Typen PV DC-kabels: H1Z2Z2-K, IEC 62930 en PV1-F

Snel antwoord: De drie namen op fotovoltaïsche DC-kabel komen uit drie verschillende systemen. H1Z2Z2-K is een Europese geharmoniseerde aanduiding, IEC 62930 is de internationale kabelnorm, en PV1-F is een productaanduiding die voortkomt uit een particulier testprogramma. Elke letter in H1Z2Z2-K legt een eigenschap vast: halogeenvrije geëxtrudeerde isolatie, halogeenvrije geëxtrudeerde mantel, flexibele geslagen geleider. Geen van de drie namen zegt iets over hoe dik het koper is, en geen van hen is een merk. Wat een fotovoltaïsche kabel onderscheidt van een installatiedraad is het omhulsel rond het koper en de tests die de afgewerkte kabel heeft doorstaan.

Iedereen die kabel voor een installatie heeft besteld, heeft gemerkt dat de DC-zijde nooit de bekende namen van installatiedraad gebruikt. De bestelling gaat uit voor H1Z2Z2-K, of voor iets dat naar verluidt aan IEC 62930 voldoet, of voor PV1-F. De namen lijken op productcodes omdat twee ervan dat ruwweg ook zijn, maar ze komen uit drie verschillende systemen, en de verschillen tussen die systemen komen later naar voren, in een kabelgoot of op een dak.

De verwarring is begrijpelijk. Een fotovoltaïsche kabel is koper, isolatie en een mantel, precies zoals een installatiedraad, en het koper is niet het interessante deel. De DC-zijde van een installatie werkt op een hoge spanning die nooit door nul gaat. De kabel ligt tientallen jaren in direct zonlicht, en hij warmt in de zomer op in een aansluitdoos. Hij koelt ook af tot onder het vriespunt op winternachten, en hij wordt tijdens de installatie door goten en om hoeken getrokken. De materiaalkeuzes die dat overleven verschillen van de materiaalkeuzes die binnen een muur logisch zijn.

Dit artikel gaat over het lezen van de namen en over de interface waar die namen moeten overeenkomen met iets anders op de module: de connector en de aansluitdoos waaraan de kabel is bevestigd.

Eén taak, drie naamgevingssystemen

Een kabelnaam kan komen uit een nationaal of regionaal systeem dat in meerdere landen is geharmoniseerd, uit een internationale norm, of uit een particulier testprogramma dat door een certificeringsinstantie wordt uitgevoerd. Alle drie belanden ze in hetzelfde project, en het zijn geen uitwisselbare labels voor hetzelfde document.

De praktische consequentie is dat twee kabels met verschillende namen beide correct kunnen zijn voor de DC-zijde, terwijl een derde kabel met een bekende naam helemaal niet correct is. Ze vergelijken betekent vragen tot welk systeem de naam behoort, en dan vragen waaraan de kabel daadwerkelijk moest voldoen om die naam te verdienen.

H1Z2Z2-K letter voor letter lezen

De geharmoniseerde aanduiding is de meest leesbare van de drie, omdat elk teken één beslissing draagt. De voorafgaande H markeert een type dat over de Europese systemen is geharmoniseerd in plaats van een nationaal type. De 1 is een spanningsklasse, geen doorsnede en geen stroombelasting. De twee Z-items beschrijven de isolatie en de mantel: Z voor een halogeenvrije geëxtrudeerde compound, waarbij de 2 de specifieke materiaalfamilie aangeeft. Het koppelteken en de K aan het einde beschrijven de geleider: flexibel, geslagen koper, bedoeld om te worden gebogen en in een contact te worden gekrompen.

Twee details zijn het uitlichten waard, omdat dat degene zijn die mensen overslaan. Ten eerste zijn de twee Z-items afzonderlijk: een kabel kan een halogeenvrije isolatie en een andere mantel hebben, en de aanduiding is wat je vertelt of beide gedekt waren. Ten tweede is K een uitspraak over de constructie van de geleider, wat de kabel goed hanteerbaar maakt in een aansluitdoos en wat ervoor zorgt dat hij goed in een connector krimpt. Een flexibele geslagen geleider heeft bij dezelfde doorsnede ook meer oppervlak en gedraagt zich anders onder een schroefklem dan een massieve kern.

Wat de aanduiding niet bevat is de doorsnede. Die wordt afzonderlijk gekozen, op basis van de stroom die de string voert, de spanningsval die de ontwerper acceptabel vindt en de manier waarop de kabel wordt geïnstalleerd. Een kabelgoot in vrije lucht en een leiding in een muur voeren warmte niet op dezelfde manier af, dus dezelfde doorsnede voert op beide plaatsen niet dezelfde stroom. Niets in de geharmoniseerde naam haalt die berekening van het bureau van de ontwerper.

Wat de internationale norm vraagt

IEC 62930 is geschreven voor de toepassing in plaats van voor een land. De norm specificeert de kabelconstructie en specificeert vervolgens het testprogramma dat de afgewerkte kabel moet doorstaan, wat het deel is dat ertoe doet wanneer je twee gelijk uitziende kabels vasthoudt en probeert te beslissen of het hetzelfde product is.

De testset richt zich op de omgeving waarin de kabel daadwerkelijk leeft. Weersinvloeden en ultraviolette blootstelling werken in op het buitenoppervlak. Vochtige warmte en thermische veroudering werken in de loop van de tijd in op het materiaal. Bestendigheid tegen oplosmiddelen en olie is van belang omdat een kabel op een dak dingen aanraakt die een muurkabel nooit aanraakt. Koud buigen controleert wat er gebeurt wanneer dezelfde mantel moet worden gevormd bij een temperatuur ruim onder de temperatuur waarbij hij is geëxtrudeerd. Ozonbestendigheid en een DC-spanningstest sluiten de lijst af. Een halogeenvrije aanduiding voegt het gedrag van het materiaal bij brand toe: wat het niet afgeeft, en hoeveel rook en zuur gas het produceert.

De naam op een mantel kan dus het ene systeem aanduiden, terwijl het bewijs erachter een ander systeem betreft. Een kabel kan gemarkeerd zijn als H1Z2Z2-K en gekwalificeerd zijn volgens het internationale testprogramma, of gemarkeerd zijn met een eigen typecode van de fabrikant en toch gekwalificeerd zijn. Daarom is een specificatie die een norm noemt en om het testrapport vraagt sterker dan een specificatie die een aanduiding noemt en daar stopt.

Het is ook goed om te weten dat de handelsafkorting voor de internationale norm zelf verwarring kan veroorzaken. In sommige bestelmateriaal ziet u de norm geschreven als IEC 131. Er bestaat geen afzonderlijke norm met die betekenis: het nummer is 62930, en de afkorting is een gewoonte rather dan een tweede specificatie.

Waarom een gewone installatiedraad op een dak faalt

Het falen van een met polyvinylchloride omhulde installatiedraad buitenshuis is geen mysterie en het is niet geleidelijk op een onschadelijke manier. Het compound bevat weekmaker die het flexibel houdt. Na jaren van hitte en zonlicht migreert de weekmaker eruit, en de ultraviolette component van zonlicht breekt polymeerketens aan het oppervlak. De mantel verliest zijn flexibiliteit, verkrijt en wordt dan hard. Zodra hij hard wordt, is beweging aan de rand van een kabelgoot of een temperatuurcyclus voldoende om een scheur te openen.

Water volgt de scheur. Vanaf dat punt werkt de isolatie onder omstandigheden waarvoor zij nooit is gekozen, en het einde van de keten is een lekpad op een geleider die de volledige stringspanning voert. Aan de DC-zijde is het gevolg erger dan de equivalente fout in een AC-circuit, en de reden heeft niets met kabelmaterialen te maken. Een wisselstroom gaat elke halve cyclus door nul, dus een boog die bij een nuldoorgang ontstaat, dooft doorgaans. Een DC-boog heeft zo'n moment niet.

De twee kabels in die vergelijking bevatten vergelijkbaar koper. Wat verschilt is het compound eromheen, de manier waarop het materiaal wordt geëxtrudeerd in plaats van thermoplastisch is, en de tests die de afgewerkte kabel moest doorstaan. Dit is het deel dat een koper die alleen naar de geleiderdoorsnede kijkt niet kan zien, en het is het deel dat bepaalt hoe de kabel er na vijf zomers uitziet.

Waar de belasting vandaan komt

Het helpt om de lijst van belastingen concreet te houden, omdat een kabelnorm in wezen die lijst is omgezet in tests met slaaggrenzen. Zonlicht levert de hele dag ultraviolette straling. Een aansluitdoos in de zomer is een klein gesloten volume dat wordt verwarmd door de module erachter, en de leiding zit in dat volume. Vochtige warmtecycli zijn condensatie gevolgd door verdamping, keer op keer, op het punt waar de mantel een connector of een wartel raakt. Ozon is aanwezig in de lucht en wordt ook geproduceerd door boogvorming, wat betekent dat een slecht gemaakte verbinding de kabel in de buurt kan beschadigen. Kou is van belang op het moment van installatie, wanneer een mantel bij nul graden om een hoek wordt gebogen en de vervorming behoudt.

Mechanische beweging is degene die wordt onderschat. Wind beweegt kabels op een kabelgoot, thermische cycli verlengen en verkorten ze enigszins, en de trekspanning tijdens installatie is vaak de grootste kracht die de kabel ooit te verduren krijgt. Een fotovoltaïsche kabel is gespecificeerd om dat allemaal te doorstaan gedurende de levensduur van de installatie, daarom zijn de tests op de afgewerkte kabel belangrijker dan het gegevensblad van de grondstof.

Twee beslissingen, één interface

Op een echt project splitst de kabelvraag zich in tweeën, en de twee helften worden door verschillende mensen besloten. De leiding die de aansluitdoos van de module verlaat, wordt in de modulefabriek gekozen, in dezelfde ontwerpfase als de aansluitdoos, de diodelay-out en de connector. Hij komt bevestigd, ingegoten en getest met de module aan. De kabel die tussen strings en naar een combiner box loopt, wordt gekozen door degene die de installatie ontwerpt, en hij wordt op locatie getrokken, gelegd en afgemonteerd.

De plek waar die twee beslissingen samenkomen is de verbinding. Een connector is geschikt voor een reeks geleiderdoorsneden en een reeks buitendiameters van de mantel, met een afdichting die over die reeks werkt. Als de kabel op locatie een mantel heeft buiten het bereik van de afdichting, is de verbinding op papier waterbestendig en in het veld niet. Als de geleiderklasse niet klopt voor het contact, ziet de krimp er acceptabel uit en heeft hij minder contactoppervlak dan het ontwerp bedoelt. Beide problemen zijn onzichtbaar nadat de verbinding is gesloten, en beide worden besloten voordat iemand het dak op klimt.

Dit is ook waar kabelvragen aansluiten bij de connectordiscussie. Een connector die volgens een norm is gecertificeerd, is gecertificeerd als systeem, met een kabelbereik dat in het certificaat wordt vermeld. Het vervangen door een kabel buiten dat bereik haalt de assemblage uit de certificering, zelfs wanneer beide onderdelen afzonderlijk in orde zijn. Dezelfde logica geldt voor de leiding van de module: hij is gekwalificeerd met de connector aan het uiteinde, en de kabel maakt deel uit van die assemblage in plaats van een accessoire.

Voor meer over die interface, inclusief wat een compatibiliteitsclaim wel en niet bewijst, zie MC4 of MC4-compatibel en de vergelijking van specificaties in MC4 vs MC4-Evo 2.

Een inkomende kabel controleren

Niets hiervan vereist een laboratorium. Het vereist dat u in de juiste volgorde naar de juiste dingen kijkt, en dat u om documenten vraagt in plaats van een beschrijving te accepteren. De onderstaande lijst is wat een inkomende inspectie daadwerkelijk kan verifiëren bij de goederenontvangst.

Wat verandert er op de modulelijn

Voor een modulefabrikant is de kabelkeuze geen inkoopdetail, omdat de leiding deel uitmaakt van een gekwalificeerde assemblage. Het wijzigen van de leiding betekent het wijzigen van een component die is getest met de aansluitdoos, de gietmassa en de connector, en het betekent het opnieuw beoordelen van de assemblage tegen de normen waarvoor de module is gecertificeerd. Daarom blijft het leidingtype vaak langdurig vastgelegd, zelfs wanneer er een goedkopere kabel op de markt verschijnt.

De fysieke gevolgen komen tot uiting bij specifieke stations. De leiding moet in de doos buigen zonder op de diode of de soldeerverbinding te drukken, wat een minimale buigradius en een maximale stijfheid bepaalt. Hij gaat door een wartel of een gegoten uitgang waarvan het afdichtingsbereik vastligt. Vervolgens wordt hij gekrompen of gelast aan een connector in een proces waarvan het gereedschap is gekozen voor een geleiderklasse. De assemblagelijn voor aansluitdozen, de las- en lijmprocessen voor de doos en de uithardingsstap zijn allemaal rond die waarden opgezet.

De lijnindeling en stationsvolgorde daarachter worden beschreven in de assemblagelijn voor aansluitdozen en in de gids voor station- en lijnindeling, waarbij de lasstap zelf wordt behandeld in lassen van aansluitdozen.

FAQ

Is PV1-F een IEC-norm?

Nee. PV1-F is een productaanduiding die voortkomt uit een particulier testprogramma, geen nummer in de IEC-catalogus. Dat maakt het niet ongeldig of ongeschikt; het betekent dat een specificatie die PV1-F noemt een producttype noemt, terwijl een specificatie die IEC 62930 noemt een norm noemt waartegen de kabel moet worden getest.

Kan ik een kabel met markering H1Z2Z2-K en een kabel met markering PV1-F in dezelfde streng gebruiken?

Niets in de kabelnormen verbiedt het, en elektrisch maakt het de streng niet uit. Het praktische bezwaar is dat de twee kabels in verschillend tempo kunnen verouderen, zodat een deel van het traject het einde van zijn nuttige levensduur bereikt voordat het andere dat doet. Omdat de kabel ook het onderdeel is dat onzichtbaar faalt, maakt het aanhouden van één type per streng zowel de inbedrijfstelling als het latere foutzoeken eenvoudiger.

Maakt een dikkere geleider een kabel geschikt voor fotovoltaïsche toepassing?

Nee. Doorsnede gaat over stroom en spanningsval. Fotovoltaïsche geschiktheid gaat over de compound, de verknoping en het testprogramma. Een installatiedraad met grote doorsnede blijft een installatiedraad, en de mantel ervan gedraagt zich buitenshuis precies zoals die van een dunne.

Waarom is halogeenvrij belangrijk op een dak?

Een halogeenhoudende mantel komt bij verbranding corrosief en giftig gas vrij, en het gas tast metaal in de buurt aan. Op een dak betekent dat dat de brand apparatuur buiten de kabel zelf kan beschadigen, en het maakt de brand moeilijker te naderen. Een halogeenvrije compound vermindert die bijdrage, wat een reden is dat de geharmoniseerde aanduiding deze voorschrijft voor zowel de isolatie als de mantel.

Hoe kies ik de doorsnede voor een streng?

Op basis van de strengstroom, de installatiemethode, de omgevingstemperatuur en de spanningsval die het ontwerp toestaat. De installatiemethode is van belang omdat een kabel in vrije lucht warmte beter afvoert dan dezelfde kabel gebundeld in een buis. De berekening is gewoon elektrisch ontwerp; de kabelnorm definieert de grenzen waaraan de gekozen kabel moet voldoen, niet de doorsnede die u moet kiezen.

De module wordt al geleverd met een leiding. Maakt de kabel dan nog uit?

Hij maakt uit bij de verbinding. De geleiderklasse en de manteldiameter van de leiding zijn wat de connector op de module en de connector op de kabel ter plaatse op elkaar moeten laten aansluiten, en het temperatuur- en brandgedrag van de leiding maken deel uit van de kwalificatie van de module. Een module kopen met een leiding die past bij de kabel ter plaatse en de lokale eis is goedkoper dan de mismatch later verhelpen.

Een naam is een bewering die u kunt controleren

De drie aanduidingen bestaan omdat drie verschillende systemen een manier nodig hadden om dezelfde taak te beschrijven, en omdat de DC-zijde van een installatie een moeilijkere plek is voor een kabel dan een muur. Ze lezen is vooral een kwestie van weten naar welk systeem u kijkt en dan vragen wat de kabel moest doorstaan. De letters beschrijven de compound en de constructie van de geleider. Ze waren nooit bedoeld om het kopergewicht te beschrijven, en ze waren nooit een vervanging voor een testrapport.

Voor een eigenaar van een installatie is de nuttige gewoonte beperkt: bij goederenontvangst kijken naar de markering, de geleiderklasse, de manteldiameter tegen het bereik van de connector, en de documenten. Voor een modulefabrikant maakt de kabel deel uit van een assemblage die als geheel is gekwalificeerd, en dat is de reden dat een wijziging van de leiding een ontwerpwijziging is in plaats van een vervanging.

Gegevensnotitie: de letter-voor-letter-lezing van H1Z2Z2-K en de toeschrijving van de drie aanduidingen volgen de gepubliceerde kabelnormen en openbare programmadocumenten; lezers moeten de normteksten als gezaghebbend beschouwen. De hierboven genoemde testitems zijn een samenvatting van de gebieden die die normen bestrijken, geen vervanging voor de testclausules. Geen enkel prestatiecijfer in dit artikel is afkomstig van tests door de auteur. De faalvolgorde van een met PVC omhulde draad en het spanningsdiagram zijn schematische illustraties van mechanismen, geen gemeten levensduren.