Làm thế nào để cân bằng khả năng chống cháy CCA và khả năng chống thấm nước AD8 của cáp quang điện?
Tầm quan trọng của khả năng chống cháy CCA và hiệu suất chống thấm nước AD8
Trong quá trình xây dựng nhà máy điện quang điện, cáp quang điện là thành phần truyền tải điện quan trọng, cần có khả năng chống cháy và chống thấm nước tuyệt vời khi phải đối mặt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa lớn và ánh sáng mặt trời trực tiếp để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường phức tạp. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, thường rất khó để cân bằng CCA (mức độ chống cháy) và AD8 (mức độ chống thấm nước) của cáp quang điện. Tại sao lại như vậy? Bài viết này sẽ tiến hành phân tích chuyên sâu từ các khía cạnh về tính chất vật liệu, quy trình sản xuất, môi trường ứng dụng, v.v.
Định nghĩa và yêu cầu thử nghiệm hiệu suất chống cháy CCA
Hiệu suất chống cháy CCA đề cập đến cáp quang điện đạt đến một mức độ chống cháy nhất định để đảm bảo rằng cáp có thể ngăn chặn quá trình cháy và giảm sự lan truyền của ngọn lửa trong đám cháy. Cáp quang điện cấp CCA của SUNKEAN đáp ứng tiêu chuẩn thử nghiệm cháy bó IEC60332-3 rất nghiêm ngặt. Tiêu chuẩn IEC 60332-3 là một phần của loạt thử nghiệm của Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế (IEC), tập trung vào khả năng chống cháy của cáp. Cụ thể, tiêu chuẩn này đánh giá các đặc tính lan truyền ngọn lửa của dây hoặc cáp bó được lắp đặt theo chiều dọc trong các điều kiện quy định. Thử nghiệm đo lường:
Ngọn lửa lan rộng: khoảng cách ngọn lửa lan truyền dọc theo sợi cáp.
Giải phóng nhiệt: lượng nhiệt năng được giải phóng trong quá trình đốt cháy.
Tạo khói: lượng và mật độ khói sinh ra có thể cản trở việc sơ tán và làm phức tạp hoạt động chữa cháy.
Việc đạt được chứng nhận này có nghĩa là cáp Cca của SUNKEAN được thiết kế để hạn chế sự lan truyền của ngọn lửa và giảm nguy cơ hỏa hoạn, góp phần đáng kể vào sự an toàn của các hệ thống quang điện. Ngoài ra, cáp Cca đủ tiêu chuẩn cũng phải đáp ứng:
Kiểm tra mật độ khói EN50618: yêu cầu độ truyền khói ≥ 60%
Thử nghiệm uốn nguội EN60811-504: yêu cầu bề mặt cáp không có vết nứt ở nhiệt độ -40°C±2°C
*Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo bài đăng trên blog khác giải thích các cấp độ CPR một cách chuyên nghiệp.
Định nghĩa và yêu cầu thử nghiệm hiệu suất chống thấm nước AD8
Trong lĩnh vực cáp quang điện, cấp độ chống thấm nước được công nhận nhiều nhất là AD7 và AD8. Là cáp AD8 có hiệu suất chống thấm nước vượt trội hơn, chống thấm nước AD8 yêu cầu cáp phải có thể hoạt động bình thường trong môi trường ngâm trong nước trong thời gian dài. Nếu nhà sản xuất muốn đạt được cấp độ chứng nhận này, họ phải tiến hành thử nghiệm điện áp, thử nghiệm điện trở cách điện, thử nghiệm độ căng, thử nghiệm trọng lượng, v.v. thông qua mô phỏng cảnh dưới nước theo EN50525-2-21. Trong quá trình thử nghiệm, cáp phải duy trì:
Niêm phong hoàn toàn: Khi cáp được sử dụng dưới nước trong thời gian dài, độ ẩm không thể thấm vào lõi dẫn hoặc lớp cách điện.
Thủy phân và khả năng chống tia cực tím: Vật liệu cách điện và vỏ bọc cần phải tiếp xúc với môi trường ẩm ướt hoặc dưới nước trong thời gian dài để duy trì hiệu suất tốt.
Khả năng chịu áp suất: Nó có thể chịu được áp suất dưới nước và không làm vỏ bọc bị vỡ hoặc vật liệu bị hư hỏng do áp suất nước.
*Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo blog khác giải thích sự khác biệt và phương pháp lựa chọn giữa AD7 và AD8.
Mâu thuẫn giữa vật liệu chống cháy CCA và vật liệu chống thấm AD8
Mặc dù hiệu suất chống cháy CCA và hiệu suất chống thấm nước AD8 đều là các chỉ số an toàn quan trọng của cáp quang điện, nhưng rất khó để tính đến cả hai trong sản xuất thực tế. Vật liệu cách điện và vỏ bọc của cáp quang điện chủ yếu sử dụng hai vật liệu liên kết chéo khác nhau, XLPE và XLPO, được tối ưu hóa cho hiệu suất chống thấm nước và chống cháy. Vậy đặc điểm của hai vật liệu này hạn chế nhau như thế nào? Bài viết này giải thích chi tiết theo ba góc độ: sự khác biệt về bản thân vật liệu, xung đột trong quy trình sản xuất và sự loại trừ lẫn nhau về các đặc tính vật lý.
a. Sự khác biệt trong bản thân vật liệu
Vật liệu chống cháy cấp CCA thường sử dụng polyolefin liên kết ngang (XLPO), có đặc điểm là không giải phóng khí độc khi đốt và có khả năng chịu nhiệt cao. Vật liệu chống thấm cấp AD8 thường sử dụng polyethylene liên kết ngang (XLPE), có đặc điểm chính là độ kín cao, khả năng chống thủy phân và khả năng chống tia cực tím. Do cấu trúc phân tử của bản thân vật liệu XLPO tương đối lỏng lẻo nên khó có thể đạt được khả năng chống thấm hoàn toàn, trong khi XLPE tương đối dễ hấp thụ nước hoặc giải phóng khí độc hại ở nhiệt độ cao nên khó có được cả hai.
b. Xung đột trong quá trình sản xuất vật liệu chống cháy CCA và vật liệu chống thấm AD8
Để đạt được hiệu suất chống cháy cấp CCA, cần có chất chống cháy đặc biệt trong quá trình sản xuất cáp và những chất chống cháy này có thể ảnh hưởng đến khả năng chống thấm nước của cáp. Thứ hai, chất độn vô cơ trong vật liệu chống cháy (như nhôm hydroxit và magiê hydroxit) sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất chống thấm nước của vật liệu vì chúng sẽ làm giảm khả năng bịt kín của vật liệu. Cuối cùng, yêu cầu bịt kín cao của vật liệu chống thấm nước khiến một số chất phụ gia chống cháy không thể phân phối đều, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả chống cháy tổng thể.
c. Loại trừ lẫn nhau về tính chất vật lý giữa vật liệu chống cháy CCA và vật liệu chống thấm AD8
· Vật liệu chống cháy thường giòn và có thể nứt hoặc bong tróc dễ dàng khi ở dưới nước trong thời gian dài.
· Vật liệu chống thấm thường mềm hơn, nhưng vật liệu mềm thường có khả năng chịu nhiệt độ cao kém và có thể không đáp ứng được tiêu chuẩn chống cháy CCA.
· Điều kiện thử nghiệm chống cháy và chống thấm nước khác nhau. Thử nghiệm chống cháy tập trung vào khả năng chống cháy ở nhiệt độ cao, trong khi thử nghiệm chống thấm nước tập trung vào khả năng bịt kín khi ngâm trong nước trong thời gian dài.
Do đó, rất khó để tính đến cả hai đặc tính này với cùng một vật liệu và thiết kế.
Làm thế nào để cân bằng giữa chống cháy CCA và chống thấm AD8?
Vì cáp PV thường được sử dụng ngoài trời, dưới lòng đất hoặc thậm chí dưới nước nên cần phải cân nhắc giữa khả năng chống cháy và chống nước khi lựa chọn cáp.
a. Cáp được sử dụng giữa các mô-đun PV và biến tần
Điều kiện môi trường: Những loại cáp này thường được lắp đặt trong môi trường ngoài trời, chẳng hạn như hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà, mảng PV lắp trên mặt đất hoặc các trang trại năng lượng mặt trời lớn. Mặc dù việc tiếp xúc với độ ẩm, mưa và ánh sáng mặt trời là phổ biến, nhưng nguy cơ ngâm trong nước là rất nhỏ. Tuy nhiên, do có kết nối điện và dòng điện hoạt động cao nên nguy cơ hỏa hoạn đáng lo ngại hơn.
Lựa chọn cáp được khuyến nghị: Cáp quang điện chống cháy đạt chuẩn CCA. Vỏ ngoài của những loại cáp này phải được làm bằng vật liệu chống cháy ít khói, không chứa halogen để giảm thiểu khí thải độc hại trong trường hợp hỏa hoạn.
Các biện pháp bảo vệ bổ sung: Đảm bảo định tuyến và khoảng cách cáp chính xác để tránh quá nhiệt; lắp đặt ống dẫn chống cháy hoặc khay bảo vệ ở những khu vực có nguy cơ cháy cao hơn (như gần biến tần hoặc hộp nối); sử dụng vỏ chống tia cực tím để ngăn ngừa sự xuống cấp lâu dài do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
b. Cáp DC được lắp đặt ngầm hoặc dưới nước
Điều kiện môi trường: Ở các trang trại năng lượng mặt trời lớn, cáp DC thường được chôn dưới lòng đất để bảo vệ chúng khỏi hư hỏng vật lý và tác động của môi trường.
Các trang trại năng lượng mặt trời nổi hoặc hệ thống PV ngoài khơi yêu cầu cáp có khả năng chống ngâm lâu dài vì chúng có thể được lắp đặt trên mặt nước hoặc ở những khu vực dễ bị ngập lụt. Sự xâm nhập của nước là vấn đề lớn nhất vì nó có thể gây hư hỏng lớp cách điện, đoản mạch và đẩy nhanh quá trình lão hóa cáp. Nguy cơ hỏa hoạn thường thấp hơn so với các hệ thống lắp đặt trên mặt đất, nhưng vẫn phải cân nhắc đến điều này trong các ứng dụng công suất cao.
Lựa chọn cáp được khuyến nghị: Cáp quang điện chống nước đạt chuẩn AD8. Cáp AD8 sử dụng vật liệu cách điện chặn nước đặc biệt như polyethylene liên kết ngang mật độ cao (XLPE). Các dây dẫn phải là đồng thiếc để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và ăn mòn do tiếp xúc lâu dài với nước. Vỏ bọc bên ngoài phải có khả năng chống khuếch tán nước mạnh, đảm bảo rằng ngay cả một lượng nhỏ hơi ẩm cũng không thể thấm qua lớp cách điện.
Các biện pháp bảo vệ bổ sung: Để tăng cường an toàn cháy nổ, có thể lắp đặt hộp máng cáp chống cháy trong các rãnh cáp ngầm. Trong trường hợp xảy ra sự cố điện, các hộp này giúp kiểm soát ngọn lửa; có thể đạt được thiết kế vỏ bọc hai lớp, với lớp bên trong chống thấm nước và lớp bên ngoài chống cháy để đạt được sự cân bằng giữa khả năng chống cháy và chống thấm nước; các mối nối cáp chống thấm nước và hộp nối được sử dụng để ngăn hơi ẩm xâm nhập tại các điểm kết nối.
c. Giải pháp cho môi trường phức tạp và đầy thách thức
Trong một số ứng dụng, cáp quang điện có thể phải chịu rủi ro cháy nổ cao và điều kiện độ ẩm khắc nghiệt cùng một lúc, đòi hỏi các giải pháp cáp tiên tiến hơn. Những tình huống này bao gồm các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời công nghiệp, nhà máy điện lai (phát điện mặt trời + thủy điện) và các khu vực có khí hậu khắc nghiệt (môi trường ven biển hoặc ẩm ướt).
Bảo vệ vật lý bên ngoài: Ở những khu vực quan trọng, cáp có thể được lắp trong ống dẫn kim loại chống cháy, chống thấm nước để tăng độ bền.
Giá đỡ cáp nâng cao được trang bị hệ thống thoát nước có thể giúp ích cho những khu vực dễ bị ngập lụt. Ngoài ra, một số loại cáp được xử lý bằng công nghệ phủ silicon hoặc nano để tăng khả năng chống chịu với điều kiện khắc nghiệt.
Xu hướng phát triển tương lai của vật liệu cáp
Hướng phát triển trong tương lai của cáp quang điện sẽ tập trung vào nghiên cứu và phát triển vật liệu mới và thiết kế cấu trúc tổng hợp để đồng thời cải thiện hiệu suất chống cháy và chống thấm nước.
Lớp phủ chống cháy ở cấp độ nano: Sử dụng công nghệ nano để phát triển lớp phủ chống cháy siêu mỏng nhằm cải thiện khả năng chống cháy mà không ảnh hưởng đến khả năng chống thấm nước.
Vật liệu chống thấm nước và chống cháy bằng polymer: Phát triển vật liệu polyme có cả tính chất chống cháy và chống thấm nước, chẳng hạn như polyme flo hoặc cao su silicon đặc biệt.
Cấu trúc composite nhiều lớp: Sử dụng cấu trúc nhiều lớp với lớp ngoài chống nước và lớp trong chống cháy để đạt được sự kết hợp của hai tính chất.
