屋顶太阳能电池板的连接布线和互连组件的解决方案分析

即使是单个太阳能电池板与建筑物的电源相连也需要一些专门针对光伏技术的专用布线组件。典型的屋顶应用需要将多个面板串在一起并将它们连接到系统电子设备，最终连接到主电源系统。

任何固定PV安装都包含一些关键组件。将至少有一个太阳能电池板，并且需要DC-AC转换电子器件以将收集的能量馈送到标准家用电线或电网中。显然，系统也需要互连，并且存在各种布线产品以帮助实现从面板到电负载的连接。

对于住宅或工业屋顶太阳能系统，需要特别注意监管要求。在美国，最低基线是国家电气规范（NEC），但许多其他州和地方法规可能适用，必须在任何系统设计或安装之前查阅。一旦确定了最低适用位置规定，就可以指定系统组件。第二个考虑因素是布线系统的长期可靠性，考虑到组件将在户外并受到潜在的恶劣条件的影响。还需要考虑对防风雨的需求。例如，NEC要求PV布线绝缘必须具有90°C，日光和耐湿性。这包括每根电线的连接器端。

建立连接

安装光伏系统的人工成本是很重要的，很可能是许多配置的整体系统成本的最大部分。因此，可以节省时间的硬件和布线将限制初始安装期间以及任何未来维护事件的人工成本。

对于许多PV板，第一个连接可能由制造商确定。许多供应商生产的面板已经组装好了接线盒。虽然方便，但这将预先确定必须用于连接面板的接线连接器系统。 Amphenol Helios H4，Molex SolarSpec和TE Connectivity SOLARLOK是三种流行的选择。

在某些情况下，可以使用需要使用面板接线盒的裸面板。除了提供防风雨外壳以连接面板内的太阳能电池总线并提供连接到其余布线以进行安装的装置外，面板接线盒还应包含用于安全的保险丝和用于确保电流的二极管严格不在小组范围内。

SOLARLOK A99646-ND面板安装接线盒可用于带有多达四个接触导轨箔的太阳能电池板。包括三个SL1010保护二极管。外部连接采用直接导线，可灵活选择下游接线组件。通过使用3M VHB胶带粘合剂（例如½-in），可以简化将接线盒（如图1所示）连接到太阳能电池板上。 3M6468-ND。

图1：TE Connectivity的SOLARLOK A99646-ND面板安装接线盒。

在每个面板的接线盒之外，接线必须至少将收集的能量传递给负载。通常，系统更复杂，几个单独的面板串在一起。除了最小的屋顶太阳能装置之外，连接多个面板是必不可少的部分并且是主要考虑因素。对于面板的串联互连，有连接器键入并按极性标记。对于10-AWG线，公和母正侧耦合器（如图2所示）的部件号分别为A98825-ND和A98829-ND。 A98826-ND和A99561-ND用于负极性侧。

图2：SOLARLOK A98825-ND公阳性键控电缆耦合器。

接地是任何电气系统的一个非常重要的方面，因为它在室外并且暴露在天气和闪电中，所以不会比光伏系统更重要。简化接地连接避免了忽视它们的任何可能性，并且还降低了安装的劳动力成本。 SOLARLOK A97546-ND接地夹（如图3所示）是一种简单有效的解决方案。通过用手夹住塑料外壳，可以固定10到12 AWG的坚固的非绝缘地线。接地线在一个短的单步骤中接触和终止，无需任何工具。通过使用螺丝刀简单地将夹子撬回其原始打开位置，可以在维护期间释放电线。

图3：SOLARLOK A97546-ND接地夹。

虽然连接器是键控的，以确保面板和电子设备的准确互连，但电气规范还要求对不同位置进行特定标记。由于可能存在危险电压，NEC要求标记断开点以确保在进行任何未来维修时采取适当的预防措施。 SD1000-ND太阳能断开标签（如图4所示）采用抗紫外线油墨印刷，并采用专为抵御恶劣环境暴露而设计的粘合剂。还应用外涂层以提供额外的紫外线防护。

图4：SOLARLOK SD1000-ND太阳能断路标签。

也可提供符合或超过NEC和欧盟标准的认可电线。 TE Connectivity的太阳能电缆有三种规格--10，12和14.导线结构是双层绝缘，带聚烯烃护套。数量适用于10-AWG尺寸的100，500或1，000英尺的各种尺寸的太阳能装置。 A97543-100-ND是100英尺。 UL列出的最大10-AWG电缆的数量为600 V.更大的2，500英尺。卷可用于较小的14-AWG电线。

SOLARLOK连接器采用金属接触端销，通过压接连接到太阳能电缆。这些组件最适合与连接器一起使用的工具。 A98836-ND是SOLARLOK压接工具，适用于10至12 AWG电线尺寸的连接器。

当使用多个面板串时，可以通过使用汇流箱来互连和保护这些面板。 SOLARLOK A103886-ND组合箱最多可容纳五串面板。太阳能电缆输入侧由10个预端接的SOLARLOK连接器组成。汇流箱用于将SOLARLOK接线和连接转换为输出端的标准家用电线。此盒子有四个敲击孔，带有标准锁定片，安装槽和输出侧的预接线夹。

图5：SOLARLOK A103886-ND五串组合箱。

SOLARLOK汇流箱提供带有内部透明前盖的铰链盖，增加了安全性。内部有五个预接线保险丝盒和一个接地端子块。

屋顶太阳能装置近年来引起了极大的兴趣。虽然在效率和每瓦成本方面对基础太阳能电池技术的关注很多，但布线和互连组件不仅是必不可少的，而且是任何永久性太阳能装置的主要设计考虑因素。