Złącza fotowoltaiczne pracujące w instalacjach starzeją się i jeśli ulegną przedwczesnej awarii, mogą powodować poważne uszkodzenia systemów PV. Naukowcy z laboratorium fotowoltaicznego Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Bernie na zlecenie Stäubli Electrical Connectors AG badają starzenie się złączy fotowoltaicznych pracujących w terenie. Wyniki pierwszej kampanii pomiarowej są już dostępne.
Systemy fotowoltaiczne mają długą żywotność i praktycznie nie wymagają konserwacji, z wyjątkiem monitorowania operacyjnego, które jest zwykle zautomatyzowane (np. funkcje falownika). Okablowanie w obszarze modułów jest często używane przez dziesięciolecia i nie wymaga żadnej interwencji. Jednak w przypadku usterki te złącza wtykowe mogą spowodować poważne uszkodzenia systemów fotowoltaicznych. Dlatego ważna jest jakość zastosowanych złączy PV i prawidłowe obchodzenie się z nimi podczas instalacji.
Aby uzyskać więcej informacji na temat stanu starzenia się złączy fotowoltaicznych w terenie, laboratorium fotowoltaiczne Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Bernie (BFH) przeprowadziło kampanię pomiarową we współpracy ze Stäubli Electrical Connectors, w ramach której zbadano złącza fotowoltaiczne z różnych systemów fotowoltaicznych w laboratorium. Brano pod uwagę złącza różnych producentów i typów, ale także tzw. połączenia krzyżowe (połączenia części złącza od różnych producentów). Naukowcy zmierzyli rezystancję zestyków* i zbadali złącza fotowoltaiczne pod kątem ich zachowania przy różnych prądach znamionowych, korelację ze wzrostem temperatury. Złącza fotowoltaiczne zostały również przetestowane pod kątem wytrzymałości na wysokie napięcie, rezystancji izolacji i stopnia ochrony IP.
Do tej pory laboratorium fotowoltaiczne Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Bernie wraz z firmą Stäubli Electrical Connectors, producentem oryginalnego złącza MC4, zbadało pod kątem starzenia się złącza DC z 11 działających instalacji fotowoltaicznych. W laboratorium zmierzono rezystancję zestyku, stan styków i zbadano zachowanie się złączy pod wpływem długotrwałego przepływu prądu. Ponadto złącza zostały przetestowane pod kątem rezystancji przy wysokim napięciu, rezystancji izolacji i stopnia ochrony IP. Zdemontowane (nie uszkadzając ich mechanicznie) i dostarczone do laboratorium złącza fotowoltaiczne zostały szczegółowo opisane, gdzie i w jakich warunkach pracowały. W ten sposób można było m.in. stwierdzić, jaki mają wpływ na zachowanie starzeniowe: typ złącza, jego budowa, poprawny montaż, a także pozostałe czynniki, w tym środowiskowe.
Wyniki pierwszej kampanii pomiarowej są już dostępne. Do tej pory zbadano tylko niewielką próbę pracujący złączy, co dostarczyło naukowcom ważnych informacji. Okazało się, że złącza MC3 wykazują najniższe rezystancje kontaktowe (zestyków) spośród zbadanych połączeń. Złącza MC4 również wykazują niskie wartości bez dużej liczby wartości odstających. Testy wykazały, że pozostawienie odsłoniętych złączy fotowoltaicznych wywołuje negatywne skutki dla ich stanu technicznego. Ostrzeżenie producenta okazało się uzasadnione. Ponadto badania wykazały, że złączy fotowoltaicznych różnych producentów nie należy łączyć krzyżowo (złącza męskie i żeńskie powinny być tego samego typu i tego samego producenta). Połączenia krzyżowe wykazują wyższe rezystancje zestyków. W przypadku połączeń krzyżowych zmierzono rezystancje styków o wartości
powyżej 5 mΩ (limit normatywny dla nowych złączy zgodnie z IEC 62852). Jedno połączenie krzyżowe wykazywało znacznie wyższe rezystancje (w zakresie >45 mΩ) i było poważnie zdeformowane – tak, że nie dało się go już rozłączyć
Pozostawienie nieosłoniętych złączy fotowoltaicznych oraz połączenia krzyżowe złączy różnych producentów i różnych typów wykazują zwiększoną rezystancję zestyków. W instalacjach zlokalizowanych w pobliżu oczyszczalni ścieków połączenia nie przeszły testu wytrzymałości izolacji. We wszystkich przypadkach można było wykazać korelację pomiędzy rezystancją zestyku a jego nagrzewaniem się.
Do kampanii pomiarowej poszukiwane są kolejne złącza PV. Laboratorium PV Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Bernie kontynuuje kampanię pomiarową i poszukuje do tego celu kolejnych złączy pracujących w instalacjach fotowoltaicznych. Każdy, kto ma system fotowoltaiczny, zwłaszcza taki, który wymaga modernizacji lub naprawy z powodu gradu, wyładowań atmosferycznych lub z innych powodów, może skontaktować się z kierownikiem projektu Matthiasem Burrim, pod adresem email: matthias.burri@bfh.ch
* Zestykiem elektrycznym nazywa się połączenie w torze prądowym, w którym przepływ prądu jest możliwy dzięki dociśnięciu do siebie dwóch styków.
Oprac. M. Grabania
Źródło: Uniwersytet Nauk Stosowanych w Bernie
