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更安全、更準(zhǔn)確！光伏發(fā)電（PV）系統(tǒng)的絕緣電阻測(cè)量

前言

即使輕微的絕緣故障也可能會(huì)導(dǎo)致功率損耗、設(shè)備過(guò)熱，甚至引發(fā)火災(zāi)。為了確保工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的電氣裝置、部件和設(shè)備不會(huì)隨著時(shí)間推移而失去絕緣性能，并防止觸電和短路情況的發(fā)生，精準(zhǔn)的絕緣測(cè)量不可或缺。光伏發(fā)電（PV）系統(tǒng)亦是如此（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為PV系統(tǒng)），它們需要在完成安裝后定期地進(jìn)行絕緣測(cè)量。

IEC62446-1標(biāo)準(zhǔn)描述了兩種PV系統(tǒng)絕緣電阻的測(cè)量方法。

1、將光伏組串的正負(fù)極短接，然后測(cè)量短接點(diǎn)與接地之間的絕緣電阻。

2、在不進(jìn)行短接的情況下，分別測(cè)量正極與接地之間以及負(fù)極與接地之間的絕緣電阻。

短路的測(cè)量方法

由于太陽(yáng)能電池屬于光電二極管，是恒流源，所以其正負(fù)極是可以短接的。一旦電極短接，使用絕緣電阻表可準(zhǔn)確測(cè)量絕緣電阻。但另一方面，短路可能會(huì)引發(fā)電弧、觸電或灼傷等風(fēng)險(xiǎn)。

為防止這種情況發(fā)生，可以通過(guò)大容量的繼電器對(duì)端子進(jìn)行短路操作；如果是在光伏組件不發(fā)電的夜間進(jìn)行測(cè)量，也可以使用小容量的繼電器。當(dāng)然，還有其他一些風(fēng)險(xiǎn)需要考慮，比如夜間測(cè)量時(shí)能見(jiàn)度不佳的問(wèn)題。

非短路的測(cè)量方法

由于這種方法不會(huì)使太陽(yáng)能電池的正負(fù)極短路，因此也無(wú)需使用繼電器，測(cè)量起來(lái)會(huì)簡(jiǎn)便很多。然而，在使用常規(guī)絕緣測(cè)試儀時(shí)，可能會(huì)存在測(cè)量值不準(zhǔn)確的情況。這是因?yàn)樗鶞y(cè)量的對(duì)象包含帶有電勢(shì)的光伏組件，而常規(guī)絕緣測(cè)試儀通常是用于測(cè)量無(wú)電勢(shì)的對(duì)象。根據(jù)電路的狀態(tài)，發(fā)電中的光伏組件可能會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，從而得出與實(shí)際值不相符的結(jié)果。

誤差產(chǎn)生的原因？

圖1 展示了一個(gè)在光伏組件負(fù)極發(fā)生接地故障時(shí)，測(cè)量正極與接地之間絕緣電阻的示例。為測(cè)量正極與接地之間的絕緣電阻，需將絕緣測(cè)試儀的測(cè)量端連接到正極和大地。在這種情況下，負(fù)極存在接地故障，這意味著光伏組件產(chǎn)生的電流會(huì)形成一個(gè)閉合回路，該回路會(huì)經(jīng)由接地故障電阻和絕緣測(cè)試儀流動(dòng)，從而導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)誤差。常規(guī)的絕緣測(cè)試儀輸出的是負(fù)測(cè)試電壓，在此情形下，測(cè)得的電流與光伏組件產(chǎn)生的電流方向相同。因此，測(cè)試儀通過(guò)疊加光伏組件產(chǎn)生的電流檢測(cè)到了更高的電阻，進(jìn)而所顯示的絕緣電阻值會(huì)低于實(shí)際的絕緣電阻值。

		圖1 負(fù)極接地故障示例

		圖2 展示了一個(gè)正極存在接地故障時(shí)，進(jìn)行負(fù)極與接地間測(cè)量的示例。在這種情況下，測(cè)得的電流與光伏組件產(chǎn)生的電流方向變?yōu)橄喾?。結(jié)果就是，檢測(cè)到更低的電流，所顯示的絕緣電阻值會(huì)高于實(shí)際值，甚至可能會(huì)顯示為 “無(wú)窮大”。

圖2 正極接地故障示例

當(dāng)絕緣測(cè)試儀連接后形成閉合回路，且產(chǎn)生的電流能夠通過(guò)該回路流動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)上述這些現(xiàn)象。圖3 展示了絕緣測(cè)試儀準(zhǔn)確測(cè)量“無(wú)誤差“的一種情況示例。在這兩個(gè)示例中，不存在給光伏組件供電的閉合回路，因此即便存在接地故障，光伏組件產(chǎn)生的電流也不會(huì)流向測(cè)試儀，不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。當(dāng)然，如果沒(méi)有接地故障，準(zhǔn)確測(cè)量也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

圖片5.jpg

圖3 無(wú)光伏組件供電的閉合回路

更安全、更準(zhǔn)確的測(cè)量

為了更安全地測(cè)量光伏組件的絕緣電阻，建議采用非短路的方法進(jìn)行測(cè)量。此外，選擇正確的絕緣電阻表也很重要，首先其本身的測(cè)量精度要高，其次，即使在光伏組件電流流經(jīng)閉合回路時(shí)也能保持測(cè)量的精確度。

除了具備常規(guī)的絕緣電阻測(cè)量模式外，HIOKI日置絕緣電阻表IR4053-10 還專(zhuān)門(mén)設(shè)有用于測(cè)量光伏絕緣電阻的模式。它旨在消除光伏組件所產(chǎn)生電流帶來(lái)的影響，因此，即便太陽(yáng)能組串中存在接地故障，也能夠測(cè)量到準(zhǔn)確數(shù)值。除此之外，IR4053-10還具備多項(xiàng)實(shí)用功能，有助于對(duì)PV系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢測(cè)。

● 具備PV專(zhuān)屬測(cè)量模式，測(cè)量時(shí)間僅需4秒

● 配備開(kāi)路電壓測(cè)量功能以及極性判定功能，這兩項(xiàng)功能對(duì)于PV系統(tǒng)安裝過(guò)程中的極性測(cè)試起到至關(guān)重要的作用。

● 借助比較器功能，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值后，標(biāo)準(zhǔn)值以上判定為PASS（合格），標(biāo)準(zhǔn)值以下判定為FAIL（不合格）。FAIL（不合格）判定時(shí)，會(huì)以“嗶——”的連續(xù)音和顯示畫(huà)面亮紅燈來(lái)進(jìn)行通知。因此，合格與否的結(jié)果一目了然。

需要注意的是，在IEC62446-1標(biāo)準(zhǔn)中，首先測(cè)量的是負(fù)極與接地之間的情況。然而，使用 IR4053-10進(jìn)行絕緣測(cè)量時(shí)，由于其輸出的是負(fù)測(cè)試電壓，所以首先測(cè)量的是正極與接地之間的情況。

結(jié)論

確保PV系統(tǒng)的安全性固然重要，但確保測(cè)量人員的安全也同樣關(guān)鍵。因此，我們應(yīng)該選用配備PV專(zhuān)屬測(cè)量模式的絕緣測(cè)試儀，而HIOKI日置絕緣電阻表IR4053-10正是這樣一款產(chǎn)品。