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压接:光伏连接器安装的痛点

随着近几年分布式特别是户用光伏市场的快速发展,系统的质量问题愈发突出。光伏系统发生火灾,不仅会给行业带来负面影响,而且还涉及人身安全。据国外一份调研报告,连接器互插和连接器不规范安装排在火灾原因第1和第3位。本文着重分析连接器的不规范安装,尤其是光伏电缆与连接器金属芯的压接问题。

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组件、汇流箱、逆变器以及它们之间的连接,其中大多数是在工厂内安装,压接质量相对可靠。剩余还有10%左右的连接器需要在工程现场依靠手工安装,主要指连接各设备的光伏电缆两端需要安装连接器。根据多年客户走访的经验,由于现场安装工人缺少培训以及不采用专业的压接工具,压接不规范现象普遍存在,如下所示。

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。目前市场上绝大多数的光伏连接器采用的是“U”型金属芯,它是由铜片冲压成型的,也称为冲压型金属芯。得益于冲压工艺,“U”型金属芯不仅生产效率高,而且可以成链条式排布,非常适合自动化线束生产。

部分光伏连接器采用“O”型金属芯,它是由细铜棒两端钻孔成型,也称为机加工型金属芯。“O”型金属芯只能单个压接,不适合自动化设备使用。

图2:金属芯类型

还有一种极为少见的金属芯是免压接的,它靠弹簧片和电缆连接。由于不需要压接工具,所以安装相对简单方便。但是,弹簧片连接会导致接触电阻较大,且不能保证长期可靠性。一些认证机构也不认可此种金属芯。

表1:不同金属芯特点

3. 压接基础知识

压接是一种最基本和常见的连接技术。不计其数的压接,每天都在发生。同时,压接已经被证明是一种成熟可靠的连接技术。

3.1 压接过程

压接的可靠性很大程度上取决于工具和操作,两者共同决定了最后的压接效果是否满足标准的要求。以“U”型金属芯为例,其基本上是铜镀锡的材质,需要通过压接和光伏电缆连接,其压接过程如下所示:

图3:压接过程

不难看出,“U”型金属芯压接是一个随着压接高度逐渐减少(同时压接力逐渐增加),铜片包裹电缆铜丝逐渐压缩的过程。在这个过程中,对压接高度的管控直接决定了压接品质的好坏。压接宽度的管控不是很重要,因为压接模具决定了宽度值。

3.2 压接高度

很多人知道压接太松或者太紧都不好,那么随着压接的进行,应该将压接高度控制在多少呢?另外,两个重要的质量指标即拉脱力和导电性在此过程中如何变化?

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