La sélection des matériaux d'isolation a un impact significatif
solar cable performance, durability, and environmental resistance. Cross-linked polyethylene (XLPE) and thermoplastic elastomer (TPE) represent the two primary insulation materials used in photovoltaic cables, each offering distinct characteristics for solar applications.

Comprendre l'isolation XLPE

Composition des matériaux :
Le XLPE se compose de molécules de polyéthylène réticulées chimiquement par irradiation par faisceau d'électrons ou par des processus chimiques. Cette réticulation crée des liaisons moléculaires tridimensionnelles qui modifient fondamentalement les propriétés des matériaux par rapport au polyéthylène standard.

Caractéristiques clés :
La réticulation augmente la stabilité thermique, permettant au XLPE de conserver ses propriétés mécaniques à des températures élevées. Le matériau présente d'excellentes propriétés électriques, notamment une résistance diélectrique élevée et un faible facteur de dissipation. Le XLPE démontre une résistance supérieure à la fissuration sous contrainte environnementale et à l'exposition chimique.

Performance en matière de température :
L'isolation XLPE dans les câbles solaires fonctionne généralement à des températures continues maximales de 90 ° C, avec des cotes de court-circuit allant jusqu'à 250 ° C. Cette performance thermique s'avère essentielle pour les installations solaires connaissant des températures ambiantes élevées combinées à une charge électrique.

Comprendre l'isolation TPE

Composition des matériaux :
Le TPE combine une élasticité semblable au caoutchouc avec des caractéristiques de traitement thermoplastique. Le matériau se compose de segments élastomères souples et de segments thermoplastiques durs, offrant une flexibilité sans nécessiter de vulcanisation.

Caractéristiques clés :
Le TPE offre une flexibilité exceptionnelle sur de larges plages de températures, maintenant la flexibilité à des températures basses et élevées. Le matériau offre de bonnes propriétés d'isolation électrique avec une résistance diélectrique adéquate pour les applications solaires. Le TPE présente une résistance aux rayons UV, à l'ozone et aux intempéries.

Performance en matière de température :
L'isolation en TPE fonctionne généralement à des températures continues maximales de 90 à 105 ° C en fonction de la formulation spécifique. Le matériau maintient la flexibilité à basse température mieux que le XLPE, offrant des avantages dans les installations à climat froid.

Comparaison des propriétés mécaniques

Flexibilité :
Le TPE démontre une flexibilité supérieure à celle du XLPE, en particulier aux températures extrêmes. Cette flexibilité améliorée simplifie l'installation des câbles dans des situations de routage complexes et dans des espaces restreints. Les câbles TPE se plient plus facilement dans les coins et nécessitent moins de force d'installation dans le conduit.

Le XLPE offre une flexibilité adéquate pour la plupart des installations, mais présente plus de rigidité, en particulier à des températures plus basses. Cette rigidité peut compliquer l'installation par temps froid.

Résistance à l'abrasion :
Le XLPE offre généralement une meilleure résistance à l'abrasion que les formulations TPE. Cet avantage s'avère significatif pour les installations où les câbles subissent une usure mécanique au contact des structures de montage ou des plateaux de câbles.

La nature plus douce du TPE le rend plus sensible aux dommages de surface dus à l'abrasion, nécessitant une manipulation prudente lors de l'installation pour éviter d'endommager la veste.

Résistance à la traction :
Le XLPE présente généralement une résistance à la traction plus élevée que le TPE, offrant une meilleure résistance aux contraintes mécaniques pendant l'installation et le fonctionnement. Cette caractéristique devient importante dans les installations avec une tension de traction ou une charge mécanique importante.

Performance environnementale

Résistance aux UV :
Le XLPE et le TPE intègrent des stabilisateurs UV pour une résistance à l'exposition extérieure. Les formulations de qualité des deux matériaux résistent à des décennies d'exposition directe au soleil sans dégradation significative.

Cependant, les emballages et les concentrations spécifiques de stabilisateurs UV varient d'un fabricant à l'autre, ce qui rend la qualité du matériau plus importante que le type de matériau pour les performances UV.

Vieillissement thermique :
La structure réticulée de XLPE offre une excellente résistance au vieillissement thermique. Le matériau maintient ses propriétés mécaniques et électriques pendant des milliers d'heures à des températures élevées, ce qui est essentiel pour les applications solaires à long terme.

Les performances de vieillissement thermique du TPE dépendent fortement d'une formulation spécifique. Les composés TPE de qualité démontrent une bonne résistance au vieillissement thermique, bien qu'ils ne correspondent généralement pas aux performances du XLPE à des températures extrêmes.

Résistance à l'humidité :
Le XLPE présente une très faible absorption d'humidité, maintenant des propriétés électriques stables dans les environnements humides. Cette caractéristique s'avère précieuse pour les installations tropicales ou les applications à forte exposition à l'humidité.

La résistance à l'humidité du TPE varie avec la formulation, mais offre généralement des performances adéquates pour les applications solaires. Certains composés TPE peuvent absorber un peu plus d'humidité que le XLPE, bien que cela affecte rarement les performances pratiques des câbles correctement conçus.

Performance électrique

Résistance diélectrique :
Le XLPE offre une excellente résistance diélectrique, généralement de 15 à 20 kV / mm, adaptée aux tensions nominales des câbles solaires de 600V à 1500V. La structure réticulée maintient l'intégrité diélectrique à des températures élevées.

Le TPE offre une résistance diélectrique adéquate pour les applications solaires, généralement de 12 à 18 kV / mm selon la formulation. Cette performance suffit pour les applications de câbles solaires standard, bien que légèrement inférieure au XLPE.

Résistance à l'isolation :
Les deux matériaux offrent une résistance d'isolation élevée dépassant les exigences pour
PV cables. XLPE typically maintains higher insulation resistance at elevated temperatures, while TPE performance remains adequate for solar applications.

Résistance à la décharge partielle :
La structure homogène du XLPE et sa faible teneur en vides offrent une excellente résistance à la décharge partielle, ce qui est important pour les systèmes solaires à haute tension. Les formulations de TPE résistent également à la décharge partielle, bien que les performances puissent varier en fonction de la composition spécifique du composé.

Fabrication et transformation

Exigences en matière de liens croisés :
Le XLPE nécessite une réticulation par irradiation par faisceau d'électrons ou par des processus chimiques après extrusion. Cette étape de traitement supplémentaire ajoute de la complexité à la fabrication, mais crée la structure moléculaire qui fournit les propriétés thermiques supérieures du XLPE.

Flexibilité de traitement :
Le TPE traite comme les thermoplastiques conventionnels sans nécessiter de réticulation. Cela simplifie la fabrication et permet le recyclage des matériaux, bien que les propriétés des câbles finis diffèrent de celles du XLPE.

Conformité aux normes

Exigences CEI 62930 :
Le XLPE et le TPE peuvent répondre aux exigences de la CEI 62930 pour les câbles solaires lorsqu'ils sont correctement formulés. La norme spécifie des exigences de performance plutôt que d'imposer des matériaux spécifiques, permettant l'un ou l'autre type d'isolation.

Conformité UL 4703 :
De même, UL 4703 autorise les matériaux d'isolation XLPE et TPE pour les fils photovoltaïques, à condition que les câbles répondent aux critères de performance électrique, mécanique et environnementale spécifiés.

Considérations relatives à l'application

Facteurs climatiques :
Le XLPE fonctionne bien dans tous les climats, avec des avantages particuliers dans les environnements à haute température. Sa stabilité thermique convient aux installations du désert où des températures soutenues défient les matériaux isolants.

Le TPE offre des avantages dans les climats froids en raison d'une flexibilité supérieure à basse température. Le matériau maintient sa flexibilité dans des conditions où le XLPE devient rigide, simplifiant l'installation hivernale.

Complexité de l'installation :
La flexibilité améliorée de TPE profite aux installations avec un routage complexe, des virages multiples ou des espaces restreints. Cette caractéristique réduit le temps et les efforts d'installation, particulièrement précieux dans les applications de modernisation.

La plus grande rigidité du XLPE nécessite plus de soin lors de l'installation, mais offre des performances adéquates pour la plupart des installations solaires standard.

KUKA CABLE Sélection du matériau

KUKA CABLE utilise une isolation XLPE de haute qualité dans
solar cables, selected for its superior thermal aging resistance, excellent electrical properties, and proven long-term performance in demanding solar applications. Combined with tinned oxygen-free copper conductors, XLPE insulation ensures reliable operation throughout 25+ year system lifetimes.

La formulation XLPE incorpore des stabilisateurs UV et des antioxydants avancés, offrant une protection environnementale complète tout en maintenant une flexibilité adéquate pour les pratiques d'installation standard.

Considérations de performance à long terme

Caractéristiques de vieillissement :
La structure réticulée de XLPE maintient ses propriétés pendant des décennies de cycle thermique et d'exposition à l'environnement. L'expérience sur le terrain des premières installations solaires démontre que les câbles XLPE fonctionnent de manière fiable pendant plus de 25 ans avec une dégradation minimale.

Les performances à long terme du TPE dépendent de manière significative de la qualité de la formulation. Les composés TPE de qualité supérieure offrent une bonne résistance au vieillissement, bien que les données de terrain à long terme restent plus limitées que pour le XLPE.

Maintenance et fiabilité :
Les deux matériaux, lorsqu'ils sont correctement formulés et fabriqués, offrent des performances fiables à long terme nécessitant un entretien minimal. La qualité des matériaux et le contrôle du processus de fabrication s'avèrent plus critiques que le type de matériau pour garantir la fiabilité des câbles.

Conclusion

Les matériaux isolants XLPE et TPE servent efficacement les applications de câbles photovoltaïques lorsqu'ils sont correctement formulés. Le XLPE offre une résistance au vieillissement thermique et une résistance mécanique supérieures, ce qui en fait le choix privilégié pour les applications exigeantes et une fiabilité à long terme. Le TPE offre une flexibilité accrue bénéfique pour les installations complexes et les applications en climat froid.

La sélection d'isolants XLPE de KUKA CABLE reflète notre engagement envers une fiabilité et des performances maximales à long terme dans
solar cable applications, ensuring installations operate efficiently throughout their designed lifetime.

Contactez l'équipe technique de KUKA CABLE pour les spécifications détaillées des matériaux d'isolation et les données de performance pour les exigences de votre projet solaire.