Bộ bảo vệ quá áp DC

Bộ bảo vệ quá áp DC (DC SPD) giới hạn các đỉnh quá áp tạm thời và an toàn chuyển hướng dòng điện quá áp xuống đất. Trong điều kiện bình thường, chúng duy trì trở kháng cao. Trong trường hợp quá áp, chúng chuyển sang trở kháng thấp, chuyển hướng dòng điện dư thừa và tự động reset sau sự cố để cung cấp bảo vệ quá áp DC liên tục.

A: Tuổi thọ của bộ bảo vệ quá áp DC phụ thuộc vào số lượng và cường độ của các đợt quá áp mà nó phải đối mặt. Việc kiểm tra định kỳ để phát hiện các dấu hiệu hư hỏng hoặc các chỉ báo hết hạn sử dụng được khuyến nghị. Việc thay thế SPDs một cách chủ động đảm bảo bảo vệ liên tục khỏi quá áp DC và ngăn ngừa hư hỏng thiết bị.

A: Đúng vậy, các bộ bảo vệ quá áp DC (DC SPD) phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng đến mạng lưới điện DC công nghiệp. Việc lựa chọn loại và mức bảo vệ phù hợp đảm bảo khả năng bảo vệ quá áp DC hiệu quả, được tùy chỉnh cho từng môi trường cụ thể.

Thiết bị bảo vệ chống sét (SPDs) cung cấp bảo vệ chống lại các đợt tăng áp và đỉnh áp điện, bao gồm cả những đợt tăng áp và đỉnh áp do sét gây ra trực tiếp và gián tiếp.

Tại các khu vực thường xuyên xảy ra sét đánh, các hệ thống PV không được bảo vệ sẽ phải chịu những hư hỏng lặp đi lặp lại và nghiêm trọng. Điều này dẫn đến chi phí sửa chữa và thay thế lớn, thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và mất mát doanh thu.

Các thiết bị bảo vệ chống sét (SPDs) được lắp đặt đúng cách sẽ giảm thiểu tác động tiềm ẩn của các sự cố sét.

Các thiết bị điện nhạy cảm của hệ thống PV như bộ biến tần AC/DC, thiết bị giám sát và mảng PV phải được bảo vệ bằng các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD).

Thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) được thiết kế để ngăn chặn các đỉnh điện áp có năng lượng cao tiếp xúc với thiết bị nhạy cảm và do đó có thể gây hư hỏng.

Nếu được thiết kế đúng cách, SPD hoạt động như thế nào trong hệ thống DC?

Điện áp quá mức (vượt quá giới hạn định mức của thiết bị) được ngăn chặn tích tụ thông qua quá trình xả năng lượng có kiểm soát giữa các dây dẫn DC hoặc AC bị ảnh hưởng.

Nếu có kết nối đất trên SPD, SPD cũng theo dõi sự chênh lệch điện áp giữa đất và các dây dẫn khác.

Nếu cần thiết, năng lượng sẽ được xả ra để ngăn chặn sự chênh lệch điện áp quá mức, chẳng hạn như trong trường hợp sốc điện. Để hoạt động hiệu quả, đường dẫn đến đất phải có điện trở thấp.

SPDs không thể bảo vệ khỏi tình trạng quá áp kéo dài trong nhiều giây hoặc phút. Điều này phải được ngăn chặn bằng cách thiết kế hệ thống đúng cách.

1. Đảm bảo hệ thống và SPD của bạn có kết nối tốt, có điện trở thấp với đất.

2. Chọn thiết bị bảo vệ quá áp phù hợp với các đầu vào của thiết bị chuyển đổi nguồn điện mà bạn muốn bảo vệ bằng cách đảm bảo rằng “U_c”Điện áp trong bảng dữ liệu của thiết bị bảo vệ quá áp phải bằng hoặc chỉ cao hơn một chút (tốt nhất là từ 0 đến 10 V) so với điện áp liên tục tối đa trên các dây dẫn cần bảo vệ, hoặc điện áp định mức tối đa của thiết bị điện được kết nối.”.

Nếu đảng SPD đưa ra đề xuất “U"_c”Nếu giá trị định mức của SPD cao hơn nhiều so với giá trị định mức điện áp tối đa của thiết bị điện được kết nối, nó sẽ không còn có thể bảo vệ hiệu quả khỏi các đợt tăng áp. SPD sẽ bảo vệ các thiết bị hoặc máy móc bằng cách kích hoạt ở mức điện áp cao hơn nhiều so với giá trị điện áp hoạt động liên tục tối đa “U”._c”và sẽ không can thiệp ở các điện áp dưới “U”_c”.

3. LSP khuyến nghị bảo vệ ít nhất đầu vào PV của bộ điều khiển sạc hoặc bộ biến tần/sạc và nếu sử dụng lưới điện công cộng, cũng cần bảo vệ đầu vào AC.

4. Nếu sử dụng trên các dây dẫn PV, đảm bảo thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) được thiết kế cho điện áp DC. Nếu sử dụng trên đầu vào AC, đảm bảo SPD được thiết kế cho điện áp AC.

Thiết bị bảo vệ quá áp giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động do quá áp gây ra. Tại các nhà máy điện mặt trời, các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đảm bảo hoạt động liên tục và sản xuất điện.

Khi thiết kế một nhà máy điện mặt trời (PV), việc lắp đặt các thiết bị bảo vệ quá áp (SPDs) là rất quan trọng. Các đợt quá áp và sự cố mạng có thể gây ra thời gian ngừng hoạt động, làm giảm hiệu suất của nhà máy.

Do đó, khi thiết kế hệ thống điện, cần xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và phân phối năng lượng.

Tấm pin mặt trời được lắp đặt ngoài trời để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Vị trí ngoài trời này khiến chúng phải chịu tác động trực tiếp của các điều kiện khắc nghiệt như mưa, gió và bụi. Trong số các điều kiện thời tiết, sét đánh đòi hỏi sự chú ý đặc biệt vì chúng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn và hiệu suất của nhà máy điện mặt trời.

Chúng xuất phát từ một đám mây cumulonimbus và kết thúc trên mặt đất. Khi tia sét đánh trúng mặt đất, nó giải phóng năng lượng, ảnh hưởng đến trường điện từ trên mặt đất. Đối với nhà máy điện mặt trời PV, điều này gây ra hai rủi ro:

• Một tác động trực tiếp có thể gây hư hỏng vật lý cho thiết bị năng lượng mặt trời trên mái nhà.
• Các xung quá áp tạm thời truyền qua cáp thông qua sự kết hợp từ tính, có thể gây hư hỏng cho các linh kiện nhạy cảm như bảng mạch in (PCB).

Về tác động trực tiếp, ‘Hệ thống Bảo vệ Sét Ngoài Trời’ (ELP) cung cấp mức độ bảo vệ cần thiết theo tiêu chuẩn IEC 62305, mô tả cách đánh giá xem vị trí của bạn có cần loại bảo vệ này hay không, và lựa chọn nào là ưu tiên (lưới bảo vệ, đầu thu sét, v.v.).

Khái niệm rất đơn giản: đảm bảo tia sét sẽ đánh vào một thanh kim loại được lắp đặt tại điểm cao nhất của nhà máy và giải phóng năng lượng trực tiếp xuống đất thông qua một dây dẫn đồng.

Tuy nhiên, đối với các quá áp tạm thời, các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) là bắt buộc. Chúng được lắp đặt song song vào bảng bảo vệ mạch để chuyển hướng năng lượng xuống đất và giới hạn quá áp ở mức giá trị có thể chấp nhận được đối với thiết bị cuối.

Ngay sau khi hệ thống ELP được lắp đặt tại một nhà máy điện mặt trời, việc lắp đặt một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) là bắt buộc. Nếu nhà máy điện mặt trời không được trang bị hệ thống ELP, việc lắp đặt SPD được khuyến nghị mạnh mẽ để hạn chế các nhiễu loạn mạng (quá áp tạm thời).

Để đảm bảo dòng điện được dẫn xuống đất trước tiên nhằm hạn chế quá áp, thành phần quan trọng nhất là Varistor oxit kim loại (MOV).

Thành phần này có đặc tính như vậy rằng trong điều kiện bình thường (không có quá áp), điện trở đủ cao để không cho phép dòng điện định mức đi qua nó.

Khi điện áp vượt quá một mức nhất định, điện trở sẽ giảm nhanh chóng, mở đường dẫn đến đất và trở lại trạng thái bình thường sau khi năng lượng đã được tiêu tán.

Quy trình này cho phép giới hạn mức quá áp tác động đến tất cả các thiết bị được kết nối phía sau.

Có các loại SPD khác nhau với mức độ kháng cự khác nhau: Loại 1, Loại 2 và Loại 1+2. SPD Loại 1 có thể chịu được một cú sét trực tiếp gây ra dòng điện đột biến, trong khi SPD Loại 2 giới hạn các điện áp quá mức từ các nguồn khác nhau. Cả hai đặc tính này có thể được kết hợp thành “Loại 1+2” để đảm bảo bảo vệ toàn diện.

Trong các nhà máy điện mặt trời, thách thức là lựa chọn thiết bị bảo vệ quá áp phù hợp để chịu được dòng điện dạng sóng 10/350 µs (gần gấp 10 lần so với dạng sóng 8/20 µs loại 2) đồng thời phải tính đến yếu tố không gian.

Trong không gian của bộ biến tần hoặc hộp nối, việc tối ưu hóa không gian luôn là ưu tiên hàng đầu. Để tận dụng tối đa không gian có sẵn, các thiết bị SPD của LSP tận dụng chiều sâu của vỏ thiết bị để lắp đặt các linh kiện có độ bền cao hơn với chiều sâu thiết bị được tăng cường.

Với dòng sản phẩm FLP-PV & SLP-PV mới, các bảng bảo vệ mạch AC và DC trong các hệ thống năng lượng mặt trời có thể được bảo vệ khỏi các sự cố quá áp do sét đánh hoặc sự cố mạng.

Các mảng năng lượng mặt trời, giống như tất cả các thiết bị điện tử, dễ bị ảnh hưởng bởi các đợt tăng áp đột ngột có thể gây hư hỏng cho các linh kiện và làm tăng thời gian ngừng hoạt động. Các thiết bị bảo vệ chống tăng áp có thể giúp hệ thống hoạt động liên tục và duy trì hiệu quả kinh tế.

Bộ bảo vệ quá áp giúp ngăn ngừa hư hỏng cho các thiết bị điện tử bằng cách chuyển hướng dòng điện dư thừa từ dây nguồn “nóng” sang dây tiếp đất.

Trong hầu hết các bộ bảo vệ quá áp thông dụng, điều này được thực hiện thông qua một varistor oxit kim loại (MOV), một mảnh oxit kim loại được kết nối với các đường dây nguồn và đất thông qua hai linh kiện bán dẫn.

Các mảng năng lượng mặt trời cũng là thiết bị điện tử và do đó cũng có nguy cơ bị hư hỏng do sốc điện. Các tấm pin mặt trời đặc biệt dễ bị sét đánh do diện tích bề mặt lớn và vị trí lắp đặt ở những khu vực hở, như trên mái nhà hoặc lắp đặt trên mặt đất ở những khu vực mở.

Nếu các tấm pin mặt trời bị sét đánh trực tiếp, sét có thể gây cháy thủng thiết bị hoặc thậm chí gây nổ, và toàn bộ hệ thống bị hủy hoại.

Tuy nhiên, tác động của sét đánh và các hiện tượng quá áp khác không phải lúc nào cũng rõ ràng một cách đáng kể. Các tác động gián tiếp của những sự cố này không chỉ ảnh hưởng đến các thành phần chính như mô-đun và bộ biến tần, mà còn ảnh hưởng đến hệ thống giám sát, hệ thống điều khiển theo dõi và trạm khí tượng.

Mất một mô-đun PV chỉ có nghĩa là mất một chuỗi, trong khi mất bộ biến tần trung tâm sẽ có nghĩa là mất khả năng phát điện cho một phần lớn của nhà máy.

Vì tất cả các thiết bị điện đều dễ bị ảnh hưởng bởi các đợt tăng áp đột ngột, các thiết bị bảo vệ chống tăng áp (SPD) được cung cấp cho tất cả các thành phần của hệ thống pin mặt trời. Các phiên bản công nghiệp của các thiết bị này cũng sử dụng các varistor oxit kim loại (MOV) kết hợp với các thiết bị phức tạp khác để dẫn các đợt tăng áp đột ngột xuống hệ thống tiếp đất. Do đó, các SPD thường được lắp đặt sau khi hệ thống tiếp đất ổn định đã được thiết lập.

Hãy tưởng tượng sơ đồ mạch đơn của hệ thống điện của bạn và lắp đặt các thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) theo chuỗi từ nguồn điện chính đến thiết bị mảng. Đặt các thiết bị bảo vệ chắc chắn tại các điểm vào chính để bảo vệ khỏi các đợt sét lớn và các thiết bị nhỏ hơn dọc theo các đường dẫn quan trọng đến điểm cuối của thiết bị.

Mạng lưới SPD nên được lắp đặt trên toàn bộ hệ thống phân phối điện AC và DC của mảng năng lượng mặt trời để bảo vệ các mạch quan trọng. SPDs nên được lắp đặt trên cả các đầu vào DC và đầu ra AC của bộ biến tần (inverter) của hệ thống và được triển khai với tham chiếu đến đất trên cả hai đường dây DC dương và âm. Bảo vệ AC nên được triển khai trên mỗi dây dẫn điện đến đất. Các mạch kết hợp (combiner circuits) cũng nên được bảo vệ, cũng như tất cả các mạch điều khiển và thậm chí các hệ thống theo dõi và giám sát để ngăn chặn nhiễu và mất dữ liệu.

Khi nói đến các hệ thống thương mại và quy mô công nghiệp, LSP khuyến nghị áp dụng quy tắc 10m. Đối với các hệ thống có chiều dài cáp DC dưới 10m, thiết bị bảo vệ quá áp DC cho hệ thống năng lượng mặt trời nên được lắp đặt tại các vị trí thuận tiện như bộ biến tần, hộp kết hợp hoặc gần các mô-đun năng lượng mặt trời. Đối với các hệ thống có chiều dài cáp DC trên 10m, thiết bị bảo vệ quá áp nên được lắp đặt cả ở đầu bộ biến tần và đầu mô-đun của cáp.

Hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng sử dụng bộ biến tần micro có dây dẫn DC rất ngắn, nhưng dây dẫn AC dài hơn. Một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) được lắp đặt tại hộp kết hợp có thể bảo vệ ngôi nhà khỏi các đợt tăng áp từ mảng pin mặt trời. Một SPD trên bảng điện chính cũng có thể bảo vệ ngôi nhà khỏi các đợt tăng áp từ mảng pin mặt trời, cũng như từ nguồn điện lưới và các thiết bị nội bộ khác.

Trong mọi hệ thống có quy mô nào, các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) nên được lắp đặt bởi một thợ điện có giấy phép theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất và các quy định về lắp đặt và điện để đảm bảo an toàn và hiệu quả tối đa.

Các biện pháp bổ sung, chẳng hạn như lắp đặt các đầu thu sét, có thể được thực hiện để bảo vệ thêm cho hệ thống pin mặt trời khỏi sét. SPDs không thể ngăn chặn thiệt hại vật lý do sét đánh trực tiếp gây ra.

Quá áp có thể xảy ra trong các hệ thống điện do nhiều nguyên nhân khác nhau. Nó có thể do:

• Mạng lưới phân phối do sét đánh hoặc bất kỳ công việc nào được thực hiện.
• Sét đánh (gần đó hoặc trên các tòa nhà và hệ thống quang điện, hoặc trên các cột thu lôi).
• Sự biến đổi của trường điện do sét gây ra.

Giống như tất cả các công trình ngoài trời, các hệ thống PV cũng phải đối mặt với nguy cơ sét đánh, mức độ nguy cơ này thay đổi tùy theo từng khu vực. Các hệ thống và thiết bị phòng ngừa và chống sét cần được lắp đặt đầy đủ.

Biện pháp bảo vệ đầu tiên cần thực hiện là sử dụng một vật liệu dẫn điện (dẫn điện) để đảm bảo kết nối tiềm năng bằng nhau giữa tất cả các bộ phận dẫn điện của hệ thống điện mặt trời.

Mục tiêu là kết nối tất cả các dây dẫn và bộ phận kim loại được nối đất để tạo ra tiềm năng bằng nhau tại tất cả các điểm trong hệ thống đã lắp đặt.

L là tổng của:

• Tổng khoảng cách giữa bộ biến tần (các bộ biến tần) và hộp nối (các hộp nối), tính đến việc các đoạn cáp nằm trong cùng một ống dẫn chỉ được tính một lần, và
• Tổng độ dài của các đoạn cáp từ hộp nối đến các điểm kết nối của các mô-đun quang điện tạo thành chuỗi, tính đến việc các đoạn cáp nằm trong cùng một ống dẫn chỉ được tính một lần.

Ng là mật độ sét đánh (số lần sét đánh/km²/năm).

Số lượng và vị trí của các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) trên phía DC phụ thuộc vào chiều dài của các dây cáp giữa các tấm pin mặt trời và bộ biến tần. SPD nên được lắp đặt gần bộ biến tần nếu chiều dài dây cáp nhỏ hơn 10 mét. Nếu chiều dài lớn hơn 10 mét, cần lắp đặt thêm một SPD thứ hai và nên đặt nó trong hộp gần tấm pin mặt trời, trong khi SPD đầu tiên được đặt trong khu vực bộ biến tần.

Để đảm bảo hiệu quả, các dây cáp kết nối SPD với mạng L+ / L- và giữa khối tiếp đất của SPD và thanh tiếp đất phải ngắn nhất có thể – dưới 2,5 mét (d1+d2<50 cm).

Sản xuất năng lượng mặt trời an toàn và đáng tin cậy

Tùy thuộc vào khoảng cách giữa phần “máy phát” và phần “chuyển đổi”, có thể cần lắp đặt hai bộ chống sét hoặc nhiều hơn để đảm bảo bảo vệ cho từng phần.

Khi hệ thống PV được lắp đặt tại một khu công nghiệp, hoạt động kinh doanh và thiết bị cũng có thể gặp rủi ro. Biến tần có giá thành cao, nhưng đối với các ứng dụng công nghiệp, chi phí ngừng hoạt động do sự cố còn đắt đỏ hơn.

Khi sét đánh vào hệ thống điện mặt trời PV, nó gây ra dòng điện và điện áp tạm thời được cảm ứng trong các vòng dây của hệ thống điện mặt trời PV.

Các dòng điện và điện áp tạm thời này sẽ xuất hiện tại các đầu nối thiết bị và có thể gây ra sự cố cách điện và điện môi trong các thành phần điện và điện tử của hệ thống năng lượng mặt trời PV, bao gồm các tấm pin PV, bộ biến tần, thiết bị điều khiển và truyền thông, cũng như các thiết bị trong hệ thống lắp đặt trong tòa nhà.

Hộp mảng, bộ biến tần và thiết bị theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) có tỷ lệ hỏng hóc cao nhất.

Để ngăn chặn dòng điện có năng lượng cao đi qua các thiết bị điện tử và gây hư hỏng do điện áp cao cho hệ thống PV, các đợt tăng điện áp đột ngột phải có đường dẫn xuống đất.

Để thực hiện điều này, tất cả các bề mặt dẫn điện nên được nối đất trực tiếp và tất cả các dây dẫn vào và ra khỏi hệ thống (như cáp Ethernet và nguồn điện AC) nên được nối đất thông qua một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD).

Mỗi nhóm dây trong hộp mảng, hộp kết hợp và công tắc ngắt DC đều cần có thiết bị bảo vệ quá áp.

Chiều cao, hình dạng nhọn và sự cô lập là những đặc điểm chính quyết định nơi sét đánh. Đó là một quan niệm sai lầm cho rằng kim loại thu hút sét.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng dù nhà máy điện mặt trời (PV) được đặt ở đâu hoặc hình dạng của các vật thể xung quanh như thế nào, các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) vẫn là thành phần thiết yếu cho mọi hệ thống PV do tính nhạy cảm bẩm sinh của chúng đối với các tác động trực tiếp và gián tiếp.

Nhấp vào nút "Chỉnh sửa" để thay đổi văn bản này. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

• Độ sáng của tia chớp trong vòng chớp nhoáng;
• Nhiệt độ hoạt động của hệ thống;
• Điện áp của hệ thống;
• Đánh giá dòng ngắn mạch của hệ thống;
• Mức độ của dạng sóng cần được bảo vệ khỏi (sét gián tiếp hoặc trực tiếp);
• Dòng xả danh định.

Yêu cầu về SPD đối với một hệ thống lắp đặt được bảo vệ bởi hệ thống chống sét bên ngoài (LPS) phụ thuộc vào loại LPS được chọn và khoảng cách cách ly giữa LPS và hệ thống PV là cách ly hay không cách ly.

Tiêu chuẩn IEC 62305-3 quy định khoảng cách cách ly cần thiết cho hệ thống bảo vệ chống sét (LPS) bên ngoài.

Để có tác dụng bảo vệ, mức bảo vệ điện áp của SPD (U)_p) phải thấp hơn 20 % so với độ bền điện môi của thiết bị đầu cuối của hệ thống.

Điều quan trọng là phải sử dụng một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) có khả năng chịu dòng ngắn mạch lớn hơn dòng ngắn mạch của chuỗi mảng năng lượng mặt trời mà SPD được kết nối.

Điện áp DC đầu ra (SPD) phải có điện áp DC MCOV bằng hoặc lớn hơn điện áp tối đa của hệ thống quang điện của tấm pin.

Khi sét đánh vào điểm A (xem Hình 1), tấm pin mặt trời và bộ biến tần có thể bị hư hỏng. Chỉ bộ biến tần sẽ bị hư hỏng nếu sét đánh vào điểm B.

Tuy nhiên, bộ biến tần thường là thành phần đắt nhất trong hệ thống PV, chính vì vậy việc lựa chọn và lắp đặt đúng SPD trên cả đường AC và DC là vô cùng quan trọng. Càng gần bộ biến tần, bộ biến tần càng bị hư hỏng nặng hơn.

Các nguồn PV có đặc tính dòng điện và điện áp rất khác so với các nguồn DC truyền thống: chúng có đặc tính phi tuyến tính và gây ra hiện tượng duy trì lâu dài của các tia lửa đã được kích hoạt.

Do đó, các nguồn dòng điện PV không chỉ yêu cầu các công tắc PV và cầu chì PV có kích thước lớn hơn, mà còn cần một thiết bị ngắt kết nối cho thiết bị bảo vệ chống sét, được thiết kế phù hợp với đặc tính độc đáo này và có khả năng chịu đựng dòng điện PV.

Các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) được lắp đặt ở phía DC phải luôn được thiết kế riêng cho các ứng dụng DC. Việc sử dụng SPD trên phía AC hoặc DC không đúng có thể gây nguy hiểm trong điều kiện sự cố.

Khi sử dụng SPDs ở phía DC, chúng cũng phải được sử dụng ở phía AC do sự chênh lệch điện thế.

Bảo vệ chống sét là quan trọng như nhau đối với phía AC và phía DC. Đảm bảo rằng SPD được thiết kế riêng cho phía AC.

Để đạt được mức bảo vệ tối ưu, SPD nên được lựa chọn kích thước phù hợp với hệ thống. Việc lựa chọn đúng đắn sẽ đảm bảo mức bảo vệ tốt nhất với tuổi thọ dài nhất.

Ở phía AC, nhiều bộ biến tần có thể được kết nối với cùng một SPD nếu chúng sử dụng chung một kết nối lưới điện.

Các thiết bị bảo vệ quá áp (SPDs) luôn phải được lắp đặt ở phía thượng nguồn của các thiết bị mà chúng cần bảo vệ. Tiêu chuẩn NFPA 780 12.4.2.1 quy định rằng hệ thống bảo vệ quá áp phải được lắp đặt trên đầu ra DC của tấm pin mặt trời từ cực dương đến đất và từ cực âm đến đất, tại bộ kết hợp và hộp kết hợp cho nhiều tấm pin mặt trời, và tại đầu ra AC của bộ biến tần.

Việc lắp đặt đúng cách một SPD phụ thuộc vào ba giá trị, đó là:

• Điện áp hoạt động liên tục tối đa: Điện áp mà SPD sẽ kích hoạt.
• Mức bảo vệ điện áp: Mức bảo vệ quá áp của thiết bị phải cao hơn mức bảo vệ điện áp của SPD.
• Dòng xả danh định: Giá trị đỉnh của dạng sóng (8/20 μs đối với SPD loại 2) mà SPD có thể chịu đựng được sau các đợt sốc lặp đi lặp lại.

Dây cáp

Các dây cáp trong hệ thống PV thường được kéo dài qua khoảng cách lớn để có thể kết nối với điểm kết nối lưới điện. Tuy nhiên, việc sử dụng dây cáp có chiều dài lớn không bao giờ được khuyến nghị, và hệ thống PV cũng không phải là ngoại lệ.

Điều này là do tác động của nhiễu điện từ trường và nhiễu điện dẫn do sét đánh tăng lên theo chiều dài cáp và vòng lặp dây dẫn. Khi xảy ra quá áp tạm thời, bất kỳ sự sụt áp cảm ứng nào trong các cáp kết nối cũng có thể làm suy yếu hiệu quả bảo vệ của SPD. Điều này ít có khả năng xảy ra nếu các cáp được bố trí sao cho ngắn nhất có thể.

Điện áp đột biến là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng cáp, và mỗi xung điện trên cáp sẽ góp phần làm suy giảm độ bền cách điện của cáp.

Nếu một đợt tăng áp đột ngột được đưa vào hệ thống PV độc lập (hệ thống nằm xa lưới điện), các thiết bị hoạt động bằng điện mặt trời, chẳng hạn như thiết bị y tế hoặc hệ thống cấp nước, có thể bị gián đoạn.

Vị trí và số lượng SPD cần lắp đặt ở phía DC phụ thuộc vào chiều dài của dây cáp giữa các tấm pin mặt trời và bộ biến tần (xem Bảng).

Nếu chiều dài dây cáp nhỏ hơn 10 mét, thì chỉ cần lắp đặt một SPD và SPD đó nên được lắp đặt trong cùng khu vực với bộ biến tần. Nếu chiều dài dây cáp lớn hơn 10 mét, thì lắp đặt một SPD trong khu vực gần bộ biến tần và một SPD thứ hai trong hộp gần tấm pin mặt trời.

Đi dây cáp sao cho tránh tạo ra các vòng dây dẫn lớn. Các đường dây AC, DC và đường dây dữ liệu phải được đi dây cùng với các dây dẫn liên kết tiềm năng dọc theo toàn bộ lộ trình để đảm bảo rằng các vòng dây dẫn không được hình thành do việc đi dây qua nhiều đoạn dây hoặc khi kết nối biến tần với hệ thống kết nối lưới.

Lưu ý:

Chiều dài của dây cáp kết nối SPD với tải luôn phải ngắn nhất có thể và không được vượt quá 10 mét. Nếu chiều dài dây cáp vượt quá 10 mét, cần phải lắp đặt thêm một SPD thứ hai. Khoảng cách càng xa, hiện tượng phản xạ của sóng sét càng lớn.

Cách kết hợp SPD với bộ biến tần

Các trang trại năng lượng mặt trời (PV) bao gồm các thiết bị rất nhạy cảm cần được bảo vệ kỹ lưỡng. Vì các trang trại PV tạo ra điện một chiều (dc), bộ biến tần (cần thiết để chuyển đổi điện từ dc sang ac) là thành phần thiết yếu trong quá trình sản xuất điện của chúng.

Rất tiếc, bộ biến tần không chỉ rất dễ bị sét đánh mà còn có giá thành vô cùng đắt đỏ. Tiêu chuẩn NFPA 780 12.4.2.3 yêu cầu phải lắp đặt thêm các thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) tại đầu vào DC của bộ biến tần nếu bộ biến tần của hệ thống cách xa hơn 30 mét so với bộ kết hợp hoặc hộp kết hợp gần nhất.

Lắp đặt SPD giữa các cầu chì và bộ biến tần nếu có các thiết bị bảo vệ chuỗi (như cầu chì, cầu dao DC hoặc diode chuỗi).

Kết luận

Vận hành thiết bị quang điện mà không có hệ thống bảo vệ quá áp thích hợp không chỉ là một việc làm rủi ro – mà còn là hành động liều lĩnh.

Để hệ thống năng lượng mặt trời trở thành tương lai của một thế giới xanh hơn, chúng cần được bảo vệ.

Sự xuất hiện của sét là không thể ngăn chặn, do đó, việc bảo vệ là điều cần thiết.

Sự dễ bị tổn thương của hệ thống quang điện trước các tia sét – cả trực tiếp và gián tiếp – có nghĩa là chúng phải được lắp đặt với hệ thống bảo vệ quá áp đáng tin cậy và được lắp đặt đúng cách.