Đo điện trở cách điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện mặt trời
Giới thiệu
Lớp cách điện bị hỏng có thể dẫn đến mất điện, thiết bị quá nóng hoặc thậm chí là hỏa hoạn. Kiểm tra cách điện là cần thiết để đảm bảo rằng các thiết bị điện, bộ phận và thiết bị được sử dụng trong các tòa nhà và cơ sở công nghiệp không bị mất lớp cách điện theo thời gian. Điều này giúp ngăn ngừa điện giật và đoản mạch. Điều này cũng đúng đối với các hệ thống quang điện mặt trời (PV), cần kiểm tra cách điện định kỳ và sau khi lắp đặt.
Tiêu chuẩn IEC62446-1 mô tả hai phương pháp đo điện trở cách điện của hệ thống điện mặt trời.
- 1. Để cắt ngắn các điện cực âm và dương của chuỗi PV và đo điện trở cách điện giữa điểm nối tắt và đất.
- 2. Đo điện trở cách điện giữa điện cực dương với đất và giữa điện cực âm với đất một cách riêng biệt mà không nối tắt.
Phép đo liên quan đến ngắn mạch
Vì pin mặt trời là một loại photodiode và là nguồn dòng điện không đổi nên các điện cực dương và âm có thể bị chập mạch. Khi các điện cực bị chập mạch, máy đo cách điện thông thường có thể đo chính xác điện trở cách điện. Mặt khác, đoản mạch có thể gây ra hồ quang và có nguy cơ cao bị điện giật hoặc bị bỏng.
Để ngăn chặn điều này, các đầu nối có thể được đoản mạch bằng một rơ le có công suất thích hợp, hoặc một rơ le có công suất thấp hơn có thể được sử dụng nếu phép đo được thực hiện vào ban đêm khi các mô-đun PV không tạo ra điện. Hãy nhớ rằng có những rủi ro khác cần xem xét, chẳng hạn như tầm nhìn kém khi đo vào ban đêm.
Phép đo không cần ngắt mạch
Vì phương pháp này không làm ngắn mạch các điện cực âm và dương của pin mặt trời, nên rơle cũng không cần thiết và có thể dễ dàng đo được.
Tuy nhiên, khi sử dụng thiết bị đo điện trở cách điện điển hình, có nguy cơ nhận được giá trị đo không chính xác. Nguyên nhân là do đo đối tượng có mô-đun PV, có điện thế. Máy thử cách điện điển hình được thiết kế để đo một vật thể không có điện thế. Tùy thuộc vào trạng thái của mạch, PV tạo ra có thể ảnh hưởng đến phép đo và cho kết quả khác với giá trị thực tế.
Nguyên nhân gây ra lỗi
Hình 1 cho thấy một ví dụ về đo điện trở cách điện giữa cực dương và đất trong khi điện cực âm của môđun PV bị chạm đất. Để đo điện trở cách điện giữa điện cực dương và đất, hãy nối các đầu đo của máy kiểm tra cách điện với điện cực dương và đất. Trong trường hợp này, điện cực âm có lỗi chạm đất, nghĩa là dòng điện do mô-đun PV tạo ra tạo thành một mạch kín chạy qua máy kiểm tra điện trở chạm đất và cách điện, dẫn đến sai số trong phép đo. Máy kiểm tra cách điện thông thường sẽ đưa ra điện áp thử nghiệm âm. Trong trường hợp này, dòng điện đo được và dòng điện do PV tạo ra có cùng hướng. Do đó, người kiểm tra phát hiện điện trở cao hơn bằng cách thêm dòng điện do PV tạo ra và điện trở cách điện được hiển thị thấp hơn giá trị điện trở cách điện thực tế.
Hình 1: Ví dụ về sự cố chạm đất ở điện cực âm
Hình 2 cho thấy một ví dụ về phép đo điện cực âm trong đó điện cực dương gặp sự cố với đất. Trong trường hợp này, hướng của dòng điện đo được và dòng điện do PV tạo ra sẽ ngược chiều nhau. Kết quả là điện trở cách điện được hiển thị cao hơn giá trị thực tế bằng cách phát hiện dòng điện thấp hơn. Ngay cả khi có sự cố chạm đất, điện trở cách điện có thể được hiển thị là "vô cùng" trong trường hợp xấu nhất.
Hình 2: Ví dụ về sự cố chạm đất ở điện cực dương
Hiện tượng này xảy ra khi máy kiểm tra cách điện được kết nối để tạo thành một mạch kín trong đó dòng điện tạo ra chạy qua. Hình 3 cho thấy một ví dụ về tình huống khi máy thử cách điện tiêu chuẩn có thể thực hiện phép đo một cách chính xác. Trong cả hai ví dụ, không có vòng khép kín để truyền dòng điện do PV tạo ra. Do đó, dòng điện do PV tạo ra không chạy đến máy đo và không ảnh hưởng đến phép đo ngay cả khi có sự cố chạm đất. Tất nhiên, có thể đo chính xác khi không có sự cố chạm đất.
Hình 3 Không có vòng khép kín để truyền dòng điện do PV tạo ra
Để có các phép đo an toàn và chính xác hơn
Để đo điện trở cách điện của môđun PV một cách an toàn, nên tiến hành phép đo bằng phương pháp không gây đoản mạch. Ngoài ra, điều quan trọng là sử dụng máy đo cách điện có thể đo chính xác ngay cả khi dòng điện từ mô-đun PV chạy qua một vòng kín.
Ngoài chế độ đo điện trở cách điện thông thường, Hioki IR4053 còn có chế độ đo điện trở cách điện PV. Nó được thiết kế để loại bỏ ảnh hưởng của dòng điện do môđun PV tạo ra. Do đó, các giá trị chính xác có thể được đo ngay cả khi có sự cố chạm đất trong chuỗi mặt trời. IR4053 có một số tính năng hữu ích hỗ trợ việc kiểm tra kỹ lưỡng hệ thống PV.
- Thực hiện phép đo cách điện ở chế độ PV chỉ trong 4 giây.
- Được trang bị chức năng đo điện áp hở mạch và chức năng xác định cực tính. Chúng rất hữu ích cho việc kiểm tra phân cực trong quá trình lắp đặt hệ thống PV.
- Phép đo PASS / FAIL có thể dễ dàng được đánh giá trực quan bằng chức năng so sánh.
Lưu ý rằng trong tiêu chuẩn IEC62446-1, điện cực âm với đất được đo trước tiên. Tuy nhiên, khi đo cách điện với IR4053, điện cực dương với đất được đo trước vì IR4053 tạo ra điện áp thử nghiệm âm.
Sự kết luận
Quan trọng không kém việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện mặt trời, việc đảm bảo an toàn cho người thực hiện các phép đo cũng quan trọng không kém. Do đó, tốt hơn là sử dụng máy kiểm tra cách điện được trang bị chế độ PV.