Bảo vệ chống sét cho tấm pin mặt trời — Hướng dẫn toàn diện về lựa chọn và mua sắm

Tại sao các tấm pin mặt trời của bạn cần thiết bị chống sét – Không chỉ vì sét đánh

Khi đa số các kỹ thuật viên lắp đặt nghĩ đến việc bảo vệ chống sét cho các hệ thống pin mặt trời, họ thường hình dung cảnh một tia sét đánh trúng mái nhà. Đó mới chỉ là một nửa bức tranh. Nửa còn lại thì ít ồn ào hơn nhưng cũng không kém phần tàn phá. Các sự kiện chuyển mạch trên lưới điện, việc điều chỉnh cụm tụ điện, quá trình khắc phục sự cố của nhà cung cấp điện, và thậm chí cả các mạch chuyển mạch của chính bộ biến tần đều tạo ra các đỉnh điện áp thoáng qua. Những đỉnh điện áp này di chuyển qua cả hệ thống dây dẫn DC và AC, tìm kiếm điểm yếu nhất trong hệ thống của bạn.

Các hệ thống năng lượng mặt trời đặc biệt dễ bị tổn thương. Những đoạn cáp một chiều (DC) dài nối từ dãy tấm pin đến bộ biến tần hoạt động như những chiếc ăng-ten, dẫn truyền năng lượng điện từ từ các tia sét đánh gần đó trực tiếp vào hệ thống của bạn. Tia sét không nhất thiết phải đánh trúng các tấm pin – chỉ cần một hiện tượng phóng điện trong phạm vi 500 mét cũng có thể gây ra hàng nghìn volt trong hệ thống dây dẫn PV chỉ thông qua hiện tượng ghép nối điện từ.

Hãy đánh giá rủi ro dưới góc độ tài chính. Chi phí thay thế một bộ biến tần chuỗi dân dụng dao động từ $1.500 đến $3.000. Một thiết bị ba pha thương mại có giá từ $5.000 – $8.000. Thời gian ngừng hoạt động của hệ thống trong quá trình thay thế – đặc biệt là đối với các hệ thống thương mại cấp điện cho lưới điện – có thể gây thiệt hại thêm hàng nghìn mỗi ngày do mất sản lượng điện. Ngược lại, một bộ SPD DC chất lượng có giá từ $40 đến $200 cho mỗi bộ. Cách tính này không phức tạp, nhưng chỉ hiệu quả nếu bộ SPD được lựa chọn chính xác, lắp đặt đúng cách và được chế tạo bằng các linh kiện không bị suy giảm chất lượng sau đợt tăng áp đầu tiên. Phần còn lại của hướng dẫn này sẽ đề cập đến cả ba yếu tố này.

Các loại SPD cho hệ thống điện mặt trời – Lắp đặt ở đâu cho phù hợp

Bảo vệ chống sét cho hệ thống năng lượng mặt trời không chỉ là một thiết bị đơn lẻ – mà là một hệ thống các thiết bị được phối hợp với nhau và lắp đặt tại các điểm ranh giới cụ thể. Việc nắm rõ loại thiết bị nào nên được lắp đặt ở đâu chính là nền tảng cho mọi bước tiếp theo.

Hệ thống phân loại được xây dựng dựa trên hai dạng sóng thử nghiệm mô phỏng các mối đe dọa khác nhau trong thực tế:

Hãy hình dung điều này như một hệ thống thác nước: Loại 1 là cống xả tại ranh giới khu đất, xử lý những sự cố lớn nhất nhưng hiếm gặp nhất. Loại 2 là hệ thống thoát nước trong toàn bộ tòa nhà, xử lý các đợt tăng áp thường xuyên nhưng nhỏ hơn, chiếm 90% nhu cầu bảo vệ trong thực tế. Đối với đại đa số các hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà dân dụng và thương mại – đặc biệt là những hệ thống không có hệ thống cột thu lôi bên ngoài – các thiết bị SPD Loại 2 được lắp đặt tại các vị trí thích hợp sẽ mang lại sự bảo vệ hiệu quả.

Cấu hình tối thiểu cho bất kỳ hệ thống điện mặt trời nối lưới nào: một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) loại 2 dòng DC tại hộp ghép hoặc đầu vào DC của bộ biến tần, và một thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) loại 2 dòng AC tại đầu ra AC của bộ biến tần hoặc bảng phân phối chính. Các đợt tăng áp có thể xâm nhập từ cả hai hướng – phía mảng pin và phía lưới điện – và nếu chỉ có thiết bị ở một phía, phía còn lại sẽ hoàn toàn không được bảo vệ.

Cách xác định công suất của bộ bảo vệ chống sét lan truyền DC cho hệ thống năng lượng mặt trời – 4 con số trên mọi bảng thông số kỹ thuật

Mỗi bảng thông số kỹ thuật của thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) năng lượng mặt trời đều ghi rõ bốn con số quan trọng. Sai lầm phổ biến nhất của các kỹ thuật viên lắp đặt là chỉ chú ý đến một trong số đó – thường là điện áp danh định được in trên vỏ thiết bị. Trên thực tế, bốn thông số này tạo thành một hệ thống có mối quan hệ tương hỗ. Chỉ cần sai sót ở bất kỳ thông số nào, khả năng bảo vệ sẽ bị ảnh hưởng, bất kể ba thông số còn lại là gì.

Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Uc) – Cái bẫy của buổi sáng lạnh giá

Đây chính là nơi xảy ra hầu hết các sai sót trong việc lựa chọn kích thước. Thông số Uc của SPD (đôi khi được ghi là MCOV hoặc Ucpv trên các thiết bị DC) là điện áp tối đa mà thiết bị này có thể chịu đựng liên tục mà không dẫn điện. Nếu chọn giá trị Uc quá thấp, SPD sẽ bắt đầu dẫn điện vào những buổi sáng mùa đông lạnh giá khi điện áp của hệ thống pin mặt trời đạt đỉnh, dẫn đến việc làm hỏng các linh kiện bên trong từ rất lâu trước khi bất kỳ đợt tăng áp nào xảy ra.

Đây là lý do: điện áp mạch hở (Voc) của một mô-đun năng lượng mặt trời tăng lên khi nhiệt độ giảm. Một chuỗi gồm 20 mô-đun có điện áp Voc định mức là 41,5 V ở 25°C sẽ không tạo ra 830 V vào một buổi sáng có nhiệt độ -10°C – mà sẽ tạo ra điện áp cao hơn đáng kể. Tiêu chuẩn IEC 61643-31 cung cấp công thức tính toán kích thước chính xác:

Uc ≥ Voc(STC) × [1 + |βVoc| × (Tmin - 25°C)] × 1,1

Ví dụ minh họa: 20 mô-đun × 41,5 V = chuỗi 830 V ở điều kiện tiêu chuẩn (STC). Với hệ số nhiệt độ βVoc điển hình của silicon tinh thể là 0,0028/°C và nhiệt độ tối thiểu tại địa điểm là -10°C (sử dụng giá trị nhiệt độ thấp nhất trong 10 năm qua, không phải nhiệt độ trung bình mùa đông): Voc đã điều chỉnh = 830 × [1 + 0,0028 × 35] = 911V. Áp dụng hệ số an toàn 1,1 theo quy định của IEC → 1.002 V. Điều này có nghĩa là bạn cần một Thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) có mức định mức 1.200 V, không phải là thiết bị 1.000 V. Các mức điện áp một chiều tiêu chuẩn là 600 V, 800 V, 1.000 V, 1.200 V và 1.500 V – luôn làm tròn lên mức tiếp theo có sẵn.

Dòng điện xả danh định và tối đa (In / Imax) – Phù hợp với mức độ rủi ro, chứ không phải với chiến lược tiếp thị

Các giá trị kA càng lớn thì càng bán được nhiều SPD, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng bảo vệ tốt hơn. Quan trọng hơn: bạn không thể so sánh trực tiếp các mức định mức dòng điện của các loại SPD khác nhau. Một SPD Loại 1 có định mức Iimp = 12,5 kA (dạng sóng 10/350 μs) xử lý năng lượng nhiều hơn rất nhiều so với một SPD Loại 2 có định mức Imax = 40 kA (dạng sóng 8/20 μs). Dạng sóng rất quan trọng – dạng sóng 10/350 μs cung cấp năng lượng gấp khoảng 20 lần so với xung 8/20 μs ở cùng mức dòng điện đỉnh.

Để lựa chọn phù hợp với thực tế, cần căn cứ vào mức độ tiếp xúc với sét của hệ thống lắp đặt để chọn mức dòng xả tương ứng:

Ng là mật độ sét đánh xuống mặt đất – số lần sét đánh trung bình trên mỗi kilômét vuông mỗi năm tại khu vực lắp đặt của bạn, có thể tra cứu từ các cơ quan khí tượng quốc gia hoặc trên các bản đồ đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn IEC 62305-2. Đối với phần lớn châu Âu, giá trị Ng nằm trong khoảng từ 0,5 đến 4. Đối với bang Florida, giá trị này vượt quá 10.

Mức độ bảo vệ điện áp (lên) và phối hợp nối tiếp

Chỉ số Up cho biết điện áp tối đa xuất hiện tại các cực của SPD trong trường hợp xảy ra sự cố tăng áp – tức là điện áp “đi qua” mà thiết bị của bạn phải chịu. Quy tắc rất đơn giản: Giá trị Up không được vượt quá 80% so với điện áp chịu xung (Uw) của thiết bị. Hầu hết các bộ biến tần chuỗi đều có giá trị Uw nằm trong khoảng từ 4 đến 6 kV, do đó nên chọn thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) có giá trị Up ≤ 3,2 – 4,8 kV.

Tuy nhiên, có một yếu tố ẩn có thể làm tăng gấp đôi điện áp kẹp hiệu dụng của SPD: chiều dài dây dẫn. Mỗi 0,5 mét dây kết nối SPD sẽ làm tăng thêm khoảng 0,5 – 1 kV điện áp kẹp hiệu dụng do độ tự cảm của dây dẫn. Đây chính là lý do tại sao các tiêu chuẩn lắp đặt quy định tổng chiều dài dây dẫn SPD phải dưới 0,5 mét – dây dẫn dài hơn có thể làm mất hoàn toàn mức bảo vệ.

Nếu hệ thống của bạn yêu cầu phải lắp đặt cả SPD loại 1+2 tại điểm vào nguồn và SPD loại 2 ở phía hạ lưu tại bộ biến tần, hãy đảm bảo khoảng cách giữa hai thiết bị này ít nhất là 10 mét, hoặc lắp thêm một cuộn cảm cách ly có giá trị 15 – 25 μH. Nếu không có sự phối hợp này, SPD ở phía hạ lưu có thể bị hỏng do hiện tượng phản xạ điện áp ngược từ thiết bị ở phía thượng lưu.

Bên trong một thiết bị SPD năng lượng mặt trời chất lượng cao có những gì – Và tại sao điều đó lại quan trọng

Các thông số kỹ thuật trong bảng dữ liệu chỉ là tiêu chuẩn tối thiểu, không phải là sự đảm bảo về chất lượng. Hai thiết bị SPD cùng được ghi Uc = 1.200V, Imax = 40 kA có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau trong thực tế – một thiết bị vẫn bảo vệ được sau nhiều mùa sét, trong khi thiết bị kia đã bị suy giảm hiệu suất một cách âm thầm chỉ sau một sự cố sét vừa phải. Sự khác biệt nằm bên trong vỏ thiết bị, ở ba thành phần mà không có bảng thông số kỹ thuật nào mô tả đầy đủ.

Chip MOV – Tại sao thương hiệu và dung sai lại quyết định tất cả

Varistor oxit kim loại (MOV) là bộ phận cốt lõi của mọi thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) – một đĩa bán dẫn có khả năng chuyển đổi từ trạng thái điện trở cao sang điện trở thấp chỉ trong vài nano giây khi điện áp vượt quá ngưỡng cho phép, từ đó dẫn dòng điện đột biến xuống đất. Khi dòng điện đột biến qua đi, nó phải quay trở lại trạng thái điện trở cao ngay lập tức. Một MOV vẫn duy trì trạng thái dẫn điện một phần sau khi có dòng điện đột biến sẽ trở thành một bộ phận sinh nhiệt, dẫn đến suy giảm hiệu suất cho đến khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt không kiểm soát được.

Sự khác biệt về chất lượng bắt nguồn từ dung sai sản xuất. Các MOV được phân loại theo dải điện áp phá vỡ: ±5% (Cấp 1, được sử dụng bởi Littelfuse và TDK/EPCOS), ±10% (loại chuyên nghiệp, được sử dụng bởi các nhà sản xuất yêu cầu sử dụng MOV có thương hiệu như LKD của Đài Loan), ±20% (MOV thông dụng tiêu chuẩn), và “không phân loại” (các nhà máy rẻ nhất). Dung sai chặt chẽ có nghĩa là MOV sẽ kích hoạt chính xác ở điện áp thiết kế – không cao hơn 15% (khiến thiết bị không được bảo vệ) hoặc thấp hơn 15% (dẫn điện trong quá trình hoạt động bình thường và bị hao mòn sớm).

Tiêu chí phân biệt thứ hai là công nghệ đóng gói. Các MOV chất lượng cao sử dụng công nghệ đóng gói bằng keo epoxy (“-G”), mang lại khả năng chống ẩm, cách điện và bảo vệ vật lý trong quá trình vận chuyển. Các sản phẩm thay thế giá rẻ sử dụng chip trần nhúng trong keo AB – rẻ hơn, nhưng dễ bị xâm nhập độ ẩm, dẫn đến sự thay đổi điện áp phá vỡ theo thời gian. Sau khi thực hiện thử nghiệm xung tiêu chuẩn 8/20 μs (In = 20 kA, 10 lần đánh với cực tính xen kẽ), ba thông số chính của MOV chất lượng cao – dòng rò (μA), điện áp dư (kV) và hệ số phi tuyến (α) – vẫn ổn định. Một MOV thông thường cho thấy sự thay đổi có thể đo lường được ở cả ba thông số này chỉ sau 2 – 3 lần sét đánh, có nghĩa là các đặc tính bảo vệ của nó đã thay đổi.

Cơ chế ngắt kết nối – Điều gì xảy ra khi SPD tự hy sinh

Một thiết bị SPD khi hết tuổi thọ phải tự ngắt kết nối khỏi mạch điện. Nếu thiết bị không làm được điều này – hoặc nếu quá trình ngắt kết nối không hoàn toàn – nó sẽ trở thành mối nguy cơ gây cháy. Do đó, cơ chế ngắt kết nối là bộ phận quan trọng nhất đối với an toàn trong toàn bộ thiết bị, song điều này hầu như không bao giờ được đề cập trong các hướng dẫn lựa chọn SPD.

Công nghệ cốt lõi là mối hàn nhiệt độ thấp. Khi một MOV bị suy giảm và bắt đầu nóng lên liên tục, mối hàn tại một điểm tiếp xúc cụ thể phải nóng chảy ở một nhiệt độ chính xác – từ đó kích hoạt tấm ngắt kết nối có lò xo, giúp tách các điểm tiếp xúc ra khỏi nhau về mặt vật lý. Khoảng nhiệt độ này rất quan trọng và phụ thuộc vào từng sản phẩm cụ thể: nếu nhiệt độ quá thấp, mối hàn sẽ tan chảy ngay cả khi xảy ra sự cố tăng áp bình thường (gây ra sự ngắt mạch sai); nếu nhiệt độ quá cao, MOV sẽ bốc cháy trước khi mối hàn được giải phóng.

Đây là thách thức kỹ thuật giúp phân biệt các thiết bị SPD được thiết kế tốt với các sản phẩm còn lại: Tiêu chuẩn IEC 61643-11 yêu cầu các thiết bị SPD phải vượt qua hai bài kiểm tra đặt ra những yêu cầu trái ngược nhau đối với mối hàn này. Các thử nghiệm xung sét (8/20 μs, dòng điện cao, mili giây) nhằm ngăn chặn hiện tượng nóng chảy tại điểm nối – SPD phải chịu được đợt tăng áp mà không bị ngắt kết nối. Thiết bị thử nghiệm độ ổn định nhiệt (dòng điện liên tục thấp, 2–3 ngày) đòi hỏi mối nối phải nóng chảy một cách đáng tin cậy khi MOV bị suy giảm. Một số nhà sản xuất giải quyết mâu thuẫn này bằng cách thử nghiệm các thiết bị khác nhau cho từng tiêu chuẩn – một lô dành cho thử nghiệm xung, một lô khác dành cho thử nghiệm nhiệt. Một thiết bị SPD được thiết kế đúng cách sẽ vượt qua cả hai bài kiểm tra trên mọi thiết bị.

Yếu tố quan trọng thứ hai là thiết kế dập tắt hồ quang. Khi chất hàn nóng chảy và tấm ngắt kết nối bật mở, hồ quang DC có thể hình thành giữa các tiếp điểm tách rời – đặc biệt là trong các mạch DC PV, nơi không có điểm giao nhau bằng không để dập tắt hồ quang một cách tự nhiên. Các thiết kế kém chất lượng cho phép hồ quang tồn tại qua các sợi hàn mỏng bị kéo dài thay vì đứt gãy, duy trì đường dẫn dẫn điện. Kết quả: SPD nghĩ rằng nó đã ngắt kết nối, nhưng dòng điện vẫn tiếp tục chạy qua hồ quang, cuối cùng làm cháy vỏ nhựa. Một buồng dập tắt hồ quang độc lập – nơi tấm ngắt kết nối phân chia vật lý các điểm tiếp xúc thành các khoang riêng biệt – ngăn chặn sự hình thành sợi hàn và làm cạn kiệt khí ion hóa trong hồ quang. Trong quá trình lựa chọn, hãy hỏi nhà cung cấp về cách thiết bị ngắt kết nối của họ xử lý việc dập tắt hồ quang DC cụ thể như thế nào. Một câu trả lời mơ hồ là một dấu hiệu cảnh báo.

Mối quan hệ, nhà ở và những khía cạnh mà ít ai đề cập đến

Các thành phần cấu trúc của một SPD – các chân kim loại cắm vào đế, vỏ nhựa chứa cụm linh kiện, các cực dẫn dòng tải – chính là những nơi thường xuyên bị cắt giảm chi phí nhất và cũng là những chi tiết khó nhận ra nhất đối với người đọc bảng thông số kỹ thuật.

Chân tiếp xúc bằng kim loại. Các chân cắm kết nối mô-đun SPD có thể tháo lắp với đế của nó sẽ chịu toàn bộ dòng điện đột biến trong trường hợp sét đánh. Nếu diện tích tiếp xúc không đủ, điện trở giao diện sẽ sinh nhiệt – và trong những trường hợp cực đoan, lực điện từ do dòng điện đột biến cường độ cao có thể làm văng mô-đun ra khỏi đế hoặc làm nứt đế. Kích thước chân cắm tiêu chuẩn trong ngành là rộng 4 – 7 mm × dày 0,4 – 0,6 mm. Một số ít nhà sản xuất sử dụng các chân cắm có kích thước 8 mm × 0,8 mm – diện tích mặt cắt ngang lớn hơn khoảng 45% – giúp giảm điện trở tiếp xúc, sinh nhiệt và nguy cơ hỏng hóc cơ học trong các đợt sét đánh năng lượng cao.

Vật liệu xây dựng nhà ở. Khi một thiết bị SPD hết tuổi thọ và nhiệt độ bên trong của nó tăng lên gần đến điểm kích hoạt ngắt kết nối, vỏ nhựa không được bốc cháy hoặc biến dạng trước khi bộ ngắt kết nối được kích hoạt. PA6 gia cường sợi thủy tinh 30% (PA6+GF30%) là vật liệu tiêu chuẩn cho vỏ SPD chất lượng cao, cung cấp nhiệt độ uốn cong cao và khả năng chống cháy tự nhiên. Việc kiểm chứng được thực hiện thông qua thử nghiệm dây nóng – một sợi dây được làm nóng và tiếp xúc với vật liệu nhựa ở nhiệt độ quy định để xác nhận rằng vật liệu không bắt lửa. Hãy yêu cầu tài liệu chứng nhận thử nghiệm dây nóng cho tất cả các bộ phận nhựa trong SPD, không chỉ riêng vỏ chính.

Khả năng chống ăn mòn. Thử nghiệm phun muối trong 48 giờ theo tiêu chuẩn IEC 60068-2-11 mô phỏng môi trường ăn mòn trong quá trình vận chuyển đường biển – một vấn đề thực tế cần quan tâm khi các thiết bị SPD được vận chuyển từ các trung tâm sản xuất ở châu Á đến các địa điểm lắp đặt ở châu Âu, châu Phi hoặc châu Mỹ. Các bộ phận kim loại (đầu nối, vít, lò xo và chân tiếp xúc) chưa được thử nghiệm phun muối có thể bị ăn mòn bề mặt khi đến công trường, dẫn đến ảnh hưởng đến tiếp xúc điện. Nếu nhà cung cấp không thể cung cấp báo cáo thử nghiệm phun muối cho các bộ phận kim loại của họ, hãy tính đến tỷ lệ hỏng hóc tiếp xúc sớm cao hơn – đặc biệt là đối với các công trình lắp đặt ven biển.

Những chi tiết cấu trúc này không phải là những lý tưởng trừu tượng – chúng là các tiêu chí mua sắm có thể kiểm chứng được. Một số ít nhà sản xuất, trong đó có LSP, xây dựng quy trình sản xuất của mình dựa chính xác vào những khoản đầu tư này: chân tiếp xúc 8 mm × 0,8 mm với tiết diện lớn hơn 45% so với tiêu chuẩn thông thường trong ngành, vỏ PA6+GF30% được chứng nhận đầy đủ bằng tài liệu thử nghiệm dây nóng, và thử nghiệm phun muối trong 48 giờ đối với từng lô linh kiện kim loại. Trước khi chỉ định một SPD, hãy yêu cầu ba điều: thông số kỹ thuật về kích thước chân cắm, chứng chỉ thử nghiệm dây phát sáng cho vật liệu vỏ và báo cáo thử nghiệm phun muối cho tất cả các bộ phận kim loại dẫn điện. Một nhà cung cấp có thể cung cấp đầy đủ cả ba yếu tố này – và sản xuất trên khuôn độc quyền thay vì khuôn thông dụng trên thị trường – đã coi chất lượng cấu trúc là ưu tiên hàng đầu trong sản xuất chứ không chỉ là lời quảng cáo. Để tìm hiểu chi tiết về cấu tạo bên trong của một SPD đang được sản xuất và ý nghĩa thực tế của những khác biệt trong thiết kế này, hãy xem quá trình tháo rời chi tiết bên trong.

Các quy tắc lắp đặt quyết định hiệu quả của thiết bị chống sét

Một thiết bị SPD được lựa chọn hoàn hảo nhưng lắp đặt không đúng cách còn tệ hơn là không có SPD – nó tạo ra cảm giác an toàn giả tạo. Ba chi tiết lắp đặt sẽ quyết định liệu thiết bị đó có thực sự bảo vệ được gì hay không.

Chiều dài dây dẫn. Đây là quy tắc lắp đặt thường bị vi phạm nhất. Tổng chiều dài của các dây dẫn kết nối SPD – từ điểm phân nhánh thanh cái đến cực nối của SPD và từ cực nối đất của SPD đến thanh nối đất, bao gồm cả L+ và L- – không được vượt quá 0,5 mét. Ngoài ra, độ tự cảm của chính dây dẫn còn gây ra sụt áp trong giai đoạn tăng của xung. Mỗi 0,5 mét chiều dài dây dẫn thêm vào sẽ làm tăng khoảng 0,5 – 1 kV điện áp kẹp hiệu dụng, trực tiếp làm mất hiệu lực giá trị Up định mức của SPD. Nếu SPD có mức định mức Up = 2,5 kV nhưng dây dẫn của bạn thêm vào 2 kV, thiết bị sẽ phải chịu 4,5 kV – có khả năng vượt quá mức chịu đựng định mức của nó. Hãy giữ cho dây dẫn ngắn, thẳng và xoắn lại với nhau (L+ và L-) để giảm thiểu diện tích vòng lặp và độ tự cảm lẫn nhau.

Chất lượng nối đất. Bộ bảo vệ quá áp (SPD) dẫn năng lượng xung xuống đất. Nếu đường dẫn nối đất có trở kháng cao – do dây dẫn dài, dây dẫn cuộn, các điểm nối bị ăn mòn hoặc kết nối lỏng lẻo – thì năng lượng đó sẽ tìm đường dẫn thay thế, thường là đi qua thiết bị của bạn. Dây dẫn nối đất nên ngắn và thẳng nhất có thể về mặt vật lý. Tất cả các thành phần kim loại trong hệ thống PV – khung mô-đun, thanh giá đỡ, ống dẫn, hộp nối, vỏ máy biến tần – phải được nối đất với dây dẫn nối đất của thiết bị. Một đợt tăng áp đang tìm đường xuống đất sẽ đi theo đường dẫn có trở kháng thấp nhất; hãy đảm bảo rằng bạn đã cung cấp một đường dẫn như vậy.

Chế độ cấu hình. Hầu hết các bộ biến tần không biến áp (loại nổi/IT) hiện đại đều yêu cầu cấu hình Y 3 chế độ cho các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) phía DC: bảo vệ giữa L+ và PE, L- và PE, cũng như L+ và L-. Các hệ thống có đường dây âm được nối đất chức năng sử dụng bảo vệ 2 chế độ (từ L+ đến PE và từ L- đến PE). Việc lắp đặt cấu hình không phù hợp với sơ đồ nối đất của bộ biến tần sẽ để hở một đường bảo vệ – và các đợt tăng áp sẽ tận dụng cơ hội này.

Cách kiểm tra chất lượng SPD trước khi mua – Danh sách kiểm tra dành cho nhà thầu lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời

Bạn đã tính toán đúng mức điện áp, lựa chọn mức xả phù hợp với vùng sét đánh của mình và xác định được các chi tiết cấu tạo bên trong quan trọng. Giờ đây, bạn đang xem xét báo giá từ ba nhà cung cấp với mức giá chênh lệch gấp ba lần nhau. Chỉ cần hai bước xác minh là đủ để phân biệt giữa việc mua sắm có căn cứ với việc mua sắm mạo hiểm.

Xác minh chứng nhận – Kiểm tra cơ sở dữ liệu, không phải logo

Dấu CE trên vỏ thiết bị SPD là tuyên bố tự nguyện của nhà sản xuất – điều này có nghĩa là công ty khẳng định sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn, chứ không phải do một phòng thí nghiệm độc lập xác nhận. Các dấu chứng nhận TÜV, CB và UL thì khác: chúng yêu cầu phải được kiểm tra bởi một phòng thí nghiệm bên thứ ba được công nhận, và kết quả kiểm tra được công bố trong một cơ sở dữ liệu có thể tra cứu công khai. Tuy nhiên, các chứng chỉ giả mạo và đã hết hạn lại khá phổ biến, đến mức chỉ riêng logo thôi thì không chứng minh được điều gì cả.

Đối với các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) DC năng lượng mặt trời, tiêu chuẩn liên quan là Tiêu chuẩn IEC 61643-31 (Dành riêng cho PV). Đối với các thiết bị SPD phía AC, đó là Tiêu chuẩn IEC 61643-11. Trước khi quyết định hợp tác với một nhà cung cấp, hãy lấy số chứng chỉ từ tài liệu của họ và xác minh trên cơ sở dữ liệu chính thức của cơ quan cấp chứng chỉ: công cụ kiểm tra chứng chỉ của TÜV Rheinland tại www.tuv.com, cơ sở dữ liệu chứng chỉ trực tuyến của Chương trình CB IEC, hoặc UL Product iQ đối với các sản phẩm tại Bắc Mỹ. Có ba điểm cần kiểm tra: chứng chỉ phải còn hiệu lực (chưa hết hạn hoặc bị đình chỉ), số model sản phẩm trên chứng chỉ phải trùng khớp chính xác với thiết bị bạn đang mua, và dải điện áp được chứng nhận phải bao gồm điện áp thực tế của hệ thống của bạn (không nên chấp nhận SPD được chứng nhận 600V cho chuỗi 1.000V).

Tổng chi phí sở hữu – Tại sao SPD rẻ nhất thường lại tốn kém nhất

Một thiết bị SPD dòng DC $35 được thay thế ba lần trong vòng năm năm – cộng thêm ba lần cử kỹ thuật viên đến hiện trường, mỗi lần tính phí nhân công $150 – có tổng chi phí là $555. Một thiết bị SPD $90 có cùng mức điện áp và dòng điện định mức, kèm theo bảo hành 5 năm được ghi rõ trong tài liệu và các linh kiện được thiết kế để chịu được nhiều lần sét đánh, có giá $90 cộng thêm chi phí lắp đặt. Đó là một sự chênh lệch $465 theo hướng bất lợi. Thêm vào đó là rủi ro phải thay thế bộ biến tần (từ $1.500 đến $8.000) nếu SPD giá rẻ bị hỏng âm thầm giữa các lần kiểm tra, và quyết định mua sắm sẽ được xem xét lại.

Công thức tính TCO rất đơn giản: giá mua + chi phí lắp đặt + (số lần thay thế dự kiến × chi phí thay thế) + chi phí ngừng hoạt động + chi phí hư hỏng thiết bị đã điều chỉnh theo rủi ro. Thời hạn bảo hành SPD tiêu chuẩn trong ngành là hai năm. Một nhà cung cấp cam kết bảo hành năm năm đang khẳng định về tuổi thọ dự kiến của sản phẩm, chứ không chỉ là chiêu thức tiếp thị – thời hạn bảo hành trong ngành này có mối tương quan trực tiếp với chất lượng MOV và độ tin cậy của cơ chế ngắt kết nối.

Khi đánh giá các nhà cung cấp SPD cho các hệ thống điện mặt trời của quý vị, đừng chỉ dựa vào bảng thông số kỹ thuật. Hãy yêu cầu báo cáo thử nghiệm phun muối, tài liệu thử nghiệm dây phát sáng, cũng như thông tin về thương hiệu MOV và thông số dung sai. LSP cung cấp các mẫu thử nghiệm miễn phí kèm theo tài liệu kỹ thuật đầy đủ và bảo hành 5 năm – yêu cầu mẫu thử để kiểm tra các tiêu chuẩn chất lượng thi công được đề cập trong hướng dẫn này.

Tài liệu tham khảo

1. Bourns. “SPDs cho các ứng dụng quang điện – Tài liệu hướng dẫn ứng dụng.” https://www.bourns.com/docs/technical-documents/technical-library/outside-plant-products/bourns_spds_for_photovoltaic_applications_appnote.pdf
2. Hasse, Peter. Bảo vệ quá áp cho các hệ thống điện áp thấp, Tái bản lần thứ 2. Bộ sách Kỹ thuật Năng lượng của IET. ISBN 978-0852967812.
3. LSP Global. https://lsp.global/
4. LSP Global – Liên hệ. https://lsp.global/contact-us/
5. LSP. “Phân tích cấu tạo bên trong SPD.” YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=gskNxtACRLE