PV-reeksen testen op intermitterende aardfouten
Door Will White, senior specialist op het gebied van zonne-energietoepassingen bij Fluke
Intermitterende aardfouten in fotovoltaïsche (PV) systemen behoren tot de lastigste problemen waarmee zonne-energietechnici te maken hebben. In tegenstelling tot harde of actieve fouten verschijnen intermitterende fouten vaak alleen onder specifieke omstandigheden - nat weer, thermische uitzetting of zelfs beweging van de tracking-array. Als ze niet worden opgelost, kunnen ze omvormers uitschakelen, veiligheidsrisico's veroorzaken en leiden tot volledige storingen.
Deze handleiding biedt een stapsgewijze methode voor het veilig testen van stroomvoerende PV-reeksen om intermitterende aardfouten op te sporen met behulp van betrouwbare instrumenten en procedures.
Wat is een intermitterende aardfout?
Een intermitterende aardfout is een tijdelijke elektrische verbinding tussen een stroomvoerende geleider (zoals DC-positieve of -negatieve geleider) en een geaarde metalen component, zoals het rek- of moduleframe. In tegenstelling tot een harde fout, blijft de verbinding niet behouden.
Deze fouten kunnen enkel optreden wanneer:
- Het regent of er condensatie ontstaat
- De zon materialen verwarmt en laat uitzetten
- De array zich in een specifieke volgpositie bevindt
- Geleiders tegen randen wrijven onder windbelasting
Vanwege hun intermitterende aard worden ze vaak niet opgemerkt door de standaard aardlekbeveiliging.
Veiligheid voorop: Gebruik de juiste PBM
Het testen van spanningvoerende systemen brengt een aanzienlijk risico met zich mee. Volg altijd de elektrische veiligheidsprotocollen van uw organisatie en de norm NFPA 70E®.
Afhankelijk van de systeemgrootte en de spanning kunnen PBM het volgende omvatten:
- Elektrisch isolerende handschoenen
- Brandwerende (FR) kleding
- Gezichtsscherm of pak met bescherming tegen vlambogen
Aardfouten kunnen een onvoorspelbare stroom veroorzaken. Ga er altijd van uit dat het systeem gevaarlijk is en dat niet-stroomvoerende metalen onderdelen onder spanning staan, tenzij u zeker weet dat dit niet het geval is.
Stapsgewijze handleiding voor het testen van bekrachtigde PV-reeksen op intermitterende aardfouten
Stap 1. De verwachte spanningswaarden begrijpen
Bereken de nullastspanning (Voc) vóór het testen voor elke PV-reeks. Gebruik het specificatieblad van de module en vermenigvuldig de Voc van de module met het aantal modules in de reeks.
Bijvoorbeeld:
- Module-Voc = 53,8 V dc
- 16 modules in serie
→ reeks-Voc = 860,8 V dc
Als u deze basislijn kent, kunt u abnormale meetwaarden identificeren.
Stap 2. De systeembewakingsgegevens gebruiken (indien beschikbaar)
Als het systeem wordt bewaakt, controleert u de logboeken van de omvormer op het volgende:
- Foutcodes voor aardfouten
- Tijdstip van de dag van uitschakeling
- Weergerelateerde trends
Dit kan u helpen vast te stellen wanneer en onder welke omstandigheden de fout optreedt.
Stap 3. Lockout-tagout (LOTO) en visuele inspectie
Hoewel u spanningsvoerende draden gaat testen, moet u eerst het gebied isoleren en beveiligen.
- Open de belaste lastscheidingsschakelaar voor het gedeelte waaraan u gaat werken.
- Breng LOTO-voorzieningen aan op de combinerbox of onderbrekers.
- Label elke LOTO-voorziening met:
- Naam van de technicus
- Telefoonnummer
- Datum
- Werk dat wordt uitgevoerd
Controleer vervolgens de array visueel op:
- Brandplekken of verkleuring op modules
- Gesmolten connectoren
- Beschadigde of beknelde draden
- Tekenen van binnendringen van water
Sommige intermitterende fouten zijn zichtbaar voordat u begint met testen.
Stap 4. Controleer of er geen stroom vloeit
Gebruik een DC-stroomtang (bijv. Fluke 393 FC of 283 FC/PV) om de stroom te controleren voordat u zekeringhouders opent of geleiders loskoppelt.
- Klem elke geleider met positieve en negatieve draad afzonderlijk vast.
- Controleer dat de stroom nul is voordat u verdergaat.
Waarschuwing: Open nooit zekeringhouders en koppel nooit draden los wanneer er stroom vloeit. Dit kan leiden tot een gevaarlijke DC-boog.
Stap 5. Spanning PV-reeks naar aarde testen (pluszijde)
- Open alle zekeringhouders aan pluszijde om de plusgeleiders te isoleren.
- Zorg er indien mogelijk voor dat alle zekeringhouders aan minzijde open zijn of dat de mingeleiders van de minrail worden verwijderd en geïsoleerd. (Dit is gunstig, maar in deze stap is het niet nodig om de mingeleider te isoleren.)
- Sluit aan:
- Plussnoer van de meter op de plusgeleider van de reeks
- Minsnoer van de meter op de aarderail
- Noteer de spanning.
- Een meetwaarde van nul betekent dat er geen fout is. Een spanning die niet nul is, kan wijzen op een intermitterende aardfout.
Ga verder met het afzonderlijk testen van elke draad en bescherm blootliggende draadeinden altijd met draadmoeren of tape.
Wanneer er getest wordt terwijl de mingeleiders parallel zijn aangesloten via de minrail, zal een aardfout ertoe leiden dat spanning wordt gemeten op elke plusgeleider naar aarde, tot de parallelle minaansluitingen worden verwijderd en de minzijde van de reeksen wordt geïsoleerd.
Stap 6. Spanning PV-reeks naar aarde testen (minzijde)
Herhaal nu hetzelfde proces voor de mingeleiders:
- Nadat alle zekeringhouders aan pluszijde zijn geopend en de minzijde van de geleider is geïsoleerd van andere geleiders (open de zekeringhouder aan minzijde, indien aanwezig, of koppel de mingeleider los van de rail), sluit u het volgende aan:
- Minsnoer van de meter op de mingeleider van de reeks
- Plussnoer van de meter op de aarderail
- Noteer de spanning.
- Verwacht resultaat: 0 V dc
Abnormaal: Elke spanning die niet nul is, kan wijzen op een fout. - Bescherm na elke test blootliggende draadeinden met draadmoeren of tape of sluit de geleider weer veilig aan.
Herhaal dit voor elke reeks in de combinerbox.
Stap 7. Test onder natte omstandigheden of omstandigheden waarin fouten worden nagebootst
Doordat intermitterende fouten vaak afhankelijk zijn van externe factoren, kunt u testen onder vergelijkbare omstandigheden:
- Voer de tests vroeg in de ochtend uit wanneer er condensatie aanwezig is, nadat het heeft geregend of nadat de modules zijn besproeid met gedistilleerd water (alleen indien veilig en toegestaan).
- Als het systeem trackers gebruikt, zet u de array in de stand waarin de fout zich het laatst heeft voorgedaan en test u opnieuw.
Wees uiterst voorzichtig bij het testen onder natte omstandigheden, aangezien er extra veiligheidsrisico's kunnen zijn. Zorg ervoor dat instrumenten geschikt zijn voor gebruik in deze omgevingen.
Stap 8. Uitschieters vaststellen
Zodra alle reeksen zijn getest:
- Vergelijk alle spanningswaarden van aarde naar geleider.
- Zoek naar uitschieters: reeksen die abnormale meetwaarden vertonen.
- Deze kunnen in aanmerking komen voor aanvullende tests met behulp van isolatieweerstand of gelokaliseerde inspectie.
Voor aanvullende isolatiemethoden, raadpleeg: Spanningswaarden gebruiken om aardfouten in PV-arrays voor zonne-energie op te sporen
Aanbevolen instrument voor dit proces
- Fluke 393 FC Solar-stroomtang - voor het meten van DC-stroom
- Fluke 283 FC/PV digitale multimeter en draadloze stroomtang - voor het meten van DC-stroom
- Fluke GFL-1500 instrument voor het vinden van aardfouten
- Fluke 1587 FC isolatiemultimeter - voor het testen van de isolatieweerstand (indien nodig)
- Multimeter met specificatie CAT III of IV - met een spanningsbereik boven de Voc van het systeem
Wat als er geen fout wordt gedetecteerd?
Als u onder de huidige omstandigheden geen fout vindt:
- Test opnieuw bij slecht weer
- Gebruik bewakingsgegevens om het bereik te verkleinen
- Overweeg aanvullende isolatieweerstandstests op spanningsloze circuits
→ Spanningsloze PV-circuits op aardfouten testen
Samenvatting
Intermitterende aardfouten zijn moeilijk te detecteren, maar zijn vaak het eerste waarschuwingssignaal van een ernstigere fout. Met zorgvuldige veiligheidsmaatregelen en een stapsgewijze aanpak kunt u potentiële probleemreeksen isoleren en het systeem veilig laten werken.
Over de auteur
Will White begon in 2005 in de zonne-energiesector te werken voor een klein installatiebedrijf. Hij begon als installateur, groeide door naar de verkoop, was werkzaam op de ontwerpafdeling en later in het projectmanagement. Uiteindelijk is hij operationeel directeur geworden. In 2016 trad hij in dienst bij het curriculumteam van Solar Energy International (SEI), waar hij zich richtte op het ontwikkelen van cursusinhoud en het geven van lessen over zonnesystemen. In 2022 kreeg Will een gespecialiseerde functie voor zonne-energietoepassingen bij Fluke, waar hij de testapparatuur van Fluke voor hernieuwbare energie ondersteunt, zoals IV-curvetracers, elektrische meters en warmtebeeldcamera's.
Will is deskundig op het gebied van windenergie, zonnewarmte, energieopslag en PV's op elke schaal. Hij heeft een passie voor het implementeren van hoogwaardige installatietechnieken die aan de richtlijnen voldoen. Will is sinds 2006 een door NABCEP gecertificeerde PV-installatieprofessional en was voorheen een door NABCEP gecertificeerde installateur van verwarming op zonne-energie. Hij heeft een BA in bedrijfskunde aan Columbia College Chicago en een MBA aan de University of Nebraska Lincoln gehaald. In zijn vrije tijd werkt hij met zijn vrouw en dochter aan hun thuisbasis in centraal Vermont, waar hij off-grid leeft in een huis dat is opgebouwd uit strobalen.
Maak connectie met Will op LinkedIn.