Przeprowadzanie testów kategorii 1 przyrządami Metrel MI 3108 Eurotest PV i MI 3109 Eurotest PV Lite
Jak wspomnieliśmy w pierwszej części artykułu - przed przystąpieniem do samych pomiarów po stronie DC należy zakończyć wszystkie pomiary instalacji odbiorczej po stronie AC wymagane normą PN-HD 60364-6. Pomiary te nie są jednak przedmiotem niniejszej publikacji. Po zakończeniu pomiarów strony AC z wynikiem pozytywnym, możemy rozpocząć pomiary po stronie DC. Dla formalności ze względów BHP przypominamy także, że normy nakazują aby jakiekolwiek sprawdzenia były wykonywane wyłącznie przez osoby mające odpowiednia wiedzę, doświadczenie oraz uprawnienia do wykonywania tego typu badań!
Testy kategorii 1 – Krok 1: Pomiar ciągłości połączeń ochronnych i opcjonalny pomiar rezystancji uziemienia
Pierwszym krokiem zgodnie z zaleceniami normy PN-EN 62446-1 jest pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych. Wszystkie dostępne połączenia uziemiające lub wyrównawcze dostępnych elementów przewodzących muszą być zweryfikowane. Zarówno przyrząd Metrel MI 3108 Eurotest PV, jak i MI 3109 Eurotest PV Lite wykonują pomiary ciągłości połączeń ochronnych zgodnie z normą PN-EN 61557-4 prądem 200 mA z automatyczną zmianą polaryzacji. Należy zadbać o to, aby sprawdzeniem ciągłości połączeń elementów przewodzących z szyną bądź zaciskiem uziemienia objęte zostały wszystkie tego typu połączenia jak również lokalne połączenia wyrównawcze.
Ze względu na fakt, że pomiar wykonywany jest metodą 2-przewodową rezystancja przewodów pomiarowych będzie dodawać się do wyniku pomiaru – aby tego uniknąć przed rozpoczęciem pomiaru należy zewrzeć końcówki przewodów, które będą do tego pomiaru użyte i uruchomić procedurę kompensacji, które jest dostępna w obu modelach MI 3108 i MI 3109. Dzięki temu otrzymamy precyzyjny wynik rezystancji przewodów uziemiających.
Przykładowe połączenie przewodów pomiarowych do kompensacji ich rezystancji w przyrządzie MI 3109 Eurotest PV Lite
Jeśli instalacja podłączona jest do własnego układu uziemiającego należy zweryfikować także rezystancję uziemienia tego układu i sprawdzić czy wartość ta nie przekracza wartości dopuszczalnych wymaganych do poprawnej pracy instalacji i jej zabezpieczeń. Do weryfikacji samego uziemienia można użyć np. przyrządu Metrel MI 3108 Eurotest PV, który jak wspomniano umożliwia testowanie zarówno instalacji fotowoltaicznych jak i pozostałych niskiego napięcia (model MI 3109 Eurotest PV Lite nie wykonuje tego pomiaru z racji, że leży on poza wymaganiami normy dotyczącej instalacji fotowoltaicznych, do której jest dedykowany) lub innego miernika rezystancji uziemienia spełniającego wymagania normy PN-EN 61557-5 i pozwalającego badać rezystancję uziemienia metodami opisanymi w normie PN-HD 60364-6.
Przykładowy pomiar rezystancji uziemienia metodą szpilkową za pomocą przyrządu Metrel MI 3108 Eurotest PV
Testy kategorii 1 – Krok 2 i 3: Sprawdzenie polaryzacji przewodów i stringów
Kolejnymi krokami sprawdzenia będzie test polaryzacji przewodów oraz sprawdzenie poprawności podłączenia stringów. Sprawdzenie polaryzacji przewodów na zgodność z oznaczeniami (kolorami izolacji) jak i podłączenie stringów do skrzynek rozdzielczych należy przeprowadzić odpowiednim miernikiem mogącym mierzyć napięcie DC w obu polaryzacjach. Zalecenia normy w stosunku do sprawdzenia combiner-boxów, szczególnie przy dużej liczbie stringów zakładają pomiar bardziej zaawansowany poprzez użycie woltomierza o zakresie obejmującym, co najmniej dwukrotną wartość napięcia znamionowego stringu. Zasada pomiaru opiera się na podłączeniu wszystkich przewodów o polaryzacji ujemnej oraz sprawdzaniu po kolei napięć pomiędzy wszystkimi przewodami polaryzacji dodatniej do pierwszego przewodu odniesienia. Wartość bliska zeru (z określoną tolerancją poinformuje nas o poprawności połączeń – dwukrotność wartości znamionowej o połączeniu odwrotnym). Dokładna procedura pomiarowa opisana jest w normie PN-EN 62446-1.
Testy kategorii 1 – Krok 4: Pomiar napięcia otwartego obwodu Voc
W dalszej części badań przechodzimy do sprawdzenia napięcia otwartego obwodu Voc. Badanie to pozwala w szybki sposób zweryfikować poprawność połączeń wszystkich modułów tworzących dany string. Informacje o napięciu danego stringu pozwalają zorientować się czy w prawidłowy sposób połączona jest odpowiednia ilość paneli. Jako wartości referencyjne można przyjąć dane z karty katalogowej paneli lub zmierzyć wartość Voc dla pojedynczego panelu. W większych symetrycznych instalacjach przy stabilnych warunkach nasłonecznienia dopuszczalne jest również porównywanie wartości pomiędzy całymi stringami lub przy niestabilnych warunkach użycie kilku przyrządów – przyjmując wyniki z jednego jako wartość odniesienia. Mierniki Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV Lite umożliwiają wprowadzenie parametrów modułów fotowoltaicznych do pamięci (wraz ze współczynnikami korekcyjnymi) oraz wprowadzenie kluczowych danych dotyczących budowy stringu – ilości modułów w matrycy. Na tej podstawie przyrządy te pomogą użytkownikowi informując komunikatem o prawdopodobnej pomyłce lub braku połączeń pomiędzy modułami. Pomiar może być wykonywany dla każdego stringu (lub jak wspomniano pojedynczego modułu) przed połączeniem go z inwerterem. Dodatkowo po wprowadzeniu wartości dotyczących warunków środowiskowych oraz irradiancji wartość Voc może być przeliczona do warunków STC ale o tym napiszemy szerzej w części poświęconej pomiarom charakterystyki I-V.
Wynik dużo niższy od oczekiwanego może świadczyć o nieprawidłowym podłączeniu elementów składowych (brak podłączenia lub zamieniona polaryzacja modułów), zwarcia części diod obejściowych, uszkodzeń izolacji lub zawilgocenia / zaśniedzenia elementów łączeniowych. Wynik wyższy zazwyczaj świadczy o nieprawidłowych połączeniach.
Testy kategorii 1 – Krok 5: Pomiar prądu zwarcia Isc lub prądu pracy
Kolejnym krokiem w scenariuszu pomiarów będzie pomiar prądu zwarcia Isc lub prądu pracy. Skupimy się głównie na pomiarze prądu zwarcia danego stringu z racji, że jest to test zalecany przez normę. Podobnie jak w przypadku pomiaru napięcia otwartego obwodu mierniki MI 3108 oraz MI 3109 mogą przyjść nam z pomocą i po określeniu prawidłowych parametrów elementów składowych i konfiguracji instalacji w przypadku nieprawidłowych wyników wyświetlą odpowiedni komunikat. Pomiar powinien być wykonywany przy stabilnych warunkach środowiskowych i może być wykonany na kilka sposobów opisanych przez normę PN-EN 62446-1. W tym miejscu skupimy się na wykonywaniu tego pomiaru w oparciu o specjalny tester, a więc MI 3108 oraz MI 3109. W wyposażeniu standardowym przyrządu MI 3108 w wersjach ST oraz PS oraz przyrządu MI 3109 w wersji PS (w wersji ST jako opcja) dostępna jest sonda PV Safety Probe sprawiająca, że użytkownik nie musi się martwić o swoje bezpieczeństwo podczas wykonywania tego typu pomiaru. Dzięki sondzie jest dodatkowo chroniony od niebezpieczeństw związanych z przerywaniem prądu stałego i powstawaniem łuku elektrycznego co sprawia, że korzystanie z wyspecjalizowanych przyrządów pomiarowych jest zdecydowanie bezpieczniejsze niż postępowanie wg metod alternatywnych dopuszczonych przez normę zakładających między innymi użycie zewnętrznego zwieracza z odpowiednimi możliwościami przerywania prądów zwarciowych. Używanie dedykowanych przyrządów jest nie tylko bezpieczniejsze, ale również wygodniejsze – z racji, że pomiar wykonywany jest w jednej funkcji wraz z pomiarem Voc (identyczne połączenie do pomiarów) i wartości również mogą być przeliczone do wartości STC – o czym szerzej w dalszej części publikacji. Alternatywnie jak wspomniano dopuszczalny jest pomiar prądu pracy – za pomocą cęgów A 1391 współpracujących z miernikami można badać prądy zarówno po stronie AC, jak i DC więc bez przeszkód można wykonać także taki test porównując z wartościami oczekiwanymi i STC.Zamiast pomiarów w krokach 4 i 5 można wykonać test charakterystyki prądowo-napięciowej I-V opisany w testach kategorii 2.
Testy kategorii 1 – Krok 6: Sprawdzenia funkcjonalne
W dalszej kolejności należy wykonać sprawdzenia funkcjonalne aparatów sterujących, elementów rozdzielczych i inwerterów zamontowanych w instalacji. Sprawdzenia te mają dać informację o tym, czy wszystkie elementy zostały prawidłowo zainstalowane i podłączone oraz czy spełniają swoją rolę. Procedura testowania inwerterów powinna być dostarczona przez producentów – przyrządy firmy Metrel w tym aspekcie umożliwiają opcjonalne sprawdzenie inwerterów pod kątem sprawności przetwarzania mocy po stronie DC w moc po stronie AC.
Badania sprawności inwertera przy pomocy przyrządów Metrel MI 3108 Eurotest PV lub MI 3109 Eurotest PV Lite mogą przebiegać na jeden z trzech sposobów w zależności od typu instalacji i oczekiwanej dokładności wyniku:
Sposób 1: Badanie mocy stringu po stronie DC, a następnie pomiar mocy jednej fazy po stronie AC:
Sposób 2:
Jednoczesne badanie mocy stringu po stronie DC i pomiar mocy jednej fazy po stronie AC za pomocą dodatkowych cęgów A1391 oraz przewodu A 1385:
Sposób 3:
Jednoczesne badanie mocy stringu po stronie DC i pomiar mocy trzech faz po stronie AC za pomocą dodatkowego analizatory mocy lub jakości zasilania MI 2883, MI 2885 lub MI 2892:
Połączenie pomiędzy analizatorem i przyrządem MI 3108 / MI 3109 może być wykonywane przewodowo lub poprzez opcjonalne adaptery Bluetooth.
Krok 7: Pomiar rezystancji izolacji matrycy fotowoltaicznej
Pomiar rezystancji izolacji strony DC instalacji fotowoltaicznej nieco różni się od standardowego pomiaru przeprowadzanego w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia. W przypadku instalacji fotowoltaicznych badamy obiekt, który jest pod napięciem (o ile rzecz jasna nie wykonujemy tego pomiaru w nocy). Dodatkowo instalacja zostaje narażona na napięcie probiercze, dlatego też przed rozpoczęciem pomiaru należy odpowiednio zabezpieczyć instalację przed dostępem osób nieuprawnionych a także samemu zabezpieczyć się przed możliwym porażeniem. Należy też przewidzieć wpływ ewentualnych ograniczników przepięć (SPD) na przebieg i wynik pomiaru lub jeśli element SPD może zostać uszkodzony należy na czas pomiaru odłączyć go od instalacji.
Norma PN-EN 62446-1 dopuszcza dwie metody pomiaru rezystancji izolacji – metodę 1 i metodę 2.
Metoda 1 oznacza pomiar w dwóch krokach – w pierwszym dokonywany jest pomiar rezystancji izolacji pomiędzy biegunem ujemnym i uziemieniem – w drugim pomiędzy biegunem dodatnim a uziemieniem. Metoda 2 zakłada jednorazowy pomiar pomiędzy zwartymi ze sobą biegunami instalacji oraz uziemieniem. Obie te metody są wykonywane przy matrycach / stringach odłączonych od inwerterów. Mierniki Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV Lite korzystają z pierwszej metody pomiarowej i wykonują pomiary w dwóch krokach:
Przykładowy pomiar rezystancji izolacji stringu metodą 1 za pomocą przyrządu Metrel MI 3108 Eurotest PV
Przyrządy Metrel MI 3108 i MI 3109 umożliwiają pomiar rezystancji izolacji napięciami 50V, 100V, 250V, 500V, 1000V oraz automatyczną ocenę wyniku w oparciu o wymagania normy w zależności od napięcia znamionowego instalacji. Oba przyrządy zapewniają również automatyczne rozładowanie badanej instalacji po zakończeniu pomiarów, co dodatkowo podnosi bezpieczeństwo użytkownika tych przyrządów. Zgodnie z normą pomiar możemy wykonać jednorazowo dla całej instalacji lub dla poszczególnych stringów. Jeśli wynik pomiaru całej instalacji nie spełnia określonych w normie warunków granicznych należy wykonać osobne testy dla poszczególnych stringów. W przypadku chęci porównania wyników otrzymanych obiema metodami należy użyć wzoru:
Gdzie:
Roc+ - rezystancja izolacji pomiędzy biegunem dodatnim a ziemią
Roc- - rezystancja izolacji pomiędzy biegunem ujemnym a ziemią
RS – rezystancja izolacji pomiędzy zwartymi biegunami dodatnim i ujemnym a ziemią (metoda 2)