PV-инвертор — мониторинг остаточного тока (RCMU) и обнаружение замыкания на землю по IEC 62109-2

Статья об анти-островном режиме рассматривает, как PV-инвертор реагирует на исчезновение общественной сети. Эта статья рассматривает другой, внутренний механизм защиты инвертора, работающий независимо от этого: блок мониторинга остаточного тока (RCMU), как указано в IEC 62109-2, который у бестрансформаторного инвертора частично берёт на себя функцию УЗО на стороне переменного тока.

Почему бестрансформаторному инвертору нужен внутренний механизм обнаружения замыкания на землю

Бестрансформаторный PV-инвертор, в отличие от инвертора с разделительным трансформатором, не имеет гальванической развязки между стороной постоянного тока (панели) и стороной переменного тока (сеть). Это означает, что замыкание на землю на стороне постоянного тока — например, повреждённая изоляция панели — может вызвать ток утечки, который возвращается через заземление, не проявляясь как классическая фазная неисправность на стороне переменного тока. Поэтому IEC 62109-2 требует, чтобы бестрансформаторный инвертор выполнял собственный, непрерывный мониторинг остаточного тока, обнаруживающий как переменные, так и постоянные составляющие тока утечки, независимо от наличия внешнего УЗО на стороне переменного тока.

Что измеряет RCMU и когда происходит отключение

RCMU непрерывно контролирует остаточный ток и различает две ситуации:

• Постепенно нарастающий, постоянный остаточный ток: инвертор должен отключиться от сети, когда этот ток превышает фиксированный порог (порядка 300 мА, в течение нескольких сотен миллисекунд), что сопоставимо с функцией главного УЗО типа B.
• Внезапный скачок остаточного тока: при резком увеличении остаточного тока (характерном для вновь возникшей неисправности) инвертор должен отключиться быстрее и при более низком абсолютном пороге — как правило, порядка от 30 до 150 мА, в течение всего десятков — нескольких сотен миллисекунд, в зависимости от величины скачка.

Это различие между медленно нарастающим и внезапным остаточным током функционально сопоставимо с различием, которое делает УЗО типа B, но у RCMU оно полностью обрабатывается внутренним программным обеспечением инвертора, а не отдельным внешним устройством.

Почему RCMU не является полной заменой внешнего УЗО

Внимание: RCMU в первую очередь защищает сам инвертор и установку от внутренне обнаруженного замыкания на землю, и не может быть просто приравнен к обычной защите УЗО, которую NEN 1010 предписывает для безопасности прикосновения людей. Требуется ли и в какой форме внешнее УЗО на цепи переменного тока к инвертору, определяется установочными требованиями NEN 1010 §712 и спецификацией производителя инвертора — RCMU является дополнительной внутренней защитой, а не автоматическим освобождением от требования внешнего УЗО.

Кроме того, RCMU бестрансформаторного инвертора, как правило, не полностью покрывает каждый мыслимый остаточный ток постоянного тока: небольшой, устойчивый ток утечки постоянного тока ниже порога срабатывания может при определённых условиях оставаться незамеченным, что является одной из причин, почему установочные требования §712 требуют оценки, адаптированной к топологии инвертора, а не общего предположения.

Практическая значимость

При оценке PV-установки с бестрансформаторным инвертором важно проверить, что функция RCMU согласно IEC 62109-2 доказуемо присутствует и активна (это обычно указано на табличке инвертора или в декларации соответствия), и что установочные требования к возможному внешнему УЗО на стороне переменного тока правильно применены с учётом конкретной топологии инвертора — а не исключительно на основе общего предположения, что «инвертор сам с этим справится».

Частые ошибки

1. Предположение, что бестрансформаторному инвертору с RCMU больше не нужно внешнее УЗО — установочное требование к цепи переменного тока определяется §712 и спецификацией инвертора, а не автоматически наличием внутреннего RCMU.
2. Смешивание функции RCMU с полной заменой УЗО типа B для безопасности прикосновения людей — RCMU в первую очередь предназначен для защиты самого инвертора от внутренне обнаруженного замыкания на землю.
3. Отсутствие проверки того, действительно ли RCMU активен и сертифицирован согласно IEC 62109-2 при оценке бестрансформаторного инвертора — не каждый инвертор на рынке автоматически соответствует одинаковым порогам срабатывания.
4. Игнорирование небольшого, устойчивого тока утечки постоянного тока ниже порога срабатывания как возможной, скрытой причины основной проблемы изоляции, просто потому что RCMU не сработал.

Связанные материалы

• PV-инвертор — анти-островной режим (NEN-EN 50549)
• §712 — PV/солнечные панели
• Типы УЗО — классификация AC/A/F/B
• Измерение сопротивления изоляции PV-стрингов (сторона постоянного тока)