Bezpieczeństwo w fotowoltaice – pomiary instalacji zestawem Sonel PVM-1020 KIT

Bardzo gwałtowny i dynamiczny rozwój instalacji fotowoltaicznych, jaki ma miejsce na świecie w ostatnich latach, jest imponujący. Większa świadomość społeczna oraz branie odpowiedzialności rządów poszczególnych państw za otaczający nas klimat wymusza przesunięcie sektora energetycznego w stronę zielonej energii. Ponadto technologia ta stale się rozwija, co powoduje obniżenie kosztów.

Niestety, często rentowność inwestycji próbuje się poprawić poprzez obniżenie jakości, a co za tym idzie – spadek poziomu bezpieczeństwa samej instalacji fotowoltaicznej. Z tego względu bardzo istotnym jest, aby po montażu instalacja spełniała wszelkie wymogi bezpieczeństwa, a jej wykonanie było zgodne z obowiązującymi przepisami. Upewnić nas o tym może tylko przeprowadzenie odpowiednich badań i sprawdzeń odbiorczych oraz okresowych. Podstawą prawną jest tutaj przede wszystkim wieloarkuszowa norma IEC 62446, definiująca sposób i zakres kontroli bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznych. Stosowanie się do zawartych w niej wytycznych w znacznym stopniu ogranicza ryzyko wystąpienia porażenia czy też pożaru. Pomiary pozwalają na określenie nie tylko bezpieczeństwa, ale również efektywności danej instalacji i jej elementów.

Sonel PVM-1020 to prawdopodobnie najmniejszy na świecie miernik do pomiarów instalacji fotowoltaicznych z tak pokaźną liczbą funkcji pomiarowych. Ich wybór odbywa się za pomocą przełącznika obrotowego, co jest bardzo ergonomicznym rozwiązaniem. Dodatkowe parametry ustawia się przyciskami umieszczonymi na obudowie. Są one podświetlane, podobnie jak graficzny wyświetlacz, co znakomicie ułatwia obsługę w zacienionych miejscach, np. wykonując pomiary pod panelami PV umieszczonymi na ziemi. Obszerna pamięć wydatnie skraca czas przygotowania dokumentacji po pomiarowej, dzięki współpracy z dodatkowym oprogramowaniem Sonel Pomiary Elektryczne. Dane pomiarowe z miernika PVM-1020 można przenieść do komputera za pomocą komunikacji bezprzewodowej Bluetooth.

Norma IEC 62446-1 dzieli badania na testy kategorii 1 i 2 oraz testy dodatkowe. Zestaw PVM-1020 KIT umożliwia przeprowadzenie wszystkich pomiarów dla obligatoryjnej kategorii 1, do tych należą:

• Pomiar napięcia obwodu otwartego (panelu lub łańcucha paneli PV) do 1000 V DC,
• Pomiar prądu zwarcia (panelu lub łańcucha paneli PV) do 20 A DC,
• Pomiar prądu roboczego paneli PV za pomocą zewnętrznych cęgów,
• Test polaryzacji,
• Pomiar rezystancji izolacji paneli PV napięciem pomiarowym 250, 500 lub 1000 V, jednoczesny pomiar dwóch wartości (plus do ziemi oraz minus do ziemi),
• Pomiar rezystancji połączeń ochronnych i wyrównawczych prądem ±200 mA.

Dodatkowo można wykonać pomiary nie należące do kategorii 1, które spotykane są w codziennej praktyce pomiarowej. Są to pomiary:

• Napięcia RMS sieci AC do 600 V wraz z pomiarem częstotliwości,
• Rezystancji izolacji obwodów AC napięciem pomiarowym 250, 500 lub 1000 V,
• Prądu przemiennego AC,
• Mocy AC/DC,
• Rezystancji niskim prądem z sygnalizacją dźwiękową i wizualną,
• Diod prądem 200 mA z automatycznym wykrywaniem polaryzacji,
• Diod blokujących napięciem 1000 V DC.

Mierząc parametry instalacji PV takie jak prąd zwarcia I_sc czy napięcie otwartego obwodu U_oc, można w szybki sposób zweryfikować poprawność połączeń modułów w łańcuchu, ich właściwą polaryzację i pracę. Pomiary mogą być wykonywane dla całego łańcucha paneli lub dla pojedynczego modułu. Ciągłość połączeń ochronnych i rezystancję uziemienia po stronie DC mierzy się w ten sam sposób, jak w instalacjach odbiorczych AC. W przypadku badań rezystancji izolacji jest istotna różnica, gdyż pomiary odbywają się prawie zawsze pod napięciem. Należy zatem zachować szczególna ostrożność. Sprawdzenie wartości prądów roboczych i mocy po stronie DC oraz AC należy wykonać podczas pracy obydwu instalacji. Na podstawie tych pomiarów można zweryfikować poprawność działania inwertera, poprzez porównanie obliczonej sprawności ze sprawnością deklarowaną przez producenta.

Producenci paneli PV podają parametry zmierzone w warunkach STC (Standard Test Conditions: 25°C, 1000 W/m², AM 1,5). W celach porównawczych PVM-1020 może automatycznie przeliczyć wyniki do warunków STC. Odbywa się to dzięki miernikowi irradiancji i temperatury IRM-1. Oba mierniki współpracują ze sobą poprzez łącze radiowe LoRa (z ang. Long Range) na znacznych odległościach. Miernik IRM-1 może automatycznie przesyłać bieżące dane o nasłonecznieniu, a PVM-1020 przelicza zmierzone wartości prądu zwarcia i napięcia otwartego obwodu na standardowe warunki STC. Miernik IRM-1 dodatkowo posiada wbudowany rejestrator z pamięcią 5000 rekordów, co znacząco rozszerza jego możliwości. Umożliwia to wykorzystanie go jako narzędzia w procesie projektowania instalacji PV, a także do diagnozowania problemów z zacienieniem paneli. Dane pomiarowe z miernika IRM-1 można przenieść do komputera za pomocą złącza USB.

Miernik Sonel IRM-1 umożliwia pomiary:

• Natężenia nasłonecznienia (irradiancja) w W/m² lub BTU/ft²h,
• Temperatury panelu fotowoltaicznego w °C lub °F,
• Temperatury otocznia w °C lub °F,
• Kąta nachylenia paneli,
• Orientacji paneli dzięki wbudowanemu kompasowi.

Zestaw Sonel PVM-1020 KIT oprócz ogromnej ilości funkcji pomiarowych posiada bardzo bogate wyposażenie. Oprócz popularnych akcesoriów jak przewody pomiarowe czy krokodylki, zwiera akcesoria dedykowane badaniom instalacji fotowoltaicznych m.in.: cęgi C-PV do pomiaru prądu AC/DC, adaptery do złącz MC-4, miernik do pomiaru irradiancji oraz temperatury paneli i otoczenia, uchwyt do mocowania miernika irradiancji do paneli słonecznych. 

Wraz z całą gamą wyposażenia i możliwościami pomiarowymi, miernik stanowi wartościowe narzędzie w pracy pomiarowca. Docenią go zwłaszcza elektroinstalatorzy wykonujący pomiary odbiorcze w instalacjach fotowoltaicznych.

Tomasz Gorzelańczyk
Marcin Szkudniewski
SONEL S.A.