屋頂太陽能電池板的連接布線和互連組件的解決方案分析
2020-11-28 電子發燒友屋頂太陽能電池板的連接布線和互連組件的解決方案分析
電子設計 發表於 2019-03-04 09:33:00
即使是單個太陽能電池板與建築物的電源相連也需要一些專門針對光伏技術的專用布線組件。典型的屋頂應用需要將多個面板串在一起並將它們連接到系統電子設備，最終連接到主電源系統。
任何固定PV安裝都包含一些關鍵組件。將至少有一個太陽能電池板，並且需要DC-AC轉換電子器件以將收集的能量饋送到標準家用電線或電網中。顯然，系統也需要互連，並且存在各種布線產品以幫助實現從面板到電負載的連接。
對於住宅或工業屋頂太陽能系統，需要特別注意監管要求。在美國，最低基線是國家電氣規範（NEC），但許多其他州和地方法規可能適用，必須在任何系統設計或安裝之前查閱。一旦確定了最低適用位置規定，就可以指定系統組件。第二個考慮因素是布線系統的長期可靠性，考慮到組件將在戶外並受到潛在的惡劣條件的影響。還需要考慮對防風雨的需求。例如，NEC要求PV布線絕緣必須具有90°C，日光和耐溼性。這包括每根電線的連接器端。
建立連接
安裝光伏系統的人工成本是很重要的，很可能是許多配置的整體系統成本的最大部分。因此，可以節省時間的硬體和布線將限制初始安裝期間以及任何未來維護事件的人工成本。
對於許多PV板，第一個連接可能由製造商確定。許多供應商生產的面板已經組裝好了接線盒。雖然方便，但這將預先確定必須用於連接面板的接線連接器系統。 Amphenol Helios H4，Molex SolarSpec和TE Connectivity SOLARLOK是三種流行的選擇。
在某些情況下，可以使用需要使用面板接線盒的裸面板。除了提供防風雨外殼以連接面板內的太陽能電池總線並提供連接到其餘布線以進行安裝的裝置外，面板接線盒還應包含用於安全的保險絲和用於確保電流的二極體嚴格不在小組範圍內。
SOLARLOK A99646-ND面板安裝接線盒可用於帶有多達四個接觸導軌箔的太陽能電池板。包括三個SL1010保護二極體。外部連接採用直接導線，可靈活選擇下遊接線組件。通過使用3M VHB膠帶粘合劑（例如½-in），可以簡化將接線盒（如圖1所示）連接到太陽能電池板上。 3M6468-ND。
圖1：TE Connectivity的SOLARLOK A99646-ND面板安裝接線盒。
在每個面板的接線盒之外，接線必須至少將收集的能量傳遞給負載。通常，系統更複雜，幾個單獨的面板串在一起。除了最小的屋頂太陽能裝置之外，連接多個面板是必不可少的部分並且是主要考慮因素。對於面板的串聯互連，有連接器鍵入並按極性標記。對於10-AWG線，公和母正側耦合器（如圖2所示）的部件號分別為A98825-ND和A98829-ND。 A98826-ND和A99561-ND用於負極性側。
圖2：SOLARLOK A98825-ND公陽性鍵控電纜耦合器。
接地是任何電氣系統的一個非常重要的方面，因為它在室外並且暴露在天氣和閃電中，所以不會比光伏系統更重要。簡化接地連接避免了忽視它們的任何可能性，並且還降低了安裝的勞動力成本。 SOLARLOK A97546-ND接地夾（如圖3所示）是一種簡單有效的解決方案。通過用手夾住塑料外殼，可以固定10到12 AWG的堅固的非絕緣地線。接地線在一個短的單步驟中接觸和終止，無需任何工具。通過使用螺絲刀簡單地將夾子撬回其原始打開位置，可以在維護期間釋放電線。
圖3：SOLARLOK A97546-ND接地夾。
雖然連接器是鍵控的，以確保面板和電子設備的準確互連，但電氣規範還要求對不同位置進行特定標記。由於可能存在危險電壓，NEC要求標記斷開點以確保在進行任何未來維修時採取適當的預防措施。 SD1000-ND太陽能斷開標籤（如圖4所示）採用抗紫外線油墨印刷，並採用專為抵禦惡劣環境暴露而設計的粘合劑。還應用外塗層以提供額外的紫外線防護。
圖4：SOLARLOK SD1000-ND太陽能斷路標籤。
也可提供符合或超過NEC和歐盟標準的認可電線。 TE Connectivity的太陽能電纜有三種規格--10，12和14.導線結構是雙層絕緣，帶聚烯烴護套。數量適用於10-AWG尺寸的100，500或1，000英尺的各種尺寸的太陽能裝置。 A97543-100-ND是100英尺。 UL列出的最大10-AWG電纜的數量為600 V.更大的2，500英尺。卷可用於較小的14-AWG電線。
SOLARLOK連接器採用金屬接觸端銷，通過壓接連接到太陽能電纜。這些組件最適合與連接器一起使用的工具。 A98836-ND是SOLARLOK壓接工具，適用於10至12 AWG電線尺寸的連接器。
當使用多個面板串時，可以通過使用匯流箱來互連和保護這些面板。 SOLARLOK A103886-ND組合箱最多可容納五串面板。太陽能電纜輸入側由10個預端接的SOLARLOK連接器組成。匯流箱用於將SOLARLOK接線和連接轉換為輸出端的標準家用電線。此盒子有四個敲擊孔，帶有標準鎖定片，安裝槽和輸出側的預接線夾。
圖5：SOLARLOK A103886-ND五串組合箱。
SOLARLOK匯流箱提供帶有內部透明前蓋的鉸鏈蓋，增加了安全性。內部有五個預接線保險絲盒和一個接地端子塊。
屋頂太陽能裝置近年來引起了極大的興趣。雖然在效率和每瓦成本方面對基礎太陽能電池技術的關注很多，但布線和互連組件不僅是必不可少的，而且是任何永久性太陽能裝置的主要設計考慮因素。
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