Jak lokalizovat nesnadno zjistitelná zemní spojení v solárních fotovoltaických systémech

Autor: Will White, seniorní specialista na solární aplikace ve společnosti Fluke, DER

Zemní spojení mohou v solárních fotovoltaických systémech významně ovlivnit výrobu energie, způsobit vypnutí střídače a představovat bezpečnostní riziko. Často je první známkou vybavení přerušovače obvodu zemního spojení (GFDI) nebo hlášení o poruše měniče. V obou případech je rozhodující čas a je třeba závadu ověřit, určit její místo a rychle ji odstranit, aby se systém mohl vrátil k plnému výkonu.

Vyberte si ten správný přístroj: Lokátor zemních spojení Fluke GFL-1500

Nejrychlejším a nejbezpečnějším způsobem lokalizace poruchy je použití lokátoru zemních spojení, jako je např. Fluke GFL-1500. Tento přístroj umožňuje přesnou identifikaci poruch bez spoléhání se na odhady, podrobnou dokumentaci místa instalace nebo časově náročné ruční testování. Pokud jej neznáte, můžete si o lokátoru zemních spojení Fluke GFL-1500 přečíst více zde. Jakmile poruchu odhalíte, podívejte se, jak ji můžete bezpečně opravit.

Podrobný průvodce lokalizací nesnadno zjistitelných zemních spojení v solárních fotovoltaických systémech

Než se pustíte do odstraňování poruch, vždy dodržujte postupy LOTO (uzamknutí / označení) specifické pro dané pracoviště a používejte vhodné osobní ochranné prostředky (OOP). Identifikace poruchy je pouze prvním krokem – konečným cílem je bezpečně obnovit provoz systému.

Krok 1: Analýza systému z hlediska detekce zemních spojení

Prvním krokem je zajistit, aby stejnosměrný systém nebyl uzemněn a aby mezi funkčně uzemněným vodičem a zemí nebylo žádné spojení. Při podezření na zemní spojení ověřte jeho výskyt a určete, která část pole je ovlivněna. Pomocí funkce analýzy lokátoru GFL-1500 můžete vyhodnotit stav systému a zjistit, zda došlo k poruše.

Spuštění funkce analýzy:

1. Přejděte do nabídky Setup (Nastavení) a zadejte počet modulů v sérii.
   • Tento krok lze provést také po dokončení testu stisknutím tlačítka INFO a zadáním počtu modulů.
2. Připojte měřicí kabely
   • Červený na kladný pól
   • Černý na záporný pól
   • Zelený na zemi (k uzemnění nebo uzemněné kovové části)
3. Stisknutím tlačítka Test spustíte funkci analýzy.

Přístroj změří následující parametry:

• Napětí naprázdno mezi kladným a záporným pólem
• Napětí mezi kladným pólem a zemí a záporným pólem a zemí
• Odhadovaný rozsah odporu poruchy (pokud je zjištěno zemní spojení)

V případě, že jste správně zadali počet modulů, lokátor odhadne, jak daleko v řetězci se může porucha nacházet.

Možné výsledky:

• Nesnadno zjistitelná porucha: Došlo k nízkoodporovému zemnímu spojení.
• Porucha nezjištěna: Při testu nebylo zjištěno žádné napětí proti zemi.
• Porucha s vysokým odporem: Mohlo dojít k poruše, ale neprotéká dostatečný proud k aktivaci ochrany GFDI.
• Vysoká kapacita a odpor: Podmínky v systému (např. dlouhé vedení) neumožňují zjištění jednoznačného výsledku.

Krok 2: Určení nejvhodnější strany pro vyhledání poruchy

V dalším kroku se výsledky analýzy využijí k určení nejvhodnějšího způsobu přivedení sledovacího signálu. Můžete si vybrat, zda budete signál vysílat z kladné nebo záporné strany pole.

Jak na to:

• V závislosti na pracovním postupu je často nejlepší zvolit stranu, která má nejvyšší napětí vůči zemi. Jestliže je například napětí kladného pólu vůči zemi 200 V DC a záporného pólu vůči zemi 800 V DC, přiveďte signál na zápornou stranu.
• Výjimka: Pokud jedna strana vykazuje napětí 0 V DC vůči zemi, může to znamenat poruchu na hlavním přívodním vodiči. V tomto případě může být nejjednodušší přivést signál na straně napětí 0 V DC a sledovat jej z tohoto bodu.

Krok 3: Určení režimu signálu

Sledovací signál lze přivádět ve dvou různých režimech, pole a jednotky. Režim pole by měl být použit, pokud je napětí na straně vybrané pro sledování (kladný pól vůči zemi nebo záporný pól vůči zemi) vyšší než 30 V DC. Na obrazovce vysílače vyhledejte ikonu nebezpečného napětí, která signalizuje, že napětí je vyšší než 30 V DC. Toto je výchozí a doporučený režim sledování signálu. Režim jednotky je vhodné použít, jestliže je napětí strany vybrané pro sledování nižší než 30 V DC. Například v případě poruchy hlavního přívodního vodiče, pokud je signál přiveden na stranu s napětím 0 V DC. Na obrazovce vysílače zkontrolujte, zda není zobrazena ikona nebezpečného napětí. Mezi těmito režimy se přepíná stisknutím tlačítka MODE (REŽIM) na vysílači.

Krok 4: Použití funkce Fault (Porucha) k vyhledání místa zemního spojení

Po ověření výskytu poruchy, zvolení směru sledování a výběru režimu signálu přiveďte pomocí funkce poruchy slaboproudý signál. Sledujte trasu poruchy pomocí přijímače nebo kleští a zjistěte přesné místo výskytu poruchy.

Proces sledování:

1. Přiveďte signál poruchy z vybrané strany.
2. Identifikujte vadnou větev.
   • Přijímač lze použít s odpojenou jednou stranou obvodu (rozpojené držáky pojistek na jedné sadě paralelních připojení, jako na kladné straně).
   • Klešťový přístroj se dá použít kolem párů větví (kladné a záporné měřené dohromady) bez jakéhokoli odpojení.
3. Přesně určete místo poruchy.
   • Přijímač lze použít s odpojenou jednou stranou obvodu. Nebo můžete vysílač přesunout na vadnou větev.
4. Pomocí přijímače lze sledovat signál po řetězci nebo lze v zašuměném prostředí a v prostředí s vyšší kapacitou, kde není jasná cesta signálu po trase, použít klešťový přístroj.
   • Pro vyjasnění signálu při použití kleští aktivujte filtr pásmové propusti stisknutím tlačítka BP. To platí pouze pro režim signálu Array (Pole) na vysílači.
   • Přijímač Fluke GFL-1500 poskytuje během vyhledávání poruch zvukovou (pípání) i vizuální zpětnou vazbu (blikající kontrolka LED). Při přibližování k místu poruchy se frekvence pípání/blikání zvyšuje.

Tipy pro přesné vyhledávání poruch

• Před otevřením skříní nebo přístupem k vodičům se v případě potřeby ujistěte, že je systém bez napětí.
• Vždy zkontrolujte, zda jsou měřicí kabely bezpečně připojeny.
• Ujistěte se, že systém stejnosměrného proudu není uzemněn a mezi žádným vodičem a zemí není žádné spojení.
• Pokud je sledování signálu nejasné a signál je detekován na více větvích:
  • Důkladně překontrolujte, ze které strany byl signál přiveden
  • Ověřte, zda je testovací řetězec izolován od paralelních větví
  • Zkuste použít kleště s aktivovaným filtrem pásmové propusti. Signál vysílače musí být v režimu Array (Pole).

A co dál? Lokalizace poruchy je pouze prvním krokem. Nyní, když víte, kde je problém, je třeba bezpečně provést opravu. Zde se dozvíte, jak opravit zemní spojení ve FV systémech.

Závěr: Nalezení poruchy je jen polovina nápravy

Identifikace místa nesnadno zjistitelného zemního spojení v solárním fotovoltaickém systému je prvním, zásadně důležitým krokem k obnovení výkonu a ochraně zařízení. Systematickou analýzou napětí vůči zemi a sledováním dráhy poruchy můžete izolovat problém bez zbytečných pokusů a omylů.

Nezapomeňte však, že nalezení poruchy neznamená její vyřešení. Po nalezení je nutné bezpečně odpojit napájení, zkontrolovat poškozený vodič nebo součástku a opravit nebo vyměnit vadnou část v souladu s bezpečnostními postupy a elektrotechnickými předpisy.

Zemní spojení nejen snižují výrobu energie, ale představují také riziko pro zařízení a bezpečnost. Proto je rychlá a přesná identifikace a následná správná oprava klíčem k minimalizaci prostojů a návratu k očekávanému výkonu systému.

O autorovi

Will White začal pracovat v oblasti solární energetiky v roce 2005 pro malého integrátora. Po začátcích na pozici montéra pracoval v oblasti prodeje, návrhu a řízení projektů a nakonec se stal ředitelem provozu. V roce 2016 se připojil k týmu učebních osnov ve společnosti Solar Energy International (SEI), kde se zaměřil na vývoj obsahu kurzů a výuku v oblasti solární energetiky. V roce 2022 se Will přesunul na pozici specialisty na solární aplikace ve společnosti Fluke, kde zajišťuje podporu zařízení této společnosti pro testování obnovitelných zdrojů energie, jako jsou sledovače křivek IV, elektroměry a termokamery.

Má zkušenosti s větrnou energií, solárními termálními elektrárnami, skladováním energie a všemi druhy fotovoltaiky. Zaměřuje se především na zavádění technik montáže zajišťujících vysokou kvalitu v souladu s předpisy. Will je od roku 2006 certifikovaným odborníkem organizace NABCEP pro montáž fotovoltaických systémů a dříve byl certifikovaným montérem NABCEP pro solární vytápění. Vystudoval bakalářský obor obchodní management na Columbia College Chicago a má titul MBA na University of Nebraska, Lincoln v USA. Ve volném čase pracuje se svou ženou a dcerou na jejich usedlosti ve středním Vermontu, kde mají dům ze slaměných balíků.

Kontaktovat můžete Willa prostřednictvím LinkedIn.