Badanie bezpieczeństwa i efektywności instalacji fotowoltaicznych zgodnie z normą PN-EN 62446 za pomocą przyrządów Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV Lite

Instalacje fotowoltaiczne, podobnie jak inne odnawialne źródła energii, cieszą się w ostatnim czasie w Polsce bardzo dużym zainteresowaniem zarówno pośród zarządców obiektów przemysłowych, jak i odbiorców domowych. Rosnące ceny energii elektrycznej oraz liczne dofinansowania promujące budowę tego typu instalacji sprawiają, że ich liczba wzrasta wręcz lawinowo. Taka sytuacja rynkowa często niestety negatywnie wpływa na jakość używanych komponentów oraz jakość usługi montażu takich instalacji. W konsekwencji może to skutkować znacznym obniżeniem bezpieczeństwa obsługi i wzrostem ryzyka wystąpienia porażenia, poparzenia czy wybuchu pożaru związanego z nieprawidłową pracą instalacji. W niniejszej publikacji postaramy się przybliżyć specyfikę badań bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznych zgodnie z normą PN-EN 62446-1 przy pomocy dwóch modeli przyrządów pomiarowych firmy Metrel – Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV Lite – informacje w niej zawarte mogą być przydatne zarówno dla osób budujących instalacje, dokonujących sprawdzeń jak i użytkowników końcowych, którzy zlecają budowę inwestując często sporą ilość zasobów finansowych a później na co dzień są narażeni na ewentualne niebezpieczeństwa wynikające z nieprawidłowego dobrania elementów, wykonania lub sprawdzenia instalacji. Poruszymy także kwestie związane ze sprawdzeniem efektywności pracy elementów jak i całej instalacji, które pozwolą zweryfikować czy instalacja wytwarza w danych warunkach środowiskowych odpowiednią ilość energii zgodnie z danymi producenta czy też jest bardziej wątpliwą i niebezpieczną ozdobą dachu czy terenu w otoczeniu domu czy zakładu przemysłowego. 

Dokumentacja, czyli przejrzyste informacje na temat instalacji od projektu do uruchomienia

Zanim przejdziemy do omawiania tego, w jaki sposób instalacja fotowoltaiczna powinna być sprawdzana poruszymy bardzo ważną kwestię dotyczącą dokumentacji dotyczącej instalacji, którą użytkownik czy zarządca powinien otrzymać po zakończeniu prac związanych z budową i sprawdzaniem instalacji. Dokumentacja instalacji fotowoltaicznej powinna przede wszystkim obejmować podstawowe informacje o wybudowanej instalacji – czyli m.in. moc znamionową instalacji, informacje o panelach oraz inwerterach (informacje o producencie, modelu oraz liczbie), datę zainstalowania, datę sprawdzenia i oddania do eksploatacji, informacje o zlecającym montaż oraz adres zainstalowanej instalacji. Oprócz tego dokumentacja powinna obejmować dane kontaktowe firmy projektującej instalację oraz osoby odpowiedzialnej za stworzenie danego projektu, a także dokładny schemat jednokreskowy instalacji fotowoltaicznej (w przypadku bardzo rozległych instalacji możliwość zastąpienia formą tabelaryczną).

Schemat powinien jednoznacznie odzwierciedlać rzeczywistą matrycę modułów fotowoltaicznych z podaniem typów, całkowitej liczby modułów, liczby stringów (wraz z liczbą modułów tworzących dany string) oraz przypisaniem stringów do konkretnych inwerterów. Każdy string powinien mieć także sprecyzowany typ oraz przekrój stosowanych przewodów, dane znamionowe dotyczące napięć i prądów znamionowych oraz (jeśli dotyczy) informacji na temat zastosowanych zabezpieczeń nadprądowych i zastosowanym typie diod zaporowych. Cała matryca instalacji powinna być zobrazowana biorąc pod uwagę kluczowe dane takie jak typ i przekrój przewodów łączeniowych, lokalizacje elementów łączeniowych i przyłączeniowych (z ang. combiner box, junction box), lokalizację głównego wyłącznika DC oraz jego parametrów znamionowych, lokalizacje zabezpieczeń nadprądowych wraz z ich danymi znamionowymi (jeśli dotyczy) oraz innych elementów zabezpieczających (jeśli dotyczy). Dodatkowo dokumentacja musi także dokładnie obrazować stronę AC instalacji fotowoltaicznej a więc określać rozmieszczenie elementów łączeniowych i zabezpieczających (zarówno nadprądowych jak i różnicowoprądowych RCD – jeśli występują) oraz instalację uziemiającą (połączenia uziemiające / wyrównawcze, ochrona odgromowa, ograniczniki przepięć po stronie AC / DC). Jeśli matryca składa się co najmniej z 3 stringów konieczny jest też rysunek z podziałem matrycy na poszczególne stringi. Dokumentacja powinna także posiadać karty katalogowe wszystkich najważniejszych elementów składowych instalacji fotowoltaicznych i konstrukcji mocującej.

Bardzo ważnym elementem składowym dokumentacji jest opis systemów bezpieczeństwa oraz instrukcji zachowania się w razie awarii! To wymaganie jest bardzo często bagatelizowane, a bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo osób przebywających w otoczeniu instalacji w razie wystąpienia usterki i jej następstw. Informacje, z którymi zarządcy i użytkownicy instalacji bezwarunkowo muszą być zaznajomieni to m.in. procedury weryfikacji poprawności pracy instalacji, lista kontrolna zawierająca zakres czynności, które krok po kroku należy wykonać w przypadku wystąpienia awarii, procedura awaryjnego wyłączenia instalacji i jej odizolowania, zalecenia konserwacyjne, zalecenia dotyczące prac w otoczeniu instalacji – jeśli dotyczy. Oprócz tego użytkownik lub zarządca powinien otrzymać dokumenty gwarancyjne a także wszystkie inne dokumenty związane z podłączeniem instalacji do sieci danego operatora oraz oczywiście wyniki pomiarów odbiorczych z podpisem i danymi kontaktowymi osoby, która sprawdzenia odbiorczego dokonała.

Dlaczego dostępność prawidłowo sporządzonej dokumentacji jak i przyswojenie sobie podstawowych procedur przez użytkownika jest takie ważne, że zdecydowaliśmy się poświęcić jej pierwszą część naszej publikacji? Z kilku powodów. Po pierwsze - znajomość podstawowych informacji jest niezwykle ważna z punktu widzenia prawidłowego przebiegu akcji gaśniczej w razie wystąpienia pożaru instalacji! Ze względu na fakt, że moduły fotowoltaiczne generują napięcie nawet po wyłączeniu instalacji akcja strażaków rozpocznie się od rozpoznania sytuacji i możliwej minimalizacji niebezpieczeństwa porażenia lub oślepienia łukiem gaszących pożar. Dlatego też strażacy po przyjeździe na miejsce mogą zapytać użytkownika o rozmieszczenie kluczowych elementów i dostęp do procedur wyłączania instalacji. Oprócz tego dokładna znajomość topologii instalacji oraz jej kluczowych parametrów jest niezbędna do rzetelnego sprawdzenia bezpieczeństwa czy efektywności danej instalacji. Dane zawarte w kartach katalogowych elementów składowych posłużą do prawidłowego ustawienia parametrów pomiarowych (o czym w kolejnych częściach), a procedury bezpieczeństwa zawarte w dokumentacji powinny być zawsze dostępne dla osoby wykonującej sprawdzenia oraz użytkownika. Niemniej ważny jest fakt, że dokumentacja końcowa obejmująca już także protokoły sprawdzenia odbiorczego jest zaświadczeniem, że instalacja została wykonana zgodnie z wymaganiami odpowiednich przepisów i norm. Jest to szczególnie ważne w przypadku, gdy instalacja ulegnie awarii i wyrządzi szkody, a obiekt, na którym jest ona zbudowana jest ubezpieczony. Nieprawidłowości w dokumentacji mogą stanowić przyczynę obniżenia lub całkowitego odmówienia wypłaty odszkodowania przez ubezpieczyciela. Dlatego też dokumentacja powinna być jak najbardziej szczegółowa. Inwestor powinien dokładnie zwracać uwagę na jej kompletność oraz szczegółowe dane kontaktowe osób odpowiedzialnych za poszczególne etapy budowy. Szczególną uwagę należy zwracać na kompletność protokołu ze sprawdzenia instalacji i prawidłowość zapisów, które się tam znajdują. O tym jakie dane taki protokół powinien zawierać napiszemy w końcowej części publikacji.

Od czego zacząć badanie instalacji fotowoltaicznej

Badanie każdej instalacji fotowoltaicznej – podobnie jak przy odbiorczych badaniach instalacji elektrycznych niskiego napięcia należy rozpocząć od oględzin. Oględziny są inspekcją instalacji za pomocą zmysłów, wykonywaną w celu sprawdzenia poprawności doboru i montażu poszczególnych elementów instalacji fotowoltaicznych oraz zgodności z dokumentacją projektową. Podstawą oględzin są wytyczne normy PN-HD 60364-6 z uwzględnieniem dodatkowych aspektów związanych głównie ze stroną DC instalacji i inwerterem, do których należą między innymi: sprawdzenie czy instalacja została wykonana z elementów dopuszczonych do użytku na terenie Unii Europejskiej zgodnych z wymaganiami odpowiednich przepisów, instalacja została prawidłowo zainstalowana, dobrano prawidłowe środki ochrony przed porażeniem a także prawidłowe środki ochrony przed uszkodzeniem izolacji oraz prawidłowe zabezpieczenia nadprądowe. Oględzinom podlegają także elementy instalacji uziemiającej, środki ochrony odgromowej oraz przeciwprzepięciowej oraz poprawny dobór elementów składowych układu po stronie DC.

Po stronie AC instalacji fotowoltaicznej należy sprawdzić możliwości odizolowania inwertera, prawidłową konfigurację sieci, ustawienia inwertera oraz ochronę przeciwporażeniową. Bardzo ważną rolę pełni też prawidłowe oznaczenie elementów składowych instalacji (a w szczególności kluczowych wyłączników!) etykietami z nazwą elementu oraz miejsc, gdzie może utrzymywać się niebezpieczne napięcie (etykiety z ostrzeżeniami). W rozdzielnicy fotowoltaicznej powinny znaleźć się też schematy instalacji, dane kontaktowe montażysty / konserwatora, opisy procedur wyłączenia instalacji i postępowania w razie awarii. Wszystkie te oznaczenia powinny być wykonane i przytwierdzone w sposób gwarantujący ich trwałość i czytelność. Jeśli w czasie oględzin stwierdzono odstępstwa od projektu, ale mieszczą się one w granicach dopuszczalnych przez odpowiednie przepisy należy zaktualizować dokumentację powykonawczą by odzwierciedlała stan faktyczny.

Prawidłowe wykonanie oględzin, choć w praktyce często bagatelizowane, może uchronić przed dopuszczeniem do eksploatacji nieprawidłowo wykonanej instalacji, może także uchronić osobę wykonującą pomiary przed niebezpieczeństwem mogącym wynikać z popełnionych błędów montażowych oraz przyczynić się do sprawniejszego przebiegu akcji gaśniczej czy ratunkowej w razie awarii instalacji. Dodatkowo wyniki oględzin pozwalają także prawidłowo dobrać parametry pomiarowe, a więc rzetelnie i miarodajnie sprawdzić bezpieczeństwo i parametry pracy instalacji. Szczegółowe procedury oględzin można znaleźć w zapisach normy PN-EN 62446-1.

Oględziny za nami - co dalej? Dobór odpowiedniego przyrządu pomiarowego

Kolejnym krokiem po przeprowadzeniu oględzin jest wykonanie odpowiednich pomiarów instalacji. Do tych pomiarów potrzebny nam będzie oczywiście odpowiedni przyrząd spełniający wymagania norm PN-EN 61557 oraz PN-EN 61010. Norma PN-EN 62446-1 dopuszcza (podobnie jak PN-HD 60364-6) stosowanie innych przyrządów i metod pomiarowych, jeśli zapewniają one nie gorszą dokładność i poziom bezpieczeństwa. Należy jednak pamiętać, że jeśli korzystamy ze sprzętu niespełniającego wymagań tych norm to w przypadku wypadku na sprawdzanej takim przyrządem instalacji możemy być poproszeni o udowodnienie, że sprzęt rzeczywiście przeprowadzał próby w odpowiedni sposób i samo świadectwo wzorcowania w warunkach laboratoryjnych gdzie nie występują żadne zakłócenia zewnętrzne może nie być tutaj wystarczające. Oczywiście fakt ten może być także wychwycony wcześniej przez osobę odbierającą pomiary - więc zdecydowanie prościej i bezpieczniej jest pomiary wykonywać przyrządem renomowanego producenta spełniającym wymagania obu wymienionych wyżej norm. Na rynku istnieje kilka takich rozwiązań – w dalszej części pokrótce omówimy dwa modele mierników słoweńskiej firmy Metrel, która od ponad 60 lat produkuje przyrządy pomiarowe, w tym także Metrel MI 3108 Eurotest PV i MI 3109 Eurotest PV Lite służące do pomiarów bezpieczeństwa i efektywności instalacji fotowoltaicznych.