光伏组件安全鉴定测试规范.docx

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光伏组件安全鉴定测试规范

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光伏组件安全鉴定测试规

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1.目的

为了合理的验证光伏组件安全性能，以确保必要的测试项目得到统一和规定，进而保证产品质量，满足产品设计需求。

2.适用围

本规没有涉及海上和交通工具应用时的特殊要求，也不适用于集成了交/直流逆变器的组件。

本规的试验程序和通过判据为了发现由误用应用等级，不正确的使用方法或组件部元件破碎而引起的火灾、电击和人身伤害的隐患。

3.术语定义

光伏组件的应用等级定义如下：

A级：

公众可接近的、危险电压、危险功率应用

通过本等级鉴定的组件可用于高于直流50V或240W以上的系统，同时这些系统是公众有可能接触或接近的。

通过本标准和IEC61730-2适用于本应用等级的安全鉴定的组件被认为满足安全等级II的要求。

B级：

限制接近的、危险电压、危险功率应用

通过本等级鉴定的组件可用于以围栏或特定区划限制公众接近的系统。

通过本应用等级的组件只提供了基本的绝缘保护，这类组件被认为满足安全等级0的要求。

C级：

限定电压、限定功率应用

通过本等级鉴定的组件只能用于低于直流50V和240W的系统，这些系统公众是有可能接触和接近的。

通过本标准和IEC61730-2适用于本应用等级的安全鉴定的组件被认为满足安全等级III的要求。

注：

安全等级在IEC61140中规定。

4.引用标准

IEC61646，地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型

5.测试容

组件应进行的试验由IEC61730-1确定的应用等级决定，下表列出各等级所需的试验项目。

试验的顺序应根据测试序列进行。

基于应用等级的试验要求

应用等级

试验

A

B

C

预试验：

×

×

×

MST51温度循环试验（TC50或TC200）

×

×

×

MST52湿-冻试验（10HF）

×

×

×

MST53湿-热试验（DH1000）

×

×

×

MST54紫外预试验

常规检查试验：

×

×

×

MST01外观检查

电击危险试验：

×

×

-

MST11可接触性试验

×

×

-

MST12抗划伤试验

×

×

×

MST13接地连续性试验

×

×*

-

MST14冲击电压试验

×

×*

-

MST16绝缘试验

×

×

-

MST17湿漏电试验

×

×

×

MST42引线端强度试验

火灾危险试验:

×

×

×

MST21温度试验

×

×

×

MST22热斑耐久试验

×**

-

-

MST23防火试验

×

×

-

MST26反向电流过载试验

机械应力试验

×

-

×

MST32组件破损试验

×

×

×

MST34机械载荷试验

部件试验

×

-

-

MST15局部放电试验

×

×

-

MST33导线管弯曲试验

×

×

×

MST44接线盒孔口盖击开试验

×要求进行的试验。

-不要求进行的试验。

*应用等级A和B有不同的试验要求。

**安装在屋顶的组件最低要防火等级C。

5.1外观检查MST01

5.1.1目的

检查出组件的任何外观缺陷。

5.1.2程序

本试验等同IEC61215/IEC61646的10.1，并有以下的附加检查判据：

∙可能影响安全的其它任何条件；

∙与IEC61730-1第11章规定的标识不一致。

用笔录、照片标识任何裂纹、气泡或脱层等的位置和性状，这些缺陷可能在后续试验中恶化并对组件的安全性能产生不利影响。

除了下节所列的严重外观缺陷，其它目测到的外观缺陷对安全试验鉴定是可接受的。

5.1.3合格判据

对于安全试验鉴定，以下缺陷被认为是严重外观缺陷：

a）断裂、裂纹或破裂的外表面；

b）严重到会降低组件安全性的外表面弯曲或错位，包括上表面、下表面、框架、接线盒；

c）气泡或脱层在任何带电部件与组件边缘之间形成一连续通路；或气泡、脱层在试验期间有明显增大，如果该试验继续进行，这些气泡或脱层会发展成连续通路；

d）封装材料、背表面、二极管或带电光伏部件的任何熔化或烧毁的痕迹；

e）机械完整性受损到削弱组件安装和运行的安全性能的程度；

f）标识不符合IEC61730-1第12章的要求。

5.2可接触性试验MST11

5.2.1目的

确定未绝缘的带电体是否会造成对人身电击的危害。

5.2.2设备

设备如下：

g）按IEC61032图7所示的11号圆柱型试验工具。

h）欧姆表或导通测试仪。

5.2.3程序

试验程序如下：

i）根据制造商推荐的方法安装组件并进行连线；

j）将欧姆表或导通测试仪与组件电路连接，并连接到试验工具上；

k）移去组件上所有不用工具就可去掉的覆盖物、插头和连接器等的部分；

l）试验工具在所有的电连接器、插头、接线盒以及组件电路可达到的任何区域，用试验工具进行探测；

m）在探测期间监视欧姆表或导通测试仪以确定试验装置与组件电路是否有电接触。

5.2.4最终测试

无。

5.2.5要求

试验过程中试验工具和组件电路之间的电阻不允许低于1M。

5.2.6合格判据

试验过程中试验工具在任何时刻都不允许与任何带电体接触。

本试验在图1所示的试验顺序的开始和结束时进行，但是如果有理由认为某一试验会造成带电体裸露，本试验可在试验顺序中的任何时刻加试。

5.3抗划伤试验MST12

5.3.1目的

确定聚合物材料作为前后表面的组件是否能够经受住安装和维护过程中的常规操作，而无人身电击的危险。

本试验引自ANSI/UL1703。

5.3.2试验装置

试验装置如图2所示，该设备拉动一尖锐物划过组件表面，尖锐物为厚度为0.64±0.05mm的碳钢刀刃（例如，手工钢锯条的背面），并施加8.9±0.5N的压力。

5.3.3程序

试验程序如下：

n）将组件前表面向上水平放置；

o）将试验装置放在组件上停留1min，然后以150±30mm/s的速度拉过组件；

在不同的方向重复该步骤5次。

p）对组件的后表面重复进行a）和b）。

5.3.4最终测试

重复MST01、MST13、MST16和MST17试验。

5.3.5合格判据

合格判据如下：

q）无明显迹象显示前表面或后表面被划破，致使组件的带电体被暴露。

r）MST13、MST16、MST17的试验结果应满足与最初测试相同的要求。

拴：

A150mm从转动轴到施压物的重心。

B170mm从测试点到转动轴。

C测试点：

0.64mm厚的钢条。

Q施加于测试点Q的合力：

8.9N。

（原标准该处有错，应为7.9N。

2lbs*150mm/170mm/2.2kg/lbs*9.8N/kg）

图2抗划伤试验

5.4接地连续性试验MST13

5.4.1目的

证明组件所有裸露导体表面之间有一导电通路，这样光伏系统中裸露导体表面能够充分地接地。

只有组件存在裸露导体时，如金属框架或金属接线盒，才要求进行本试验。

5.4.2仪器

仪器如下：

s）能够提供2.5倍于组件最大过流保护电流值的恒流源，见MST26。

t）合适的电压表。

注：

根据IEC61730-1，最大过流保护电流值由制造商提供。

5.4.3程序

程序如下：

u）把制造商指定的接地点按其推荐的接地连接方法连接到恒流源的一端；

v）在与之相邻（连接）的裸露导体上找到与接地点有最大电通道距离的点，将该点连接到恒流源的另一端；

w）将电压表的两端连接到紧临电流引线处的导体上；

x）通入2.5倍±10%组件最大过流保护电流至少2min；

y）测量电路电流和相应的电压降；

zz）减少电流至0；

aa）在框架上的其他位置重复进行该试验。

5.4.4最终测试

无。

5.4.5合格判据

选定的裸露导体和其他任意导体之间的电阻必须小于0.1。

5.5脉冲电压试验MST14

5.5.1目的

本试验用于验证组件中固体绝缘材料承受大气环境引起的过电压的能力。

它也涉及到由于低电压设备开关引起的过电压状态。

注：

如果组件出售时均带有边框，冲击电压试验应用带边框的组件进行。

5.5.2仪器

试验仪器如下：

bb）冲击电压发生器；

cc）示波器。

5.5.3程序

为保证试验的重复性，本试验应在室温和相对湿度小于75%的条件下进行。

程序如下：

dd）用铜箔覆盖整个组件（未安装边框的组件），连接铜箔至脉冲发生器的负极；

ee）将组件输出端短接，并与冲击电压发生器的正极相连；

铜箔的参数如下：

1）铜层厚度：

0.03到0.05mm。

2）导电胶：

电阻<1，测量面积：

625mm2。

3）总厚度：

0.05到0.07mm。

ff）组件无光照，用冲击电压发生器施加脉冲电压，峰值电压如表8、波形如图3所示。

脉冲波形用示波器检测，每次试验时应检验上升时间和脉冲持续时间；

注1：

根据IEC60664-1中2.2.2.1.1的规定，组件属III类过电压器件。

由于通常组件均配备过压保护器件，试验等级已降低了一级。

另一方面，为证实增强型绝缘（如应用等级A和安全等级II所要求），应用等级A的试验等级已提高了一级。

表8脉冲电压与最大系统电压

最大系统电压

V

脉冲电压

应用等级A

V

应用等级B

V

100

1500

800

150

2500

1500

300

4000

2500

600

6000

4000

1000

8000

6000

注2：

如最大系统电压不同于表中所列，可以采用线性插法。

gg）必须施加3个连续的脉冲；

hh）改变脉冲发生器终端的极性，再施加3个连续的脉冲。

5.5.4最终的测试

重复MST01外观检查。

5.5.5合格判据

合格判据如下：

ii）试验期间未观测到组件绝缘破坏或表面闪络的现象；

jj）无10.1定义的严重外观缺陷。

注：

O1为脉冲电压的起点，该点为线性时间轴与A、B点确定的直线的交点。

图3按IEC60060-1规定的脉冲电压波形

5.6绝缘试验MST16

5.6.1目的

确定组件载流元件与框架或外部是否绝缘良好。

本试验应在环境温度（见IEC60068-1）和相对湿度不超过75%的条件下进行。

5.6.2程序

本试验等同于IEC61215/IEC61646的10.3，但试验电压取决于应用等级和最大系统电压。

应用等级A的最大测试电压应等于2000V加4倍的系统最高电压，应用等级B的最大测试电压应等于1000V加2倍的系统最高电压。

5.6.3合格判据

见IEC61215/IEC61646。

5.7温度试验MST21

5.7.1目的

本试验用来确定构成组件的不同部件和材料的最高参考温度，以判定其应用是否适当。

5.7.2试验条件

试验时周围环境温度可在20º到55ºC之间。

按IEC60904-2和IEC60904-6的规定，试验时组件平面的辅照度不应低于700W/m2，辐照度用精度±5%经校准的仪器测量。

所有数据的采集均应在风速小于1m/s时进行。

5.7.3程序

试验用组件安装在厚约为19mm的木板、压制板或复合板制成的平台上。

平台安装样品的一面应漆成不反光的黑色。

平台每边应比组件至少长出60cm。

根据制造商提供的安装说明书把试验组件安装在平台上。

如果说明书提供了不止一种安装方式，应使用最坏状态的安装方式。

如果没有指定安装方式，试验用组件应直接安装在平台上。

组件部件的温度应使用校验过的、最大测量不准确度为±2℃的仪器或系统测量。

分别测试组件开路和短路两种工作状态，记录每个测试位置在达到热稳定后的温度。

达到热稳定是指每隔5min记录一个温度，连续3个温度之间的变化小于±1℃。

在实际环境温度（Tamb）下测得的部件温度（Tobs）应折合到40℃的参考环境温度。

折合公式为：

Tcon=Tobs+（40-Tamb），其中Tcon是折合后的温度。

如果温度试验中得到不合格的结果，并且因该结果与试验临界条件有关，尽管试验条件在规定的围，但比需要的条件更恶劣，例如，试验时的环境温度接近允许值的上限，试验可在更靠近许可围中点的条件下重新进行。

如果辐照度不是1000W/m2，应在两辐照度下测量温度，两个辐照度之间最小间隔为80W/m2，然后用二次方程外推得到辐照度为1000W/m2的温度。

典型的测试点包括：

∙组件中心电池对应的上表面处；

∙组件中心电池对应的下表面处；

∙接线盒壁表面；

∙接线盒部空间；

∙现场接线端子；

∙现场接线用引线的绝缘层；

∙电连接器外壳（如果配有）

∙二极管外壳（如果配有）

注：

由结构的不同，实验室可对每个所述区域设置多于一个的数据采集点。

5.7.4要求

要求如下：

kk）测量温度不超过表9列出的表面、材料和部件对应的温度要求：

ll）组件的任何部分无蠕变、变形、下陷、烧焦或类似10.1定义的损伤。

表9部件温度极限

元件、材料或部件

温度极限

℃

绝缘材料：

c）

聚合物

a）

纤维

90

层压酚类化合物

125

模压酚类化合物

150

现场接线端子，金属元件

高于环境温度30℃

接线盒中导线可接触到的部分

a）或d），较高的一个，或b）

带绝缘的导体

d）

安装表面（框架）和结构件之间的间隙

90

a）材料的相对指示温度（RTI）减去20℃。

b）如果对使用导体有最小温度额定值的标识，接线盒中端子温度可超过该值，但不应高于90℃。

c）如果能够确定较高的温度不会有火灾或电击的危险，高于规定的温度是可接受的。

d）带绝缘的导体温度不应超过导体的额定温度。

5.8防火试验MST23

5.8.1目的

本试验用于确定光伏组件作为屋面材料或安装在现有屋面之上时的基本的防火能力。

这些组件可能暴露在火灾中，因此必须对其暴露在外部火源时的防火能力提供标定。

对试验后组件的功能不作要求。

注：

本试验规定了基本的要求。

对用于建筑的组件可能不能满足所有国家或地区的建筑法规的要求需要加强或附加的试验。

防火等级从C（基本的防火等级）到B，再到A（最高的防火等级）。

最低的防火等级C是所有安装在建筑物上组件的最低要求。

特殊的应用可能要求更高级别的鉴定。

5.8.2方法

用以替代有防火等级的屋面材料的组件或安装在已有的带防火等级的屋面上的光伏组件，需进行附录A中的燃块试验和火焰蔓延试验，该试验基于ANSI/UL790。

应提供足够多的样品以分别进行火焰蔓延和燃块试验。

通过本试验的产品是不易燃的，可对屋顶结构提供一定的防火保护，不从其固定的位置滑落，也不会产生燃烧溅出物。

5.8.3合格判据

光伏组件应达到附录A要求的防火等级。

安装在已有屋面上的组件应进行燃块试验和火焰蔓延试验。

对用作屋面材料的组件应进行ANSI/UL790规定的其它后续试验。

注：

IECTC82希望将国际防火试验标准，例如ISO834用于光伏组件的防火试验。

在标准出版前，这里描述的试验将作为组件安全鉴定的最低要求。

5.9反向电流过载试验MST26

5.9.1目的

组件中包含外面有绝缘层的导电材料。

在发生反向电流的故障时，并在电路中所装的过流保护器断开电路之前，组件的电池和互连条将被迫发热以消耗能量。

本试验用以确定在这种状态下组件对燃点和火灾的承受能力。

5.9.2程序

用一单层的白薄纸覆盖在一块19mm厚的软松木板上，后将试验组件的上表面朝下放置其上。

组件的背表面覆盖一层细纱布。

该细纱布是一种未经处理的棉布，规格为26m2/kg到28m2/kg，支数为32乘28。

短路所有的防反二极管。

试验应在无风条件下进行。

组件上辐照度应低于50W/m2。

将一台实验室用直流电源连接到组件上，电源正极接组件输出端的正极。

反向试验电流（Itest）应等于制造商提供的组件过流保护电流额定值的135%。

试验电源电流值应被限制为Itest，加大电源电压使反向电流能流过组件。

试验应持续2h，或出现失败时。

注：

关于最大过流保护额定值，见IEC61730-1中12.1。

5.9.3合格判据

合格判据如下：

mm）组件没有燃烧，与组件接触的细纱棉布和白薄纸也没有燃烧或焦斑；

nn）MST17应满足与最初测试相同的要求。

5.10组件破裂试验MST32

5.10.1目的

本试验的目的是确认如果组件破裂后，划伤或刺伤的危险能被减至最小。

5.10.2背景

本试验引自ANSIZ97.1中的碰撞试验。

5.10.3装置

装置如下：

oo）撞击袋应为皮革制的与吊袋形状和尺寸类似的袋子，袋子应用铅子弹或铅球（直径2.5到3.0mm，即7.5号子弹）填充到要求的重量。

图4为撞击袋的设计。

袋子的外表面应用胶带包裹，如图所示。

试验时，撞击袋应用1.3cm宽的有玻璃丝增强的压敏胶带完全包裹（见图4）。

pp）必须使用与图5和图6类似的测试框架以减小试验中的移动和偏转。

结构框架和支柱应为100mm×200mm或更大的槽钢，其最小截面惯性矩应大约有187cm2。

框架的边角处采用焊接或螺栓安全地固定在一起，以减小碰撞时的扭曲。

试验框架还应用螺栓固定在地面上以防试验时移动。

qq）撞击袋充以约45.5kg重的铅弹，从1.2m的垂直高度自由下摆时将产生542J的动能。

5.10.4程序

将组件用制造商指示的方法牢固地安装在测试框架居中的位置。

试验程序如下：

rr）撞击袋静止，其到组件表面的距离不超过13mm，到组件中心的距离不超过50mm；

ss）拉起撞击袋到300mm高，等袋子稳定后，放开袋子撞击组件；

tt）如果组件没有破裂，拉起撞击袋到450mm高，重复b）。

如果仍然无破裂，拉起撞击袋到1,220mm高，再重复b）。

5.10.5合格判据

如果满足以下任何一条判据，组件应判定为通过破裂试验：

uu）当破裂发生时，无直径大于76mm（3inch）的球可自由穿过的裂缝或开口。

vv）当破损发生时，在撞击后5min收集到的最大的10片无裂纹的碎片,其总重量的克数不大于样品厚度的毫米数乘16。

ww）当破裂发生时，无大于6.5cm2的碎片溅出组件以外。

xx）组件没有破裂。

图4撞击物

图5撞击框架1

注：

固定试验样品的夹紧框架没有标识

图6撞击框架2

5.11局部放电试验MST15

本试验参考IEC60664-1中的4.1.2.4。

5.11．1目的

未经过适当的IEC绝缘材料预鉴定的聚合物材料用作组件上表层或下表层时，必须通过局部放电试验。

作为上表层或下表层的任何聚合物均应进行本试验（见IEC61730-1）。

5.11.2预处理

建议采用组件封装前的聚合物薄膜材料进行局部放电试验。

5.11.3仪器

符合IEC60664-1标准电荷测量仪或无线电干涉仪。

5.11.4程序

程序如下：

yy）根据IEC60664-1中C.2.1和D.1，试验电压从低于最大系统电压的值开始，逐渐升高电压至局部放电发生（阈值电压），再继续升高10%；

zzz）然后将电压降低到局部放电消失；

aaa）当充电密度降到1pC时，应认为已达到猝失电压。

该电压须用精度5%的仪器测量；

bbb）局部放电的猝失电压可能受环境条件的影响。

对这些影响应考虑F1为1.2的基本安全因子。

ccc）根据IEC60664-1中4.1.2.4滞后因子被减至1。

安全等级A要求加强型绝缘有一附加安全因子F3=1.25，因此试验电压的初始值为1.5Uoc（系统电压又组件制造商给出）；

ddd）用10个试验样品重复测试。

5.11.5合格判据

如果局部放电猝失电压的平均值减去标准偏差大于给定最大系统电压的1.5倍，那么该聚合物通过本试验。

5.12导线管弯曲试验MST33

5.12.1目的

组件如带有接线盒，并且该接线盒是准备与导线管配合使用作为永久性配线系统时，必须保证接线盒的结构能够经受安装时或安装后可能作用到导线管上的载荷。

5.12.2程序

将两根长460mm，其公称尺寸与接线盒相配的导线管安装在（如果接线盒是单面引出导线管,该试验将不适用）。

对打算用非金属导线管的接线盒，先把试验导线管热焊到管接头上，安装前的固化时间不低于24h。

将接线盒装在试验装置的中间，整个装置放在如图7所示的支撑物上。

将支撑物之间的距离设置为760mm加上接线盒中导线管末端之间的距离，以给试验样品作用所要求的弯曲力矩。

表10列出了不同规格的导线管需加载的作用力，载荷悬挂在接线盒中心60s。

在这段时间，接线盒和导线管应绕装置的中心轴旋转一周。

5.12.3合格判据

组件接线盒的壁不应破裂或从导线管上分离。

注：

如果导线管破裂发生在接线盒损坏或连接分离之前，接线盒的性能可认为是合格的。

表10弯曲载荷

导线管公称尺寸

mm

载荷力

N

13-25

220

26-50

330

51-100

490

图7试验装置

5.13接线盒孔口盖敲落试验MST44

5.13.1目的

组件接线盒壁上可敲落的孔口盖在正常使用时的外力下应保持在原位，在现场安装永久性配线系统时应能方便地敲落。

5.13.2试验条件

一个带可敲落孔口的聚合物接线盒样品将在环境温度25ºC下“以收到样品时的状态”进行试验；

另一个带可敲落孔口的聚合物接线盒样品将在-20±1ºC下放置5h。

放置后该接线盒应立即重复上述试验。

5.13.3程序

试验程序如下：

第一步用一个最短38mm长、直径6.4mm的平头圆轴对敲落盖施加44.5N的力，持续施力1min。

施力方向与孔盖平面垂直，加在最可能引起敲落盖移动的位置。

1h后测量孔盖和接线盒壁的错位。

第二步用一个螺丝刀当凿子，把敲落盖击开。

敲落后允许螺丝刀刃边沿已经打开的壁划一周，以除去留在边缘上的碎片。

第三步对另外两个敲落盖重复第一步和第二步。

如果接线盒的一个敲落盖可以有多个直径的开孔，当小直径敲落盖被击开时，大直径敲落盖应无移动。

5.13.4合格判据

敲落盖在施加上述稳定的作用力后仍应保持在原位，并且所测敲落盖和开口之间的错位应不大于0.75mm。

敲落盖应容易地敲落，且不造成任何尖锐边缘或对接线盒产生任何损坏。

6.测试序列