Pomiary impedancji pętli zwarcia na farmach fotowoltaicznych

W związku z dynamicznym rozwojem farm fotowoltaicznych rośnie zapotrzebowanie na prawidłowe pomiary impedancji pętli zwarcia na odcinku inwerter-transformator nn/SN. Z pomocą przychodzi Sonel MZC-340-PV: pierwszy na świecie miernik przeznaczony do pomiarów impedancji pętli zwarcia w sieciach o napięciach dochodzących aż do 900 V AC, z kategorią pomiarową CAT IV 1000 V.

Coraz więcej farm fotowoltaicznych w Polsce

Nie tylko na świecie, ale również w Polsce buduje się coraz większe farmy fotowoltaiczne, jak choćby te, które powstały w ostatnim czasie w Brudzewie (woj. wielkopolskie), gdzie łączna zainstalowana moc wynosi blisko 70 MW, czy w Wietrzychowie koło Nidzicy (woj. warmińsko-mazurskie) o mocy 74 MW. Największa obecnie farma znajduje się w Zwartowie (woj. pomorskie) i generuje moc 204 MW.

Według statystyk publikowanych przez Urząd Regulacji Energetyki, do czerwca 2023 r. do Krajowego Systemu Energetycznego podłączonych zostało już 289 farm o mocy od 1 MW do 204 MW. Właściciele zapowiadają, że farmy będą cyklicznie rozbudowywane o kolejne dziesiątki czy setki megawatów.

Aby ograniczyć koszty w przypadku tak dużych obiektów, inwestorzy i projektanci stosują w nich inwertery o nominalnej mocy czynnej P ≈ 185 kW. Urządzenia te przetwarzają napięcie 1500 V DC na napięcie 800 V AC. Po opuszczeniu inwertera energia płynie do sieci średniego napięcia poprzez stację transformatorową 0,8 kV / 20 kV. Na farmach o mocach od 1 MW takie rozwiązanie staje się standardem.

Rys. 1. Pomiar impedancji pętli zwarcia w obwodzie roboczym (L1-L2) sieci IT na przykładzie farmy fotowoltaicznej z siecią IT 800 V AC

Zdjęcie 1. Farma z inwerterem o mocy P ≈ 185 kW. Pomiary przy użyciu miernika Sonel MZC-340-PV

Wytyczne dla wykonawców farm fotowoltaicznych

Chcąc przekazać do eksploatacji, sprawdzić, okresowo serwisować i nadzorować tak rozległą instalację, wykonawca będzie wspierał się wytycznymi ujętymi w normie EN 62446-1 „Systemy fotowoltaiczne (PV) -- Wymagania dotyczące badań, dokumentacji i utrzymania”. Dokument wskazuje, że kontrola farmy fotowoltaicznej pod względem ochrony przeciwporażeniowej powinna być realizowana zgodnie z głównym standardem uznanym na terenie Unii Europejskiej, tj. normą EN 60364-6 oraz przywołaną w niej normą EN 60364-4-41.

Wykonawca powinien przedstawić protokoły wykonanych pomiarów, w tym m.in. z pomiaru impedancji pętli zwarcia, której odpowiednia wartość stanowi jeden z podstawowych środków ochrony przed porażeniem.

Sonel MZC-340-PV – pierwszy taki miernik na świecie

Dotychczas na rynku nie istniał odpowiedni sprzęt pozwalający wykonać pomiary w wyżej wymienionym obszarze. Tę lukę postanowiła wypełnić firma Sonel, przygotowując nowy, pionierski produkt – miernik Sonel MZC-340-PV, przeznaczony do pomiaru impedancji pętli zwarcia i wyznaczania prądu zwarciowego. Urządzenie pozwala wykonać badania w sieciach o napięciach dochodzących aż do 900 V AC.

Zdjęcie 2. Parametry napięcia sieciowego w instalacji PV. Jedna z farm na terenie Polski

Pomiary przy tak wysokich napięciach oraz przy źródłach o dużej energii, do których możemy zaliczyć inwertery i transformatory stosowane na dużych farmach PV, są możliwe, ponieważ silnoprądowy miernik impedancji pętli zwarcia Sonel MZC-340-PV zaprojektowano i wykonano w kategorii pomiarowej CAT IV 1000 V. Tylko ta kategoria gwarantuje bezpieczeństwo pracy personelu wykonującego pomiary w takich warunkach. Specyfika prowadzonych badań sprawia, że na kontrolowanym obiekcie może w czasie badań pojawić się napięcie przekraczające 800 V do ziemi, mimo że mamy sieć IT, a więc izolowaną. Pomiary prowadzone miernikiem o niższej kategorii są zabronione, gdyż zagrażają bezpieczeństwu zespołu pomiarowego i z pewnością zostaną podważone przez świadomego inspektora nadzoru inwestorskiego.

Zdjęcie 3. Pomiary przy użyciu miernika Sonel MZC-340-PV

Zdalne pomiary dla maksymalnego bezpieczeństwa

Nowy miernik nie posiada wyświetlacza, a sterowanie nim i prezentacja uzyskanych wyników odbywa się zdalnie, na dowolnym urządzeniu mobilnym z wbudowaną komunikacją Wi-Fi (telefon, tablet, laptop itp.) i z przeglądarką internetową. Urządzeń równocześnie komunikujących się z Sonel MZC-340-PV może być nawet pięć. Dla zapewnienia podstawowej funkcjonalności nie jest wymagane połączenie z internetem. Natomiast w celu uaktualnienia oprogramowania przyrządu dostęp do sieci jest już potrzebny – pliki są pobierane z serwerów producenta.

Miernik Sonel MZC-340-PV może być sterowany przy pomocy:

telefonu lub tabletu – nie ma znaczenia, na jakim systemie został on oparty (Android, IOS, Windows…). Pełna funkcjonalność w zakresie startowania pomiarów, odczytu wyników i zarządzania pamięcią,
panelu dotykowego w samochodzie – funkcjonalność w zakresie startowania pomiarów, odczytu wyników i zarządzania pamięcią,
smartwatcha – bardziej do nadzoru niż startowania pomiarów.

Zdjęcie 4. Sterowanie z telefonu lub tabletu

Zdjęcie 5. Wykorzystanie smartwatcha

Bogata funkcjonalność i szerokie zastosowanie

Potężnym atutem Sonel MZC-340-PV jest pomiar bardzo małych impedancji pętli zwarcia, praktycznie od 7,2 mΩ z rozdzielczością 0,1 mΩ, przy czym:

przy napięciu 230 V AC prąd pomiarowy wynosi 130 A,
przy napięciu 550 V AC prąd pomiarowy wynosi 305 A,
przy napięciu 900 V AC prąd pomiarowy wynosi 250 A.

Przyrząd może pracować w sieciach o napięciu znamionowym 220/380 V, 230/400 V, 240/415 V, 290/500 V, 400/690 V, 460/800 V (maksymalnie do 900 V) w zakresie częstotliwości 45...65 Hz. Miernik Sonel MZC-340-PV wykorzystuje w pomiarach metodę czteroprzewodową (4P), gdzie przewody pomiarowe nie wpływają na wartość mierzonej impedancji. Do badań można wykorzystać krokodylki i sondy Kelvina, które - podobnie jak miernik - wykonano w kategorii pomiarowej CAT IV 1000 V.

Sonel MZC- 340-PV, choć przeznaczony głównie na farmy fotowoltaiczne, doskonale sprawdzi się także przy wykonywaniu pomiarów na farmach wiatrowych, stacjach transformatorowych niskiego napięcia czy w przemyśle ciężkim i odkrywkowym. To doskonały wybór na lata niezawodnej i bezpiecznej pracy.

Sonel S.A.