Термографическое обследование PV-установок — наружная ИК-термография (IEC TS 62446-3)

Гид о тепловизионных камерах описывает общую теорию ИК-измерений: коэффициент излучения и отражённую температуру. Гид о PV-хотспотах и обходных диодах описывает электрический механизм возникновения хотспота. Эта статья описывает конкретную полевую процедуру, объединяющую обе темы для PV-установок: наружную ИК-термографию по IEC TS 62446-3 ("Photovoltaic (PV) systems — Requirements for testing, documentation and maintenance — Part 3: Outdoor infrared thermography").

Минимальный порог освещённости: 600 Вт/м²

IEC TS 62446-3 требует, чтобы надёжное наружное обследование проводилось только при освещённости в плоскости модуля не менее 600 Вт/м². Ниже этого порога мощность — а значит и тепло, рассеиваемое электрическим повреждением — слишком мала, чтобы вызвать измеримую разницу температур, отличимую от обычного шума измерения и влияния окружающей среды. Обследование, проведённое при недостаточной освещённости и сообщающее "отклонений не найдено", поэтому ничего не доказывает: реальные повреждения могли просто остаться ниже порога обнаружения при этих условиях измерения.

Относительное, а не абсолютное сравнение

Распространённое заблуждение — оценивать разницу температур предполагаемого хотспота относительно температуры окружающего воздуха. IEC TS 62446-3, напротив, требует сравнения с исправным эталонным модулем или зоной в тех же условиях (та же освещённость, температура окружающей среды, скорость ветра, угол падения) — потому что абсолютная рабочая температура исправного PV-модуля сама по себе значительно меняется в зависимости от освещённости, ветра и температуры окружающей среды. Только разница (ΔT) относительно сопоставимой исправной эталонной точки отфильтровывает это фоновое изменение и выделяет эффект реального отклонения.

Нормализация по уровню освещённости

Одно и то же значение ΔT не означает одно и то же везде: ΔT в 10 °C при освещённости 500 Вт/м² указывает на более серьёзную проблему (например, более высокое эффективное сопротивление или несоответствие), чем такое же ΔT в 10 °C при 1000 Вт/м² — при более высокой освещённости просто доступно больше мощности для того же повышения температуры, поэтому такое же ΔT при более низкой освещённости указывает на относительно большее отклонение. Поэтому для оценки серьёзности отклонения всегда требуется, чтобы измеренная в этот момент освещённость фиксировалась и учитывалась — а не только "голое" показание ΔT с камеры.

Пространственная картина не менее важна, чем значение ΔT

IEC TS 62446-3 приводит матрицу типичных тепловых картин, каждая из которых указывает на свою причину независимо от точного значения ΔT:

• Одна отдельная горячая ячейка: обычно указывает на локальный дефект ячейки или микротрещину внутри этой ячейки.
• Горячая подстрока (часть модуля, защищаемая одним обходным диодом): обычно указывает на отказавший или постоянно проводящий обходной диод этой подстроки — см. гид о PV-хотспотах о лежащем в основе механизме.
• Равномерно нагретый весь модуль: скорее указывает на проблему в соединительной коробке или разъёме этого модуля, чем на дефект внутри ячейки.
• Равномерно нагретая вся строка: указывает на электрическую проблему на уровне строки (например, плохое соединение или неправильно подобранный компонент), а не на дефект отдельного модуля.

Поэтому картина распределения тепла как минимум так же диагностична, как и абсолютное значение ΔT: одно и то же ΔT на одной ячейке может указывать на небольшую локальную проблему, а на целой строке — на гораздо более серьёзную электрическую неисправность.

Внимание: IEC TS 62446-3 также устанавливает требования к измерительному оборудованию (разрешение, чувствительность), процедуре обследования, отчётности и квалификации термографиста, проводящего обследование — эта статья описывает основные принципы освещённости, эталонного сравнения и распознавания картины, а не полные, детальные процедурные требования стандарта.

Практическая значимость

При планировании раунда термографического обследования PV-установки важно измерить и зафиксировать освещённость на месте (а не только оценить её по прогнозу погоды), сфотографировать исправные эталонные модули в тех же условиях и при оценке любого найденного отклонения указывать в отчёте не только значение ΔT, но и пространственную картину (ячейка, подстрока, модуль, строка) и действующую на тот момент освещённость — иначе классификация серьёзности не будет воспроизводимой или сопоставимой с более поздним обследованием.

Частые ошибки

1. Проведение обследования при освещённости в плоскости модуля ниже примерно 600 Вт/м² с выводом, что установка исправна — при недостаточной освещённости реальные отклонения могут исчезнуть в шуме измерения.
2. Сравнение ΔT с температурой окружающего воздуха вместо сравнения с исправным эталонным модулем в тех же условиях.
3. Оценка серьёзности отклонения исключительно по "голому" значению ΔT без учёта освещённости в этот момент — то же ΔT более серьёзно при более низкой освещённости.
4. Игнорирование пространственной картины теплового отклонения (ячейка, подстрока, модуль, строка) и внимание только к пиковой температуре — картина часто более диагностична для причины, чем одно только значение ΔT.

Связанные материалы

• Тепловизионная камера — коэффициент излучения и отражённая температура
• PV-хотспот и обходные диоды при частичном затенении
• Измерение сопротивления изоляции PV-строк (сторона DC)
• Коррекция Voc PV-строки по температуре и максимальное число модулей в серии