Prova di resistenza di isolamento degli impianti fotovoltaici

La prova di resistenza di isolamento misura quanto efficacemente conduttori e parti in tensione siano separati elettricamente dalla terra, dalle masse o da altri conduttori che devono restare isolati. In un impianto fotovoltaico la misura può aiutare a valutare i cavi in corrente continua, le scatole di giunzione, i connettori, i circuiti di stringa e gli altri percorsi isolanti inclusi nell’ambito della prova.

Lo strumento applica una tensione continua di prova definita e misura la resistenza del percorso isolante. Una resistenza elevata indica in genere una dispersione limitata attraverso l’isolamento provato, mentre un valore inaspettatamente basso può indicare contaminazione, umidità, isolamento danneggiato, errori di cablaggio o apparecchiature collegate che influenzano la misura.

Il risultato vale soltanto per la configurazione del circuito e per le condizioni presenti durante la prova. Un valore di resistenza soddisfacente non dimostra che ogni cavo, connettore, modulo o involucro dell’impianto sia privo di difetti.

La prova va quindi considerata una misura elettrica all’interno di un processo di ispezione più ampio. Il suo valore deriva dal sapere esattamente che cosa era collegato durante la prova e quale percorso elettrico rappresenti la resistenza misurata.

Uno scopo della prova di resistenza di isolamento è individuare percorsi di dispersione involontari tra i circuiti fotovoltaici e la terra. Tali percorsi possono formarsi per isolamento dei cavi danneggiato, infiltrazioni di umidità, involucri contaminati, connettori deteriorati, cablaggi schiacciati o altri difetti che compromettono la separazione elettrica.

La prova può anche aiutare a indagare gli allarmi di isolamento segnalati da inverter o sistemi di monitoraggio. Se un impianto segnala una condizione di isolamento basso, misure eseguite su sezioni via via più piccole del sistema in corrente continua possono restringere il punto che richiede un’ispezione fisica.

La prova di resistenza di isolamento è di solito rilevante durante la messa in servizio, dopo interventi elettrici e nell’ambito di programmi di ispezione periodica definiti. Può essere usata anche dopo eventi o attività di manutenzione che possono aver interessato cavi, scatole di giunzione, connettori o altri sistemi di isolamento.

Lo scopo è la verifica, non l’ottimizzazione delle prestazioni. Misurare la resistenza di isolamento non aumenta l’efficienza dei moduli e non recupera produzione. Fornisce evidenza sullo stato elettrico del percorso isolante provato.

Quando più stringhe o sezioni possono essere isolate in modo indipendente, una prova comparativa può aiutare a individuare il circuito responsabile di un risultato anomalo. Spesso è più utile che provare ripetutamente l’intero campo senza separare le possibili fonti di dispersione.

L’isolamento separa i conduttori in tensione dalle parti che non devono portare tensione di esercizio. Il suo deterioramento può creare percorsi di dispersione che influiscono sulle funzioni di protezione, producono guasti dell’inverter o espongono parti conduttive a condizioni che richiedono un’indagine.

Un risultato anomalo di resistenza di isolamento può quindi essere importante anche quando l’impianto continua a produrre energia. Il funzionamento continuo non stabilisce che il sistema di isolamento sia in condizioni accettabili. Il significato di una misura dipende dal progetto dell’impianto, dal valore misurato, dalla configurazione del circuito, dalle condizioni ambientali e dalla base di accettazione usata per l’ispezione.

Per localizzare un guasto, il sistema può essere diviso in sezioni di prova più piccole quando il progetto dell’impianto consente un sezionamento sicuro. Il tecnico può confrontare campi, stringhe, tratti di cavo o gruppi di apparecchiature per capire dove cambia la resistenza. Questo processo può ridurre la quantità di apparecchiature da esaminare fisicamente.

La prova non identifica automaticamente la causa all’origine. Un valore basso può dipendere da infiltrazioni d’acqua, isolamento danneggiato, connettori contaminati, apparecchiature di protezione dalle sovratensioni collegate, dispositivi elettronici o dalla configurazione stessa della misura. Possono comunque servire un’ispezione fisica e ulteriori controlli elettrici.

Prima della prova, la squadra di campo deve individuare i confini del circuito e stabilire quali apparecchiature possano restare collegate. Inverter, dispositivi di monitoraggio, componenti di protezione dalle sovratensioni, ottimizzatori o altra elettronica possono essere danneggiati da una tensione di prova di isolamento inadeguata: la documentazione delle apparecchiature e la procedura di prova dell’impianto vanno quindi riviste prima di collegare lo strumento.

Di norma il circuito deve essere portato nello stato elettrico richiesto dal metodo di prova scelto. Sezionamento, verifica della condizione del circuito e controllo dell’energia accumulata o generata devono essere gestiti da personale competente. Le stringhe fotovoltaiche possono restare attive elettricamente ogni volta che c’è luce sufficiente, anche con l’inverter spento.

Il tester di isolamento applica una tensione di prova specificata tra i conduttori e il punto di riferimento definito dalla procedura. A seconda del sistema e del metodo, i conduttori possono essere provati separatamente o combinati in una configurazione definita. La tensione scelta deve derivare dalla procedura applicabile, dai requisiti delle apparecchiature o dalla base di accettazione, e non da un valore arbitrario.

Il tecnico deve usare uno strumento adatto alla tensione continua attesa del sistema e al metodo di prova. Anche puntali, sonde, connettori e misure di protezione individuale devono corrispondere alle condizioni elettriche dell’impianto.

Dopo la misura il circuito può trattenere carica per effetto della prova. La procedura deve prevedere scarica e verifica prima di maneggiare i conduttori o di ricollegare le apparecchiature.

La resistenza di isolamento è influenzata da più fattori dei soli difetti permanenti. Umidità, contaminazione superficiale, temperatura, condensa e dimensione complessiva del circuito collegato possono influire sul valore misurato. Due misure eseguite in condizioni ambientali diverse non vanno quindi confrontate senza considerare tali differenze.

Umidità e piogge recenti possono essere particolarmente rilevanti sulle apparecchiature fotovoltaiche all’aperto. Un valore più basso in condizioni di bagnato può indicare un percorso isolante sensibile all’umidità che non emerge con tempo asciutto. Questa osservazione può essere utile a fini diagnostici, ma la misura va comunque interpretata rispetto alla configurazione dell’impianto e alle condizioni di prova.

Anche la temperatura può influire sul comportamento dell’isolamento. Per le misure ripetute, registrare le condizioni ambientali e delle apparecchiature rende più significativo il confronto successivo. Uno storico senza tali condizioni può far sembrare un normale cambiamento ambientale un deterioramento elettrico.

Una sola misura non va trattata automaticamente come una tendenza di lungo periodo. Se l’obiettivo è il monitoraggio dello stato nel tempo, vanno registrati in modo coerente gli stessi confini del circuito, lo stesso metodo di prova, le stesse impostazioni dello strumento e le condizioni ambientali rilevanti.

Di norma un risultato anomalo deve portare a una verifica prima di incolpare un componente specifico. Dividere il circuito, ripetere la misura, controllare le connessioni e ispezionare le aree sospette può aiutare a distinguere un vero difetto di isolamento dagli effetti dell’impostazione della prova o delle apparecchiature collegate.

Una buona registrazione della prova di resistenza di isolamento identifica il circuito o l’apparecchiatura provati, la configurazione dei conduttori, la tensione di prova, la resistenza misurata, lo strumento usato, la data e le condizioni ambientali rilevanti. Deve anche indicare quali apparecchiature erano scollegate o sono rimaste collegate durante la prova.

Il criterio di accettazione va registrato con la sua fonte o base. Un risultato di resistenza senza la corrispondente configurazione di prova e il metodo di accettazione ha un valore limitato, perché dimensione e topologia del circuito fotovoltaico collegato influiscono sull’interpretazione.

La frequenza delle prove deve seguire i requisiti di messa in servizio dell’impianto, il piano di manutenzione, lo storico di esercizio, le istruzioni delle apparecchiature, gli obblighi contrattuali e le condizioni osservate. Prove aggiuntive possono essere giustificate dopo riparazioni ai cavi, interventi sui connettori, infiltrazioni d’acqua, allarmi di isolamento dell’inverter, incidenti elettrici o altri eventi che possono influire sull’isolamento.

Non c’è alcun vantaggio nel ripetere le misure con una cadenza arbitraria se i risultati non si possono confrontare né tradurre in azioni. Il programma di ispezione deve definire perché la prova viene eseguita e quale cambiamento farebbe scattare un intervento successivo.

I circuiti incompleti o inaccessibili vanno documentati come limitazioni e non registrati come soddisfacenti.

La prova di resistenza di isolamento non individua ogni guasto fotovoltaico. Un modulo può avere un’anomalia termica, una cella danneggiata, un problema al diodo di bypass, uno scarso contatto del connettore, un mismatch di corrente o un altro difetto mentre la resistenza di isolamento provata resta accettabile.

La prova non sostituisce nemmeno l’ispezione termografica. La IEC 62446-3 riguarda l’ispezione termografica all’aperto degli impianti fotovoltaici in esercizio, comprendendo attrezzatura, condizioni ambientali, procedura, competenza del personale e rapporto. Non prescrive la procedura per la resistenza di isolamento e non impone un unico intervallo di temperatura dei moduli valido per tutti gli impianti.

Allo stesso modo, le immagini termiche non possono sostituire la misura di isolamento quando la questione riguarda la dispersione elettrica verso terra. I due metodi esaminano aspetti diversi dello stato dell’impianto e possono completarsi quando l’ambito dell’ispezione richiede entrambi.

Un risultato di isolamento soddisfacente non dimostra, da solo, la sicurezza complessiva dell’impianto. Continuità del conduttore di protezione, polarità, configurazione di messa a terra, funzionamento dei dispositivi di protezione, stato dei connettori, comportamento funzionale e altre caratteristiche elettriche possono richiedere verifiche separate.