Wraz z szybkim rozwojem rozproszonego, zwłaszcza domowego rynku fotowoltaiki w ostatnich latach, problemy jakościowe systemów fotowoltaicznych stają się coraz bardziej widoczne.Pożar w systemie fotowoltaicznym nie tylko zagrozi bezpieczeństwu osobistemu, ale także będzie miał negatywny wpływ na branżę.Według doniesień z badań zagranicznych, wzajemne wsunięcie złączy i nieregularny montaż złączy plasują się na pierwszej i trzeciej przyczynie pożarów.W artykule skupiono się na analizie nieregularności montażu złączy, zwłaszcza zagniatania kabla fotowoltaicznego i metalowego rdzenia złącza, w celu zapewnienia użytkownikom pewnego odniesienia, konserwacji systemu fotowoltaicznego i ochrony korzyści użytkowników.
Sytuacja na rynku
W fotowoltaicznym systemie wytwarzania energii złącza fotowoltaiczne są stosowane głównie w komponentach, skrzynkach połączeniowych, falownikach i połączeniach między nimi, z których większość jest instalowana fabrycznie, a jakość zagniatania jest stosunkowo niezawodna.Około 10% pozostałych złączy należy zamontować ręcznie na miejscu inwestycji, głównie ze względu na konieczność zainstalowania złączy na obu końcach kabla fotowoltaicznego łączącego poszczególne urządzenia.Jak wynika z wieloletnich wizyt u klientów, w związku z brakiem przeszkolenia monterów na miejscu oraz stosowaniem profesjonalnych narzędzi do zaciskania, często zdarzają się nieprawidłowości podczas zaciskania, co pokazano poniżej.
[Rysunek 1: Nieregularny przypadek zagniatania]
Rodzaje i charakterystyka rdzeni metalowych
Rdzeń metalowy stanowi główny korpus złącza i najważniejszą ścieżkę przepływu.Obecnie zdecydowana większość złączy fotowoltaicznych dostępnych na rynku wykorzystuje metalowy rdzeń w kształcie litery „U”, który jest tłoczony i formowany z blachy miedzianej, zwanej również tłoczonym metalowym rdzeniem.Dzięki procesowi tłoczenia metalowy rdzeń w kształcie litery „U” ma nie tylko wysoką wydajność produkcyjną, ale także może być ułożony w łańcuch, co doskonale nadaje się do zautomatyzowanej produkcji wiązek przewodów.
Niektóre złącza fotowoltaiczne wykorzystują metalowy rdzeń w kształcie litery „O”, który jest utworzony przez wywiercenie otworów na obu końcach cienkiego miedzianego pręta, zwanego również metalowym rdzeniem obrobionym maszynowo.Rdzeń metalowy w kształcie litery „O” można zaciskać wyłącznie indywidualnie, co nie nadaje się do stosowania w urządzeniach zautomatyzowanych.
【Zdjęcie 2: Typ rdzenia metalowego】
Istnieje również niezwykle rzadki rdzeń metalowy, pozbawiony zaciskania, który jest połączony z kablem za pomocą arkusza sprężyny.Ponieważ nie są wymagane żadne narzędzia do zaciskania, instalacja jest stosunkowo prosta i wygodna.Jednakże połączenie pióra sprężyny spowoduje dużą rezystancję styku i nie można zagwarantować długoterminowej niezawodności.Niektóre jednostki certyfikujące również nie zatwierdzają tego rodzaju rdzenia metalowego.
[Tabela 1: Cechy różnych rdzeni metalowych]
Podstawowa znajomość zaciskania
Zaciskanie jest jedną z najbardziej podstawowych i powszechnych technik łączenia.Codziennie ma miejsce niezliczona ilość zaciskania.Jednocześnie udowodniono, że zaciskanie jest dojrzałą i niezawodną technologią łączenia.
Proces zaciskania
Niezawodność zaprasowania zależy w dużej mierze od narzędzi i operacji, które decydują o tym, czy końcowy efekt zaprasowania spełnia wymagania normy.Weźmy jako przykład metalowy rdzeń w kształcie litery „U”.Jest to zasadniczo materiał pokryty miedzią i cyną, który należy podłączyć do kabla fotowoltaicznego poprzez zaciśnięcie.Proces zaciskania przebiega następująco:
【Zdjęcie 3: Proces zaciskania】
Nietrudno zauważyć, że zagniatanie rdzenia metalowego w kształcie litery „U” jest procesem, w którym w miarę stopniowego zmniejszania się wysokości zagniatania (przy stopniowym zwiększaniu siły zagniatania) blacha miedziana owinięta drutem miedzianym kabla ulega stopniowemu ściskaniu.W tym procesie kontrola wysokości zagniatania bezpośrednio wpływa na jakość zagniatania.Kontrola szerokości zagniatania nie jest bardzo istotna, ponieważ matryca zagniatająca określa wartość szerokości.
Wysokość zaciskania
Wiele osób wie, że zbyt luźne lub zbyt ciasne zaciskanie nie jest dobre, więc w miarę postępu zaciskania należy kontrolować wysokość zaciskania?Ponadto, jak w trakcie tego procesu zmieniają się dwa ważne wskaźniki jakości, a mianowicie siła odrywania i przewodność elektryczna?
[Rysunek 4: Siła odrywania i wysokość zagniatania]
W miarę stopniowego zmniejszania się wysokości zagniatania siła odrywania pomiędzy kablem a metalowym rdzeniem będzie stopniowo wzrastać, aż osiągnie punkt „X” na powyższym rysunku.Jeśli wysokość zagniatania będzie nadal spadać, siła odrywania będzie nadal spadać ze względu na stopniowe niszczenie struktury drutu miedzianego.
[Rysunek 5: Przewodność i wysokość zaciskania]
Powyższy rysunek opisuje długoterminową charakterystykę elektryczną zaciskania.Im większa wartość, tym lepsza przewodność elektryczna i lepsza charakterystyka elektryczna połączenia kabla i metalowego rdzenia.„X” oznacza najlepszy punkt.
Jeśli nałożymy na siebie powyższe dwie krzywe, łatwo możemy dojść do wniosku:
Thenajlepsza wysokość zagniatania może być jedynie kompleksowym uwzględnieniem siły odrywania i przewodności oraz wartości w obszarze pomiędzy dwoma najlepszymi punktami, jak pokazano niżej.
[Rysunek 6: Wysokość zagniatania, właściwości mechaniczne i elektryczne]
Ocena jakości zaciskania
Metody oceny powszechnie stosowane w branży są następujące:
■ Wysokość/szerokość zagniatania można zmierzyć suwmiarką z noniuszem w określonym zakresie;
▪ Siła odrywająca, czyli siła potrzebna do wyciągnięcia lub zerwania drutu miedzianego z miejsca zaciśnięcia, np. kabla 4 mm2, zgodnie z IEC 60352-2, wymaga co najmniej 310 N;
▪ Rezystancja, na przykładzie kabla 4 mm2, norma IEC 60352-2 wymaga, aby rezystancja na zaciskaniu była mniejsza niż 135 mikroomów;
■Analiza przekrojów, nieniszczące cięcie strefy zagniatania, analiza szerokości, wysokości, stopnia ściskania, symetrii, pęknięć i zadziorów itp.
Jeśli konieczne jest wydanie nowego urządzenia lub nowej matrycy zagniatającej, oprócz powyższych punktów, konieczne jest również monitorowanie stabilności rezystancji w warunkach cyklicznych zmian temperatur, patrz norma IEC 60352-2.
Szczypce zaciskowe
Zdecydowana większość złączy fotowoltaicznych jest instalowana fabrycznie za pomocą zautomatyzowanego sprzętu, a jakość zagniatania jest wysoka.Jednakże w przypadku złączy, które muszą być instalowane na miejscu projektu, zaciskanie można wykonać wyłącznie za pomocą szczypiec do zaciskania.Do zaciskania należy używać oryginalnych, profesjonalnych szczypiec do zaciskania.Do zaciskania nie można używać zwykłego imadła ani szczypiec igłowych.Z jednej strony jakość zaprasowania jest niska i jest to również metoda nie uznawana przez producentów złączy i agencje certyfikujące.
【Zdjęcie 7: Narzędzie do zaciskania】
Ryzyko nieregularnego zagniecenia
Niewłaściwe zaciśnięcie może prowadzić do niezgodności ze specyfikacjami, niestabilnej rezystancji styków i uszkodzenia uszczelnienia.Jest to duży punkt ryzyka, który wpływa na ogólne funkcjonowanie i rentowność elektrowni fotowoltaicznych.
Streszczenie
▪ Złącze jest małą częścią, ale będzie miało wpływ na efektywność operacyjną projektu fotowoltaicznego.Kompromis z jakością zwykle oznacza wysokie straty i ryzyko, których można było uniknąć;
■ Przy montażu złącz fotowoltaicznych najważniejsze jest złącze zaciskowe, dlatego zaleca się stosowanie profesjonalnych narzędzi do zaciskania.Dla instalatorów inżynieryjnych szkolenie w zakresie zaciskania jest niezbędnym ogniwem.
2021-06-22
