Het lokaliseren van ernstige aardlekken in PV-zonnepanelen

Door Will White, senior specialist op het gebied van zonne-energietoepassingen bij Fluke

Een aardlek in een PV-systeem voor zonne-energie kan de energieproductie aanzienlijk beïnvloeden, leiden tot uitschakeling van omvormers en veiligheidsrisico's met zich meebrengen. Vaak is de eerste indicatie een geactiveerde aardlekdetectie- en onderbrekingsapparaat (GFDI, Ground Fault Detection and Interruption) of een storingsmelding van de omvormer. In beide gevallen is tijd van cruciaal belang en moet u de storing verifiëren, de locatie ervan bepalen en het probleem snel oplossen om het systeem weer volledig te doen functioneren.

Het juiste instrument voor uw karwei: Fluke GFL-1500 aardfoutzoeker voor zonne-installaties

De snelste en veiligste manier om een storing op te sporen is door een aardlekzoeker voor zonne-energie te gebruiken, zoals de Fluke GFL-1500 Ground Fault Locator. Met dit instrument kunt u nauwkeurig de storing bepalen zonder te hoeven vertrouwen op giswerk, gedetailleerde documentatie van de locatie of tijdrovende handmatige tests. Als u niet bekend bent met dit instrument, kunt u hier meer lezen over de Fluke GFL-1500 Ground Fault Locator. En zodra u de storing hebt gevonden, kunt u deze als volgt veilig verhelpen.

Stapsgewijze handleiding voor het lokaliseren van ernstige aardlekken in PV-zonnepanelen

Voordat u begint met het oplossen van problemen, moet u altijd locatiespecifieke lockout-tagoutprocedures (LOTO-procedures) volgen en geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) dragen. Het identificeren van een storing is slechts de eerste stap: het uiteindelijke doel is het veilig herstellen van de werking van het systeem.

Stap 1: Analyseer het systeem om aardlekken te detecteren

De eerste stap is het opheffen van de aarding van het DC-systeem en te zorgen dat er geen verbinding is tussen een functioneel geaarde geleider en de aarde. Als u vermoedt dat er een aardlek is, verifieert u of dit aanwezig is en stelt u vast in welk deel van de array. Gebruik de analysefunctie van uw GFL-1500 om de systeemstatus te beoordelen en vast te stellen of er een storing is.

De analysefunctie uitvoeren:

1. Open Setup en voer het aantal modules in serie in.
   • Deze stap kan ook worden uitgevoerd nadat de test is voltooid door op de knop INFO te drukken en het aantal modules in te voeren.
2. Sluit de meetsnoeren aan.
   • Rood naar DC-plus
   • Zwart naar DC-min
   • Groen naar massa (aarde of geaard metaal)
3. Druk op de testknop om de analysefunctie uit te voeren.

Het instrument meet:

• Nullastspanning tussen plus en min
• Spanning van plus naar massa en min naar massa
• Geschat weerstandsbereik van de storing (als een aardlek is aangetroffen)

Als u het aantal modules correct hebt ingevoerd, zal de storingzoeker inschatten hoe ver de storing zich in de reeks kan bevinden.

Mogelijke resultaten:

• Ernstige fout: Er is een aardlek met lage weerstand aanwezig.
• Geen storing gedetecteerd: Geen spanning naar aarde gevonden tijdens de test.
• Aardlek met hoge weerstand: Er kan een storing zijn, maar er stroomt onvoldoende stroom om de GFDI aan te spreken.
• Hoge capaciteit en weerstand: Systeemcondities (bijv. lange bedradingen) staan een eenduidig resultaat in de weg.

Stap 2: Bepaal de beste kant voor het opsporen van de storing

Gebruik vervolgens de analyseresultaten om de beste manier te bepalen om een traceersignaal te injecteren. U kunt kiezen tussen het verzenden van het signaal vanaf de plus- of minzijde van de array.

Dit doet u als volgt:

• Afhankelijk van de workflow is het vaak het beste om de zijde te kiezen met de hoogste spanning naar massa. Als positief naar massa bijvoorbeeld 200 V dc is en negatief naar massa 800 V dc, injecteert u het signaal aan de negatieve zijde.
• Uitzondering: Als aan één zijde 0 V dc naar massa wordt weergegeven, kan dit wijzen op een storing in de rechtstreeks aangesloten geleider. In dit geval is het misschien het eenvoudigst om het signaal aan de 0 V dc-zijde te injecteren om vanaf dat punt te zoeken.

Stap 3: Bepaal de signaalmodus

Het traceersignaal kan worden geïnjecteerd met behulp van twee verschillende modi: Array en Unit. De Array-modus moet worden gebruikt wanneer de spanning van de voor het storingzoeken geselecteerde zijde (plus naar aarde of min naar aarde) hoger is dan 30 V dc. Zoek het pictogram voor gevaarlijke spanning op het scherm van de zender om aan te geven dat de spanning hoger is dan 30 V dc. Dit is de standaard en aanbevolen modus voor storingzoeken. De Unit-modus moet worden gebruikt wanneer de spanning van de voor storingzoeken geselecteerde zijde lager is dan 30 V dc. Bijvoorbeeld in het geval van een storing in een rechtstreeks aangesloten geleider, als het signaal wordt geïnjecteerd aan de 0 V dc-zijde. Kijk of er geen pictogram voor gevaarlijke spanning op het scherm van de zender staat. Druk op de knop MODE op de zender om tussen deze verschillende modi te schakelen.

Stap 4: Gebruik de storingsfunctie om de locatie van het aardlek te traceren

Als de storing is geverifieerd, de traceerrichting is gekozen en de signaalmodus is geselecteerd, gebruikt u de storingsfunctie om een signaal met lage stroomsterkte te injecteren. Volg het foutpad met de ontvanger of stroomtang om de exacte locatie van de storing te vinden.

Traceringsproces:

1. Injecteer het storingssignaal van de door u gekozen zijde.
2. Bepaal de defecte vertakking.
   • De ontvanger kan worden gebruikt met loskoppelingen aan één zijde van het circuit (open zekeringhouders op één set parallelle aansluitingen, zoals aan de pluszijde).
   • De stroomtang kan worden gebruikt rond aftakparen (plus en min samen gemeten) zonder loskoppelingen.
3. Bepaal de locatie van de storing.
   • De ontvanger kan worden gebruikt met loskoppelingen aan één zijde van het circuit. Of u kunt de zender verplaatsen naar de defecte vertakking.
4. Gebruik de ontvanger om het signaal door de reeks te volgen, u kunt ook de stroomtang gebruiken in omgevingen met veel ruis en een hogere capaciteit waar er geen duidelijk pad is voor het traceersignaal.
   • Activeer bij gebruik van de stroomtang het BP-filter door op de knop BP te drukken om het signaal te verduidelijken. Dit is alleen effectief met de Array-signaalmodus op de zender.
   • De Fluke GFL-1500-ontvanger biedt zowel auditieve (pieptoon) als visuele feedback (knipperende ledindicator) tijdens het opsporen van storingen. Het piepen/knipperen neemt in frequentie toe naarmate u dichter bij de locatie van de storing komt.

Tips voor nauwkeurig storingzoeken

• Zorg ervoor dat het systeem waar nodig spanningsloos is voordat u behuizingen opent of toegang krijgt tot geleiders.
• Controleer altijd of de meetsnoeren goed zijn aangesloten.
• Zorg ervoor dat het DC-systeem niet geaard is en dat er geen verbinding is tussen een geleider en de aarde.
• Als signaaltracering onduidelijk wordt en een signaal wordt gedetecteerd op meerdere vertakkingen:
  • Controleer nogmaals aan welke kant het signaal werd geïnjecteerd
  • Controleer of uw testreeks is geïsoleerd van parallelle vertakkingen
  • Probeer met gebruikmaking van de stroomtang terwijl het BP-filter geactiveerd is. Het zendersignaal moet in Array-modus staan.

Wat is de volgende stap? Het lokaliseren van de storing is slechts stap één. Nu u weet waar het probleem zich voordoet, is het tijd om de reparatie veilig uit te voeren. Leer hier hoe u aardlekken in PV's kunt verhelpen.

Afronding: Het opsporen van de storing is slechts de helft van de oplossing

Het bepalen van de locatie van een ernstig aardlek in een PV-systeem voor zonne-energie is een cruciale eerste stap bij het herstellen van de prestaties en het beschermen van uw apparatuur. Door de spanning naar massa systematisch te analyseren en het foutpad op te sporen, kunt u het probleem isoleren zonder overmatig te hoeven experimenteren.

Maar houd er rekening mee dat met alleen het lokaliseren de storing nog niet is verholpen. Zodra het probleem is gevonden, is het van essentieel belang om de voeding veilig los te koppelen, de beschadigde geleider of component te inspecteren en het defecte onderdeel te repareren of te vervangen volgens de veiligheidsprocedures van de locatie en de elektrische voorschriften.

Aardlekken leiden niet alleen tot een lagere energieproductie, maar brengen ook risico's met zich mee voor de apparatuur en de veiligheid. Daarom is een snelle, nauwkeurige vaststelling gevolgd door een goede reparatie essentieel voor het minimaliseren van de uitvaltijd en de terugkeer naar de verwachte systeemprestaties.

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.