简析国内光伏电缆认证技术规范的编制与要求

2014-06-26谢志国

电线电缆 2014年2期

谢志国，李骥

(1.中国质量认证中心，北京100070;2.国家电线电缆质量监督检验中心，上海200093)

0 引言

近年来，受益于制造技术进步和产业激励政策，具备清洁能源属性的太阳能光伏发电产业规模成长迅速［1］。据中国光伏产业联盟统计，2012年我国新增光伏装机量达到450万kW(4.5 GW)，同比增长66.7%，已成为全球第二大光伏市场［2］。根据中国政府网7月15日发布的《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，2013～2015年，我国将年均新增光伏发电装机容量1000万kW左右，到2015年总装机容量达到3 500万kW以上。受此影响，用作电气设备基础配套的光伏发电专用电缆(以下简称光伏电缆)发展迅速［3-6］。在太阳能光伏发电系统中，从发电的始端光伏组件到串联、汇流和逆变等环节均需使用大量电缆，其用量超过了一般的发电系统。以1MW光伏发电工程平均用50 km电缆计算，未来几年中仅国内新增光伏装机市场就每年需求高达50万km的电缆。

尽管如此，国内光伏电缆的发展一直面临着本土标准缺失的尴尬。光伏电缆由于使用环境的特殊性，特别是户外敷设的直流侧电缆，需长期抵御各种恶劣自然环境下的侵蚀，其电缆选型应根据具体敷设环境选择具备耐紫外线、耐臭氧、耐高低温和耐高温高湿等特殊性能的光伏电缆，普通材质电缆在这种苛刻的环境下长期使用，易造成护套脆化开裂甚至绝缘材料分解等情况，带来发电系统因故障损坏和发电效率降低等风险。在目前尚未制定光伏电缆标准的情形下，国内电缆厂商一般依照国外标准，例如TUV和UL等标准制造生产，然而国外标准与国内电缆标准体系、光伏组件设备标准以及实际气候条件并不完全兼容匹配，也在一定程度上制约了国内光伏电缆行业的良性发展。

随着我国全球光伏产业的生产制造和应用市场双重中心的确定，国内对制定本土光伏电缆标准的需求和呼吁日益增长［7］。从促进光伏电缆行业健康发展出发，为满足行业相关企业单位对光伏电缆的技术参考和检验选型的需要，中国质量认证中心联合上海电缆研究所(国家电线电缆质量监督检验中心)以及国内主要的光伏电缆与电缆料生产企业，制定了《光伏发电系统专用电缆产品认证技术规范》(以下简称技术规范)［8］，并在国家认证认可监督管理委员会备案和发布，用于国内光伏电缆产品认证的标准，进而推进国内光伏电缆产业的健康发展。为便于有关各方更好地理解和使用该技术规范，本文对该规范的编制及主要技术要求进行简要分析。

1 适用范围

本技术规范规定了额定电压直流1 500 V及以下和交流0.6/1 kV光伏发电系统专用电缆的分类与命名、结构和要求、试验方法、成品电缆试验、交货长度、验收规则。

本技术规范适用于光伏发电系统中直流侧的光伏组件与组件之间的串联电缆、组串之间及组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并联电缆和直流配电箱至逆变器之间的电缆，也可适用于逆变器与输电网间连接用的交流应用电缆。

2 电缆结构要求及使用特性

电缆可以是单芯护套结构(直流电缆)，也可以采用多芯护套结构(2～5芯，交流电缆)。导体应采用GB/T 3956中规定的第5种柔软圆形绞合镀锡导体。绝缘和护套应采用交联聚烯烃电缆料通过辐照交联工艺加工制造。辐照交联工艺有利于提高电缆的尺寸稳定性、机械强度、耐热等级、耐化学介质、耐环境应力开裂和耐磨等性能。

符合技术规范的电缆应具有以下使用特性:

(1)正常运行时，电缆正常使用时导体允许的最高连续工作温度为120℃;

(2)电缆的最小弯曲半径为电缆直径的6倍;

(3)电缆适应的环境温度为－40～90℃;

(4)电缆产品的预期使用寿命为25年;

(5)极高的环境适应性(耐酸、耐碱、耐日光等特殊性能);

(6)特殊条件下的环保阻燃特性(无卤性能、成束燃烧性能等)。

3 电缆型号及规格

该技术规范考虑国内光伏电缆实际应用现状及光伏工程选型需要，根据产品的无卤燃烧特性的不同，制定了5种光伏电缆型号，采用国内电缆标准通用的符号代号及命名方式，型号名称如表1所示。

在具体选型中，成束敷设安装，阻燃等级要求高的场合(通常为室内)应采用成束阻燃C级的电缆。具备无卤特性的电缆因在燃烧时产生酸性气体较少，故适用于对酸性气体敏感的敷设场合。

表1 光伏电缆产品型号及名称对照表

电缆产品的规格如表2所示。根据企业目前的实际供货以及工程安装设计要求，直流电缆的额定电压设定900 V和1 500 V两个等级，其中电压值表示导体对“地”(周围介质、金属外壳)之间的电压有效值，导体截面为单芯1.5～50 mm2;交流电缆则设定0.6/1 kV一个等级，导体截面及芯数范围为1.0～16 mm2(2～5芯)。

表2 电缆的规格

4 性能要求

考虑到光伏电缆在使用时重点需抵御恶劣气候环境、耐机械冲击应力和耐电压等，本节主要从绝缘和护套层机械性能、电缆成品电性能及特殊性能三个方面介绍光伏电缆的考核要求。

4.1 绝缘和护套的机械性能

采用辐照交联工艺加工的聚烯烃绝缘和护套层，应满足表3的试验要求。其中机械强度和伸长率参考JB/T 10491有关交联聚烯烃绝缘和护套的要求。低温性能试验将温度设定为－40℃。材料的热寿命试验参照GB/T 11026方法，采取断裂伸长率原始值的50%作为绝缘和护套的寿命终点指标，温度指数120℃，外推寿命不少于25年。