مقالات مشابهة
بعد الانتهاء من تركيب الألواح الكهروضوئية وتثبيت العواكس في أماكنها وربط الكوابل ما بين مكونات نظام الطاقة الشمسي الكهروضوئي المختلفة من الضروري إجراء بعض الفحوصات للتأكد من السلامة العامة للنظام وكفاءته المبدئية.
مقدمة
يتم إجراء بعض الفحوصات لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية قبل تشغيلها وبشكل دوري على مدار عمر المشروع لضمان الأداء والسلامة العامة للنظام. حيث يتم مقارنة نتائج الفحوصات التي يتم إجرائها قبل التشغيل مع الحدود الدنيا المسموح بها والتي غالباً ما يتم تحديدها مسبقاً في عقد المشروع.
كما تعتبر نتائج الفحوصات التي يتم اجرائها قبل تشغيل النظام خط الأساس، ويتم مقارنتها مع نتائج الفحوصات التي يتم اجرائها في المستقبل. ومن الممكن تتبع تدهور إنتاجية النظام من خلال تتبع التغيّر في نتائج الفحوصات مع مرور عمر المشروع. كما يمكن من خلال تتبع التغيّر في نتائج الفحوصات تحديد بعض المشكلات التي تتطلب معالجة او اهتمام لأسباب تتعلق بأداء النظام (System Performance) أو السلامة العامة له.
فحوصات ما قبل التشغيل
أدناه سوف نستعرض لكم أهم الفحوصات التي يتم إجرائها لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المربوطة مع الشبكات الكهربائية العامة قبل تشغيلها وذلك حسب المعيار العالمي (IEC 62446)، والمعلومات التي يمكن استنتاجها من نتائج كل فحص:
1) فحص القطبية (Polarity Testing):
في هذا الفحص يتم التأكد من قطبية كل سلسلة من الألواح الكهروضوئية (String) للتأكد من أن كوابل التيار الثابت (DC Cables) تم توصيلها بشكل جيد (أي بدون عكس قطبيتها) قبل ربطها مع العاكس (inverter). لأن عكس القطبية من الممكن يلحق الضرر بالعواكس.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء هذا الفحص باستخدام جهاز الفولتميتر (Voltmeter) أو أجهزة القياس الكهربائية المتعددة (Multi-meters) ومن المهم جداً أن تكون هذه الأجهزة قادرة على تحمل جهد نظام الطاقة الشمسية (1000 فولت أو 1500 فولت).
2) فحص جهد الدائرة المفتوحة (Open-circuit voltage: Voc):
يتم إجراء هذا الفحص للتأكد من أن سلاسل الألواح الكهروضوئية تم توصيلها بشكل جيد، أي على سبيل المثال بدون زيادة أو نقصان في عدد الألواح في السلسلة الواحدة بشكل غير مقصود أثناء عملية توصيل كوابل التيار الثابت مع بعضها.
ويجب أن تكون قيم فولتية الدائرة المفتوحة لسلاسل الألواح الكهروضوئية المختلفة والتي تحتوي على نفس العدد من الألواح بعد تصحيحها مع درجة الحرارة الفعلية والإشعاع الفعلي في حدود 5% مقارنة مع بعضها البعض وضمن حدود التفاوت المحددة من قبل الشركات المصنعة للألواح.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء هذا الفحص باستخدام جهاز الفولتميتر (Voltmeter) أو أجهزة القياس الكهربائية المتعددة (Multi-meters). وفي حال كان عدد السلاسل كبيراً أو كان هناك تغير سريع في الظروف الجوية يجب استخدام مستشعر درجة حرارة يتم تركيبه على الوجه الخلفي للألواح ومستشعر للإشعاع الشمسي (Irradiance Sensor) لكي يتم تصحيح القراءات حسب ظروف موحدة للمقارنة.
أما في حال كانت الظروف الجوية المحيطة ثابتة وكان هناك إمكانية لفحص جميع السلاسل في فترة زمنية قصيرة كما هو الحال في المشاريع الصغيرة والمنزلية يمكن التجاوز عن استخدام مستشعر درجة الحرارة ومستشعر الإشعاع.
مع العلم بأنه يوجد أجهزة متخصصة لهذا النوع من الفحوصات مثل جهاز PVCHECKs من شركة HT وجهاز PV150 من شركة Seaward.
3) فحص تيار دارة القصر (Short-Circuit Current: Isc):
يتم إجراء هذا الفحص للتأكد من أن سلاسل الألواح الكهروضوئية تم توصيلها وتركيبها بشكل جيد، ويجب أن تكون قيم تيار دائرة القصر لسلاسل الألواح الكهروضوئية المختلفة التي تتكون من الألواح الكهروضوئية نفسها بعد تصحيحها مع درجة الحرارة الفعلية والإشعاع الفعلي في حدود 5% مقارنة مع بعضها البعض وضمن حدود التفاوت المحددة من قبل الشركات المصنعة للألواح.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء هذا الفحص عادةً باستخدام أجهزة متقدمة مثل جهاز PVCHECKs من شركة HT وجهاز PV150 من شركة Seaward ويتم ربط هذه الأجهزة مع مستشعر درجة حرارة يتم تركيبه على الوجه الخلفي للألواح ومستشعر للإشعاع الشمسي (Irradiance Sensor).
مع العلم أنه يمكن إجراء هذا الفحص باستخدام أجهزة أقل تعقيداً وكلفة مثل جهاز قياس التيار (ammeter) أو أجهزة القياس الكهربائية المتعددة (Multi-meters) ولكن يتطلب استخدام هذه الأجهزة وضع أجهزة حماية (Protection Devices) بتيار مقنن (Rated Current) أكبر من تيار دارة القصر وجهد مقنن (Rated Voltage) أكبر من جهد السلسلة وذلك لمنع حدوث شرر كهربائي بعد فتح الدائرة الكهربائية عند انتهاء الفحص.
4) فحص عازلية كوابل التيار الثابت (DC Cables insulation testing):
يتم إجراء هذا الفحص للتأكد من عدم وجود موصلية ما بين كوابل التيار الثابت و الأرض، أو ما بين كوابل التيار الثابت والهياكل المعدنية. وذلك لتفادي أي تيارات قصر أو تسريب عند تشغيل النظام وبدء سيران التيار الكهربائي في كوابل التيار الثابت.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء هذا الفحص باستخدام أجهزة فحص العازلية والتي يتعارف على تسميتها بأجهزة الميجر (Megger Testers) مثل جهاز IR4053 من شركة Hioki أو جهاز PV-ISOTEST من شركة HT.
ويمكن إجراء هذا الفحص بطريقتين:
الطريقة الأول: فحص العازلية ما بين الطرف الموجب وما بين الأرض ومن ثم اجراء فحص آخر ما بين الطرف السالب وما بين الأرض.
الطريقة الثانية: فحص العازلية ما بين دارة قصر الطرف السالب مع الطرف الموجب وما بين الأرض. ويجب ان يدعم جهاز الفحص إمكانية قصر الدارة، أو من خلال قصر الدارة بشكل آمن بوضع أجهزة حماية (Protection Devices) بتيار مقنن (Rated Current) أكبر من تيار دارة القصر وجهد مقنن (Rated Voltage) أكبر من جهد السلسلة وذلك لمنع حدوث شرر كهربائي بعد فتح الدائرة الكهربائية عند انتهاء الفحص.
5) فحص عازلية كوابل التيار المتردد (AC Cables insulation testing):
يتم إجراء هذا الفحص للتأكد من عدم وجود موصلية ما بين كوابل التيار المتردد وبين الأرض، أو ما بين كوابل التيار المتردد مع بعضها البعض. وذلك لتفادي أي تيارات قصر أو تسريب عند تشغيل النظام وبدء سيران التيار الكهربائي في كوابل التيار المتردد.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء هذا الفحص باستخدام أجهزة فحص العازلية والتي يتعارف على تسميتها بأجهزة الميجر (Megger Testers) مثل جهاز IR4056 أو IR4053 من شركة Hioki.
6) فحص نظام التأريض
يتم فحص موصلية أجزاء نظام التأريض أينما وجدت في جانب التيار الثابت من النظام (DC Side) مع بعضها البعض. مثل الموصلات التي يتم ربطها ما بين الألواح والموصلات ما بين مصفوفات الألواح مع بعضها البعض.
بالإضافة إلى ذلك يتم فحص حفر التأريض نفسها للتأكد من أن مقاومتها منخفضة ومناسبة لنظام التأريض.
الأجهزة المستخدمة في هذا الفحص: يتم إجراء الجزء الأول من هذا الفحص (الموصلية) باستخدام أجهزة القياس الكهربائية المتعددة (Multi-meters) التي توفر فحص الموصلية حيث يصدر طنين من الجهاز في حال وجود الموصلية.
أما الفحص الثاني وهو فحص حفرة التأريض فيتم إجراءه باستخدام أجهزة فحص التأريض مثل جهاز FT6031-50 من شركة HIOKI أو جهاز 1623-2 GEO من شركة fluke.
7) الاختبارات الوظيفية لأجزاء النظام المختلفة
في هذا الفحص يتم اختبار أجزاء النظام المختلفة حسب الأدلة الإرشادية من الشركات المصنعة لكل جهاز. بالإضافة إلى اختبار فقدان التيار الكهربائي/الشبكة الكهربائية حيث يتم فتح قاطع التيار المتردد للعواكس أثناء عملها ومن ثم مراقبة شاشة أو عداد العاكس حيث يجب أن تتوقف العواكس عن إنتاج الطاقة الكهربائية مباشرة.
بعد ذلك يتم غلق القاطع مجدداً ويجب ملاحظة بدء عمل العواكس بعد ذلك تلقائياً.
الأنظمة المفصولة عن الشبكة الكهربائية (Off-grid/Stand alone PV systems)
إضافة للفحوصات التي ذكرناها في الأعلى للأنظمة المتصلة بالشبكات الكهربائية، يتم اجراء بعض الفحوصات الإضافية في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المفصولة عن الشبكات الكهربائية مثل:
- قياس جهد البطارية وسعتها، وأي فحص آخر في الدليل الارشادي من الشركة المصنعة للبطاريات.
- التأكد من النقاط التشغيلية المضبوطة لمنظمات الشحن، بالإضافة إلى وصل مستشعر الحرارة مع منظم الشحن بشكل جيد.
- التأكد من توصيلات أجزاء النظام المختلفة مع بعضها البعض، ومن توصيل النظام مع الأنظمة الأخرى مثل مولدات الديزل أو الشبكات الكهربائية.
فحوصات متقدمة:
في المشاريع التجارية والمشاريع الكبيرة يتم إجراء بعض الفحوصات المتقدمة للتأكد من أداء وجودة النظام مثل:
- تتبع منحنى الجهد-التيار لسلاسل الألواح الكهروضوئية (I-V Curve Tracing). لمعلومات أكثر عن هذا الفحص انقر هنا.
- فحص الألواح حرارياً (Thermal Imaging). لمعلومات أكثر عن هذا الفحص انقر هنا.
- فحص معامل الأداء (Performance Ratio). لمعلومات أكثر عن هذا الفحص انقر هنا.
- التصوير باللمعان الكهربائي (Electroluminescence imaging). لمعلومات أكثر عن هذا الفحص انقر هنا.
معلومات الأجهزة من الشركات المصنعة:
- جهاز Seaward PV150.
- جهاز PVchecks من شركة HT.
- جهاز PVISO test من شركة HT.
- جهاز IR4053 من شركة Hioki.
- جهاز IR4056 من شركة Hioki.
- جهاز GEO 2-1623 من شركة Fluke.
- جهاز FT6031-50 من شركة Hioki.
