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為何要在太陽能 PV 裝置中使用 CAT III 等級的測量計?

2021年10月1日 | 再生能源

在全球各地,太陽能裝置 (也稱為光電或 PV 安裝) 持續以倍數成長,背後的驅動力來自公用事業規模太陽能發電的經濟效益,以及電網去碳化的工作。隨著太陽能配電系統和負載變得更大更複雜,快速暫態過電壓的可能性也會增加 — 此事對於安全的意義變得比以往都來得重要。

Fluke 393 CAT III 1500 V 真均方根電流鉤錶

為太陽能而生:Fluke 393 CAT III 1500 V 真均方根電流鉤錶

當您測量太陽能裝置時,這些瞬變通常是看不見的,而且大部分的風險是無法預防的,這表示您的保護措施只取決於工具本身所具備的的安全係數。這就是測量分類等級的作用:它的設計目的在於告訴使用者哪些測量裝置可以在哪些電氣設施類型中,安全地進行量測。

然而,單憑一個電壓額定值無法告訴您手持式工具在設計上是否能承受高瞬變脈衝 — 因此它的分類等級也需要符合您現在的工作環境。

關於過電壓分類等級的須知

定義測量分類等級的標準皆與安全相關。測量設備的安全標準是由國際電工委員會 (IEC) 所訂定,確保在瞬變過電壓發生時,儀器與操作員永遠不會是系統中最脆弱的一環,並進而造成故障發生。測量類別定義如下。

測量類別範例
CAT IV
  • 係指「設施起點」,亦即低壓電路連接市電處
  • 電表,主要過電流保護設備
  • 戶外與進戶線、從電桿至建築的架空接戶線、電表與配電箱之間的線路
  • 架空線至獨立建築物,地下線至井泵
CAT III
  • 固定設施中的設備,如開關設備與多相馬達
  • 光電裝置
  • 工業機器設備中的母線與饋電線
  • 饋電線與短分支電路,配電板裝置
  • 單相商業照明系統
  • 短距離連接至進戶線的電器插座
CAT II
  • 電器、可攜式工具,以及其他的家用和類似負載
  • 插座及長分支電路
    • 距離 CAT III 來源 10 公尺 (30 英尺) 以上的插座
    • 距離 CAT IV 來源 20 公尺 (60 英尺) 以上的插座
























IEC 61010 測量類別適用於低於 3000 V 之主電源測量的測試設備,並對應於 IEC 60664 之主電源裝置所定義的過壓類別定義及瞬變保護。
 

將配電系統劃分成不同的類別是基於危險的高能量瞬變 (如雷擊或切換瞬變) 在通過系統阻抗 (AC 電阻) 時會衰減或抑制。類別越高,可用的潛在故障電流越大,電壓瞬變也可能越高 — 在 CAT III < 1500 V 的情況下,測得的主電源峰值可高達 10,000 V。

太陽能裝置為第 III 類環境

IEC 61730-1 將 PV 模組定義為永久佈線的電氣裝置 (第 III 類),而非使用電源插座 (第 II 類)。

太陽能裝置為第 III 類環境

連接至公用設施電網的過壓類別中的光電裝置
 

除了依照實際的瞬變暫態值進行測試之外,手持式測量工具必須在內部組件與電路節點之間具備一個最低的絕緣層級 (結合固體絕緣、電氣間隙和沿面距離),以符合分類等級。絕緣可以保護內部電路,避免火災/電弧故障,也避免操作員觸電。工作電壓與測量分類等級愈高,所需的絕緣愈大。

在某個分類中,較高的電壓額定值表示較高的瞬變承受能力。例如,CAT III 1500 V 測量計可抵抗更高的能量瞬變,因此相較於 CAT III 1000 V 的測量計,可以提供使用者更加優異的保護。

太陽能裝置電壓越來越高

過壓類別 III 1500 V 系統已成為新的太陽能標準,為設施擁有者節省成本並提升效率。每個變頻器都能處理更多能源,更多面板就可以串聯成更長的串列,從而降低所需的電線和變頻器數量。

為了確保安全性和準確性,在過壓類別 III 環境中進行測量時,需要 CAT III 等級的工具。

Fluke 393 太陽能電流鉤錶是唯一的 CAT III 1500 V/CAT IV 600 V 真均方根電流鉤錶,符合 CAT III 環境 (例如太陽能裝置) 的絕緣要求,可測量高達 1500 V 的直流電。

CAT III 1000 V 電流鉗夾的介質測試為 8000 V pk/7000 V rms。如為 CAT III 1500 V,則為 10000 V pk/9700 V rms。

Fluke 393 CAT III 1500 V 真均方根電流鉤錶

Fluke 393 CAT III 1500 V 真均方根電流鉤錶是全球唯一的 CAT III 等級的鉤錶,適合用於 1500 V PV的裝置。
 

選擇 PV 面板的測量工具時,請永遠考慮工作中可能發生的最糟情況。首先,請選擇一台您可能負責的工作項目中的評等最高類別的測量計。然後,尋找一個符合您需求的電壓額定值。依據您的環境選擇合適的 CAT 等級工具,有助於您和您的團隊進行可靠的量測,同時降低風險。

393 符合對應於 PV 陣列電氣安裝 (IEC 61730-1) 之過壓類別層級的測試設備 (IEC 61010-2-032) 的安全要求。393 可在太陽能及電池應用中,提供安全且精確高達 1500 V 直流電的電壓測量。同時具備多項功能,讓您的工作更輕鬆、高效:

  • 夾鉗比 Fluke 37x 測量計薄 25%,因此能更輕鬆、快速地在狹小、擁擠的空間中進行測量
  • IP 54 防護等級,適用於多塵及下雨的戶外環境
  • Fluke Connect™ 能在雲端收集和儲存資料,讓您隨時隨地存取 (台灣目前尚未支援Fluke Connect)
  • 包括 CAT III 1500 V 絕緣的測試導線
  • 具備 Fluke 所承諾的經過驗證的安全性,耐用性和可靠性

為何在太陽能裝置中使用 CAT III 等級的工具呢?為了安全:您的安全。切勿將您的 (或您團隊的) 人身安全託付給任何不適合該工作的工具。