PID 절연 시험기(TOS7210S)는 절연저항 시험기(TOS7200)를 베이스로 태양전지 모듈의 PID(Potential Induced Degradation) 현상 평가를 정확하고 효율적으로 실행할 수 있도록 설계된 시험기입니다. 

극성 변환 기능 내장으로 2000V까지의 출력 성능과 nA 분해능을 가진 전류계를 탑재하고 있으므로, PID 평가뿐만 아니라 고감도 측정을 필요로 하는 절연물의 평가 시험에도 사용할 수 있습니다. 외부로부터 호출 가능한 패널 메모리, RS232C 인터페이스를 표준 탑재하고 있으므로 자동화 시스템에도 유연하게 대응할 수 있습니다.

PID 현상이란?

PID 현상이란 태양전지 셀과 프레임 간에 장시간 고전압이 인가되면 셀의 발전량이 현저하게 저하하는 현상입니다. 인가되는 전압이 높을수록, 또 고온・다습한 환경일수록 열화가 진행된다고 여겨지고 있습니다. 예를 들면, 결정 실리콘계 태양전지 모듈의 출력 전압이 수십V라고 해도 직렬 접속하는 매수가 늘어나면 스트링 내의 전위차는 대단히 커집니다. 한편, PCS(파워 컨디셔너)는 교류 전원으로서 계통 시스템에 접속되지만, 접지 형태는 PCS에 따라 다릅니다. 입력 쪽이 플로팅(-극 쪽을 접지[어스]에 접속할 수 없음)으로 운용되는 트랜스리스 방식도 최근에는 증가하고 있습니다. 이런 경우에는 셀과 접지(어스) 사이에 높은 전위치가 발생합니다. 결정 실리콘계 태양전지 모듈에서는 프레임(접지[어스])에 대해 음극 전위가 높은 셀이 PID 현상을 일으키기 쉽다고 알려져 있습니다.(그림 1 참조) 현재 일본 국내에서는 최대 시스템 전압을 600V, 유럽에서는 1000V로 태양전지 모듈을 운용하고 있는데, 사업용 메가 솔라에서는 스트링 수의 삭감, PCS의 총 수 삭감, 발전 효율 향상이라는 관점에서 최대 시스템 전압을 올리는 경향이 있습니다. 

그림 2는 결정계 실리콘 태양전지 모듈이 고전위차에 노출된 상황을 시뮬레이션하고 있습니다. 프레임이 양극 전위, 모듈 회로가 음극 고전위에 노출된 상황입니다. 결정계 실리콘 태양전지 모듈의 PID 현상은 백판 강화유리 내의 나트륨 이온이 셀 쪽으로 이동해서 열화를 유발한다고 여겨지고 있습니다.(박막계 태양전지 모듈에서도 PID 현상이 확인되었지만, 열화의 메커니즘은 결정계 실리콘 태양전지 모듈과는 다릅니다.) 현재 다양한 연구기관에 의해 PID 현상의 원인 규명을 위한 실험・연구가 진행되고 있습니다.

출력 전압을 임의 설정

피시험물에 인가하는 시험 전압을 50Vdc~2000Vdc(분해능 1V) 범위로 설정할 수 있습니다.태양광 발전의 시스템 전압을 1000V 이상으로 예상한 경우의 평가 등에 대응이 가능합니다.또한, 전기・전자부품, 전기・전자기기의 절연저항 시험에서JIS C 1302:1994로 규정되는 전압 이외의 시험도 가능합니다.50V~1000V의 범위에서는 출력 성능은JIS C 1302:1994에 준거하고 있습니다. 

극성 변환 기능

본체 패널의 스위치에 의해 간단하게출력 극성을 변환할 수가 있습니다.PID 열화는 가역성 현상으로 역 바이어스전압을 인가하면 회복되는 경우가 있습니다. 극성 변환은 피시험물까지의 배선을 변경할 필요도 없어서 편리한 기능입니다.또한, RS232C 인터페이스에 의한 외부 컨트롤로부터의 변환도 가능합니다. 

출력은 접지(어스)로부터 플로팅

출력 단자는 접지 전위(어스 전위)로부터 플로팅되고 있습니다(*1). 또한, 출력 케이블(TL51-TOS)에 실드 케이블을 사용하고 있습니다. 그렇기 때문에 피시험물과 대지 간에 흐르는 전류는 측정하지 않고 시험 포인트 사이에 흐르는 전류만을 측정할 수 있으므로 고감도로 정확한 평가 시험을 실행할 수 있습니다.

*1: 극성이 양극으로 설정되어 있는 단자의 대접지 전압(±1000Vdc) 극성이 음극으로 설정되어 있는 단자의 대접지 전압(±1000Vdc 및 -3000Vdc) 

아날로그 출력 단자

저항 표시 모드에서는 저항 측정치에 따른 전압을 대수 압축해서 0V~4V로 출력하고 있습니다.전류 표시 모드에서는 전류 측정치 및 측정 레인지(4 레인지)에 따라 리니어 스케일로 출력하고 있습니다.데이터 로거 등의 외부 기록장치를 이용하면 피시험물의 변화나 열화 상황을 해석할 수가 있습니다.

TOS7210S