Urządzenia do pomiarów instalacji fotowoltaicznej

Poprawna i bezpieczna praca poszczególnych elementów instalacji fotowoltaicznej powinna być potwierdzona wykonaniem odpowiednich pomiarów i wystawieniem właściwych protokołów. Wszystko po to aby korzystanie z instalacji fotowoltaicznej było bezpieczne. Dużym uznaniem podczas pomiarów tego typu cieszą się przyrządy wielofunkcyjne. Z jednej strony, cechuje je uniwersalność, zaś z drugiej, są wyposażone w szereg funkcji dedykowanych instalacjom fotowoltaicznym.

Mierniki wielofunkcyjne

Dużą popularnością wśród instalatorów obsługujących instalacje fotowoltaiczne cieszą się mierniki wielofunkcyjne. Ich zaleta to przede wszystkim uniwersalność dzięki czemu mogą być używane zarówno w instalacjach prądu stałego jak i przemiennego. Stąd też urządzenia tego typu spełniają wymagania normy PN-EN 61557 oraz PN-EN 61010. Ważna jest przy tym dokładność i bezpieczeństwo obsługi. Funkcjonalność przyrządów jest wykorzystywana podczas sprawdzeń ochrony przeciwpożarowej, a także przy analizie jakości energii elektrycznej. W odniesieniu do badań instalacji fotowoltaicznych przyrządy mogą być używane na potrzeby testów kategorii 1 określonych w normie PN-EN 62446. Chodzi tutaj o pomiar takich parametrów jak ciągłość połączeń ochronnych, rezystancja uziemienia, rezystancja izolacji po stronie DC, napięcie otwartego obwodu, a także prąd zwarcia, prądy pracy i moce po stronie DC i AC inwertera oraz sprawność inwertera.

Warto pamiętać, że mierząc prąd zwarcia czy napięcie otwartego obwodu jest możliwe stwierdzenie poprawności połączeń modułów w tzw. stringu określając przy tym ich właściwą polaryzację i pracę. Ponadto jest możliwe wykonywanie pomiarów zarówno dla całego łańcucha paneli jak i pojedynczego modułu. Parametry znamionowe dla poszczególnych elementów instalacji PV podają producenci przy założeniu pomiarów wykonywanych w warunkach STC (Standard Test Conditions). Na potrzeby porównania miernik automatycznie przelicza wyniki do warunków STC. W takim przypadku ważne jest aby parametry katalogowe paneli fotowoltaicznych były zapisane w bazie modułów, którą zawiera przyrząd. Pozwala to na sprawne wykonanie obliczeń oraz przeprowadzenie oceny uzyskanych wyników pomiarów.

Warto pamiętać, że pomiar ciągłości połączeń ochronnych i rezystancji uziemienia po stronie prądu stałego wykonuje się identycznie jak w przypadku instalacji odbiorczych AC. Ważne jest również aby pomiar prądów roboczych oraz mocy pod stronie prądu stałego i przemiennego był wykonywany w czasie gdy obie instalacje pracują. W oparciu o tak przeprowadzone pomiary można zweryfikować różnice między sprawnością deklarowaną przez producenta a rzeczywistą wartością tego parametru. Zebrane dane można przedstawiać w raportach tworzonych przez dedykowane oprogramowanie.

Mierniki rezystancji uziemienia oraz pomiaru rezystancji

Za podstawowe przyrządy jakie są używane przy montażu instalacji fotowoltaicznej, oprócz przyrządów do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych, uznaje się mierniki rezystancji uziemienia oraz pomiaru rezystancji.
W bardziej zaawansowanych przyrządach pomiar uziemień wykonuje się przy użyciu metody technicznej (3p, 4p). Pomiar może być przeprowadzony prądem o częstotliwości 125 Hz co zapewnia odporność na zakłócenia, które pochodzą od sieci elektroenergetycznej. Jest możliwy pomiar rezystywności gruntu i niskich reaktancji.

Nowoczesne mierniki cechuje pomiar rezystancji małym prądem z sygnalizacją akustyczną i optyczną. Zakres pomiarowy przyrządów przeznaczonych do oceny rezystancji izolacji niejednokrotnie przekracza 100 GΩ. Napięcia pomiarowe są wybierane w zakresie 50, 100, 250, 500 oraz 1000V. W niektórych przyrządach przewidziano płynną regulację pomiędzy 50 a 1000 V z dokładnością 10 V. Pomiar przeprowadza się metodą dwu- oraz trójprzewodową. Niektóre modele pozwalają na pomiar za pomocą adaptera w gnieździe sieciowym. Jest przy tym przeprowadzana automatyczna analiza kombinacji pomiarowych ze wskazaniem prądu upływu. Istotne pozostaje samoczynne rozładowanie pojemności mierzonego obiektu po zakończeniu pomiaru rezystancji izolacji. Wykonuje się bezpośredni pomiar jednego lub dwóch współczynników absorpcji. Przyrząd zapamiętuje ustawienia wartości napięcia i czasów. Z pewnością przydatne rozwiązanie stanowi pomiar napięcia stałego i przemiennego oraz pomiar pojemności badanego obiektu. W sposób akustyczny są wyznaczane pięciosekundowe odcinki czasu, które ułatwiają zdjęcie charakterystyk czasowych przy pomiarze rezystancji izolacji. W niektórych modelach przewidziano możliwość pomiaru ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych prądem ≥200mA (zgodnie z normą PN-EN 61557-4) z jednoczesnym przeprowadzeniem autokalibracji przewodów pomiarowych.

Przenośne modele elektronicznych mierników rezystancji izolacji, dzięki niewielkiej, kompaktowej obudowie, mogą być stosowane niemal w każdym miejscu. W zależności od wersji przyrządy tego typu pozwalają na pomiar różnymi napięciami. Nowoczesne mierniki cechują się bardzo szerokim zakresem rezystancji izolacji. Ważne jest aby miernik przeprowadził automatyczne rozładowanie sprawdzanych obiektów po zakończonym pomiarze.

Testy kategorii 1

Testy zaliczane do kategorii 1 wykonuje się w odniesieniu do wszystkich instalacji bez względu na ich rozmiar i stopień rozbudowy. Sprawdzeniu poddaje się stronę DC i AC instalacji. Trzeba tutaj pamiętać aby sprawdzenie strony napięcia przemiennego było wykonane w oparciu o wymagania normy PN-HD 60364-6. Dopiero po ich zakończeniu przystępuje się do sprawdzenia strony napięcia stałego. Po stronie DC wykonuje się testy z uwzględnieniem odpowiedniej kolejności – ciągłość połączeń uziemiających/ wyrównawczych, test polaryzacji, test połączenia instalacji (combiner -boxów), napięcie otwartego obwodu Voc dla danego stringu, prąd zwarciowy Isc lub prąd pracy danego stringu, sprawdzenia funkcjonalne, rezystancja izolacji obwodów. Warto podkreślić, że testy polaryzacji oraz prawidłowego połączenia należy przeprowadzać zanim będą połączone ze sobą różne stringi. Niejednokrotnie jako alternatywę w stosunku do pomiarów napięcia otwartego i prądów wykonuje się test charakterystyki zaliczane do kategorii 2.

Testy kategorii 2

Testy, które zalicza się do kategorii 2 przeprowadzane są dopiero wtedy gdy testy należące do kategorii 1 wypadną pozytywnie. Testy zaliczane do kategorii 2 w zasadzie odnoszą się bardziej do efektywności instalacji a nieco mniej do jej bezpieczeństwa tak jak to ma miejsce w kategorii 1. Stąd też sprawdzane są charakterystyki prądowonapięciowe (I-V) danego stringu oraz wykonuje się inspekcję za pomocą kamery termowizyjnej. Warto również mieć na uwadze testy dodatkowe, które są uzupełnieniem kategorii 1 i 2. Przeprowadza się je np. podczas lokalizowania usterek w pracy. Chodzi tutaj m. in. o sprawdzenie napięcia względem ziemi, pomiar poziomu izolacji na mokro, test diody zaporowej oraz ocenę zacienienia.

Dokumentacja pomiarowa

Z wykonanych pomiarów powstaje odpowiednia dokumentacja, która jest przekazywana inwestorowi. Musi ona zawierać dane pozwalające w sposób jednoznaczny zidentyfikować instalację – lista obwodów poddanych oględzinom i pomiarom, wyniki oględzin, wyniki pomiarów, datę kolejnego (okresowego) sprawdzania instalacji. Raport musi zawierać również dane kontaktowe osoby wykonującej pomiary łącznie z podpisem.

Podsumowanie

Urządzenia i instalacje fotowoltaiczne muszą spełniać odpowiednie wymagania wynikające w norm technicznych. Mowa tutaj przede wszystkim o normie wieloarkuszowej PN-EN 62446, która określa sposób oraz zakres kontroli w odniesieniu do bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznej. Trzeba jednak pamiętać nie tylko o bezpieczeństwie poszczególnych elementów instalacji ale i o efektywności jej pracy.

W normie PN-EN 62446 zwraca się uwagę na podział badań na testy kategorii 1 i 2 oraz testy dodatkowe. W pierwszej kolejności wykonuje się jednak wszystkie badanie instalacji odbiorczej po stronie prądu przemiennego uwzględniając przy tym normę PN-HD 60364. Chodzi tutaj o parametry takie jak ciągłość połączeń ochronnych, rezystancja uziemienia, rezystancja izolacji po stronie DC, napięcie otwartego obwodu UOC, a także prąd zwarcia ISC, prądy pracy i moce po stronie DC i AC inwertera oraz sprawność inwertera. Dopiero wtedy przystępuje się do pomiarów zaliczanych do kategorii 1.

Damian Żabicki