接線盒故障是導致光伏發電站組件性能降低的原因

接線盒故障是導致該類組件性能降低的主要原因，特別是隨著光伏行業大電流組件的興起，接線盒安全風險將不容忽視，襄陽光伏發電,襄陽光伏發電安裝結合常規光伏發電站組件接線盒結構，對常見接線盒故障問題進行了討論分析，為行業提供技術參考。

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，是集電路設計、材料應用于一體的電氣部件，位于光伏組件背面：

接線盒有連接、保護兩個作用。連接作用是通過線纜和連接器將光伏組件產生的電流引出并導入到用電設備中。為了減小接線盒自身損耗，要求導電材料自身電阻及接觸電阻盡可能小。

保護作用包含兩部分，一是通過旁路二極管保護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、散熱設計，達到防水防火、降低接線盒工作溫度的目的，從而起到保護光伏組件，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、光伏組件接線盒結構

光伏組件接線盒主要由旁路二極管、銅導體、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如表1所示。
（1）旁路二極管
旁路二極管用于當光伏組件電池片出現熱斑效應（或局部遮擋）不能發電時，起旁路作用，讓其它正常電池片所產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問題而產生發電量損失。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。額定電流指在規定的環境溫度和標準散熱條件下,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，則二極管容易出現故障，當旁路二極管結溫較高時，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，否則二極管會發生故障。

旁路二極管特性曲線反向擊穿電壓VBR是二極管發生反向擊穿時的臨界電壓，當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，否則二極管會被損壞。因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。在光伏組件設計過程中，旁路二極管反向擊穿電壓決定了與其并聯的電池串的電池片數量,設與旁路二極管并聯的電池串的電池數量為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，旁路二極管導通電壓為ud，則N一般取公式（1）和公式（2）的小值:

（2）銅導體

銅導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

絕緣殼體用于保護接線盒內器件，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190℃，脆化溫度為-170℃。PPO材料越純，其耐溫度性越高，接線盒材質的鑒別通常采用標準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接線盒內部器件，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℃溫度范圍內長期保持彈性，并具有優良的電氣性能和化學穩定性。

3.接線盒常見故障分析

3.1接線盒常見故障

項目現場光伏組件接線盒常見故障包括：盒體老化變形、接線盒內虛焊、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：組件焊接工藝質量問題

接線盒內二極管引腳與銅導體連接處、匯流條與銅導體連接處存在虛焊，當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，虛焊處便會發熱，當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，接線盒變形老化風險越大，當溫度大于二極管結溫上限值時，高溫就會引起旁路二極管發生熱擊穿損毀，甚至燒毀接線盒。

（2）故障原理2：組件密封工藝質量問題

接線盒與光伏組件背板粘膠過程中存在污染，導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工作狀態，從而引起旁路二極管結區溫度升高，當結區溫度累積到程度，旁路二極管就會發生熱擊穿失效，如果不及時處理，熱量累積達到接線盒絕緣材料變形溫度時，接線盒就會發生變形老化，情況嚴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，二極管便會發熱，當熱量累積到程度，就會引起接線盒老化變形，甚至引起接線盒燒毀；

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