光伏电站频繁着火，接线盒不容忽视

中山商报 2018-08-19 09:45

上期参讨逆变器的质量技术方面话题，今期聊聊光伏电站为什么会发生火灾。

大家都知道，光伏电站上面铺设的是组件，组件是由钢化玻璃和EVA胶膜封装硅片，再经高温层压，外加铝边框保护（双玻层压不用铝边框了），焊上接线盒就形成成品组件了。

那么问题来了，接线盒中的二极管不论在旁路工作还是反向截至状态，都会产生热量。特别是随着高效组件输出的电流越来越大，接线盒中二极管工作时的发热量通常也会越来越大。根据测验显示，有些接线盒内二极管旁路导通工作时，二极管的表面温度达到了170度或更高。当二极管产生热量大于接线盒耐温能力后，温升和漏电流会造成二极管击穿，这现象定义为热失控。

二极管击穿后容易引起接线盒和EVA胶膜燃烧，最终烧毁整个电站。

为此，IEC62979标准对接线盒中二极管抗热击穿能力制定了要求。明确提出了接线盒的耐温能力，对接线盒的散热设计要进行验证，以确保接线盒中二极管不会发生热击穿。

要满足IEC62979，将根据散热能力，限制接线盒的通过电流能力。理论上，二极管在高温环境工作时，也会像逆变器高温后自动降载一样，通过电流的能力将下降。

因此，接线盒的额定电流不论从接线盒的散热能力，还是二极管本身高温降载特性，都不能简单将二极管在25度环境下测定的正向通过电流（If）直接标定成接线盒的额定电流。而应该根据接线盒的散热能力，及在高温下二极管可以通过的电流能力，来定义接线盒的额定电流。

我们搜集了一些市场上常用的、体积大小相似的接线盒，通过实验分析它们的散热能力和接线盒承载电流的能力，真正要满足未来高效组件的通流能力，还要光伏人更进一步努力提高。

晶体硅半导体器件遵循一个定律，温度每升高10度，半导体器件的可靠性下降50%，工作温度越低，器件的可靠性越高。显然，接线盒的散热体系越好，长期可靠性越好。

由于电池效率的提高，旁路二极管在工作状态时，通过的电流越来越高，产生的热量也越来越大。制造接线盒的塑料PPO的软化温度只有190度，已经不能抵抗二极管工作时产生的高温。接线盒厂家不得不在底座上使用部分玻纤增强尼龙材料，来保证高温下的壳体的机械强度。因此，散热设计好的接线盒，不仅可以减小接线盒的体积，还可以使用价格合适的壳体材料，直接降低接线盒的材料成本。

●总结

电流和温度是影响硅基二极管长期可靠工作的重要因素。接线盒是连接光伏电池和系统的唯一电路通路。只有接线盒长期可靠的工作，系统才能稳定可靠发电。接线盒的散热能力主要依赖盒体的结构设计。散热能力越强，二极管的结温越低，通过IEC62979抗热能力越好，可以加载的Isc越高。因此，接线盒的标定电流值不能简单以25度环境下二极管的正向通过最大电流值If来代替，而应该根据接线盒通过IEC62979的测试结果，来确定接线盒高温下的承载电流能力。特别是高效组件的电流比较大，发热比较厉害，就更应该注意接线盒的散热，这样才能保障二极管在高温下的通过电流能力和保障其长期可靠性。同时，良好散热结构的接线盒还可以在保证质量的前提下减小接线盒的体积，降低接线盒的成本。

作为组件生产商或光伏电站系统集成商和光伏安装商，这一问题都不能小视。

中山市节能协会肖应春

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