Poniżej przedstawiam wybrane testy kategorii I-szej, z zastosowaniem miernika firmy Metrel MI3108 lub 3109, dedykowanego do instalacji PV.
Pomiar ciągłości połączeń przewodów zabezpieczających i wyrównawczych
Ciągłość przewodów ochronnych zapewnia skuteczność ochrony instalacji przy jej uszkodzeniu, odprowadzając niebezpieczne napięcie do ziemi i minimalizując w ten sposób ryzyko porażenia prądem. W przypadku instalacji PV przewód ochronny (uziemiający) może być poprowadzony od tablicy PV do falownika i dalej do szyny wyrównawczej. Pomiar przeprowadzamy w tym wypadku łącząc ze sobą obudowę inwertera i ramę panelu (rys.)
Rys. Pomiar ciągłości połączeń ochronnych za pomocą przyrządu MI 3109 Eurotest PV Lite
Mierzona jest rezystancja na badanym odcinku przewodu ochronnego. Jeśli instalacja PV znajduje się w znacznym oddaleniu od falownika, rezystancja przewodów pomiarowych może się dokładać do rezystancji przewodu ochronnego, zakłócając pomiar. W wielu przyrządach pomiarowych możliwa jest więc wstępna kompensacja tych przewodów. Pomiar prowadzi się prądem o natężeniu nie mniejszym niż 200mA (wymóg normy PN-EN 61557-4). Przepływ prądu pomiarowego (czas pomiaru) powinien być ≥ 10 s. Największy dopuszczalny błąd roboczy wynosi ±30% w zakresie pomiarowym od 0,2 Ω do 2 Ω.
Wymaga się, aby niezależnie od długości badanego odcinka przewodów i ilości znajdujących się tam połączeń elektrycznych, rezystancja całego sprawdzanego odcinka nie przekroczyła wartości 1,0 Ω.
Pomiar rezystancji uziemienia
Jeśli instalacja PV ma własną instalacje uziemiająca, np. uziom szpilkowy, konieczne jest wykonanie pomiaru rezystancji takiego uziemienia. W przypadku przyrządów pomiarowych firmy Metrel, konieczne jest tutaj użycie nieco innego miernika MI 3108 Eurotest PV. Miernik 3109 nie posiada takiej funkcji.
Rys. Pomiar rezystancji uziemienia za pomocą przyrządu MI 3108 Eurotest PV
Pomiar prowadzimy według normy PN-HD 60364-6, za pomocą sony prądowej Rc i napięciowej Rp jak na rys. powyżej. Odległość między sondami Rc i Rp powinna być mniej więcej równa połowie odległości między sondą prądową, a uziomem Re. Wszystkie sondy powinny być umieszczone w jednej linii. Uziom w trakcie pomiaru powinien być odłączony od instalacji w budynku. Jeśli w trakcie pomiaru gleba jest bardzo sucha, pomiar rezystancji uziemienia obarczony jest dużym błędem. Zaleca się wtedy użycie dłuższych sond pomiarowych, a nawet zwilżenie wodą gruntu w miejscu zamocowania sond. Szczegółowe wymagania odnośnie pomiaru znajdują się zawsze w instrukcjach poszczególnych urządzeń. Prawidłowo wykonane uziemienie powinno mieć rezystancję <10Ω.
Pomiar rezystancji izolacji
Ma na celusprawdzenie ciągłości izolacji na przewodach, zapobiegającej zagrożeniu porażeniu prądem elektrycznym, wystąpieniu łuków elektrycznych, itp. Pomiar wykonywany jest osobno pomiędzy przewodem minusowym, a ziemią i pomiędzy (+), a ziemią.
Rys. Pomiar rezystancji izolacji
Przy nieuszkodzonej izolacji rezystancja wskazana przez miernik powinna wykazywać wartości rzędu >100MΩ. Jeśli nastąpiło przebicie izolacji, mechaniczne jej uszkodzenie wskutek przecięcia, przerwania, przetarcia, itp. miernik wskaże wartości bliskie 0 MΩ. Na powyższym rysunku pomiar prowadzony jest przy użyciu miernika MI 3108 z wykorzystaniem dodatkowej sondy bezpieczeństwa PV A1384, tzw. PV Safety Probe.
Fot. Sonda bezpieczeństwa Metrel A1384
Test polaryzacji przewodów i stringów
Błędne połączenie plusa z minusem w instalacji fotowoltaicznej jest raczej niemożliwe, ale norma wymaga mimo to wykonania testu polaryzacji przewodów i całych stringów, jeśli jest ich więcej niż jeden. Pomiar polaryzacji polega na połączeniu wszystkich przewodów o polaryzacji ujemnej i sprawdzaniu po kolei napięć między wszystkimi przewodami polaryzacji dodatniej do pierwszego przewodu odniesienia. Otrzymana wartość napięcia ok. 0 V oznacza poprawność połączeń, a dwukrotność wartości znamionowej napięcia poinformuje o połączeniu odwrotnym.
Pomiar Voc – napięcia obwodu otwartego i Isc – prądu zwarcia
Zmierzenie wartości Voc i Isc potrafi dać szybką odpowiedź na pytanie o poprawność zamontowania paneli PV oraz ich rzeczywistą jakość. Pomiar przeprowadza się przy odłączonym falowniku. Cała instalacja PV nie może być w trakcie pomiaru podłączona do żadnego obciążenia. Sondy z urządzenia pomiarowego łączy się w tym wypadku z wyjściami z tablicy PV. Zmierzone napięcie Voc można następnie interpolować do napięcia Voc STC, czyli wartości napięcia obwodu otwartego dla warunków STC. Interpolacja wymaga pomiarów środowiskowych za pomocą osobnych sond (linie przerywane na rys.), mierzących temperaturę modułu i nasłonecznienie (irradiancję E) w chwili pomiaru. Jeśli interpolowana wartość Voc znacznie odbiega od wartości w specyfikacji fabrycznej modułów, to może to świadczyć o:
- zamienionej polaryzacji paneli, albo niepoprawnym podłączeniu paneli
- zwarciu części diod obejściowych (np. zacienienie)
- słabej przewodności elementów połączeniowych (zaśniedzenie, wady złącz MC4)
Rys. Schemat pomiarowy przyrządu Merserwis MI 3108 Eurotest PV przy mierzeniu wielkości Voc i Isc.
Procedura wykonania pomiaru jest dość dobrze opisana w każdej karcie katalogowej i instrukcji obsługi mierników. Zasada pomiaru Isc jest podobna do opisanej powyżej. Odczytujemy wartość dla danej irradiancji, a następnie interpolujemy ją do warunków STC. Aby miernik mógł dać odpowiedź dotycząca kondycji paneli PV konieczne jest wprowadzenie do jego pamięci danych fabrycznych z charakterystyki znamionowej, a następnie dopuszczalnej odchyłki w %.
Oprócz prądu zwarcia w instalacji PV warto zmierzyć też prąd pracy. W tym przypadku pomiar wykonujemy przy podłączonym falowniku i obciążonej instalacji. Mierniki posiadają zwykle do tego celu cęgi pomiarowe
Rys. Przykładowy pomiar prądu pracy przy użyciu MI 3108 i dodatkowych cęg A1391
Fot. Cęgi pomiarowe A1391 i miernik do instalacji PV MI 3108 firmy Metrel.