لماذا يُعد اختبار الشد أمرًا مهمًا لكابلات الطاقة الكهروضوئية في البيئات القاسية

مع استمرار الطاقة الشمسية في دعم التحول العالمي نحو الكهرباء النظيفة، أصبحت موثوقية مكونات أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV) أكثر أهمية من أي وقت مضى، لا سيما في البيئات القاسية مثل الصحاري، وأسطح المنازل، وألواح الطاقة الشمسية العائمة، والمنصات البحرية. ومن بين جميع المكونات،كابلات الطاقة الكهروضوئية تُعدّ خطوط نقل الطاقة شريان الحياة. ولضمان المتانة والأداء طويل الأمد، يبرز اختبار ميكانيكي واحد في أهميته:اختبار الشد.

يستكشف هذا المقال ما يعنيه اختبار الشد لكابلات الطاقة الشمسية، ولماذا هو ضروري، وما هي المعايير التي تحكمه، وكيف تؤثر المواد وبنية الكابل على قوة الشد.

1. ما هو اختبار الشد في كابلات الطاقة الشمسية؟

اختبار الشد هو إجراء ميكانيكي يستخدم لقياس قدرة المادة أو المكون على المقاومةقوى السحبحتى التعطل. في حالة الكابلات الكهروضوئية، يُحدد هذا مقدار الضغط الميكانيكي الذي تتحمله مكونات الكابل - مثل العزل والغلاف والموصل - قبل الانكسار أو التشوه.

في اختبار الشد، يتم تثبيت عينة الكابل من كلا الطرفين وسحبها بعيدًا باستخدامآلة اختبار عالميةبسرعة مُتحكم بها. يتم أخذ القياسات لـ:

• قوة الكسر(تقاس بالنيوتن أو ميجا باسكال)،

• الاستطالة عند الانكسار(كم من الوقت يمتد قبل الفشل)، و

• قوة الشد(أقصى قدر من الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله).

يتم إجراء اختبارات الشد علىطبقات فرديةمن الكابل (العزل والغلاف) وأحيانًا التجميع الكامل، اعتمادًا على المتطلبات القياسية.

2. لماذا يتم إجراء اختبار الشد على الكابلات الكهروضوئية؟

لا يعد اختبار الشد مجرد إجراء شكلي في المختبر، بل إنه يرتبط ارتباطًا مباشرًا بأداء الكابل في العالم الحقيقي.

الأسباب الرئيسية التي تجعل كابلات الطاقة الشمسية تتطلب اختبار الشد:

• إجهاد التثبيت:أثناء عملية التوتير والسحب والانحناء، تتعرض الكابلات للتوتر الذي قد يسبب ضررًا داخليًا إذا كانت القوة غير كافية.

• التحديات البيئية:يمكن لضغط الرياح، أو أحمال الثلوج، أو الاهتزاز الميكانيكي (على سبيل المثال، من أجهزة التتبع)، أو تآكل الرمال أن يمارس قوة بمرور الوقت.

• ضمان السلامة:يمكن أن تتسبب الكابلات المعرضة للتوتر والتي تتشقق أو تنقسم أو تفقد التوصيل في فقدان الطاقة أو حتى حدوث أعطال القوس الكهربائي.

• الامتثال والموثوقية:تتطلب المشاريع في البيئات التجارية والخدمية والبيئات القاسية خصائص ميكانيكية معتمدة لتلبية المعايير العالمية.

باختصار، يضمن اختبار الشد أن الكابل يمكنه تحملإجهاد ميكانيكي دون فشل، مما يقلل من المخاطر ويحسن الاستقرار على المدى الطويل.

3. معايير الصناعة التي تحكم اختبار شد كابلات الطاقة الكهروضوئية

يجب أن تتوافق الكابلات الكهروضوئية مع المعايير الدولية الصارمة التي تحدد متطلبات الشد الأدنى للأجزاء المختلفة من الكابل.

تشمل المعايير الرئيسية ما يلي:

• IEC 62930:يحدد قوة الشد والاستطالة لمواد العزل والتغليف قبل وبعد الشيخوخة.

• EN 50618:المعيار الأوروبي لكابلات الطاقة الشمسية، يتطلب إجراء اختبارات للمتانة الميكانيكية بما في ذلك قوة الشد للأغلفة والعزل.

• TÜV 2PfG 1169/08.2007:يركز على الكابلات الخاصة بأنظمة الطاقة الكهروضوئية ذات تصنيفات الجهد التي تصل إلى 1.8 كيلو فولت تيار مستمر، بما في ذلك متطلبات اختبار الشد والاستطالة التفصيلية.

• UL 4703 (للسوق الأمريكية):يتضمن أيضًا اختبارات قوة الشد أثناء تقييم المواد.

كل معيار يحدد:

• الحد الأدنى لقوة الشد(على سبيل المثال، ≥12.5 ميجا باسكال لعزل XLPE)،

• الاستطالة عند الانكسار(على سبيل المثال، ≥125% أو أعلى اعتمادًا على المادة)،

• شروط اختبار الشيخوخة(على سبيل المثال، شيخوخة الفرن عند 120 درجة مئوية لمدة 240 ساعة)، و

• إجراءات الاختبار(طول العينة، السرعة، الظروف البيئية).

وتضمن هذه المعايير أن تكون الكابلات متينة بما يكفي لتلبية متطلبات المنشآت الشمسية في جميع أنحاء العالم.

4. كيف تؤثر مواد الكابلات وبنيتها على أداء الشد

ليست كل كابلات الطاقة الشمسية متساوية.تكوين الموادوتصميم الكابلاتتلعب دورًا رئيسيًا في تحديد قوة الشد.

التأثير المادي:

• XLPE (البولي إيثيلين المتشابك):يوفر قوة شد فائقة وثباتًا حراريًا، ويُستخدم عادةً في الكابلات المصنفة وفقًا لمعيار EN 50618.

• بولي كلوريد الفينيل:أكثر تكلفة، ولكن قوة ميكانيكية أقل - أقل تفضيلاً في تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخارجية أو على نطاق المرافق.

• TPE / LSZH:خيارات منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين تحقق التوازن بين المرونة والأداء الشد المعتدل.

تأثير الموصل:

• النحاس المعلب:يضيف مقاومة للتآكل ويحسن الترابط الميكانيكي مع العزل.

• عالقة مقابل صلبة:تعمل الموصلات المجدولة على تحسين المرونة وتقليل خطر الانكسار تحت الضغط المتكرر.

التصميم الهيكلي:

• تعزيز الغمد:تتضمن بعض كابلات الطاقة الشمسية ألياف أراميد أو تصميمات ذات غلاف مزدوج لمقاومة الشد الإضافية.

• متعدد النواة مقابل أحادي النواة:تتمتع الكابلات متعددة النواة بشكل عام بسلوك ميكانيكي أكثر تعقيدًا ولكنها قد تستفيد من الحشو المعزز.

يؤدي اختيار المواد عالية الجودة وتصميم الهيكل الأمثل إلى تعزيز قدرة الكابل على اجتياز اختبار الشد والأداء في ظل الظروف الميدانية بشكل كبير.

خاتمة

اختبار الشد هو معيار أساسي لضمانالمتانة الميكانيكيةمن كابلات الطاقة الشمسية. في البيئات الصعبة - سواء تحت أشعة الشمس الحارقة، أو الرياح القوية، أو رذاذ البحر -فشل الكابل ليس خيارا.

من خلال فهم اختبار الشد، واختيار المنتجات المتوافقة، والتوريد من الشركات المصنعة المعتمدة، يمكن لفرق الهندسة والمشتريات والبناء للطاقة الشمسية والمطورين والمشتريات ضمانتوصيل الطاقة بشكل آمن وفعال وطويل الأمد.

هل تبحث عن كابلات الطاقة الشمسية التي تلبي معايير الشد IEC أو EN أو TÜV؟
شريك معشركة دانيانغ وينباور لتصنيع الأسلاك والكابلات المحدودةمن يقدم تقارير الاختبار الميكانيكية الكاملة وإمكانية تتبع المواد لضمان أن مشروعك الشمسي يجتاز اختبار الزمن.