PV-інвертор — моніторинг залишкового струму (RCMU) та виявлення замикання на землю за IEC 62109-2

Стаття про антиострівний режим розглядає, як PV-інвертор реагує на зникнення суспільної мережі. Ця стаття розглядає інший, внутрішній механізм захисту інвертора, що працює незалежно від цього: блок моніторингу залишкового струму (RCMU), як зазначено в IEC 62109-2, який у безтрансформаторного інвертора частково бере на себе функцію ПЗВ на боці змінного струму.

Чому безтрансформаторному інвертору потрібен внутрішній механізм виявлення замикання на землю

Безтрансформаторний PV-інвертор, на відміну від інвертора з розділювальним трансформатором, не має гальванічної розв'язки між стороною постійного струму (панелі) та стороною змінного струму (мережа). Це означає, що замикання на землю на стороні постійного струму — наприклад, пошкоджена ізоляція панелі — може викликати струм витоку, який повертається через заземлення, не проявляючись як класична фазна несправність на стороні змінного струму. Тому IEC 62109-2 вимагає, щоб безтрансформаторний інвертор виконував власний, безперервний моніторинг залишкового струму, що виявляє як змінні, так і постійні складові струму витоку, незалежно від наявності зовнішнього ПЗВ на стороні змінного струму.

Що вимірює RCMU і коли відбувається відключення

RCMU безперервно контролює залишковий струм і розрізняє дві ситуації:

• Поступово наростаючий, постійний залишковий струм: інвертор повинен відключитися від мережі, коли цей струм перевищує фіксований поріг (порядку 300 мА, протягом кількох сотень мілісекунд), що зіставно з функцією головного ПЗВ типу B.
• Раптовий стрибок залишкового струму: при різкому збільшенні залишкового струму (характерному для щойно виниклої несправності) інвертор повинен відключитися швидше та за нижчого абсолютного порогу — як правило, порядку від 30 до 150 мА, протягом лише десятків — кількох сотень мілісекунд, залежно від величини стрибка.

Ця відмінність між повільно наростаючим і раптовим залишковим струмом функціонально зіставна з відмінністю, яку робить ПЗВ типу B, але у RCMU вона повністю обробляється внутрішнім програмним забезпеченням інвертора, а не окремим зовнішнім пристроєм.

Чому RCMU не є повною заміною зовнішнього ПЗВ

Увага: RCMU насамперед захищає сам інвертор та установку від внутрішньо виявленого замикання на землю, і не може бути просто прирівняний до звичайного захисту ПЗВ, який NEN 1010 приписує для безпеки дотику людей. Чи потрібен і в якій формі зовнішній ПЗВ на колі змінного струму до інвертора, визначається установчими вимогами NEN 1010 §712 та специфікацією виробника інвертора — RCMU є додатковим внутрішнім захистом, а не автоматичним звільненням від вимоги зовнішнього ПЗВ.

Крім того, RCMU безтрансформаторного інвертора, як правило, не повністю покриває кожен можливий залишковий струм постійного струму: невеликий, стійкий струм витоку постійного струму нижче порогу спрацювання може за певних умов залишатися непоміченим, що є однією з причин, чому установчі вимоги §712 вимагають оцінки, адаптованої до топології інвертора, а не загального припущення.

Практична значущість

Під час оцінки PV-установки з безтрансформаторним інвертором важливо перевірити, що функція RCMU згідно з IEC 62109-2 доказово присутня та активна (це зазвичай зазначено на табличці інвертора або в декларації відповідності), і що установчі вимоги до можливого зовнішнього ПЗВ на стороні змінного струму правильно застосовані з урахуванням конкретної топології інвертора — а не виключно на основі загального припущення, що «інвертор сам із цим впорається».

Часті помилки

1. Припущення, що безтрансформаторному інвертору з RCMU більше не потрібен зовнішній ПЗВ — установча вимога до кола змінного струму визначається §712 та специфікацією інвертора, а не автоматично наявністю внутрішнього RCMU.
2. Змішування функції RCMU з повною заміною ПЗВ типу B для безпеки дотику людей — RCMU насамперед призначений для захисту самого інвертора від внутрішньо виявленого замикання на землю.
3. Відсутність перевірки того, чи справді RCMU активний і сертифікований згідно з IEC 62109-2 під час оцінки безтрансформаторного інвертора — не кожен інвертор на ринку автоматично відповідає однаковим порогам спрацювання.
4. Ігнорування невеликого, стійкого струму витоку постійного струму нижче порогу спрацювання як можливої, прихованої причини основної проблеми ізоляції, просто тому що RCMU не спрацював.

Пов'язані матеріали

• PV-інвертор — антиострівний режим (NEN-EN 50549)
• §712 — PV/сонячні панелі
• Типи ПЗВ — класифікація AC/A/F/B
• Вимірювання опору ізоляції PV-стрингів (сторона постійного струму)