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作者:江志宏

IEC61730太阳能电池系统安全鉴定-结构与测试要求
 

说明:IEC61730的这太阳能电池规范描述了太阳能电池基本的结构要求,从而保证太阳能电池在其使用期内,在电工和机械方面工作时的安全性。标准中有明确的主题来评定由于机械和环境的作用而导致的电击、火灾、人身伤害的阻止措施。IEC61730-1的这一部分适用于结构的特殊要求。IEC61730-2概述了实验的要求。
    这一标准试图给各种应用种类的太阳能电池规定一个基本的要求,但它不可能包含所有国家或地域性的构造规则。这一标准不含有海上和交通工具上应用的太阳能电池要求。这一标准不适用于交流太阳能电池。
这一标准的构思要使得它的测试顺序与
IEC61215或者IEC61646的测试顺序相同,从而使得一组样品可以同时用来评估太阳能电池设计的安全性和性能。
    这一规范是保证
(IEC61730-2测试下已经安全的)太阳能电池基础结构的一个基本指导。这些要求用以减小误用或者错误使用组件,或者使得内部构件的损坏(从而可能导致火灾、电击、人身伤害..等相关安全危害)。这一规范说明了安全结构的基本要求并且有那些与太阳能电池最终使用的相关实验。

IEC61730-1
说明:本标准适用于太阳光电(PV)模块之基本构造要求,以便在预期之寿命中提供安全电气与机械操作。评估由机械与环境应力所产生之电击、失火与个人伤害之预防。尝试定义太阳光电模块各种应用等级之基本要求,但并不包含所有国家或地区之建筑法规,不涵盖船舶与汽车应用之特定要求。本标准不适用于具有整合之交流变流器之模块(交流模块)。本标准所述之测试顺序可能无法测试PV 模块在所有可能应用上之所有可能安全事项。本标准已使用现有之最佳测试顺序。有一些问题,如在高压系统内由于破损模块所产生电击之潜在危险,应在系统设计、位置、接近之限制与维护程序上加以注意。测试之种类包括: 一般检查、电击危险、火灾危险、机械应力与环境应力。

IEC61730-2
说明:IEC 61730-2的部分规定了太阳能电池的试验要求,尽可能详细说明太阳能电池在不同应用等级的基本要求,以使其在预期使用期限内提供安全的电气和机械运转要求,并且针对由机械或外界环境影响所造成的电击、火灾和人身伤害的保护措施进行评估。IEC 61730-1所提供的是结构要求,而IEC 61730-2的部分则是说明试验要求。

IEC61730不适用的太阳能电池类型:
海上用太阳能电池、交通工具太阳能电池、交流型太阳能电池
IEC61730-2 试验类型(共六类)欲处理试验基本检查电压危害试验火灾试验机械压力试验结构试验
欲处理试验:热循环、湿冷冻试验、湿热试验、紫外线试验
基本检查:外观检查

电压危害试验:接近性测试、剪切试验、接地连续性试验、脉冲电压试验、绝缘耐压试验、
湿漏电流试验、引出端强度试验
说明:这个试验的目的是使操作人员免于由于接触组件由于设计、结构或环境操作引起的错误而带电的部分引起的电击和人身伤害。
备注:电压危害试验的通过与失败标准不同于依据IEC61215
IEC61646

火灾试验:温度试验、热斑试验、防火试验、旁路二极管热试验、反向过电流试验
说明:
这个试验用于评估组件由于操作或结构引起的潜在的火灾危险

机械压力试验:组件破损量试验、机械负荷测试
说明:
这个试验目的是使机械故障引起组件伤害降到最低

结构试验:局部放电试验、导线管弯曲试验、接线盒敲打试验

太阳能电池应用等级介绍:
A级:
公众可接近的、危险电压、危险功率条件下应用

通过本等级鉴定的太阳能电池是属于民众可能接触的,是大于直流50V 240W以上的系统。通过IEC 617301 和应用等级A评估满足安全等级Ⅱ要求的太阳能电池。

B级:限制靠近、具有危险电压、危险功率条件下应用
通过本等级鉴定的太阳能电池可用于以围栏、特定区划或其它措施限制民众接近的系统。通过本应用等级鉴定的太阳能电池只提供了基本的绝缘保护,满足安全等级
0的要求。

C 级:限定电压、限定功率条件下应用
通过本等级鉴定的太阳能电池只能用于公众有可能接触的、低于直流
50V 240W的系统。通过IEC 617301 和本部分等级鉴定的组件满足安全等级Ⅲ的要求。
注:安全等IEC 61140定。

IEC61730试验标准顺序
说明:介绍IEC61730在每一个模块安全测试以及模块性能测试当中,不同试验的先后顺序以及试验流程。

应用等级以及其必需的试验条件对照表:
说明:

应用等级

试验

A

B

C













预处理试验:(Preconditioning tests)
MST 51 热循环(Thermal cycling test)
MST 52 湿冷冻试验(Humidity freeze test)
MST 53 湿热试验(Damp Heat Test)
MST 54 紫外线试验(UV-resistance test)




基本检查:(General inspection test)
MST 01 外观检查(Visual inspection)











 
*
 
*







电击危害试验:(Electrical shock hazard tests)
MST 11 接近性测试(Accessibility test)
MST 12 剪切试验(Cut susceptibility test)
MST 13 接地连续性试验(Ground continuity test)
MST 14 脉冲电压试验(Impulse voltage test)[依据IEC60664-1]
MST 16 绝缘耐压试验(Dielectric withstand test)
MST 17 湿漏电流试验(Wet leakage current test)

MST 42 引线端子强度试验(Robustness of terminations test)




   
●※









火灾试验:(Fire hazard tests)
MST 21 温度试验(Temperature test)
MST 22 热斑试验(Hot-spot test)
MST 23 防火试验(Fire test)[依据UL790]
MST 26 反向过电流试验(Reverse current overload test)







机械应力试验:(Mechanical stress tests)
MST 32 组件破损量试验(Module breakage test)[依据ANSI-Z97.1]
MST 34 机械负荷测试(Mechanical load test)










结构试验:(Component tests)
MST 15 局部放电试验(Partial discharge test)[依据IEC60664-1]
MST 33 导线管弯曲试验(Conduit bending test)[依据UL514C]
MST 44接线盒敲打试验(Terminal box knock out test)[依据UL514C]

需要的试验。
不需要的试验。

试验条件依据IEC 61215
IEC 61646
试验条件依据
UL1703
*
对于等级AB 不同的试验。
建筑顶层用组件最低耐火等级
C 级。

IEC61730-2试验条件目的说明:
预处理试验:(Preconditioning tests)
IEC61730-2-MST51 热循环(Thermal cycling test)
目的:确认太阳能电池模块对于温度之重复变化所产生之热不均匀性并且、疲劳及其它应力之抵抗能力。
试验条件:-40 ±2℃←→85 ±2℃,cycle50200cycles(依据IEC61215
IEC61646)

IEC61730-2-MST52湿冷冻试验(Humidity freeze test)
目的:本试验目的是评估太阳能电池在高温和高湿下随后转换到零下低温的抵抗能力,但是这个试验并不是冷热冲击试验(thermal shock test)试验条件:85/85±5%(20h)←→-40(0.54h)clcle10cycles(依据IEC61215IEC61646)

IEC61730-2-MST53 湿热试验(Damp Heat Test)
目的:测量太阳能电池抵抗湿气长期渗透之影响能力
试验条件:
85±2/85±5%/1000h(依据IEC61215IEC61646)

IEC61730-2-MST54 紫外线试验(UV-resistance test)
目的:用紫外线(uv)来照射太阳能模块,以确认可能会产之生UV材料劣化。

基本检查:(General inspection test)
IEC61730-2-MST01 外观检查(Visual inspection)
目的:检查组件有何外观缺陷

电击危害试验:(Electrical shock hazard tests)
IEC61730-2-MST11 接近性测试(Accessibility test)
目的:确定非绝缘电路是否会对操作人员会产生电击危险。

IEC61730-2-MST12 剪切试验(Cut susceptibility test)
目的:测定由聚合材料制作的组件的前后表面是否能经受安装和运行期间的例行操作,并且操作人员没有触电的危险。

IEC61730-2-MST13 接地连续性试验(Ground continuity test)
目的:证明在组件的暴露传导表面之间有传导通道,这样在一个太阳能电池系统中,暴露的传导表面可以完全的接地。只有组件有暴露的传导部分(如金属边框或金属性质的接线盒)时才要求这个测试。

IEC61730-2-MST14 脉冲电压试验(Impulse voltage test)
目的:检验组件固体绝缘抵抗大气源过电压的能力。它还涉及到高低压转变。
注:如果太阳能电池是框出售的,脉冲电压测试中要使用件。

IEC61730-2-MST16 绝缘耐压试验(Dielectric withstand test)
目的:测定组件电流体和边框(外界)的绝缘性能是否足够的好。

IEC61730-2-MST17 湿漏电流试验(Wet leakage current test)

目的:评估太阳能模块在湿操作条件下之绝缘性,且验证由雨、雾、露水或融化之雪水所产生的湿气,不会进入模块电路的带电部分(active parts),否则可能会造成腐蚀、接地失效或安全上的危险。

IEC61730-2-MST42
引线端子强度试验(Robustness of terminations test)

目的:确认引线端与引线端至太阳能电池模块本体支架上的附着是否能承受正常安装及操作过程中所受的力。

火灾试验:(Fire hazard tests)
IEC61730-2-MST21 温度试验(Temperature test)
目的:当装备在电源开路中应用的太阳能电池达到热平衡,反向电压及短路电流造成局部区域的加热在任何部位都不能所规定的温度。

IEC61730-2-MST22 热斑试验(Hot-spot test)
目的:试验目的是为了确定太阳能电池磨组成受热班加热效应之能力,例如:焊点融化、封装材料老化、电池裂纹、电池不匹配、内部连结失效,因为局部被遮光或是表面有污染物均会引起这样的缺陷。

IEC61730-2-MST23 防火试验(Fire test)
目的:这个要求建立了作为屋顶材料或者安装在已有屋顶上面的太阳能电池组件的耐火基本原则。这些组件可能暴露于大火的条件下,因此需要指出当火源来在它们所安装建筑物的外部时组件的耐火特性。组件在测试后不要求进行操作。

IEC61730-2-MST26 反向过电流试验(Reverse current overload test)
目的:组件包含电气传导材料,包裹于绝缘系统。在反向电流的条件下,在起用过电流保护装置中断电路之前,组件的接头和电池以热发散的方式释放能量。这个测试是为了确定组件在此条件下点火或燃烧的危险指数。

机械应力试验:(Mechanical stress tests)
IEC61730-2-MST32 组件破损量试验(Module breakage test)
目的:这个测试的目的是切割或打孔的伤害减小到最少

IEC61730-2-MST34 机械负荷测试(Mechanical load test)
目的:本测试目的就是评估太阳能电池模块在抵抗风、雪、冰或静态负荷下之承受能力

结构试验:(Component tests)
IEC61730-2-MST15 局部放电试验(Partial discharge test)
目的:用在组件上层或基层的聚合物材料,如果不满足IEC 的绝缘要求,那么必须满足局部放电测试。任何用在组件上层或基层的聚合物材料都要满足局部放电测试。

IEC61730-2-MST33 导线管弯曲试验(Conduit bending test)
目的:用于组件接线盒配线系统的导线管,应确保能承受住在组件安装期间和安装后对导线管所施加的压力。

IEC61730-2-MST44 接线盒敲打试验(Terminal box knock out test)
目的:可移动的孔填充在组件终端外壁应保持在应力条件下,并能与现场应用永久布线系统轻易分开。

IEC61730-2UL1703试验项目比较:
说明:比较IEC61730UL1703在太阳能电池的可靠度试验以及太阳能电池安全试验项目的差异性比较。

太阳能电池试验规范

IEC61730-2

UL1703

总试验项目:

21

23

预处理试验:

 

 

热循环(Thermal cycling test)

湿冷冻试验(Humidity freeze test)

湿热试验(Damp Heat Test)

 

紫外线试验(UV-resistance test)

 

加速老化测试(Accelerated aging test)

 

基本检查:

 

 

外观检查(Visual inspection)

 

电压电流量测测试(Voltage and current measurements test)

 

金属涂层厚度试验(Metallic coating thickness test)

 

电击危害试验:

 

 

接近性测试(Accessibility test)

 

剪切试验(Cut susceptibility test)

接地连续性试验(Ground continuity test)

 

脉冲电压试验(Impulse voltage test)

 

绝缘耐压试验(Dielectric withstand test)

湿漏电流试验(Wet leakage current test)

引线端子强度试验(Robustness of terminations test)

接合路径电阻测试(Bonding path resistance test)

 

湿绝缘电阻测试(Wet insulation-resistance test)

 

反向电流超载试验(Reverse current overload test)

 

电弧试验(Arcing test)

 

布线稳定性测试(Wiring Compartment Securement Test)

 

洒水测试(Water spray test)

 

气体腐蚀测试(Corrosive atmosphere test)

 

火灾试验:

 

 

温度试验(Temperature test)

热斑试验(Hot-spot test)

防火试验(Fire test)

反向过电流试验(Reverse current overload test)

 

机械应力试验:

 

 

组件破损量试验(Module breakage test)

 

机械负荷测试(Mechanical load test)

推挤测试(Push test)

 

冲击测试(Impact test)

 

结构试验:

 

 

局部放电试验(Partial discharge test)

 

导线管弯曲试验(Conduit bending test)

 

接线盒敲打试验(Terminal box knock out test)

 

端子扭矩测试(Terminal torque test)

 

IEC61730专有名词整理:

英文与简称

中文

说明

Module performance test (MPT)

模块性能测试

测试与量测太阳能电池的电子性能

Module safety test (MST)

模块安全测试

频估与试验太阳能电池的安全可靠度

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