Термографічне обстеження PV-установок — зовнішня ІЧ-термографія (IEC TS 62446-3)

Гід про тепловізійні камери описує загальну теорію ІЧ-вимірювань: коефіцієнт випромінювання та відображену температуру. Гід про PV-хотспоти та обхідні діоди описує електричний механізм виникнення хотспота. Ця стаття описує конкретну польову процедуру, що об'єднує обидві теми для PV-установок: зовнішню ІЧ-термографію за IEC TS 62446-3 ("Photovoltaic (PV) systems — Requirements for testing, documentation and maintenance — Part 3: Outdoor infrared thermography").

Мінімальний поріг освітленості: 600 Вт/м²

IEC TS 62446-3 вимагає, щоб надійне зовнішнє обстеження проводилося лише за освітленості в площині модуля не менше 600 Вт/м². Нижче цього порогу потужність — а отже й тепло, що розсіюється електричним пошкодженням — надто мала, щоб спричинити вимірну різницю температур, відмінну від звичайного шуму вимірювання та впливу довкілля. Обстеження, проведене за недостатньої освітленості й таке, що повідомляє "відхилень не знайдено", тому нічого не доводить: реальні пошкодження могли просто залишитися нижче порогу виявлення за цих умов вимірювання.

Відносне, а не абсолютне порівняння

Поширене хибне уявлення — оцінювати різницю температур ймовірного хотспота відносно температури навколишнього повітря. IEC TS 62446-3, натомість, вимагає порівняння зі справним еталонним модулем чи зоною за тих самих умов (та сама освітленість, температура довкілля, швидкість вітру, кут падіння) — оскільки абсолютна робоча температура справного PV-модуля сама по собі значно змінюється залежно від освітленості, вітру та температури довкілля. Лише різниця (ΔT) відносно порівнянної справної еталонної точки відфільтровує цю фонову зміну і виділяє ефект реального відхилення.

Нормалізація за рівнем освітленості

Те саме значення ΔT не означає одне й те саме всюди: ΔT в 10 °C за освітленості 500 Вт/м² вказує на серйознішу проблему (наприклад, вищий ефективний опір чи невідповідність), ніж таке саме ΔT в 10 °C за 1000 Вт/м² — за вищої освітленості просто доступно більше потужності для того самого підвищення температури, тому таке саме ΔT за нижчої освітленості вказує на відносно більше відхилення. Тому для оцінки серйозності відхилення завжди потрібно, щоб виміряна в цей момент освітленість фіксувалася й враховувалася — а не лише "голе" показання ΔT з камери.

Просторова картина не менш важлива, ніж значення ΔT

IEC TS 62446-3 наводить матрицю типових теплових картин, кожна з яких вказує на свою причину незалежно від точного значення ΔT:

• Одна окрема гаряча комірка: зазвичай вказує на локальний дефект комірки чи мікротріщину всередині цієї комірки.
• Гаряча підструна (частина модуля, що захищається одним обхідним діодом): зазвичай вказує на відмовлений чи постійно провідний обхідний діод цієї підструни — див. гід про PV-хотспоти щодо механізму, що лежить в основі.
• Рівномірно нагрітий цілий модуль: скоріше вказує на проблему в з'єднувальній коробці чи роз'ємі цього модуля, ніж на дефект усередині комірки.
• Рівномірно нагріта ціла струна: вказує на електричну проблему на рівні струни (наприклад, погане з'єднання чи неправильно підібраний компонент), а не на дефект окремого модуля.

Тому картина розподілу тепла щонайменше так само діагностична, як і абсолютне значення ΔT: те саме ΔT на одній комірці може вказувати на невелику локальну проблему, а на цілій струні — на значно серйознішу електричну несправність.

Увага: IEC TS 62446-3 також встановлює вимоги до вимірювального обладнання (роздільна здатність, чутливість), процедури обстеження, звітності та кваліфікації термографіста, що проводить обстеження — ця стаття описує основні принципи освітленості, еталонного порівняння та розпізнавання картини, а не повні, детальні процедурні вимоги стандарту.

Практична значущість

При плануванні раунду термографічного обстеження PV-установки важливо виміряти й зафіксувати освітленість на місці (а не лише оцінити її за прогнозом погоди), сфотографувати справні еталонні модулі за тих самих умов і при оцінці будь-якого знайденого відхилення вказувати у звіті не лише значення ΔT, а й просторову картину (комірка, підструна, модуль, струна) та освітленість, що діяла на той момент — інакше класифікація серйозності не буде відтворюваною чи порівнянною з пізнішим обстеженням.

Часті помилки

1. Проведення обстеження за освітленості в площині модуля нижче приблизно 600 Вт/м² з висновком, що установка справна — за недостатньої освітленості реальні відхилення можуть зникнути в шумі вимірювання.
2. Порівняння ΔT з температурою навколишнього повітря замість порівняння зі справним еталонним модулем за тих самих умов.
3. Оцінка серйозності відхилення виключно за "голим" значенням ΔT без урахування освітленості в цей момент — те саме ΔT серйозніше за нижчої освітленості.
4. Ігнорування просторової картини теплового відхилення (комірка, підструна, модуль, струна) та увага лише до пікової температури — картина часто діагностичніша для причини, ніж саме значення ΔT.

Пов'язані матеріали

• Тепловізійна камера — коефіцієнт випромінювання та відображена температура
• PV-хотспот та обхідні діоди при частковому затіненні
• Вимірювання опору ізоляції PV-струн (сторона DC)
• Корекція Voc PV-струни за температурою та максимальна кількість модулів послідовно