光伏接线盒讲座PPT课件

1、Presentation for PV Accessories,技术总监 Eric Guo Lang.guoqc-Everywhere,2,We make PV accessories,more reliable,not just,production,25GW,Everywhere,3,PV Mounting System backgroud; Aerodynamics Model,Focus PV Accessesories,PV Cable Features; Failure Mode; How to choose; Trends,PV J-Box Featur

2、es Failure Mode How to choose Trends,PV Connector Features Failure Rate; How to design How to choose Trends,through,PV Reliable Accesories,Everywhere,4,www.qc-,Highlights,Modules aerodynamics Model,PV Connector,PV Cable,PV J-Box,Accessories,Everywhere,5,Accessories,01,02,03,04,05,Page,Everywhere,6,A

3、ccessories,01,02,03,04,05,Page,1:Connection between ribbon with J-Box,2:Connection between modules,3:Connection between modules with mounting system,Everywhere,7,Accessories,01,02,03,04,05,Page,1:PV Cable,2:PV J-Box,3:PV Connector,4: Mounting System,Everywhere,8,Accessories,01,02,03,04,05,Page,1:PV

4、Cable,2:PV J-Box,3:PV Connector,4: Mounting System,2011 8 亿m,2011 1.2亿 pcs,？,2011 1.5亿 Set,Everywhere,9,Accessories,01,02,03,04,05,Page,PV Mounting System backgroud; Aerodynamics Model,Focus PV Accessesories,PV Cable Features; Failure Mode; How to choose; Trends,PV J-Box Features Failure Mode How to

5、 choose Trends,PV Connector Features Failure Rate; How to design How to choose Trends,Everywhere,10,INNOVATION EVERYWHERE,www.qc-,Highlights,Modules aerodynamics Model,PV Connector,PV Cable,PV J-Box,Accessories,Everywhere,11,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,导体 导体芯数: 1 导体是EN60228(IEC60228、GB/T3956)中的第5类导

6、体,而且必须是镀锡的. 导体的截面 1.5,2.5,4,6,10,16,25,35mm2 . 绝缘层 绝缘应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.绝缘应是实心且材质均匀, 在剥离绝缘时必须尽可能不要损伤绝缘本身、导体和镀锡层. 绝缘厚度由生产商规定.但最小值必须0.5mm.,（镀锡）,Everywhere,12,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,护套 绝缘线芯必须有护套包覆. 护套应是合适的无卤材料. 护套应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成. 护套厚度由生产商规定.但最小值必须0.5mm.,Everywhere,13,PV Cable,0

7、1,02,03,04,05,Page,强制执行标准： 1：2PfG 1169/08.2007（TUV）； 2：UL4703 导体： 镀锡铜线 2.5、4、 6、10、16mm2 PV1-F 18、16、14、12、10、8、6、4、2 AWG PV wire 额定电压: AC U0/U=0.6/1kV （U=1.732 * Uo） DC 1.8kV(线芯对线芯,非接地系统,没有负载下的回路) 如果电缆使用在直流系统中,其导体间的额定电压应不大于电缆AC 额定值U的1.5倍.在单相接地直流系统中,此数值应乘以0.5的系数.,Everywhere,14,PV Cable,01,02,03,04,0

8、5,Page,温度范围定: 环境温度: -40到+90 导体最高工作温度:120 电缆运行的环境温度最高到90. 依据EN60216-1标准进行考核,其绝缘和护套的温度指数是120 . 使用寿命是25年. 5秒钟的短路温度是200,Everywhere,15,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,电缆载流量的要求：环境温度:60；导体工作温度不超过120,Everywhere,16,PV Cable,评价方法： 老化前后拉力(取之于成品上的试件),01,02,03,04,05,Page,Everywhere,17,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评

9、价方法： 热延伸试验(取之于成品上的试件)*,Everywhere,18,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 低温拉伸试验 (取之于成品上的试件),Everywhere,19,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 湿热试验 (取之于成品上的试件),Everywhere,20,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 耐酸碱试验 (护套),Everywhere,21,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 耐UV(紫外线)老化试验 (成品电缆) 试验方法:HD 60

10、5/A1或UL1581 总试验时间:720h 一个周期内：洒水18min，氙灯干燥102min 箱体测试温度:63C 箱体湿度:65 疝灯条件:波长300400nm条件下的最小功率为 (602)W/m 紧接着进行室温条件下8倍电缆直径的弯曲试验 要求：电缆表面无裂缝,Everywhere,22,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 耐臭氧试验 (成品电缆) 试验方法:EN 50396或IEC60245 弯曲试样所用试棒直径为线芯直径的(20,1)倍 试验箱温度（402）， 试验箱湿度（555） 臭氧浓度（20050）10-6， 空气流量：0.2-0.5倍试验箱

11、容积/min 样品放置试验箱时间：72h 要求：电缆表面无开裂,Everywhere,23,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 寿命特性试验 要求: 绝缘和护套材料的温度指数为120 寿命:25年 可以用二种方法进行评定 EN 50305: 防火铁路电缆-试验方法(卷绕电压法) IEC 60216-2: 电气绝缘耐热特性的确定 我们建议采用IEC60216-2的方法进行热寿命评定. 在求取温度指数时,为了获得失效时间与热力学(绝对)温度倒数之间的阿累尼乌斯关系,试样应该在分布范围足够宽的(不少于3个,最好是4个)老化温度下进行老化试验.,Everywhere

12、,24,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 无卤特性试验(绝缘和护套材料) 1.PH 值及导电率 试验方法:EN 50267-2-2或IEC60754 要求：PH4.3; 导电率10S/mm 2. Cl氯及Br溴含量 试验方法:EN 50267-2-1 要求：HCL0.5%； HBr0.5% 3. F氟含量（离子选择电极法） 试验方法:EN 60684-2 要求：0.1,Everywhere,25,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：,老化温度选取原则: a)在求温度指数时,最低老化温度应使测得的平均失效时间不低于5000h的

13、温度. 求温度指数时,耐热线的外推不应超过25. b)最高老化温度应是使测得的平均失效时间不小于100h的温度. c)如果预计在整个老化范围内老化机理相同,则各相邻老化温度之间的温度差值应取等值,通常取20. 根据该产品使用材料的特性,我们建议选择3个温度点进行热寿命评定. 145 、165 、185 .,Everywhere,26,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：,Everywhere,27,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 无卤特性试验(绝缘和护套材料) 1.PH 值及导电率 试验方法:EN 50267-2-2或IE

14、C60754 要求：PH4.3; 导电率10S/mm 2. Cl氯及Br溴含量 试验方法:EN 50267-2-1 要求：HCL0.5%； HBr0.5% 3. F氟含量（离子选择电极法） 试验方法:EN 60684-2 要求：0.1,Everywhere,28,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：,成品电缆其他性能要求 电气性能 导体电阻 试验方法: EN50395或GB/T3048 结果:应符合IEC60228第5类导体的要求. 耐电压试验(成品电缆型式试验) -交流耐压 试验方法: EN50395或GB/T3048 结果:6.5kV/5min.不击穿. 或

15、 直流耐压(成品电缆型式试验) 试验方法: EN50395或GB/T3048 结果:15kV/5min.不击穿.,Everywhere,29,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：, 成品耐火花电压试验 试验方法: EN50395或GB/T3048 结果:10kV 不击穿. 护套表面电阻试验 试验方法: EN50395 结果:表面电阻109 绝缘电阻试验(成品电缆型式试验) 试验方法: EN50395或GB/T5013.2 结果: 20时绝缘电阻1014.cm 90时绝缘电阻1011.cm,Everywhere,30,PV Cable,01,02,03,04,05

16、,Page,评价方法：, 绝缘长期耐直流试验 试验方法: 将不小于5m的样品浸泡在3%的NaCL的盐水中,样品两端露出水面不小于300mm长.盐水水浴温度为(852) ,在导体和水之间施加900V的直流电压,导体接正极.试验持续(2402)h. 每隔不大于24h测量一次泄漏电流.用时间-电流曲线记录测量的电流值. 泄漏电流的增加应小于10%. 试验结束后取出试样,进行耐电压试验,试验电压为U(额定电压),5min. 不击穿.,Everywhere,31,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：,成品电缆高温压力试验 样品长度:20m 施加重力: Fk（2D2）1/2

17、 ,k=0.6 烘箱温度:（1403） 加温试验:4h 要求: a. 冷却后进行耐压试验,AC 6.5/10min., 无击穿 b测压痕深度,测得值不得大于壁厚的50% .,Everywhere,32,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法：,-40下低温冲击试验(取之于成品上的试件) 成品电缆冲击试验(依据EN 60 811) 试验参数如下表 结果检查: 用正常视力(无须用放大镜)对护套内、外表面和绝缘外表面进行检查, 不应有裂纹.,Everywhere,33,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法： 成品电缆低温弯曲试验 试验方法:I

18、EC 60811 试验温度: -40 试验结果: 无开裂 成品电缆相容性试验 烘箱温度:（1352） 老化时间: 7x24h 老化后拉力试验 要求：绝缘老化前后抗拉强度变化：30% 老化前后断裂伸长率变化：30% 护套老化前后抗拉强度变化：30% 老化前后断裂伸长率变化：30%,Everywhere,34,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法： 成品电缆动态穿透试验 试验在室温条件下进行 钢针加力的速度：1N/s 切割试验数：在同一根样品试验4次,每次试验点相距至少25mm，并切每个试验点顺时针旋转90. 记录弹簧钢针与导体线芯接触瞬间的穿透力 要求：所得四次均值

19、150Dn1/2 (N) (Dn为IEC60719表2中的导线直径mm),Everywhere,35,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,评价方法： 护套热收缩试验 试验方法: IEC60811 烘箱温度: 120C 处理时间: 1h 要求： 2% 成品电缆单根燃烧试验 试验方法: EN60332-1-2或IEC60332-1-2 要求：上夹具下缘与碳化始点距离须 50mm; 燃烧向下延燃至上夹具下缘距离须540mm.,Everywhere,36,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,机械损伤 明显表现：电缆的外护套经常被撕裂或压裂， 没有开裂的护套表

20、面有毛边或磨擦痕迹。 隐性表现：护套外部无损伤痕迹，但是电缆内部的导线绝缘层出现部分或全部破裂。 如不是完全失效，将导致漏电，跳闸和停机。 图1展示的是外护套下面隐藏的微小的机械损伤。 可能诱因：尖锐的石子、设备碾压、设备边缘锋利和超负荷。 纠正措施：清除施工现场杂物，避免尖锐物品边缘的刮伤；避免重物的压；,弯曲半径超出推荐值,Everywhere,37,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,弯曲半径超出推荐值 当电缆被弯曲且其弯曲半径远小于制造商推荐 的弯曲半径时，电缆内部元件容易形成机械损伤。 当拖拽电缆时，应避免拧结，打结，结环等问题。 否则，电缆结环会越来越紧，最终

21、弯曲半径仅为 电缆直径的一倍而非正常的12到16倍,不正确的开卷方法（左上图） 正确的开卷方法（右上图） 不正确的开环方法（左下图） 正确的开环方法（右下图）,Everywhere,38,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,电流过载 1）在非正常降额因子条件下被卷绕在卷筒上2）被堆放成一堆3）直接埋地没有增加导线线径，或者4）工作在最大电流和压降下 在上述情况下，导线温度达到200 （华氏392度）时， 镀锡层将慢慢熔化并且导线颜色变暗。外的结构组织玻璃化并开裂。 可能诱因：当电缆工作在非自由空气中，电缆不能将导线产生的热量排散到大气中。 热量在电缆内部不断增强；导线温度

22、超过了额定温度，外护套就以最快速率老化。 纠正措施：为新购电缆之前通常先进行电流强度计算（需考虑温度环境因子）。 高电流可导致电缆过热。,Everywhere,39,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,过度张力 表现：过度张力会立即显现出来，但多数情况下损害是隐性的。 当电缆被作用于工稍稍超过制造商的标准上限的张力时，容易 弯曲的、绞合在一起的导线一经接触就开始了高度磨损的疲劳 过程。 可能诱因：电缆 安装后紧绷。 纠正措施：预留一定的电缆余量。,Everywhere,40,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,1：根据系统设计，选定电缆规格（ 电流？

23、工作温度环境？ 。 ） 2：检查电缆外观 3：检查电缆证书；（证书号，规格描述）,Everywhere,41,PV Cable,01,02,03,04,05,Page,高耐温材料（90 -120 ） （工作温度是120、25年的使用寿命） 绝缘电阻(适应1500V 光伏系统) 耐低温（耐极地环境）,Everywhere,42,INNOVATION EVERYWHERE,www.qc-,Highlights,Aerodynamics Model,PV Connector,PV Cable,PV J-Box,Accessories,Everywhere,43,PV J-Box,01,02,03,0

24、4,05,Page,功能要求 1：将汇流带的电流引出 2：保护带电体（1000V）-绝缘保护（户外） 3：旁路保护电池片（防热斑）,Everywhere,44,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,电气要求： 额定电流 Isc(module); 总反向耐压 Voc(module)2； 绝缘耐压 1000V; 环境要求： 温度：-4085； 户外（耐高温、湿度、紫外） 25年,Everywhere,45,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,Everywhere,46,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,功能参数,Everywhere

25、,47,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,1:IP防护失效,原因： 密封接线盒 1：密封结构设计不合理； （弯曲半径大，压缩量设计不够） 2：制造公差（盒子围观变形，翘曲） 3：由于密封圈 摩擦助力大，安装不到位； 灌封接线盒 1：结构不合理 （如：金属端子离紧靠塑料壁； 结构不利于灌胶流动）,Everywhere,48,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,1:IP防护失效： 原因二，不当的密封材料选型,Everywhere,49,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,2:二极管失效,2.1 静电击穿二极管芯片均有被静电击穿的灼

26、伤点,Everywhere,50,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,2:二极管失效,环境湿度对静电的影响较大 10% 40% 55% Walking across carpet 35,000 15,000 7,500 (地毯上行走) Walking across vinyl floor 12,000 5,000 3,000 (胶地板上行走) Motions of bench worker 6,000 800 400 (工作台作业员的活动) Remove DIPs from plastic tubes 2,000 700 400 (从塑料管取出DIPs) Remove D

27、IPs from vinyl trays 11,500 4,000 2,000 (从塑料盘取出DIPs) Remove DIPs from Styrofoam 14,500 5,000 3,500 (从聚苯乙烯棉取出DIPs) Remove bubble pack from PCBs 26,000 20,000 7,000 (取下PCB的包裝) *Source: AT UL1000V/600V 接触电阻； 环境要求： 温度：-4085； 防水等级； 户外（耐高温、湿度、紫外） 25年,Everywhere,72,PV Connector,01,02,03,04,05,Page,Everywhe

28、re,73,PV Connector,01,02,03,04,05,Page,TUV证书规格描述信息,Everywhere,74,PV Connector,01,02,03,04,05,Page,1：防水失效 原因1：结构尺寸不稳定，密封位置压缩量不均匀，或压缩量不足。 -与企业制造能力，制程稳定性有关； 原因2：密封圈材料选用不恰当 -长时间压缩，高低温冲击测试，弹性损失 原因3：螺母松开，或裂开。 -不恰当的安装扭力（制程稳定性相关）或 线径与连接器不匹配。,Everywhere,75,PV Connector,01,02,03,04,05,Page,2：不可靠的电气连接（起弧，起火）,E

29、verywhere,76,PV Connector,01,02,03,04,05,Page,3：组件厂环境化学污染易导致开裂（双认证连接器一般为PC） PC料 优点：优良的综合性能，机械强度高、韧性好、耐热耐候性好、 尺寸稳定性高、易着色、吸水率低。PC热变形温度为135-143， 可长期在120-130的工作温度下使用。 缺点：耐化学性差、熔融粘度大、流动性差、 对水份极敏感，易产生内应力开裂现象。,Everywhere,77,PV Connector,1：根据市场及系统电压选择认证产品； （销售往北美区域需要 UL认证，欧盟需要 IEC认证。其他区域视各国规定。） 2：根据组件电气规格 选

30、择 连接器规格； 2.1额定电流（组件 ？ / 组串并联后使用？） 2.2系统电压 2.3防水要求 3：环境因数 3.1 环境要求（如化学污染较大，尽量采用PA/PBT连接器）,01,02,03,04,05,Page,Everywhere,78,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,1：提高连接器的耐化学性 对策：改性材料 （如 PC+PBT/ PC+PA66 ）代替PC；,Everywhere,79,PV J-Box,01,02,03,04,05,Page,2：提高连接器的额定电压等级 -服务于高电压系统的应用，降低系统成本。 对策：修改结构，增加爬电距离，增加电气间隙，

31、提高耐压； 3：低接触电阻 4: 高效的组装结构,Everywhere,80,INNOVATION EVERYWHERE,www.qc-,Highlights,Aerodynamics Model,PV Connector,PV Cable,PV J-Box,Accessories,Everywhere,81,Aerodynamics Model,Traditional Structure Solution: 水泥基础+钢结构支架形式,Everywhere,82,INNOVATION EVERYWHERE,www.qc-,缺点： 1、容易引起屋面漏水等问题。 2、额外增加屋面的载荷，大大影响了

32、系统的安全性； 3、随着钢材和水泥价格的上升和组件价格的下降，安装系统的成本比例在逐步增加； 3、前后排组件距离较大，屋面的单位面积安装系统功率较小；,Aerodynamics Model,Everywhere,83,www.qc-,随着分布式系统，用户侧并网的不断推广，如能解决如上问题，则可帮很多企业解决后顾之忧，也能使屋顶租赁模式得到进一步推广。 需要解决的问题是： 1、破坏防水层后，易引起屋面后续漏水问题。 2、大量增加的载荷，大大影响了建筑的安全性； 3、支架成本高； 4、安装效率低 3、单位面积安装系统功率较小；,Aerodynamics Model,Everywhere,84,ww

33、w.qc-,基于以上问题，在光伏系统安装发达的欧洲，率先出现了如下一些 1：免破坏屋顶原有结构， 2：组件安装高效率， 3：载荷小， 4：安装密度高！ 的解决方案。,Aerodynamics Model,Everywhere,85,www.qc-,基于以上问题，在光伏系统安装发达的欧洲，率先出现了如下一些 1：免破坏屋顶原有结构， 2：组件安装高效率， 3：载荷小， 4：安装密度高！ 的解决方案。,Aerodynamics Model,Everywhere,86,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,87,www.qc-,Aerodynamics Mode

34、l,Everywhere,88,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,89,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,90,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,91,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,92,www.qc-,Aerodynamics Model,Everywhere,93,www.qc-,Aerodynamics Model,自主设计此结构，在参考类似解决方案的基础上，需要了解： 1： 后侧挡风墙的效果？是否有必要？ 2：屋顶女

35、儿墙对组件受力的影响？ 2：阵列中不同位置所加压块重量多少？,Everywhere,94,www.qc-,Aerodynamics Model,实验目的：通过实验数据，制定光伏阵列在不同安装区域下， 阵列中每个组件外加压块的重量。 试验方法：将组件固定在风洞中，旋转组件，测量不同风向下， 组件的受力情况。 如下图,Everywhere,95,www.qc-,Aerodynamics Model,受力测量平台,Everywhere,96,www.qc-,Aerodynamics Model,实验一：对比测试 后挡风板的作用；,Everywhere,97,www.qc-,Aerodynamics Model,实验一：对比测试 挡风板的作用；,Everywhere,98,www.qc-,Aer