Исследователи из Национальной лаборатории Сандия проанализировали 6276 разъёмов фотоэлектрических систем, установленных на крышах зданий, чтобы изучить частоту и причины их отказов. Анализ показал, что основными причинами неисправностей являются малый радиус изгиба провода, сильное загрязнение разъёмов и ослабленные гайки.
Группа из Национальных лабораторий Сандия Министерства энергетики США создала новый набор данных о сбоях фотоэлектрических разъёмов, используемых в крышных системах, с целью расширить доступную информацию о поломках и факторах, их вызывающих.
Учёные отметили, что задача заключалась в создании базы данных, отражающей типичные для отрасли установки, включая методы монтажа, модели разъёмов, климатические условия и другие параметры, влияющие на уровень отказов. В исследование включена криминалистическая экспертиза для выявления первопричин повреждений.
Проблемы с разъемами MC-4
Все проанализированные разъёмы были предоставлены одним из установщиков на рынке США и были смонтированы в период с 2014 по 2017 годы в 265 крышных системах в семи регионах страны, преимущественно в Калифорнии.
Для выявления неисправностей применялся комплексный метод, включающий штрихкодирование, зачистку проводов, визуальный осмотр, измерение сопротивления четырёхпроводной линии и рентгеновский анализ.
Исследователи акцентировали внимание на высокой эффективности и быстроте анализа, а не на абсолютной точности измерений. Полученные данные опубликованы в центре DuraMAT. Анализ проводился с использованием Python-скриптов и метода межквартильного размаха для выявления выбросов.
Главными причинами отказов стали: малый радиус изгиба провода (2,2%), значительное загрязнение разъёмов (1,3%) и ослабленные гайки (1,1%). Кроме того, для оптоволоконных разъёмов выявлен критический уровень отказов из-за ослабленных гаек — 41%.
Обнаружена также связь между высокими токами и повышенным сопротивлением разъёмов, что приводит к отказам из-за резистивного нагрева.
Была проведена оценка моделей соединителей с перекрёстным и неперекрёстным сопряжением, однако чёткой разницы в их характеристиках выявлено не было — некоторые из них работали стабильно, а другие — нет.
Анализ показал, что разъёмы, разработанные для ограничения теплового рассеивания от контакта к корпусу, чаще выходят из строя, а использование закруглённых контактных шипов в некоторых моделях приводит к поломке фиксаторов.
Результаты исследования опубликованы в статье «Быстрая характеризация и анализ отказов 6276 фотоэлектрических соединителей, собранных на крышах зданий» в журнале Solar Energy. В дальнейшем методы этого исследования планируется применить для анализа более широкого спектра фотоэлектрических систем.
Дополнительно в Национальной лаборатории Сандия разработали стандартизированную терминологию для фотоэлектрических соединителей, что должно снизить путаницу и улучшить способы их применения.
