Test van de PV-combinerbox

Een PV-combinerbox verzamelt de uitgangen van meerdere PV-strings en voegt ze samen tot één of meer DC-circuits voordat het vermogen naar de omvormer of een andere DC-trap verderop wordt geleid. Afhankelijk van het ontwerp van de installatie kan de kast stringzekeringen, scheidingsschakelaars, overspanningsbeveiligingen, monitoringcomponenten, klemmen, railsystemen en bijbehorende beschermingsgeleiders bevatten.

Inspectie en test beoordelen de gespecificeerde stringaansluitingen, beveiligingen, identificatie, polariteit, fysieke staat en elektrische metingen vóór of tijdens bedrijf. Metingen en waargenomen toestanden worden vergeleken met het ontwerp van de installatie, de documentatie van de apparatuur, de verwachte bedrijfstoestand en de gehanteerde testprocedure. Bevindingen kunnen wijzen op toestanden die gecorrigeerd moeten worden; ze optimaliseren niet automatisch de opbrengst van de installatie en bewijzen niet dat de volledige PV-installatie veilig is.

Inspectie in spanningsloze toestand en elektrische metingen onder spanning moeten als afzonderlijke werkzaamheden worden behandeld. Sommige onderdelen kunnen pas na een geschikte afschakelprocedure worden onderzocht, terwijl spannings- of stroommetingen aan strings kunnen vereisen dat het circuit in bedrijf is. Het werkplan moet vastleggen welke toestand voor elke controle vereist is.

DC-connectoren of zekeringhouders die daar niet voor zijn bedoeld, mogen niet onder belasting worden geopend. Het onderbreken van gelijkstroom met apparatuur die niet is ontworpen voor het schakelen onder belasting kan gevaarlijke vlambogen en schade aan de apparatuur veroorzaken.

De eerste doelstelling is vast te stellen dat de strings zijn aangesloten volgens de beoogde circuitopbouw. Onjuiste labeling, omgekeerde polariteit, ontbrekende strings, verwisselde aansluitingen, losse geleiders of bedrading die afwijkt van de tekeningen kunnen storingzoeken bemoeilijken en kunnen leiden tot onveilige of afwijkende bedrijfstoestanden.

De tweede doelstelling is het inspecteren van de beveiligings- en schakelcomponenten die deel uitmaken van het DC-systeem. Zekeringen, scheiders, overspanningsbeveiligingen, klemmen, beschermingsgeleiders en andere componenten moeten worden gecontroleerd op hun werking en aan de hand van de gegevens van de fabrikant. Dat een component fysiek aanwezig is, betekent niet dat hij correct is gedimensioneerd en aangesloten of dat hij werkt.

Metingen in de combinerbox kunnen ook het onderzoek naar opbrengstverschillen ondersteunen. Als een string onder vergelijkbare omstandigheden een aanzienlijk andere stroom voert dan vergelijkbare strings, kan dat aanleiding zijn voor nader onderzoek van die string, de bijbehorende modules, connectoren, bekabeling, schaduwomstandigheden of het meetkanaal. De test van de combinerbox beperkt het onderzoek; hij stelt de oorzaak niet vast op basis van één stroomwaarde.

De inspectie ondersteunt ook de DC-veiligheid door zichtbare of meetbare toestanden te signaleren die gecorrigeerd moeten worden. Ze blijft één onderdeel van de elektrische verificatie van de installatie en is geen volledige veiligheidsbeoordeling.

Het team moet beginnen met actuele tekeningen, stringoverzichten, apparatuurinformatie, labels en de reikwijdte van de inspectie. Wanneer bekend is welke strings in de box moeten eindigen, wat hun verwachte polariteit is, hoe de beveiligingen zijn opgebouwd en welk circuit erachter volgt, kan de fysieke installatie met het beoogde ontwerp worden vergeleken.

Voordat de kast wordt geopend of erin wordt gewerkt, moet het personeel de elektrische toestand van de apparatuur beoordelen. PV-strings kunnen onder spanning blijven staan zodra er voldoende licht is, en het afschakelen van de omvormerzijde neemt de spanning op binnenkomende stringcircuits niet per se weg. Veilige toegang hangt dus af van de werkelijke circuitopbouw en niet van de stand van één schakelaar.

Werkzaamheden in spanningsloze toestand moeten de toepasselijke afschakel- en verificatieprocedure van de locatie volgen. Waar metingen aan circuits in bedrijf moeten worden uitgevoerd, moeten de apparatuur, meetsnoeren, meetpennen, beschermingsmiddelen en werkwijze geschikt zijn voor de aanwezige gelijkspanning en de te verwachten omstandigheden.

Verbindingen mogen niet worden verstoord alleen om de inspectie makkelijker te maken. Met name mogen connectoren, klemmen en zekeringhouders die niet bedoeld zijn voor schakelen onder belasting niet worden geopend zolang er stroom door loopt. Als de inspectie loskoppelen vereist, moet het circuit eerst met de goedgekeurde procedure in de vereiste veilige toestand worden gebracht.

Stringstroom wordt gewoonlijk gemeten waar het ontwerp van de combiner veilige toegang of monitoringpunten biedt. Stroomwaarden van elektrisch vergelijkbare strings kunnen samen worden beoordeeld wanneer instraling, oriëntatie, schaduw, modulegroepering en bedrijfsomstandigheden voldoende op elkaar lijken. Een verschil kan wijzen op een toestand die onderzoek verdient, maar de stroom alleen maakt niet duidelijk of de oorzaak een modulefout, schaduw, overgangsweerstand, de toestand van de zekering, een meetfout of een andere factor is.

Ook de string- of circuitspanning kan worden gemeten en met de verwachte configuratie worden vergeleken. Spanningsmetingen kunnen helpen om omgekeerde polariteit, onderbroken circuits, onverwachte serieschakelingen of andere bedradingsverschillen aan het licht te brengen. Bij de interpretatie moet rekening worden gehouden met de configuratie van het veld, de modultemperatuur, de instraling, de bedrijfstoestand van de omvormer en met de vraag of de meting bij open circuit of in bedrijf is uitgevoerd.

Polariteit moet worden geverifieerd wanneer de inspectieprocedure dat vereist. Onjuiste polariteit kan apparatuur beschadigen of normaal bedrijf verhinderen, dus de test moet worden uitgevoerd met een instrument en een methode die bij het DC-systeem passen, en niet alleen worden afgeleid uit de kabelkleur of de labeling.

Isolatiemeting kan deel uitmaken van een bredere elektrische PV-inspectie wanneer dat past bij het circuit en de toestand van de apparatuur. Ze mag niet zomaar worden uitgevoerd met aangesloten elektronica of overspanningsbeveiligingen zonder rekening te houden met de testspanning en de eisen van de fabrikant, omdat een ongeschikte isolatiemeting aangesloten apparatuur kan beschadigen of misleidende resultaten kan opleveren.

Een bruikbaar rapport benoemt de exacte combinerbox, de onderzochte circuits en de strings of uitgangen die bij elke meting horen. Stringlabels moeten voldoende overeenkomen met de identificatie in het veld of op de tekeningen, zodat een andere technicus hetzelfde circuit kan terugvinden zonder de inspectie uit het geheugen te hoeven reconstrueren.

Het rapport moet aangeven wat in spanningsloze toestand is geïnspecteerd en wat is gemeten terwijl het systeem in bedrijf was. Relevante bedrijfsomstandigheden moeten worden vastgelegd wanneer ze de interpretatie beïnvloeden, met name bij vergelijkende stroommetingen. Ook het meetinstrument, de meetfunctie en de toegepaste testinstellingen moeten worden gedocumenteerd.

De waargenomen toestand van componenten moet worden gescheiden van gemeten waarden. Een beschadigde zekeringhouder, een verkleurde klem, een ontbrekend label of een losgekoppelde monitoringleiding is een visuele bevinding; stroom, spanning of isolatieweerstand is een meetresultaat. Door deze twee categorieën gescheiden te houden is het rapport gemakkelijker te beoordelen en neemt het risico af dat een waarneming wordt omgezet in een niet onderbouwde diagnose.

Bevindingen die bevestiging vereisen, moeten als zodanig worden gemarkeerd. Een stroomonbalans kan vervolgtesten rechtvaardigen, maar het rapport mag een module niet defect noemen tenzij het bewijs die conclusie ondersteunt.

Veldteams kunnen onjuiste of ontbrekende stringlabels aantreffen, omgekeerde polariteit, onderbroken stringcircuits, doorgebrande zekeringen, ongeschikte vervangende zekeringen, losse aansluitingen, beschadigde isolatie, corrosie, verontreiniging, waterindringing, beschadigde kabelwartels, aangetaste overspanningsbeveiligingen of losgekoppelde monitoringapparatuur. Tekenen van verhitting of verkleuring kunnen wijzen op een verbinding die nader onderzoek verdient.

Ongelijke stroom tussen strings die verder vergelijkbaar zijn, is een andere veelvoorkomende reden voor vervolgonderzoek. De oorzaak kan buiten de combinerbox liggen, bijvoorbeeld schaduw, vervuiling, modulebeschadiging, connectorproblemen, verschillen in stringconfiguratie of omstandigheden elders in het DC-circuit. De meting in de combiner laat zien waar het gedrag afwijkt; ze mag niet worden gebruikt om de grondoorzaak toe te wijzen zonder verder bewijs.

Sommige ogenschijnlijke bevindingen zijn meetproblemen en geen defecten aan de apparatuur. Een onjuiste richting van de stroomtang, een ongeschikt meetbereik, slecht contact van de meetpennen, onstabiele instraling of het vergelijken van strings met verschillende oriëntaties kan misleidende resultaten opleveren. Onverwachte waarden moeten daarom worden getoetst aan de circuitopbouw en de meetomstandigheden voordat herstelwerkzaamheden worden gespecificeerd.

Een goed inspectieproces legt ontoegankelijke of niet geteste circuits vast als beperkingen, in plaats van ze stilzwijgend als in orde te beschouwen.

Een inspectie van de combinerbox dekt de apparatuur en circuits die binnen de afgebakende reikwijdte vallen. Ze toont het rendement van de omvormer niet aan, maximaliseert de energieproductie niet, verifieert niet de volledige mechanische staat van het veld en stelt niet de veiligheid van de hele installatie vast. Voor modules, connectoren, bekabeling, isolatie, aarding, werking van de omvormer, beveiligingen en constructieonderdelen kunnen andere inspecties en tests nodig zijn.

Elektrische metingen beschrijven de installatie bovendien alleen onder de omstandigheden die golden toen ze werden uitgevoerd. Een string die tijdens één meting normaal lijkt, kan later een wisselend contact, schaduw, een isolatieprobleem of een componentstoring ontwikkelen. Eén inspectie staat daarom niet gelijk aan continue monitoring.

Thermografie kan het onderzoek naar te warme klemmen of andere temperatuurafwijkingen ondersteunen, maar een thermisch beeld alleen bevestigt de oorzaak van een storing niet. Elektrische metingen, visueel bewijs, de toestand van de apparatuur, bedrijfsgegevens en vervolgtests kunnen allemaal nodig zijn voordat een defect wordt geclassificeerd.

IEC 62446-3 betreft thermografische inspectie in de open lucht van PV-systemen in bedrijf. De reikwijdte omvat apparatuur, omgevingsomstandigheden, inspectieprocedures, vakbekwaamheid van het personeel en rapportage, en legt niet één universeel temperatuurbereik voor elke PV-installatie op. De norm mag niet worden voorgesteld als een software-algoritme of als vervanging van de elektrische procedures waarmee een combinerbox wordt getest.