隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,各種原材料的供應(yīng)日趨緊張,,在該條件下較多的投資人加入到光伏配套行業(yè),,使材料供應(yīng)商數(shù)目、產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)增多,,豐富了光伏組件企業(yè)的選擇,,但是由此引起的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)和并發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題也需要引起注意。其中,,光伏接線盒(PV junction box)作為組件八大主要材料之一,,是集電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用于一體的綜合性產(chǎn)品,,主要作用是連接和保護(hù)太陽(yáng)能光伏組件,,傳導(dǎo)光伏組件所產(chǎn)生的電流,為用戶提供太陽(yáng)能光伏組件的組合連接方案,。
光伏接線盒價(jià)格相對(duì)其組件成本而言比重較小,,非但作用大打折扣,還可能引發(fā)組建故障,,甚至燒毀整個(gè)光伏組件,。因此,光伏系統(tǒng)中的所有纜線應(yīng)滿足抗紫外線,、抗老化,、抗高溫,、防腐蝕和阻燃等性能要求,因?yàn)楣夥绷骶€路中的連接材料長(zhǎng)期暴露在而環(huán)境下,,需要承受紫外線照射,、溫度(高溫、寒冷),,需要承受雷擊過(guò)程中的短暫過(guò)流,。
來(lái)自光伏系統(tǒng)安裝商的數(shù)據(jù)顯示,光伏電站中的連接器(接線盒和接插件)是目前光伏系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模事故的主要原因,。目前,,中國(guó)組件制造商生產(chǎn)的組件很多都存在不少的質(zhì)量問(wèn)題和隱患,而其中很大一部分組件質(zhì)量問(wèn)題來(lái)自于接線盒自身的設(shè)計(jì)和品質(zhì),。
作為光伏組件制造商的配套企業(yè),,接線盒制造商不僅需要對(duì)組件制造商負(fù)責(zé),更需要對(duì)終端客戶負(fù)責(zé),,特別是對(duì)使用過(guò)程中人身安全的保護(hù),。所以,優(yōu)化接線盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、提高質(zhì)量是所有接線盒制造企業(yè)的首要任務(wù),。
常州天華新能源科技有限公司(簡(jiǎn)稱“天華新能源”)下屬常州華陽(yáng)光伏檢測(cè)技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱“華陽(yáng)檢測(cè)”),于2009年12月獲得了CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可,,認(rèn)可范圍包括光伏組件,、光伏材料共119項(xiàng)檢測(cè)能力。公司自2008年開(kāi)始進(jìn)行接線盒檢測(cè)(依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):VDE0126-5:2008),,訖今共完成30家接線盒供應(yīng)商,、50多款接線盒的檢測(cè)和質(zhì)量分析,獲得了大量的檢測(cè)數(shù)據(jù),。結(jié)合光伏組件戶外使用的實(shí)際情況,,我們總結(jié)出目前接線盒常見(jiàn)失敗項(xiàng)目主要有:IP65防沖水測(cè)試、結(jié)構(gòu)檢查,、拉扭力試驗(yàn),、濕漏電試驗(yàn)、二極管溫升試驗(yàn),、環(huán)境試驗(yàn),、750℃灼熱絲試驗(yàn)。
1,、接線盒IP65防沖水測(cè)試
防水性能是接線盒性能的重要指標(biāo),。認(rèn)證測(cè)試中,先進(jìn)行老化預(yù)處理測(cè)試,,然后進(jìn)行防沖水測(cè)試,,再通過(guò)外觀結(jié)構(gòu)檢查和工頻耐壓測(cè)試進(jìn)行評(píng)判,。測(cè)試能否順利通過(guò),取決于接線盒的密封保護(hù)程度,,而接線盒的密封保護(hù)直接影響到成品組件的防觸電保護(hù)和漏電防護(hù)的等級(jí),。就目前常規(guī)構(gòu)造的接線盒而言,其設(shè)計(jì)和材料的缺陷已在認(rèn)證測(cè)試中顯露無(wú)疑,。
接線盒防沖水測(cè)試失敗的主要現(xiàn)象大致分為以下幾種:
(1)接線盒密封盒體內(nèi)大量積水,。
(2)接線盒盒體與背板材料不匹配。
(3)接線盒的密封螺母開(kāi)裂失效,。
(4)接線盒在老化預(yù)處理測(cè)試中盒體變形。
(5)接線盒密封圈老化預(yù)處理測(cè)試后失效,,或其他原因,。
通過(guò)對(duì)以上測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的失敗現(xiàn)象進(jìn)行研究分析,得出以下幾點(diǎn)失敗原因:
(1)盒體的鎖扣設(shè)計(jì)
鎖扣設(shè)計(jì)成兩扣模式可能是導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的主要原因,。兩扣模式使得盒蓋受力集中在二點(diǎn),,加上盒蓋面積較大,導(dǎo)致其余各點(diǎn)受力很不均勻,。特別是在高溫時(shí),,其余各點(diǎn)受密封圈熱脹、材料受熱變軟的影響,,導(dǎo)致接線盒齜口,,影響盒體的密封性,從而在IP65防水測(cè)試中失敗,。另外,,接線盒經(jīng)過(guò)240小時(shí)老化試驗(yàn)后,密封圈雖未脫落,,但盒體,、盒蓋有變型,也會(huì)影響到盒體的密封性,。
(2)接線盒密封圈的橡膠材料選擇不當(dāng)
由于密封圈材料的選擇不適合,,在接線盒經(jīng)過(guò)240小時(shí)老化預(yù)處理測(cè)試后,其延伸率和收縮率降低,,密封圈材質(zhì)硬度升高,,降低了盒體與盒蓋的密封性能,導(dǎo)致密封圈不能*密封盒體和盒蓋的槽口,,致使水流滲入,,防沖水測(cè)試失敗。
(3)粘合失效
接線盒盒體塑料與太陽(yáng)能組件密封膠在老化預(yù)處理測(cè)試后,,粘合性失效,。
(4)密封螺母材質(zhì)選擇不當(dāng)
接線盒在老化預(yù)處理測(cè)試后,,密封螺母發(fā)生斷裂,也是造成接線盒防沖水失敗的原因,。
2,、接線盒濕熱試驗(yàn)
濕熱試驗(yàn)對(duì)于接線盒來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)酷的環(huán)境試驗(yàn),接線盒濕熱試驗(yàn)失敗的主要現(xiàn)象有以下幾種:
(1)濕熱試驗(yàn)后接線盒盒體碎裂失效,。
(2)濕熱試驗(yàn)后接線盒盒體和盒蓋密封變形,。
(3)濕熱試驗(yàn)后接線盒與背板脫落。
(4)濕熱試驗(yàn)后電氣連接不可靠,。
(5)濕熱試驗(yàn)后接線盒電纜的抗拉扭性能減小,,爬電距離、電氣間隙減小,。
(6)其他現(xiàn)象,。
濕熱試驗(yàn)失敗可能的原因大致有以下幾點(diǎn):
(1)盒體PPO材料的選擇不當(dāng)或用料不純。
(2)密封螺母開(kāi)裂導(dǎo)致在濕熱之后電纜的抗拉扭性能削弱,,或者直接開(kāi)裂,。
(3)接線盒盒體與硅膠不匹配,長(zhǎng)時(shí)間高溫高濕后接線盒與硅膠脫落,。
(4)其他原因,。
3、接線盒盒體灼熱絲測(cè)試
接線盒盒體750℃灼熱絲測(cè)試,,是接線盒生產(chǎn)商選用接線盒材質(zhì)的重要測(cè)試項(xiàng)目,,也是接線盒認(rèn)證測(cè)試中較易失敗的項(xiàng)目之一。測(cè)試中,,根據(jù)盒體材料從開(kāi)始燃燒到火焰熄滅的時(shí)間長(zhǎng)短,,判定該接線盒是否能適合今后在戶外使用。
接線盒支撐帶電體部分在進(jìn)行750°C灼熱絲測(cè)試時(shí),,火焰熄滅時(shí)間Te為44.92s,,不符合接線盒標(biāo)準(zhǔn)中灼熱絲測(cè)試的要求。測(cè)試失敗的主要原因是,,接線盒材質(zhì)無(wú)法承受灼熱絲元件在短時(shí)間內(nèi)所造成的熱應(yīng)力,,不符合灼熱絲測(cè)試的要求(沒(méi)有火焰或是火焰可以在30s內(nèi)自動(dòng)熄滅)。
4,、接線盒常規(guī)測(cè)試其他失敗項(xiàng)
工頻耐壓測(cè)試失敗見(jiàn)圖9所示,。其失敗原因主要為爬電距離/電氣間隙不足、環(huán)境試驗(yàn)之后絕緣性能受到損害(由于材料方面的原因),。接線盒帶電部件抗腐蝕強(qiáng)度不足,,其原因?yàn)榻饘偌~質(zhì)選型和表面處理不當(dāng)。
5,、光伏組件接線盒質(zhì)量改進(jìn)建議
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zui終能否正常工作的重要部件。在此,,筆者提出接線盒質(zhì)量改進(jìn)的幾點(diǎn)建議:
(1)將盒體,、盒蓋分體,由密封圈密封的設(shè)計(jì),,改進(jìn)為盒體,、盒蓋壓接一體式密封處理,加強(qiáng)整個(gè)接線盒結(jié)構(gòu)密封性和密封強(qiáng)度,。
(2)根據(jù)目前組件認(rèn)證,、制造、使用的需要,,建議接線盒內(nèi)預(yù)留擴(kuò)展連接座,;裝配不同規(guī)格的二極管可以隨時(shí)改變接線盒的zui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,。
(3)考慮在接線盒盒蓋設(shè)置導(dǎo)氣閥以導(dǎo)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(dá)到降溫的作用。
(4)通過(guò)系列測(cè)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,。