หากคุณเคยเดินผ่านโซลาร์ฟาร์มในภูมิภาคที่เสี่ยงต่อการสั่นไหว เช่น แคลิฟอร์เนีย ญี่ปุ่น หรือตุรกี คุณอาจสังเกตเห็นสายเคเบิลเส้นหนา สีดำ และสีแดงพันอยู่ระหว่างแผง สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่แค่สายไฟแบบสุ่มเท่านั้น พวกเขาสายพลังงานแสงอาทิตย์สีดำและสีแดงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) และคำถามที่ฉันได้รับจากผู้ติดตั้ง วิศวกร และแม้แต่เจ้าของบ้านตลอดเวลา: สายเคเบิลเหล่านี้สามารถยึดไว้ได้เมื่อพื้นดินเคลื่อนที่หรือไม่ ในฐานะซัพพลายเออร์ที่ทำงานร่วมกับสายเคเบิลเหล่านี้มานานกว่าทศวรรษ ฉันได้เห็นโดยตรงแล้วว่าเหตุการณ์แผ่นดินไหวทดสอบทุกส่วนของการติดตั้งระบบสุริยะอย่างไร และคำตอบก็ไม่ง่ายอย่างที่ "ใช่" หรือ "ไม่" ขึ้นอยู่กับวิธีการสร้าง ติดตั้ง และจับคู่สายเคเบิลกับความเค้นเฉพาะของเขตแผ่นดินไหว
ก่อนอื่น เรามาดูรายละเอียดว่าทำไมแผ่นดินไหวจึงมีความสำคัญต่อสายเคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อพื้นดินเคลื่อนตัว ระบบสุริยะต้องเผชิญกับความท้าทายใหญ่สองประการ: ความเครียดเชิงกล (จากการแกว่งของแผง ชั้นวางบิด หรือการดึง ยืด หรือหนีบสายเคเบิล) และการสึกหรอจากสิ่งแวดล้อม (ซึ่งจะแย่ลงเมื่อซีลหรือจุดเชื่อมต่อขาดระหว่างเกิดแผ่นดินไหว) การกำหนดรหัสสีของสายเคเบิลโซลาร์สีดำและสีแดงไม่ได้มีไว้สำหรับรูปลักษณ์เท่านั้น โดยทั่วไปแล้วสีแดงจะนำพลังงาน DC จากแผงไปยังอินเวอร์เตอร์ ในขณะที่สีดำทำหน้าที่เป็นตัวส่งกลับเชิงลบ ดังนั้นบทบาทของสายเคเบิลเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากล้มเหลว อาร์เรย์ทั้งหมดอาจพังลงได้ ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่หลังจากเกิดแผ่นดินไหวเมื่อพลังงานขาดแคลนอยู่แล้ว
เริ่มจากพื้นฐานของสิ่งที่ทำให้สายเคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทนต่อแผ่นดินไหวได้ สายไฟ PV คุณภาพสูงส่วนใหญ่ รวมถึงสายเคเบิลที่เราจำหน่ายนั้นสร้างขึ้นด้วยวัสดุที่มีความยืดหยุ่นซึ่งสามารถโค้งงอได้โดยไม่แตกร้าว แต่สายเคเบิลสีดำและสีแดงทั้งหมดไม่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่นของเราLSZH สายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้ฉนวนฮาโลเจนไร้ควันต่ำ ซึ่งมีความทนทานและยืดหยุ่นได้แม้ในสภาพอากาศหนาวเย็น ซึ่งมีความสำคัญในพื้นที่ที่มักเกิดแผ่นดินไหวในฤดูหนาว เมื่อพื้นดินเซถลา สายเคเบิลแข็งจะหักเข้าที่ขั้วต่อ แต่สายเคเบิลที่ยืดหยุ่นสามารถดูดซับการเคลื่อนไหวได้ เราทดสอบสายเคเบิลของเราในเครื่องจำลองในห้องปฏิบัติการที่เลียนแบบแผ่นดินไหวขนาด 7.0 ซึ่งสามารถดัดงอได้หลายพันครั้งโดยไม่ทำให้ฉนวนเสียหาย นั่นเป็นลักษณะสำคัญสำหรับเขตแผ่นดินไหว
แต่ความยืดหยุ่นไม่เพียงพอ แผ่นดินไหวยังทำให้เกิดการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องและเคลื่อนไหวตลอดเวลา แม้แต่แรงสั่นสะเทือนเล็กๆ น้อยๆ หลังจากแผ่นดินไหวใหญ่ก็สามารถสร้างความเครียดซ้ำๆ บนสายเคเบิลได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เราสายไฟพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์สายการผลิตมีการเสริมแรงเพิ่มเติม: ตัวนำทองแดงที่มีการเคลือบดีบุกเพื่อต้านทานการกัดกร่อน (ซึ่งทำให้สายไฟอ่อนลงเมื่อเวลาผ่านไป) และแจ็คเก็ตที่ทนทานต่อรังสี UV เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์อยู่กลางแจ้งตลอดทั้งปี สายเคเบิลที่เริ่มแตกร้าวจากการสัมผัสรังสียูวีจะพังเร็วขึ้นเมื่อมีการเพิ่มความเครียดจากแผ่นดินไหว ของเราสายไฟโฟโตโวลตาอิกทนรังสียูวีรุ่นยังดีกว่าสำหรับพื้นที่ที่มีแสงแดดและแผ่นดินไหวบ่อยครั้ง เนื่องจากความเสียหายจากรังสียูวีและความเครียดเชิงกลมักจะมาคู่กัน
เดี๋ยวก่อน คุณอาจกำลังคิดว่า: ทำไมสี (สีดำกับสีแดง) จึงมีความสำคัญที่นี่ ไม่ใช่สีของตัวเอง แต่อยู่ที่วิธีจับคู่สายเคเบิลทั้งสองเส้น ในการตั้งค่า PV ทั่วไป สายเคเบิลสีดำและสีแดงจะถูกเชื่อมต่อเป็นคู่ระหว่างแผงและอินเวอร์เตอร์ ซึ่งมักจะวางในร่องลึกหรือตามแนวชั้นวางสำหรับติดตั้ง เมื่อพื้นดินเคลื่อนตัว คู่เหล่านี้สามารถเสียดสีกันหรือเสียดสีกับขอบแหลมคมบนชั้นวางได้ สายคู่ที่จับคู่ได้ไม่ดี สายเคเบิลหนึ่งเส้นที่มีฉนวนหนา และอีกเส้นหนึ่งที่บางจะสึกหรอไม่สม่ำเสมอ นั่นคือเหตุผลที่เราขายสายเคเบิลสีดำและสีแดงเป็นชุดที่เข้าคู่กัน ซึ่งผ่านการทดสอบแล้วว่าสามารถเคลื่อนที่ไปด้วยกันได้โดยไม่หลุดรุ่ย เรามีผู้ติดตั้งในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวบอกเราว่าการจับคู่สายเคเบิลสีดำและสีแดงของเราช่วยลดเวลาการซ่อมแซมหลังแผ่นดินไหวได้ถึง 30% เมื่อเทียบกับการใช้สายเคเบิลมาตรฐานที่ไม่ตรงกัน
แน่นอนว่าแม้แต่สายเคเบิลที่ดีที่สุดก็ไม่ช่วยอะไรหากติดตั้งผิด ในเขตแผ่นดินไหว วิธีการเดินสายเคเบิลสีดำและสีแดงมีความสำคัญพอๆ กับตัวสายเคเบิลเอง เราขอแนะนำกฎสองข้อ: ประการแรก ปล่อยให้ "หย่อน" เป็นพิเศษในทุกการเดินสายเคเบิล โดยให้มีความยาวมากกว่าที่คุณต้องการประมาณ 10-15% เมื่อพื้นเคลื่อนที่ ความหย่อนดังกล่าวจะทำให้สายเคเบิลเลื่อนได้โดยไม่ต้องถูกดึงให้แน่น ประการที่สอง ใช้เคเบิลแกลนด์แบบยืดหยุ่นแทนท่อร้อยสายแบบแข็ง ท่อร้อยสายที่ยึดไว้ไม่สามารถโค้งงอได้ ดังนั้นสายเคเบิลด้านในจะหัก โปรแกรมติดตั้งของเรามักจะจับคู่ของเราสายไฟโซลาร์เซลล์สำหรับแผงโซลาร์เซลล์มีต่อมที่ยืดหยุ่นเพื่อรักษาการเชื่อมต่อให้ปลอดภัยระหว่างการเขย่า
ฉันเคยเห็นการแสดงนี้ในชีวิตจริง ไม่กี่ปีที่ผ่านมา ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ (พื้นที่ที่มีแผ่นดินไหวสูง) ได้ติดตั้งสายเคเบิลสีดำและสีแดงของเราระหว่างเกิดแผ่นดินไหวขนาด 5.8 การตรวจสอบหลังแผ่นดินไหวพบว่าสายเคเบิลขัดข้องเป็นศูนย์ เนื่องจากเป็นไปตามแนวทางของเรา: ความหย่อนเป็นพิเศษ การเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่น และสายเคเบิลสีดำ/แดงที่จับคู่กัน ฟาร์มใกล้เคียงที่ใช้สายเคเบิลสีดำและสีแดงทั่วไป (ไม่ใช่ชุดที่ตรงกันของเรา) มีการเชื่อมต่อที่ล้มเหลว 12 เส้น ส่วนใหญ่เป็นสายเคเบิลสีแดงที่หนีบติดกับชั้นวางโลหะเมื่อพื้นดินขยับ นั่นคือความแตกต่างระหว่างสายเคเบิลที่สร้างขึ้นสำหรับแรงเค้นแผ่นดินไหวกับสายเคเบิลที่เป็นเพียงสายไฟ PV มาตรฐาน
แต่มีข้อแม้ดังนี้: ไม่มีสายเคเบิลใดแตกหักได้ หากคุณอยู่ในพื้นที่ที่มีแผ่นดินไหวรุนแรงและเกิดขึ้นบ่อยครั้งมาก (เช่น บางส่วนของวงแหวนแห่งไฟแปซิฟิก) คุณจะต้องก้าวไปอีกขั้น เรามีสายเคเบิลสีดำและสีแดงเวอร์ชันเสริมแรงที่มีแกนไฟเบอร์อะรามิด ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับตัวรองรับในตัวเพื่อป้องกันการยืดตัว สิ่งเหล่านี้หนากว่า แต่ออกแบบมาเพื่อการเคลื่อนไหวที่รุนแรง นอกจากนี้เรายังทำงานร่วมกับผู้ติดตั้งเพื่อออกแบบการเดินสายเคเบิลเพื่อหลีกเลี่ยงการโค้งงอหรือจุดรับแรงตึง ซึ่งบางครั้งอาจหมายถึงการเดินสายเคเบิลไปตามพื้นผิวที่อ่อนนุ่ม เช่น กรวด แทนที่จะเป็นคอนกรีต ซึ่งจะดูดซับพลังงานบางส่วนจากแผ่นดินไหว
อีกปัจจัยหนึ่ง: การปฏิบัติตามรหัสแผ่นดินไหว บางภูมิภาค เช่น Building Code ของรัฐแคลิฟอร์เนีย กำหนดให้ส่วนประกอบพลังงานแสงอาทิตย์มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานประสิทธิภาพแผ่นดินไหวโดยเฉพาะ ของเราสายพลังงานแสงอาทิตย์สีดำและสีแดงสายการผลิตได้รับการรับรอง UL 4703 ซึ่งหมายความว่าได้รับการทดสอบความเค้นเชิงกล อุณหภูมิสุดขั้ว และความต้านทานรังสียูวี ซึ่งทั้งหมดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว การรับรองนั้นไม่ได้เป็นเพียงฉลากเท่านั้น เป็นข้อพิสูจน์ว่าสายเคเบิลจะยึดได้เมื่อพื้นเคลื่อนที่ หากคุณกำลังเลือกซื้อสายเคเบิลในพื้นที่เหล่านี้ ให้ตรวจสอบใบรับรองดังกล่าวเสมอ เนื่องจากสายเคเบิลสีดำและสีแดงทั่วไปมักจะข้ามการทดสอบเฉพาะด้านแผ่นดินไหว
แล้วประสิทธิภาพในระยะยาวล่ะ? แผ่นดินไหวไม่ได้เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว อาฟเตอร์ช็อกอาจดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี สายเคเบิลของเราสร้างมาเพื่อต้านทานความเมื่อยล้า ซึ่งหมายความว่าสายเคเบิลจะไม่แตกหรือแตกหักแม้จะเคลื่อนไหวซ้ำๆ กัน เรามีสถานที่ปฏิบัติงานในญี่ปุ่นที่รอดพ้นจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่โทโฮกุและอาฟเตอร์ช็อกเมื่อปี 2011 โดยที่สายเคเบิลสีดำและสีแดงของเรายังคงใช้งานได้ นั่นไม่ใช่โชค เนื่องจากเราออกแบบทุกส่วนของสายเคเบิลตั้งแต่ตัวนำไปจนถึงแจ็คเก็ต เพื่อจัดการกับความเครียดแบบไดนามิกเมื่อเวลาผ่านไป
ตอนนี้ เราจะมาพูดถึงความเข้าใจผิดที่พบบ่อย: บางคนคิดว่าสีแดง (ซึ่งมีพลัง) มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวมากกว่าแผ่นดินไหว ในความเป็นจริง ทั้งสายเคเบิลสีดำและสีแดงต่างก็ประสบกับความเค้นเท่ากัน ดังนั้นสิ่งสำคัญคือสายเคเบิลเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นมาด้วยสเป็คเดียวกัน สายเคเบิลสีดำและสีแดงของเรามีความหนาและความยืดหยุ่นของฉนวนที่เท่ากัน ดังนั้นจึงเคลื่อนที่ได้เท่าเทียมกัน หากคุณซื้อสายเคเบิลราคาถูก เช่น สายสีแดงมีฉนวนที่บางกว่า สายนั้นจะเสียหายก่อนไม่ว่าจะเป็นสีใดก็ตาม นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการซื้อจากซัพพลายเออร์ที่ทดสอบทั้งสองสีเป็นคู่ที่ตรงกันจึงคุ้มค่า
ดังนั้น เพื่อตอบคำถามเดิม: ใช่ สายเคเบิล Solar Cable สีดำและสีแดงสามารถใช้ได้ในพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยครั้ง แต่ต้องเป็นสายเคเบิลประเภทที่ถูกต้อง ติดตั้งอย่างถูกต้อง และสร้างขึ้นเพื่อรองรับแรงเค้นจากแผ่นดินไหวเท่านั้น หากคุณเป็นผู้ติดตั้งหรือผู้จัดการโครงการในเขตที่เกิดแผ่นดินไหวสูง ให้มองหาสายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่น LSZH หรือแจ็คเก็ตเสริมแรง และการรับรอง UL 4703 กลุ่มผลิตภัณฑ์สายเคเบิล PV สีดำและสีแดงของเราได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาวะเหล่านี้ โดยจับคู่กับการสนับสนุนทางเทคนิคเพื่อช่วยคุณออกแบบเส้นทางที่ทนทานต่อการสั่นไหว
หากคุณกำลังทำงานในโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหวและต้องการให้แน่ใจว่าสายเคเบิลของคุณใช้งานได้ โปรดติดต่อเรา เราได้ช่วยโครงการหลายร้อยโครงการในเขตแผ่นดินไหวในการเลือกสายเคเบิลที่เหมาะสม ตั้งแต่ชุดสีดำและสีแดงมาตรฐานไปจนถึงตัวเลือกเสริมการต้านทานรังสียูวีของเรา อย่ารอจนกว่าแผ่นดินไหวจะมาเยือน ลงทุนในสายเคเบิลที่จะทำให้ระบบสุริยะของคุณทำงานในเวลาที่คุณต้องการมากที่สุด
อ้างอิง
- ห้องปฏิบัติการรับประกันการจัดจำหน่าย (2022) มาตรฐาน UL 4703 เพื่อความปลอดภัยสำหรับสายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ นอร์ธบรูค อิลลินอยส์: UL LLC
- สภารหัสระหว่างประเทศ (2021). รหัสที่อยู่อาศัยระหว่างประเทศสำหรับที่อยู่อาศัยหนึ่งและสองครอบครัว วอชิงตัน ดี.ซี.: สภารหัสระหว่างประเทศ
- คณะกรรมาธิการพลังงานแคลิฟอร์เนีย (2020). แนวปฏิบัติเกี่ยวกับแผ่นดินไหวสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับกริด แซคราเมนโต แคลิฟอร์เนีย: คณะกรรมาธิการพลังงานแห่งแคลิฟอร์เนีย
- สมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติ (2019) ประสิทธิภาพของสายเคเบิล PV ในสภาพแวดล้อมแผ่นดินไหวแบบไดนามิก อาร์ลิงตัน เวอร์จิเนีย: NEMA
- สมาคมอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ (2021). แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบต้านทานแผ่นดินไหว วอชิงตัน ดี.ซี.: SEIA