组件可靠性风险“大盘点”之接线盒失效风险
随着光伏发电成本的下降,光伏发电正在成为新型电力系统中的主要能源之一。作为光伏电站最重要的设备之一,组件产品的安全性和可靠性对电站和电力系统的稳定运行至关重要。确保组件产品的品质可靠是保障发电系统安全和终端客户价值的关键。
影响组件可靠性风险有很多因素。其中,在组件背面安装的接线盒起着承担电流输出和旁路功能的重要作用,其质量可靠性尤为重要。在当前市场上,接线盒失效和烧毁等问题已经成为影响电站安全和发电量的主要隐患。
常见的接线盒质量问题包括汇流条引出线虚焊导致的热斑问题、二极管失效或击穿、线缆连接处松动脱落或压接质量不好导致电阻热效应甚至起火,以及连接器开裂或腐蚀等。
目前主流技术采用将引出线锡焊在盒体金属部位的方式。然而,如果引出线存在虚焊或其他焊接质量问题,将导致接触不良,产生电阻热效应。虚焊位置会持续发热,导致接线盒变形,严重情况下可能烧毁甚至引发火灾。
线缆是接线盒另一个重要组成部分,线缆与盒体的连接质量以及线缆与连接器的连接质量都会直接影响接触电阻的大小。连接质量不好会导致接触电阻过大,从而产生发电损耗。严重情况下会导致松脱或电阻热效应,容易引起高温烧毁等问题。
另一种常见的失效模式是,当组件的部分电池片区域被遮挡时,二极管容易导通,正向电流较大,二极管会迅速发热并容易被击穿。光伏组件的测试标准IEC 61215中包含了二极管结温测试标准,用于检测二极管的长期可靠性。然而,这项测试并不能全面减少二极管的失效。近年来,一些专业的光伏厂商对一些失效模式进行了延伸研究,发现即使遮挡移除后,二极管仍然出现了击穿现象。原因是遮挡移除瞬间,二极管从正向导通变为反向截止状态,同时二极管本身温度较高,在反向漏电流下继续发热。如果接线盒的散热能力良好,二极管温度会逐渐降低至正常水平,否则温度将继续上升,直到二极管由于热击穿失效,这也被称为"热逃逸"现象(或称为热失控)。因此,一些光伏厂商率先将IEC62979热逃逸测试标准纳入接线盒测试标准规范中,以进一步降低电站运行中二极管失效、接线盒变形和烧毁的风险。
总之,尽管组件背面的接线盒看起来不起眼,但却隐藏着与组件可靠性风险密切相关的重要问题。一个高品质的组件离不开一个材料可靠、设计合理且安全系数较高的接线盒作为保障。在组件的研发设计过程中,我们应该谨慎对待接线盒可能出现的各种风险,以避免在终端应用中对组件造成不可逆的破坏,给电站的长期安全可靠运行和客户的利益带来不利影响。
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