Cabo para painéis solares: H1Z2Z2-K (EN 50618)

O cabo de uma instalação FV é normalmente a última coisa a ser especificada e a primeira a dar problemas. O troço de string em CC fica ao sol pleno, com até 1500 V DC, durante 25 anos, e uma secção transversal errada ou um composto que não seja FV acaba por aparecer anos mais tarde sob a forma de perdas por queda de tensão, isolamento fissurado ou um arco atrás dos painéis. Do lado de CC, a especificação convergiu em grande medida num único tipo de cabo: H1Z2Z2-K, construído segundo a EN 50618 e a norma IEC equivalente IEC 62930.

A designação contém quase toda a especificação. Assim que se sabe lê-la, o composto, o condutor e a classe de tensão deduzem-se, e o que resta é dimensionar a secção transversal em função da corrente do string e da queda de tensão.

1. O que o lado de CC de uma instalação FV precisa

Em torno de uma central FV aparecem quatro tipos de condutor, e confundi-los é um erro de compra frequente:

• Cabo de string FV (CC) — do módulo ao string, ao combinador e ao inversor, no lado de CC. É o cabo H1Z2Z2-K e o objeto deste artigo.
• Cabo de CA — da saída do inversor ao transformador ou à rede. Condutores de maior secção, muitas vezes de alumínio nos alimentadores de grande escala.
• Cabo de terra e de proteção — ligação equipotencial de estruturas e invólucros segundo a NEC 690 / 250. Cobre apto para correntes de falta, ou alumínio quando homologado.
• Cabo de comunicação e de sensores — independente, de baixa tensão, sem corrente de string.

Guias de compra antigas continuam a indicar 600 V como tensão nominal de um cabo FV. Esse valor pertence aos sistemas legados de 600 V; um projeto novo funciona a 1000 V DC (residencial e comercial e industrial) ou 1500 V DC (grande escala). Um cabo de 600 V não tem cabimento em nenhum dos dois casos.

2. O que significa realmente H1Z2Z2-K

A designação é um código de construção sob a EN 50618, que se lê da esquerda para a direita:

O resultado é um cabo unipolar, flexível, de isolamento duplo e isento de halogéneos, com uma tensão nominal de 1500 V DC. TÜV PV1-F é a designação TÜV anterior para a mesma família XLPO e continua a ser citada nos concursos; H1Z2Z2-K é o equivalente atual harmonizado na norma EN. IEC 62930 é a versão internacional da EN 50618, utilizada onde se aplica a referência IEC em vez da europeia.

3. Porque é que o composto importa: XLPO, não PVC

O composto do isolamento e da bainha é o que distingue um cabo FV de um cabo de instalação comum. O H1Z2Z2-K utiliza poliolefina reticulada por feixe de eletrões. A reticulação transforma o polímero, de termoplástico que amolece ao aquecer, numa rede termoendurecível que mantém a forma. As diferenças práticas:

• Classe térmica — 90 °C de temperatura contínua no condutor, 120 °C até 20 000 h em sobrecarga e 250 °C durante 5 s em curto-circuito. O PVC não se aproxima disto.
• UV e ozono — uma poliolefina reticulada não fica quebradiça nem fissura ao fim de anos de sol e ozono; o PVC e o PE não tratado ficam.
• Isento de halogéneos e de baixa emissão de fumos — segundo a EN 60754-1/-2 (sem gases ácidos) e a IEC 61034 (transmitância luminosa superior a 70 %). Num incêndio num recinto fechado ou em cobertura, isto determina se a via de evacuação se mantém utilizável.
• Comportamento face à chama — autoextinguível e sem propagação segundo a EN 60332-1-2.

Um cabo de uso geral, apto para interior, fissura e deixa passar humidade ao fim de poucas estações no exterior. É por isso que o cabo FV é um produto à parte, e não uma preferência comercial.

4. O condutor: cobre estanhado de classe 5

A classe 5 da EN 60228 é um condutor flexível de fios finos, e é especificado para FV por duas razões:

• Flexibilidade — os fios finos contornam as molduras dos módulos e entram nas caixas de junção e nos prensa-cabos dos conectores sem dobrarem.
• Estanhagem — o revestimento de estanho trava a corrosão superficial que eleva a resistência de contacto ao longo de uma vida útil de 25 anos, e é sobretudo importante em locais húmidos, costeiros e poluídos.

O cobre estanhado é o padrão para a cablagem de CC dos strings. O alumínio aparece nos grandes coletores de CA das centrais de grande escala, mas não nos troços de string do módulo ao inversor, onde a fluência e a fiabilidade das terminações o tornam pouco adequado.

5. Características elétricas e térmicas

6. Dimensionamento do cabo

A norma EN 50618 indica a capacidade de corrente do próprio cabo ao ar livre, a 30 °C de ambiente e com um condutor a 90 °C:

*Valores indicativos ao ar livre. As instalações agrupadas, em tubo ou com ambiente elevado aplicam fatores redutores — aproximadamente ×0,91 a 40 °C e ×0,82 a 50 °C —, pelo que os valores instalados são mais baixos; o guia de dimensionamento do cabo FV de CC reúne valores práticos por secção transversal.

Num string real, a corrente é fixada pelo módulo, não pelo cabo. Três verificações determinam a secção transversal:

1. Corrente — dimensionar para Isc × 1,25, o fator que cobre os ganhos de irradiância e de reflexão acima de STC.
2. Queda de tensão — manter a queda no lado de CC em 2 % ou menos, com 3 % como limite absoluto. A queda cresce com o comprimento do troço e diminui com a secção transversal; os troços longos até um combinador de 1500 V DC passam frequentemente para 6 ou 10 mm².
3. Terminação — o conector também fixa um teto. Os conectores convencionais de tipo MC4 têm geralmente uma corrente nominal na ordem dos 30 A; o Treasol CN4U-C tem uma corrente nominal de 70 A e o CN4U-P de 52 A, pelo que a terminação não tem de ser o gargalo num string de 4 ou 6 mm².

A queda de tensão segue Vd % ≈ (2 × I × L × R) / (V_system × 1000) × 100, em que I é a corrente do string em amperes, L é o comprimento do troço num sentido em metros, R é a resistência do condutor em Ω/km (cerca de 5,09 para 4 mm² e 3,39 para 6 mm²) e V_system é a tensão do sistema em CC. O fator dois tem em conta o percurso de ida e volta.

7. Normas e relatórios de ensaio

Um cabo H1Z2Z2-K conforme é verificado segundo um conjunto definido de normas:

• EN 50618 / IEC 62930 — construção, dimensões e ensaios de tipo do cabo FV.
• EN 60228 — classe do condutor (cobre estanhado de classe 5).
• EN 60332-1-2 — não propagação da chama, cabo único.
• EN 60754-1 / -2 — isento de halogéneos, sem gases ácidos.
• IEC 61034 — baixa densidade de fumos.
• EN 60811-2-1 — resistência ao ozono.
• TÜV 2 PfG 1169 (PV1-F) — especificação de componente TÜV.
• RoHS / REACH — conformidade de substâncias.

Uma marca «CE» ou uma etiqueta «cabo solar», por si só, não provam nada. O documento a pedir é o relatório de ensaio de tipo emitido segundo a EN 50618 / IEC 62930 por um laboratório acreditado.

8. Como especificar o cabo certo

1. Classe de tensão — confirmar 1000 V DC ou 1500 V DC conforme o string; o H1Z2Z2-K é classificado para 1,5 kV CC e cobre ambos.
2. Secção transversal — a partir de Isc × 1,25 e do objetivo de queda de tensão. 4 mm² é o habitual em strings residenciais, 6 mm² em troços mais longos e 10 mm² nos troncos do combinador ao inversor.
3. Ambiente — os locais costeiros, industriais e fechados devem exigir explicitamente o composto isento de halogéneos, de baixa emissão de fumos e resistente a produtos químicos.
4. Polaridade — vermelho positivo, preto negativo, de forma coerente em toda a instalação. Um string invertido é uma falha de cablagem, e uma codificação de cores coerente é o que a torna visível.
5. Certificação — exigir o relatório de ensaio de tipo EN 50618 / IEC 62930 e, quando o mercado o exigir, a certificação TÜV ou UL.

9. Cabo solar H1Z2Z2-K da Treasol

O cabo FV solar H1Z2Z2-K da Treasol é construído segundo a EN 50618, com um condutor de cobre estanhado de classe 5 e isolamento e bainha de XLPO reticulado por feixe de eletrões, com tensão nominal de 1500 V DC e uma vida útil de projeto de 25 anos. Está disponível de 2,5 a 16 mm², em vermelho e preto, na categoria de cabos FV, e combina com o conector de cabo CN4U-C (70 A) e o conector de painel CN4U-P (52 A), ambos com tensão nominal de 1500 V, IP68 e compatíveis com MC4. Para os detalhes de terminação e crimpagem, consulte o guia de conectores compatíveis com MC4 e o processo de fabrico de conectores FV.

10. Perguntas frequentes

O que é o cabo solar H1Z2Z2-K?

É o cabo fotovoltaico da norma EN 50618: um condutor unipolar e flexível de cobre estanhado de classe 5, com isolamento e bainha de XLPO reticulado isento de halogéneos, com tensão nominal de 1500 V DC e uma vida útil de projeto de 25 anos. A IEC 62930 é o equivalente internacional, e a TÜV PV1-F é a designação anterior para a mesma família XLPO.

Posso usar cabo elétrico normal nos painéis solares?

Não. O cabo de instalação padrão não está dimensionado para UV exterior contínua, para 1000–1500 V DC nem para a gama de serviço de −40 a +90 °C, e é geralmente PVC em vez de XLPO isento de halogéneos. Utilize um cabo apto para FV como o H1Z2Z2-K.

Que secção de cabo FV preciso?

Parta da corrente de curto-circuito do módulo multiplicada por 1,25 e confirme depois que a queda de tensão em CC se mantém em 2 % ou menos. Os strings residenciais são habitualmente de 4 mm², subindo para 6 mm² nos troços mais longos e para 10 mm² nos troncos do combinador ao inversor. O conector também impõe um limite, embora componentes de maior corrente nominal, como o CN4U-C (70 A), elevem esse teto.

Qual é a diferença entre H1Z2Z2-K e PV1-F?

Ambos descrevem a mesma família de cabo fotovoltaico XLPO. PV1-F é a designação TÜV anterior; H1Z2Z2-K é a designação atual harmonizada na norma EN 50618. Especificar H1Z2Z2-K, com equivalência à IEC 62930, é a versão que a maioria dos concursos internacionais reconhece hoje.

O cabo FV de alumínio é aceitável?

Não para a cablagem de CC dos strings. O cobre estanhado é o padrão nos troços de CC do módulo ao inversor, pela fiabilidade das terminações e pelo comportamento à fluência. O alumínio fica reservado aos grandes coletores de CA das centrais de grande escala, não para o cabo de string FV.

Quanto duram os cabos solares?

Um cabo H1Z2Z2-K corretamente especificado e instalado tem uma vida útil de projeto mínima de 25 anos nas condições nominais da EN 50618, o que corresponde aos horizontes habituais de financiamento de uma central FV.

11. Conclusão

Para o lado de CC de uma instalação solar, a escolha do cabo reduz-se a um único tipo: H1Z2Z2-K segundo a EN 50618 / IEC 62930 — cobre estanhado de classe 5, XLPO reticulado por feixe de eletrões, isento de halogéneos e de baixa emissão de fumos, com tensão nominal de 1500 V DC e 25 anos de serviço no exterior. Dimensione-o a partir de Isc × 1,25 face a um orçamento de queda de tensão de 2 %, exija o relatório de ensaio de tipo acreditado em vez de um logótipo e mantenha o percurso de CC numa única família de conectores certificados, do módulo ao inversor.

Publicado pela Dongguan Treasun New Energy Technology Co., Ltd, fabricante de conectores FV compatíveis com MC4, caixas de junção e cabos FV de CC certificados TÜV, UL, CE e RoHS.

Referências

• EN 50618:2014 — Cabos fotovoltaicos (construção e ensaios H1Z2Z2-K).
• IEC 62930 — Sistemas fotovoltaicos — Cabos para a cadeia de potência, equivalente IEC da EN 50618.
• IEC 60228 — Condutores de cabos isolados (condutor flexível de classe 5).
• IEC 60332-1-2 — Não propagação da chama, cabo individual.
• IEC 60754-1 / -2 — Livre de halogéneos (sem emissão de gases ácidos).
• IEC 61034 — Densidade de fumo (atenuação da luz).
• EN 50396 / EN 50618 intemperismo — Resistência ao ozono e à radiação UV.
• TÜV 2 PfG 1169 (PV1-F) — Especificação de componente TÜV para cabo fotovoltaico.
• NFPA 70 — Código Elétrico Nacional, artigos 690 (sistemas fotovoltaicos) e 250 (ligação à terra).
• RoHS / REACH — Conformidade de substâncias.