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光伏组件连接器失效原因大揭秘

2018-02-03

光伏组件的接线盒、连接器都是不引人瞩目的小部件。然而,这两个小部件如果质量不过关,将是巨大的安全隐患!可能引起火灾,给电站带来巨大损失。
2、电阻Rcr的失效分析
压接电阻Rcr主要是与压接质量和压接工艺有关。我们可以通过压缩比及压接剖面来判断压接质量的好坏。好的压接要求剖面紧密不能留有空隙,同时外形规整(参考图9)。对于常用的4mm2电缆压接,压接处的接触电阻,标准IEC2742/05也提出了小于0.2mΩ的要求,而IEC60352-2则规定压接端的拉出力要大于310N。
外形规整
图9:好的压接(左)VS差的压接(右)
涉及到压接工艺时我们需要注意剥线环节,标准中对于在剥线中切断的铜丝数是有严格规定。如果切断的铜丝较多就会影响压接及通流质量,从而造成较高的温升。而在失效的样品中我们发现:电缆在压接前内部很多铜丝已被剪断(见图10)。
铜丝断裂
图10:压接端铜丝断裂
为了保证好的压接质量,我们建议采用厂家提供的正规剥线工具及压接工具。同时建议安装时要由连接器厂家专业技术人员做系统详细的培训。
二、密封性能造成的失效分析
连接器由于处于户外,因此对于密封性能有着严格的要求。
例如有些连接器就达到了IP65和IP68的防护等级。由于连接器是与电缆匹配连接,因此当涉及到密封性时,电缆的选择就变的非常重要。一般来说不同的连接器型号会对应不同的电缆外径,其目的就是保证密封性能。例如MC4连接器可匹配3-9mm外径(导体截面积1.5-10mm2)的光伏电缆,其对应的型号却高达6种。为了验证电缆的匹配性,在连接器组装好之后还要对其进行相关的测试,例如IP测试、湿绝缘测试及耐压测试等等。
而在失效的样品中就有两个是用了不同的电缆,且外径相差悬殊。图11中的左侧图连接器一侧用的是光伏电缆(黑色),外径为6mm,而另一侧则是用的普通线缆(蓝色),外径仅为4mm。将蓝色电缆端的螺帽拧开后发现可能由于密封不够竟采用了红色塑料片填充。在该种情况下连接器是很难保证其密封性,因此,在户外应用时有可能会进水进尘,从而破坏绝缘性能,进而引发火灾。
连接器的一端是黑色的光伏电缆,外径为6.1mm,而另一端则用了红色的普通电缆且外径仅为3.9mm。
光伏电缆
三、这可输入标题绝缘材料造成的失效分析
绝缘材料的选择直接决定了连接器的质量。好的连接器需要选择合适的绝缘材料,而是否合适主要是通过连接器使用要求来确定的,例如材料的耐候性能、耐热性能、阻燃性能、机械性能、绝缘性能等,光伏连接器绝缘材料的选择是这几项性能综合考虑的结果。选择合适的材料才能降低产品在较高的温升下的失火概率。
此外,对于光伏连接器来说是不可以使用回料的。之所以这么说是因为回料的使用有其极其严格的规定和产品检验措施,只有这样才能保证其产品的性能不会下降很多。而光伏连接器在很多的客户端是要求使用25年以上,这就意味着对材料提出了非常高的要求。
虽然使用回料可降低产品成本,但却增加了产品在使用端的失效概率,因此连接器厂商应该加以杜绝。
四、失效总结
光伏连接器在光伏电站中占的成本比重较低,但却是关键部件。前期电站建设时,连接器引发的故障风险往往不受重视,但是后期却会成为电站运维的痛点。因连接器失效而造成的运维成本包括发电量收益损失、备品备件成本、人力成本以及安全风险,这些运维成本最终都会影响电站的投资回报。质量可靠且由丰富生产组装经验的供应商提供的光伏连接器是保证光伏电站正常稳定运转的基础之一,而电站的正常运转则是保证业主最大收益的前提之一。

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