การวัดความต้านทานฉนวนเพื่อความปลอดภัยของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

บทนำ

ฉนวนที่เสียหายอาจส่งผลให้ไฟฟ้าดับ อุปกรณ์ร้อนเกินไป หรือแม้แต่ไฟไหม้ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบฉนวนเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้า ชิ้นส่วน และอุปกรณ์ที่ใช้ในอาคารอุตสาหกรรมและสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ จะไม่สูญเสียฉนวนเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งจะช่วยป้องกันไฟฟ้าช็อตและไฟฟ้าลัดวงจร เช่นเดียวกับระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ซึ่งต้องมีการตรวจสอบฉนวนเป็นระยะและหลังการติดตั้ง

มาตรฐาน IEC62446-1 อธิบายสองวิธีในการวัดความต้านทานฉนวนของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

  • 1. เพื่อตัดขั้วไฟฟ้าบวกและลบของสาย PV และวัดความต้านทานของฉนวนระหว่างจุดลัดวงจรกับสายดิน
  • 2. วัดค่าความต้านทานฉนวนระหว่างขั้วบวกกับสายดิน และระหว่างขั้วลบกับสายดินแยกกันโดยไม่ลัดวงจร

การวัดที่เกี่ยวข้องกับการลัดวงจร

เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นโฟโตไดโอดชนิดหนึ่งและเป็นแหล่งของกระแสคงที่ อิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบจึงสามารถลัดวงจรได้ เมื่อขั้วไฟฟ้าลัดวงจร เครื่องวัดฉนวนทั่วไปสามารถวัดความต้านทานของฉนวนได้อย่างแม่นยำ ในทางกลับกัน การลัดวงจรอาจทำให้เกิดอาร์ค และมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตหรือถูกไฟไหม้

เพื่อป้องกันสิ่งนี้ ขั้วสามารถลัดวงจรโดยรีเลย์ที่มีความจุเพียงพอ หรือสามารถใช้รีเลย์ที่มีความจุต่ำกว่าได้หากทำการวัดในเวลากลางคืนเมื่อโมดูล PV ไม่ได้สร้างพลังงาน โปรดทราบว่ามีความเสี่ยงอื่นๆ ที่ต้องพิจารณา เช่น ทัศนวิสัยไม่ดีเมื่อทำการวัดในเวลากลางคืน

การวัดที่ไม่เกี่ยวข้องกับการลัดวงจร

เนื่องจากวิธีนี้ไม่ลัดวงจรขั้วบวกและขั้วลบของเซลล์แสงอาทิตย์ รีเลย์จึงไม่จำเป็นและสามารถวัดค่าได้ง่าย

อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้เครื่องทดสอบฉนวนทั่วไป มีความเสี่ยงที่จะได้รับค่าการวัดที่ไม่ถูกต้อง เกิดจากการตรวจวัดของวัตถุที่มีโมดูล PV ซึ่งมีศักย์ไฟฟ้า เครื่องทดสอบฉนวนทั่วไปได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดวัตถุที่ไม่มีศักย์ไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับสถานะของวงจร การสร้าง PV อาจส่งผลต่อการวัดและให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างจากค่าจริง

สาเหตุของข้อผิดพลาด

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างการวัดความต้านทานของฉนวนระหว่างขั้วไฟฟ้าบวกกับสายดิน ในขณะที่ขั้วลบของโมดูล PV มีข้อบกพร่องของสายดิน ในการวัดความต้านทานของฉนวนระหว่างอิเล็กโทรดบวกกับกราวด์ ให้เชื่อมต่อปลายการวัดของเครื่องทดสอบฉนวนกับอิเล็กโทรดขั้วบวกและกราวด์ ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดลบมีความผิดปกติของดิน หมายความว่ากระแสที่สร้างโดยโมดูล PV ก่อให้เกิดวงจรปิดที่ไหลผ่านความต้านทานความผิดพลาดของโลกและเครื่องทดสอบฉนวน ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด เครื่องทดสอบฉนวนทั่วไปจะส่งสัญญาณออกแรงดันทดสอบเชิงลบ ในกรณีนี้ กระแสที่วัดได้และกระแสที่สร้าง PV มีทิศทางเดียวกัน ดังนั้น ผู้ทดสอบจะตรวจจับความต้านทานที่สูงขึ้นโดยการเพิ่มกระแสไฟฟ้าที่สร้าง PV และความต้านทานของฉนวนจะแสดงต่ำกว่าค่าความต้านทานของฉนวนจริง

รูปที่ 1: ตัวอย่างความผิดปกติของดินที่ขั้วลบ

รูปที่ 2 แสดงตัวอย่างการวัดดินขั้วลบ-ขั้วลบ โดยที่ขั้วไฟฟ้าบวกมีข้อบกพร่องของสายดิน ในกรณีนี้ ทิศทางของกระแสที่วัดได้และกระแสที่สร้าง PV จะกลายเป็นตรงกันข้าม เป็นผลให้ความต้านทานของฉนวนแสดงสูงกว่าค่าจริงโดยการตรวจจับกระแสไฟต่ำ แม้ว่าจะมีข้อบกพร่องของโลก ความต้านทานของฉนวนอาจแสดงเป็น "อนันต์" ในสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด

รูปที่ 2: ตัวอย่างความผิดปกติของดินที่ขั้วไฟฟ้าบวก

ปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อเครื่องทดสอบฉนวนเพื่อสร้างวงจรปิดซึ่งกระแสที่สร้างขึ้นจะไหล รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างสถานการณ์เมื่อเครื่องทดสอบฉนวนมาตรฐานสามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำ ในทั้งสองตัวอย่าง ไม่มีลูปปิดสำหรับการไหลของ PV ที่สร้างขึ้นในปัจจุบัน ดังนั้น กระแสไฟฟ้าที่สร้างจาก PV จึงไม่ไหลไปยังเครื่องทดสอบ และไม่ส่งผลต่อการวัดแม้ว่าจะมีข้อผิดพลาดของโลกก็ตาม แน่นอน การวัดที่แม่นยำสามารถทำได้เมื่อไม่มีข้อผิดพลาดของโลก

  • รูปที่ 3 ไม่มีลูปปิดเพื่อไหล PV ที่สร้างกระแส

เพื่อการวัดที่ปลอดภัยและแม่นยำยิ่งขึ้น

ในการวัดความต้านทานฉนวนของโมดูล PV อย่างปลอดภัย ขอแนะนำให้ทำการวัดด้วยวิธีที่ไม่เกี่ยวกับการลัดวงจร นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องใช้เครื่องวัดฉนวนที่สามารถวัดได้อย่างแม่นยำแม้ว่ากระแสจากโมดูล PV จะไหลผ่านวงจรปิด

นอกจากโหมดการวัดความต้านทานฉนวนปกติแล้ว ฮิโอกิ IR4053 ยังมีโหมดสำหรับวัดความต้านทานฉนวน PV อีกด้วย ออกแบบมาเพื่อขจัดผลกระทบของกระแสที่สร้างโดยโมดูล PV ดังนั้น ค่าที่แม่นยำสามารถวัดได้แม้ว่าจะมีข้อผิดพลาดของโลกในสตริงสุริยะ IR4053 มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์หลายประการที่อำนวยความสะดวกในการตรวจสอบระบบ PV อย่างละเอียด

  • ดำเนินการวัดฉนวนในโหมด PV ในเวลาเพียง 4 วินาที
  • พร้อมกับฟังก์ชันการวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและฟังก์ชันการกำหนดขั้ว สิ่งเหล่านี้มีประโยชน์สำหรับการทดสอบขั้วระหว่างการติดตั้งระบบ PV
  • การวัดค่า PASS/FAIL สามารถตัดสินได้อย่างง่ายดายด้วยสายตาด้วยฟังก์ชันตัวเปรียบเทียบ

โปรดทราบว่าในมาตรฐาน IEC62446-1 จะมีการตรวจวัดขั้วไฟฟ้าลบลงดินก่อน อย่างไรก็ตาม เมื่อวัดฉนวนด้วย IR4053 อิเล็กโทรดบวกกับสายดินจะถูกวัดก่อน เนื่องจาก IR4053 จะส่งแรงดันทดสอบเป็นลบ

บทสรุป

สิ่งที่สำคัญพอๆ กับการรับประกันความปลอดภัยของระบบโซลาร์เซลล์ มีความสำคัญเท่าเทียมกันในการรับรองความปลอดภัยของบุคคลที่ดำเนินการตรวจวัด ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าถ้าใช้เครื่องทดสอบฉนวนที่มีโหมด PV

บทความที่เกี่ยวข้อง