压接：光伏连接器安装的痛点！

随着近几年分布式特别是户用光伏市场的快速发展，系统的质量问题愈发突出。光伏系统发生火灾，不仅会给行业带来负面影响，而且还涉及人身安全。据国外一份调研报告，连接器互插和连接器不规范安装排在火灾原因第1和第3位。本文着重分析连接器的不规范安装，尤其是光伏电缆与连接器金属芯的压接问题。

1、市场现状

在一个光伏发电系统中，光伏连接器主要应用于组件、汇流箱、逆变器以及它们之间的连接，其中大多数是在工厂内安装，压接质量相对可靠。剩余还有10%左右的连接器需要在工程现场依靠手工安装，主要指连接各设备的光伏电缆两端需要安装连接器。根据多年客户走访的经验，由于现场安装工人缺少培训以及不采用专业的压接工具，压接不规范现象普遍存在，如下所示。

图1：不规范压接案例

2、金属芯的类型及特点

金属芯是连接器组成的主体，也是最主要的通流路径。目前市场上绝大多数的光伏连接器采用的是“U”型金属芯，它是由铜片冲压成型的，也称为冲压型金属芯。得益于冲压工艺，“U”型金属芯不仅生产效率高，而且可以成链条式排布，非常适合自动化线束生产。

部分光伏连接器采用“O”型金属芯，它是由细铜棒两端钻孔成型，也称为机加工型金属芯。“O”型金属芯只能单个压接，不适合自动化设备使用。

图2：金属芯类型

还有一种极为少见的金属芯是免压接的，它靠弹簧片和电缆连接。由于不需要压接工具，所以安装相对简单方便。但是，弹簧片连接会导致接触电阻较大，且不能保证长期可靠性。一些认证机构也不认可此种金属芯。

表1：不同金属芯特点

3、压接基础知识

压接是一种最基本和常见的连接技术。不计其数的压接，每天都在发生。同时，压接已经被证明是一种成熟可靠的连接技术。

3.1 压接过程

压接的可靠性很大程度上取决于工具和操作，两者共同决定了最后的压接效果是否满足标准的要求。以“U”型金属芯为例，其基本上是铜镀锡的材质，需要通过压接和光伏电缆连接，其压接过程如下所示：

图3：压接过程

不难看出，“U”型金属芯压接是一个随着压接高度逐渐减少（同时压接力逐渐增加），铜片包裹电缆铜丝逐渐压缩的过程。在这个过程中，对压接高度的管控直接决定了压接品质的好坏。压接宽度的管控不是很重要，因为压接模具决定了宽度值。

3.2 压接高度

很多人知道压接太松或者太紧都不好，那么随着压接的进行，应该将压接高度控制在多少呢？另外，两个重要的质量指标即拉脱力和导电性在此过程中如何变化？

图4：拉脱力与压接高度

随着压接高度的逐渐减小，电缆和金属芯之间的拉脱力会逐渐增加，直至达到上图中的“X”点。如果压接高度持续减小，那么拉脱力反而会因为铜丝的结构被逐渐破坏而持续降低。

图5：导电性与压接高度

上图描述了压接的长期电气特性，数值越大说明导电性能越好，电缆和金属芯连接的电气特性越好。“X”表示最佳点。

如果把上面两条曲线叠加在一起，我们很容易得到一个结论：

最佳的压接高度只能是综合考虑拉脱力和导电性，在两个最佳点之间的区域内取值，如下所示。

图6：压接高度、机械性能与电性能

3.3 压接质量评判

行业内通常采用的评判方式如下：

■ 压接高度/宽度，在定义的范围内，用游标卡尺可测量

■ 拉脱力，即把铜丝从压接处拉出来或拉断所需要的力，比如4mm2电缆，IEC 60352-2要求至少达到310N

■ 电阻，以4mm2电缆为例，IEC 60352-2要求压接处电阻小于135微欧

■横截面分析，无损切断压接区，分析宽度、高度、压缩率、对称性、有无开裂和毛边等

如果是释放新设备或新压接模具，除了上述几点，还需要监控温度循环条件下的电阻稳定性，参考标准IEC 60352-2。

3.4 压接工具

绝大多数的光伏连接器是在工厂内通过自动化设备完成安装的，压接质量较高。但是，对于不得不在工程现场安装的连接器，压接只能通过压接钳完成。压接必须使用原厂专业压接钳，普通的老虎钳或者尖嘴钳不能用于压接，一方面压接质量低下，另外这也是不被连接器厂商和认证机构认可的方式。

图7：压接工具

3.5 不规范压接危害

压接不良可能导致不符合规范标准、不稳定的接触电阻以及密封性失效。它是影响光伏电站整体功能和盈利能力的一个很大风险点。

4、小结

连接器是小部件，却会影响光伏项目的运营效率。与质量妥协，通常意味着后续的高损失和风险，而它们本可避免。

光伏连接器的安装，压接环节是重中之重，建议使用专业的压接工具。对于工程安装人员来说，进行压接培训是一个必不可少的环节。