دوربینهای ترموویژن با توانایی تشخیص تابش مادون قرمز، ابزاری ضروری برای بازرسی غیرمخرب و عیبیابی پنلهای خورشیدی و سیستمهای الکتریکی مرتبط از جمله تابلوهای برق محسوب میشوند. این فناوری امکان شناسایی زودهنگام نقصهای عملکردی در پنلها (مانند نقاط داغ) و همچنین عیوب بحرانی در تابلوهای برق مانند اتصالات شل، کانکتورهای معیوب و تجهیزات اضافهبار را فراهم میکند که منجر به افزایش بازدهی، طول عمر و ایمنی کلی سیستمهای فتوولتائیک میگردد.
کاربرد ترموویژن در سیستمهای فتوولتائیک و عیب یابی پنل های خورشیدی
سلولهای خورشیدی سالم تحت تابش نور خورشید، حرارت یکنواختی تولید میکنند. هرگونه ناهنجاری در عملکرد سلولها منجر به تغییر الگوی توزیع دما میشود:
1. نقاط داغ (Hot Spots): افزایش مقاومت در برخی نقاط باعث تمرکز گرما و ایجاد دمای بالا میشود.
- علل ایجاد: سایهاندازی جزئی، آلودگی موضعی، نقص در ساخت سلول
- نمای حرارتی: مناطق کوچک با دمای بسیار بالاتر از محیط
- پیامدها: کاهش بازدهی، تخریب موضعی، خطر آتشسوزی
2. سلولهای معیوب و شکسته: کاهش تولید جریان یا افزایش مقاومت سری
- علل ایجاد: تنشهای مکانیکی، نصب نامناسب، تگرگ
- نمای حرارتی: خطوط یا الگوهای نامنظم با اختلاف دمایی
- پیامدها: کاهش توان خروجی، افزایش احتمال گسترش عیب
3. اتصالات نامناسب: افزایش مقاومت در اتصالات بین سلولی یا ماژولی
- علل ایجاد: سست شدن اتصالات، خوردگی، نصب نادرست
- نمای حرارتی: نقاط گرم در محل اتصال کانکتورها یا جعبههای اتصال
- پیامدها: افزایش تلفات توان، خطر قطع اتصال
4. پدیده Delamination
- علل ایجاد: جدا شدن لایههای پنل به دلیل نفوذ رطوبت یا نقص ساخت
- نمای حرارتی: الگوهای حرارتی غیریکنواخت در سطح پنل
- پیامدها: کاهش کارایی، کاهش عمر مفید
کاربرد دوربینهای ترموویژن در عیبیابی تابلوهای برق نیروگاههای خورشیدی
تابلوهای برق در نیروگاههای خورشیدی، قلب توزیع انرژی هستند و شامل اینورترها، کلیدها، فیوزها، باسبارها، کانکتورها و سیستمهای حفاظتی میباشند. هرگونه عیب در این تجهیزات میتواند باعث توقف کامل نیروگاه، کاهش راندمان، خطر برقگرفتگی و حتی آتشسوزی شود. بازسازی حرارتی، روشی پیشگیرانه برای شناسایی مشکلات قبل از وقوع خرابی است.
۱. اتصالات شل یا خورده شده
- علل ایجاد: سست شدن پیچهای اتصال، خوردگی ناشی از رطوبت یا آلودگی
- نمای حرارتی: ایجاد نقاط داغ موضعی در محل اتصال سیم به ترمینال، کلید یا باسبار که اختلاف دمای بیش از ۱۰ درجه سانتیگراد با نقاط مشابه، هشداردهنده است.
- پیامد: افزایش مقاومت الکتریکی، اتلاف توان، ذوب شدن عایقها و در نهایت قطع اتصال یا آتشسوزی
۲. اضافهبار (Overload) در فیدرها یا تجهیزات
- مکانیسم ایجاد: عبور جریان بیش از حد مجاز از یک هادی یا تجهیز
- نمای حرارتی: گرمایش یکنواخت در طول یک کابل یا بخشی از باسبار و یا داغ شدن یک فاز نسبت به فازهای دیگر (عدم توازن بار).
- پیامد: آسیب دیدن عایقها، کاهش عمر تجهیزات و افزایش خطر اتصال کوتاه
۳. عیوب داخلی کلیدها و کنتاکتورها
- مکانیسم ایجاد: فرسودگی کنتاکتها، کثیفی سطح، ضعف فنرهای داخلی
- نمای حرارتی: نقطه داغ در محفظه کلید یا کنتاکتور، در حالی که اتصالات ورودی و خروجی آن خنکتر هستند.
- پیامد: عملکرد نادرست کلید، قوس الکتریکی و آسیب به مدار
۴. مشکلات خازنهای DC-Link در اینورترها
- مکانیسم ایجاد: خشک شدن الکترولیت، افزایش ESR (مقاومت سری معادل)
- نمای حرارتی: داغ شدن غیرعادی بدنه یک یا چند خازن در مقایسه با سایر خازنهای موازی.
- پیامد: کاهش توانایی صافسازی ولتاژ، افزایش ریپل، کاهش راندمان اینورتر و در نهایت خرابی آن
۵. خرابی بلوکهای خنککننده (هیتسینک) در IGBTهای اینورتر
- مکانیسم ایجاد: عدم تماس حرارتی مناسب، خشک شدن خمیر حرارتی، گرفتگی کانالهای خنککننده
- نمای حرارتی: الگوی حرارتی غیریکنواخت روی هیتسینک یا دمای بسیار بالای یک ماژول IGBT خاص.
- پیامد: overheating نیمههادیها، فعالشدن حفاظت حرارتی و خاموشی اینورتر.
پروتکل بازرسی تابلوهای برق با ترموویژن
1- بهترین زمان بازرسی وقتی است که نیروگاه تحت حداقل ۴۰٪ بار نامی خود کار میکند تا جریان کافی برای آشکارسازی عیوب وجود داشته باشد.
۲- برای مشاهده مستقیم تجهیزات داخلی، باز کردن در تابلوها با رعایت کامل پروتکلهای ایمنی توسط پرسنل مجاز ضروری است.
۳- زاویه و تصویربرداری از روبرو و با فاصله مناسب برای کاهش خطای emissivity.
۴- مقایسه دمای اجزای مشابه در فازهای مختلف (مثلاً سه ترمینال خروجی یک کلید سهفاز) بسیار ارزشمند است. اختلاف دمای بیش از ۲۰ درجه سانتیگراد معمولاً نشانه عیب جدی است.
۵- ثبت همزمان تصویر حرارتی و تصویر مرئی از هر نقطه مشکوک به همراه اندازهگیری دما.
استفاده از دوربینهای ترموویژن، یک استراتژی نگهداری پیشگیرانه و جامع را برای نیروگاههای خورشیدی ممکن میسازد که هم پنلها به عنوان منبع تولید و هم تابلوهای برق به عنوان شریانهای حیاتی انتقال توان را تحت پوشش قرار میدهد. این رویکرد یکپارچه، قابلیت اطمینان (Reliability)، در دسترس بودن (Availability) و ایمنی (Safety) کل نیروگاه را به حداکثر میرساند و بازده اقتصادی سرمایهگذاری در انرژی خورشیدی را تضمین میکند.
دیدگاه خود را بنویسید