光伏連接器的壓接,看這一篇就夠了
據國外一份調研報告,連接器的不規範安裝在光伏電站火災的原因中排名第3位。本文,我們就與大家聊聊關於光伏連接器壓接的那些事兒。
在進入壓接話題之前,我們有必要先了解一下金屬芯。它是連接器組成的主體,也是最主要的通流路徑。
目前,市面上大多數光伏連接器採用“U”型金屬芯,它由銅片沖壓成型,也稱為沖壓型金屬芯。得益於沖壓工藝,“U”型金屬芯的生產效率高,且可成鏈條式排布,非常適合自動化線束生產。部分光伏連接器採用“O”型金屬芯,它是由細銅棒兩端鑽孔成型,也稱為機加工型金屬芯。它只能單個壓接,不適用自動化設備。
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。因不需要壓接工具,安裝起來相對簡單便捷。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。一些認證機構並不認可此種金屬芯。
壓接是一種最基本和常見的連接技術,且已被證明成熟可靠。壓接的可靠性很大程度上取決於工具和操作,它們共同決定了最後壓接的效果是否滿足標準的要求。
壓接過程
以“U”型金屬芯為例,其材質基本為銅鍍錫,需要通過壓接與光伏電纜連接。不難看出,它是一個隨著壓接高度逐漸減少(壓接力逐漸增加),銅片包裹電纜銅絲逐漸壓縮的過程。對壓接高度的管控,直接決定了壓接品質的好壞。壓接寬度的管控相對不是很重要,因為壓接模具決定了寬度值。
壓接高度、拉脫力與導電性
壓接太鬆或太緊都不好,那麼隨著壓接的進行,壓接高度要控制在多少呢?另外,兩個重要的質量指標即拉脫力(把銅絲從壓接處拉出來或拉斷所需要的力)和導電性在此過程中如何變化?我們可以通過幾個曲線來做出判斷。
隨著壓接高度的逐漸減小,電纜和金屬芯之間的拉脫力逐漸增加,直至達到下圖中的“X”點。如果壓接高度持續減小,那麼拉脫力反而會因為銅絲的結構被逐漸破壞而持續降低。
导电性与压接高度曲线如下图所示,数值越大说明导电性能越好,“X”为最佳点。
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:最佳的壓接高度只能是綜合考慮拉脫力和導電性,在兩個最佳點之間的區域內取值。
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,壓接的質量較高。對於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於壓接,一方面壓接的質量低下;另一方面,這也是不被連接器廠商和認證機構認可的方式。
對於壓接質量,行業內通常採用的評判標準如下,
- 外觀上,無斷絲,無漏絲,無毛邊,左右勻稱,銅絲前後位置正確
- 壓接高度/寬度,在定義的範圍內,用游標卡尺可測量
- 拉脫力,如4mm2電纜,IEC 60352-2要求至少達到310N
- 電阻,如4mm2電纜,IEC 60352-2要求壓接處電阻小於135μΩ
- 橫截面分析,無損切斷壓接區,分析寬度、高度、壓縮率、對稱性、有無開裂等
另外,如果是釋放新設備或新壓接模具,除了上述機電,還需要監控溫度循環條件下的電阻穩定性,參考標準依然為IEC 60352-2。
光伏連接器的安裝,壓接環節是重中之重,建議使用專業的壓接工具。對於工程安裝人員來說,進行壓接培訓是一個必不可少的環節。
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