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Photovoltaic & Energy Storage Measurement Solutions

更安全、更准确!光伏发电(PV)系统的绝缘电阻测量

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前言

即使轻微的绝缘故障也可能会导致功率损耗、设备过热,甚至引发火灾。为了确保工业生产过程中所使用的电气装置、部件和设备不会随着时间推移而失去绝缘性能,并防止触电和短路情况的发生,精准的绝缘测量不可或缺。光伏发电(PV)系统亦是如此(以下简称为PV系统),它们需要在完成安装后定期地进行绝缘测量。

 

IEC62446-1标准描述了两种PV系统绝缘电阻的测量方法。

1、将光伏组串的正负极短接,然后测量短接点与接地之间的绝缘电阻。

2、在不进行短接的情况下,分别测量正极与接地之间以及负极与接地之间的绝缘电阻。

短路的测量方法

由于太阳能电池属于光电二极管,是恒流源,所以其正负极是可以短接的。一旦电极短接,使用绝缘电阻表可准确测量绝缘电阻。但另一方面,短路可能会引发电弧、触电或灼伤等风险。

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为防止这种情况发生,可以通过大容量的继电器对端子进行短路操作;如果是在光伏组件不发电的夜间进行测量,也可以使用小容量的继电器。当然,还有其他一些风险需要考虑,比如夜间测量时能见度不佳的问题。


非短路的测量方法

图片2.jpg由于这种方法不会使太阳能电池的正负极短路,因此也无需使用继电器,测量起来会简便很多。然而,在使用常规绝缘测试仪时,可能会存在测量值不准确的情况。这是因为所测量的对象包含带有电势的光伏组件,而常规绝缘测试仪通常是用于测量无电势的对象。根据电路的状态,发电中的光伏组件可能会对测量产生影响,从而得出与实际值不相符的结果。


误差产生的原因?

图1 展示了一个在光伏组件负极发生接地故障时,测量正极与接地之间绝缘电阻的示例。为测量正极与接地之间的绝缘电阻,需将绝缘测试仪的测量端连接到正极和大地。在这种情况下,负极存在接地故障,这意味着光伏组件产生的电流会形成一个闭合回路,该回路会经由接地故障电阻和绝缘测试仪流动,从而导致测量出现误差。常规的绝缘测试仪输出的是负测试电压,在此情形下,测得的电流与光伏组件产生的电流方向相同。因此,测试仪通过叠加光伏组件产生的电流检测到了更高的电阻,进而所显示的绝缘电阻值会低于实际的绝缘电阻值。
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图1 负极接地故障示例


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图2 展示了一个正极存在接地故障时,进行负极与接地间测量的示例。在这种情况下,测得的电流与光伏组件产生的电流方向变为相反。结果就是,检测到更低的电流,所显示的绝缘电阻值会高于实际值,甚至可能会显示为 “无穷大”。



图2 正极接地故障示例


当绝缘测试仪连接后形成闭合回路,且产生的电流能够通过该回路流动时,就会出现上述这些现象。图3 展示了绝缘测试仪准确测量“无误差“的一种情况示例。在这两个示例中,不存在给光伏组件供电的闭合回路,因此即便存在接地故障,光伏组件产生的电流也不会流向测试仪,不会对测量产生影响。当然,如果没有接地故障,准确测量也是能够实现的。


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图3 无光伏组件供电的闭合回路

更安全、更准确的测量

为了更安全地测量光伏组件的绝缘电阻,建议采用非短路的方法进行测量。此外,选择正确的绝缘电阻表也很重要,首先其本身的测量精度要高,其次,即使在光伏组件电流流经闭合回路时也能保持测量的精确度。图片6.jpg
除了具备常规的绝缘电阻测量模式外,HIOKI日置绝缘电阻表IR4053-10 还专门设有用于测量光伏绝缘电阻的模式。它旨在消除光伏组件所产生电流带来的影响,因此,即便太阳能组串中存在接地故障,也能够测量到准确数值。除此之外,IR4053-10还具备多项实用功能,有助于对PV系统进行全面的检测。


● 具备PV专属测量模式,测量时间仅需4秒

● 配备开路电压测量功能以及极性判定功能,这两项功能对于PV系统安装过程中的极性测试起到至关重要的作用。

● 借助比较器功能,设置标准值后,标准值以上判定为PASS(合格),标准值以下判定为FAIL(不合格)。FAIL(不合格)判定时,会以“哔——”的连续音和显示画面亮红灯来进行通知。因此,合格与否的结果一目了然。

 

需要注意的是,在IEC62446-1标准中,首先测量的是负极与接地之间的情况。然而,使用 IR4053-10进行绝缘测量时,由于其输出的是负测试电压,所以首先测量的是正极与接地之间的情况。

结论

确保PV系统的安全性固然重要,但确保测量人员的安全也同样关键。因此,我们应该选用配备PV专属测量模式的绝缘测试仪,而HIOKI日置绝缘电阻表IR4053-10正是这样一款产品。



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