Elektrická bezpečnost velkých fotovoltaických zařízení

Požadavky norem

Podle normy IEC 60364-7-712:2017 - Elektrické instalace nízkého napětí - Část 7-712: Požadavky na speciální instalace nebo umístění - Solární fotovoltaické (FV) napájecí systémy musí být FV instalace vybaveny zařízením pro monitorování izolace. Tato zařízení pro monitorování izolace musí splňovat požadavky stanovené normou ČSN EN 61557-8 - Elektrická bezpečnost v nízkonapěťových rozvodných sítích se střídavým napětím do 1 000 V a se stejnosměrným napětím do 1 500 V - Zařízení ke zkoušení, měření nebo sledování činnosti prostředků ochrany - Část 8: Hlídače izolačního stavu v rozvodných sítích IT. Příloha C normy popisuje, jak musí zařízení pro monitorování izolace pro fotovoltaické instalace splňovat také dynamické referenční vlastnosti. Sledovač integrovaný do každého střídače tyto vlastnosti trvale kontroluje na základě optimálního provozního bodu. Zařízení pro monitorování izolace musí využívat takovou měřicí metodu, aby správně fungovala i při kolísání stejnosměrného napětí FV zdroje, zejména při jeho ranním spuštění a večerním vypnutí. Takové přístroje pak poznáte snadno, mají na sobě symbol PV.

Prostředí jako ovlivňující faktor

Změny izolační hodnoty ve fotovoltaických zařízeních jsou způsobeny faktory, jako je interakce mezi teplotou a vlhkostí. Po mrazivé noci může ranní vlhkost způsobit desetinásobné zvýšení rozptylové kapacity (Ce) fotovoltaické instalace a zároveň snížení izolačního odporu (Rf) i více jak o 30 %.
K tomuto jevu navíc dochází v případě deště nebo sněžení a také v oblastech se zvýšenou vlhkostí, například v těsné blízkosti vodních ploch. Běžné přístroje pro měření izolace nejsou schopny tyto změny inteligentně zohlednit, a proto poskytují nesprávná měření. Ty pak mohou mít negativní dopad na ochranu lidí a zařízení.

Stáří jako rizikový faktor

Druhým významným problémem, kterému provozovatelé fotovoltaických zařízení čelí, je degradace. Stále více instalací se dostává za hranici své nejlepší životnosti a poškozuje se, například když se fólie ve fotovoltaických panelech uvolňují nebo jsou porézní a propouštějí vlhkost. V důsledku toho se zhoršuje izolační hodnota. Takové problémy doprovází u zastaralých polovodičových konstrukcí takzvaný PID efekt (potenciálně indukovaná degradace). V takových případech dochází vlivem unikajícího proudu a potenciálu napětí k odchodu záporných iontů z polovodiče. Souběžně s tím se z povrchu skla, krytu a okolního prostředí uvolňují kladné ionty a pohybují se směrem k polovodiči. Tento polarizační efekt lze rezervovat pomocí tzv. posunu PID. Při tomto procesu se musí deaktivovat hlídání izolace a celá fotovoltaická elektrárna se nastaví na vysoký, kladný potenciál (napětí proti zemi až +1000 V). Po provedení posunu PID musí být technologie monitorování izolace přizpůsobena novému stavu instalace, aby bylo možné zaznamenat správná měření izolačního stavu.

Elektricky bezpečné řešení

Hlídače izolačního stavu Bender pro fotovoltaické instalace jako jsou např. řady přístrojů isoPV1685 jsou navržena tak, aby zvládala kolísavé podmínky prostředí, sledování a deaktivaci během posunu PID v souladu s požadavky platných norem. Jejich adaptivní metoda měření se automaticky přizpůsobuje vlivům prostředí (mráz, vlhkost a sucho). Vždy spolehlivě zaznamenává izolační odpor (Rf) a rozptylovou kapacitu sítě (Ce). Po posunu PID se přístroje okamžitě přizpůsobí novým podmínkám a poskytují správná měření bez rušivých vlivů.