【干货】光伏组件连接器失效原因大揭秘

来源:发布时间:2016-08-31 09:33:59

   光伏组件的接线盒、连接器都是不引人瞩目的小部件。然而,这两个小部件如果质量不过关,将是巨大的安全隐患!可能引起火灾,给电站带来巨大损失。

烧毁案例

  图1:国内光伏电站连接器烧毁案例

之前,国外知名机构FraunhoferISE和TüV联合对光伏系统火灾原因调查后发现排在第一位和第三位的火灾原因都与连接器有关。

连接器

  Source:ResultsofFMEA-Analysis”PV-Brandschutz”ProjectFraunhoferISE&TüV

发生火灾的根本原因就在于:

通流情况下连接器的电阻增大导致温升增加并超出塑料外壳及金属件所能承受的温度范围从而引发火灾。因此,连接器的失效并引发火灾是由塑料外壳和金属件共同作用的结果。

本文从金属件、密封性及绝缘材料的选择三个方面分析失效原因进行分析,将根据现有样品情况着重分析这两方面并从理论上阐述导致接触电阻增大的根本原因,参照图2。

样品分析

  图2:光伏连接器失效样品分析树形图


一、金属件部分造成的失效分析

金属件是连接器组成的主体,也是最主要的通流路径。在各种环境下运行时,稳定的电阻就是保障连接器正常工作的前提条件。

通常意义上连接器的接触电阻R(图3)由3部分组成,即Rco、金属件内阻及Rcr。

电阻R

  图3:连接器接触电阻R示意图(插合状态)

对所有的样品进行初步外观分析后发现,连接器烧毁的部位主要存在于连接器的中间部分(即A-B段,记为Rco)及两端压接部分(即C-D段,记为Rcr)(见图4)。

连接器示意

  图4:光伏连接器示意图

1、电阻Rco的失效分析

电阻Rco是连接器对插后金属件搭接部分的电阻。如果Rco不正常增大就会导致温度升高,进而导致连接器中间部位引发火灾,见图5。

电阻Rco

  图5

导致Rco不正常增大的原因主要有如下三个:

1)安装不到位

安装不到位是引起Rco增大的主要因素之一。每个公司的连接器插合后为了能保证通流,A-B段(图2)的搭接长度是一定的,目的就是为了保证两个金属件完全接触。如果在连接器的组装过程中出现安装不到位的情况则金属件的插合就会出现异常,,如图6。

插合到位

  图6:插合到位(剖面)

由于Rco的实际应用值超出了设计值,因此同样的电流在该部位产生的热量就会增加进而导致温度升高,这种状况还会因为高温所导致一系列后果(例如氧化、老化等等)而进一步加剧。这种恶性循环所带来的最终结果就是连接器烧毁。

2)不同公司的连接器互插

各公司的连接器互插现象在电站应用中普遍存在,拜访很多电站后会发现有的电站一个阵列竟然有三种连接器互插的情况,而且许多电站业主和组件厂商并没有意识到其危害性,甚至很多连接器厂商都宣称可与MC4互插。其实这是一个很大的误区。UL、TüV认证机构都明确说明不同厂家生产的连接器是不能互插的,同时澳大利亚光伏安装标准AS5033也明确说明一个电站中不允许两种厂家的连接器互插。不同厂家的连接器可以“compatible”说法是不被接受的。

下一页>  

为什么不同厂家的连接器不能互插?

互插无法保证通流的根本原因是无法保证核心元器件的长期有效接触。同时,不同厂家的外壳与密封件配合时也会因为尺寸及公差方面的原因而造成原IP等级失效,从而对连接器使用中内部的环境造成伤害并导致失效。。

此外,尽管有些连接器在与MC4互插后电阻增加不明显,但这同样不能保证互插连接器在经过几个月甚至几年之后电阻的稳定性。这也就是大部分不同厂家的连接器在互插并使用一段时间后才发生问题的原因。

对连接器进行TC200(通额定电流)+DH1000的长期性测试。

剔除由于互插导致的失效连接器外,有效结果如图7所示。很明显,互插的不同连接器接触电阻试验后迅速增加,且增加趋势并未停止。而MC4公母端插合后接触电阻虽然有小幅的增加但之后趋于稳定,而连接器接触电阻的持续稳定性对于光伏电站安全高效的运行至关重要。

互插测试

  图7:不同连接器互插测试结果

再对连接器进行短时间大电流(3-5分钟、100A通流)测试,如图8所示。

极限测试

极限测试

  图8:不同连接器互插的极限测试

从图8中可以看出:3分钟时互插的不同厂家连接器温度已达到160℃,功率损失为700多瓦且外壳已经出现变形特征;4分钟后互插的连接器外壳开始冒烟,而内部温度最高也达到了200℃以上,功率损耗也持续增加;5分钟后,互插的连接器已开始冒浓烟,功率损耗已达到800瓦,这时候连接器已接近失火状态。

而与之形成鲜明对比的是MC4自身公母头插合后的测试结果:除了温度有初始的90℃升高到135℃及功率损失由69W升高到73W外,外观并无明显的变化。

当然这种状态也不会持续太长时间,因为毕竟是100A的极限通流测试。但该测试却从正面直观的反映出互插带来的潜在威胁。

下一页>  余下全文

2、电阻Rcr的失效分析

压接电阻Rcr主要是与压接质量和压接工艺有关。我们可以通过压缩比及压接剖面来判断压接质量的好坏。好的压接要求剖面紧密不能留有空隙,同时外形规整(参考图9)。对于常用的4mm2电缆压接,压接处的接触电阻,标准IEC2742/05也提出了小于0.2mΩ的要求,而IEC60352-2则规定压接端的拉出力要大于310N。

外形规整

  图9:好的压接(左)VS差的压接(右)

涉及到压接工艺时我们需要注意剥线环节,标准中对于在剥线中切断的铜丝数是有严格规定。如果切断的铜丝较多就会影响压接及通流质量,从而造成较高的温升。而在失效的样品中我们发现:电缆在压接前内部很多铜丝已被剪断(见图10)。

铜丝断裂

  图10:压接端铜丝断裂

为了保证好的压接质量,我们建议采用厂家提供的正规剥线工具及压接工具。同时建议安装时要由连接器厂家专业技术人员做系统详细的培训。

  二、密封性能造成的失效分析

连接器由于处于户外,因此对于密封性能有着严格的要求。

例如有些连接器就达到了IP65和IP68的防护等级。由于连接器是与电缆匹配连接,因此当涉及到密封性时,电缆的选择就变的非常重要。一般来说不同的连接器型号会对应不同的电缆外径,其目的就是保证密封性能。例如MC4连接器可匹配3-9mm外径(导体截面积1.5-10mm2)的光伏电缆,其对应的型号却高达6种。为了验证电缆的匹配性,在连接器组装好之后还要对其进行相关的测试,例如IP测试、湿绝缘测试及耐压测试等等。

而在失效的样品中就有两个是用了不同的电缆,且外径相差悬殊。图11中的左侧图连接器一侧用的是光伏电缆(黑色),外径为6mm,而另一侧则是用的普通线缆(蓝色),外径仅为4mm。将蓝色电缆端的螺帽拧开后发现可能由于密封不够竟采用了红色塑料片填充。在该种情况下连接器是很难保证其密封性,因此,在户外应用时有可能会进水进尘,从而破坏绝缘性能,进而引发火灾。

图11中的右侧图连接器的一端是黑色的光伏电缆,外径为6.1mm,而另一端则用了红色的普通电缆且外径仅为3.9mm。

光伏电缆

三、这可输入标题绝缘材料造成的失效分析

绝缘材料的选择直接决定了连接器的质量。好的连接器需要选择合适的绝缘材料,而是否合适主要是通过连接器使用要求来确定的,例如材料的耐候性能、耐热性能、阻燃性能、机械性能、绝缘性能等,光伏连接器绝缘材料的选择是这几项性能综合考虑的结果。选择合适的材料才能降低产品在较高的温升下的失火概率。

此外,对于光伏连接器来说是不可以使用回料的。之所以这么说是因为回料的使用有其极其严格的规定和产品检验措施,只有这样才能保证其产品的性能不会下降很多。而光伏连接器在很多的客户端是要求使用25年以上,这就意味着对材料提出了非常高的要求。

虽然使用回料可降低产品成本,但却增加了产品在使用端的失效概率,因此连接器厂商应该加以杜绝。

四、失效总结

光伏连接器在光伏电站中占的成本比重较低,但却是关键部件。前期电站建设时,连接器引发的故障风险往往不受重视,但是后期却会成为电站运维的痛点。因连接器失效而造成的运维成本包括发电量收益损失、备品备件成本、人力成本以及安全风险,这些运维成本最终都会影响电站的投资回报。质量可靠且由丰富生产组装经验的供应商提供的光伏连接器是保证光伏电站正常稳定运转的基础之一,而电站的正常运转则是保证业主最大收益的前提之一。

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
实力见真章!爱旭ABC率先通过两项光伏国家强制性标准认证来源:爱旭股份 发布时间:2026-11-04 09:19:44

爱旭ABC 66版型组件率先通过两项光伏国家强制性标准(GB 47739-2026、GB 47740-2026)认证,涵盖电气安全、机械可靠性及铭牌标识全维度严苛要求。双面率高达85%,显著优于TOPCon,兼具高温稳定、抗隐裂、低BOS成本等优势,为集中式电站提供高可靠性与全周期收益保障。

印尼卡朗卡德斯光伏项目全面完成光伏组件安装来源:中国电建湖北工程公司 发布时间:2026-11-03 10:50:15

印尼卡朗卡德斯100兆瓦漂浮式光伏项目于10月23日全面完成光伏组件安装,标志着主体工程取得关键进展,为后续电气安装、系统调试及并网发电奠定基础。作为中资企业首个在印尼中标的投资型IPP光伏项目,该项目是印尼实现“国家净零排放目标”和推进绿色电力发展的重要组成部分。项目建成后,预计年均提供清洁电力2.12亿千瓦时,满足约10万户家庭用电需求,每年可节约标煤6.14万吨、减排二氧化碳17万吨,并创造约600个就业岗位。其漂浮式技术应用不仅有助于优化当地能源结构、提升水资源利用效率,也为中印尼能源合作及东南亚水上光伏开发提供了示范样本。(199字)

1.3GW!正泰新能中标中国电建集采来源:正泰新能Astronergy 发布时间:2026-11-02 10:11:16

正泰新能中标中国电建2026年首批4GW N型TOPCon组件集采中的1.3GW订单,占比近1/3。依托ASTRO N系列TOPCon 5.0技术,产品具备低衰减、强弱光响应与高环境适应性,已广泛应用于国内外多元光伏场景。深耕N型量产二十年,出货稳居全球前列。

国能120MW光伏项目EPC总包招标!来源:中国招投标公共服务平台 发布时间:2026-11-02 09:32:46

本文介绍了国能四川冕宁新能源有限公司就冕宁2#地块拖乌光伏项目本体EPC总承包工程开展公开招标的相关信息。项目位于四川省凉山州冕宁县大桥镇,规划直流侧装机容量146.432MWp、交流侧120MW,配套新建一座220kV升压站并接入冶勒开关站。招标范围涵盖勘察设计、设备采购(组件由业主方提供)、建安施工、环水保与生态修复、验收手续办理等全过程工作。项目总工期12个月,计划2026年12月开工,2027年11月底前全容量并网,并明确了各阶段验收及转商运时间节点。投标人须具备至少两份100MWp以上含光伏场区及升压站的已投运EPC业绩,且不接受联合体投标。招标文件发售及开标时间亦同步公布。

1.7GW组件工厂宣布投产来源:索比光伏网 发布时间:2026-11-02 08:55:39

First Solar位于美国南卡罗来纳州加夫尼的光伏组件工厂一期近日正式投产,产能达1.7GW,总投资3.3亿美元,是该公司在美第六座制造基地。该工厂整体规划产能为3.4GW,二期工程预计于2027年年中建成;届时全厂产能将翻倍,并带动员工总数由当前500人增至近700人。此次扩产主要响应美国本土日益增长的光伏设备需求及联邦政策支持。项目建成后,First Solar在美国的组件总产能将达约17GW。公司同步披露产能规划:2026年全球组件产量预计为16.5–17.5GW,2027年将进一步提升至18.9–20.5GW。

TCL中环光伏组件出货逆势增长43%,半导体材料实现单季度经营性盈利来源:中华网 发布时间:2026-10-30 18:01:15

TCL中环2026年前三季度在光伏与半导体双主业上实现结构性突破:面对光伏行业持续底部调整,公司通过一体化与全球化战略推动组件出货量达14.5GW,同比增长43%,其中海外出货增长202%;硅片出货83.4GW,市占率稳居第一,现金成本同比下降17.3%。同期完成对一道新能源控股权收购,并启动BC技术产线改造,加速构建高效组件领先优势。在半导体材料领域,依托中环领先子公司,2026年前三季度营收49.0亿元、同比增长15%,第三季度首次实现单季经营性盈利(净利润0.8亿元),12英寸硅片出货增长24%,国内市场份额位居前列。公司整体营收235.1亿元,归母净利润亏损收窄至-45.6亿元,经营质量显著改善。(199字)

国内首批!热烈祝贺润马光能入围「首批光伏强制性国家标准认证企业」名单来源:浙江润马光能集团 发布时间:2026-10-30 14:12:22

润马光能斩获GB47739-2026、GB47740-2026两项光伏强制性国标首批认证,成为行业合规领跑者。认证覆盖电气安全、防火性能、铭牌标识、全生命周期追溯等全维度,直击功率虚标痛点,彰显其严苛质量管控与高可靠性实力。

拆除3条产线!隆基安徽光伏组件工厂技改公示来源:滁州市生态环境局 发布时间:2026-10-30 09:31:28

本文介绍了隆基绿能旗下滁州隆基乐叶光伏科技有限公司拟实施的组件产线技术升级项目。该公司计划投资7.36亿元,对现有4.5GW TOPCon光伏组件工厂开展技改,工期约4个月。项目核心内容为:在保留3条TOPCon产线基础上,将另3条升级改造为更先进的HPBC 2.0产线;同时拆除全部原有TOPCon产线中未被改造的3条,实现产线结构优化。技改后,全厂总产能由4.5GW TOPCon组件调整为4GW HPBC组件。该项目已于2024年10月22日通过滁州市生态环境局环评受理公示,系对2023年7月获批、2024年6月完成环保验收的原4.5GW单晶组件项目的进一步技术迭代。(198字)

天合光能亮相2026澳大利亚All Energy展,至尊3代小金刚全黑光伏组件澳洲首发来源:天合光能 发布时间:2026-10-30 09:21:36

天合光能亮相All-Energy Australia 2026,首发澳洲专属至尊3代小金刚全黑组件(510W,24.4%效率)、Elementa金刚3电网级储能系统(6.25MWh/舱)及Buildex智能安装机器人,实现光储全链路技术展示,彰显其在高性能、高颜值、高安全与智能化施工领域的领先实力。

中国能建签约哈萨克斯坦700兆瓦光伏发电项目!来源:中电工程国际公司 发布时间:2026-10-29 09:07:56

中国能建中电工程国际公司近日签约哈萨克斯坦阿拉木图州700兆瓦光伏发电项目EPC合同。该项目选址于地势平坦、太阳能资源丰富的阿拉木图州,是哈萨克斯坦规模较大的集中式光伏电站之一。技术方案采用720瓦N型高效双面双玻组件,并配套具备智能反向跟踪功能的平单轴支架,通过优化阵列布局提升光照捕获效率与整体发电效益。项目建成后,将显著增强当地清洁能源供应能力,助力哈萨克斯坦加快太阳能资源开发,推动能源结构向可再生能源转型,支撑其绿色低碳发展目标。(198字)

至尊3代 | 污水池上方,也能变成“香饽饽”?来源:天合光能 发布时间:2026-10-27 10:26:06

天合光能至尊3代组件成功落地吉林污水厂3MW柔性支架光伏项目,直面严寒、高湿腐蚀与动态风载三重挑战。凭借抗PID优胜认证、-0.26%/℃低功率温度系数及4分片抗隐裂设计,实现复杂工况下高可靠性。这是一次“长期主义”产品逻辑的硬核验证。