Các hệ thống PV phải hoạt động trong môi trường ngoài trời trong thời gian dài, nơi các tấm pin, hộp ghép và bộ biến tần đều có nguy cơ bị hư hỏng do sét đánh và quá áp khi chuyển mạch. Do bộ biến tần thường là thành phần đắt nhất trong hệ thống, nên bất kỳ sự cố nào cũng có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động trên diện rộng và chi phí sửa chữa cao. Việc lựa chọn đúng Thiết bị bảo vệ chống sốc điện DC (DC SPD) đòi hỏi phải xem xét toàn diện các yếu tố như điện áp mạch hở của chuỗi, dòng xả định mức và mức độ bảo vệ điện áp, đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như IEC/EN 61643-31.
DC SPD là gì và tại sao nó lại rất quan trọng đối với các hệ thống điện mặt trời?
Khi mức điện áp trong các hệ thống điện mặt trời (PV) tiếp tục tăng cao, các mô-đun PV, hộp ghép, bộ biến tần và thiết bị giám sát ngày càng dễ bị ảnh hưởng bởi sét đánh và các đợt tăng áp đột ngột. Là một thiết bị bảo vệ quan trọng ở phía DC của hệ thống PV, bộ SPD DC có thể hạn chế hiệu quả hiện tượng quá áp thoáng qua và giảm thiểu thiệt hại do dòng điện đột biến gây ra cho các thiết bị quan trọng, từ đó nâng cao tính an toàn, ổn định và độ tin cậy vận hành lâu dài của toàn bộ hệ thống PV.
Hiểu rõ cơ chế hoạt động của thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) dòng một chiều (DC), nguồn gốc của các đợt sét lan truyền và cách thức bảo vệ được thực hiện là bước đầu tiên trong việc lựa chọn giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền phù hợp cho các hệ thống điện mặt trời.
Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền dòng một chiều
Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền DC là thiết bị bảo vệ quá áp được thiết kế chuyên dụng cho các mạch DC và được sử dụng rộng rãi ở phía DC của các hệ thống điện mặt trời. Chức năng chính của thiết bị này là nhanh chóng chuyển dòng điện đột biến sang hệ thống nối đất khi điện áp đột biến được tạo ra do sét đánh, chuyển mạch lưới điện hoặc các sự cố thoáng qua khác, đồng thời hạn chế điện áp dư ở phía thiết bị trong phạm vi an toàn.
Trong điều kiện vận hành bình thường, thiết bị SPD dòng một chiều (DC SPD) duy trì trạng thái trở kháng cao và không ảnh hưởng đến quá trình phát điện bình thường của hệ thống quang điện (PV). Khi điện áp đột biến vượt quá ngưỡng bảo vệ, các linh kiện bảo vệ bên trong sẽ chuyển từ trạng thái trở kháng cao sang trạng thái trở kháng thấp trong vòng vài nano giây, giải phóng năng lượng đột biến nguy hiểm và từ đó bảo vệ các mô-đun PV, bộ biến tần và các thiết bị điện tử nhạy cảm khác.
Các nguồn gây ra hiện tượng tăng áp phổ biến trong hệ thống điện mặt trời PV
Các hệ thống điện mặt trời (PV) thường được lắp đặt trên mái nhà, tại các khu vực trống trải hoặc trong các nhà máy điện quy mô lớn đặt trên mặt đất. Do phải tiếp xúc với môi trường ngoài trời phức tạp trong thời gian dài, các hệ thống này dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều nguy cơ sốc điện. Trong số đó, các đợt sốc điện cảm ứng do sét gây ra là một trong những rủi ro phổ biến nhất. Ngay cả khi sét không đánh trực tiếp vào hệ thống PV, trường điện từ do sét gần đó tạo ra cũng có thể gây ra điện áp cao trong các dây cáp DC dài.
Ngoài ra, các sự cố trên lưới điện, quá trình khởi động và tắt thiết bị, việc chuyển mạch của bộ biến tần, cũng như các thao tác chuyển mạch của các tải lớn cũng có thể tạo ra các xung điện áp do chuyển mạch. Mặc dù các hiện tượng quá áp thoáng qua này chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn, nhưng giá trị đỉnh của chúng có thể lên tới vài nghìn volt. Theo thời gian, các đợt tăng áp lặp đi lặp lại có thể làm gia tăng tốc độ lão hóa của các linh kiện điện tử và thậm chí có thể gây hư hỏng cho bộ biến tần và thiết bị điều khiển.
Cách thức hoạt động của bộ bảo vệ SPD dòng DC trong việc bảo vệ các mô-đun quang điện, hộp ghép và bộ biến tần
Thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) dòng một chiều (DC) thường được lắp đặt trong hộp ghép mảng quang điện, tại đầu vào dòng một chiều (DC) của bộ biến tần, hoặc gần các thiết bị quan trọng nhằm thiết lập một hàng rào bảo vệ chống sét nhiều tầng cho hệ thống quang điện. Khi có xung điện xâm nhập vào đường dây DC, SPD sẽ phản ứng nhanh chóng bằng cách chuyển hướng năng lượng quá độ dư thừa qua đường nối đất, đồng thời giới hạn điện áp quá áp tác động lên thiết bị trong phạm vi chịu đựng cách điện của thiết bị đó.
Đối với các mô-đun quang điện (PV), thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền dòng một chiều (DC SPD) có thể giảm thiểu nguy cơ hư hỏng cách điện do các đợt sét lan truyền gây ra. Đối với hộp ghép, thiết bị này giúp bảo vệ các cầu chì, công tắc và mô-đun giám sát bên trong. Đối với bộ biến tần, thiết bị này ngăn chặn các linh kiện điện tử công suất khỏi bị ảnh hưởng bởi các đợt tăng áp năng lượng cao. Việc cấu hình thiết bị bảo vệ chống sét DC (DC SPD) đúng cách giúp giảm thiểu sự cố thiết bị, giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ của toàn bộ hệ thống PV.
Hiểu về các tiêu chuẩn và phân loại SPD của DC
IEC/EN 61643-31: Yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền dòng điện một chiều (DC) trong hệ thống quang điện (PV)
IEC/EN 61643-31 là tiêu chuẩn quốc tế được xây dựng riêng cho các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) được sử dụng ở phía dòng một chiều (DC) của các hệ thống quang điện (PV). Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với SPD dòng một chiều về mặt thiết kế, thử nghiệm hiệu suất, an toàn vận hành và khả năng thích ứng với môi trường. Việc lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền DC tuân thủ tiêu chuẩn này giúp đảm bảo khả năng bảo vệ chống sét lan truyền ổn định và đáng tin cậy trong các môi trường ứng dụng năng lượng mặt trời phức tạp.
Tiêu chuẩn này chủ yếu tập trung vào các khía cạnh sau:
- Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Ucpv): Đảm bảo rằng thiết bị SPD có thể chịu được liên tục điện áp hoạt động một chiều của hệ thống quang điện.
- Khả năng xả dòng (In, Imax): Đánh giá khả năng của SPD trong việc chịu đựng và chuyển hướng các dòng điện đột biến.
- Mức bảo vệ điện áp (Up): Giới hạn điện áp dư áp được áp dụng lên phía thiết bị và bảo vệ các thiết bị ở phía hạ lưu.
- Hiệu suất an toàn và độ bền: Đảm bảo rằng SPD duy trì hiệu suất đáng tin cậy trong quá trình vận hành lâu dài và sau nhiều lần chịu tác động của dòng điện đột biến.
Sự khác biệt giữa SPD DC loại 1+2 và loại 2
Cả thiết bị bảo vệ chống sét loại 1+2 DC và thiết bị bảo vệ chống sét loại 2 DC đều được sử dụng để bảo vệ phía dòng điện một chiều (DC) của các hệ thống điện mặt trời, nhưng chúng có sự khác biệt đáng kể về khả năng chịu dòng sét, môi trường ứng dụng và vị trí lắp đặt. Việc lựa chọn loại thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) phù hợp là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả bảo vệ tổng thể chống sét và chống sốc điện của hệ thống điện mặt trời.
| Mục so sánh | Bộ bảo vệ quá áp DC loại 1+2 | Bộ bảo vệ quá áp DC loại 2 |
| Chức năng chính | Chịu được dòng điện sét trực tiếp một phần và hạn chế quá áp do sét đánh | Chủ yếu có tác dụng triệt tiêu các đợt tăng áp đột ngột do sét cảm ứng và các thao tác đóng/mở mạch gây ra |
| Khả năng chịu sốc điện | Cấp cao hơn, phù hợp với các môi trường có sét đánh mạnh hơn | Mức trung bình, đáp ứng nhu cầu bảo vệ của các hệ thống quang điện thông thường |
| Các tình huống ứng dụng điển hình | Các dự án điện mặt trời có hệ thống chống sét bên ngoài hoặc nằm ở những khu vực có nguy cơ sét đánh cao | Môi trường lắp đặt hệ thống quang điện (PV) tại các khu dân cư, thương mại và tiêu chuẩn |
| Các vị trí lắp đặt thông thường | Lối vào hệ thống pin mặt trời, hộp ghép nối hoặc các vị trí cần bảo vệ chính | Hộp kết hợp, đầu vào DC của bộ biến tần và các vị trí tương tự |
| Chi phí và mức độ bảo vệ | Chi phí cao hơn, nhưng mang lại hệ thống chống sét toàn diện hơn | Chi phí thấp hơn, mang lại hiệu quả chi phí cao hơn |
| Gợi ý lựa chọn | Ưu tiên áp dụng cho các khu vực có nguy cơ sét đánh cao và các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn lắp đặt trên mặt đất | Lựa chọn phổ biến cho các hệ thống điện mặt trời tiêu chuẩn dành cho hộ gia đình và thương mại |
Nhìn chung, các thiết bị bảo vệ chống sét DC loại 2 phù hợp với hầu hết các hệ thống điện mặt trời tiêu chuẩn. Tuy nhiên, đối với các dự án nằm ở những khu vực thường xuyên xảy ra giông bão, được trang bị các biện pháp chống sét bên ngoài hoặc yêu cầu độ tin cậy cao hơn của hệ thống, việc lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét DC loại 1+2 có thể mang lại mức độ bảo vệ chống sét cao hơn.
Các thông số chính để lựa chọn thiết bị SPD dòng một chiều (DC) phù hợp
Chọn UCPV dựa trên điện áp mạch hở tối đa (Voc) của chuỗi PV
Ucpv (điện áp hoạt động liên tục tối đa) là một trong những thông số quan trọng nhất khi lựa chọn thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) dòng DC. Thông số này biểu thị mức điện áp DC cao nhất mà SPD có thể chịu đựng liên tục mà không làm suy giảm hiệu suất. Trong hệ thống PV, Ucpv phải cao hơn điện áp mạch hở tối đa (Voc) mà chuỗi PV có thể tạo ra trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp nhất.
Nếu giá trị Ucpv được chọn quá thấp, Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) DC có thể duy trì ở trạng thái quá áp trong một thời gian dài, dẫn đến quá trình lão hóa nhanh chóng hoặc thậm chí làm hỏng các linh kiện bảo vệ bên trong của thiết bị. Ngược lại, nếu giá trị này được chọn quá cao, khả năng hạn chế các mức quá áp thoáng qua của SPD có thể bị giảm sút.
Hiểu về In, Imax và tác động của chúng đối với khả năng chịu sốc điện
In (dòng xả danh định) và Imax (dòng xả tối đa) là các chỉ số quan trọng được sử dụng để đánh giá khả năng chịu sốc điện của thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) dòng một chiều. Các chỉ số này xác định số lần sốc điện mà SPD có thể chịu được cũng như mức độ lớn của các dòng sốc điện đó.
Các điểm khác biệt chính bao gồm:
- Dòng xả danh định (In): Cho biết khả năng chịu dòng điện đột biến mà SPD có thể chịu đựng được nhiều lần trong các điều kiện thử nghiệm quy định, phản ánh độ tin cậy hoạt động lâu dài của sản phẩm.
- Imax (dòng xả tối đa): Cho biết dòng điện đột biến đơn tối đa mà thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) có thể chịu được, phản ánh khả năng bảo vệ tối đa của thiết bị này.
- Các giá trị In và Imax cao hơn thường phù hợp với những khu vực có nguy cơ sét đánh cao hơn hoặc các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn, trong khi các hệ thống điện mặt trời tiêu chuẩn dành cho hộ gia đình và thương mại có thể lựa chọn mức định mức phù hợp dựa trên môi trường lắp đặt thực tế.
Việc lựa chọn công suất xả phù hợp sẽ giúp nâng cao độ an toàn và tuổi thọ của thiết bị SPD dòng một chiều (DC SPD) trong quá trình vận hành lâu dài.
Điều chỉnh mức bảo vệ điện áp (tăng) phù hợp với yêu cầu cách điện của thiết bị
Mức bảo vệ điện áp (Up) chỉ ra điện áp dư tối đa có thể tác động lên phía thiết bị khi SPD DC phân tán dòng điện đột biến. Giá trị Up phải phù hợp với khả năng chịu điện áp cách điện của thiết bị ở phía hạ lưu. Nói chung, giá trị Up của SPD phải thấp hơn điện áp chịu xung của thiết bị được bảo vệ.
| Tham số | Chức năng | Gợi ý lựa chọn |
| Tăng (mức bảo vệ điện áp) | Giới hạn mức quá áp dư truyền sang phía thiết bị sau khi một đợt tăng áp đi qua | Phải thấp hơn khả năng chịu điện áp cách điện của các thiết bị điện tử như bộ biến tần và thiết bị giám sát |
| Giảm giá trị Up | Giúp hạn chế quá áp hiệu quả hơn | Giúp tăng cường hiệu quả bảo vệ cho các thiết bị điện tử nhạy cảm |
| Sự phối hợp giữa Up và hệ thống | Đảm bảo sự phối hợp bảo vệ giữa SPD và thiết bị | Cần được lựa chọn dựa trên thông số kỹ thuật của thiết bị và thiết kế tổng thể của hệ thống |
Tầm quan trọng của điện áp hoạt động liên tục tối đa và độ tin cậy hoạt động lâu dài
Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Ucpv) có mối quan hệ trực tiếp với tính ổn định hoạt động lâu dài của thiết bị bảo vệ quá áp một chiều (DC SPD) trong hệ thống quang điện (PV). Do điện áp đầu ra của các mô-đun quang điện dao động theo sự thay đổi của nhiệt độ môi trường, thiết bị SPD phải có khả năng chịu đựng liên tục mức điện áp hoạt động một chiều cao nhất có thể xảy ra trong hệ thống.
Việc lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền DC tuân thủ tiêu chuẩn IEC/EN 61643-31 và có mức định mức Ucpv phù hợp có thể giảm thiểu hiện tượng lão hóa nhiệt và suy giảm hiệu suất do quá áp liên tục gây ra, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền. Đồng thời, hiệu suất điện ổn định và cấu trúc bảo vệ bên trong đáng tin cậy cũng là những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống PV vận hành an toàn lâu dài trong điều kiện nhiệt độ cao, tiếp xúc với tia UV mạnh và môi trường ngoài trời phức tạp.
Lựa chọn thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) dòng một chiều (DC) phù hợp với các mức điện áp khác nhau của hệ thống điện mặt trời
Các hệ thống điện mặt trời (PV) ở các quy mô khác nhau có mức điện áp một chiều (DC) khác nhau, do đó việc lựa chọn thiết bị bảo vệ quá áp một chiều (DC SPD) không nên áp dụng theo phương pháp “một kích cỡ phù hợp cho tất cả”. Khi lựa chọn Thiết bị bảo vệ chống sét DC, cần phải xem xét toàn diện điện áp mạch hở tối đa (Voc) của chuỗi PV, điện áp hoạt động liên tục tối đa (Ucpv) của SPD, môi trường lắp đặt hệ thống và các yêu cầu bảo vệ thiết bị.
Việc lựa chọn và lắp đặt đúng cách các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền dòng một chiều (DC) phù hợp với các mức điện áp khác nhau có thể giúp nâng cao hiệu quả khả năng bảo vệ chống sét lan truyền và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc ở các bộ biến tần, hộp ghép và các thiết bị quan trọng khác.
| Mức điện áp của hệ thống PV | Các tình huống ứng dụng điển hình | Các điểm chính trong việc lựa chọn SPD của DC | Loại SPD được khuyến nghị |
| Hệ thống điện mặt trời 600V | Các hệ thống điện nhỏ hoạt động độc lập với lưới điện, các hệ thống điện mặt trời lắp đặt trên mái nhà dân dụng và một số dự án điện mặt trời quy mô nhỏ dành cho thương mại | Chọn một thiết bị SPD DC có giá trị Ucpv cao hơn điện áp Voc tối đa của hệ thống để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài ngay cả khi điện áp mô-đun tăng do sự thay đổi nhiệt độ. Ngoài ra, cũng cần xem xét các thông số Up, In và Imax của thiết bị SPD để đáp ứng các yêu cầu cơ bản về bảo vệ chống sét. | Chủ yếu sử dụng SPD DC loại 2; có thể xem xét sử dụng SPD DC loại 1+2 ở những khu vực có nguy cơ sét đánh cao hơn |
| Hệ thống điện mặt trời 1000V dành cho hộ gia đình và thương mại | Các hệ thống điện mặt trời quy mô vừa đến lớn dành cho hộ gia đình, các mái nhà thương mại, các nhà máy công nghiệp và các trạm điện mặt trời phân tán | Hệ thống 1000V thường có các chuỗi dài hơn và hiệu suất phát điện cao hơn, do đó năng lượng đột biến có thể lớn hơn. Cần lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét DC (SPD) có công suất xả đủ lớn và giá trị Ucpv phù hợp, đồng thời đảm bảo sự tương thích với mức cách điện của bộ biến tần và các thiết bị DC khác. | Thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) loại 2 cho dòng điện một chiều (DC) được sử dụng rộng rãi; thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) loại 1+2 cho dòng điện một chiều (DC) được khuyến nghị sử dụng trong các môi trường có nguy cơ cao |
| Nhà máy điện mặt trời quy mô lớn lắp đặt trên mặt đất 1500V | Các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn lắp đặt trên mặt đất, các dự án điện mặt trời quy mô công nghiệp và các cụm pin mặt trời công suất lớn | Hệ thống 1500V thường có dây cáp DC dài hơn và diện tích lắp đặt rộng hơn, khiến hệ thống này dễ bị ảnh hưởng bởi các đợt tăng áp do sét gây ra. Do đó, cần lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) DC có định mức 1500V với công suất In và Imax cao hơn, kết hợp với thiết kế bảo vệ chống sét nhiều cấp dựa trên chiến lược chống sét của nhà máy điện. | Thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) loại 1+2 cho dòng điện một chiều (DC) phù hợp hơn với các khu vực có nguy cơ sét đánh cao, trong khi thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) loại 2 cho dòng điện một chiều (DC) có thể được sử dụng tại các vị trí cần bảo vệ thông thường |
Nhìn chung, khi mức điện áp của hệ thống PV tăng từ 600V lên 1000V hoặc thậm chí 1500V, các thiết bị SPD dòng một chiều (DC SPD) không chỉ cần có khả năng thích ứng với điện áp cao hơn mà còn phải có công suất xả phù hợp và loại hình bảo vệ thích hợp dựa trên quy mô hệ thống, chiều dài cáp và mức độ rủi ro sét đánh. Việc lựa chọn thiết bị SPD DC một cách khoa học có thể giảm thiểu hiệu quả thiệt hại cho thiết bị do sét gây ra và nâng cao độ an toàn cũng như độ tin cậy lâu dài của các hệ thống điện mặt trời.
Chọn loại SPD DC phù hợp dựa trên môi trường lắp đặt
Khi nào nên chọn bộ bảo vệ chống sét lan truyền DC loại 2 trong các hệ thống quang điện tiêu chuẩn
Đối với hầu hết các hệ thống điện mặt trời lắp đặt trên mái nhà dân dụng và các hệ thống điện mặt trời lắp đặt trên mái nhà thương mại quy mô nhỏ đến trung bình, một Loại 2 Bộ bảo vệ quá áp DC có thể cung cấp sự bảo vệ đầy đủ và hiệu quả. Các hệ thống này thường không được trang bị trực tiếp hệ thống chống sét bên ngoài, và diện tích tiếp xúc của mảng pin tương đối hạn chế. Các mối đe dọa chính về đột biến điện áp mà chúng phải đối mặt là quá áp cảm ứng và dao động chuyển mạch, chứ không phải dòng điện sét cục bộ do sét đánh trực tiếp.
Trong những điều kiện này, một thiết bị chống sét lan truyền DC Loại 2, với khả năng xả dòng điện được kiểm tra bằng dạng sóng 8/20 μs, thường là đủ để hạn chế các đợt sét lan truyền cảm ứng trong phạm vi chịu đựng cách điện của thiết bị. Khi xác định liệu biện pháp bảo vệ Loại 2 có phù hợp hay không, các yếu tố chính cần xem xét bao gồm dữ liệu mật độ sét tại địa phương, vị trí tương đối của hệ thống pin mặt trời so với các tòa nhà xung quanh hoặc các công trình chống sét, và chiều dài đường dẫn của cáp DC.
Khi nào cần sử dụng thiết bị chống sét DC loại 1+2 tại các khu vực có nguy cơ sét đánh cao
Khi hệ thống PV được lắp đặt tại khu vực có mật độ sét cao, hoặc khi hệ thống được trang bị hệ thống chống sét bên ngoài, chẳng hạn như cột thu lôi hoặc dây dẫn dẫn sét, việc chỉ dựa vào biện pháp bảo vệ Loại 2 thường là không đủ để chịu được dòng điện sét cục bộ do sét đánh trực tiếp gây ra. Trong trường hợp này, một Loại 1+2 Bộ bảo vệ quá áp DC là bắt buộc.
Tình huống này thường gặp ở các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn lắp đặt trên mặt đất, các trạm điện mặt trời tập trung tại các khu vực trống trải, hoặc các tòa nhà đã có hệ thống chống sét bên ngoài nhưng khoảng cách cách ly giữa dãy pin mặt trời và hệ thống chống sét không đủ. Khi có hệ thống chống sét bên ngoài, dòng điện sét có thể được dẫn một phần vào mạch DC thông qua liên kết đẳng thế hoặc hiện tượng ghép cảm ứng. Chỉ có Bộ bảo vệ chống sét DC Loại 1+2 với khả năng chịu được dạng sóng 10/350 μs mới có thể chịu được tác động năng lượng cao này đồng thời giữ điện áp dư trong mức an toàn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị bảo vệ quá áp DC (SPD), bao gồm rủi ro sét đánh và bố trí hệ thống
Việc lựa chọn cuối cùng đối với một bộ SPD dòng DC không phụ thuộc vào một thông số duy nhất. Thay vào đó, việc này đòi hỏi phải đánh giá toàn diện nhiều yếu tố liên quan đến môi trường hệ thống và bố trí vật lý, bao gồm:
- Dữ liệu mật độ sét tại địa phương, phản ánh tần suất và cường độ hoạt động sét trong khu vực qua các thời kỳ
- Hệ thống pin mặt trời có nằm gần hệ thống chống sét bên ngoài hay không, và liệu khoảng cách cách ly cần thiết giữa hai hệ thống này có được duy trì hay không
- Chiều dài đường dẫn của cáp DC và khoảng cách vật lý giữa các chuỗi PV, hộp ghép và bộ biến tần
- Dù hệ thống pin mặt trời được lắp đặt ở khu vực mở và hở, vì các nhà máy điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất thường có nguy cơ bị sét đánh trực tiếp cao hơn so với các hệ thống lắp đặt trên mái nhà
- Quy mô hệ thống và số lượng chuỗi PV, những yếu tố quyết định việc có cần lắp đặt các thiết bị SPD tại nhiều điểm bảo vệ theo cách phối hợp hay không
Chỉ khi đánh giá các yếu tố này cùng với các thông số điện như điện áp và dòng điện thì mới có thể xác định được loại SPD DC và mức độ bảo vệ phù hợp với môi trường lắp đặt thực tế.
Tại sao nên chọn các giải pháp bảo vệ hệ thống điện mặt trời DC SPD của LSP?
Những ưu điểm của LSP với tư cách là nhà sản xuất chuyên nghiệp các thiết bị chống sét lan truyền DC
Kể từ năm 2010, LSP đã tập trung vào nghiên cứu, phát triển và sản xuất các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền dòng một chiều (DC) hiệu suất cao. Các sản phẩm của công ty đã đạt được các chứng nhận ISO 9001, TÜV, CB và CE, đáp ứng đa dạng các ứng dụng dòng một chiều (DC), bao gồm hệ thống quang điện (PV), lưu trữ năng lượng và sạc xe điện (EV).
Về việc lựa chọn các linh kiện cốt lõi, LSP sử dụng varistor oxit kim loại (MOV) thương hiệu LKD và ống phóng điện khí (GDT) thương hiệu Vactech để đảm bảo hiệu suất phóng điện đáng tin cậy và tính ổn định lâu dài. Về thiết kế cấu trúc, các thiết bị SPD DC của LSP áp dụng cấu trúc chịu lỗi cực tính, giúp giảm thiểu rủi ro hư hỏng do kết nối ngược. Các thiết bị này còn được trang bị các miếng tiếp xúc kim loại dày 8mm × 0,8mm để giảm hiệu quả điện trở tiếp xúc và sự tích tụ nhiệt.
Vỏ thiết bị được làm từ vật liệu composite gia cường sợi thủy tinh PA6 + GF30% và đã vượt qua thử nghiệm dây nóng, đạt cấp độ chống cháy V-0. Tất cả các sản phẩm đều đã vượt qua thử nghiệm nhiệt ẩm ở 85°C/85% RH, giúp chúng phù hợp để sử dụng lâu dài trong môi trường ngoài trời. Mỗi thiết bị SPD DC đi kèm với bảo hành 5 năm, có thể gia hạn lên đến 10 năm, mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy về chất lượng sản xuất cho việc bảo vệ phía DC trong các hệ thống PV.
Dòng sản phẩm LSP DC SPD dành cho các hệ thống điện mặt trời 600V, 1000V và 1500V
LSP cung cấp dòng sản phẩm SPD dòng điện một chiều (DC) đầy đủ dành cho các hệ thống điện mặt trời (PV) ở các quy mô và mức điện áp khác nhau, đáp ứng đa dạng các nhu cầu về bảo vệ chống sét từ các hệ thống dân dụng quy mô nhỏ đến các nhà máy điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất quy mô lớn.
| Mức điện áp của hệ thống PV | Ứng dụng sản phẩm LSP DC SPD | Các tính năng chính |
| Hệ thống điện mặt trời 600V DC | Phù hợp cho các mái nhà dân dụng, các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô nhỏ hoạt động độc lập và các ứng dụng quang điện (PV) điện áp thấp | Cung cấp khả năng bảo vệ quá áp ổn định và tương thích với các chuỗi PV có điện áp thấp hơn |
| Hệ thống điện mặt trời 1000V DC | Phù hợp với các mái nhà thương mại, các nhà máy công nghiệp và các dự án điện mặt trời phân tán quy mô vừa đến lớn | Cung cấp khả năng xả dòng điện đột biến cao hơn để đáp ứng nhu cầu của các môi trường lắp đặt phức tạp |
| Hệ thống điện mặt trời 1500V DC | Phù hợp với các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn lắp đặt trên mặt đất và các dự án điện mặt trời quy mô công nghiệp | Hỗ trợ bảo vệ đáng tin cậy cho các hệ thống điện áp cao, đường dây truyền tải dài và các cụm pin mặt trời quy mô lớn |
Các sản phẩm LSP DC SPD đáp ứng các mức độ bảo vệ khác nhau, bao gồm Loại 2 và Loại 1+2, giúp người dùng lựa chọn giải pháp bảo vệ chống sét phù hợp dựa trên điện áp của hệ thống PV, nguy cơ sét đánh và môi trường lắp đặt.
Các giải pháp LSP DC SPD tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế IEC/EN 61643-31
Toàn bộ dòng sản phẩm SPD dòng DC của LSP được thiết kế và thử nghiệm theo tiêu chuẩn IEC/EN 61643-31, đảm bảo các thông số chính như điện áp hoạt động liên tục tối đa, dòng xả định mức và mức bảo vệ điện áp đáp ứng các yêu cầu chuyên môn của các ứng dụng DC trong hệ thống điện mặt trời.
Mỗi sản phẩm đều được kiểm định thông qua các thử nghiệm dạng sóng 10/350 μs và 8/20 μs, giúp sản phẩm có khả năng xử lý cả dòng điện sét một phần do sét đánh trực tiếp lẫn các nguy cơ sốc điện cảm ứng. Kết hợp với các thử nghiệm và xác nhận của bên thứ ba theo các hệ thống chứng nhận TÜV và CB, các thiết bị SPD DC của LSP cung cấp giải pháp bảo vệ tuân thủ tiêu chuẩn cho các hệ thống PV, giúp các kỹ sư và nhà tích hợp hệ thống thiết lập một cơ sở kỹ thuật rõ ràng và đáng tin cậy trong giai đoạn lựa chọn.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa SPD dòng một chiều (DC) và SPD dòng xoay chiều (AC) là gì?
Các thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) dòng một chiều (DC) và dòng xoay chiều (AC) khác nhau chủ yếu ở cơ chế dập tắt hồ quang. Do dòng DC không có điểm giao cắt zero tự nhiên, nên việc dập tắt hồ quang trở nên khó khăn hơn. Các thiết bị bảo vệ chống sét DC được trang bị các bộ ngắt kết nối chuyên dụng bên trong để ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ do hồ quang kéo dài. Trong khi các thiết bị AC tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61643-11, các thiết bị bảo vệ chống sét DC tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61643-31, đảm bảo an toàn trong điều kiện điện áp không đổi và ngăn ngừa hư hỏng cho các thành phần nhạy cảm của hệ thống năng lượng mặt trời.
Có phải mọi hệ thống điện mặt trời đều cần một thiết bị bảo vệ quá áp dòng một chiều (DC SPD) không?
Đúng vậy. Việc lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét DC (DC SPD) là điều cần thiết để các hệ thống điện mặt trời tuân thủ các tiêu chuẩn như IEC 60364-7-712. Các dãy pin mặt trời được lắp đặt ngoài trời và dễ bị sét đánh cũng như các đợt tăng áp cảm ứng. Thiết bị bảo vệ chống sét DC giúp bảo vệ các bộ biến tần nhạy cảm khỏi hiện tượng quá áp. Nếu thiếu sự bảo vệ này, chỉ một đợt tăng áp duy nhất cũng có thể dẫn đến hỏng hóc vĩnh viễn của thiết bị và nguy cơ cháy nổ, do đó đây là một khoản đầu tư quan trọng để đảm bảo an toàn và độ tin cậy lâu dài cho hệ thống.
Một thiết bị SPD một chiều có thể bảo vệ cả hộp ghép và bộ biến tần không?
Điều này phụ thuộc vào khoảng cách. Nếu chiều dài cáp giữa hộp ghép và bộ biến tần dưới 10m, một thiết bị bảo vệ quá áp DC (DC SPD) có thể là đủ. Tuy nhiên, nếu khoảng cách vượt quá 10m, điện áp đột biến có thể tăng gấp đôi, khiến đầu xa dễ bị tổn thương. Để đảm bảo bảo vệ toàn diện, các tiêu chuẩn ngành khuyến nghị lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp DC (DC SPD) ở cả hai đầu nhằm bảo vệ bộ biến tần và các mô-đun năng lượng mặt trời khỏi sét và các hiện tượng quá áp do chuyển mạch.
Nên kiểm tra hoặc thay thế thiết bị SPD DC bao lâu một lần?
Các thiết bị SPD DC cần được kiểm tra hàng năm và sau mỗi đợt sét đánh mạnh. Hầu hết các thiết bị đều có đèn báo trạng thái: đèn xanh lá cây cho biết thiết bị đang hoạt động bình thường, trong khi đèn đỏ cho biết thiết bị đã hết tuổi thọ và cần được thay thế ngay lập tức. Do các thiết bị SPD bị suy giảm hiệu suất sau nhiều đợt sét đánh, việc kiểm tra định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống PV và các thành phần của nó luôn được bảo vệ liên tục.
Điều gì sẽ xảy ra nếu chọn mức điện áp định mức của thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) dòng một chiều (DC) quá thấp?
Nếu điện áp định mức (Ucpv) của SPD DC thấp hơn điện áp mạch hở tối đa của hệ thống PV, thiết bị sẽ nhầm lẫn điện áp bình thường với điện áp đột biến. Điều này dẫn đến hiện tượng dẫn điện liên tục, gây ra hiện tượng quá nhiệt nhanh chóng và mất kiểm soát nhiệt. Hậu quả là, SPD sẽ hỏng sớm hoặc gây ra hỏa hoạn, cuối cùng khiến thiết bị không được bảo vệ khi sét đánh hoặc đột biến điện thực sự xảy ra.
Có thể sử dụng thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) 1000V DC trong hệ thống điện mặt trời 1500V không?
Không, không thể sử dụng thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) 1000V DC trong hệ thống 1500V. Điện áp định mức (Ucpv) phải luôn cao hơn điện áp mạch hở tối đa của hệ thống. Việc sử dụng SPD có công suất không đủ sẽ khiến thiết bị này dẫn điện liên tục trong điều kiện bình thường, dẫn đến quá nhiệt nhanh chóng, hiện tượng quá nhiệt không kiểm soát được và nguy cơ cháy nổ. Điều này sẽ làm hỏng SPD và khiến thiết bị PV 1500V của bạn dễ bị tổn thương trước các đợt sét thực tế.
