Три етапи введення в експлуатацію фотоелектричної системи
Вступ
Навіть найпродуманіша система не застрахована від несправностей. Тому процедура введення в експлуатацію вкрай важлива: саме на цьому етапі встановлюються номінальні експлуатаційні характеристики, з якими систему прийматиме замовник і на які будуть орієнтуватися під час технічного обслуговування. Від правильно виконаного введення в експлуатацію залежить не лише технічна спроможність ФЕ системи, а й термін її служби, безпека, окупність і відповідність до умов гарантійного сервісу.
Зміст
- Вступ
- Етап 1. Обчислення параметрів і монтаж ФЕ системи
- Етап 2. Вимірювання енергії, що виробляється
- Етап 3. Діагностика відхилень
Етап 1. Обчислення параметрів і монтаж ФЕ системи
Для досягнення необхідних експлуатаційних характеристик, оцініть ресурс сонячної енергії у місці монтажу системи з урахуванням тіні, яка може падати на панелі. Ресурс сонячної енергії вимірюється у пікових сонце-годинах: це кількість годин на день, за які установка виробляє 1000 Вт на квадратний метр.
Наприклад, у багатьох районах Каліфорнії ресурс сонячної енергії напрочуд високий: 6000 Вт на квадратний метр або 6 пікових сонце-годин. Вимірювач сонячного випромінювання Fluke IRR-1 дозволяє визначити фактичний рівень сонячного освітлення (у Вт/м2) та затінок на місці встановлення для розрахунку номінальних експлуатаційних характеристик.
Припустимо, ви маєте намір використовувати фотоелектричну панель на 10 кВт. Щоб розрахувати плановий обсяг виробленої енергії за рік, необхідно помножити потужність панелей (10 кВт) на 6 (кількість пікових сонце-годин), а також на 365 (кількість днів у році) і на 0,85 (врахування втрат у проводці й інверторі, які складають 15%). Ця панель має виробляти 18 615 кВт⋅год електроенергії на рік або 51 кВт⋅год на день.
Етап 2. Вимірювання енергії, що виробляється
Після монтажу системи необхідно переконатися в тому, що вона працює належним чином. Для цього слід виміряти електричні параметри панелі та потужність, яку вона виробляє.
Потужність, вироблена фотоелектричною панеллю, залежить від її вольт-амперної характеристики (ВАХ). Інвертор не тільки перетворює постійний струм на змінний, а й підтримує такі значення сили струму й напруги, при яких фотоелектричне коло виробляє максимальну потужність (добуток напруги та сили струму).
Струм короткого замикання (Ікз) — це максимальний струм від елемента, при якому електроенергія не виробляється, тому що різниця напруг відсутня: позитивний і негативний проводи торкаються один одного.
Напруга холостого ходу (Vхх) — це максимальна напруга, яку може видати елемент. При цьому електроенергія не виробляється, оскільки коло роз’єднане. Точка, в якій модуль виробляє максимальну електроенергію, має назву точки максимальної потужності (ТМП).
Вольт-амперна характеристика (ВАХ) фотоелектричного модуля
Щоб перевірити, чи працює панель належним чином, необхідно дізнатися значення Vхх та Ікз, вказані в технічній документації модуля. Виміряйте Vхх та Ікз до та після встановлення.
Значення Vхх вимірюється за допомогою струмовимірювальних кліщів Fluke 393 FC CAT III і є різницею напруг між позитивною та негативною клемами. Прилад 393 FC відповідає категорії електробезпеки CAT III 1500 В / CAT IV 600 В — його можна безпечно застосовувати для проведення вимірювань на ділянках із категорією перенапруги САТ ІІІ, таких як установки сонячної енергії.
За допомогою інфрачервоного термометра Fluke 64 МАХ визначте температуру модуля, щоб компенсувати її вплив на значення Vхх (що нижча температура, то вища напруга і навпаки). При вимірюванні значення Vхх Fluke 393 FC може подати звукове попередження, що сповістить про зворотну полярність. Якщо полярність одного з фотоелектричних модулів, з’єднаних у ланцюг послідовно, було ненавмисно змінено на протилежну, напруга на входах комбінаційної коробки та інвертора може виявитися меншою за розрахункову і, як результат, згенерована потужність теж виявиться заниженою.
Для вимірювання Ікз від’єднайте всі паралельно підключені кола та, переконавшись у безпечності процедури, замкніть коло. Виміряйте струм між позитивною та негативною клемами за допомогою мультиметра. Встановіть регулятор на діапазон сили струму з запасом відносно розрахункового значення. Запишіть показання Ікз та Vхх у застосунку Fluke Connect™ та збережіть їх для звітності й відстеження динаміки.
Перевірте опір ізоляції провідників з`єднань між модулями, а також між модулями та стійками. За допомогою кліщів Fluke 1630-2 FC виміряйте опір заземлення та переконайтеся, що він становить ˂25 Ом.
Етап 3. Діагностика відхилень
Навіть при правильному монтажі фотоелектрична система може виробляти менше енергії, ніж планувалося. Дуже важливо, щоб модуль мав відповідні електричні характеристики, оскільки інвертор розрахований на роботу тільки при певній величині мінімальної і максимальної напруг на вході, нижче і вище яких він не буде перетворювати електроенергію.
Сценарій А. Напруга холостого ходу або струм короткого замикання вищі або нижчі за значення, вказані в технічній документації
У цьому випадку в складі ФЕ кола є один або кілька модулів, характеристики яких не відповідають технічним вимогам. Якщо напруга холостого ходу виходить за межі допустимого діапазону, це означає, що ваш інвертор не зможе забезпечити очікувану вихідну потужність. Якщо струм короткого замикання виходить за межі допустимого діапазону, це може свідчити про те, що характеристики модулів мають відмінності.
Внаслідок цього може серйозно погіршитися продуктивність масиву, оскільки струм ланцюга обмежується модулем з найнижчим струмом. Виявіть невідповідні вимогам модулі та замініть їх.
Прилад Fluke 393 FC може виміряти напругу, силу струму й потужність постійного струму. Крім того, він оснащений звуковим індикатором, що попереджає про зворотну полярність у фотоелектричних панелях
Сценарій Б. Низька вихідна потужність
Якщо вихідна потужність нижча за очікувану, то, можливо, це наслідок несправності. Невелике коливання вихідного сигналу допускається, однак якщо вихідний сигнал стабільно менший за розрахункове значення, це може бути ознакою несправності ФЕ кола, замикання на землю або затінення.
Однією з причин можуть бути так звані гарячі зони, накопичення струму й тепла на короткозамкненому елементі, що призводить до зниження продуктивності та можливого загоряння. Тепловізори, такі як інфрачервона камера Fluke Ti480 PRO або тепловізор Fluke TiS75+, здатні швидко виявити такі гарячі зони.
Ще однією причиною можуть бути короткі замикання на землю, утім їх виявити складніше. Для цього необхідно виміряти напругу та силу струму на кожному провіднику, а також на захисному заземлювальному провіднику, по якому мандрівні струми йдуть у землю.
Наявність напруги та струму на захисному заземлювальному провіднику свідчить про коротке замикання на землю. Воно може виникати через пошкоджену ізоляцію провідників, помилки монтажу, защемлення проводів та потрапляння на провідник води, якою струм відтікає від нього до захисного заземлювального провідника. Виявіть джерело несправності. За необхідності замініть пошкоджені проводи та усуньте порушення умов експлуатації.
Іншими причинами низької вихідної потужності можуть бути затінення, неправильний нахил та азимут. За допомогою приладу Solar Pathfinder знайдіть джерело затінення і, по можливості, усуньте його. Ймовірно, змінити нахил та азимут уже змонтованої установки так, щоб покращити положення панелей відносно сонця, не вдасться, однак у будь-якому разі слід зафіксувати ці значення як еталонні.
Від великих фотоелектричних систем електроенергія після інвертора поступає на трансформатори для підвищення напруги, потім — на розподільчий пристрій і кабелі середньої напруги, на яких часто спостерігається деградація ізоляції, що супроводжується зниженням її опору. Для кабелів середньої й високої напруги використовуйте тестер опору ізоляції Fluke 1555 FC 10 кВ, який може працювати з напругами до 10 000 В.
Для систем з батарейним живленням порівняйте розрахункові напругу та рівень заряду з фактичними за допомогою аналізатора батарей Fluke серії 500.
