大部分光伏电缆需要在户外连续运行25年以上,长期经受紫外线、高温、湿热、风沙、臭氧及机械应力等多重考验,因此国际标准对光伏电缆的材料性能提出了严格要求。
目前,国际市场最具代表性的两项标准分别是EN50618和IEC62930。虽然两项标准在技术内容上具有较高的一致性,但其制定背景、认证体系及重点要求仍存在一定区别。本文将从标准来源、技术要求、材料选择、认证要求以及行业应用等多个维度进行深入解析。
EN50618是欧洲电工标准化委员会(CENELEC)发布的光伏电缆标准,主要针对欧洲市场使用的H1Z2Z2-K光伏电缆。
该标准规定了光伏电缆在1500V直流系统中的结构设计、机械性能、电气性能、耐环境性能以及阻燃性能等技术要求,是欧洲光伏项目最广泛采用的技术依据之一。
IEC62930由国际电工委员会(IEC)制定,是目前国际市场应用最广泛的光伏电缆标准。
IEC62930充分吸收了EN50618的大部分技术内容,同时兼顾全球不同地区的气候特点,使光伏电缆能够适应沙漠、高寒、高湿、高盐雾等复杂环境,因此越来越多国际光伏项目采用IEC62930作为采购依据。
目前国内多数大型光伏电缆企业都会要求上游供应商的光伏电缆材料同时符合IEC62930和EN50618标准,并且通过TUV认证。这样电缆企业在制造电缆时就可以实现一次开发、多市场销售。
从技术要求来看,两项标准均围绕“光伏电缆长期安全运行”这一核心目标。
两个标准均要求光伏电缆材料符合“1500V直流耐压能力”,并能够长期工作于最低90℃导体工作温度,在短时间过载情况下允许达到120℃。
同时,两项标准均要求产品具有优异的:
耐紫外线性能
耐臭氧性能
耐湿热性能
热老化性能
耐机械冲击性能
耐低温性能
低烟无卤性能
因此,目前市场主流的光伏电缆绝缘和光伏电缆护套几乎全部采用交联聚烯烃XLPO材料。交联聚烯烃相比普通聚乙烯具有更高耐热等级、更优异机械强度、更低热收缩率以及更好的长期绝缘稳定性,已经成为国际光伏电缆材料的发展方向。
EN50618虽然也是产品标准,但制定过程中充分考虑了欧洲法规体系,因此更加关注环保性能及长期耐候性能。
例如,对于光伏电缆护套材料,标准要求长期紫外线照射后仍保持良好的机械性能;对于光伏电缆绝缘材料,则要求具有优异的耐热老化性能和电气绝缘性能。
此外,欧洲市场对低烟无卤性能要求更高,因此EN50618更加关注电缆或者材料的烟密度、卤酸气体释放、腐蚀性气体以及环保性能。
这也是为什么欧洲项目通常要求电缆或者材料完成TUV认证的重要原因。
IEC62930标准更加突出国际化应用。除了满足常规电气性能外,IEC62930更加重视长期湿热环境运行、复杂气候条件适应能力和长期机械可靠性;
例如,中东地区高温沙漠环境、东南亚高湿环境、沿海地区盐雾环境,都属于IEC62930重点考虑的应用场景。因此,对于材料而言,IEC62930更加关注交联聚烯烃体系长期保持率,而不仅仅是初始性能。
虽然EN50618和IEC62930分别由欧洲电工标准化委员会(CENELEC)和国际电工委员会(IEC)发布,但两项标准本身主要规定的是光伏电缆产品的技术要求,而具体的试验方法则引用了IEC60228、IEC60811、IEC60332、IEC60754、IEC61034等系列标准。
因此,无论采用哪一项标准,光伏电缆都需要通过一系列型式试验,以验证光伏电缆绝缘、光伏电缆护套及整根电缆的长期可靠性。
目前行业内同时满足EN50618和IEC62930要求的产品,其检测项目大多具有较高的一致性。
| 测试项目 | EN50618 | IEC62930 | 主要考核内容 |
| 导体性能 | IEC60228 | 导体电阻、结构 | |
| 成品耐压 | EN50618 | IEC62930 | 工频耐压、绝缘完整性 |
| 绝缘电阻 | EN50618 | IEC62930 | 电气绝缘性能 |
| 热老化试验 | IEC60811 | 拉伸强度及断裂伸长率保持率 | |
| 热延伸试验 | IEC60811 | 交联质量评价 | |
| 低温卷绕 | IEC60811 | 低温柔韧性 | |
| 耐臭氧试验 | IEC60811-403 | 表面无裂纹 | |
| 紫外老化 | HD605/E方法 | IEC方法 | 长期耐候性能 |
| 耐水性能 | AD8 | 长期防水性能 | |
| 单根垂直燃烧 | IEC60332-1-2 | 阻燃性能 | |
| 卤酸气体释放 | IEC60754 | 无卤性能 | |
| 烟密度 | IEC61034 | 低烟性能 | |
可以看出,两项标准在测试体系上具有较高的一致性,这也是目前多数国际品牌光伏电缆能够同时符合EN50618和IEC62930的重要原因。
对于采用交联聚烯烃(XLPO)作为光伏电缆绝缘和光伏电缆护套的产品而言,材料性能直接影响电缆是否能够通过标准检测。
EN50618和IEC62930均要求材料经过150℃x168H的空气热老化后,其机械性能保持在规定范围内。按照150℃x168H进行热老化试验后,要求:
拉伸强度变化率≤±30%
断裂伸长率变化率≤±30%
该试验主要评价材料在长期高温运行后的耐老化能力,也是判断辐照交联聚烯烃和硅烷自交联聚烯烃长期可靠性的重要依据。
热延伸试验条件是评价交联聚烯烃交联质量的重要项目。
试验过程中,材料在规定温度及载荷条件下(0.2MPa×200℃×15min)测定热延伸率及永久变形率:负载下伸长率需要低于100%,永久变形率低于20%。
光伏电缆长期暴露于阳光下,紫外线是导致材料老化的重要因素之一。
两个标准要求材料需经过采用氙灯或UV光源720H人工紫外老化后,保持良好的机械性能,不应出现明显龟裂、粉化或影响使用的缺陷。
拉伸强度变化率≤±30%
断裂伸长率变化率≤±30%
同时表面不出现开裂。
对于耐紫外性能这一项,光伏电缆护套尤其关注这一项,所以其生产材料也必须满足这一测试条件。
高海拔及部分工业环境中臭氧浓度较高,臭氧会加速聚合物表面老化。
按照IEC60811-403进行臭氧浓度200±50 pphm,温度40±2℃,测试机时间72 H试验后,材料表面不得出现肉眼可见裂纹,以保证光伏电缆长期户外运行的安全性。
为了满足新能源项目安全要求,EN50618和IEC62930均要求光伏电缆采用低烟无卤材料体系。
常见检测项目包括:
IEC60332-1-2:单根垂直燃烧
IEC60754-1/-2:卤酸气体释放及酸度测试
IEC61034:燃烧烟密度测试
因此,目前市场主流交联聚烯烃光伏电缆材料均采用无卤阻燃配方,以兼顾阻燃性能、环保性能及长期可靠性。
光伏电缆长期暴露于户外,普通热塑性聚乙烯容易发生热变形、环境应力开裂及老化失效,因此行业普遍采用交联聚烯烃作为光伏电缆绝缘和光伏电缆护套材料。
交联后形成三维网状结构,可明显提高绝缘层和护套层:
耐热性能
耐磨性能
耐环境应力开裂性能
抗热氧老化性能
电气绝缘性能
使用寿命
目前国际主流光伏电缆材料主要包括两种技术路线。
辐照交联聚烯烃电缆材料
辐照交联聚烯烃采用电子束辐照完成交联,不需要加入化学交联副产物,具有交联均匀、尺寸稳定性好、耐高温性能优异等特点。
由于材料性能稳定切适合于大批量生产,目前欧洲及国际高端光伏电缆产品广泛采用该技术路线的聚烯烃材料。
硅烷自交联聚烯烃电缆材料
硅烷自交联聚烯烃通过硅烷接枝及湿法交联完成材料交联,生产设备投资相对较低,适合连续化生产。
近年来随着配方技术不断优化,硅烷自交联聚烯烃在耐热老化、机械性能及长期可靠性方面持续提升,已逐步应用于部分光伏电缆产品。
辐照交联聚烯烃和硅烷自交联聚烯烃均可作为成熟的技术路线,只要最终产品能够满足EN50618、IEC62930及TUV认证等要求,即可为光伏系统提供长期、安全、稳定的运行保障。
对于出口欧洲及国际高端市场而言,TUV认证已经成为光伏电缆产品的重要质量证明。
TÜV认证机构依据EN50618、IEC62930等标准,对电缆或电缆材料进行型式试验,同时审核相关企业的质量管理体系和生产一致性。
获得TUV认证意味着产品不仅符合标准要求,也具备稳定批量生产能力,因此成为众多海外项目招标的重要准入条件。
对于欧洲市场,建议优先选择符合EN50618并完成TUV认证的光伏电缆。
对于亚洲、中东、南美、非洲等国际市场,IEC62930具有更广泛的认可度。
目前行业主流做法是产品同时满足EN50618和IEC62930,实现一套产品覆盖全球市场,这也是越来越多光伏电缆企业的发展方向。
针对不同客户需求,可重点关注安高瑞以下几类光伏电缆材料方案:
辐照交联聚烯烃光伏电缆材料:适用于高端出口型光伏电缆,具有优异的耐热老化、耐紫外线及长期电气绝缘性能。
可满足EN50618、IEC62930等标准要求。具备TUV认证。
产品类别:
适用于EN50618、IEC62930、2PFG2750标准的防水光伏电缆90℃-XLPO材料
适用于EN50618、IEC62930、2PFG1169标准的光伏电缆用125℃-XLPO材料
适用于UL4703标准的光伏电缆用105℃-XLPO材料。
硅烷自交联聚烯烃光伏电缆材料:适用于连续化生产工艺,在兼顾性能与制造成本的同时,可满足主流光伏电缆标准要求,适合不同市场应用需求。
可满足EN50618、IEC62930等标准要求。具备TUV认证。
产品类别:
适用于EN50618、IEC62930、2PFG1169标准的光伏电缆用125℃-XLPO材料。
FAQ
EN50618和IEC62930可以互相替代吗?
不能简单替代。两项标准技术要求高度相近,但适用市场和认证体系不同。出口欧洲市场通常要求EN50618,而国际市场更多采用IEC62930。许多产品会同时满足两项标准。
TUV认证是否等同于EN50618或IEC62930标准?
EN50618和IEC62930属于产品标准,TUV认证属于第三方认证服务。认证机构会依据相关标准对产品进行检测和工厂审核,认证结果可作为产品符合标准要求的重要证明。