接線盒故障是導(dǎo)致光伏發(fā)電站組件性能降低的原因

接線盒故障是導(dǎo)致該類組件性能降低的主要原因，特別是隨著光伏行業(yè)大電流組件的興起，接線盒安全風(fēng)險將不容忽視，襄陽光伏發(fā)電,襄陽光伏發(fā)電安裝結(jié)合常規(guī)光伏發(fā)電站組件接線盒結(jié)構(gòu)，對常見接線盒故障問題進(jìn)行了討論分析，為行業(yè)提供技術(shù)參考。

1.    光伏組件接線盒作用

光伏組件接線盒是光伏組件的重要組成部分，是集電路設(shè)計、材料應(yīng)用于一體的電氣部件，位于光伏組件背面：

接線盒有連接、保護(hù)兩個作用。連接作用是通過線纜和連接器將光伏組件產(chǎn)生的電流引出并導(dǎo)入到用電設(shè)備中。為了減小接線盒自身損耗，要求導(dǎo)電材料自身電阻及接觸電阻盡可能小。

保護(hù)作用包含兩部分，一是通過旁路二極管保護(hù)光伏組件以及提高光伏組件在遮擋等故障條件下的功率輸出；二是通過特殊材料密封、散熱設(shè)計，達(dá)到防水防火、降低接線盒工作溫度的目的，從而起到保護(hù)光伏組件，降低由于旁路二極管漏電流對光伏組件輸出功率造成的損耗。

2、光伏組件接線盒結(jié)構(gòu)

光伏組件接線盒主要由旁路二極管、銅導(dǎo)體、絕緣殼體、密封硅膠四部分組成，如圖3所示，常見接線盒基本參數(shù)如表1所示。
（1）旁路二極管
旁路二極管用于當(dāng)光伏組件電池片出現(xiàn)熱斑效應(yīng)（或局部遮擋）不能發(fā)電時，起旁路作用，讓其它正常電池片所產(chǎn)生的電流從二極管流出，使光伏組件不會因為某一片電池片出現(xiàn)問題而產(chǎn)生發(fā)電量損失。以30SQ045型號光伏旁路二極管為例，30表示二極管額定電流是30A；SQ表示二極管類型為肖特基二級管；045表示大反向電壓是45V。額定電流指在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下,二極管允許長期通過的大工作電流的平均值，如果電流高于此值，則二極管容易出現(xiàn)故障，當(dāng)旁路二極管結(jié)溫較高時，其工作電流需降額使用。二極管工作時，一般允許的結(jié)溫范圍為-55°C—+200°C，其使用時不能超過這個溫度范圍，否則二極管會發(fā)生故障。

旁路二極管特性曲線反向擊穿電壓VBR是二極管發(fā)生反向擊穿時的臨界電壓，當(dāng)加載到二極管的反向電壓大于該值時，二極管會被擊穿，該種擊穿也稱為“電擊穿”。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱產(chǎn)生“熱擊穿”，則二極管一般不會被損壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復(fù)，否則二極管會被損壞。因而使用時應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。在光伏組件設(shè)計過程中，旁路二極管反向擊穿電壓決定了與其并聯(lián)的電池串的電池片數(shù)量,設(shè)與旁路二極管并聯(lián)的電池串的電池數(shù)量為N,單個電池片的開路電壓為u，單個電池片能承受的大反向偏置電壓為u1，旁路二極管導(dǎo)通電壓為ud，則N一般取公式（1）和公式（2）的小值:

（2）銅導(dǎo)體

銅導(dǎo)體用于將光伏組件匯流條與旁路二極管連接到一起，其熔點約900℃。

（3）絕緣殼體

絕緣殼體用于保護(hù)接線盒內(nèi)器件，是由耐候性強的材料制作，目前常用的材料為PPO絕緣材料（聚苯醚）。PPO材料，難以燃燒，介電性能優(yōu)良，幾乎不受溫度和濕度的影響。PPO材料的長期使用溫度范圍90-175℃，熱變形溫度可達(dá)190℃，脆化溫度為-170℃。PPO材料越純，其耐溫度性越高，接線盒材質(zhì)的鑒別通常采用標(biāo)準(zhǔn)PPO紅外光譜與測試樣品比對的方法。

（4）密封硅膠

有機硅膠主要用保護(hù)接線盒內(nèi)部器件，其具有耐高溫、耐老化、耐火焰、氣密性好、絕緣性好等特性。可在-65℃～250℃溫度范圍內(nèi)長期保持彈性，并具有優(yōu)良的電氣性能和化學(xué)穩(wěn)定性。

3.接線盒常見故障分析

3.1接線盒常見故障

項目現(xiàn)場光伏組件接線盒常見故障包括：盒體老化變形、接線盒內(nèi)虛焊、旁路二極管擊穿失效、接線盒燒毀、接線盒與硅膠脫離。

3.2接線盒常見故障原理分析
（1）故障原理1：組件焊接工藝質(zhì)量問題

接線盒內(nèi)二極管引腳與銅導(dǎo)體連接處、匯流條與銅導(dǎo)體連接處存在虛焊，當(dāng)光伏組件存在陰影遮擋或者其他問題引起旁路二極管開啟時，虛焊處便會發(fā)熱，當(dāng)虛焊處熱量累積超過接線盒絕緣材料的熱變形溫度時，接線盒就會發(fā)生老化變形，旁路二極管開啟工作時間越長，接線盒變形老化風(fēng)險越大，當(dāng)溫度大于二極管結(jié)溫上限值時，高溫就會引起旁路二極管發(fā)生熱擊穿損毀，甚至燒毀接線盒。

（2）故障原理2：組件密封工藝質(zhì)量問題

接線盒與光伏組件背板粘膠過程中存在污染，導(dǎo)致后期接線盒與硅膠脫離故障。

（3）故障原理3：陰影遮擋、隱裂等問題

光伏組件長期處于陰影遮擋、隱裂、局部熱斑等條件下，使得旁路二極管長時間處于連續(xù)工作狀態(tài)，從而引起旁路二極管結(jié)區(qū)溫度升高，當(dāng)結(jié)區(qū)溫度累積到程度，旁路二極管就會發(fā)生熱擊穿失效，如果不及時處理，熱量累積達(dá)到接線盒絕緣材料變形溫度時，接線盒就會發(fā)生變形老化，情況嚴(yán)重會引起接線盒燒毀。

（4）故障原理4：雷擊
光伏組件遭遇雷擊時，旁路二極管會瞬間被高電壓擊穿，當(dāng)雨過天晴后，隨著正常組件電流長時間流過失效二極管，二極管便會發(fā)熱，當(dāng)熱量累積到程度，就會引起接線盒老化變形，甚至引起接線盒燒毀；

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