Офшорні та плавучі сонячні установки стрімко зростають, оскільки розробники прагнуть використовувати недостатньо використовувані водні поверхні та зменшити конкуренцію на суші. Ринок плавучих сонячних фотоелектричних систем оцінювався в 7,7 мільярда доларів США у 2024 році і, за прогнозами, буде стабільно зростати в наступному десятилітті завдяки технологічному прогресу в матеріалах та системах швартування, а також сприятливій політиці в багатьох регіонах. У цьому контексті морські фотоелектричні кабелі стають критично важливими компонентами: вони повинні витримувати агресивну солону воду, вплив ультрафіолету, механічне навантаження від хвиль та біообростання протягом тривалого терміну служби. Стандарт 2PfG 2962 від TÜV Rheinland (що призвело до появи знака TÜV Bauart) спеціально вирішує ці проблеми, визначаючи вимоги до випробувань на працездатність та сертифікації кабелів у морських фотоелектричних системах.
У цій статті розглядається, як виробники можуть виконати вимоги 2PfG 2962 за допомогою надійного тестування продуктивності та методів проектування.
1. Огляд стандарту 2PfG 2962
Стандарт 2PfG 2962 – це специфікація TÜV Rheinland, розроблена спеціально для фотоелектричних кабелів, призначених для морського та плавучого застосування. Він базується на загальних нормах для фотоелектричних кабелів (наприклад, IEC 62930 / EN 50618 для наземних фотоелектричних систем), але додає суворі випробування на солону воду, ультрафіолетове випромінювання, механічну втому та інші специфічні для морського середовища стресові фактори. Цілі стандарту включають забезпечення електробезпеки, механічної цілісності та довговічності в змінних, складних морських умовах. Він застосовується до кабелів постійного струму з номінальною напругою зазвичай до 1500 В, що використовуються в прибережних та плавучих фотоелектричних системах, що вимагає постійного контролю якості виробництва, щоб сертифіковані кабелі в масовому виробництві відповідали протестованим прототипам.
2. Екологічні та експлуатаційні проблеми для морських фотоелектричних кабелів
Морське середовище створює кілька одночасних стресових факторів для кабелів:
Корозія в солоній воді та хімічний вплив: тривале або періодичне занурення в морську воду може пошкодити покриття провідника та погіршити стан полімерних оболонок.
Старіння під впливом ультрафіолетового випромінювання та сонячного світла: прямий вплив сонячного світла на плаваючі масиви прискорює окрихчення полімерів та розтріскування поверхні.
Екстремальні температури та термоциклічні зміни: щоденні та сезонні коливання температури викликають цикли розширення/стискання, що створює навантаження на ізоляційні з'єднання.
Механічні напруження: Хвильовий рух та рух, спричинені вітром, призводять до динамічного згинання, вигину та потенційного стирання об поплавці або швартове обладнання.
Біообрастання та морські організми: Ріст водоростей, вусоногих молюсків або мікробних колоній на поверхнях кабелів може змінити тепловіддачу та додати локальні напруження.
Фактори, що впливають на встановлення: поводження під час розгортання (наприклад, розмотування барабана), згинання навколо роз'ємів та натяг у точках підключення.
Ці комбіновані фактори суттєво відрізняються від наземних масивів, що вимагає спеціалізованих випробувань згідно з 2PfG 2962 для імітації реалістичних морських умов.
3. Вимоги до тестування основних характеристик відповідно до 2PfG 2962
Ключові тести ефективності, передбачені 2PfG 2962, зазвичай включають:
Випробування електричної ізоляції та діелектричних властивостей: Випробування на стійкість до високої напруги (наприклад, випробування постійною напругою) у воді або вологостійких камерах для підтвердження відсутності пробою в умовах занурення.
Опір ізоляції з плином часу: моніторинг опору ізоляції, коли кабелі замочуються в солоній воді або вологому середовищі, для виявлення потрапляння вологи.
Перевірка витримуваної напруги та часткових розрядів: забезпечення того, щоб ізоляція витримувала розрахункову напругу плюс запас міцності без часткових розрядів, навіть після старіння.
Механічні випробування: випробування на міцність на розтяг та видовження ізоляційних та оболонкових матеріалів після циклів впливу; випробування на втому при згинанні, що імітують хвильовий згин.
Випробування на гнучкість та повторюване згинання: повторюване нахиляння над оправками або динамічними випробувальними стендами на гнучкість для імітації руху хвилі.
Стійкість до стирання: Моделювання контакту з поплавками або конструктивними елементами, можливо, з використанням абразивних середовищ, для оцінки довговічності оболонки.
4. Випробування на старіння в умовах впливу навколишнього середовища
Сольовий спрей або занурення в імітовану морську воду протягом тривалого часу для оцінки корозії та деградації полімерів.
Камери ультрафіолетового випромінювання (прискорене вивітрювання) для оцінки крихкості поверхні, зміни кольору та утворення тріщин.
Оцінка гідролізу та поглинання вологи, часто шляхом тривалого замочування та подальших механічних випробувань.
Термоциклування: циклічна зміна температур між низькими та високими в контрольованих камерах для виявлення розшарування або мікротріщин ізоляції.
Хімічна стійкість: Вплив масел, палива, мийних засобів або протиобростаючих сполук, які зазвичай зустрічаються в морських умовах.
Вогнестійкість або вогнестійкість: для певних установок (наприклад, закритих модулів) перевірка відповідності кабелів обмеженням поширення полум'я (наприклад, IEC 60332-1).
Довгострокове старіння: Прискорені випробування на термін служби, що поєднують вплив температури, ультрафіолетового випромінювання та солі, для прогнозування терміну служби та встановлення інтервалів технічного обслуговування.
Ці випробування гарантують, що кабелі зберігатимуть електричні та механічні характеристики протягом очікуваного багаторічного терміну служби в морських фотоелектричних системах.
5. Інтерпретація результатів випробувань та визначення видів відмови
Після тестування:
Поширені моделі деградації: тріщини ізоляції від ультрафіолетового випромінювання або циклічної зміни температури; корозія або зміна кольору провідника від потрапляння солі; водяні кишені, що свідчать про пошкодження ущільнень.
Аналіз тенденцій опору ізоляції: поступове зниження під час випробувань на замочування може сигналізувати про неоптимальний склад матеріалу або недостатні бар'єрні шари.
Індикатори механічного руйнування: втрата міцності на розтяг після старіння свідчить про окрихчення полімеру; зменшення подовження вказує на збільшення жорсткості.
Оцінка ризиків: порівняння залишкових запасів міцності з очікуваними робочими напругами та механічними навантаженнями; оцінка досяжності цільових показників терміну служби (наприклад, 25+ років).
Зворотний зв'язок: результати випробувань впливають на коригування матеріалу (наприклад, вищі концентрації УФ-стабілізатора), конструктивні зміни (наприклад, товстіші шари оболонки) або вдосконалення процесу (наприклад, параметри екструзії). Документування цих коригувань має вирішальне значення для повторюваності виробництва.
Систематична інтерпретація лежить в основі постійного вдосконалення та дотримання вимог
6. Вибір матеріалів та стратегії проектування для відповідності 2PfG 2962
Ключові міркування:
Вибір провідників: Стандартно використовуються мідні провідники; для підвищення стійкості до корозії в середовищі з солоною водою може бути кращим варіантом луджена мідь.
Ізоляційні компаунди: зшиті поліолефіни (XLPO) або спеціально розроблені полімери з УФ-стабілізаторами та гідроліз-стійкими добавками для збереження гнучкості протягом десятиліть.
Матеріали оболонки: міцні обшивочні компаунди з антиоксидантами, поглиначами ультрафіолетового випромінювання та наповнювачами для стійкості до стирання, сольового туману та екстремальних температур.
Шаруваті структури: Багатошарові конструкції можуть включати внутрішні напівпровідникові шари, вологозахисні плівки та зовнішні захисні оболонки для блокування проникнення води та механічних пошкоджень.
Добавки та наповнювачі: використання антипіренів (де потрібно), протигрибкових або антимікробних агентів для обмеження ефектів біообростання та модифікаторів ударної міцності для збереження механічних характеристик.
Броня або армування: для глибоководних або високонавантажених плавучих систем додавання плетеного металевого або синтетичного армування для витримування розтягувальних навантажень без шкоди для гнучкості.
Стабільність виробництва: точний контроль рецептів компаундування, температури екструзії та швидкості охолодження для забезпечення однорідних властивостей матеріалу від партії до партії.
Вибір матеріалів та конструкцій з перевіреною ефективністю в аналогічних морських або промислових застосуваннях допомагає більш передбачувано відповідати вимогам 2PfG 2962
7. Контроль якості та стабільність виробництва
Вимоги до підтримки сертифікації у виробництві великої кількості:
Внутрішньолінійні перевірки: регулярні перевірки розмірів (розмір провідника, товщина ізоляції), візуальний огляд на наявність поверхневих дефектів та перевірка сертифікатів партії матеріалів.
Графік вибіркових випробувань: періодичний відбір проб для ключових випробувань (наприклад, опір ізоляції, випробування на розтяг), що відтворює умови сертифікації для раннього виявлення дрейфів.
Відстеження: Документування номерів партій сировини, параметрів компаундування та умов виробництва для кожної партії кабелю, щоб у разі виникнення проблем можна було провести аналіз першопричин.
Кваліфікація постачальника: забезпечення постійного дотримання постачальниками полімерів та добавок специфікацій (наприклад, показники стійкості до ультрафіолетового випромінювання, вміст антиоксидантів).
Готовність до аудиту третьою стороною: ведення ретельних записів випробувань, журналів калібрування та документів контролю виробництва для аудитів TÜV Rheinland або повторної сертифікації.
Надійні системи управління якістю (наприклад, ISO 9001), інтегровані з вимогами сертифікації, допомагають виробникам підтримувати відповідність вимогам
довгостроковий
Сертифікація TÜV 2PfG 2962 компанії Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
11 червня 2025 року, під час 18-ї (2025) Міжнародної конференції та виставки сонячної фотоелектричної та розумної енергетики (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland видала компанії Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (далі – «Вейхексіан») сертифікат сертифікації типу TÜV Bauart Mark на кабелі для морських фотоелектричних систем на основі стандарту 2PfG 2962. Пан Ши Бін, генеральний менеджер бізнесу сонячних та комерційних продуктів і сервісних компонентів TÜV Rheinland Greater China, та пан Шу Хунхе, генеральний директор Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., були присутні на церемонії нагородження та стали свідками результатів цієї співпраці.
Час публікації: 24 червня 2025 р.