CN108988777B - 一种光伏电站用背靠背组件及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏电站用背靠背组件及制作方法，在三段或四段裸露的铝合金导体的下面分别放置一块治具，每段裸露的铝合金导体分别置于治具的半圆形槽Ⅱ中，在每块治具各自的两条半圆形槽Ⅰ中分别放置两根绞合镀锡铜线芯导体，在通过点焊机将两根绞合镀锡铜线芯导体与铝合金导体焊接在一起，在每块治具的上面再扣装一块治具，通过熔焊机对两块治具加热，使两根绞合镀锡铜线芯导体与铝合金导体熔为一体；在每处熔为一体的铝合金导体和两根绞合镀锡铜线芯导体的连接处分别注塑一个汇流接头并放入盐水中进行水密性试验；将每个汇流接头上两根光伏电缆的另一端分别连接一个太阳能连接器。本组件替带了汇流箱的使用，满足了客户的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏电站用背靠背组件及制作方法，特别适合于光伏电站用太阳能背板直流电流的汇集，小电流逐步汇集成大电流，最终汇集到汇流箱。
背景技术
现有的光伏电站用太阳能背板直流电流的汇集装置，一般采用汇流箱，汇流箱将小电流逐步汇集成大电流，最终汇集到逆变器，由直流转变成交流。
汇流箱的不足之处是：体积大、安装复杂、成本高、接触电阻大。汇流箱大都采用金属外皮包装，密封性不好，在雨季或潮湿环境下容易造成短路，长期裸露外皮容易锈蚀，另外，汇流箱占用一定空间在检查故障时需要排查具体哪条光伏线连接部位，故障时不容易排查，费时，费工，操作安装复杂。
鉴于汇流箱的不足之处，用户向本公司提出提供一种体积小、成本低、安装方便、便于维护、具有汇集功能的可替代汇流箱使用的背靠背组件，在汇集过程中背靠背组件会长期经受暴晒、风吹、雨淋、雷电冲击等恶劣环境的影响，因此要求背靠背组件具有拉拔力强、耐紫外线、耐高低温等性能。
由于背靠背组件使用在高原、盆地等特殊环境地区，应具有耐光老化、防雷电、防水、电绝缘性能高等特点，特别是在低温严寒的冬季，材料依然具有回弹性高，应保证电缆线束能够自由的弯曲不断丝。
由于光伏发电使得电缆在传输电流时易发热，因此要求背靠背组件的使用材料还应具有耐温等级高、阻燃性高等特点，防止传输线发热起火等现象。
发明内容
鉴于现有技术的状况及用户要求，本发明提供了一种光伏电站用背靠背组件及制作方法，本发明结构设计为，在一条铝合金电缆两端之间的铝合金电缆上设有的三处或四处裸露的铝合金导体上，分别连接一对光伏电缆的两根镀锡铜线芯导体，可以代替汇流箱使用，并在每处导体连接处增加了一个注塑汇流接头，防止事故的发生。
每处接点的连接方式采用热焊工艺，将铜导体和铝导体经过热处理再熔融在一起，熔接过程无其它材料加入，减小了接触电阻，缩小了接合处的面积，提高了接合处拉拔力。
汇流接头材料的配方，具有阻燃性和高弹性同时具备，低温及潮湿环境下均能保证光伏电缆高效率的传输功能的特点。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种光伏电站用背靠背组件，包括太阳能连接器、光伏电缆、铝合金电缆，所述光伏电缆由绞合镀锡铜线芯导体外依次设有无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层、无卤阻燃光伏电缆辐照护套构成；所述铝合金电缆由铝合金导体外依次设有交联聚烯烃绝缘层、交联聚烯烃外护套构成，其特征在于：还包括汇流接头， 两根所述光伏电缆为一对，在一条铝合金电缆两端之间的铝合金电缆上，间隔的设有三处或四处裸露的铝合金导体，三处或四处裸露的铝合金导体分别与一对光伏电缆一端间隔设置的两根镀锡铜线芯导体连接，在每处的铝合金导体和每两根绞合镀锡铜线芯导体的连接处及周边分别注塑一个汇流接头，注塑成型的汇流接头为三个或四个，每对光伏电缆的另一端分别连接一个太阳能连接器；
光伏电缆的规格均为10mm2的8AWG光伏电缆，铝合金电缆的规格为4/0 , 100mm2的铝合金电缆。
一种光伏电站用背靠背组件的制作方法，其特征在于，步骤如下：
第一步电缆处理，将三对或四对光伏电缆一端上的无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层和无卤阻燃光伏电缆辐照护套剥掉，分别留一段绞合镀锡铜线芯导体，通过模具冲压使绞合镀锡铜线芯导体一面为平面，另一面为弧面；
将一条铝合金电缆两端之间位置的三处或四处的交联聚烯烃绝缘层和交联聚烯烃外护套剥掉，留出三段或四段裸露的铝合金导体，通过模具冲压使三段或四段裸露的铝合金导体一面为平面，另一面为弧面；
第二步电缆熔接，在铝合金电缆上的三段或四段裸露的铝合金导体的下面分别放置一块治具，每段裸露的铝合金导体平面朝上并分别置于治具水平设置的半圆形槽Ⅱ中，在三块或四块治具各自垂直设置的两条半圆形槽Ⅰ中，分别放置一对光伏电缆一端的两根绞合镀锡铜线芯导体，每对的两根绞合镀锡铜线芯导体的平面朝下并分别搭接在裸露的铝合金导体的平面上并进行热处理，在通过点焊机将每对搭接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体及铝合金导体焊接在一起，在每块治具的上面再扣装一块治具固定在一起并施加压力，两块治具对接后将焊接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体和裸露的铝合金导体分别压紧在两块治具相对应的一条半圆形槽Ⅱ和两条半圆形槽Ⅰ中，并通过熔焊机对两块治具加热，使两根绞合镀锡铜线芯导体与铝合金导体在高温和压力的作用下熔为一体；
第三步注塑，将三块或四块治具取下，在三处或四处熔为一体的铝合金导体和两根绞合镀锡铜线芯导体的连接处及周边分别注塑一个汇流接头构成初始组件；
第四步检测，将每个初始组件放入浓度25%的氯化钠食盐水中浸泡2个小时进行水密性试验，浸泡2小时后施加1kV直流电压，绝缘电阻应不小于4GΩ为合格；
第五步安装太阳能连接器，将每个初始组件上两根光伏电缆的另一端分别连接一个太阳能连接器；
汇流接头由如下重量份数的原料组成：TPE为100份，EVA为20～30份，抗氧剂为1～3份，抗铜剂为2～4份，十溴联苯醚为10～15份，三氧化二锑为5～10份，TAIC为1～2份，高色素炭黑为5～8份，硬脂酸锌为0.5～1份。
本发明的有益效果是：本发明的结构设计，替带了汇流箱的使用，在一条铝合金电缆两端之间的铝合金电缆上设有的三处或四处裸露的铝合金导体上，分别连接一对光伏电缆的两根镀锡铜线芯导体，安装方便、操作简单，出现故障可以定点排查，一旦出现故障只更换故障器件即可，无需有较大部分替换，特别是对于集中式发电大规模的发电集群尤为重要。
在每处导体连接处增加了一个注塑汇流接头，使其具有优良的绝缘性能，密封性好，防止了短路故障的发生。
本发明铝合金导体与镀锡铜线芯导体连接方式，采用了热焊方式。目前市场上的铝合金电缆与铜导体的结合主要采用挂钩的形式，即用一个金属挂钩将光伏电缆的镀锡铜导体与铝合金电缆导体相勾连并压紧，这种方式接触电阻大，结合处拉拔力小。
采用热焊方式，是通过对事先对导体进行热处理，然后将处理后的铝合金导体与镀锡铜导体通过治具之间的高温，压力，将铜导体和铝导体经过热处理再熔融在一起，这样大大增加了焊接导体拉拔力，熔接过程无其它材料加入，减小了接触电阻，缩小了接合处的面积，提高了接合处拉拔力。
材料的难点是阻燃性与高弹性同时具备，低温及潮湿环境下均能保证光伏电缆高效率的传输功能，且不能降低材料的绝缘性能。
本发明汇流接头材料采用的配方，具有阻燃性与高弹性同时具备的特性，具有耐光老化、防雷电、防水、电绝缘性能高等特点，特别是在低温严寒的冬季，材料依然具有回弹性高，保证电缆线束能够自由的弯曲不断丝，低温及潮湿环境下均能保证光伏电缆高效率的传输功能的特点。
本发明体积小，单一接头虽小但承担功能完全具备汇流箱的功能，造价成本低，现有技术汇流箱的成本一般为4-5千元，本发明的成本为一般1-2百元，节约成本20多倍，总之，满足了客户的使用要求。
附图说明
图1为本发明装有四个汇流接头的结构示意图；
图2为图1结构A的放大图示意图；
图3为本发明装有三个汇流接头的结构示意图；
图4为本发明光伏电缆的结构示意图；
图5为本发明铝合金电缆的结构示意图；
图6为本发明治具的结构示意图；
图7为本发明光伏电缆与铝合金电缆的焊接状态示意图。
具体实施方式
如图1至图7所示，一种光伏电站用背靠背组件，包括太阳能连接器1、光伏电缆2、铝合金电缆3，还包括汇流接头4。
光伏电缆2由绞合镀锡铜线芯导体2-1外依次设有无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层2-2、无卤阻燃光伏电缆辐照护套2-3构成。铝合金电缆3由铝合金导体3-1外依次设有交联聚烯烃绝缘层3-2、交联聚烯烃外护套3-3构成。
两根光伏电缆2为一对，在一条铝合金电缆3两端之间的铝合金电缆上，间隔的设有三处或四处裸露的铝合金导体3-1，三处或四处裸露的铝合金导体3-1分别与一对光伏电缆2一端间隔设置的两根镀锡铜线芯导体2-1连接，在每处的铝合金导体3-1和每两根绞合镀锡铜线芯导体2-1的连接处及周边分别注塑一个汇流接头4，注塑成型的汇流接头4为三个或四个，每对光伏电缆2的另一端分别连接一个太阳能连接器1。
光伏电缆2的规格均为10mm2的8AWG光伏电缆，铝合金电缆3的规格为4/0 ,100mm2的铝合金电缆。
汇流接头4为矩形，汇流接头4的前后面均为弧面4-1，上面、下面、左侧面、右侧面均为平面。
铝合金电缆3长度为178米，在铝合金电缆3两端之间的铝合金电缆上设有四个汇流接头4，四个汇流接头4中心轴线之间的距离及铝合金电缆3两端与相邻的汇流接头4中心轴线之间的距离均为35.6cm。
铝合金电缆3长度为128米，在铝合金电缆3两端之间的铝合金电缆上设有三个汇流接头4，三个汇流接头4中心轴线之间的距离及铝合金电缆3两端与相邻的汇流接头4中心轴线之间的距离均为32cm。
治具5为矩形，在治具5的面上分别水平设有一条半圆形槽Ⅱ5-2和垂直设有两条半圆形槽Ⅰ5-1，两条半圆形槽Ⅰ5-1和一条半圆形槽Ⅱ5-2相通。
一种光伏电站用背靠背组件的制作方法，步骤如下：
第一步电缆处理，将三对或四对光伏电缆2一端上的无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层2-2和无卤阻燃光伏电缆辐照护套2-3剥掉，分别留一段绞合镀锡铜线芯导体2-1，通过模具冲压使绞合镀锡铜线芯导体2-1一面为平面，另一面为弧面；
将一条铝合金电缆3两端之间位置的三处或四处的交联聚烯烃绝缘层3-2和交联聚烯烃外护套3-3剥掉，留出三段或四段裸露的铝合金导体3-1，通过模具冲压使三段或四段裸露的铝合金导体3-1一面为平面，另一面为弧面。
第二步电缆熔接，在铝合金电缆3上的三段或四段裸露的铝合金导体3-1的下面分别放置一块治具5，每段裸露的铝合金导体3-1平面朝上并分别置于治具5水平设置的半圆形槽Ⅱ5-2中，在三块或四块治具5各自垂直设置的两条半圆形槽Ⅰ5-1中，分别放置一对光伏电缆2一端的两根绞合镀锡铜线芯导体2-1，每对的两根绞合镀锡铜线芯导体2-1的平面朝下并分别搭接在裸露的铝合金导体3-1的平面上并进行热处理，在通过点焊机将每对搭接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体2-1及铝合金导体3-1焊接在一起，在每块治具5的上面再扣装一块治具5固定在一起并施加压力，两块治具5对接后将焊接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体2-1和裸露的铝合金导体3-1分别压紧在两块治具5相对应的一条半圆形槽Ⅱ5-2和两条半圆形槽Ⅰ5-1中，并通过熔焊机对两块治具5加热，使两根绞合镀锡铜线芯导体2-1导体与铝合金导体3-1在高温和压力的作用下熔为一体。
第三步注塑，将三块或四块治具5取下，在三处或四处熔为一体的铝合金导体3-1和两根绞合镀锡铜线芯导体2-1的连接处及周边分别注塑一个汇流接头4构成初始组件。
第四步检测，将每个初始组件放入浓度25%的氯化钠食盐水中浸泡2个小时进行水密性试验，浸泡2小时后施加1kV直流电压，绝缘电阻应不小于4GΩ为合格。
第五步安装太阳能连接器，将每个初始组件上两根光伏电缆2的另一端分别连接一个太阳能连接器1。
汇流接头4由如下重量份数的原料组成：TPE为100份，EVA为25份，抗氧剂为2份，抗铜剂为3份，十溴联苯醚为12份，三氧化二锑为8份，TAIC为2份，高色素炭黑为6份，硬脂酸锌为1份。
治具5的材质为碳化钨，为避免高温、压力情况下电缆导体与治具熔为一体而无法取下，治具采用的金属相对于铜导体具有更高的熔点，这样焊接时，才不会出现治具和电缆铜导体焊在一起的现象发生。
Claims (2)
1.一种光伏电站用背靠背组件的制作方法，所述背靠背组件包括太阳能连接器（1）、光伏电缆（2）、铝合金电缆（3），所述光伏电缆（2）由绞合镀锡铜线芯导体（2-1）外依次设有无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层（2-2）、无卤阻燃光伏电缆辐照护套（2-3）构成；所述铝合金电缆（3）由铝合金导体（3-1）外依次设有交联聚烯烃绝缘层（3-2）、交联聚烯烃外护套（3-3）构成，其特征在于：还包括汇流接头（4），两根所述光伏电缆（2）为一对，在一条铝合金电缆（3）两端之间的铝合金电缆上，间隔的设有三处或四处裸露的铝合金导体（3-1），三处或四处裸露的铝合金导体（3-1）分别与一对光伏电缆（2）一端间隔设置的两根镀锡铜线芯导体（2-1）连接，在每处的铝合金导体（3-1）和每两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）的连接处及周边分别注塑一个汇流接头（4），注塑成型的汇流接头（4）为三个或四个，每对光伏电缆（2）的另一端分别连接一个太阳能连接器（1）；
光伏电缆（2）的规格均为10mm2的8AWG光伏电缆，铝合金电缆（3）的规格为4/0 ,100mm2的铝合金电缆；
所述汇流接头（4）为矩形，汇流接头（4）的前后面均为弧面（4-1），上面、下面、左侧面、右侧面均为平面；
所述铝合金电缆（3）长度为178米，在铝合金电缆（3）两端之间的铝合金电缆上设有四个汇流接头（4），四个汇流接头（4）中心轴线之间的距离及铝合金电缆（3）两端与相邻的汇流接头（4）中心轴线之间的距离均为35.6cm；
所述铝合金电缆（3）长度为128米，在铝合金电缆（3）两端之间的铝合金电缆上设有三个汇流接头（4），三个汇流接头（4）中心轴线之间的距离及铝合金电缆（3）两端与相邻的汇流接头（4）中心轴线之间的距离均为32cm；
其特征在于，步骤如下：
第一步电缆处理，将三对或四对光伏电缆（2）一端上的无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘层（2-2）和无卤阻燃光伏电缆辐照护套（2-3）剥掉，分别留一段绞合镀锡铜线芯导体（2-1），通过模具冲压使绞合镀锡铜线芯导体（2-1）一面为平面，另一面为弧面；
将一条铝合金电缆（3）两端之间位置的三处或四处的交联聚烯烃绝缘层（3-2）和交联聚烯烃外护套（3-3）剥掉，留出三段或四段裸露的铝合金导体（3-1），通过模具冲压使三段或四段裸露的铝合金导体（3-1）一面为平面，另一面为弧面；
第二步电缆熔接，在铝合金电缆（3）上的三段或四段裸露的铝合金导体（3-1）的下面分别放置一块治具（5），每段裸露的铝合金导体（3-1）平面朝上并分别置于治具（5）水平设置的半圆形槽Ⅱ（5-2）中，在三块或四块治具（5）各自垂直设置的两条半圆形槽Ⅰ（5-1）中，分别放置一对光伏电缆（2）一端的两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1），每对的两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）的平面朝下并分别搭接在裸露的铝合金导体（3-1）的平面上并进行热处理，在通过点焊机将每对搭接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）及铝合金导体（3-1）焊接在一起，在每块治具（5）的上面再扣装一块治具（5）固定在一起并施加压力，两块治具（5）对接后将焊接在一起的两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）和裸露的铝合金导体（3-1）分别压紧在两块治具（5）相对应的一条半圆形槽Ⅱ（5-2）和两条半圆形槽Ⅰ（5-1）中，并通过熔焊机对两块治具（5）加热，使两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）导体与铝合金导体（3-1）在高温和压力的作用下熔为一体；
第三步注塑，将三块或四块治具（5）取下，在三处或四处熔为一体的铝合金导体（3-1）和两根绞合镀锡铜线芯导体（2-1）的连接处及周边分别注塑一个汇流接头（4）构成初始组件；
第四步检测，将每个初始组件放入浓度25%的氯化钠食盐水中浸泡2个小时进行水密性试验，浸泡2小时后施加1kV直流电压，绝缘电阻应不小于4GΩ为合格；
第五步安装太阳能连接器，将每个初始组件上两根光伏电缆（2）的另一端分别连接一个太阳能连接器（1）；
汇流接头（4）由如下重量份数的原料组成：TPE为100份，EVA为20～30份，抗氧剂为1～3份，抗铜剂为2～4份，十溴联苯醚为10～15份，三氧化二锑为5～10份，TAIC为1～2份，高色素炭黑为5～8份，硬脂酸锌为0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的光伏电站用背靠背组件的制作方法，其特征在于，所述汇流接头（4）由如下重量份数的原料组成：TPE为100份，EVA为25份，抗氧剂为2份，抗铜剂为3份，十溴联苯醚为12份，三氧化二锑为8份，TAIC为2份，高色素炭黑为6份，硬脂酸锌为1份。
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