استكشاف أعطال صناديق تجميع الطاقة الشمسية: الأعطال الشائعة والإصلاحات

مقدمة

عندما يفشل صندوق تجميع الطاقة الشمسية في الموقع، يتوقف الإيراد. كل ساعة من التوقف تترجم مباشرة إلى فقدان في الإنتاج وإحباط أصحاب المصلحة. بالنسبة لمهندسي الخدمة الميدانية وفرق التشغيل والصيانة التي تدير منشآت الطاقة الكهروضوئية، فإن فهم كيفية تشخيص أعطال صندوق التجميع وحلها بشكل منهجي أمر ضروري للحفاظ على وقت تشغيل النظام وأدائه.

يعمل صندوق تجميع الطاقة الشمسية كنقطة وصل كهربائية حيث تتقارب دوائر السلاسل الكهروضوئية المتعددة قبل تغذية العاكس. يضم هذا المكون الهام أجهزة حماية - قواطع دوائر أو صمامات - بالإضافة إلى محطات طرفية, قضبان التوصيل, ، وغالبًا حماية من زيادة التيار. نظرًا لأنه يتعامل مع تيار مستمر كبير ويعمل في ظروف خارجية قاسية، فإن صندوق التجميع معرض بشكل خاص لعدة أوضاع فشل شائعة يمكن أن تعرض سلامة النظام وكفاءته للخطر.

يقدم هذا الدليل إجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها التي تم اختبارها ميدانيًا لأكثر ستة أعطال شيوعًا في صندوق تجميع الطاقة الشمسية، بدءًا من تعثر قاطع الدائرة المزعج وحتى ارتفاع درجة حرارة الأطراف ودخول الماء. يوضح كل قسم بالتفصيل الأعراض وقياسات التشخيص والأسباب الجذرية واستراتيجيات المعالجة المثبتة التي تم تطويرها من خلال سنوات من الخبرة الميدانية. ملاحظة السلامة: قبل إجراء أي عمل تشخيصي، اتبع دائمًا إجراءات الإغلاق / الوسم المناسبة وتحقق من عدم وجود جهد باستخدام معدات اختبار معايرة.

الأدوات الأساسية وإجراءات السلامة

يتطلب استكشاف الأخطاء وإصلاحها الفعال معدات مناسبة وبروتوكولات سلامة صارمة. يجب أن يحمل الفنيون الميدانيون مجموعة أدوات تشخيصية موحدة: مقياس رقمي متعدد حقيقي RMS (جهد التيار المستمر حتى 1500 فولت)،, كاميرا تصوير حراري (دقة 160 × 120 كحد أدنى)،, مفك عزم دوران معاير (نطاق 7-25 بوصة-رطل)،, جهاز اختبار مقاومة العزل (500-1000 فولت)، و معدات الإغلاق / الوسم.

قبل فتح أي صندوق تجميع للطاقة الشمسية، قم بإنشاء حالة طاقة صفرية. قم بتدوير فاصل التيار المستمر إلى وضع إيقاف التشغيل OFF وقم بتطبيق الإغلاق / الوسم وفقًا لمعيار NFPA 70E. تحقق من الجهد الصفري باستخدام مقياس متعدد - تذكر أن أطراف جانب المصفوفة تظل نشطة حتى مع فتح الفاصل. ارتدِ معدات الوقاية الشخصية المقاومة للقوس الكهربائي (ATPV 8 cal/cm² كحد أدنى)، والقفازات المقدرة للجهد، ونظارات السلامة. لا تعمل بمفردك أبدًا على تشخيص صندوق التجميع.

العطل #1: قاطع دوائر كهربائية التعثر المزعج

أعراض: قاطع دائرة السلسلة في وضع إيقاف التشغيل OFF بدون عطل واضح. تنخفض نسبة التوليد بشكل متناسب. قد يتعثر بشكل متقطع خلال ساعات الذروة.

إجراء التشخيص: قم بتوثيق تصنيف القاطع وقياس جهد الدائرة المفتوحة للسلسلة (Voc) - نطاق نموذجي 600-1000 فولت يؤكد سلامة السلسلة. قم بقياس تيار السلسلة تحت الحمل باستخدام مقياس المشبك DC. يتعثر قاطع 15 أمبير عند حوالي 12-13 أمبير مستمر (تصنيف 80-87%) تحت درجات حرارة مرتفعة. قم بمسح القاطع حراريًا باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء - الاختلافات في درجة الحرارة التي تتجاوز 15 درجة مئوية مقارنة بالقواطع المجاورة تشير إلى ضعف التوصيلات أو التدهور.

الأسباب الجذرية: يؤدي التخفيض الحراري في العبوات ذات درجة الحرارة العالية (أعلى من 40 درجة مئوية) إلى تقليل سعة القاطع بشكل كبير. يؤدي عدم تطابق تيار السلسلة الناتج عن التظليل أو تدهور الوحدة إلى زيادة تحميل السلاسل ذات الأداء العالي. تولد توصيلات الأطراف المفكوكة حرارة، مما يؤدي إلى تعثرات حرارية. تعاني القواطع القديمة من انحراف المعايرة.

الإصلاحات: تحسين التهوية عن طريق تنظيف الفتحات أو إضافة كوات أو تركيب مظلات شمسية. قم بزيادة حجم القواطع إذا كان هناك حمل زائد مزمن. أعد ربط الأطراف بعزم دوران 8-12 بوصة-رطل (0.9-1.4 نيوتن متر). استبدل القواطع التالفة. تتميز صناديق تجميع الطاقة الشمسية VIOX بتباعد وتهوية محسّنين للحفاظ على درجات حرارة تشغيل القاطع المناسبة.

العطل #2: الصمامات المنفوخة

أعراض: لا يوجد خرج من السلاسل المتأثرة. يظهر الفحص البصري عنصر الصمامات المكسور أو يؤكد اختبار الاستمرارية الدائرة المفتوحة. تشير حالات الفشل المتزامنة المتعددة إلى وجود عطل على مستوى النظام.

إجراء التشخيص: بعد التأكد من الصمامات المنفوخة، حدد السبب الجذري قبل الاستبدال. قم بقياس جهد الدائرة المفتوحة للسلسلة (Voc، نموذجي 600-1000 فولت) وتيار الدائرة القصيرة (Isc، نموذجي 8-12 أمبير). يجب أن يتم تصنيف الصمامات ذات الحجم المناسب عند 156% من تيار الدائرة القصيرة للسلسلة وفقًا لمعيار NEC 690.9 - تتطلب السلسلة ذات تيار الدائرة القصيرة 9 أمبير صمامات بحد أدنى 15 أمبير. قم بقياس التيار من كل سلسلة؛ تشير الاختلافات التي تتجاوز 10% إلى وجود مشكلات في عدم التوازن.

الأسباب الجذرية: يؤدي عدم توازن السلسلة إلى إعادة توزيع التيار على السلاسل المتوازية، مما يتجاوز التصنيفات. تؤدي الدوائر القصيرة الناتجة عن تلف الكابلات أو فشل صندوق التوصيل إلى نفخ الصمامات على الفور. تخلق الأعطال الأرضية مسارات تيار بديلة. صمامات صغيرة الحجم ناتجة عن أخطاء في المواصفات.

الإصلاحات: استبدل بصمامات مصنفة للتيار المستمر الصحيح (تصنيف 1000 فولت أو 1500 فولت). لا تستخدم أبدًا صمامات التيار المتردد في دوائر التيار المستمر. تحقق من عدم توازن السلسلة أو الأعطال الأرضية أو تلف الكابلات قبل إعادة تنشيطها. قم بتوثيق عمليات الاستبدال لتتبع الضمان. تستخدم صناديق تجميع VIOX حوامل صمامات آمنة للأصابع مع ملصقات تصنيف واضحة.

العطل #3: ارتفاع درجة حرارة الأطراف وعلامات الحرق

أعراض: تغير اللون أو ذوبان الأطراف أو العزل المحترق أو رائحة الاحتراق الكهربائي. يظهر التصوير الحراري بقعًا ساخنة أعلى من المحيط بمقدار 20-50 درجة مئوية. تظهر الحالات الشديدة تلفًا ناتجًا عن التقوس أو علب منصهرة.

إجراء التشخيص: قم بإزالة الطاقة تمامًا قبل الفحص - تشير الأطراف المحمومة إلى خطر نشوب حريق. افحص تغير اللون أو المكونات المنصهرة أو تتبع الكربون. قم بقياس مقاومة الطرف؛ يجب أن تُظهر الأطراف المربوطة بشكل صحيح أقل من 0.5 مللي أوم. يجب أن يكون انخفاض الجهد أقل من 200 مللي فولت عبر نقاط التوصيل عند التيار الكامل. تحقق من كسر جديلة الموصل أو الأكسدة.

الأسباب الجذرية: تخلق الأطراف المفكوكة الناتجة عن عزم الدوران غير المناسب نقاط اتصال عالية المقاومة تزداد سوءًا من خلال الدوران الحراري. تضغط الموصلات كبيرة الحجم في الأطراف الصغيرة بشكل غير متساو. يزيد التآكل الناتج عن الرطوبة من المقاومة. تتسبب الأطراف صغيرة الحجم في ارتفاع درجة الحرارة المزمن.

الإصلاحات: استبدل الأطراف التالفة حراريًا. أعد الإنهاء باستخدام أدوات عزم دوران معايرة (7-15 بوصة-رطل / 0.8-1.7 نيوتن متر). ضع مركبًا مضادًا للأكسدة للمعادن المختلفة. حدد موعدًا لفحوصات التصوير الحراري السنوية. تتميز صناديق تجميع VIOX بأطراف مصنفة عند 125 درجة مئوية مع مواصفات عزم دوران واضحة مُعلّمة على ملصقات العلبة.

العطل #4: عدم توازن الجهد بين السلاسل

أعراض: جهود سلسلة غير متساوية على الرغم من التكوينات المتطابقة. اختلافات الجهد التي تتجاوز 5% بين السلاسل المتوازية. خرج طاقة أقل من المتوقع.

إجراء التشخيص: قم بقياس جهد الدائرة المفتوحة (Voc) لكل سلسلة في غضون 5 دقائق في ظل إشعاع مستقر. يجب أن تتطابق السلاسل في حدود 2-3%. يشير الجهد المنخفض بمقدار 10%+ إلى التظليل أو فشل الوحدة أو أعطال الأسلاك. يشير الجهد العالي إلى حالة الدائرة المفتوحة. تحقق من أن تكوين السلسلة يطابق التصميم - عد الوحدات لكل سلسلة.

الأسباب الجذرية: يقلل التظليل الجزئي من الجهد من خلال تنشيط الصمام الثنائي الالتفافي. تدهور الوحدة أو فشلها داخل السلاسل. أخطاء الأسلاك بما في ذلك مشكلات القطبية أو التوصيلات المفكوكة. تتسبب الصمامات الثنائية الالتفافية الفاشلة في انخفاض الجهد.

الإصلاحات: قم بتوثيق أنماط التظليل؛ عالجها بتقليم الأشجار أو تعديلات المصفوفة. استخدم اختبار منحنى IV لعزل الوحدات الفاشلة. استبدل بمواصفات مطابقة. أعد التحقق من جميع التوصيلات. توفر صناديق تجميع VIOX أطرافًا مُعلّمة لتبسيط قياس الجهد وعزل الأعطال.

العطل #5: مؤشرات العطل الأرضي

أعراض: تم تشغيل اكتشاف العطل الأرضي أو تم تنشيط إنذار العاكس. إيقاف تشغيل النظام أو تشغيل السلامة المعرض للخطر. تظهر مؤشرات LED باللون الأحمر أو تعرض حالة العطل.

إجراء التشخيص: اعزل الدوائر بشكل منهجي لتحديد العزل المعرض للخطر. قم بقياس مقاومة العزل لخرج صندوق التجميع باستخدام مقياس ميغا أوم (جهد اختبار 500 فولت أو 1000 فولت) بين ناقل التيار المستمر والأرض. تقيس الأنظمة السليمة أعلى من 1 ميغا أوم؛ يتطلب أقل من 100 كيلو أوم اهتمامًا فوريًا. اعزل السلاسل بشكل فردي عن طريق فتح أجهزة الحماية وإعادة الاختبار لتحديد الدائرة المعيبة.

الأسباب الجذرية: تلف عزل الكابلات الناتج عن القوارض أو التآكل أو التدهور الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية. الرطوبة في صناديق التوصيل تخلق مسارات موصلة. تقشر الوحدة يعرض المكونات النشطة. أخطاء التركيب تتلف العزل أثناء تجريد الأسلاك أو تثبيت الكابلات.

الإصلاحات: قم بإجراء فحص مادي بعد العزل. اختبر مقياس العزل لأقسام أصغر تدريجيًا لتحديد الأعطال. استبدل الموصلات التالفة - استخدم الموصلات المصنفة وفقًا لمعيار NEC 110.14(B). جفف المعدات المتأثرة بالرطوبة وأصلح الأختام. استبدل الوحدات المتقشرة. قم بتوثيق الحوادث بالقياسات والأسباب الجذرية. تشتمل صناديق تجميع VIOX على اكتشاف متكامل للأعطال الأرضية مع مؤشرات بصرية وفقًا لمعيار NEC 690.41.

العطل #6: التآكل ودخول الماء

أعراض: رطوبة مرئية أو تكثف أو تجمع للمياه داخل العلبة. رواسب مسحوقية بيضاء (أكسيد الألومنيوم) أو صدأ على المكونات المعدنية. زنجار أخضر على موصلات النحاس. أعطال متقطعة تزداد سوءًا أثناء المطر أو الرطوبة العالية. مجموعة ضغط الحشية أو فجوات مرئية في أختام العلبة.

إجراء التشخيص:

يكشف الفحص البصري على الفور عن معظم مشكلات دخول الماء. افتح صندوق التجميع أثناء الظروف الجافة وابحث عن تلطيخ الماء أو منتجات التآكل أو الرواسب المعدنية التي تشير إلى وجود رطوبة سابقة. تحقق من سلامة جميع الحشيات عن طريق تمرير إصبعك على طول الختم أثناء فتح الباب - يجب أن تكون الحشيات مرنة وليست متصلبة أو متشققة.

افحص جميع نقاط دخول الكابلات. تعتبر أختام القنوات وحشوات الكابلات نقاط فشل شائعة. تحقق من أن جميع مداخل الكابلات تنحدر إلى الأسفل عند الخروج من العلبة لمنع الماء من التسرب على طول الموصلات إلى داخل الصندوق. تحقق من وجود أختام حشوات كابلات مفقودة أو مثبتة بشكل غير صحيح.

استخدم مقياس الرطوبة أو مقياس الرطوبة لقياس الرطوبة الداخلية. تشير القراءات التي تزيد باستمرار عن 70% RH إلى عدم كفاية الختم أو تصميم التهوية الذي يسمح بتراكم الرطوبة.

الأسباب الجذرية:

• فشل الحشيات والأختام: يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والدوران الحراري إلى تدهور حشيات المطاط الصناعي على مدى 5-10 سنوات. تفقد الحشيات المتصلبة فعاليتها في الختم وتسمح بدخول الماء.
• تركيب غير صحيح لدخول الكابلات: أختام حشوات كابلات مفقودة أو فتحات كبيرة الحجم غير محكمة الإغلاق بشكل صحيح أو تركيبات قنوات تسمح بتصريف المياه إلى داخل العلبة.
• التكثيف: تتسبب الاختلافات في درجة الحرارة بين النهار والليل في حدوث تكثف داخلي في العلب المغلقة، خاصة في المناخات الرطبة. تصميم التهوية السيئ يحبس الرطوبة.
• الأضرار المادية: يؤدي تلف الصدمات للعلبة أو نوافذ العرض المتشققة أو المثبتات المفقودة إلى تعريض السلامة المقاومة للعوامل الجوية للخطر.

الإصلاحات والمعالجة:

عالج دخول الماء على الفور - التعرض المطول للرطوبة يسرع التآكل ويخلق مخاطر الأعطال الأرضية. قم بإزالة كل الرطوبة باستخدام الهواء المضغوط أو المواد الماصة. استبدل الأطراف والموصلات والمكونات المتآكلة التي تظهر عليها الأكسدة أو التدهور الهيكلي.

استبدل جميع الحشيات التي تظهر عليها مجموعة الضغط أو التشقق أو التصلب. استخدم حشيات EPDM أو سيليكون مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومصنفة للخدمة الخارجية. ضع شحمًا عازلًا على أسطح الحشية لتحسين الختم وإطالة عمر الخدمة.

قم بإصلاح أو إحكام إغلاق جميع مداخل الكابلات بشكل صحيح. قم بتركيب رؤوس كابلات جديدة مع موانع تسرب ضغط مناسبة. بالنسبة لمداخل المواسير، استخدم جلبات منع التسرب وتأكد من أن المواسير تنحدر بعيدًا عن العلبة. ضع في اعتبارك تركيب فتحة تصريف صغيرة في أدنى نقطة في العلبة مع فتحة تهوية للسماح بتصريف التكثيف ومعادلة الضغط.

بالنسبة للتركيبات في البيئات عالية الرطوبة، حدد صناديق التجميع بتصنيفات NEMA 4X أو IP66 وهيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ. تتميز صناديق تجميع الطاقة الشمسية VIOX بأنظمة حشيات متعددة المراحل مع موانع تسرب مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، ولوحات دخول كابلات محكمة الإغلاق مسبقًا، وطلاءات مسحوق مقاومة للتآكل لضمان أداء طويل الأمد في الظروف الجوية القاسية في البيئات الخارجية.

أفضل الممارسات للصيانة الوقائية

تمنع الصيانة الاستباقية غالبية أعطال صندوق التجميع قبل أن تؤثر على أداء النظام. يؤدي إنشاء جدول تفتيش منهجي إلى تقليل متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) وإطالة عمر خدمة المعدات.

عمليات الفحص البصري ربع السنوية: قم بإجراء فحوصات بصرية خارجية كل ثلاثة أشهر. ابحث عن تلف مادي في العلبة، وعلامات نشاط الحشرات أو القوارض، ونمو النباتات التي تعيق التهوية، والإغلاق المناسب للباب. تحقق من أن الملصقات لا تزال مقروءة وأن لافتات السلامة سليمة.

المسح الحراري السنوي: حدد موعدًا لعمليات فحص التصوير الحراري خلال ساعات الذروة عندما يكون تدفق التيار في حده الأقصى. امسح جميع الأطراف والقضبان والمفاتيح والقواطع والصمامات. قم بإنشاء توقيعات حرارية أساسية وقم بتمييز أي وصلات تظهر ارتفاعًا في درجة الحرارة يزيد عن 10 درجات مئوية مقارنة بالمكونات المجاورة. عالج النقاط الساخنة على الفور قبل أن تتطور إلى أعطال.

إعادة ربط الاتصالات نصف السنوية: كل عامين، قم بإيقاف تشغيل النظام وتحقق من عزم الدوران على جميع توصيلات الطاقة. تتسبب الدورة الحرارية في ارتخاء تدريجي حتى في الأطراف المثبتة بشكل صحيح. استخدم أدوات عزم الدوران المعايرة وسجل التحقق من عزم الدوران في سجلات الصيانة. يمنع هذا الإجراء البسيط 70% من أعطال ارتفاع درجة حرارة الأطراف.

فحص الحشيات وموانع التسرب: افحص سنويًا جميع الحشيات ورؤوس الكابلات وموانع تسرب العلبة. استبدل أي حشيات تظهر تصلبًا أو مجموعة ضغط أو تشققًا. في البيئات الساحلية أو عالية الرطوبة، قم بزيادة تكرار الفحص إلى مرتين سنويًا.

متطلبات التوثيق: احتفظ بسجلات صيانة شاملة بما في ذلك تواريخ الفحص ونتائج التصوير الحراري والتحقق من عزم الدوران واستبدال المكونات وأي حوادث أعطال. يدعم هذا التوثيق مطالبات الضمان ويتتبع اتجاهات الموثوقية ويثبت العناية الواجبة لأغراض التأمين. استخدم قوائم مرجعية موحدة لضمان جودة فحص متسقة عبر مواقع متعددة.

توفر صناديق تجميع الطاقة الشمسية التي تتم صيانتها بشكل صحيح خدمة موثوقة لأكثر من 25 عامًا. تقدم VIOX برامج تدريب على الخدمة الميدانية ووثائق فنية ودعم قطع الغيار لمساعدة فرق التشغيل والصيانة في الحفاظ على ذروة أداء النظام طوال دورة حياة المعدات.

الخلاصة: دعم استكشاف الأخطاء وإصلاحها من VIOX

يحول استكشاف الأخطاء وإصلاحها المنهجي أعطال صندوق التجميع من حالات طوارئ مكلفة إلى أحداث صيانة يمكن التحكم فيها. من خلال اتباع إجراءات التشخيص الموضحة في هذا الدليل - من تعثر قاطع الدائرة إلى دخول الماء - يمكن للفرق الميدانية عزل الأسباب الجذرية بسرعة وتنفيذ الإصلاحات المثبتة وإعادة الأنظمة إلى سعة التوليد الكاملة.

تصمم VIOX Electric صناديق تجميع الطاقة الشمسية مع مراعاة سهولة الخدمة الميدانية. تتضمن منتجاتنا ميزات تبسط استكشاف الأخطاء وإصلاحها: أطراف ذات علامات واضحة، ونقاط اختبار يسهل الوصول إليها، وإدارة حرارية متكاملة، وهيكل مقاوم للعوامل الجوية يقلل من معدلات الفشل. يخضع كل صندوق تجميع VIOX لاختبار حراري ومراقبة جودة في المصنع لضمان أداء موثوق به في الظروف الواقعية.

للحصول على الدعم الفني أو المساعدة في التشخيص أو قطع الغيار، اتصل بفريق الخدمة الميدانية في VIOX Electric. نحن نقدم استشارات هندسة التطبيقات والتدريب في الموقع لموظفي التشغيل والصيانة ووثائق فنية شاملة لدعم أصول الطاقة الشمسية الخاصة بك طوال حياتها التشغيلية. قم بزيارة viox.com أو اتصل بالخط الساخن الفني الخاص بنا للحصول على إرشادات الخبراء حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها.