影響電站安全的“元兇”—— 接線(xiàn)盒
作為光伏組件的配套產(chǎn)品，接線(xiàn)盒所占成本不及電池成本十分之一，但卻是決定光伏組件最終能否正常工作的重要部件。如果接線(xiàn)盒選取不當，可使電池板燒毀從而影響整個(gè)光伏系統性能。
圖1 接線(xiàn)盒燒毀引發(fā)背板燒焦從而導致組件破碎
目前，市場(chǎng)上接線(xiàn)盒的品牌較多，產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊，接線(xiàn)盒在系統應用中出現的問(wèn)題也是越來(lái)越多。今天就從接線(xiàn)盒的組成、作用、測試標準、選型、接線(xiàn)盒的質(zhì)量改進(jìn)建議及發(fā)展方向五個(gè)方面帶大家全面了解一下接線(xiàn)盒。
1 接線(xiàn)盒的組成及材料
接線(xiàn)盒樣式多種多樣，但基本結構都是不變的，包括盒體、盒蓋、連接器、接線(xiàn)端子、二極管等，一些接線(xiàn)盒廠(chǎng)家設計了散熱片加強盒內溫度的散發(fā)，也有一些接線(xiàn)盒廠(chǎng)家做了其他方面細節的設計，但是總的結構沒(méi)有發(fā)生變化。
卡接式接線(xiàn)盒具體結構如下圖所示：
簡(jiǎn)單的接線(xiàn)盒所需要的材料最少十多種，原材料的性能及使用壽命關(guān)乎著(zhù)接線(xiàn)盒本身的質(zhì)量，所以接線(xiàn)盒的材料一直受到廠(chǎng)商及光伏運維者的高度關(guān)注，表1例舉了接線(xiàn)盒原材料的材質(zhì)：
表1 接線(xiàn)盒原材料材質(zhì)
2 接線(xiàn)盒的作用
光伏接線(xiàn)盒主要具有兩種功能：基本功能為連接光伏組件和負載，將組件產(chǎn)生的電流引出并產(chǎn)生功率。附加功能為保護組件引出線(xiàn)，防止熱斑效應。
2.1連接
接線(xiàn)盒作為連接器件，起到連接太陽(yáng)能組件與逆變器等控制裝置的橋梁作用。接線(xiàn)盒內部通過(guò)接線(xiàn)端子和連接器將太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的電流引出并導入到用電設備中。為了盡量減小接線(xiàn)盒對組件功率的損耗，接線(xiàn)盒所用的導電材料要求電阻小，比匯流帶引出線(xiàn)的接觸電阻要小。
2.2保護
接線(xiàn)盒的保護作用包括三部分，一是通過(guò)旁路二極管防止熱斑效應，保護電池片及組件；二是通過(guò)特殊材料密封設計防水防火；三是通過(guò)特殊的散熱設計降低接線(xiàn)盒的工作溫度，減小旁路二極管的溫度，進(jìn)而降低其漏電流對組件功率的損耗。
3 接線(xiàn)盒的測試標準
接線(xiàn)盒在使用之前要進(jìn)行測試，主要檢查外觀(guān)、密封性、防火等級、二極管等方面。
測試的明細如下表：
4 接線(xiàn)盒的選型注意事項
4.1耐候性
耐候性是指：材料經(jīng)受室外氣候的耐受能力。（室外氣候如光照、冷熱、風(fēng)雨、細菌等。）
接線(xiàn)盒暴露在環(huán)境中的部分為盒體、盒蓋及連接器（PC），它們都是由耐候性強的材料制作，目前最常用的材料為PPO（聚苯醚），它的負荷變形溫度可達190℃以上，脆化溫度為-170℃，是世界五大通用工程塑料之一，具有剛性大、耐熱性高、阻燃性高、強度較高、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。另外，聚本醚還具有耐磨、無(wú)毒、耐污染等優(yōu)點(diǎn)。PPO的介電常數和介電損耗在工程塑料中是最小的品種之一，幾乎不受溫度、濕度的影響，可用于低、中、高頻電場(chǎng)領(lǐng)域。
4.1.1耐高溫高濕
組件的工作環(huán)境非常惡劣，有的工作在熱帶地區，日平均溫度非常高；有的工作溫度非常低，如高海拔地區、高緯度地區；有的晝夜溫差非常大，如沙漠地區。因此要求接線(xiàn)盒要有優(yōu)良的耐高溫，耐低溫性能。
耐候性測試如下表所示：
表3 耐候性測試條件
4.1.2耐紫外線(xiàn)
紫外線(xiàn)對塑料產(chǎn)品都有一定的破壞，尤其是高原地帶空氣稀薄，紫外線(xiàn)輻照度很高。
4.2阻燃性
阻燃性是指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的明顯推遲火焰蔓延的性質(zhì)。
阻燃等級由HB，V-2，V-1向V-0逐級遞增：
HB：UL94和CSA C22.2 No 0.17標準中最低的阻燃等級。要求對于3到13毫米厚的樣品，燃燒速度小于40毫米每分鐘；小于3毫米厚的樣品，燃燒速度小于70毫米每分鐘；或者在100毫米的標志前熄滅。
V-2：對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內熄滅?？梢杂腥紵锏粝?。
V-1：對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內熄滅。不能有燃燒物掉下。
V-0：對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在30秒內熄滅。不能有燃燒物掉下。
4.3防水防塵
標準：GB 4208 2008《外殼防護等級(IP代碼)》中規定的防塵防水等級IP等級，表示為：
第一個(gè)X表示防塵等級；第二個(gè)X表示防水等級。
一般接線(xiàn)盒的防水防塵等級為IP65。
4.4散熱性
使接線(xiàn)盒內溫度升高的因素主要為二極管和環(huán)境溫度。二極管在導通時(shí)會(huì )產(chǎn)生熱量，同時(shí)，由于二極管和接線(xiàn)端子存在接觸電阻，也會(huì )產(chǎn)生熱量。另外，環(huán)境溫度升高也會(huì )使接線(xiàn)盒內部溫度升高。
接線(xiàn)盒內容易受高溫影響的部件為密封圈，二極管。高溫會(huì )加速密封圈的老化速度，影響接線(xiàn)盒的密封性；二極管內部存在反向電流，溫度每升高10℃，反向電流就會(huì )增大一倍，反向電流會(huì )減小組件產(chǎn)生的電流，影響組件的功率。所以，接線(xiàn)盒必須具備優(yōu)良的散熱性，或作特殊的散熱設計。
常見(jiàn)的散熱設計為安裝散熱片。但是安裝散熱片并沒(méi)有徹底解決散熱問(wèn)題。因為如果在接線(xiàn)盒內部安裝散熱片，雖然暫時(shí)降低了二極管的管溫，但是仍然會(huì )使接線(xiàn)盒溫度升高，影響橡膠密封圈的使用壽命；如果安裝在盒外面，一方面會(huì )影響接線(xiàn)盒整體的密封性，也會(huì )容易使散熱片被腐蝕。
5 接線(xiàn)盒的質(zhì)量改進(jìn)建議及發(fā)展方向
5.1接線(xiàn)盒質(zhì)量改進(jìn)要點(diǎn)
作為光伏組件的配套產(chǎn)品，接線(xiàn)盒所占成本不及電池成本十分之一，但卻是決定光伏組件最終能否正常工作的重要部件。因此，接線(xiàn)盒質(zhì)量應從以下幾個(gè)方面來(lái)改進(jìn)：
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將盒體、盒蓋分體，由密封圈密封的設計，改進(jìn)為盒體、盒蓋壓接一體式密封處理，加強整個(gè)接線(xiàn)盒結構密封性和密封強度。
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根據目前組件認證、制造、使用的需要，建議接線(xiàn)盒內預留擴展連接座；裝配不同規格的二極管可以隨時(shí)改變接線(xiàn)盒的最大工作電流；根據組件生產(chǎn)工藝在接線(xiàn)盒裝配中保留密封膠和灌封膠兩種安裝方式。
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考慮在接線(xiàn)盒盒蓋設置導氣閥以導出盒體內部熱量，或在接線(xiàn)盒內部采用薄片狀金屬端子，增加散熱片，以達到降溫的作用。
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通過(guò)系列測試，研究不同類(lèi)型硅膠和不同材質(zhì)背板材料的相互匹配性，為光伏組件制造商提供接線(xiàn)盒安裝、使用、匹配的整套解決方案。
5.2接線(xiàn)盒的發(fā)展方向
接線(xiàn)盒對太陽(yáng)能電池組件起著(zhù)非常重要的作用，隨著(zhù)整個(gè)光伏市場(chǎng)的應用，各大接線(xiàn)盒廠(chǎng)商都在朝著(zhù)提供更高質(zhì)量接線(xiàn)盒的方向努力，比如設計出高額定電流、高防水性、優(yōu)良的散熱性、低電阻等的接線(xiàn)盒。
同時(shí)，隨著(zhù)光伏智能化監控的不斷發(fā)展，智能接線(xiàn)盒也是未來(lái)接線(xiàn)盒發(fā)展的大趨勢。這種智能接線(xiàn)盒可以隨時(shí)監控到每一塊組件的運行狀態(tài)，具備組件最大輸出點(diǎn)跟蹤功能，可以最大化發(fā)電量，同時(shí)滿(mǎn)足組件級監控的要求。