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光伏PV組件安全鑒定試驗概述

文檔作者：王麗蓉1 肖鵬軍2 文檔來源： 1上海大學(xué) 2中國建材檢驗認證集團股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
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綜述
光伏(PV)組件安全鑒定試驗概述
Safety assessment tests of PV modules
王麗蓉1肖鵬軍2(1上海大學(xué)，上海200444；2中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京100024)
摘要：為了保證光伏組件在使用過程中的安全和正常運行，IEc(國際電工委員會)制定了一系列的安全標(biāo)準(zhǔn)。本文
主要概述了光伏組件的性能測試和試驗要求，介紹了由機械或外界環(huán)境影響造成的電擊、火災(zāi)和人身傷害的保護措施進行
評估的方法，以確保在預(yù)期的使用期內(nèi)提供安全的電氣和機械運行。
關(guān)鍵詞：光伏組件；安全鑒定；試驗
Abst ract： In order to ensure che saf宅cy and no肌a1 operation of the PV modules，the IEC(Intemational E1ectro technical
commission)has fo肌ulated a series of safbcy standards．This paper describes the testing requ主rements for photovoltaic(PV)modules
in order to proVide safe electrical and mechanical operation during their expected lifbtime．Specific topics are provided to assess the
preVention of electrical shock，fire hazards，and personal injury due to mechanicaI and environmental stresses．Test categor主es include
general inspection，electrical shock hazard，fire hazard，mechanical stress，and environmental stress．
Keywords： PV modules；safecy assessment； test
中圖分類號：TM914文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1003—8965(2012)04一0056一03
●J‘--
1刖吾
光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太
陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨
立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽
能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組
成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機械部
件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命
長、安裝維護簡便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可
以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家
用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無
處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能
電池(片)，有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜
電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶
電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。
為了保證光伏組件在使用過程中的安全和正
常運行，IEC(國際電工委員會)制定了一系列的
安全標(biāo)準(zhǔn)，主要包括由機械或外界環(huán)境影響造成
的電擊、火災(zāi)和人身傷害的保護措施進行評估的
方法，以確保在預(yù)期的使用期內(nèi)提供安全的電氣
和機械運行。
56
2安全鑒定試驗方法
2．1外觀檢查
主要檢查組件中的任何外觀缺陷，特別是嚴
重的外觀缺陷。包括：a)破碎、破裂、或外表面
磨損，包括表層、基層、邊框和接線盒；b)外表
面彎曲或位移，包括表層、基層、邊框和接線盒，
導(dǎo)致組件的安裝和工作時不匹配：c)組件中的一
個電池的裂紋，該裂紋會導(dǎo)致組件減少該電池面
積10％以上的有效電路；d)氣泡或脫層，在組
件的邊框和任何一部分電路形成連續(xù)的通道；e)
無機械的一致性，導(dǎo)致組件的安裝和工作時不匹
配；f)組件標(biāo)識(標(biāo)簽)不再附在組件上，或者
信息不可辨識。
2．2預(yù)處理試驗
主要是紫外預(yù)處理實驗、熱循環(huán)實驗、濕一
凍試驗、濕一熱試驗。紫外預(yù)處理實驗，在熱循
環(huán)／濕凍測試之前用紫外輻射處理組件，用來鑒
定材料和粘合劑對紫外線衰減是否敏感。波長在
280nm到385nm范圍的紫外輻射為1 5kWh·
m～，其中波長為280nm到320nm的紫外輻射
為5kWh·m～。熱循環(huán)實驗，確定組件承受由于
溫度的重復(fù)性變化而引起的熱疲勞和應(yīng)力等，在
溫度從一40℃到+85℃，循環(huán)數(shù)50和200次。
萬方數(shù)據(jù)
濕一凍試驗，確定組件承受高溫、高濕和零下溫
度的能力，溫度從+85℃，相對濕度85％到溫度
一40℃，循環(huán)數(shù)1 0次。濕一熱試驗，測定組件承
受長期濕氣滲透的能力，溫度+850{C，相對濕度
85％下，試驗時間1 000h。經(jīng)過預(yù)處理后不能出
現(xiàn)嚴重的外觀缺陷，并且絕緣電阻滿足初始試驗
時的要求，對于晶體硅組件每個試驗要測功率衰
減變化。
2．3電擊危害試驗
試驗的目的是使操作人員免于由于接觸組件
由于設(shè)計、結(jié)構(gòu)或環(huán)境操作引起的錯誤而帶電的
部分引起的電擊和人身傷害。包括：無障礙試驗
(可觸及性試驗)、剪切試驗、接地連續(xù)性試驗、
脈沖電壓試驗、絕緣耐壓試驗、濕漏電流試驗、
引出端強度試驗。
無障礙試驗，確定非絕緣電路是否會對操作
人員產(chǎn)生電擊危險。此試驗應(yīng)用于測試程序開始
和最后進行的，但是在其他測試步驟中如果發(fā)現(xiàn)
有線路裸露的情況，也要進行此測試，保證安全
使用。剪切試驗，測定由聚合材料制作的組件的
前后表面是否能經(jīng)受安裝和運行期間的例行操作，
并且操作人員沒有觸電的危險。經(jīng)過碳鋼刀片在
組件表面來回劃過后，最終組件的上下表面沒有
顯著的劃痕，沒有線路暴露。
接地連續(xù)性試驗，證明在組件的暴露傳導(dǎo)表
面之間有傳導(dǎo)通道，這樣在一個光伏組件系統(tǒng)中，
暴露的傳導(dǎo)表面可以完全的接地。只有組件有暴
露的傳導(dǎo)部分(如金屬邊框或金屬性質(zhì)的接線盒)
時才要求這個測試，要求選定的外露導(dǎo)電部分和
組件其他導(dǎo)電部分之間的電阻小于0．1 Q。脈沖
電壓試驗，檢驗組件固體絕緣抵抗大氣源過電壓
的能力，它還涉及到高低壓轉(zhuǎn)變。通過示波器觀
測組件在加上脈沖電壓發(fā)生器后是否出現(xiàn)絕緣擊
穿和表面破裂等現(xiàn)象。絕緣耐壓試驗，絕緣體
1000Vdc+兩倍的最大系統(tǒng)電壓一分鐘。對于面
積小于0．1m2的組件絕緣電阻不小于400MQ，
對于面積大于0．1m2的組件，測試絕緣電阻乘以
組件面積應(yīng)不小于40M Q·m2。測定組件電流體
和邊框(外界)的絕緣性能是否足夠的好，保證
無絕緣擊穿和漏電現(xiàn)象。
濕漏電流試驗，評估組件在潮濕的工作條件
下的絕緣狀況，以證實來自雨、霧、露或融化的
雪的濕氣沒有進入組件整體線路的導(dǎo)電部件，引
起腐蝕、地線故障或安全危險。引出端強度試驗，
確定引出端和引出端附件能否承受正常安裝和操
作過程中施加的力。根據(jù)不同的組件引出端，選
擇進行抗拉試驗、彎曲試驗、扭矩試驗。
2．4火災(zāi)試驗
這個試驗用于評估組件由于操作或結(jié)構(gòu)引起
的潛在的火災(zāi)危險。包括：溫度試驗、熱斑試驗、
防火試驗、旁路二極管熱試驗、反向過電流試驗。
溫度測試的目的是確定組成組件的各個結(jié)構(gòu)
部分和材料的最高耐溫參考，從而更好的使用它
們。熱斑試驗，確定組件承受熱斑加熱效應(yīng)的能力，
如焊點熔化或封裝失效，電池故障、遮擋或污染
均會引起這種效應(yīng)。防火試驗，這個要求建立了
作為屋頂材料或者安裝在已有屋頂上面的光伏組
件的耐火基本原則。耐火等級范圍從C級(最低
耐火等級)到B級到A級(最高耐火等級)。最
低耐火等級C級是建筑用組件所必須的。這些組
件可能暴露于大火的條件下，因此需要指出當(dāng)火
源來在它們所安裝建筑物的外部時，組件的耐火
特性。用于建筑表面的組件需要通過飛火試驗和
表面延燒試驗。
旁路二極管熱試驗，通過試驗，評估為了抑
制組件熱斑敏感性不利影響的旁路二極管熱性能
設(shè)計適用性和相應(yīng)的長期工作可靠性，所有測試
完成之后，二極管依然具有正常二極管功效：反
向過電流試驗，組件包含電氣傳導(dǎo)材料，包裹于
絕緣系統(tǒng)。在反向電流的條件下，在起用過電流
保護裝置中斷電路之前，組件的接頭和電池以熱
發(fā)散的方式釋放能量。這個測試是為了確定組件
在此條件下點火或燃燒的危險指數(shù)。
2．5機械應(yīng)力試驗
這個試驗?zāi)康氖鞘箼C械故障引起組件傷害降
到最低。包括：組件破損量試驗、機械載荷試驗、
冰雹試驗。組件破損量試驗，這個測試的目的是
切割或打孔的傷害減小到最少。機械載荷試驗，
確定組件經(jīng)受風(fēng)、雪、冰或靜態(tài)載荷的能力。冰
雹試驗，驗證組件能承受住冰雹的撞擊。利用儀
57
萬方數(shù)據(jù)
綜遵黼麟粼黼蘸戮黼戮
器模擬冰雹發(fā)射撞擊組件表面，觀察有無外觀損
害以及絕緣電阻是否滿足要求。
2．6部件試驗
主要包括：局部放電試驗、導(dǎo)線管彎曲試驗、
可敲落的孔口蓋試驗。局部放電試驗，用在組件
上層或基層的聚合物材料，如果不滿足絕緣要求，
那么必須滿足局部放電測試。如果平均值減去局
部放電熄滅電壓的標(biāo)準(zhǔn)差大于1．5倍的廠家所提
供的系統(tǒng)電壓，則認為固體絕緣性能通過測試。
導(dǎo)線管彎曲試驗，用于組件的接線盒配線系
統(tǒng)的導(dǎo)線管應(yīng)確保能承受住在組件安裝期間和安
裝后對導(dǎo)線管所施加的壓力；可敲落的孔口蓋試
驗，可移動的孔填充在組件終端外壁應(yīng)保持在應(yīng)
力條件下，并能與現(xiàn)場應(yīng)用永久布線系統(tǒng)輕易分
開。在受穩(wěn)定應(yīng)力后孔口蓋應(yīng)仍保持原位，在孔
口蓋和開口之間的距離不超過0．75mm，孔口蓋
應(yīng)在不留下任何鋒利邊緣或造成接線盒損壞的條
件下輕易移除。
3評價
試驗完成后，根據(jù)抽樣規(guī)則抽取的每一個試
驗樣品，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，組件的最大輸出功
率衰減在每個單項試驗后不超過規(guī)定的極限，每
一組試驗程序后不超過規(guī)定值的8％：在試驗過
程中．無組件呈現(xiàn)開路或接地故障現(xiàn)象；無任何
嚴重外觀缺陷；全部試驗完成后，仍滿足絕緣測
試要求，則認為該組件設(shè)計通過了鑒定試驗。
4結(jié)論
對于光伏組件的安全鑒定試驗方法，lEC標(biāo)
準(zhǔn)進行了細致全面的規(guī)定，考慮了使用過程的幾
乎所有因素，以確保了組件使用過程中的安全可
靠性，這對于我國制定相應(yīng)的光伏組件標(biāo)準(zhǔn)具有
重要的借鑒意義。
(上接第41頁)
擊實30次(K=90％)時
v=0．2272x2—1．7452x+90．528(R2=0．9639)
擊實50次(K=95％)時
v=一0．01 06x2—0．781 5×+94．579(R2=0．9632)
擊實70次(K=97％)時
v=0．2694×2—2．0767×+97．888 (R2=0．9889)
擊實98次(K=99％)時
v=0．3753x2—2．5446x+98．855 (R2=0．9857)
其中，y代表壓實度，x代表摻灰量。
5結(jié)語
在黃土路基施工中，黃土填料的CBR值往往
無法達到規(guī)范的要求。為了提高黃土填料的強度
和穩(wěn)定性，降低工程造價，保證道路結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，
延長其使用壽命，針對施工中存在CBR值不滿足
規(guī)范規(guī)定指標(biāo)的現(xiàn)狀，從提高路基壓實度和摻加
生石灰兩方面進行了提高路基CBR值的試驗研
究。試驗結(jié)果表明：提高壓實度和摻灰處理都可
以有效提高承載比。但單方面提高壓實度是不經(jīng)
58 ／
濟的。在黃土中摻加生石灰顯著改善了黃土的力
學(xué)性能，大大提高其CBR值，并提出了適合西北
黃土地區(qū)的最佳摻灰量。
參考文獻
f1】中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JTG D5卜2004)．《瀝
青路面設(shè)計規(guī)范》．北京：人民交通出版社．2004年．53—
56．
[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(『TGD30一2004)．《公路
路基設(shè)計規(guī)范》．北京：人民交通出版社．2004年．4—5．
【3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(7TGFl0—2006)．《公路
路基施工技術(shù)規(guī)范》．北京：人民交通出版社．2006年。28—
30．
【4]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路土工試驗規(guī)程》
(TTG E40一2007)．北京：人民交通出版社．2007年．4卜
44．
[5】顧偉杰．黃土填料力學(xué)控制指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)研究Ⅱ]長
安大學(xué)碩士學(xué)位論文．2004，(4)．24—25
萬方數(shù)據(jù)

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