Güneş enerjisi sistemlerinde, sistemi oluşturan her bir bileşen ayrı ayrı toprağa karşı bir yalıtım (izolasyon) direncine sahiptir ve bu bileşenlerde devre/iletim hattı boyunca genellikle çok küçük ve zararsız arıza akımları mevcuttur. Yalıtım direnci Riso, herhangi bir arıza durumunda bu zararsız akımın aynı düzeyde ve kapasitede kalmasını sağlar.
Oldukça nadir durumlarda arıza akımı çeşitli nedenlerden ötürü sistemde hasarlara sebebiyet verebilir, hatta yangına ve kişi güvenliğini riske atabilecek derecede tehlikeli bir seviyeye ulaşabilir. Bu nedenle arıza akımlarının belirli bir değerin altında kalmasını sağlamak için yalıtım direncinin tehlikeli eşik değerinin daima üzerinde seyretmesi gerekmektedir.
İnverterde izolasyon hatası ne gibi tesisat kusurlarına işaret eder?
Solar inverterin, (burada Fronius inverter örneğinden yola çıkarsak) PV sistemin tüm bileşenlerinde ve bileşenlere ait devre/iletim hattında yalıtımın yeterince sağlanıp sağlanmadığını, dahilindeki ölçüm ve koruma rölesi (RCMU) aracılığıyla belirlemesi gerekir. Herhangi bir noktadaki izolasyon direnç değerinin zamanla düşmesi veya yüksek olan direnç değerinin ani düşüşle kalıcı olarak düşük seyretmesi; can ve mal kaybı riski oluşturabilecek olayların başlangıcını işaret etmektedir ve bu değer inverter tarafından takip edilir. Gevşek yapılan bağlantılar, iletim hattında kopukluk, kablo korumasında soyulma, faz-nötr hattında temas, ek kablolamada kusurlar, kullanılan kablo kesitinin yetersizliği, yetersiz topraklama; izolasyon hatalarına en iyi örnekler olarak sayılabilir ve yangın ile sonuçlanabilecek ark durumlarına davetiye çıkarırlar. Ayrıca AC ve DC hatların herhangi bir noktasında sıvı teması da yalıtım hatası olarak geri döner, bu yüzden kablo hatları mutlaka su girişine karşı korumalı tesis edilmelidir.
Solar inverter sabahları yalıtım direncini ölçer ve direnç seviyesi uygun ise enerji besleme fonksiyonunu başlatır. Direnç seviyesi yetersizse, inverter şebekeye bağlanmayacak ve ilgili hata kodunu bildirecektir. Başlangıçtan itibaren inverter bu yalıtım seviyesini dahilindeki RCMU (residental current measurement unit) rölesi ile devamlı takip eder. Riso için eşik seviyesi ilgili standartlarda belirtilmiştir ve her cihaz/sistem/bileşen için aynı değildir.
IEC 62109-2: Safety of power converters for use in photovoltaic power systems – Part 2: Particular requirements for inverters
Başlıkta belirtilen standarta göre, solar inverterler için PV sistem izolasyon direncinin Riso= Vdc_max / 30 mA dan az olmamasını bildirir ve aksi durumların ark ve yangın riski oluşturacağını açıklar. Örneğin 1000V max DC giriş gerilimine sahip bir inverterin 1000 V / 30 mA = 33,3 kΩ dan daha düşük Riso değeri tespit ettiği bir sistemde çalışması sakıncalıdır. Elbette ki, Riso için standartta belirtilenden çok daha yüksek bir değerde olması oldukça iyidir; PV sistemin güvenliği artar, risk faktörü azalır.
Fronius solar inverterler ise 100 kΩ değerinden düşük yalıtım direnci tespit ettiklerinde çalışmayı durdurup, sistemi korumaya alarak ve kullanıcıyı anında uyararak; olası risklerin doğmasının başlangıç anında önüne geçer. Burada solar inverter, PV sistemin merkezi ve yöneticisi olup kullanıcısına bilgi ve bildirim veren ana bileşen olarak ele alındığında, inverter içerisindeki RCMU rölesinin yaptığı koruma ve uyarı fonksiyonu hayati önem taşımaktadır.
IEC 60364-7-712: Low voltage electrical installations – Part 7-712: Requirements for special installations or locations – Solar photovoltaic (PV) power supply systems
Güneş enerjisi sistemine ait her bir PV string bağlantı hattında bulunması gereken yalıtım direnci değeri ise, mevcut hattın kurulu gücüne bağlı olarak değişkenlik göstermektedir.