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光伏組件連接器失效原因大揭秘

2018-02-03

光伏組件的接線盒、連接器都是不引人矚目的小部件。然而,這兩個小部件如果質量不過關,將是巨大的安全隱患!可能引起火災,給電站帶來巨大損失。
2、電阻Rcr的失效分析
壓接電阻Rcr主要是與壓接質量和壓接工藝有關。我們可以通過壓縮比及壓接剖面來判斷壓接質量的好壞。好的壓接要求剖面緊密不能留有空隙,同時外形規整(參考圖9)。對于常用的4mm2電纜壓接,壓接處的接觸電阻,標準IEC2742/05也提出了小于0.2mΩ的要求,而IEC60352-2則規定壓接端的拉出力要大于310N。
外形規整
圖9:好的壓接(左)VS差的壓接(右)
涉及到壓接工藝時我們需要注意剝線環節,標準中對于在剝線中切斷的銅絲數是有嚴格規定。如果切斷的銅絲較多就會影響壓接及通流質量,從而造成較高的溫升。而在失效的樣品中我們發現:電纜在壓接前內部很多銅絲已被剪斷(見圖10)。
銅絲斷裂
圖10:壓接端銅絲斷裂
為了保證好的壓接質量,我們建議采用廠家提供的正規剝線工具及壓接工具。同時建議安裝時要由連接器廠家專業技術人員做系統詳細的培訓。
二、密封性能造成的失效分析
連接器由于處于戶外,因此對于密封性能有著嚴格的要求。
例如有些連接器就達到了IP65和IP68的防護等級。由于連接器是與電纜匹配連接,因此當涉及到密封性時,電纜的選擇就變的非常重要。一般來說不同的連接器型號會對應不同的電纜外徑,其目的就是保證密封性能。例如MC4連接器可匹配3-9mm外徑(導體截面積1.5-10mm2)的光伏電纜,其對應的型號卻高達6種。為了驗證電纜的匹配性,在連接器組裝好之后還要對其進行相關的測試,例如IP測試、濕絕緣測試及耐壓測試等等。
而在失效的樣品中就有兩個是用了不同的電纜,且外徑相差懸殊。圖11中的左側圖連接器一側用的是光伏電纜(黑色),外徑為6mm,而另一側則是用的普通線纜(藍色),外徑僅為4mm。將藍色電纜端的螺帽擰開后發現可能由于密封不夠竟采用了紅色塑料片填充。在該種情況下連接器是很難保證其密封性,因此,在戶外應用時有可能會進水進塵,從而破壞絕緣性能,進而引發火災。
連接器的一端是黑色的光伏電纜,外徑為6.1mm,而另一端則用了紅色的普通電纜且外徑僅為3.9mm。
光伏電纜
三、這可輸入標題絕緣材料造成的失效分析
絕緣材料的選擇直接決定了連接器的質量。好的連接器需要選擇合適的絕緣材料,而是否合適主要是通過連接器使用要求來確定的,例如材料的耐候性能、耐熱性能、阻燃性能、機械性能、絕緣性能等,光伏連接器絕緣材料的選擇是這幾項性能綜合考慮的結果。選擇合適的材料才能降低產品在較高的溫升下的失火概率。
此外,對于光伏連接器來說是不可以使用回料的。之所以這么說是因為回料的使用有其極其嚴格的規定和產品檢驗措施,只有這樣才能保證其產品的性能不會下降很多。而光伏連接器在很多的客戶端是要求使用25年以上,這就意味著對材料提出了非常高的要求。
雖然使用回料可降低產品成本,但卻增加了產品在使用端的失效概率,因此連接器廠商應該加以杜絕。
四、失效總結
光伏連接器在光伏電站中占的成本比重較低,但卻是關鍵部件。前期電站建設時,連接器引發的故障風險往往不受重視,但是后期卻會成為電站運維的痛點。因連接器失效而造成的運維成本包括發電量收益損失、備品備件成本、人力成本以及安全風險,這些運維成本最終都會影響電站的投資回報。質量可靠且由豐富生產組裝經驗的供應商提供的光伏連接器是保證光伏電站正常穩定運轉的基礎之一,而電站的正常運轉則是保證業主最大收益的前提之一。

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