隨著近幾年分佈式特別是戶用光伏市場的快速發展，系統的質量問題愈發突出。光伏系統發生火災，不僅會給行業帶來負面影響，而且還涉及人身安全。據國外一份調研報告，連接器互插和連接器不規範安裝排在火災原因第1和第3位。本文著重分析連接器的不規範安裝，尤其是光伏電纜與連接器金屬芯的壓接問題。
1. 市場現狀
在一個光伏發電系統中，光伏連接器主要應用於組件、匯流箱、逆變器以及它們之間的連接，其中大多數是在工廠內安裝，壓接質量相對可靠。剩餘還有10%左右的連接器需要在工程現場依靠手工安裝，主要指連接各設備的光伏電纜兩端需要安裝連接器。根據多年客戶走訪的經驗，由於現場安裝工人缺少培訓以及不採用專業的壓接工具，壓接不規範現象普遍存在，如下所示。
圖1：不規範壓接案例
2. 金屬芯的類型及特點
金屬芯是連接器組成的主體，也是最主要的通流路徑。目前市場上絕大多數的光伏連接器採用的是“U”型金屬芯，它是由銅片衝壓成型的，也稱為衝壓型金屬芯。得益於衝壓工藝，“U”型金屬芯不僅生產效率高，而且可以成鏈條式排布，非常適合自動化線束生產。
部分光伏連接器採用“O”型金屬芯，它是由細銅棒兩端鑽孔成型，也稱為機加工型金屬芯。“O”型金屬芯只能單個壓接，不適合自動化設備使用。
圖2：金屬芯類型
還有一種極為少見的金屬芯是免壓接的，它靠彈簧片和電纜連接。由於不需要壓接工具，所以安裝相對簡單方便。但是，彈簧片連接會導致接觸電阻較大，且不能保證長期可靠性。一些認證機構也不認可此種金屬芯。
<table><tbody>生產效率
專業要求
“U”型
高
需專業壓接鉗、對工人素質有一定要求
“O”型
偏低
簧片卡接
工程安裝相對簡單，但可靠性較低
表1：不同金屬芯特點
3. 壓接基礎知識
壓接是一種最基本和常見的連接技術。不計其數的壓接，每天都在發生。同時，壓接已經被證明是一種成熟可靠的連接技術。
3.1 壓接過程
壓接的可靠性很大程度上取決於工具和操作，兩者共同決定了最後的壓接效果是否滿足標準的要求。以“U”型金屬芯為例，其基本上是銅鍍錫的材質，需要通過壓接和光伏電纜連接，其壓接過程如下所示：
圖3：壓接過程
不難看出，“U”型金屬芯壓接是一個隨著壓接高度逐漸減少（同時壓接力逐漸增加），銅片包裹電纜銅絲逐漸壓縮的過程。在這個過程中，對壓接高度的管控直接決定了壓接品質的好壞。壓接寬度的管控不是很重要，因為壓接模具決定了寬度值。
3.2 壓接高度
很多人知道壓接太鬆或者太緊都不好，那麼隨著壓接的進行，應該將壓接高度控制在多少呢？另外，兩個重要的質量指標即拉脫力和導電性在此過程中如何變化？
圖4：拉脫力與壓接高度
隨著壓接高度的逐漸減小，電纜和金屬芯之間的拉脫力會逐漸增加，直至達到上圖中的“X”點。如果壓接高度持續減小，那麼拉脫力反而會因為銅絲的結構被逐漸破壞而持續降低。
圖5：導電性與壓接高度
上圖描述了壓接的長期電氣特性，數值越大說明導電性能越好，電纜和金屬芯連接的電氣特性越好。“X”表示最佳點。
如果把上面兩條曲線疊加在一起，我們很容易得到一個結論：
最佳的壓接高度只能是綜合考慮拉脫力和導電性，在兩個最佳點之間的區域內取值，如下所示。
圖6：壓接高度、機械性能與電性能
3.3 壓接質量評判
行業內通常採用的評判方式如下：
■ 壓接高度/寬度，在定義的範圍內，用遊標卡尺可測量
■ 拉脫力，即把銅絲從壓接處拉出來或拉斷所需要的力，比如4mm2電纜，IEC 60352-2要求至少達到310N
■ 電阻，以4mm2電纜為例，IEC 60352-2要求壓接處電阻小於135微歐
■橫截面分析，無損切斷壓接區，分析寬度、高度、壓縮率、對稱性、有無開裂和毛邊等
如果是釋放新設備或新壓接模具，除了上述幾點，還需要監控溫度循環條件下的電阻穩定性，參考標準IEC 60352-2。
3.4 壓接工具
絕大多數的光伏連接器是在工廠內通過自動化設備完成安裝的，壓接質量較高。但是，對於不得不在工程現場安裝的連接器，壓接只能通過壓接鉗完成。壓接必須使用原廠專業壓接鉗，普通的老虎鉗或者尖嘴鉗不能用於壓接，一方面壓接質量低下，另外這也是不被連接器廠商和認證機構認可的方式。
圖7：壓接工具
3.5 不規範壓接危害
壓接不良可能導致不符合規範標準、不穩定的接觸電阻以及密封性失效。它是影響光伏電站整體功能和盈利能力的一個很大風險點。
4. 小結
連接器是小部件，卻會影響光伏項目的運營效率。與質量妥協，通常意味著後續的高損失和風險，而它們本可避免。
光伏連接器的安裝，壓接環節是重中之重，建議使用專業的壓接工具。對於工程安裝人員來說，進行壓接培訓是一個必不可少的環節。
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