbero ricontrollare:
La temperatura massima locale, non solo la temperatura meteorologica pubblicata
Le condizioni di riferimento dietro la tabella della portata del cavo
Fattori di correzione della temperatura, del raggruppamento e dell'installazione
Corrente effettiva di progetto del circuito fotovoltaico
Caduta di tensione alla temperatura prevista del conduttore
Corrente nominale di cavi e connettori
Compatibilità della sezione-trasversale del cavo e del diametro-esterno
Strumenti di crimpatura e procedure di installazione
Sezioni congestionate vicino a quadri elettrici e inverter
Risultati dell'ispezione termica dai sistemi operativi
Coordinamento della protezione e requisiti-correnti di guasto
Conformità agli standard applicabili del progetto e al codice locale
La resistenza al calore è un problema di progettazione-a livello di sistema
La scelta di un cavo H1Z2Z2-K certificato è un punto di partenza importante, ma la certificazione non elimina la necessità di calcoli tecnici.
Prestazioni affidabili in condizioni di caldo estremo dipendono dal sistema completo: qualità del conduttore, struttura del cavo, metodo di installazione, fattori di correzione, controllo della caduta di tensione-, compatibilità dei connettori e lavorazione dell'installazione.
Per gli appaltatori EPC e gli acquirenti di progetti, l’approccio più sicuro è rivedere queste condizioni prima dell’appalto. Modificare la dimensione del cavo o le specifiche del connettore durante la progettazione è relativamente semplice. La sostituzione del cablaggio surriscaldato dopo la messa in servizio non lo è.
SINELINKfornisce cavi solari certificati, connettori fotovoltaici compatibili e accessori di supporto per progetti su tetto e su scala-di pubblica utilità. La sezione trasversale-del cavo, il diametro esterno, la compatibilità dei connettori e la documentazione-specifica del progetto possono essere esaminati prima del preventivo e della produzione.