在一個光伏發電系統中,光伏連接器主要應用于組件、匯流箱、逆變器以及它們之間的連接,其中大多數是在工廠內安裝,壓接質量相對可靠。剩余還有10%左右的連接器需要在工程現場依靠手工安裝,主要指連接各設備的光伏電纜兩端需要安裝連接器。根據多年客戶走訪的經驗,由于現場安裝工人缺少培訓以及不采用專業的壓接工具,壓接不規范現象普遍存在,如下所示。
圖1:不規范壓接案例
金屬芯是連接器組成的主體,也是最主要的通流路徑。目前市場上絕大多數的光伏連接器采用的是“U”型金屬芯,它是由銅片沖壓成型的,也稱為沖壓型金屬芯。得益于沖壓工藝,“U”型金屬芯不僅生產效率高,而且可以成鏈條式排布,非常適合自動化線束生產。
部分光伏連接器采用“O”型金屬芯,它是由細銅棒兩端鉆孔成型,也稱為機加工型金屬芯?!癘”型金屬芯只能單個壓接,不適合自動化設備使用。
圖2:金屬芯類型
還有一種極為少見的金屬芯是免壓接的,它靠彈簧片和電纜連接。由于不需要壓接工具,所以安裝相對簡單方便。但是,彈簧片連接會導致接觸電阻較大,且不能保證長期可靠性。一些認證機構也不認可此種金屬芯。
生產效率 | 專業要求 | |
“U”型 | 高 | 需專業壓接鉗、對工人素質有一定要求 |
“O”型 | 偏低 | |
簧片卡接 | 工程安裝相對簡單,但可靠性較低 |
表1:不同金屬芯特點
壓接是一種最基本和常見的連接技術。不計其數的壓接,每天都在發生。同時,壓接已經被證明是一種成熟可靠的連接技術。
3.1 壓接過程
壓接的可靠性很大程度上取決于工具和操作,兩者共同決定了最后的壓接效果是否滿足標準的要求。以“U”型金屬芯為例,其基本上是銅鍍錫的材質,需要通過壓接和光伏電纜連接,其壓接過程如下所示:
圖3:壓接過程
不難看出,“U”型金屬芯壓接是一個隨著壓接高度逐漸減少(同時壓接力逐漸增加),銅片包裹電纜銅絲逐漸壓縮的過程。在這個過程中,對壓接高度的管控直接決定了壓接品質的好壞。壓接寬度的管控不是很重要,因為壓接模具決定了寬度值。
3.2 壓接高度
很多人知道壓接太松或者太緊都不好,那么隨著壓接的進行,應該將壓接高度控制在多少呢?另外,兩個重要的質量指標即拉脫力和導電性在此過程中如何變化?
圖4:拉脫力與壓接高度
隨著壓接高度的逐漸減小,電纜和金屬芯之間的拉脫力會逐漸增加,直至達到上圖中的“X”點。如果壓接高度持續減小,那么拉脫力反而會因為銅絲的結構被逐漸破壞而持續降低。
圖5:導電性與壓接高度
上圖描述了壓接的長期電氣特性,數值越大說明導電性能越好,電纜和金屬芯連接的電氣特性越好?!癤”表示最佳點。
如果把上面兩條曲線疊加在一起,我們很容易得到一個結論:
圖6:壓接高度、機械性能與電性能
3.3 壓接質量評判
行業內通常采用的評判方式如下:
■?電阻,以4mm2電纜為例,IEC 60352-2要求壓接處電阻小于135微歐
■橫截面分析,無損切斷壓接區,分析寬度、高度、壓縮率、對稱性、有無開裂和毛邊等
如果是釋放新設備或新壓接模具,除了上述幾點,還需要監控溫度循環條件下的電阻穩定性,參考標準IEC 60352-2。
3.4 壓接工具
絕大多數的光伏連接器是在工廠內通過自動化設備完成安裝的,壓接質量較高。但是,對于不得不在工程現場安裝的連接器,壓接只能通過壓接鉗完成。壓接必須使用原廠專業壓接鉗,普通的老虎鉗或者尖嘴鉗不能用于壓接,一方面壓接質量低下,另外這也是不被連接器廠商和認證機構認可的方式。
圖7:壓接工具
3.5 不規范壓接危害
壓接不良可能導致不符合規范標準、不穩定的接觸電阻以及密封性失效。它是影響光伏電站整體功能和盈利能力的一個很大風險點。
來源:史陶比爾