近年來(lái)隨著(zhù)光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，在保證長(cháng)期穩定安全運行的前提下如何增大發(fā)電量，降低發(fā)電成本，成為光伏產(chǎn)業(yè)面臨的一道難題。一方面光伏技術(shù)專(zhuān)家們通過(guò)新設計、新工藝、新材料和新技術(shù)的引入尋求解決之道，另一方面這些新元素也對光伏組件和零部件的質(zhì)量提出了更高的要求。作為光伏組件端最常用也是最重要的配套部件，光伏接線(xiàn)盒和連接器如何應對這種“大”趨勢下的機遇和挑戰已然成為整個(gè)零部件行業(yè)不斷發(fā)展前行的一個(gè)縮影。

本文對光伏連接器、接線(xiàn)盒的相關(guān)失效現象入手，希望透過(guò)失效表象看到本質(zhì)，通過(guò)舉一反三由點(diǎn)及面促進(jìn)整個(gè)行業(yè)一同關(guān)注和深化新形勢下的光伏零部件的質(zhì)量安全。

光伏連接器

在光伏發(fā)電系統中連接器是一個(gè)長(cháng)時(shí)間載流的部件，保持其長(cháng)效穩定尤為重要。這無(wú)疑對連接器的設計，制造和安裝以及零配件的選用都提出了較高的要求，任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題都會(huì )造成連接器在使用中發(fā)生發(fā)熱變形甚至燒毀。接下來(lái)我們通過(guò)幾個(gè)典型的失效案例來(lái)分析造成連接器這種異常發(fā)熱背后的原因。

01、解除異常

通常情況下的連接器內部金屬件可以拆分成是如下圖所示的三部分，金屬插針耦合時(shí)依靠中間的鼓型簧提供充分接觸，如果這三者的尺寸出現偏差，或安裝時(shí)出現位移，那在耦合時(shí)就會(huì )導致非正常的接觸，雖然不會(huì )影響電流導通，長(cháng)期載流情況下易造成觸點(diǎn)異常發(fā)熱和接觸電阻的變化，加劇觸點(diǎn)發(fā)熱，最終導致連接器的變形燒毀。而當光伏電站中使用了不同廠(chǎng)家的連接器進(jìn)行互配時(shí)，由于不同產(chǎn)品之間的結構差異以及技術(shù)壁壘，會(huì )大大加劇失效風(fēng)險。

02、端子和線(xiàn)纜的連接

光伏直流連接器基本都是采用多股銅絲的線(xiàn)纜，線(xiàn)纜和金屬端子選擇以何種方式連接以及連接的質(zhì)量?jì)?yōu)劣都會(huì )對連接器的長(cháng)效安全造成影響，比如下圖中所示的壓接連接方式，必須保證所有銅絲被完整緊密的包裹，這就對線(xiàn)纜的規格和端子壓接部位的尺寸以及壓接工藝提出了嚴格的要求，一旦有一個(gè)條件不匹配那么就有可能出現如下左圖所示的銅絲外露，或者如下右圖所示的壓接部位缺損的現象。除了依靠視檢來(lái)辨別之外，壓縮比的引入也可以更直觀(guān)的檢驗壓接的質(zhì)量，最大程度的避免產(chǎn)品長(cháng)期使用過(guò)程中因這類(lèi)內部連接問(wèn)題造成的安全隱患。

03、合理的選型

額定電流的確定同樣也十分重要。連接器如果長(cháng)時(shí)間通入超出自身載流能力的電流，會(huì )加速材質(zhì)和配件的老化，縮短其使用壽命。所以了解連接器所配線(xiàn)纜，金屬端子以及外殼材料等各個(gè)零配件的性能，并有針對性進(jìn)行匹配，可以在很大程度上避免連接器盲目升級電流所帶來(lái)的風(fēng)險。

接線(xiàn)盒

與連接器一樣接線(xiàn)盒內部的金屬件也需要長(cháng)時(shí)間的承載電流，除此之外還要搭載旁路二極管來(lái)實(shí)現其功能性，所以接線(xiàn)盒的失效大致可以分為這兩部分。

01、線(xiàn)纜與金屬端子

如圖所示，如果端子和線(xiàn)纜不能提供完整緊密的接觸，那么長(cháng)時(shí)間通過(guò)大電流就易造成局部異常發(fā)熱，進(jìn)而加速該部位材質(zhì)的老化和變形。而在實(shí)際使用過(guò)程中，接線(xiàn)盒內部除了金屬件和線(xiàn)纜的連接以外，還需關(guān)注金屬件與焊帶，金屬件與二極管，金屬件與金屬件等多種連接。任何一種連接的質(zhì)量都會(huì )關(guān)系到接線(xiàn)盒長(cháng)期通電過(guò)程中的安全和穩定。

02、二極管

二極管在進(jìn)行旁路作用的時(shí)候，除了通入的電流大小，還有哪些因素會(huì )造成發(fā)熱異常呢?

結構因素

上圖中，接線(xiàn)盒最右側的二極管在進(jìn)行通電測試中管腳脫焊。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現脫焊二極管底部的金屬片與線(xiàn)纜相連，但固定線(xiàn)纜的壓塊無(wú)法提供足夠的鎖緊力，并且金屬片的固定孔受熱發(fā)生形變，那么應力就會(huì )通過(guò)金屬片傳遞給二極管，伴隨二極管持續的通電發(fā)熱，原本固定二極管管腳的焊錫會(huì )隨著(zhù)高溫逐漸溶解流失，易誘發(fā)二極管的脫焊，所以需要讓二極管和金屬片保持穩定接觸，盡量避免受到應力影響，這對于接線(xiàn)盒自身結構設計和零配件的選擇和安裝環(huán)節提出了更高的要求。

灌膠因素

灌膠的引入會(huì )封閉整個(gè)接線(xiàn)盒內部空間，提升污染等級，同時(shí)也改變了盒體內部發(fā)熱器件依靠空氣進(jìn)行熱交換的方式。但是如果灌膠不充分造成盒體內部有空氣殘留，那就會(huì )反過(guò)來(lái)對接線(xiàn)盒的使用安全造成影響。如上圖所示，這些在金屬片下方殘留的空氣一旦遇熱就會(huì )膨脹，不僅容易將上方金屬片和二極管頂起，也會(huì )使得接線(xiàn)盒體鼓脹變形，這是導致二極管脫焊和斷流的誘因之一。另外接線(xiàn)盒內部同時(shí)存在的灌膠和空氣這兩種介質(zhì)還影響了散熱效果造成接線(xiàn)盒材料特別是底部材料的受熱不均，造成局部過(guò)熱從而導致盒體材料變形。由于不同的灌膠在流動(dòng)性，凝固時(shí)間等方面都有差別，所以嚴格遵從產(chǎn)品的規格書(shū)和使用手冊，并改善灌膠質(zhì)量也是關(guān)鍵。

焊接因素

錫膏的品種很多，不同焊錫之間熔點(diǎn)的差異，焊錫的分布是否均勻是否充分，接觸面是否有雜質(zhì)或者空氣的殘留，以及與焊錫接觸的金屬材質(zhì)或者表面鍍層是否利于與焊錫的接觸等等這些因素都會(huì )最終影響到焊接的整體質(zhì)量，從以上兩個(gè)脫焊后的二極管底部照片可以清楚的看到整個(gè)焊接面在通電后的情況，這無(wú)疑對于焊接的質(zhì)量提出了更高的要求。除此之外，是否能夠找到更好的解決方案或者采用增加輔助固定的手段等等，都可以成為我們更深層次探討的話(huà)題。

總結

以上內容介紹了目前接線(xiàn)盒和連接器的現狀，以及近些年這些產(chǎn)品悄然發(fā)生的變化。光伏行業(yè)在不斷向前發(fā)展，光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)品也在與時(shí)俱進(jìn)不斷適應著(zhù)整個(gè)市場(chǎng)發(fā)展的要求。但是不管如何變化，質(zhì)量都將是我們共同追求的目標。