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光伏组件的这个“保镖”你了解吗?

国际太阳能光伏网  来源:光伏能源圈  日期:2017-12-04
  作为光伏组件的配套产品,接线盒所占成本不及电池成本十分之一,但却是决定光伏组件最终能否正常工作的重要部件。因为它不仅能将太阳能电池产生的电传输到外部电路中去,同时它也是光伏组件的“保镖”。如果接线盒选取不当,可使电池板烧毁从而影响整个光伏系统性能。
 
  目前,市场上接线盒的品牌较多,产品质量也是参差不齐,接线盒在系统应用中出现的问题也是越来越多。今天就从接线盒的组成、作用、测试标准、选型、接线盒的质量改进建议及发展方向五个方面带大家全面了解一下接线盒。
 
  一、接线盒的组成及材料
 
  接线盒样式多种多样,但基本结构都是不变的,包括盒体、盒盖、连接器、接线端子、二极管等,一些接线盒厂家设计了散热片加强盒内温度的散发,也有一些接线盒厂家做了其他方面细节的设计,但是总的结构没有发生变化。
 
  简单的接线盒所需要的材料最少十多种,原材料的性能及使用寿命关乎着接线盒本身的质量,所以接线盒的材料一直受到厂商及光伏运维者的高度关注,表1例举了接线盒原材料的材质。
 
  二、接线盒的作用
 
  光伏接线盒主要具有两种功能:基本功能为连接光伏组件和负载,将组件产生的电流引出并产生功率。附加功能为保护组件引出线,防止热斑效应。
 
  1.连接
 
  接线盒作为连接器件,起到连接太阳能组件与逆变器等控制装置的桥梁作用。接线盒内部通过接线端子和连接器将太阳能组件产生的电流引出并导入到用电设备中。为了尽量减小接线盒对组件功率的损耗,接线盒所用的导电材料要求电阻小,比汇流带引出线的接触电阻要小。
 
  2.保护
 
  接线盒的保护作用包括三部分,一是通过旁路二极管防止热斑效应,保护电池片及组件;二是通过特殊材料密封设计防水防火;三是通过特殊的散热设计降低接线盒的工作温度,减小旁路二极管的温度,进而降低其漏电流对组件功率的损耗。
 
  三、接线盒的测试标准
 
  接线盒在使用之前要进行测试,主要检查外观、密封性、防火等级、二极管等方面。
 
  四、接线盒的选型注意事项
 
  1.耐候性
 
  耐候性是指:材料经受室外气候的耐受能力。(室外气候如光照、冷热、风雨、细菌等。)
 
  接线盒暴露在环境中的部分为盒体、盒盖及连接器(PC),它们都是由耐候性强的材料制作,目前最常用的材料为PPO(聚苯醚),它的负荷变形温度可达190℃以上,脆化温度为-170℃,是世界五大通用工程塑料之一,具有刚性大、耐热性高、阻燃性高、强度较高、电性能优良等优点。另外,聚本醚还具有耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一,几乎不受温度、湿度的影响,可用于低、中、高频电场领域。
 
  1.1耐高温高湿
 
  组件的工作环境非常恶劣,有的工作在热带地区,日平均温度非常高;有的工作温度非常低,如高海拔地区、高纬度地区;有的昼夜温差非常大,如沙漠地区。因此要求接线盒要有优良的耐高温,耐低温性能。
 
  1.2耐紫外线
 
  紫外线对塑料产品都有一定的破坏,尤其是高原地带空气稀薄,紫外线辐照度很高。
 
  2.阻燃性
 
  阻燃性是指物质具有的或材料经处理后具有的明显推迟火焰蔓延的性质。
 
  阻燃等级由HB,V-2,V-1向V-0逐级递增:
 
  HB:UL94和CSAC22.2No0.17标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品,燃烧速度小于40毫米每分钟;小于3毫米厚的样品,燃烧速度小于70毫米每分钟;或者在100毫米的标志前熄灭。
 
  V-2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。
 
  V-1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
 
  V-0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
 
  3.防水防尘
 
  标准:GB42082008《外壳防护等级(IP代码)》中规定的防尘防水等级IP等级,表示为:
 
  第一个X表示防尘等级;第二个X表示防水等级。
 
  一般接线盒的防水防尘等级为IP65。
 
  4.散热性
 
  使接线盒内温度升高的因素主要为二极管和环境温度。二极管在导通时会产生热量,同时,由于二极管和接线端子存在接触电阻,也会产生热量。另外,环境温度升高也会使接线盒内部温度升高。
 
  接线盒内容易受高温影响的部件为密封圈,二极管。高温会加速密封圈的老化速度,影响接线盒的密封性;二极管内部存在反向电流,温度每升高10℃,反向电流就会增大一倍,反向电流会减小组件产生的电流,影响组件的功率。所以,接线盒必须具备优良的散热性,或作特殊的散热设计。
 
  常见的散热设计为安装散热片。但是安装散热片并没有彻底解决散热问题。因为如果在接线盒内部安装散热片,虽然暂时降低了二极管的管温,但是仍然会使接线盒温度升高,影响橡胶密封圈的使用寿命;如果安装在盒外面,一方面会影响接线盒整体的密封性,也会容易使散热片被腐蚀。
 
  五、接线盒的质量改进建议及发展方向
 
  1.接线盒质量改进要点
 
  作为光伏组件的配套产品,接线盒所占成本不及电池成本十分之一,但却是决定光伏组件最终能否正常工作的重要部件。因此,接线盒质量应从以下几个方面来改进:
 
  将盒体、盒盖分体,由密封圈密封的设计,改进为盒体、盒盖压接一体式密封处理,加强整个接线盒结构密封性和密封强度。
 
  根据目前组件认证、制造、使用的需要,建议接线盒内预留扩展连接座;装配不同规格的二极管可以随时改变接线盒的最大工作电流;根据组件生产工艺在接线盒装配中保留密封胶和灌封胶两种安装方式。
 
  考虑在接线盒盒盖设置导气阀以导出盒体内部热量,或在接线盒内部采用薄片状金属端子,增加散热片,以达到降温的作用。
 
  通过系列测试,研究不同类型硅胶和不同材质背板材料的相互匹配性,为光伏组件制造商提供接线盒安装、使用、匹配的整套解决方案。
 
  2.接线盒的发展方向
 
  接线盒对太阳能电池组件起着非常重要的作用,随着整个光伏市场的应用,各大接线盒厂商都在朝着提供更高质量接线盒的方向努力,比如设计出高额定电流、高防水性、优良的散热性、低电阻等的接线盒。
 
  同时,随着光伏智能化监控的不断发展,智能接线盒也是未来接线盒发展的大趋势。这种智能接线盒可以随时监控到每一块组件的运行状态,具备组件最大输出点跟踪功能,可以最大化发电量,同时满足组件级监控的要求。
 
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