Ondas de calor e redução da capacidade do cabo solar: o que os engenheiros fotovoltaicos devem verificar novamente

Em 10 de julho de 2026, a carga elétrica nacional da China atingiu um novo recorde anual de 1,518 mil milhões de kW. Espera-se que o calor contínuo, a procura de arrefecimento e a produção industrial aumentem ainda mais o pico do verão. Ao mesmo tempo, as instalações solares estão operando sob algumas das condições térmicas mais severas do ano-não apenas por causa da temperatura do ar, mas também por causa do calor acumulado em telhados, bandejas de cabos e superfícies metálicas expostas.Administração Nacional de Energia da China.

Para os engenheiros fotovoltaicos, este é um lembrete oportuno: a seção transversal-nominal impressa em um cabo solar não determina, por si só, quanta corrente o cabo pode transportar com segurança.

A temperatura ambiente, o método de instalação, o agrupamento dos cabos, a temperatura do condutor, a queda de tensão e a qualidade do conector precisam ser verificados em conjunto.

Os dados meteorológicos normalmente representam a temperatura do ar sombreada. Um cabo fotovoltaico instalado abaixo dos módulos, em um telhado escuro ou próximo a uma estrutura metálica pode enfrentar um ambiente local muito mais quente.

Várias fontes de calor podem atuar ao mesmo tempo:

• Radiação solar direta
• Calor refletido ou emitido pelo telhado
• Fluxo de ar restrito abaixo dos módulos
• Calor absorvido por bandejas ou conduítes metálicos
• Perdas elétricas dentro do condutor
• Calor gerado em conectores e terminações

Isso significa que os engenheiros não devem usar a previsão meteorológica regional como a única temperatura projetada. A rota real do cabo deve ser considerada.

Um cabo suspenso ao ar livre geralmente dissipará o calor de forma mais eficaz do que o mesmo cabo instalado dentro de um conduíte ou agrupado firmemente com outros cabos carregados. Dois cabos com o mesmo tamanho de condutor podem, portanto, ter correntes admissíveis diferentes.

O cabo H1Z2Z2-K fabricado de acordo com EN 50618 foi projetado para aplicações fotovoltaicas externas exigentes. Ele normalmente usa um condutor de-cobre estanhado Classe 5 com isolamento-reticulado e sem halogênio e materiais de bainha.

No entanto, a sua classificação de temperatura é por vezes mal compreendida.

O cabo do tipo EN 50618-é geralmente projetado para uma temperatura máxima do condutor de 90 graus durante a operação normal contínua. A operação a 120 graus é limitada a um total de 20.000 horas sob as condições definidas pela norma – não é a meta normal de projeto contínuo. Uma especificação representativa do fabricante confirma o limite normal de 90 graus e a condição restrita de 120 graus.Dados técnicos do LAPP H1Z2Z2-K

A distinção é importante porque:

• A temperatura ambiente é a temperatura ao redor do cabo.
• A temperatura do condutor é a temperatura atingida no interior do cabo.
• A capacidade-de corrente é a corrente que mantém o condutor dentro da temperatura permitida sob uma condição de instalação definida.

Um cabo marcado como “90 graus” não é automaticamente adequado para transportar a corrente de referência publicada em um ar ambiente de 90 graus. Se o ambiente já estiver quente, o cabo terá muito menos capacidade de liberar o calor gerado pela sua própria resistência.

As tabelas-de capacidade de carga atuais são baseadas em condições de referência específicas. Estes podem incluir um único cabo ao ar livre, uma temperatura ambiente definida, uma temperatura específica do condutor e um método de instalação assumido.

Por exemplo, uma folha de dados do cabo Prysmian H1Z2Z2-K de 6 mm² fornece diferentes classificações de corrente dependendo se o cabo está instalado livremente no ar ou em uma superfície. Os valores declarados são baseados em uma temperatura ambiente de 60 graus, demonstrando por que as condições por trás de um número de ampacidade são tão importantes quanto o próprio número. Ficha técnica do Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

Na prática, a corrente admissível pode ser expressa conceitualmente como:

Os fatores de correção devem vir do padrão elétrico aplicável, do código local ou de dados verificados do fabricante. Eles não devem ser estimados.

Os engenheiros devem confirmar pelo menos o seguinte:

Internacionalmente, a IEC 62548-1 cobre os requisitos de projeto de painéis fotovoltaicos, incluindo fiação de painéis CC e proteção elétrica. O dimensionamento dos cabos também deve seguir as regras nacionais relevantes derivadas de normas como a série IEC 60364. CEI 62548-1:2023

O agrupamento de cabos é particularmente importante em torno de caixas combinadoras, entradas de inversores, curvas de bandejas e seções de conduítes.

Quando vários cabos carregados são instalados próximos uns dos outros, cada cabo aquece os outros e o fluxo de ar é reduzido. Mesmo que a maior parte do percurso seja aberta e bem ventilada, um trecho curto e congestionado pode se tornar o gargalo térmico.

As áreas típicas que requerem atenção incluem:

• Vários cabos amarrados em um pacote apertado
• Condutores positivos e negativos aglomerados em um conduíte
• Bandejas de cabos preenchidas além da suposição de projeto
• Fiação densa imediatamente abaixo de uma caixa combinadora
• Cabos apoiados diretamente em materiais de cobertura quentes
• Excesso de cabo enrolado deixado atrás dos módulos

Abraçadeiras apertadas também podem criar tensão mecânica e restringir o movimento durante a expansão térmica. Os cabos devem ser apoiados sem serem esmagados e o raio de curvatura mínimo do fabricante deve ser respeitado.

Quando for prático, aumentar o espaçamento ou melhorar a ventilação pode ser mais eficaz do que simplesmente aumentar o tamanho do condutor.

A temperatura do cabo afeta mais do que a vida útil do isolamento. A resistência elétrica do cobre aumenta à medida que o condutor fica mais quente.

Para estimativas de engenharia, a resistência do cobre aumenta aproximadamente 0,39% para cada aumento de 1 grau acima da temperatura de referência. Um condutor operando a 80 graus terá, portanto, uma resistência substancialmente maior do que o mesmo condutor medido a 20 graus.

O resultado é:

• Maior queda de tensão
• Maiores perdas de I2RI ^ 2RI2R
• Menor potência entregue
• Aquecimento adicional do condutor

A resistência do cabo fotovoltaico é normalmente especificada em 20 graus pela IEC 60228. A IEC 60228 define a construção do condutor e os requisitos de resistência máxima, incluindo condutores flexíveis Classe 5 comumente usados ​​em cabos solares.CEI 60228:2023

Portanto, os cálculos de{0}queda de tensão devem usar a resistência corrigida para a temperatura operacional esperada-e não apenas para o valor de catálogo de 20 graus .

Isto é particularmente importante para:

• Circuitos de cordas longas
• Layouts de inversor centralizados
• Grandes plantas-montadas no solo
• Sistemas de telhado com rotas indiretas de cabos
• Sistemas operando próximos ao limite inferior de tensão MPPT do inversor

Os circuitos fotovoltaicos não são cargas CC comuns e estáveis. A corrente de projeto deve refletir a corrente máxima que o conjunto pode produzir de acordo com o padrão de projeto aplicável e a regulamentação local.

O cálculo pode precisar considerar:

• Corrente de curto-circuito-do módulo
• Sequências paralelas
• Segurança necessária ou fatores de corrente-contínuos
• Ganho bifacial
• Irradiância acima das condições de teste padrão
• Contribuição atual-reversa
• Proteção contra sobrecorrente
• Mudanças futuras na configuração de módulos ou strings

Um erro comum é comparar a corrente operacional do módulo diretamente com a classificação do catálogo de cabos. Isso pode ignorar o fator de corrente-do projeto fotovoltaico necessário e a redução térmica causada pelo ambiente de instalação.

A sequência correta é:

• Estabeleça a corrente de projeto do circuito fotovoltaico.
• Determine a ampacidade do cabo de referência.
• Aplique todos os fatores de correção necessários.
• Confirme se a ampacidade corrigida excede a corrente projetada.
• Verifique queda de tensão e perda de energia.
• Verifique a proteção e a compatibilidade do conector.

Passar apenas em uma dessas verificações não é suficiente.

Um cabo dimensionado corretamente não pode compensar uma conexão ruim.

O aumento da temperatura do conector pode ser causado por:

• Crimpagem incorreta ou incompleta
• Ferramenta de crimpagem errada ou matriz
• Seção transversal-do cabo fora da faixa aprovada do conector
• Diâmetro externo do cabo incompatível com a vedação
• Contatos contaminados ou danificados
• Conectores que não estão totalmente encaixados
• Mistura de componentes de conectores de diferentes fabricantes
• Entrada de água e corrosão
• Tensão mecânica excessiva na conexão

Esses defeitos aumentam a resistência de contato. Como a geração de calor segue P=I2RP=I^2RP=I2R, mesmo um aumento de resistência relativamente pequeno pode criar aquecimento local significativo quando a corrente é alta.

O NREL documentou o equilíbrio fotovoltaico-de-falhas nos conectores do sistema envolvendo superaquecimento, amolecimento e distorção física, com casos graves que podem levar a circuitos abertos, arcos ou incêndio. Balanço NREL-da-pesquisa de durabilidade do sistema

Durante uma onda de calor, uma conexão marginal tem menos espaço térmico. Os engenheiros devem, portanto, tratar o cabo e o conector como um sistema combinado e não como produtos separados.

Um bom roteamento reduz o estresse térmico e mecânico.

Sempre que possível:

• Mantenha os cabos longe de superfícies que acumulam calor extremo.
• Mantenha o fluxo de ar ao redor dos cabos CC expostos.
• Evite agrupamentos desnecessários e conduítes muito compactados.
• Proteja os cabos contra bordas metálicas afiadas.
• Evite que os cabos fiquem na água ou em detritos.
• Apoie os conectores para que seu peso não seja suportado pelo cabo.
• Evite que cabos soltos toquem a superfície traseira dos módulos.
• Separe a fiação CC de equipamentos produtores-de calor não relacionados.
• Use suportes resistentes aos raios UV- e às intempéries-adequados para a vida útil do projeto.

Para sistemas de telhado, o roteamento também deve considerar o acesso para manutenção e combate a incêndios. Um tamanho de condutor tecnicamente correto não torna confiável um circuito mal roteado.

As ondas de calor proporcionam uma oportunidade útil para identificar pontos fracos porque os problemas térmicos tornam-se mais visíveis sob alta irradiância e alta corrente.

A inspeção deve ser realizada por pessoal qualificado sob condições operacionais representativas. Verificações úteis incluem:

• Inspeção infravermelha de conectores, caixas combinadoras e terminações
• Comparação de temperatura entre strings semelhantes
• Inspeção visual quanto a descoloração, deformação ou revestimentos de cabos rachados
• Verificação do engate do conector
• Inspeção de suportes de cabos e raio de curvatura
• Comparação atual entre strings paralelas
• Testes de resistência-de isolamento quando necessário
• Exame dos dispositivos de proteção e torque dos terminais de acordo com o procedimento do fabricante

A temperatura absoluta por si só nem sempre identifica o problema. Um conector ou seção de cabo que esteja visivelmente mais quente que componentes equivalentes que transportam corrente semelhante merece investigação.

O circuito não deve simplesmente ser re{0}}energizado após apertar ou substituir uma peça. Os engenheiros devem identificar a causa subjacente, como crimpagem incorreta, componente incompatível, sobrecarga, condutor danificado ou roteamento incorreto.

Antes de aprovar um novo projeto-ou antes do próximo período de calor extremo-os engenheiros fotovoltaicos devem verificar novamente:

 A temperatura local máxima, não apenas a temperatura meteorológica publicada

 As condições de referência por trás da tabela de ampacidade do cabo

 Fatores de temperatura, agrupamento e correção de instalação

 Corrente real de projeto do circuito fotovoltaico

 Queda de tensão na temperatura esperada do condutor

 Classificações atuais de cabos e conectores

 Compatibilidade com seção-transversal do cabo e diâmetro-externo

 Ferramentas de crimpagem e procedimentos de instalação

 Seções congestionadas perto de caixas combinadoras e inversores

 Resultados da inspeção térmica de sistemas operacionais

 Coordenação de proteção e falhas-requisitos atuais

 Conformidade com os padrões aplicáveis ​​do projeto e o código local

A seleção de um cabo H1Z2Z2-K certificado é um ponto de partida importante, mas a certificação não elimina a necessidade de cálculos de engenharia.

O desempenho confiável durante calor extremo depende do sistema completo: qualidade do condutor, construção do cabo, método de instalação, fatores de correção, controle-de queda de tensão, compatibilidade do conector e mão de obra de instalação.

Para empreiteiros de EPC e compradores de projetos, a abordagem mais segura é rever estas condições antes da aquisição. Alterar o tamanho do cabo ou a especificação do conector durante o projeto é relativamente simples. Substituir a fiação superaquecida após o comissionamento não é.

SINELINKfornece cabos solares certificados, conectores fotovoltaicos compatíveis e acessórios de suporte para projetos em telhados e{0}}escala de serviços públicos. A seção transversal-do cabo, o diâmetro externo, a compatibilidade do conector e a documentação-específica do projeto podem ser revisadas antes da cotação e produção.