Con il rapido sviluppo del mercato fotovoltaico distribuito, soprattutto domestico, negli ultimi anni, i problemi di qualità dei sistemi fotovoltaici sono diventati sempre più importanti.Un incendio in un impianto fotovoltaico non solo metterà a repentaglio la sicurezza personale, ma avrà anche un impatto negativo sul settore.Secondo rapporti di ricerca stranieri, l'inserimento reciproco dei connettori e l'installazione irregolare dei connettori sono la prima e la terza causa di incendio.Questo articolo si concentra sull'analisi dell'installazione irregolare dei connettori, in particolare sulla crimpatura del cavo fotovoltaico e del nucleo metallico del connettore, al fine di fornire agli utenti un riferimento certo, mantenere l'impianto fotovoltaico e proteggere i vantaggi degli utenti.
Situazione del mercato
In un sistema di generazione di energia fotovoltaica, i connettori fotovoltaici vengono utilizzati principalmente nei componenti, nelle scatole di combinazione, negli inverter e nei collegamenti tra loro, la maggior parte dei quali sono installati in fabbrica, e la qualità della crimpatura è relativamente affidabile.Circa il 10% dei restanti connettori dovrà essere installato manualmente sul sito del progetto, principalmente in riferimento alla necessità di installare connettori su entrambe le estremità del cavo fotovoltaico che collega ciascun dispositivo.Secondo l'esperienza di molti anni di visite ai clienti, a causa della mancanza di formazione degli addetti all'installazione in loco e dell'uso di strumenti di crimpatura professionali, le irregolarità di crimpatura sono comuni, come mostrato di seguito.
[Figura 1: Caso di crimpatura irregolare]
Tipologie e caratteristiche delle anime metalliche
Il nucleo metallico è il corpo principale del connettore e il percorso del flusso più importante.Attualmente, la stragrande maggioranza dei connettori fotovoltaici sul mercato utilizza un nucleo metallico a forma di “U”, stampato e formato da un foglio di rame, noto anche come nucleo metallico stampato.Grazie al processo di stampaggio, l'anima metallica a forma di "U" non solo ha un'elevata efficienza produttiva, ma può anche essere disposta in una catena, che è molto adatta per la produzione automatizzata di cablaggi.
Alcuni connettori fotovoltaici utilizzano un nucleo metallico a forma di "O", formato praticando dei fori su entrambe le estremità di una sottile barra di rame, chiamata anche nucleo metallico lavorato.L'anima metallica a forma di "O" può essere crimpata solo individualmente, il che non è adatta per l'uso in apparecchiature automatizzate.
【Immagine 2: Tipo con anima in metallo】
C'è anche un nucleo metallico estremamente raro e privo di piegature, che è collegato al cavo tramite un foglio a molla.Poiché non sono necessari strumenti di crimpatura, l'installazione è relativamente semplice e conveniente.Tuttavia, il collegamento della foglia della molla comporterà una grande resistenza di contatto e non è possibile garantire l'affidabilità a lungo termine.Anche alcuni enti di certificazione non approvano questo tipo di anima metallica.
[Tabella 1: Caratteristiche dei diversi nuclei metallici]
Conoscenza base della crimpatura
La crimpatura è una delle tecniche di connessione più basilari e comuni.Ogni giorno si verificano innumerevoli crimpature.Allo stesso tempo, la crimpatura ha dimostrato di essere una tecnologia di connessione matura e affidabile.
Processo di crimpatura
L'affidabilità della crimpatura dipende in gran parte dagli strumenti e dalle operazioni, entrambi i quali determinano se l'effetto finale della crimpatura soddisfa i requisiti dello standard.Prendiamo come esempio l'anima metallica a forma di "U".È fondamentalmente un materiale di rame stagnato e necessita di essere collegato al cavo fotovoltaico tramite crimpatura.Il processo di crimpatura è il seguente:
【Immagine 3: Processo di crimpatura】
Non è difficile notare che la crimpatura dell'anima metallica a forma di "U" è un processo in cui man mano che l'altezza di crimpatura diminuisce gradualmente (mentre la forza di crimpatura aumenta gradualmente), il foglio di rame avvolto con il filo di rame del cavo viene gradualmente compresso.In questo processo, il controllo dell'altezza di crimpatura determina direttamente la qualità della crimpatura.Il controllo della larghezza di crimpatura non è molto importante, poiché è la matrice di crimpatura a determinare il valore della larghezza.
Altezza di crimpatura
Molte persone sanno che una crimpatura troppo lenta o troppo stretta non va bene, quindi man mano che la crimpatura procede, quanto dovrebbe essere controllata l'altezza di crimpatura?Inoltre, come cambiano durante questo processo due importanti indicatori di qualità, vale a dire la forza di trazione e la conduttività elettrica?
[Figura 4: Forza di strappo e altezza di crimpatura]
Man mano che l'altezza di crimpatura diminuisce gradualmente, la forza di trazione tra il cavo e l'anima metallica aumenterà gradualmente fino a raggiungere il punto "X" nella figura sopra.Se l'altezza di crimpatura continua a diminuire, la forza di strappo continuerà a diminuire a causa della graduale distruzione della struttura del filo di rame.
[Figura 5: Conduttività e altezza di crimpatura]
La figura sopra descrive le caratteristiche elettriche a lungo termine della crimpatura.Maggiore è il valore, migliore è la conduttività elettrica e migliori sono le caratteristiche elettriche del cavo e della connessione con anima metallica."X" rappresenta il punto migliore.
Se le due curve precedenti vengono sovrapposte insieme, possiamo facilmente trarre una conclusione:
ILla migliore altezza di crimpatura può essere solo una considerazione globale della forza di strappo e della conduttività e un valore nell'area tra i due punti migliori, come mostrato di seguito.
[Figura 6: Altezza di crimpatura, proprietà meccaniche ed elettriche]
Valutazione della qualità della crimpatura
I metodi di giudizio comunemente utilizzati nel settore sono i seguenti:
■ L'altezza/larghezza di crimpatura può essere misurata con un calibro a corsoio entro l'intervallo definito;
■ Forza di strappo, ovvero la forza richiesta per tirare o rompere il filo di rame dal punto di crimpatura, come un cavo da 4 mm2, IEC 60352-2 richiede almeno 310 N;
■ Resistenza: prendendo come esempio il cavo da 4 mm2, la norma IEC 60352-2 richiede che la resistenza alla crimpatura sia inferiore a 135 microohm;
■Analisi della sezione trasversale, taglio non distruttivo della zona di crimpatura, analisi di larghezza, altezza, tasso di compressione, simmetria, crepe e bave, ecc.
Se si tratta di rilasciare un nuovo dispositivo o una nuova matrice di crimpatura, oltre ai punti sopra indicati, è anche necessario monitorare la stabilità della resistenza in condizioni di cicli di temperatura, fare riferimento alla norma IEC 60352-2.
Strumento di crimpatura
La stragrande maggioranza dei connettori fotovoltaici viene installata in fabbrica tramite apparecchiature automatizzate e la qualità di crimpatura è elevata.Tuttavia, per i connettori che devono essere installati sul luogo del progetto, la crimpatura può essere eseguita solo con una pinza a crimpare.Per la crimpatura è necessario utilizzare la pinza crimpatrice professionale originale.Per la crimpatura non è possibile utilizzare una normale morsa o una pinza ad ago.Da un lato la qualità della crimpatura è bassa e anche questo è un metodo non riconosciuto dai produttori di connettori e dagli enti di certificazione.
【Immagine 7: Strumento di crimpatura】
Rischi di crimpatura irregolare
Una crimpatura inadeguata può portare alla non conformità con le specifiche, a una resistenza di contatto instabile e a guasti alla tenuta.Si tratta di un grosso punto di rischio che incide sul funzionamento complessivo e sulla redditività degli impianti fotovoltaici.
Riepilogo
■ Il connettore è una piccola parte, ma influenzerà l'efficienza operativa del progetto fotovoltaico.Il compromesso con la qualità di solito comporta perdite e rischi elevati che avrebbero potuto essere evitati;
■ Per l'installazione di connettori fotovoltaici, il collegamento di crimpatura è il più importante e si consiglia di utilizzare strumenti di crimpatura professionali.Per gli installatori tecnici, la formazione sulla crimpatura è un collegamento indispensabile.
2021-06-22
