在上一期中，我們對惡劣環(huán)境下光伏電纜管理的糟糕管理后果、接地風險、常見線纜管理錯誤及公司在執(zhí)行線纜管理時會遇到的挑戰(zhàn)等進行了詳細分析。

各公司關于線纜管理的獨門絕技

某有3年大型地面電站工程經驗的光伏工程師表示，線纜管理的解決方案主要取決于采購的支架系統(tǒng)。例如使用Schletter支架系統(tǒng)時，該系統(tǒng)已經集成了托架系統(tǒng)，故無需補充額外的電纜橋架。但是使用其他未集成托架的支架系統(tǒng)時，一般在支架后方加裝Legrand Cablofil電纜橋架。

另一位業(yè)主方工程師表示，由于希望在支架導軌中放置線纜，在斜屋頂項目中會選擇SnapNrack支架系統(tǒng)；在平屋頂項目中會盡可能地使用穿線管，再利用墊塊使穿線管懸在屋面上方，該方法可以在減少NEC310.15(B)(2)(c)表中的溫升需求的同時保證足夠的屋頂常規(guī)運維空間。在單點支撐或地面電站系統(tǒng)中，一般會使用線纜夾把導線緊固在組件邊框上。有時也會把露天的線纜放進分裂柔性波紋塑料穿線管中以增強防護。

還有光伏工程師表示，即使放置與組件背后的陰影中，抗UV的線纜夾也會失效。現(xiàn)在常使用不銹鋼線纜夾和Heyco’sSun Bundler產品來綁扎陣列中的線纜，這種解決方案常用于斜屋頂系統(tǒng)、單點支撐系統(tǒng)和地面系統(tǒng)。在平屋頂系統(tǒng)中，則選擇PanelClawGrizzlyBear壓載支架系統(tǒng)，因為該系統(tǒng)集成了可以保護行間跨接線的壓塊穿線管；也會考慮Ecolibrium Solar Ecofoot 2支架產品，由于該產品也集成了方便線纜管理的行內和行間線纜夾。

某EPC的工程師表示，在斜屋頂光伏系統(tǒng)中一般會使用兼容光伏直流導線和USE-2的Wiley Electronics Acme Cable Clip ACC線纜夾把線纜緊固于組件邊框，也會把直流導線放在Professional Solar Products的組件支撐導軌內或者金屬穿線管內。在平屋頂系統(tǒng)中一般使用與斜屋頂系統(tǒng)相同的方法，但是如果導線很多則會使用線纜橋架。對于地面系統(tǒng)，由于線纜管理與選擇的支架系統(tǒng)強相關，所以并沒有統(tǒng)一的解決方案。

某能源管理公司的工程師聲稱，由于要么使用線纜夾把導線緊固在組件邊框，要么布置在被懸掛在支撐外3尺處的EPDM卡箍緊固的支撐導軌內，所以一般不會綁扎光伏陣列中的線纜。對現(xiàn)有系統(tǒng)進行審計之后，發(fā)現(xiàn)最大的問題是EPDM卡箍由于填充過滿在緩慢失效。

線纜管理和NEC規(guī)范

NEC690.31(B)允許在戶外露天環(huán)境中使用USE-2和光伏直流單芯線纜進行光伏組件的跨接。另外NEC690.31(D)也允許使用16號和18號線進行組件跨接，雖然當下主流安裝商都使用的是10號和12號線。

由于NEC690.31并沒有聲明如何去安裝和管理戶外露天環(huán)境中使用的導線，所以需要追溯到NEC338查詢支撐和緊固方面的安裝要求。NEC338.10(B)(4)(b)又指向NEC334.30中關于戶外環(huán)境緊固和支撐的要求，而且NEC338.24也規(guī)定了USE導線的允許彎曲半徑。

NEC334.30規(guī)定USE導線需要使用釘、扎帶、綁帶、吊架或者其他類似的裝置來支撐和緊固，且安裝時應避免對線纜造成損傷。導線與緊固連接的間距不得超過1.4m，且緊固起始位置與所有出線盒、接線盒、配電柜或者其他附件的間距不得超過300mm。有其他工程師指出，上述線纜要求并不能阻止導線在大風地區(qū)發(fā)生頻繁位移使絕緣摩擦導致失效加速。另外，線纜除了需要滿足NEC300.4與110.12的最低需求外還需要減少每兩只緊固件的間距，增加日常巡檢中緊固的次數(shù)。

不幸的是NEC392.3(A)表中關于可以敷設于電纜托架的線纜列表并未包含光伏系統(tǒng)中常用的單芯導線。另外，業(yè)內機構常說在運維和建造時只允許專業(yè)人員入場安裝維護電纜托架系統(tǒng)。而且NEC392.3(B)(1)(a)聲明不允許在電纜橋架中敷設1/0號線以下的單芯線纜。換言之在滿足NEC規(guī)范的前提下，電纜托架只能用于不多的光伏應用場景。也有工程師表示現(xiàn)階段規(guī)范并未完全定型，也有其他工程師在給NEC2014的提議中建議允許在用于屋頂系統(tǒng)的電纜托架中使用小號的導線。

NEC2011在690.4和690.31章節(jié)中增加了線纜管理的要求。有些關于導線標識、電纜托架和線纜布置的條目變更是為了以減少消防員在屋頂滅火時對帶電光伏導線識別的困惑。NEC690.4中的一些變更包括了線纜標識和集群；需要專業(yè)人員安裝光伏系統(tǒng)裝備與導線；在建筑過結構物內的布線路徑；雙極性光伏系統(tǒng)中各極性導線的隔離。NEC690.31擴展了(E)節(jié)，增補了針對安裝在室內的光伏直流導線的要求與指導。

在光伏組件為期40~50年或者更長的壽命期內都足以產生致命的電壓與電流-30伏以上的電壓就可以使人觸電和30~50毫安的電流就足以使人停止心跳。這些暴露在惡劣環(huán)境中的導線甚至是電纜托架都需要在整個生命周期中維持初裝的安全水平以杜絕安全隱患。

表1：NEC2008與2011規(guī)范中關于線纜管理的比較

NEC規(guī)范的延伸

遵從NEC規(guī)范可以為線纜管理打一個好的基礎，但是作為工程人員也一定會考慮額外的方法以確保安全可靠的施工。一些沒有在規(guī)范中明示的實踐經驗包括：在導線穿入箱體的入口處使用漏斗環(huán)，盡可能地使布置的導線避免日曬，每兩只緊固件之間的間距應不超過4.5英尺且在運維時進行專門的巡檢。

線纜管理系統(tǒng)的維護需要包括現(xiàn)場檢視，必要的情況下更新導線標簽，檢查導線的支撐和保護系統(tǒng)的性能是否良好。在導線可能受到物理損傷的部位，需要檢查損傷和絕緣變色情況。常規(guī)巡檢時也可以檢查動物寄生的情況。如果看到了巢穴，毛發(fā)或者排泄物，那么陣列中很可能寄宿著會帶來麻煩的小動物。

即使工程師們對塑料線纜夾的使用仍有爭議，但是施工材料的選擇和抗UV的重要性是毋庸置疑的。

滿足NEC最低要求時的考量

某工程師聲明，應盡量避免抗UV材料的暴曬。光伏系統(tǒng)中使用的材料在暴曬的過程中會加速失效。合理使用組件以及環(huán)境物體的陰影可以使系統(tǒng)中的元器件更持久耐用。質量上乘的抗UV塑料線纜夾和不銹鋼線纜夾很可能是線纜管理的首選配件。雖然塑料線纜夾隨著使用會逐漸失效，但是后期運維也有必要對暴露在環(huán)境中的線纜系統(tǒng)進行適當維護。

USE-2與光伏直流線纜都可以選擇絕緣為彩色的型號，常見的顏色包括白色、紅色和綠色，在選擇此類彩色絕緣的線纜時應當稍加留意。當這些彩色絕緣的線纜在通過了720小時的加速老化試驗，增加了‘SunlightResistant’的標記之后，彩色絕緣線纜的絕緣中的炭黑含量不會多過黑色絕緣線纜。炭黑是線纜抗UV物質的主要成分之一，所以炭黑含量少的彩色絕緣線纜在同樣40~50年的光伏系統(tǒng)工況下的性能表現(xiàn)會不如高炭黑含量的黑色緣線纜。

類似的，即使PVC或者其他熱塑料絕緣的線纜在通過了720小時的加速老化試驗，但是像夾套UF線纜和液密非金屬穿線管這樣的PVC絕緣器件在炎熱暴曬的西南室外環(huán)境中也失效的很快。因此，用于光伏系統(tǒng)環(huán)境中的導線需要使用含有交聯(lián)聚乙烯的黑色熱固性絕緣體。這樣的絕緣體一般標記為XLPE或者XLP。也請注意光伏系統(tǒng)在40~50年的壽命中可能要承受2400小時的UV照射，但是每次720小時的加速老化試驗中的UV實驗約等于1500~2000小時UV照射。

即使是最好的塑料線纜夾，也應盡量不予使用。線纜需要使用金屬線纜夾緊固在組件邊框，緊固時應回避銳利邊角或者墊EPDM橡膠以阻隔與穿線管卡的接觸。每2個線纜緊固件的最大間距為12英寸，以防止其位移。最后還應該注意針對小動物的防護，但是保護方案不能對光伏陣列的散熱與冷卻產生影響。1/2英寸孔的鍍鋅鐵絲網(wǎng)可以有效的解決小動物防護的問題。

總結

在合規(guī)的布線方法、材料和產品選擇上仍存在非常多的挑戰(zhàn)，裝備制造商也在針對這些工程中存在的難題對產品進行改進。生產商聆聽業(yè)內的反饋以差異化自己的產品，擴張市場份額的同時也能為業(yè)內提供物美價廉并且安全可靠的產品，從而為光伏系統(tǒng)25年的使用壽命提供更可靠的保障。

每當問起如何改進線纜管理，各地經驗豐富的設計者和安裝商都期待組件，支架和輔件生產商的發(fā)揮。通過各方長久的溝通與磨合，我們相信可以找到足以保障光伏系統(tǒng)安全可靠的線纜管理解決方案。

線纜管理解決方案展望

可能解決組件引線長度問題的方案包括：使用只有接頭沒有引線或者一根引線與一個接頭搭配的接線盒，或對橫向安裝和豎向安裝的組件分別定制不同長度的引線。組件生產商應當深入工程現(xiàn)場勘查這些實實在在的問題。如果安裝商積極協(xié)調組件生產商和支架生產商，引線長度引起的問題也可以迎刃而解。

如果有一款適用于平屋頂?shù)耐ㄟ^UL認證的頂部開敞導軌系統(tǒng)就最好不過了，這款產品便于安裝，造價低廉，更能滿足NEC規(guī)范。

我們需要一款適用于組件橫向安裝的高性價比線纜管理解決方案。即使組件橫向安裝會使線纜管理變得非常頭疼，但是現(xiàn)階段的主流項目組件都是橫向安裝的。

首先我們應當理清規(guī)范對于線纜吊架、線纜托架與輔助線纜槽的差別。我們需要一種在屋頂環(huán)境可以合理布置大量小線徑線纜的實用方案。最近也見識到很多商用屋頂項目中被拉扯了好幾百尺的光伏直流線纜，而且有些線纜被直接放在了屋頂表面，這些線纜既沒有被釋放應力也沒有相應的物理保護。如果現(xiàn)在擁有更成熟的線纜管理解決方案，我們一定可以減少這樣的線纜施工陋習，進而降低火災發(fā)生的概率。