Quá trình chuyển đổi toàn cầu sang năng lượng tái tạo đã định vị các hệ thống quang điện (PV) là nền tảng của việc sản xuất điện bền vững. Các hệ thống này, thường được lắp đặt ở những vị trí ngoài trời và được kết nối với mạng điện rộng khắp, vốn dễ bị ảnh hưởng bởi quá điện áp nhất thời, thường được gọi là đột biến hoặc đột biến. Những xung điện này, bắt nguồn từ cả nguồn bên ngoài như sét đánh và nguồn bên trong như hoạt động chuyển mạch trong lưới điện hoặc bộ biến tần, gây ra mối đe dọa đáng kể đối với tính toàn vẹn và tuổi thọ của hệ thống. Do đó, việc tích hợp Thiết bị bảo vệ chống sốc điện (SPD) không chỉ đơn thuần là một sự nâng cao mà còn là một điều cần thiết quan trọng để đảm bảo độ tin cậy, an toàn và khả năng kinh tế của bất kỳ hệ thống lắp đặt PV nào.
Nguồn của các mối đe dọa đột biến trong hệ thống PV
Hiểu được nguồn gốc của đột biến điện là chìa khóa để thực hiện biện pháp bảo vệ hiệu quả. Các mối đe dọa có hai mặt:
Xung điện bên ngoài (Sét): Một tia sét đánh trực tiếp vào mảng PV hoặc mặt đất xung quanh có thể gây ra thiệt hại thảm khốc. Phổ biến hơn, các cú đánh gián tiếp gây ra quá điện áp lớn trong dây dẫn điện và các bộ phận kim loại của hệ thống. Ngay cả những cú đánh từ xa cũng có thể ghép các xung điện từ vào hệ thống dây điện rộng rãi của hệ thống lắp đặt PV.
Xung điện bên trong (chuyển mạch quá độ): Chúng được tạo ra trong chính hệ thống điện. Hoạt động của cầu dao, công tắc tơ hoặc sự chuyển đổi nhanh chóng của thiết bị điện tử công suất của biến tần có thể tạo ra các xung điện áp tần số cao. Hơn nữa, những biến động trong lưới điện, chẳng hạn như chuyển mạch tụ điện, cũng có thể lan truyền vào hệ thống PV.
Nếu không có biện pháp bảo vệ, các hiện tượng quá điện áp nhất thời này có thể dẫn đến sự phá hủy ngay lập tức và không thể khắc phục được đối với các bộ phận nhạy cảm và đắt tiền, chủ yếu là các mô-đun quang điện và bộ biến tần. Chúng cũng có thể gây ra sự xuống cấp tích lũy của lớp cách điện và các linh kiện điện tử, dẫn đến hư hỏng sớm và giảm tuổi thọ hệ thống.
Vai trò và vị trí của SPD trong hệ thống PV
SPD có chức năng như một van giảm áp cho hệ thống điện. Nó hạn chế tình trạng quá điện áp nhất thời bằng cách chuyển dòng điện đột biến xuống đất một cách an toàn, từ đó kẹp điện áp ở mức an toàn cho thiết bị được kết nối. Chiến lược SPD toàn diện cho hệ thống PV bao gồm cách tiếp cận phối hợp nhiều giai đoạn, thường được gọi là phân vùng:
Bảo vệ phía DC (Mảng PV đến Biến tần): Phía DC của hệ thống, bao gồm các tấm pin mặt trời và hệ thống cáp chạy tới biến tần, rất dễ bị ảnh hưởng bởi các xung điện do sét gây ra.
SPD loại 1 thường được lắp đặt tại hộp tổ hợp DC chính. Chúng được thiết kế để chịu được dòng điện xung rất cao do sét đánh trực tiếp hoặc ở gần, tạo ra tuyến phòng thủ đầu tiên.
Các SPD này bảo vệ cáp DC và tầng đầu vào DC của biến tần, đây là một trong những bộ phận dễ bị tổn thương nhất và tốn kém nhất để thay thế.
Bảo vệ phía AC (Kết nối biến tần với lưới): Đầu ra AC của biến tần và điểm kết nối với lưới điện chính cũng cần được bảo vệ chắc chắn.
SPD loại 2 được lắp đặt tại bảng phân phối AC, thường gần đầu ra của biến tần. Vai trò chính của chúng là bảo vệ chống lại các xung chuyển mạch và đột biến bắt nguồn từ lưới điện, ngăn chúng làm hỏng mạch đầu ra AC của biến tần.
SPD Loại 1 cũng có thể được yêu cầu ở lối vào dịch vụ chính nếu hệ thống PV được lắp đặt trong tòa nhà, cung cấp sự bảo vệ phối hợp cho toàn bộ hệ thống lắp đặt điện.
Bảo vệ đường truyền dữ liệu/truyền thông: Các hệ thống PV hiện đại thường bao gồm các thiết bị giám sát và truyền thông. SPD dành cho đường dữ liệu (ví dụ: Ethernet, RS485) rất cần thiết để bảo vệ các cổng tín hiệu nhạy cảm này khỏi các xung điện gây ra trên cáp truyền thông.
Những cân nhắc chính khi chọn SPD
Việc chọn SPD phù hợp bao gồm một số thông số kỹ thuật:
Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Uc): Phải cao hơn điện áp hệ thống tối đa (cả DC và AC).
Mức bảo vệ điện áp (Tăng): Đây là điện áp tối đa sẽ được truyền tới thiết bị. Mức Up thấp hơn mang lại khả năng bảo vệ tốt hơn nhưng phải tương thích với điện áp chịu được của thiết bị.
Dòng phóng điện danh nghĩa (In) và Dòng xung (Iimp): Những xếp hạng này cho thấy khả năng xả dòng điện đột biến của SPD. SPD loại 1 được đặc trưng bởi Iimp, trong khi SPD loại 2 được đặc trưng bởi In, phản ánh các vai trò bảo vệ khác nhau của chúng.
Tóm lại, khi hệ thống quang điện trở thành một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng năng lượng của chúng ta, việc bảo vệ khoản đầu tư này là điều tối quan trọng. Thiết bị chống sốc điện cung cấp giải pháp mạnh mẽ và tiết kiệm-hiệu quả để giảm thiểu rủi ro do quá điện áp nhất thời gây ra. Bằng cách triển khai-sơ đồ SPD được thiết kế tốt bao gồm cả phía DC và AC của hệ thống, người lắp đặt và chủ sở hữu có thể tăng cường đáng kể thời gian hoạt động của hệ thống, bảo vệ tài sản có giá trị và đảm bảo tạo ra năng lượng mặt trời sạch, đáng tin cậy, lâu dài. Bỏ qua lời phê bình này
