Choose the Best Surge Protection Devices for Solar PV Systems

Nhiều người đầu tư vào năng lượng mặt trời và lắp đặt ắc-quy, tấm pin và bộ biến tần. Tuy nhiên, họ lại quên hoặc đôi khi né tránh việc lắp đặt các thiết bị bảo vệ nguồn điện, chẳng hạn như một thiết bị chống sét. Thiết bị chống sét là một bộ phận nhỏ nhưng rất quan trọng trong hệ thống điện mặt trời. Gọi thiết bị chống sét là “người bảo vệ thầm lặng” là hoàn toàn chính xác, bởi nó bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi sét đánh và sự dao động điện áp. Nếu không có thiết bị chống sét, những dao động điện áp nhỏ trong mảng pin mặt trời cũng có thể làm hỏng thiết bị, khiến nguồn điện từ thiết bị này bị mất. Do đó, bạn cần lắp đặt thiết bị chống sét để phân tán điện áp dư thừa. Thiết bị này sẽ bảo vệ các thiết bị của bạn khỏi sét đánh và giúp các tấm pin mặt trời hoạt động ổn định. Hãy đọc bài viết đến cuối để tìm hiểu cách kéo dài tuổi thọ hệ thống năng lượng mặt trời và đưa ra quyết định sáng suốt khi lựa chọn thiết bị tiết kiệm năng lượng.

Vai trò của các thiết bị bảo vệ chống sét (SPDs)

Các thiết bị SPD nhằm bảo vệ thiết bị điện tử bằng cách hạn chế điện áp biến động khó lường và ngăn chặn dòng điện đột biến. Các nguồn gây ra đột biến điện từ bên ngoài bao gồm sét đánh, đây là nguyên nhân mạnh nhất. Trong khi đó, 65% là các trường hợp đột biến điện từ bên trong, bao gồm việc bật/tắt các tải điện xoay chiều. Rơle, bộ ngắt mạch và hệ thống sưởi cũng được tính vào các trường hợp tăng áp bên trong. Thiết bị này chủ yếu hoạt động với các thiết bị điện tử có chứa các bộ tiêu thụ để bảo vệ hiệu quả. Thông thường, nó bảo vệ thiết bị điện, nhưng các loại SPD khác cũng bảo vệ các thiết bị kết nối với đường truyền dữ liệu, chẳng hạn như truyền hình cáp và điện thoại. Ngoài ra, khả năng cao là dao động điện áp có thể ảnh hưởng đến hệ thống lắp đặt ngay cả khi thiết bị điện an toàn và không có sự cố từ các dịch vụ khác. Do đó, việc lắp đặt thiết bị chống sét là một giải pháp hiệu quả về chi phí. Nó giúp giảm thiểu hư hỏng thiết bị do dao động điện áp và nâng cao độ tin cậy của hệ thống và dữ liệu.

Sự tăng đột biến điện áp trong các hệ thống điện mặt trời PV

Sự tăng áp đột ngột có dạng điện áp cao, có thể gây hư hỏng cho các bộ phận khác nhau của tấm pin mặt trời khi vượt quá ngưỡng cho phép. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về những đợt tăng áp đột ngột ảnh hưởng đến hệ thống năng lượng mặt trời và các bộ phận của nó.

1. Sóng điện do sét

Tất nhiên, sét là một nguồn năng lượng khổng lồ. Có thể phân loại sét thành hai loại: sét cảm ứng và sét trực tiếp. Trong hai loại này, việc bảo vệ chống sét cảm ứng dễ dàng hơn so với sét trực tiếp. Một dây dẫn rất dài, như cáp hoặc đường dây điện, có thể gây ra sét cảm ứng, tức là một đợt tăng áp cao. Những đợt tăng áp này có khả năng gây hư hỏng cho bộ biến tần, tấm pin và các bộ phận khác.

2. Điện áp đột biến khi mở/đóng

Điện áp cao dao động trong công tắc hoặc rơle giữa các trạng thái bật và tắt của công tắc được gọi là đột biến điện áp mở/đóng. Hiện tượng này tạo ra điện áp cực cao và gây ra sự thay đổi dòng điện đột ngột, làm tăng trở kháng điện. Nó cũng tạo ra tia lửa và sóng điện từ có thể gây hư hỏng các thành phần của hệ thống điện mặt trời.

3. Dữ liệu ghi lại khi hệ thống gặp sự cố

Hiện tượng sụt áp xảy ra khi kết nối ắc-quy của ô tô bị ngắt. Tình huống trở nên nghiêm trọng khi máy phát điện vẫn tiếp tục sạc ắc-quy trong khi kết nối ắc-quy của ô tô bị hỏng. Sự cố máy phát điện được thể hiện qua cường độ từ trường và tốc độ quay để xác định mức độ và tính nghiêm trọng của hiện tượng sụt áp.

4. Phóng điện tĩnh điện

ESD là một dạng đột biến điện áp xảy ra khi một điện tích mang điện thế trôi nổi rất nhỏ trên cơ thể người hoặc vật liệu. Đột biến này sau đó được truyền sang vật thể lân cận, vốn có rất ít hoặc không có năng lượng. Tuy nhiên, sự dao động điện áp vẫn có thể gây ra sự cố cho mạch điện hoặc làm hỏng các linh kiện điện tử. Các đợt tăng áp cao và thấp có thể ảnh hưởng đến các bộ phận khác nhau của hệ thống điện mặt trời. Quá tải và điện áp thoáng qua đôi khi có thể phá hủy các linh kiện điện mặt trời. Nhưng tại sao? Điện áp thoáng qua ảnh hưởng nghiêm trọng đến tấm pin mặt trời. Sét là hiện tượng phóng điện mạnh nhất trong tất cả các dạng phóng điện và làm hỏng khả năng hoạt động của các tế bào quang điện. Do đó, các tấm pin mặt trời sẽ không còn hoạt động hiệu quả như trước hoặc thậm chí không thể hoạt động được nữa. Tương tự như vậy, giống như các tấm pin mặt trời, bộ biến tần dễ bị ảnh hưởng bởi các đợt tăng áp đột ngột. Các đợt tăng áp cao gây nhiễu cho chu kỳ dòng điện một chiều (DC) và xoay chiều (AC), đồng thời ảnh hưởng đến hoạt động của các linh kiện trong bộ biến tần. Các đợt tăng áp nghiêm trọng có thể phá hủy bộ biến tần chỉ trong chớp mắt. Hệ thống điện mặt trời có dây và các điểm nối là những thành phần dẫn điện. Các đợt tăng áp đột ngột làm gián đoạn dòng điện và gây ra hiện tượng chập mạch, từ đó dẫn đến hư hỏng hệ thống dây dẫn, bộ biến tần và các tấm pin mặt trời. Do đó, các thiết bị bảo vệ chống sét cho hệ thống điện mặt trời (PV) có vai trò quan trọng không kém gì nền móng của một tòa nhà. Chúng sẽ giúp kéo dài tuổi thọ và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện mặt trời.

Các loại thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống điện mặt trời PV

Các thiết bị bảo vệ chống sét cũng hoạt động cho cả mạch một chiều (DC) và xoay chiều (AC). Thiết bị bảo vệ chống sét một chiều (DC-SPD) giúp bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi sét, trong khi thiết bị bảo vệ chống sét xoay chiều (AC-SPD) sẽ ngăn chặn tình trạng quá tải dòng điện. Các thiết bị bảo vệ chống sét được thiết kế cho nhiều mạch điện mặt trời khác nhau và hoạt động theo cách riêng biệt tùy theo từng hệ thống. Do đó, các loại thiết bị bảo vệ chống sét khác nhau sẽ được sử dụng trong quá trình lắp đặt. Tiêu chuẩn bảo vệ chống sét IEC/EN 61643-11 đề xuất ba loại SPD dành cho hệ thống năng lượng mặt trời. Chúng tôi sẽ tổng quan về chức năng của chúng và cách chúng bảo vệ hệ thống điện mặt trời.

Loại 1 – SPD

Việc lắp đặt SPD loại 1 thường được thực hiện ở phía thượng lưu của bộ biến tần, tại vị trí của tấm pin mặt trời hoặc điểm kết nối với lưới điện công cộng. Thiết bị này bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi các tia sét đánh trực tiếp gây ra hiện tượng tăng đột biến điện áp. Tốt nhất nên lắp đặt thiết bị này tại điểm vào điện vì chúng có khả năng bảo vệ chống lại các đợt tăng áp từ bên ngoài. SPD loại 1 là hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời hữu dụng và mạnh mẽ nhất, vì thiết bị này cũng hoạt động với các bộ ngắt mạch và cầu chì. Thiết bị này cung cấp dải dạng sóng dòng điện 10/350 μs và công suất xả dòng điện cao.

Loại 2 – SPD

Vị trí lắp đặt SPD Loại 2 là mạch biến tần nằm ở phía hạ lưu của tấm pin mặt trời. Thiết bị này bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi các đợt tăng áp đột ngột do sét đánh gián tiếp gây ra. SPD Loại 2 có hiệu quả về chi phí và cung cấp mức độ bảo vệ thấp hơn so với SPD Loại 1 đối với điện áp và dòng điện. Thiết bị này hỗ trợ dải dạng sóng dòng điện 8/20 μs và có khả năng xả dòng điện ở mức trung bình.

Loại 3 – SPD

Việc lắp đặt SPD Loại 3 nhằm mục đích đặt thiết bị này ở phía hạ lưu của bộ biến tần, gần các tải nhạy cảm. Thiết bị này hoạt động kết hợp với SPD Loại 1 và Loại 2; do đó, nó còn được gọi là SPD kết hợp. SPD Loại 3 là thiết bị bổ sung cho SPD Loại 2 vì nó phân tán các đợt tăng áp thoáng qua. Thiết bị này cung cấp dạng sóng dòng điện từ 1,5/50 đến 8/20 μs và có công suất xả dòng điện thấp.

Làm thế nào để lựa chọn bộ điều khiển SPD trong hệ thống điện mặt trời?

Một thắc mắc phổ biến của những người sở hữu hệ thống điện mặt trời là làm thế nào để chọn được thiết bị chống sét tốt nhất. Thực ra, việc lựa chọn thiết bị chống sét (SPD) phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Bạn cần chọn thiết bị chống sét có khả năng chịu được những đợt tăng áp đột ngột mạnh, bởi nếu không có chúng, khoản đầu tư lớn của bạn sẽ nhanh chóng bị hủy hoại. Hãy cân nhắc các yếu tố này khi lựa chọn thiết bị chống sét tốt nhất.

Phân tích các loại tải mà hệ thống điện mặt trời của bạn sẽ phải xử lý.
Xác định các rủi ro do sét đánh và loại thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) mà hệ thống cần.
Trước khi lắp đặt, hãy tìm hiểu các tiêu chuẩn pháp lý và quy định về điện liên quan đến thiết bị chống sét tại khu vực của bạn.
Hãy chọn SPD phù hợp tùy theo tải trọng và các tính năng.

Truy cập loại SPD

Yếu tố đầu tiên cần xem xét khi lựa chọn SPD là xác định loại SPD mà bạn muốn lắp đặt. Mỗi hệ thống đều lắp đặt nhiều SPD để bảo vệ cả phía AC và DC khỏi sét đánh. Hãy chọn SPD Loại 1 để bảo vệ hệ thống khỏi sét đánh trực tiếp. Chọn SPD Loại 2 để bảo vệ hệ thống khỏi sét đánh gián tiếp và SPD Loại 3 để có sự bảo vệ toàn diện, bao gồm cả các đợt tăng áp và quá tải.

Xác định số lượng SPD

Bây giờ, hãy phân tích xem bạn muốn lắp đặt bao nhiêu thiết bị chống sét (SPD) cho hệ thống điện mặt trời. Việc lắp đặt SPD sẽ phụ thuộc vào quy mô của hệ thống điện mặt trời và loại hình bảo vệ mà bạn mong muốn. Khoảng cách giữa thiết bị điện mặt trời và SPD nên là 10 mét.

Hãy tìm các chỉ số xếp hạng SPD

Hãy tham khảo các thông số kỹ thuật của thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) để xác định khả năng chịu dòng điện đột biến mà thiết bị này có thể xử lý. Đảm bảo rằng SPD có thông số kỹ thuật cao về dòng xả danh định (In) và điện áp hoạt động liên tục tối đa (MCOV). Thông số kỹ thuật càng cao thì SPD càng có khả năng chịu được điện áp cao.

Kiểm tra các tính năng của SPD

Hãy tìm hiểu kỹ các tính năng của thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) mà bạn định lắp đặt cho hệ thống điện mặt trời của mình. Một số thiết bị bảo vệ quá áp có độ bền cao, trong khi một số khác chỉ tập trung vào tính tiện dụng. Hãy kiểm tra khả năng chịu điện áp, khả năng giám sát, chức năng bảo vệ khẩn cấp và một số tính năng khác.

Chính sách bảo hành của SPD

Hãy kiểm tra xem sản phẩm có bảo hành SPD hay không để đảm bảo rằng nhà sản xuất là chính hãng. Điều này sẽ giúp bạn an tâm hơn, vì các thiết bị chính hãng thường đi kèm với chế độ bảo hành dài hạn.

Ứng dụng trong thực tế

Dù là khu dân cư hay khu thương mại, việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời là một phương thức mới để vận hành các thiết bị điện. Tuy nhiên, liệu các hệ thống quang điện (PV) có trang bị thiết bị chống sét (SPD) để bảo vệ hệ thống điện hay không? Bài viết này sẽ tổng quan về ứng dụng của SPD trong các hệ thống quang điện (PV) ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong các hệ thống điện mặt trời dân dụng, thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ hệ thống khỏi các đợt sét lan truyền nhất thời và sự dao động của lưới điện. Thiết bị này bảo vệ hệ thống dây điện và bộ biến tần, đặc biệt là trong các hộ gia đình, đảm bảo việc sản xuất điện ổn định. Trong môi trường thương mại, SPD đảm bảo tính liên tục của máy móc và các hệ thống phức tạp bằng cách bảo vệ các tấm pin mặt trời khỏi sét lan truyền. Thiết bị này giúp tăng sản lượng năng lượng và giảm thời gian ngừng hoạt động do sét lan truyền. SPD cũng mang lại lợi ích trong lĩnh vực công nghiệp. Thiết bị này ngăn chặn các xáo trộn điện ảnh hưởng đến kho hàng và máy móc của nhà máy. Nó tăng cường độ bền của các máy móc hạng nặng và bảo vệ thiết bị công nghiệp khỏi sét đánh và các đợt tăng áp do quá tải.

Những suy nghĩ cuối cùng

Các thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống điện mặt trời. Chúng giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện và bảo vệ hệ thống khỏi các đột biến điện áp đột ngột cũng như sét đánh. Khi lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét phù hợp cho hệ thống điện mặt trời của bạn, hãy ưu tiên xem xét loại SPD, số lượng và thông số kỹ thuật của chúng. Loại đột biến điện áp mà hệ thống điện mặt trời phải chịu ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần của hệ thống, thậm chí có thể gây ra sự cố nổ. Do đó, hãy chọn đúng loại SPD phù hợp với hệ thống. SPD loại 1 là lựa chọn tối ưu nhất cho hệ thống điện mặt trời vì chúng cung cấp khả năng bảo vệ trước các đợt sét mạnh. Hãy đầu tư vào thiết bị phù hợp để đảm bảo độ tin cậy và tính liên tục của hoạt động ở mọi khu vực.

Câu hỏi thường gặp

Thiết bị chống sét hoạt động như thế nào trong các hệ thống điện mặt trời?

SPD là thiết bị bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi sét. Thiết bị này phân tán điện áp ra khỏi các bộ phận của hệ thống điện mặt trời nhằm đảm bảo tuổi thọ và khả năng hoạt động của chúng.

Tại sao SPD lại rất quan trọng đối với tấm pin mặt trời?

Các tấm pin mặt trời phải chịu tác động của môi trường bên ngoài, như ánh sáng, gió và các đợt tăng áp đột ngột. Những yếu tố này có thể làm gián đoạn hoạt động của các tấm pin mặt trời. Do đó, thiết bị chống sét là không thể thiếu. Thiết bị này giúp duy trì tuổi thọ của hệ thống năng lượng mặt trời và các bộ phận của nó.

Các đợt tăng áp có ảnh hưởng đến hệ thống điện mặt trời không?

Các hiện tượng tăng áp đột ngột như sét đánh, quá trình chuyển mạch và tải điện đều ảnh hưởng đến hệ thống năng lượng mặt trời. Điều này liên quan đến cơ chế hoạt động và các bộ phận của hệ thống năng lượng mặt trời.

Nếu tôi không lắp đặt SPD thì hệ thống điện mặt trời sẽ ra sao?

Thiết bị chống sét giúp bảo vệ hệ thống năng lượng mặt trời. Nếu không có chúng, sét và các dao động điện áp có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các tấm pin mặt trời, bộ biến tần và một Hộp ghép PV.

Tôi nên lắp đặt SPD ở những vị trí nào?

Mỗi thiết bị bảo vệ chống sét đều có vị trí lắp đặt cụ thể. Thiết bị bảo vệ chống sét loại 1 được lắp đặt gần tấm pin mặt trời; loại 2 nên được lắp đặt gần bộ biến tần. Trong khi đó, loại 3 được lắp đặt tại vị trí mà loại 1 và loại 2 đã được lắp đặt sẵn.

Các danh mục sản phẩm liên quan

Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền DC — So sánh các dòng sản phẩm DC SPD theo điện áp hệ thống và các thông số bảo vệ đã công bố.

Bảo vệ mạch điện

Thiết bị chống sét (SPD)

Phân phối và điều khiển điện

Sản phẩm năng lượng mặt trời và DC

Chọn các thiết bị chống sét tốt nhất cho hệ thống điện mặt trời PV

Vai trò của các thiết bị bảo vệ chống sét (SPDs)