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電站如何選擇光伏連接器
編輯:東莞美樺電子   發布時間:2019-04-09

引言    

光伏連接器是光伏發電系統內組件、匯流箱、控制器和逆變器等各個部件之間相互連接的關鍵零件。    

根據應用點的不同,可以分為線端連接器、板端連接器以及分支連接器,普通意義上的光伏連接器是指線端連接器。    

光伏連接器很小,成本占電站總成本比例不足1%,由于前期建設時不受重視,后期由它而引發的問題會很多:接觸電阻變大、連接器發熱、接頭起火、連接器燒斷、接線盒失效、組件漏電和組串的組件斷電等。    

電站業主越來越容易碰到連接器失效問題。其實,如果能在zui初選擇連接器時給予足夠重視,那么后期電站運維也會節省很多人力、物力和財力,光伏電站效益也會更高。    

技術指標    

光伏連接器的應用環境一般非常惡劣,從海邊鹽堿地到高原荒漠等各種地形,從炎熱的赤道到寒冷的高緯度地區,還有太陽輻射、雨雪以及風沙等常年侵蝕,所以對光伏連接器的技術指標要求較高,主要技術指標包括:    

額定電壓: 1000V DC或1500V DC    

額定電流: 一般10A~50A之間,與匹配的電纜相關    

接觸電阻: < 5mΩ    

環境溫度: 一般為-400C~850C    

溫度上限: 一般為1000C    

防護等級: 一般為IP67    

相應的,在實驗室里對光伏連接器的測試要求也非常高,典型的如TC200實驗、DH1000實驗以及低溫沖擊實驗。    

然而出于安全以及系統發電效率的原因,評價一對光伏連接器品質好壞的核心指標是公母連接器對插之后的接觸電阻,一個優質的連接器必須具有很低的接觸電阻,并且能長期維持在低的接觸電阻。    

在金屬芯體對插區域,一般會設計采用導電介質,導電介質的設計形式、應用的材料以及表面鍍層的工藝水平對接觸電阻的影響非常大,所以導電介質是光伏連接器的核心技術,其設計和制造水平也就決定了光伏連接器的品質。    

接觸電阻可以通過電壓降來評判,如下:    

一款優質的連接器必須在經歷了嚴酷的TC200和DH1000等實驗后,接觸電阻仍然能維持在非常低的水平。    

根據光伏連接器國際標準EN50521:2008,光伏連接器公母對插后的接觸電阻不允許大于5mΩ,需要指出的是這僅僅是對接觸電阻的zui低要求,至于光伏連接器制造商能把接觸電阻控制在多小的范圍內,取決于其技術水平。    

造型要點    

光伏連接器的選型主要應該注意下列幾點:    

1.接觸電阻值    

2.額定電壓 ≥ 系統電壓    

3.額定電流 ≥ 1.5*理論流經電流(STC:1000W/mm2,250C)    

4.與應用的光伏電纜能夠相互匹配,如電纜截面積和電纜外徑。    

5.環境溫度范圍滿足實際情況。    

6.防護等級是否滿足系統要求。    

7.是否有耐氨、抗鹽霧等方面的特殊要求。    

8.是否有權威認證。    

9.系統的其它要求。    

在光伏系統建設過程中,往往需要單獨購買光伏連接器以實現組件串到匯流箱的連接,這會涉及到所購連接器與組件自帶連接器之間的互聯問題,而由于規格、尺寸和公差等方面的因素,不同品牌的連接器之間并不能較好配合,接觸電阻較大且不穩定,會嚴重影響系統的安全和發電效率,并且對于出現的質量事故,也難以獲得廠家來負責。    

不同品牌的連接器互插產生的接觸電阻非常不穩定,特別是其長期穩定性難以得到保證,而且發熱量更大,在發熱zui嚴重的情況下可能導致火災發生。    

對此權威檢測機構TüV和UL都出過書面聲明,不支持不同品牌的連接器互插應用。所以工程上單獨購買的連接器需和組件上自帶的連接器保持型號一致,或是同一廠家的同一系列產品。    

TüV→目前僅能確認來自同一制造商的同一系列的光伏連接器能夠兼容,或者是來自采用相同材料和工藝的制造商的連接器。    

TüV→Compatibility of PV-connectors can becurrently confirmed only for products of the same series from the same manufacturer,or for products of two or more contractual partners who are using the samematerials for their PV-connectors and who are informing each other aboutintended modifications.    

UL→研究確認只有來自同一產品系列的光伏連接器能夠相互兼容,否則不能兼容。    

UL→These devices have only been investigatedto mate with the same line of connectors /devices within their product family.These devices havenot been investigated to mate with any other similar devices from othermanufacturers.    

IEC 光伏系統中進行對插的連接器公頭和連接器母頭應該出自同一個制造商,也就是說一個制造商的連接器公頭和另一個制造商的連接器母頭(或則相反)不應該用于連接。    

IEC→“Plugs and socket connectors mated togetherin a PV system shall be of the same type from the same manufacturer. I.e. aplug from one manufacturer and a socket from another manufacturer or vice versashall not be used to make a connection.”    

對于面板連接器,由于是應用在匯流箱和逆變器上,這時的電流經過匯流后已經較大,可能已經超出普通面板連接器的參數范圍,這種情況下可以采用工業連接器,zui大可以達到1000V,250A。    

工程安裝    

組件上自帶的光伏連接器一般是由接線盒廠家通過自動化設備安裝,并且檢驗項目完整,所以安裝質量相對可靠。    

在工程現場,從組件串到匯流箱之間的連接一般需要工人手工安裝,根據估算,1MW光伏系統至少需要手工安裝200套光伏連接器。    

由于目前光伏系統安裝工程隊的專業素質普遍偏低,使用的安裝工具也并不專業,更沒有很好的安裝質量檢驗手段,所以工程現場的連接器安裝質量普遍不佳,成為光伏系統的質量薄弱點。    

舉例來說,連接器和光伏電纜之間的連接一般是通過壓接實現,國際標準IEC60352-2對連接器和4mm2電纜的連接強度要求至少達到310N。如果不采用專業的壓接工具,那么很難達到標準要求。    

手工安裝光伏連接器應該根據連接器制造商提供的安裝指導書進行,一般分為剝線、壓接和旋緊螺母三個步驟,并且zui好應用連接器制造商指定的安裝工具。    

在安裝過程中特別需要注意下列幾點:    

1.剝線不應切斷銅絲。    

2.所有銅絲必須完全壓進連接器的金屬芯體。    

3.螺母應安裝可靠,不應有傾斜現象。    

接觸電阻對發電效率的影響    

光伏連接器的接觸電阻對光伏發電系統的效率影響究竟有多大,下面將以前面圖2中的連接器接觸電阻(平均0.15mΩ)和國際標準EN50521中規定的zui大接觸電阻5mΩ做比較,以一個50MW的光伏項目為例:    

全年光照時間:1200小時    

組件額定功率p:250Wp    

額定電流I:8.28A    

光伏連接器數量n:21萬對    

從上面的計算可以看出,采用優質的光伏連接器,在連接器上消耗的功率不到系統總功率的萬分之一,劣質的連接器所消耗的功率則是優質連接器的30多倍。并且這是在沒有考慮較高的接觸電阻更容易發生故障,需要更多的更換零件和維護時間的基礎上。    

另外根據權威機構Basler & Hofmann對光伏系統故障原因的分析:    

大于59%的光伏系統故障出現在系統建成的前兩年;    

大于50%的光伏系統故障源于連接部件。    

總結    

光伏連接器是光伏發電系統內部連接用的一個重要部件,不僅數量眾多,而且涉及其它各個部件。    

由于產品本身質量和安裝質量等方面的原因,相對其它部件,光伏連接器是目前系統故障的多發點,對整個系統的發電效率和經濟效益產生重要影響,所以選用的光伏連接器一定要具有很低的接觸電阻,并且能長期維持在低的接觸電阻。    


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