CN102539310A

CN102539310A - 光伏电缆耐候性试验方法

Info

Publication number: CN102539310A
Application number: CN2011104224347A
Authority: CN
Inventors: 陈益民; 莫抒志; 骆德汉; 黎勉; 徐志豪
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种光伏电缆耐候性试验方法,是一种针对光伏电缆耐候性的复合式人工气候加速老化试验方法。本发明每个待试验产品只采集两组试样，一组用于人工气候加速老化试验，一组用于参照对比，对光伏电缆耐候性更具有针对性；对接受人工加速老化试验的试样进行复合式环境加速老化试验，使其在复合的环境因素影响中进行老化，试验结果更贴近于自然老化，同时大大提高试样老化的速度，从而提高了产品检测的效率。本发明具有方法简单、操作方便、经济实用、可靠性高等优点。

Description

光伏电缆耐候性试验方法

技术领域

本发明属于电线电缆技术领域的复合式人工气候加速老化试验方法，特别涉及一种针对光伏电缆耐候性的光伏电缆耐候性试验方法。

背景技术

目前，国际上通用的光伏电缆标准主要有德国莱茵TüV集团的2 Pfg 1169/08.2007光伏系统用电缆要求（Requirements for cables for use in photovoltaic-systems）、美国保险商实验室的UL4703光伏电缆调查概述（Outline of investigation for photovoltaic wire）以及相关的IEC标准、日本EM-CE认证标准等。然而，国内还没有针对光伏电缆的国家标准或行业标准，电缆行业主要采用编号为2 Pfg 1169/08.2007的德国莱茵TüV集团内部技术规范文件作为检测标准进行操作。

按上述技术规范文件要求，需要对待检测的光伏电缆产品采集多组试样，每组试样进行其中一种单项试验。以检测结果与该项测试的要求进行对比，采用单项否定模式，对光伏电缆产品的质量进行判别。

通过人工模拟和加强单一环境因素来加速老化试验，尽管在目前已有较为完善的机理体系和较为成熟的老化理论模型，但由于在这种模式下同一试样只接受单一气候环境因素影响存在局限，难以很好地复原和模拟真实自然环境对电缆的影响，电缆在相互独立的单一环境下进行的单项老化试验，与在现实的气候环境下的自然老化，结果还是存在较大的差距，试验结果没能很好地反映光伏电缆老化的实际情况。发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单、操作方便、经济实用、可靠性高的光伏电缆耐候性试验方法。本发明是一种针对光伏电缆耐候性的人工气候加速老化试验方法，亦可为其他类似材料的老化试验提供参考。

本发明所采取的技术方案是：

本发明光伏电缆耐候性试验方法，包括如下步骤：

1）对同一待试验的光伏电缆产品先后顺序取得若干段试样，随机分组排列，分为A、B两组，每组具有数量相近的或相等的试样，并对每一试样分别编号；

2）将其中A组试样放在试验箱中进行复合式环境加速老化试验，复合式环境加速老化试验包括将A组试样放在湿热环境试验箱中进行湿热试验、将A组试样放在臭氧环境试验箱中进行臭氧试验、将A组试样放在紫外线环境试验箱中进行紫外线试验，B组试样作为存放试样进行参照对比；

3）将进行复合式环境加速老化试验的A组试样与B组试样分别进行规定项目的检查测试，检查测试包括如下项目：

31)A组试样护套是否发生开裂，B组试样护套的表面情况;

32)A、B两组试样绝缘层的电阻率;

33)A、B两组试样导体的导电性;

34)A、B两组试样的抗张强度、断裂伸长率;

35)对比A、B两组试样的测试结果，判断光伏电缆耐候性情况。

上述A组试样在湿热环境试验箱中进行湿热试验的环境要求是：温度为60～120℃，相对湿度为45～95%，试样在此环境中暴露10～2000h，试验步骤如下：

a）将试样放置在湿热环境试验箱中，调节试验箱内温度，使其在10min～2h内达到上述规定的温度要求，且使试样达到热稳定；

b）在这一过程中，通过不提高试验箱内的绝对湿度来避免试样冷凝现象的产生；

c）在10min～2h内，通过调整试验箱内湿度达到上述规定的湿度要求；

d）从试验箱内环境达到上述规定值并稳定后，开始计算试验持续时间；

e）进行规定时间的试验；

f）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复，在10min～2h内将试验箱内相对湿度、温度降到实验室环境；

g）试验结束。

上述A组试样在臭氧环境试验箱中进行臭氧试验的环境要求是：温度为20～60℃，相对湿度为45～95%，臭氧浓度（体积分数）为50×10^-6～500×10^-6，试样在此环境中暴露1～144h，试验步骤如下：

a）将试样放置在臭氧环境试验箱中，调节试验箱内温度与湿度，使其在10min～2h内达到上述规定的温度和湿度要求；

b）调节试验箱内的臭氧浓度，使其在10min～2h内达到上述规定的臭氧浓度要求；

c）从试验箱内环境达到上述规定值并稳定后，开始计算试验持续时间；

d）进行规定时间的试验；

e）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复，在10min～2h内将试验箱内的臭氧浓度体积分数降低到10×10^-6以下；

f）试验结束。

上述A组试样在紫外线环境试验箱中进行紫外线试验的环境条件是：黑标准温度为40～80℃，相对湿度为45～95%，波长在300～400nm范围内的最小辐照强度为5～100W/m²，有潮湿/干燥交替，试样在此环境中暴露12～1440h，试验步骤如下：

a）将试样放置在紫外线环境试验箱中，调节试验箱内温度与湿度，使其在10min～2h内达到上述规定的温度和湿度要求；

b）打开荧光紫外灯，对试样进行紫外照射，同时，试验箱按上述潮湿/干燥周期进行工作，开始计算试验持续时间；

c）进行规定时间的试验，试验时间必须为潮湿/干燥交替周期的整数倍；

d）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复。关闭荧光紫外灯，并在10min～2h内将试验箱内的温度与湿度降到实验室环境水平；

e）试验结束。

上述步骤2）中将A组试样进行湿热试验、进行臭氧试验、进行紫外线试验完成后的试样应在普通环境下静置0.5～24h。

上述步骤2）中将A组试样进行湿热试验、进行臭氧试验、进行紫外线试验的顺序能调整，且能进行多个周期循环试验。

上述B组试样作为存放试样进行参照对比的方法如下：B组所有试样存放于玻璃罩内，直到A组试样试验结束，玻璃罩内的环境条件：温度为20～40℃，相对湿度45～95%，无特殊光照的环境中，或者不作存放，直接进行检测。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的光伏电缆耐候性试验方法，用于人工气候加速老化试验的试样经过了湿热、臭氧、紫外线照射等多种气候环境的循环影响，相比传统的单一气候环境因素试验方法，更贴近于实际自然环境对光伏电缆的影响。与此同时，设置对比试样放置在普通环境中，作为参照数据与试验试样的试验结果进行对比，对光伏电缆耐候性更具有针对性。此外，由于有复合式的环境因素对试样进行老化影响，试样老化的速度大大提高，从而提高了产品检测的效率。

附图说明

图1为发明试验方法的流程图；

图2为发明试验方法所用湿热环境试验箱的原理图；

图3为发明试验方法所用臭氧环境试验箱的原理图；

图4为发明试验方法所用紫外线环境试验箱的原理图。

具体实施方式

实施例：

本方法光伏电缆耐候性试验方法，依据德国莱茵TüV集团的内部技术规范文件2 Pfg 1169/08.2007光伏系统用电缆要求（Requirements for cables for use in photovoltaic-systems）中涉及光伏电缆耐候性的部分进行创新，本发明光伏电缆耐候性试验方法，每个待试验产品只采集两组试样，一组用于人工气候加速老化试验，一组用于参照对比。用于人工气候加速老化试验的试样连续循环地暴露在规定的湿热、臭氧、紫外线环境中进行复合式环境加速老化试验，再进行指定项目的检测，以获得产品的老化数据；用于参照对比的试样存放在指定的环境中再进行指定项目的检测（或不作存放，直接进行指定项目的检测），以获得产品的原始数据；老化数据与原始数据进行对比，判断产品的耐候性情况。

本发明光伏电缆耐候性试验方法，包括如下具体步骤：

31)A组试样护套是否发生开裂，B组试样护套的表面情况;

32)A、B两组试样绝缘层的电阻率;

33)A、B两组试样导体的导电性;

34)A、B两组试样的抗张强度、断裂伸长率;

e）进行规定时间的试验；

g）试验结束。

d）进行规定时间的试验；

e）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复。在10min～2h内将试验箱内的臭氧浓度体积分数降低到10×10^-6以下；

f）试验结束。

e）试验结束。

上述湿热环境试验箱中包括有第一试验箱箱体11、第一试样架12、第一进水口13、盛水盘14、蒸发口15、第一电热丝16、第二电热丝17、第一温度传感器18、第一湿度传感器19、液位传感器20、第一进气口21、第一排气口22、第一控制器23、第一报警系统24、第一输入模块25、第一显示模块26。第一试验箱箱体11为试验提供了一个相对独立的空间；第一试样架12放置在第一试验箱箱体11中部，可以在试验过程中固定第一试样27并使其保持特定的位置、姿态；第一进水口13接净化水，使得净化水能按需进入盛水盘14；盛水盘14盛装净化水，作为净化水的加热蒸发容器；蒸发口15是净化水经过加热蒸发后进入第一试验箱箱体11的通道；第一电热丝16用于加热盛水盘14中的净化水，使蒸发量加大；第二电热丝17用于提高第一试验箱箱体11内部的温度；一般在不同的位置布置有多个第一温度传感器18和第一湿度传感器19用于检测第一试验箱箱体11内的温度、湿度情况；液位传感器20用于检测盛水盘14内净化水的多少，并将信号传送到第一控制器23；第一进气口21把第一试验箱箱体11外的空气送入第一试验箱箱体11内，可以改变箱第一试验箱箱体11内的温度、湿度；第一排气口22把第一试验箱箱体11内的废气排出；第一控制器23是整个试验箱的控制中枢，接收各个传感器输送来的数据并进行处理，从而控制蒸发口15、第一电热丝16、第二电热丝17、第一进气口21、第一排气口22、第一报警系统24、第一显示模块26等部件的工作，使得第一试验箱箱体11内的环境条件符合试验要求；当盛水盘14液位过低或过高，第一试验箱箱体11内温度、湿度过低或过高，系统错误等异常情况发生时，第一报警系统24发出声光报警；第一输入模块25用于输入信息，对试验箱进行设置；第一显示模块26用于显示试验箱的工作状况；第一试样27按规定放置在第一试样架12上接受试验。上述第一试验箱箱体11、第一试样架12由耐腐蚀材料制造。

上述臭氧环境试验箱包括有第二试验箱箱体31、第二试样架32、第二进水口33、喷淋系统34、第三电热丝35、第二温度传感器36、第二湿度传感器37、臭氧浓度传感器38、臭氧发生器39、空气进气口40、臭氧进气口41、第二排气口42、第二控制器43、第二报警系统44、第二输入模块45、第二显示模块46等部分组成。第二试验箱箱体31为试验提供了一个相对独立的空间；第二试样架32放置在第二试验箱箱体31中部，可以在试验过程中固定第二试样47并使其保持特定的位置、姿态；第二进水口33用于把净化水接入喷淋系统34；喷淋系统34在第二试验箱箱体31内有若干喷头，可在第二试验箱箱体31内产生喷雾从而改变第二试验箱箱体31内的湿度；第三电热丝35用于提高第二试验箱箱体31内温度；一般在不同的位置布置有多个第二温度传感器36、第二湿度传感器37和臭氧浓度传感器38，用于检测第二试验箱箱体31内的温度、湿度和臭氧浓度情况；臭氧发生器39产生较高浓度的臭氧作为试验所需臭氧的源；空气进气口40把第二试验箱箱体31外的空气送入第二试验箱箱体31内，可以改变第二试验箱箱体31内的温度、湿度以及臭氧浓度；臭氧进气口41把臭氧发生器产生的臭氧送入第二试验箱箱体31内，提高第二试验箱箱体31内的臭氧浓度；第二排气口42把第二试验箱箱体31内的废气排出；第二控制器43是整个试验箱的控制中枢，接收各个传感器输送来的数据并进行处理，从而控制第三电热丝35、空气进气口40、臭氧进气口41、第二排气口42、第二报警系统44、第二显示模块46等部件的工作；当第二试验箱箱体31内温度、湿度、臭氧浓度过低或过高，系统错误等异常情况发生时，第二报警系统44发出声光报警；第二输入模块45用于输入信息，对试验箱进行设置；第二显示模块46用于显示试验箱的工作状况；第二试样47按规定放置在第二试样架32上接受试验。上述第二试验箱箱体31、第二试样架32由耐腐蚀材料制造。

上述紫外线环境试验箱包括有第三试验箱箱体51、第三试样架52、第三进水口53、加湿系统54、紫外荧光灯55、第四电热丝56、黑标温度计57、第三湿度传感器58、紫外线辐照度传感器59、第二进气口60、第三排气口61、第三控制器62、第三报警系统63、第三输入模块64、第三显示模块65等部分组成。第三试验箱箱体51为试验提供了一个相对独立的空间；第三试样架52放置在试验箱箱体中部，可以在试验过程中固定第三试样66并使其保持特定的位置、姿态；第三进水口53用于把净化水接入加湿系统54；加湿系统54一般是产生喷淋或水蒸气冷凝，提高第三试验箱箱体51内的湿度；紫外荧光灯55产生特定强度和光谱特性的紫外线照射；第四电热丝56用于提高第三试验箱箱体51内温度；一般在不同的位置布置有多个黑标温度计57、第三湿度传感器58和紫外线辐照度传感器59，用于检测第三试验箱箱体51内的温度、湿度和紫外线辐照度情况；第二进气口60把第三试验箱箱体51外的空气送入第三试验箱箱体51内，可以改变箱第三试验箱箱体51的温度、湿度；第三排气口61把第三试验箱箱体51内的废气排出；第三控制器62是整个试验箱的控制中枢，接收各个传感器输送来的数据并进行处理，从而控制第三进水口53、加湿系统54、紫外荧光灯55、第四电热丝56、第二进气口60、第三排气口61、第三报警系统63、第三显示模块65等部件的工作；当第三试验箱箱体51内温度、湿度、紫外线辐照度过低或过高，系统错误等情况发生时，第三报警系统63发出声光报警；第三输入模块64用于输入信息，对试验箱进行设置；第三显示模块65用于显示试验箱的工作状况；第三试样66按规定放置在第三试样架52上接受试验。上述第三试验箱箱体51、第三试样架52由耐腐蚀材料制造。

本发明上述试验的试验报告应包含下列内容：

1）试验所选取的各种环境条件强度、试验时间、循环周期；

2）被试验的光伏电缆的详细说明;

3）试验所采用的设备型号；

4）试验过程中以及试验结束后各试样的情况简述；

5）其他有必要说明的内容。

本发明为了不同实验室在不同时间内进行试验所获得的数据具有可对比性，对本试验规定以下基本要求：

1)实验室环境：室内照明主要来自自然光或普通照明灯具，但不应有阳光直射。气压和空气成分与实验室所在地的大气环境相当。

2)试验箱：应满足整个试验的各项要求，并能够检测所提供的环境是否符合规定的要求，同时本身应不受该环境的影响以至影响试验结果，如：内壁应该由耐腐蚀材料制造。空气进入试验箱的方式应使空气流过试件表面，然后从试验箱顶部排出。潮湿可以通过凝露或喷淋两种方式获得，未经净化的水不能重复使用。应保持试验区域内任意两点在任何时间内的环境差异尽量小。

3)取样：对同一待试验的光伏电缆产品先后顺序取得若干段试样，随机分组排列，分为A、B两组，每组具有数量相近的或相等的试样，并对每一试样分别编号，其中A组试样进行复合式环境加速老化试验，B组试样作为存放试样进行参照对比，每一试样两端作耐腐蚀预处理，有效试验区域内不允许有任何电缆出厂后的添加物，所采用的工具、手段等应符合相关的规定。

4)试样放置：A组试样垂直悬挂在试验箱中部，所采用的手段应不能影响试样的有效试验区域。悬挂过程应尽可能快以使试验箱的开门时间尽可能短。每一试样与其他任何试样及试验箱内壁之间的距离应不小于20mm，且试样所占试验箱的容积应不大于2% ；B组试样平放在干净的容器内，容器内的环境条件应符合规定的要求。

Claims

1.一种光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于包括如下步骤：

31)A组试样护套是否发生开裂，B组试样护套的表面情况;

32)A、B两组试样绝缘层的电阻率;

33)A、B两组试样导体的导电性;

34)A、B两组试样的抗张强度、断裂伸长率;

2.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述A组试样在湿热环境试验箱中进行湿热试验的环境要求是：温度为60～120℃，相对湿度为45～95%，试样在此环境中暴露10～2000h，试验步骤如下：

e）进行规定时间的试验；

g）试验结束。

3.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述A组试样在臭氧环境试验箱中进行臭氧试验的环境要求是：温度为20～60℃，相对湿度为45～95%，臭氧浓度（体积分数）为50×10^-6～500×10^-6，试样在此环境中暴露1～144h，试验步骤如下：

d）进行规定时间的试验；

e）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复；在10min～2h内将试验箱内的臭氧浓度体积分数降低到10×10^-6以下；

f）试验结束。

4.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述A组试样在紫外线环境试验箱中进行紫外线试验的环境条件是：黑标准温度为40～80℃，相对湿度为45～95%，波长在300～400nm范围内的最小辐照强度为5～100W/m²，有潮湿/干燥交替，试样在此环境中暴露12～1440h，试验步骤如下：

d）到达规定的时间后，试验箱应进行恢复；关闭荧光紫外灯，并在10min～2h内将试验箱内的温度与湿度降到实验室环境水平；

e）试验结束。

5.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述步骤2）中将A组试样进行湿热试验、进行臭氧试验、进行紫外线试验完成后的试样应在普通环境下静置0.5～24h。

6.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述步骤2）中将A组试样进行湿热试验、进行臭氧试验、进行紫外线试验的顺序能调整，且能进行多个周期循环试验。

7.根据权利要求1所述的光伏电缆耐候性试验方法，其特征在于上述B组试样作为存放试样进行参照对比的方法如下：B组所有试样存放于玻璃罩内，直到A组试样试验结束，玻璃罩内的环境条件：温度为20～40℃，相对湿度45～95%，无特殊光照的环境中；或者不作存放，直接进行检测。