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影響光伏電站安全的“元兇”—— 接線盒
日期:2018-01-22   [復制鏈接]
責任編輯:xiaoguang 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
 編者按:作為光伏組件的配套產(chǎn)品,接線盒所占成本不及電池成本十分之一,但卻是決定光伏組件最終能否正常工作的重要部件。如果接線盒選取不當,可使電池板燒毀從而影響整個光伏系統(tǒng)性能。
圖1 接線盒燒毀引發(fā)背板燒焦從而導致組件破碎
圖1 接線盒燒毀引發(fā)背板燒焦從而導致組件破碎

目前,市場上接線盒的品牌較多,產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊,接線盒在系統(tǒng)應用中出現(xiàn)的問題也是越來越多。今天就從接線盒的組成、作用、測試標準、選型、接線盒的質(zhì)量改進建議及發(fā)展方向五個方面帶大家全面了解一下接線盒。

1 接線盒的組成及材料

接線盒樣式多種多樣,但基本結構都是不變的,包括盒體、盒蓋、連接器、接線端子、二極管等,一些接線盒廠家設計了散熱片加強盒內(nèi)溫度的散發(fā),也有一些接線盒廠家做了其他方面細節(jié)的設計,但是總的結構沒有發(fā)生變化。

卡接式接線盒具體結構如下圖所示:
圖2 卡接式接線盒結構圖
 
圖2 卡接式接線盒結構圖

簡單的接線盒所需要的材料最少十多種,原材料的性能及使用壽命關乎著接線盒本身的質(zhì)量,所以接線盒的材料一直受到廠商及光伏運維者的高度關注,表1例舉了接線盒原材料的材質(zhì):

表1 接線盒原材料材質(zhì)

2 接線盒的作用

光伏接線盒主要具有兩種功能:基本功能為連接光伏組件和負載,將組件產(chǎn)生的電流引出并產(chǎn)生功率。附加功能為保護組件引出線,防止熱斑效應。

1.連接

接線盒作為連接器件,起到連接太陽能組件與逆變器等控制裝置的橋梁作用。接線盒內(nèi)部通過接線端子和連接器將太陽能組件產(chǎn)生的電流引出并導入到用電設備中。為了盡量減小接線盒對組件功率的損耗,接線盒所用的導電材料要求電阻小,比匯流帶引出線的接觸電阻要小。

2.保護

接線盒的保護作用包括三部分,一是通過旁路二極管防止熱斑效應,保護電池片及組件;二是通過特殊材料密封設計防水防火;三是通過特殊的散熱設計降低接線盒的工作溫度,減小旁路二極管的溫度,進而降低其漏電流對組件功率的損耗。

3 接線盒的測試標準

接線盒在使用之前要進行測試,主要檢查外觀、密封性、防火等級、二極管等方面。

測試的明細如下表:

表2 接線盒測試內(nèi)容
4 接線盒的選型注意事項

1.耐候性

耐候性是指:材料經(jīng)受室外氣候的耐受能力。(室外氣候如光照、冷熱、風雨、細菌等。)

接線盒暴露在環(huán)境中的部分為盒體、盒蓋及連接器(PC),它們都是由耐候性強的材料制作,目前最常用的材料為PPO(聚苯醚),它的負荷變形溫度可達190℃以上,脆化溫度為-170℃,是世界五大通用工程塑料之一,具有剛性大、耐熱性高、阻燃性高、強度較高、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。另外,聚本醚還具有耐磨、無毒、耐污染等優(yōu)點。PPO的介電常數(shù)和介電損耗在工程塑料中是最小的品種之一,幾乎不受溫度、濕度的影響,可用于低、中、高頻電場領域。

1.1耐高溫高濕

組件的工作環(huán)境非常惡劣,有的工作在熱帶地區(qū),日平均溫度非常高;有的工作溫度非常低,如高海拔地區(qū)、高緯度地區(qū);有的晝夜溫差非常大,如沙漠地區(qū)。因此要求接線盒要有優(yōu)良的耐高溫,耐低溫性能。

耐候性測試如下表所示:

表3 耐候性測試條件
 表3 耐候性測試條件

1.2耐紫外線

紫外線對塑料產(chǎn)品都有一定的破壞,尤其是高原地帶空氣稀薄,紫外線輻照度很高。

2.阻燃性

阻燃性是指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的明顯推遲火焰蔓延的性質(zhì)。

阻燃等級由HB,V-2,V-1向V-0逐級遞增:

HB:UL94和CSA C22.2 No 0.17標準中最低的阻燃等級。要求對于3到13毫米厚的樣品,燃燒速度小于40毫米每分鐘;小于3毫米厚的樣品,燃燒速度小于70毫米每分鐘;或者在100毫米的標志前熄滅。

V-2:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在60秒內(nèi)熄滅??梢杂腥紵锏粝?。

V-1:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在60秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下。

V-0:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在30秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下。

3. 防水防塵

標準:GB 4208 2008《外殼防護等級(IP代碼)》中規(guī)定的防塵防水等級IP等級,表示為:

表4 防水防塵等級表
表4 防水防塵等級表

第一列表示防塵等級;第二列表示防水等級。一般接線盒的防水防塵等級為IP65。

4.散熱性

使接線盒內(nèi)溫度升高的因素主要為二極管和環(huán)境溫度。二極管在導通時會產(chǎn)生熱量,同時,由于二極管和接線端子存在接觸電阻,也會產(chǎn)生熱量。另外,環(huán)境溫度升高也會使接線盒內(nèi)部溫度升高。

接線盒內(nèi)容易受高溫影響的部件為密封圈,二極管。高溫會加速密封圈的老化速度,影響接線盒的密封性;二極管內(nèi)部存在反向電流,溫度每升高10℃,反向電流就會增大一倍,反向電流會減小組件產(chǎn)生的電流,影響組件的功率。所以,接線盒必須具備優(yōu)良的散熱性,或作特殊的散熱設計。

常見的散熱設計為安裝散熱片。但是安裝散熱片并沒有徹底解決散熱問題。因為如果在接線盒內(nèi)部安裝散熱片,雖然暫時降低了二極管的管溫,但是仍然會使接線盒溫度升高,影響橡膠密封圈的使用壽命;如果安裝在盒外面,一方面會影響接線盒整體的密封性,也會容易使散熱片被腐蝕。

5 接線盒的質(zhì)量改進建議及發(fā)展方向

1.接線盒質(zhì)量改進要點

作為光伏組件的配套產(chǎn)品,接線盒所占成本不及電池成本十分之一,但卻是決定光伏組件最終能否正常工作的重要部件。因此,接線盒質(zhì)量應從以下幾個方面來改進:

將盒體、盒蓋分體,由密封圈密封的設計,改進為盒體、盒蓋壓接一體式密封處理,加強整個接線盒結構密封性和密封強度。

根據(jù)目前組件認證、制造、使用的需要,建議接線盒內(nèi)預留擴展連接座;裝配不同規(guī)格的二極管可以隨時改變接線盒的最大工作電流;根據(jù)組件生產(chǎn)工藝在接線盒裝配中保留密封膠和灌封膠兩種安裝方式。

考慮在接線盒盒蓋設置導氣閥以導出盒體內(nèi)部熱量,或在接線盒內(nèi)部采用薄片狀金屬端子,增加散熱片,以達到降溫的作用。

通過系列測試,研究不同類型硅膠和不同材質(zhì)背板材料的相互匹配性,為光伏組件制造商提供接線盒安裝、使用、匹配的整套解決方案。

2.接線盒的發(fā)展方向

接線盒對太陽能電池組件起著非常重要的作用,隨著整個光伏市場的應用,各大接線盒廠商都在朝著提供更高質(zhì)量接線盒的方向努力,比如設計出高額定電流、高防水性、優(yōu)良的散熱性、低電阻等的接線盒。

同時,隨著光伏智能化監(jiān)控的不斷發(fā)展,智能接線盒也是未來接線盒發(fā)展的大趨勢。這種智能接線盒可以隨時監(jiān)控到每一塊組件的運行狀態(tài),具備組件最大輸出點跟蹤功能,可以最大化發(fā)電量,同時滿足組件級監(jiān)控的要求。

木聯(lián)能作為可再生能源整體解決方案提供商,除全生命周期的智能化產(chǎn)品外,一直致力于提供光伏電站遠程診斷服務、光伏電站現(xiàn)場運行診斷服務、光伏電站運維管理咨詢服務、企業(yè)定向運維培訓等光伏電站運維管理解決方案,以供客戶根據(jù)實際情況進行選擇,共同促進電站的智能化管理和高效化運維。
原標題:影響光伏電站安全的“元兇”—— 接線盒
 
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