Sam podgląd uzysków w aplikacji inwertera to za mało – poprawna produkcja energii nie gwarantuje braku ukrytych usterek. Sprawdź, jak przeprowadzić profesjonalną kontrolę okresową 5-letniej instalacji fotowoltaicznej zgodnie z normą EN 62446-1 przy użyciu miernika Sonel PVM-1021 oraz IRM-1.

Dlaczego sama obserwacja falownika nie wystarczy?

Duża liczba instalacji fotowoltaicznych w Polsce sprawia, że coraz większego znaczenia nabiera ich późniejsza eksploatacja oraz utrzymanie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa i sprawności. O ile wykonanie pełnego pakietu badań podczas odbioru nowej instalacji jest standardem, o tyle w kolejnych latach użytkowania kontrola często sprowadza się jedynie do obserwacji pracy falownika i uzysków energetycznych.

Należy jednak pamiętać, że poprawna produkcja energii nie zawsze oznacza prawidłowy stan techniczny instalacji. Degradacja izolacji, uszkodzenia elementów ochrony przeciwprzepięciowej czy pogorszenie jakości połączeń elektrycznych mogą przez długi czas pozostawać niezauważone.

Kontrola 5-letniej instalacji fotowoltaicznej w praktyce – studium przypadku

W ramach studium przypadku skontrolowano instalację PV pracującą przy domu jednorodzinnym. Moduły fotowoltaiczne zamontowano tutaj na konstrukcji naziemnej, natomiast falownik znajdował się w odległości około 20–30 m od generatora PV.

Zakres przeprowadzonej kontroli, oparty na badaniach stosowanych podczas weryfikacji instalacji PV zgodnie z EN 62446-1, obejmował:

• oględziny instalacji,
• pomiar napięcia obwodu otwartego (U_OC),
• pomiar prądu zwarciowego (I_SC),
• pomiar rezystancji izolacji strony DC (R_ISO),
• sprawdzenie ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych (R_CONT),
• rejestrację warunków środowiskowych.

Do wykonania pomiarów wykorzystano miernik instalacji fotowoltaicznych Sonel PVM-1021, współpracujący z miernikiem nasłonecznienia i temperatury Sonel IRM-1.

Etap 1: Oględziny wizualne i identyfikacja parametrów obwodu DC

Pierwszym etapem kontroli była szczegółowa weryfikacja wizualna instalacji. Na podstawie tabliczki znamionowej zidentyfikowano moduły LONGi LR4-66HPH-415M o mocy znamionowej 415. 

Instalacja składała się z 22 modułów podzielonych na dwa łańcuchy po 11 modułów połączonych szeregowo. Każdy z łańcuchów był podłączony do falownika oddzielną parą przewodów DC i badany osobno.

Podczas oględzin sprawdzono między innymi:

• stan powierzchni i ram modułów,
• mocowanie paneli do konstrukcji,
• ułożenie przewodów pod modułami,
• stan widocznych złączy i puszek przyłączeniowych,
• ochronę przewodów przed tarciem oraz ostrymi krawędziami,
• połączenia wyrównawcze konstrukcji,
• oznaczenia i zabezpieczenia po stronie DC.

Wynik kontroli wizualnej: Nie stwierdzono uszkodzeń mechanicznych modułów ani oznak przegrzewania przewodów i złączy. Kontrola wizualna rozdzielnicy AC również zakończyła się wynikiem pozytywnym.

Etap 2: Pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych (R_CONT)

Kolejnym krokiem był pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych. Jeden punkt pomiarowy znajdował się przy instalacji PV, a drugi w rejonie falownika i głównego połączenia wyrównawczego.

Ze względu na znaczną odległość konieczne było użycie 30-metrowego przewodu pomiarowego. Przed właściwym badaniem wykonano jego autozerowanie, czyli kompensację rezystancji przewodów pomiarowych. Miernik Sonel PVM-1021 wykonuje pomiar R_CONT prądem około 200 mA. 

Uzyskane wyniki pomiarów:

• Ciągłość połączeń ramy PV:  0,2 Ω
• Ciągłość połączeń ramy do falownika: około 0,6 Ω

Dużym ułatwieniem dla pomiarowca pracującego w terenie jest wbudowana w Sonel PVM-1021 funkcja AutoStart. Automatycznie inicjuje ona pomiar po wykryciu odpowiednich warunków pomiarowych. Opcja dostępna jest dla rezystancji mniejszej niż 21 Ω.

Etap 3: Rejestracja warunków środowiskowych i przeliczenia do STC

Do miernika Sonel PVM-1021 przekazywano parametry środowiskowe wykorzystywane do przeliczania wyników pomiarów do warunków STC. Miernik nasłonecznienia i temperatury Sonel IRM-1 ustawiono w tej samej płaszczyźnie, co badane moduły, tak aby czujnik irradiancji odwzorowywał warunki napromienienia badanego łańcucha. Do zamocowania miernika oraz pomiaru temperatury wykorzystano zestaw montażowo-pomiarowy do IRM-1, wyposażony w sondę umożliwiającą pomiar temperatury modułu PV oraz temperatury otoczenia.

Dane środowiskowe były przesyłane z miernika IRM-1 do PVM-1021 w czasie rzeczywistym za pośrednictwem bezprzewodowej technologii radiowej LoRa®.

Status połączenia jest stale sygnalizowany na wyświetlaczu Sonel PVM-1021 (miganie ikony oznacza inicjowanie połączenia, a światło ciągłe – nawiązanie stabilnej łączności). Dzięki temu główny miernik na bieżąco uwzględnia aktualną irradiancję i temperaturę podczas kalkulacji wartości STC.

Jeśli podczas pracy w terenie zasięg radiowy zostanie chwilowo przerwany, z pomocą przychodzi funkcja reSYNC, która po odzyskaniu łączności automatycznie uzupełnia wyniki o zapisane w pamięci IRM-1 parametry środowiskowe.

Etap 4: Pomiary właściwe strony DC w trybie AUTO

Kluczową część kontroli wykonano w trybie AUTO. To właśnie tutaj Sonel PVM-1021 szczególnie ułatwia pracę pomiarowca – po jednym podłączeniu przewodów i naciśnięciu przycisku START miernik automatycznie przeprowadza sekwencję trzech podstawowych badań strony DC.

Po przygotowaniu instalacji i odłączeniu badanego stringu od falownika Sonel PVM-1021 podłączono za pomocą adapterów MC4 do przewodu dodatniego i ujemnego. Trzeci przewód połączono z uziemioną konstrukcją instalacji.

Przed rozpoczęciem pomiaru wprowadzono parametry znamionowe badanego modułu/stringu oraz właściwe współczynniki temperaturowe α i β zgodne z dokumentacją producenta. 

Po ustawieniu parametrów i naciśnięciu przycisku START miernik automatycznie wykonał:

• pomiar napięcia obwodu otwartego (U_OC),
• pomiar prądu zwarciowego (I_SC),
• pomiar rezystancji izolacji (R_ISO+ i R_ISO-).

Nie było potrzeby przełączania funkcji miernika ani przepinania przewodów pomiędzy kolejnymi badaniami. W praktyce oznacza to mniej czynności wykonywanych przez operatora, krótszy czas pracy przy stringu i mniejsze ryzyko pomyłki podczas zmiany konfiguracji pomiarowej.

Sonel PVM-1021 zmierzył napięcie obwodu otwartego 510,0 V oraz prąd zwarciowy 4,43 A, a dzięki danym otrzymywanym z IRM-1 przeliczył wyniki odpowiednio do 513,3 V i 11,16 A w warunkach STC. Jednocześnie wykonane zostały pomiary rezystancji izolacji: wartości >300 MΩ dla bieguna dodatniego i dla bieguna ujemnego na zakresie 1000 V. Sonel PVM-1021 umożliwia dobór napięcia pomiarowego UISO odpowiednio do badanej instalacji.

W zakresie wykonanych badań nie stwierdzono nieprawidłowości wskazujących na pogorszenie bezpieczeństwa elektrycznego instalacji. Wszystkie pomiary wykonano w ramach jednej automatycznej sekwencji, bez zmiany funkcji i bez przepinania przewodów pomiarowych.

W momencie rozpoczęcia pomiarów irradiancja wynosiła około 430 W/m². W trakcie wykonywania kolejnych badań warunki nasłonecznienia uległy pogorszeniu, a irradiancja okresowo spadała do około 380 W/m² i wzrastała do około 410 W/m². Ze względu na stosunkowo niski poziom irradiancji oraz dużą różnicę pomiędzy warunkami pomiaru, a warunkami STC wyniki przeliczone do STC należy interpretować z uwzględnieniem zwiększonej niepewności. W przypadku wątpliwości pomiar warto powtórzyć przy wyższej i bardziej stabilnej irradiancji.

Etap 5: Inspekcja termowizyjna kamerą Sonel KT-525-PRO

Ostatnim etapem kontroli była inspekcja termowizyjna modułów PV, stanowiąca doskonałe uzupełnienie podstawowego zakresu badań elektrycznych. Do oceny rozkładu temperatur na powierzchni modułów wykorzystano kamerę termowizyjną Sonel KT-525-PRO. Badanie pozwoliło precyzyjnie przeanalizować stan cieplny powierzchni modułów oraz zidentyfikować potencjalne anomalie w obszarze modułów, złączy i połączeń elektrycznych.

Diagnostyka termowizyjna w instalacjach fotowoltaicznych umożliwia szybkie wykrycie usterek, takich jak:

• lokalnie przegrzewające się ogniwa,
• nieprawidłowości w pracy poszczególnych sekcji modułu,
• niepożądana aktywacja diod bocznikujących,
• przegrzewające się puszki przyłączeniowe i połączenia elektryczne,
• skutki zabrudzenia lub częściowego zacienienia modułów.

Podsumowanie: Kompleksowa diagnostyka to więcej niż monitoring uzysków

Okresowa kontrola kilkuletniej instalacji PV powinna obejmować nie tylko ocenę jej bieżącej pracy, ale również weryfikację stanu technicznego elementów, które podczas normalnej eksploatacji pozostają poza bezpośrednim nadzorem falownika. 

Pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych, napięcia obwodu otwartego, prądu zwarciowego oraz rezystancji izolacji pozwala ocenić podstawowe parametry elektryczne strony DC i wykryć nieprawidłowości, które nie zawsze powodują zauważalny spadek uzysku energii. 

Uzupełnienie pomiarów elektrycznych o oględziny i inspekcję termowizyjną daje pełniejszy obraz stanu instalacji. Dzięki temu kontrola nie ogranicza się wyłącznie do stwierdzenia, czy instalacja produkuje energię, ale pozwala również wskazać obszary wymagające dalszej diagnostyki.