مقدمه
هنگامی که یک جعبه تقسیم خورشیدی در محل دچار نقص میشود، درآمد متوقف میشود. هر ساعت خرابی مستقیماً به معنای از دست دادن تولید و نارضایتی ذینفعان است. برای مهندسان خدمات میدانی و تیمهای بهرهبرداری و نگهداری (O&M) که تاسیسات فتوولتائیک را مدیریت میکنند، درک نحوه تشخیص و رفع سیستماتیک عیوب جعبه تقسیم برای حفظ زمان کارکرد و عملکرد سیستم ضروری است.
یک جعبه تقسیم خورشیدی به عنوان نقطه اتصال الکتریکی عمل میکند که در آن مدارهای رشتهای PV متعدد قبل از تغذیه اینورتر به هم میرسند. این جزء حیاتی، وسایل حفاظتی - قطع کنندههای مدار یا فیوزها - را به همراه پایانهها, باس بارها, و اغلب محافظت از نوسانات برق. در خود جای میدهد. از آنجایی که جریان DC قابل توجهی را تحمل میکند و در شرایط سخت بیرونی کار میکند، جعبه تقسیم به ویژه در برابر چندین حالت خرابی رایج آسیبپذیر است که میتواند ایمنی و کارایی سیستم را به خطر بیندازد.
این راهنما رویههای عیبیابی آزمایششده در میدان را برای شش مورد از رایجترین خرابیهای جعبه تقسیم خورشیدی، از قطع بیمورد قطع کننده مدار گرفته تا گرم شدن بیش از حد ترمینال و نفوذ آب، ارائه میدهد. هر بخش جزئیات علائم، اندازهگیریهای تشخیصی، علل ریشهای و استراتژیهای اصلاحی اثباتشده را که از طریق سالها تجربه میدانی توسعه یافتهاند، شرح میدهد. نکته ایمنی: قبل از انجام هر گونه کار تشخیصی، همیشه از رویههای مناسب قفل/برچسبگذاری (Lockout/Tagout) پیروی کنید و عدم وجود ولتاژ را با تجهیزات تست کالیبرهشده تأیید کنید.
ابزار و رویههای ایمنی ضروری
عیبیابی مؤثر نیازمند تجهیزات مناسب و پروتکلهای ایمنی دقیق است. تکنسینهای میدانی باید یک جعبه ابزار تشخیصی استاندارد داشته باشند: مولتیمتر دیجیتال True RMS (ولتاژ DC تا 1500 ولت)،, دوربین تصویربرداری حرارتی (حداقل رزولوشن 160×120)،, پیچ گوشتی گشتاور کالیبرهشده (محدوده 7-25 اینچ-پوند)،, تستر مقاومت عایق (500-1000 ولت)، و تجهیزات قفل/برچسبگذاری.
قبل از باز کردن هر جعبه تقسیم خورشیدی، یک حالت بدون انرژی ایجاد کنید. قطع کننده DC را به حالت OFF بچرخانید و قفل/برچسبگذاری را مطابق با NFPA 70E اعمال کنید. ولتاژ صفر را با یک مولتیمتر تأیید کنید - به یاد داشته باشید که ترمینالهای سمت آرایه حتی با قطع کننده باز نیز برقدار باقی میمانند. از PPE دارای درجه قوس الکتریکی (حداقل ATPV 8 cal/cm²)، دستکشهای دارای درجه ولتاژ و عینک ایمنی استفاده کنید. هرگز به تنهایی روی تشخیص جعبه تقسیم کار نکنید.
عیب #1: قطع کننده مدار مزاحمت برای حیوانات
علائم: قطع کننده مدار رشتهای در موقعیت OFF بدون هیچ عیب آشکاری. تولید به طور متناسب کاهش مییابد. ممکن است به طور متناوب در ساعات اوج مصرف قطع شود.
روش تشخیصی: رتبه بندی قطع کننده را مستند کنید و ولتاژ مدار باز رشتهای (Voc) را اندازه گیری کنید - محدوده معمولی 600-1000 ولت یکپارچگی رشته را تأیید میکند. جریان رشته را تحت بار با یک آمپرمتر گیرهای DC اندازه گیری کنید. یک قطع کننده 15 آمپری تقریباً در 12-13 آمپر پیوسته (80-87% رتبه بندی) در دماهای بالا قطع میشود. قطع کننده را با دوربین IR اسکن حرارتی کنید - تفاوت دمای بیش از 15 درجه سانتیگراد در مقایسه با قطع کنندههای مجاور نشان دهنده اتصالات ضعیف یا تخریب است.
علل ریشهای: کاهش حرارتی در محفظههای با دمای بالا (بالای 40 درجه سانتیگراد) ظرفیت قطع کننده را به طور قابل توجهی کاهش میدهد. عدم تطابق جریان رشتهای ناشی از سایه اندازی یا تخریب ماژول، رشتههای با عملکرد بالاتر را بیش از حد بار میکند. اتصالات ترمینال شل گرما تولید میکنند و باعث قطع حرارتی میشوند. قطع کنندههای قدیمی دچار رانش کالیبراسیون میشوند.
راه حلها: با پاک کردن دریچهها، افزودن لوورها یا نصب سایبان، تهویه را بهبود بخشید. در صورت وجود اضافه بار مزمن، اندازه قطع کنندهها را افزایش دهید. ترمینالها را دوباره با گشتاور 8-12 اینچ-پوند (0.9-1.4 نیوتن متر) محکم کنید. قطع کنندههای آسیب دیده را تعویض کنید. جعبههای تقسیم خورشیدی VIOX دارای فاصله و تهویه بهینه برای حفظ دمای کارکرد مناسب قطع کننده هستند.
عیب #2: فیوزهای سوخته
علائم: هیچ خروجی از رشتههای آسیب دیده وجود ندارد. بازرسی بصری عنصر فیوز شکسته را نشان میدهد یا تست پیوستگی مدار باز را تأیید میکند. چندین خرابی همزمان نشان دهنده نقص در سطح سیستم است.
روش تشخیصی: پس از تأیید فیوز سوخته، قبل از تعویض، علت اصلی را شناسایی کنید. ولتاژ مدار باز رشتهای (Voc، معمولاً 600-1000 ولت) و جریان اتصال کوتاه (Isc، معمولاً 8-12 آمپر) را اندازه گیری کنید. فیوزهای با اندازه مناسب باید دارای رتبه 156% جریان اتصال کوتاه رشتهای مطابق با NEC 690.9 باشند - یک رشته با جریان اتصال کوتاه 9 آمپر به حداقل فیوز 15 آمپر نیاز دارد. جریان هر رشته را اندازه گیری کنید. تغییرات بیش از 10% نشان دهنده مشکلات عدم تعادل است.
علل ریشهای: عدم تعادل رشتهای جریان را به رشتههای موازی توزیع میکند و از رتبهبندیها فراتر میرود. اتصال کوتاه ناشی از کابلهای آسیب دیده یا خرابی جعبه اتصال، فیوزها را فوراً میسوزاند. خطاهای زمین مسیرهای جریان متناوب ایجاد میکنند. فیوزهای کوچک شده ناشی از خطاهای مشخصات.
راه حلها: با فیوزهای دارای رتبه DC صحیح (رتبه 1000 ولت یا 1500 ولت) جایگزین کنید. هرگز از فیوزهای AC در مدارهای DC استفاده نکنید. قبل از برقدار کردن مجدد، عدم تعادل رشتهای، خطاهای زمین یا آسیب کابل را بررسی کنید. تعویضها را برای ردیابی گارانتی مستند کنید. جعبههای تقسیم VIOX از نگهدارندههای فیوز ایمن با انگشت با برچسبهای رتبه بندی واضح استفاده میکنند.
عیب #3: گرم شدن بیش از حد ترمینال و علائم سوختگی
علائم: تغییر رنگ یا ذوب شدن ترمینالها، عایق سوخته یا بوی سوختگی الکتریکی. تصویربرداری حرارتی نقاط داغ 20-50 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط را نشان میدهد. موارد شدید آسیب قوس الکتریکی یا محفظههای ذوب شده را نشان میدهند.
روش تشخیصی: قبل از بازرسی، کاملاً برق را قطع کنید - ترمینالهای بیش از حد گرم شده نشان دهنده خطر آتش سوزی هستند. از نظر تغییر رنگ، اجزای ذوب شده یا ردیابی کربن بازرسی کنید. مقاومت ترمینال را اندازه گیری کنید. ترمینالهای با گشتاور مناسب باید کمتر از 0.5 میلی اهم مقاومت نشان دهند. افت ولتاژ باید کمتر از 200 میلی ولت در نقاط اتصال در جریان کامل باشد. شکستگی رشته هادی یا اکسیداسیون را بررسی کنید.
علل ریشهای: ترمینالهای شل ناشی از گشتاور نامناسب، نقاط تماس با مقاومت بالا ایجاد میکنند که از طریق چرخه حرارتی بدتر میشوند. هادیهای بزرگ در ترمینالهای کوچک به طور ناهموار فشرده میشوند. خوردگی ناشی از رطوبت مقاومت را افزایش میدهد. ترمینالهای کوچک شده باعث گرم شدن بیش از حد مزمن میشوند.
راه حلها: ترمینالهای آسیب دیده حرارتی را تعویض کنید. با استفاده از ابزارهای گشتاور کالیبرهشده (7-15 اینچ-پوند / 0.8-1.7 نیوتن متر) دوباره ترمینالبندی کنید. برای فلزات غیر مشابه از ترکیب ضد اکسیداسیون استفاده کنید. بازرسیهای تصویربرداری حرارتی سالانه را برنامه ریزی کنید. جعبههای تقسیم VIOX دارای ترمینالهای دارای رتبه 125 درجه سانتیگراد با مشخصات گشتاور واضح مشخص شده روی برچسبهای محفظه هستند.
عیب #4: عدم تعادل ولتاژ بین رشتهها
علائم: ولتاژهای رشتهای نابرابر با وجود پیکربندیهای یکسان. اختلاف ولتاژ بیش از 5% بین رشتههای موازی. خروجی توان کمتر از حد انتظار.
روش تشخیصی: ولتاژ مدار باز (Voc) هر رشته را در یک بازه زمانی 5 دقیقهای تحت تابش پایدار اندازه گیری کنید. رشتهها باید در محدوده 2-3% مطابقت داشته باشند. ولتاژ 10%+ کمتر نشان دهنده سایه اندازی، خرابی ماژول یا خطاهای سیم کشی است. ولتاژ بالاتر نشان دهنده شرایط مدار باز است. تأیید کنید که پیکربندی رشته با طراحی مطابقت دارد - تعداد ماژولها در هر رشته.
علل ریشهای: سایه اندازی جزئی ولتاژ را از طریق فعال سازی دیود بای پس کاهش میدهد. تخریب یا خرابی ماژول در داخل رشتهها. خطاهای سیم کشی از جمله مشکلات قطبیت یا اتصالات شل. دیودهای بای پس از کار افتاده باعث کاهش ولتاژ میشوند.
راه حلها: الگوهای سایه اندازی را مستند کنید. با هرس درختان یا اصلاحات آرایه به آن رسیدگی کنید. از تست منحنی IV برای جداسازی ماژولهای از کار افتاده استفاده کنید. با مشخصات مطابقت جایگزین کنید. تمام اتصالات را دوباره تأیید کنید. جعبههای تقسیم VIOX ترمینالهای برچسبگذاری شده را برای اندازه گیری ولتاژ ساده و جداسازی عیب فراهم میکنند.
عیب #5: نشانگرهای خطای زمین
علائم: تشخیص خطای زمین فعال شده یا زنگ هشدار اینورتر فعال شده است. خاموش شدن سیستم یا عملکرد ایمنی به خطر افتاده است. نشانگرهای LED وضعیت قرمز یا خطا را نشان میدهند.
روش تشخیصی: به طور سیستماتیک مدارها را برای شناسایی عایق به خطر افتاده جدا کنید. مقاومت عایق خروجی جعبه تقسیم را با استفاده از مگااهم متر (ولتاژ تست 500 ولت یا 1000 ولت) بین باس DC و زمین اندازه گیری کنید. سیستمهای سالم بالای 1 مگا اهم اندازه گیری میکنند. زیر 100 کیلو اهم نیاز به توجه فوری دارد. رشتهها را به صورت جداگانه با باز کردن وسایل حفاظتی و آزمایش مجدد برای شناسایی مدار معیوب جدا کنید.
علل ریشهای: آسیب عایق کابل ناشی از جوندگان، سایش یا تخریب UV. رطوبت در جعبههای اتصال مسیرهای رسانا ایجاد میکند. لایه لایه شدن ماژول اجزای برقدار را در معرض دید قرار میدهد. خطاهای نصب به عایق در هنگام لخت کردن سیم یا بستن کابل آسیب میرساند.
راه حلها: پس از جداسازی، بازرسی فیزیکی انجام دهید. تست مِگر (Megger) را به تدریج در بخشهای کوچکتر انجام دهید تا خطاها را محلی کنید. هادیهای آسیب دیده را تعویض کنید - از کانکتورهای دارای رتبه مطابق با NEC 110.14(B) استفاده کنید. تجهیزات تحت تأثیر رطوبت را خشک کنید و مهر و مومها را تعمیر کنید. ماژولهای لایه لایه شده را تعویض کنید. حوادث را با اندازهگیریها و علل ریشهای مستند کنید. جعبههای تقسیم VIOX تشخیص خطای زمین یکپارچه را با نشانگرهای بصری مطابق با NEC 690.41 ادغام میکنند.
عیب #6: خوردگی و نفوذ آب
علائم: رطوبت، تراکم یا جمع شدن آب قابل مشاهده در داخل محفظه. رسوبات پودری سفید (اکسید آلومینیوم) یا زنگ زدگی روی اجزای فلزی. زنگار سبز روی هادیهای مسی. خطاهای متناوب که در هنگام باران یا رطوبت بالا بدتر میشوند. مجموعه فشرده سازی واشر یا شکافهای قابل مشاهده در مهر و مومهای محفظه.
روش تشخیصی:
بازرسی بصری بلافاصله بیشتر مشکلات نفوذ آب را نشان میدهد. جعبه تقسیم را در شرایط خشک باز کنید و به دنبال لکههای آب، محصولات خوردگی یا رسوبات معدنی باشید که نشان دهنده وجود رطوبت در گذشته است. یکپارچگی تمام واشرها را با کشیدن انگشت خود در امتداد مهر و موم در حالی که در باز است بررسی کنید - واشرها باید انعطاف پذیر باشند، نه سفت یا ترک خورده.
تمام نقاط ورود کابل را بررسی کنید. مهر و مومهای لوله و گلندهای کابل نقاط خرابی رایج هستند. تأیید کنید که تمام ورودیهای کابل به سمت پایین از محفظه خارج میشوند تا از نفوذ آب در امتداد هادیها به داخل جعبه جلوگیری شود. عدم وجود یا نصب نادرست مهر و مومهای گلند کابل را بررسی کنید.
از یک رطوبت سنج یا رطوبت سنج برای اندازه گیری رطوبت داخلی استفاده کنید. قرائتهای به طور مداوم بالای 70% RH نشان دهنده آب بندی ناکافی یا طراحی تهویه است که اجازه میدهد رطوبت جمع شود.
علل ریشهای:
- واشرها و مهر و مومهای از کار افتاده: قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، ازن و چرخه حرارتی واشرهای الاستومری را در طول 5-10 سال تخریب میکند. واشرهای سفت شده اثربخشی آب بندی خود را از دست میدهند و اجازه ورود آب را میدهند.
- نصب نادرست ورودی کابل: عدم وجود مهر و مومهای گلند کابل، سوراخهای بزرگ شده که به درستی مهر و موم نشدهاند، یا نصب لولههایی که اجازه میدهند آب به داخل محفظه تخلیه شود.
- تراکم: اختلاف دما بین روز و شب باعث تراکم داخلی در محفظههای مهر و موم شده میشود، به ویژه در آب و هوای مرطوب. طراحی تهویه ضعیف رطوبت را به دام میاندازد.
- آسیب فیزیکی: آسیب ناشی از ضربه به محفظه، ترک خوردگی پنجرههای دید یا بستهای از دست رفته، یکپارچگی ضد آب را به خطر میاندازد.
راه حلها و اصلاح:
بلافاصله به نفوذ آب رسیدگی کنید - قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رطوبت خوردگی را تسریع میکند و خطرات خطای زمین را ایجاد میکند. تمام رطوبت را با استفاده از هوای فشرده یا مواد جاذب از بین ببرید. ترمینالها، هادیها و اجزای خورده شده را که اکسیداسیون یا تخریب ساختاری را نشان میدهند، تعویض کنید.
تمام واشرهایی را که مجموعه فشرده سازی، ترک خوردگی یا سفت شدن را نشان میدهند، تعویض کنید. از واشرهای EPDM یا سیلیکونی مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش که برای خدمات در فضای باز رتبه بندی شدهاند استفاده کنید. برای بهبود آب بندی و افزایش عمر مفید، گریس دی الکتریک را روی سطوح واشر بمالید.
تمام ورودیهای کابل را تعمیر یا به درستی آببندی کنید. گلندهای کابل جدید را با آببندهای فشاری مناسب نصب کنید. برای ورودیهای لوله برق، از بوشنهای آببندی استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که لولهها از محفظه دور میشوند. نصب یک سوراخ تخلیه کوچک در پایینترین نقطه محفظه با یک دریچه تنفسی را برای تخلیه میعانات و یکسانسازی فشار در نظر بگیرید.
برای نصب در محیطهای با رطوبت بالا، جعبههای ترکیبی با درجه NEMA 4X یا IP66 و ساختار فولاد ضد زنگ را مشخص کنید. جعبههای ترکیبی خورشیدی VIOX دارای سیستمهای واشر چند مرحلهای با آببندهای مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش، صفحات ورودی کابل از پیش آببندی شده و پوششهای پودری مقاوم در برابر خوردگی هستند تا از عملکرد طولانی مدت در برابر آب و هوا در محیطهای سخت بیرونی اطمینان حاصل کنند.
بهترین روشهای نگهداری پیشگیرانه
نگهداری پیشگیرانه از بروز اکثر خرابیهای جعبه ترکیبی قبل از تأثیرگذاری بر عملکرد سیستم جلوگیری میکند. ایجاد یک برنامه بازرسی سیستماتیک، میانگین زمان بین خرابیها (MTBF) را کاهش داده و عمر مفید تجهیزات را افزایش میدهد.
بازرسیهای بصری فصلی: هر سه ماه یکبار بررسیهای بصری خارجی انجام دهید. به دنبال آسیب فیزیکی به محفظه، علائم فعالیت حشرات یا جوندگان، رشد پوشش گیاهی که مانع تهویه میشود و بسته شدن صحیح درب باشید. بررسی کنید که برچسبگذاری خوانا باقی بماند و علائم ایمنی سالم باشند.
اسکن حرارتی سالانه: بازرسیهای تصویربرداری حرارتی را در ساعات اوج تولید که جریان حداکثر است، برنامهریزی کنید. تمام ترمینالها، شینهها، قطع کنندهها و فیوزها را اسکن کنید. خطوط مبنای حرارتی را ایجاد کنید و هر اتصالی را که افزایش دما بیش از 10 درجه سانتیگراد نسبت به اجزای مجاور نشان میدهد، علامتگذاری کنید. نقاط داغ را بلافاصله قبل از پیشرفت به سمت خرابی برطرف کنید.
سفت کردن مجدد اتصالات دوسالانه: هر دو سال یکبار، سیستم را از برق خارج کرده و گشتاور تمام اتصالات برق را بررسی کنید. چرخه حرارتی باعث شل شدن تدریجی حتی در ترمینالهای نصب شده به درستی میشود. از ابزارهای گشتاور کالیبره شده استفاده کنید و تأیید گشتاور را در گزارشهای نگهداری ثبت کنید. این روش ساده از 70% خرابی گرم شدن بیش از حد ترمینال جلوگیری میکند.
بازرسی واشر و آببند: سالانه تمام واشرها، گلندهای کابل و آببندهای محفظه را بررسی کنید. هر واشری را که نشانههای سخت شدن، تغییر شکل فشاری یا ترک خوردگی دارد، تعویض کنید. در محیطهای ساحلی یا با رطوبت بالا، فرکانس بازرسی را به دو بار در سال افزایش دهید.
الزامات مستندسازی: سوابق جامع نگهداری شامل تاریخهای بازرسی، نتایج تصویربرداری حرارتی، تأیید گشتاور، تعویض قطعات و هرگونه حادثه خطا را نگهداری کنید. این مستندات از ادعاهای گارانتی پشتیبانی میکند، روندهای قابلیت اطمینان را ردیابی میکند و پشتکار لازم را برای اهداف بیمه نشان میدهد. از چک لیستهای استاندارد شده برای اطمینان از کیفیت بازرسی مداوم در چندین سایت استفاده کنید.
جعبههای ترکیبی خورشیدی که به درستی نگهداری میشوند، بیش از 25 سال خدمات قابل اعتماد ارائه میدهند. VIOX برنامههای آموزشی خدمات میدانی، مستندات فنی و پشتیبانی از قطعات جایگزین را ارائه میدهد تا به تیمهای O&M کمک کند تا عملکرد اوج سیستم را در طول عمر تجهیزات حفظ کنند.
نتیجهگیری: پشتیبانی عیبیابی VIOX
عیبیابی سیستماتیک، خرابیهای جعبه ترکیبی را از شرایط اضطراری پرهزینه به رویدادهای نگهداری قابل مدیریت تبدیل میکند. با پیروی از رویههای تشخیصی که در این راهنما ذکر شده است - از قطع شدن مدار شکن تا نفوذ آب - تیمهای میدانی میتوانند به سرعت علل اصلی را جدا کرده، اصلاحات اثبات شده را پیادهسازی کرده و سیستمها را به ظرفیت تولید کامل بازگردانند.
VIOX Electric جعبههای ترکیبی خورشیدی را با در نظر گرفتن قابلیت سرویسدهی در میدان طراحی میکند. محصولات ما دارای ویژگیهایی هستند که عیبیابی را ساده میکنند: ترمینالهای دارای برچسب واضح، نقاط تست قابل دسترسی، مدیریت حرارتی یکپارچه و ساختار مقاوم در برابر آب و هوا که نرخ خرابی را کاهش میدهد. هر جعبه ترکیبی VIOX تحت آزمایش حرارتی کارخانه و کنترل کیفیت قرار میگیرد تا از عملکرد قابل اعتماد در شرایط واقعی اطمینان حاصل شود.
برای پشتیبانی فنی، کمک تشخیصی یا قطعات جایگزین، با تیم خدمات میدانی VIOX Electric تماس بگیرید. ما مشاوره مهندسی کاربردی، آموزش در محل برای پرسنل O&M و مستندات فنی جامع را برای پشتیبانی از داراییهای خورشیدی شما در طول عمر عملیاتی آنها ارائه میدهیم. برای راهنمایی تخصصی در مورد عیبیابی، به viox.com مراجعه کنید یا با خط تلفن فنی ما تماس بگیرید.
