随着近几年分布式特别是户用光伏市场的快速发展，系统的【de】质量问题愈【yù】发突出【chū】。光伏系统发生火灾，不仅会给行业【yè】带来负面影响，而且还【hái】涉及【jí】人身【shēn】安全。据国外一份调【diào】研【yán】报告【gào】，连接器互插和连接【jiē】器不规范安装【zhuāng】排【pái】在【zài】火灾原因第1和第3位。本文着【zhe】重【chóng】分析连【lián】接器的【de】不规范【fàn】安装【zhuāng】，尤其是光伏电缆与连接器金属芯的压接【jiē】问题。
1. 市场现状

 

在一个光伏发电系统中，光伏连接器主要应用于【yú】组【zǔ】件、汇流【liú】箱、逆变器【qì】以及它们之间的【de】连接，其【qí】中大多数是在工厂内安【ān】装【zhuāng】，压【yā】接质量相【xiàng】对可靠。剩余还有【yǒu】10%左右的连接器需要在工程现场依靠手工安装，主要指连接【jiē】各设备的【de】光伏电【diàn】缆【lǎn】两端需要安装【zhuāng】连接器。根【gēn】据多年客户【hù】走访的经验【yàn】，由于【yú】现场【chǎng】安装工人【rén】缺【quē】少培训【xùn】以【yǐ】及不采用专业的压接工具【jù】，压接不规范【fàn】现象普遍【biàn】存在，如下所示。

 

压接：光伏连接器安装的痛点

图1：不规范压接案例

 

2. 金属芯的类型及特点

 

金属芯是连接器组成的主体，也是最主要的通流路径。目【mù】前市场上绝大多数的光伏连接器采用的是【shì】“U”型金属芯，它是由铜片冲压成型【xíng】的，也称为冲压型金【jīn】属【shǔ】芯。得益【yì】于冲压工艺，“U”型【xíng】金属芯不仅【jǐn】生产效率高【gāo】，而且可【kě】以成链条式【shì】排布，非常适【shì】合自动【dòng】化线束【shù】生产【chǎn】。

 

部【bù】分光【guāng】伏连接器【qì】采用“O”型金属【shǔ】芯，它是由细铜【tóng】棒两端钻孔成型，也称为机加【jiā】工型金【jīn】属芯。“O”型金属芯只【zhī】能单个压接，不适合自动【dòng】化设备使用。

压接：光伏连接器安装的痛点

图2：金属芯类型

 

还有一种【zhǒng】极【jí】为少见的金属芯是免压接的，它靠弹簧片和电缆连【lián】接。由【yóu】于不【bú】需【xū】要压接工具，所以安装相对简单方便。但【dàn】是【shì】，弹簧【huáng】片【piàn】连接会导致接【jiē】触电【diàn】阻较【jiào】大，且不能保证长【zhǎng】期可靠性。一些认证机【jī】构【gòu】也不认【rèn】可此种金属芯。

 

生产效率 专业要求
“U”型 高 需专业压接钳、对工人素质有一定要求
“O”型 偏低
簧片卡接 工程安装相对简单，但可靠性较低

表1：不同金属芯特点

 

3. 压接基础知识

 

压【yā】接是一种最基本和常见的【de】连【lián】接【jiē】技术。不计其数【shù】的压接，每天都【dōu】在发生。同时，压接已【yǐ】经被证明是一种【zhǒng】成熟可【kě】靠的连接技术。

 

3.1 压接过程

 

压接的可靠性【xìng】很大程【chéng】度【dù】上取【qǔ】决于工具和操作，两者共同决定了最【zuì】后的压接效果是否【fǒu】满【mǎn】足标【biāo】准【zhǔn】的要【yào】求。以“U”型金属芯为例，其基本上是铜镀锡的【de】材质【zhì】，需要通过【guò】压【yā】接【jiē】和光伏电缆连接，其压接过程如下所示：

压接：光伏连接器安装的痛点

图3：压接过程

 

不【bú】难看出，“U”型金属芯压接是【shì】一个随着压接高度【dù】逐渐减少（同时压接力逐渐增加），铜片包裹电【diàn】缆铜丝【sī】逐渐【jiàn】压缩的【de】过【guò】程。在这【zhè】个过程【chéng】中，对压接高度的管控直接决定了压接【jiē】品质的好坏。压接【jiē】宽度【dù】的管【guǎn】控不【bú】是很重要，因【yīn】为压接模具【jù】决定了宽度值。

 

3.2 压接高度

 

很多【duō】人【rén】知道压接太松或者太紧【jǐn】都不【bú】好，那么随着压接的进行，应该【gāi】将【jiāng】压接高度【dù】控制在多少呢？另外，两个重【chóng】要的【de】质量指标即拉脱力和导电【diàn】性【xìng】在此过程中【zhōng】如何变化？

压接：光伏连接器安装的痛点

图4：拉脱力与压接高度

 

随【suí】着压接【jiē】高度的【de】逐【zhú】渐减小，电缆和金属芯【xīn】之间的拉脱力会逐渐【jiàn】增加，直至达到上图【tú】中【zhōng】的“X”点。如果压接【jiē】高度持续减小，那么拉脱【tuō】力反而会因为铜丝的结【jié】构被逐渐破坏【huài】而持续降低【dī】。

压接：光伏连接器安装的痛点

图5：导电性与压接高度

 

上图描述了压接的长期【qī】电气特性【xìng】，数【shù】值越【yuè】大说明【míng】导电性【xìng】能越好，电缆和金属芯连接的电气特【tè】性越好。“X”表示最佳点【diǎn】。

 

如果把上面两条曲线叠加在一起，我们很容易得到一个结论：

最佳的【de】压接【jiē】高度只能是综【zōng】合【hé】考虑【lǜ】拉脱力和导电性，在两个最佳点之间【jiān】的区【qū】域内取值，如下【xià】所示。

 

压接：光伏连接器安装的痛点

图6：压接高度、机械性能与电性能

 

3.3 压接质量评判

 

行业内通常采用的评判方式如下：

■ 压接高度/宽度，在定义【yì】的范围内，用游标卡尺可测量■ 拉脱力，即【jí】把【bǎ】铜丝从压接【jiē】处拉出来或拉【lā】断【duàn】所需要的力【lì】，比如4mm2电缆，IEC 60352-2要求【qiú】至少达到【dào】310N

■ 电【diàn】阻【zǔ】，以4mm2电缆为例，IEC 60352-2要求压接【jiē】处电阻小于135微欧【ōu】

■横【héng】截面分析，无损【sǔn】切断压接区【qū】，分析宽度、高度、压缩率、对称【chēng】性、有【yǒu】无开裂和【hé】毛边【biān】等

 

如果是释放新设备或新压接模具，除了上【shàng】述几【jǐ】点，还需要监控温度循环条件下【xià】的【de】电阻稳定性，参考标【biāo】准IEC 60352-2。

 

3.4 压接工具

 

绝大多【duō】数的【de】光伏连接器是在工厂内【nèi】通过【guò】自动化【huà】设【shè】备完成安装的，压接【jiē】质量较高。但是，对于不【bú】得不在工程现场安装的连接【jiē】器，压接【jiē】只能通过压接钳完成。压接必须使用原厂专业压接钳【qián】，普通的老虎钳或【huò】者尖【jiān】嘴【zuǐ】钳【qián】不能用于压【yā】接，一方面压接【jiē】质量低下，另外这也【yě】是不被连【lián】接器厂商和认【rèn】证机构【gòu】认可的方式。

 

压接：光伏连接器安装的痛点

图7：压接工具

 

3.5 不规范压接危害

 

压接不良可能导【dǎo】致【zhì】不符合【hé】规范标准、不稳定的【de】接触电阻【zǔ】以及密【mì】封【fēng】性失效。它是影响光伏电站整体功能和盈利能力的一个很大风险点。

 

4. 小结

 

连接器是小部件，却会影响光伏项目的运营效率【lǜ】。与质量【liàng】妥协，通常意味着后续的高损失【shī】和风险，而它们本可避【bì】免【miǎn】。光【guāng】伏连接【jiē】器的安【ān】装，压接环节是重【chóng】中之【zhī】重，建议使用专业的压接工具。对【duì】于【yú】工程【chéng】安装人员来说，进行压接培训是一个必不可少的环【huán】节【jiē】。

 

来源：史陶比尔