СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2016 В солнечных электростанциях, состоящих из тысяч фотоэлектрических панелей, определение отказавших фотоэлементов может быть очень длительной и трудоёмкой процедурой. Для существенного ускорения поиска неисправностей панели можно использовать инфракрасную дефектоскопию. Сук Вай Вонг, Keysight Technologies ИК-дефектоскопия фотоэлектрических панелей как метод быстрого поиска неисправностей Солнечная энергия приобретает попу- лярность во многих странах, посколь- ку цена фотоэлементов и преобразова- телей для них стремительно снижается. В результате солнечная энергия вполне может конкурировать с энергией, полу- чаемой из ископаемого топлива. В неко- торых странах уже достигнут «сетевой паритет», то есть солнечные и другие возобновляемые источники энергии генерируют электричество по ценам, равным или меньшим, чем традици- онные источники энергии на ископа- емом топливе. В зонах, куда прокладка традиционных электрических сетей затруднена, солнечная энергия стано- вится важным альтернативным источ- ником энергии. Солнечный свет явля- ется чистым, неиссякаемым источни- ком энергии и в грядущие десятилетия может стать одним из основных источ- ников электроэнергии. Солнечные электростанции исполь- зуют массивы фотоэлектрических панелей для преобразования солнеч- ного света в электрическую энергию за счёт фотоэлектрического эффек- та (см. рис. 1). Каждая панель состо- ит из нескольких фотоэлектрических модулей, каждый из которых, в свою очередь, состоит из матрицы фото- элементов, которые преобразуют сол- нечное излучение в электричество. Выход из строя любого фотоэлемента может привести к падению генерируе- мой мощности. На солнечных электро- станциях, которые могут объединять несколько тысяч фотоэлектрических панелей, тестирование всех фотоэле- ментов может быть очень длительной и трудоёмкой процедурой. Для ускоре- ния поиска отказавшей фотоэлектри- ческой панели можно использовать инфракрасную (ИК) дефектоскопию. ИК-дефектоскопия может выполнять- ся в штатном режиме работы фото- электрической системы путём скани- рования фотоэлектрических модулей и позволяет быстро выявлять дефекты неразрушающими методами. В ЫЯВЛЕНИЕ ГОРЯЧИХ ТОЧЕК Тепловые снимки панелей способ- ны помочь обслуживающим инжене- рам выявлять аномалии, приводящие к отказу фотоэлектрического моду- ля. Поскольку фотоэлементы обла- дают отрицательным температур- ным коэффициентом мощности (то есть повышение температуры сни- жает выходную мощность), нагрев позволяет эффективно использо- вать ИК-дефектоскопию для поис- ка перегретых фотоэлементов. Пере- гретые элементы будут выглядеть на ИК-изображении (термограмме) ярки- ми пятнами, указывая места, где проис- ходит потеря энергии. В нормальных условиях работы тем- пература разных фотоэлементов может отличаться всего на несколько граду- сов Цельсия. Неправильное подключе- ние или внутреннее замыкание может вызвать нагрев фотоэлемента более чем на 10 ° С, и даже выше, по сравне- нию с соседними, нормально работаю- щими элементами. Если элемент зате- нён, например, деревом или птичьим помётом, или просто не работает, он может создать яркое пятно, поскольку будет потреблять энергию от соседних фотоэлементов вместо того, чтобы её вырабатывать. Чтобы минимизировать влияние горячих точек, создаваемых затенённы- ми элементами, производители обыч- но устанавливают в солнечные панели шунтирующие диоды. Однако и шун- тирующие диоды могут деградировать или выйти из строя, что приведёт к про- блемам перегрева. Если повреждён- ный элемент станет нагревать сосед- ние элементы, то генерируемая мощ- ность существенно снизится. На рисунке 2 показаны горячие точ- ки (перегретые фотоэлементы), обна- руженные на фотоэлектрическом моду- ле с помощью ручного тепловизора. Н ЕОБХОДИМЫЙ ТИП ТЕПЛОВИЗОРА Обычно ИК-дефектоскопия солнеч- ных панелей выполняется с помощью ручного тепловизора с неохлаждае- Рис. 1. Фотоэлектрические панели солнечной электростанции Рис. 2. Термографическое сканирование с помощью тепловизора Keysight U5855A TrueIR с высоким разрешением 320 × 240 пикселей показывает несколько горячих точек на солнечной панели (розовые и красные зоны)