Spanningswaarden gebruiken om aardfouten in zonne-energiearrays (PV) op te sporen
Door Will White, senior specialist op het gebied van zonne-energietoepassingen bij Fluke
Na bevestiging van een aardfout in een PV-reeks (fotovoltaïsche reeks), is de volgende uitdaging het bepalen waar deze aardfout zich bevindt. Bevindt de fout zich in een module? Langs een draadverbinding? In een connector? De sleutel tot het efficiënt opsporen van de fout zonder de gehele array te demonteren, is het gebruik van spanningsmetingen en een aantal basisberekeningen.
In dit artikel leert u hoe u de foutlocatie in een PV-reeks kunt berekenen met behulp van stapsgewijze spanningstests. Deze methode is vooral handig bij daksystemen waarvoor het verwijderen van elke module niet praktisch is.
Voordat u begint: Wanneer u deze methode moet gebruiken
Deze op spanning gebaseerde benadering werkt het beste wanneer:
- U al een aardfout hebt vastgesteld in een reeks of in een combiner
- Het systeem of een gedeelte van het systeem is uitgeschakeld en vergrendeld
- De spanning van de PV-reeks binnen het meetbereik van het meetinstrument ligt
- U de Voc (nullastspanning) van de modules kent
Als het systeem intermitterende fouten heeft of als het circuit veilig spanningsloos kan worden gemaakt, zie dan eerst:
Stapsgewijze handleiding voor het opsporen van aardfouten in zonne-energiearrays (PV) met behulp van spanningswaarden
Stap 1. Verzamel de informatie die u nodig hebt
Voordat u metingen uitvoert, moet u het volgende weten:
- Het aantal modules in de reeks
- De Voc van elke module (van het specificatieblad of label)
- De verwachte nullastspanning van de reeks (Voc × aantal modules)
- Veiligheidsprocedures voor LOTO en meterwaarden
Voorbeeld:
- 16 modules × 53,82 V dc = 861,12 V dc verwachte reeksspanning
Stap 2. Meet tussen plus- en mingeleiders
Met het systeem geïsoleerd en veilig voor testen:
- Gebruik een meter met veiligheidsspecificatie CAT III (zoals de Fluke 393 FC of Fluke 283 FC/PV) met een spanningsbereik gelijk aan of groter dan de maximale systeemspanning.
- Sluit probes aan op de plus- en mingeleiders van de reeks.
- Noteer de gemeten spanning.
Dit bevestigt dat de volledige Voc aanwezig is in de reeks.
Verwachte meetwaarde: Spanning volledige reeks (bijv. 861,12 V dc voor 16 modules)
Abnormale waarde: Lager of hoger dan verwacht kan duiden op meerdere problemen
Stap 3: Isoleer de plus- en minzijde van de reeks
- Open de zekeringhouder aan pluszijde.
- Open de zekeringhouder aan minzijde of maak de bedrading van de mingeleider los van de minrail.
Voor een nauwkeurige spanningstest moeten beide zijden van de reeks worden geïsoleerd van parallelle aansluitingen.
Stap 4. Meet tussen plus en aarde
- Sluit het plussnoer van uw meter aan op de plusgeleider van de reeks.
- Sluit het minsnoer aan op de systeemaarding of de aardingsrail.
- Noteer de spanningswaarde.
Verwacht: 0 V dc
Abnormaal: Een spanning tussen plus en aarde duidt op een foutpad tussen de plusgeleider en de aarde.
Stap 5. Meet tussen min en aarde
- Sluit de snoeren van de meter als volgt aan:
- Minsnoer naar de mingeleider
- Plussnoer naar aarde
- Noteer de spanning.
Verwacht: 0 V dc
Abnormaal: Een meetwaarde die niet gelijk is aan nul, wijst op een aardfout aan de minzijde van het circuit.
Stap 6. Deel spanning naar aarde door module-Voc
Hier is 'aan de hand van de cijfers' relevant. Door de gemeten spanning naar aarde te delen door de Voc van een afzonderlijke module, kunt u een schatting maken van het aantal modules tussen het meetpunt en de storing.
Voorbeeld 1: Aardfout tussen twee modules
Bijschrift/alt-teksttag: Reeks-Voc: 861,12 V dc (16 modules)
Bijschrift/alt-teksttag: Spanning tussen plus en aarde: 645,84 V dc
Bijschrift/alt-teksttag: Spanning tussen min en aarde: 215,28 V dc
Berekening:
- 645,84 ÷ 53,82 = 12 modules van de pluszijde naar de storing
- 215,28 ÷ 53,82 = 4 modules van de minzijde naar de storing
Bijschrift/alt-teksttag: De storing bevindt zich tussen module 4 en module 5 vanaf het uiteinde aan de minzijde van de reeks
Voorbeeld 2: Aardfout op een rechtstreeks aangesloten geleider
Bijschrift/alt-teksttag: Spanning tussen plus en min: 861,12 V dc
Bijschrift/alt-teksttag: Spanning tussen plus en aarde: 0 V dc
Bijschrift/alt-teksttag: Spanning tussen min en aarde: 861,12 V dc
Berekening:
- 0 ÷ 53,82 = 0 modules
- 861,12 ÷ 53,82 = 16 modules
Bijschrift/alt-teksttag: De storing bevindt zich waarschijnlijk niet tussen modules, maar in de rechtstreeks aangesloten geleider die is aangesloten op de pluszijde.
Deze resultaten suggereren dat het probleem ligt bij de plusdraadverbinding tussen het testpunt en de eerste module in de reeks aan de pluszijde. De fout kan zich in de omvormer of combinerbox, in de kabelbuis of in de array vóór de eerste module aan de pluszijde van de reeks bevinden.
Stap 7. Voer een visuele inspectie van de verdachte zone uit
Nu u het aantal mogelijkheden hebt beperkt, inspecteert u:
- Kabelbomen op de geschatte locatie van de fout
- Connectoren tussen de twee verdachte modules
- Moduleframes of aardingsschoenen in de buurt van de verdachte plek
- De kabelbuis en trekontlastingen bij de uiteinden van de rechtstreeks aangesloten geleider
Brandplekken, beschadigde isolatie, gesmolten connectoren of beknelde draden zijn duidelijke aanwijzingen voor de locatie van de storing.
Stap 8. Bevestigen met isolatieweerstandstest (optioneel)
Om uw bevindingen op basis van spanning te valideren:
- Koppel de plus- of mingeleider los.
- Gebruik een isolatieweerstandstester (bijv. Fluke 1587 FC, 1537 of SMFT-1000).
- Test de geleiderweerstand naar aarde met 500-1500 V dc.
- Noteer de weerstand.
Een lage weerstand bevestigt dat de geleider niet goed is geïsoleerd of contact maakt met geaard metaal.
Stap 9. Documenteer en bereid reparatie voor
Documenteer vóór elke reparatie het volgende:
- Spanningswaarden tussen alle punten
- De verdachte module of draadsectie
- Omgevingsomstandigheden (bijv. nat, droog)
- Foto's, als er schade zichtbaar is
Deze documentatie is nuttig voor garantieclaims, verzekeringsrapporten en toekomstig storingzoeken.
Klaar om reparaties uit te voeren? Ga naar: Aardfouten in PV-systemen verhelpen
Tips voor storingzoeken
- Rond spanningen altijd af op twee decimalen voor een betere nauwkeurigheid
- Als de spanningswaarden niet juist lijken te zijn, test u opnieuw met behulp van andere snoeren of een andere meter
- Pas op voor fantoomspanning: een langzaam vervallend signaal dat geen echte foutspanning is
- Controleer of de modules schoon en droog zijn tijdens het meten; vocht kan de meetwaarden beïnvloeden
Conclusie
Het opsporen van aardfouten met behulp van spanningsmetingen is een slimme, efficiënte manier om problemen in PV-reeksen te lokaliseren, zonder grote delen van de array te demonteren. Door spanningsmetingen naar aarde te gebruiken en deze te vergelijken met module-Voc, kunnen technici storingslocaties isoleren tot in één of twee modules.
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.