Với sự phát triển nhanh chóng của ngành năng lượng mới toàn cầu, quang điện (PV) đã trở thành giải pháp năng lượng sạch được sử dụng rộng rãi cho các doanh nghiệp, khu công nghiệp, tòa nhà thương mại và khách hàng dân cư. Tuy nhiên, so với các hệ thống phân phối truyền thống, hệ thống quang điện thường được lắp đặt trên mái nhà của các tòa nhà, trong không gian mở hoặc trong các nhà máy điện PV lớn, khiến chúng tiếp xúc lâu với môi trường tự nhiên, khiến chúng dễ bị sét đánh và tăng điện lưới hơn.
Với tư cách là nhà sản xuất thiết bị chống sét lan truyền (SPD), chúng tôi nhận thấy rằng nhiều lỗi hệ thống PV không bắt nguồn từ bản thân các mô-đun mà do quá điện áp nhất thời làm hỏng bộ biến tần, thiết bị giám sát hoặc hệ thống thông tin liên lạc. Do đó, trong thiết kế dự án PV hiện đại, thiết bị chống sét không còn là tùy chọn mà là một thành phần quan trọng để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn.
Vậy tại sao hệ thống quang điện phải có thiết bị chống sét lan truyền? Bài viết này sẽ phân tích điều này từ góc độ ứng dụng thực tế.
1.Hệ thống quang điện dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của sét đánh hơn
Không giống như các thiết bị điện trong nhà thông thường, hầu hết các thiết bị trong hệ thống PV đều được lắp đặt ngoài trời trong thời gian dài.
Ví dụ:
Mô-đun quang điện
Hộp kết hợp
Hệ thống bập bênh
Cáp DC
Biến tần
Chúng thường nằm ở khu vực rộng lớn và gần điểm cao nhất của tòa nhà.
Khi sét đánh, một dòng điện tăng vọt mạnh có thể được tạo ra do cảm ứng điện từ, ngay cả khi nó không chạm trực tiếp vào hệ thống quang điện.
Quá điện áp nhất thời này lan truyền nhanh chóng dọc theo mạch và ảnh hưởng nghiêm trọng đến thiết bị hệ thống.
Do đó, hệ thống PV là một kịch bản ứng dụng điển hình có nguy cơ sét cao.
2. Bảo vệ các thiết bị cốt lõi như bộ biến tần
Biến tần thường là một trong những thiết bị có giá trị và quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thống PV.
Chức năng chính của nó là chuyển đổi dòng điện một chiều (DC do cụm PV tạo ra thành dòng điện xoay chiều và kết nối nó với lưới điện.
Tuy nhiên, biến tần kết hợp một số lượng lớn các linh kiện điện tử phức tạp.
Ví dụ:
mô-đun IGBT
Mạch điều khiển
Mô-đun truyền thông
Hệ thống giám sát
Những linh kiện điện tử này rất nhạy cảm với quá điện áp.
Một khi bị ảnh hưởng bởi sự đột biến, nó có thể dẫn đến:
Tắt hệ thống
gián đoạn liên lạc
Mất điện
Hư hỏng thiết bị
Việc lắp đặt thiết bị bảo vệ đột biến có thể làm giảm hiệu quả các hiện tượng quá điện áp nhất thời do tác động lên biến tần..
3. Ngăn ngừa hư hỏng cho Mô-đun PV và Hộp kết hợp
Nhiều người cho rằng sét đánh chỉ ảnh hưởng đến biến tần.
Trên thực tế, các thành phần PV và hộp tổ hợp cũng có nguy cơ gặp rủi ro. Đặc biệt, trong các dự án điện mặt đất-quy mô lớn:
Diện tích mảng quang điện lớn;
Chiều dài cáp
Nguy cơ bị sét đánh cao
Khi xung điện lan truyền dọc theo đường dây DC, nó có thể dẫn đến:
Hiệu suất mô-đun bị suy giảm
hộp kết hợp
Thiết bị đầu cuối đốt
Bộ bảo vệ chống đột biến điện phía DC có thể nhanh chóng giải phóng năng lượng trước khi đột biến điện xâm nhập vào thiết bị, giảm nguy cơ hư hỏng.
4. Giảm thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và tổn thất phát điện
Đối với các dự án quang điện thương mại và công nghiệp, thời gian ngừng hoạt động của hệ thống đồng nghĩa với tổn thất kinh tế trực tiếp.
Ví dụ:
Doanh thu sản xuất điện giảm
Gián đoạn sản xuất
Tăng chi phí bảo trì
Nếu thiết bị quan trọng bị hư hỏng do đột biến điện, việc sửa chữa và thay thế thường mất nhiều thời gian.
Khi xảy ra đột biến, SPD sẽ phản ứng nhanh chóng để hạn chế quá điện áp ở phạm vi an toàn.
Điều này giúp cải thiện tính liên tục của hệ thống và giảm nguy cơ ngừng hoạt động không mong muốn.
5. Hệ thống quang điện có nguy cơ ở cả AC và DC
So với hệ thống điện thông thường, hệ thống quang điện có cấu trúc độc đáo hơn.
Nó bao gồm:
phía DC
Bao gồm:
Mô-đun quang điện
Dây quang điện
Hộp kết hợp
Đầu vào biến tần
Bên giao tiếp
Bao gồm:
Đầu ra biến tần
Tủ phân phối
Hệ thống phát điện nối lưới
Sấm sét có thể xâm nhập vào hệ thống từ cả hai phía DC và AC.
Do đó, một giải pháp chống sét quang điện hoàn chỉnh thường yêu cầu:
DC SPD
AC SPD
Bảo vệ kép.
Điều này tạo ra một hệ thống bảo vệ hoàn chỉnh.
6. Tuân thủ các thông số kỹ thuật và công nghiệp
Với quy định ngày càng tăng của ngành quang điện, ngày càng nhiều quốc gia và khu vực yêu cầu các dự án phải trang bị các biện pháp chống sét lan truyền.
Đặc biệt:
Dự án quang điện thương mại và công nghiệp
Các nhà máy điện được lắp đặt trên mặt đất-lớn
Hệ thống quang điện trong các tòa nhà công cộng
Ở giai đoạn thiết kế, thường cần phải xem xét:
Đánh giá rủi ro sét
Sơ đồ cấu hình SPD
Thiết kế hệ thống nối đất
Các yêu cầu tiêu chuẩn không chỉ giúp nâng cao độ an toàn của hệ thống mà còn cải thiện tỷ lệ chấp nhận của dự án.
7. Bảo vệ hệ thống giám sát và liên lạc
Các nhà máy quang điện hiện đại không chỉ dựa vào hoạt động của thiết bị phát điện mà còn cần một số lượng lớn thiết bị giám sát thông minh.
Ví dụ:
Thiết bị thu thập dữ liệu
Hệ thống giám sát môi trường
Mô-đun truyền thông
Nền tảng giám sát từ xa
Các thiết bị này thường sử dụng thiết bị điện tử có điện áp-thấp.
Chúng dễ bị tổn thương do sốc điện hơn các thiết bị điện.
Do đó, chống sét lan truyền không chỉ bảo vệ bản thân hệ thống phát điện mà còn bảo vệ hoạt động ổn định của toàn bộ mạng giám sát.
8. Cải thiện lợi tức đầu tư tổng thể của hệ thống
Từ quan điểm đầu tư dự án, chi phí của thiết bị chống sét lan truyền thường chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng vốn đầu tư vào hệ thống quang điện.
Tuy nhiên, giá trị chúng mang lại là rất lớn.
Bao gồm:
Giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị
Chi phí bảo trì thấp hơn
Tăng tính khả dụng của hệ thống
Kéo dài tuổi thọ thiết bị
Cải thiện sự ổn định của thu nhập từ sản xuất điện
Cấu hình SPD hợp lý là khoản đầu tư-hiệu quả về mặt chi phí cho các nhà máy quang điện có tuổi thọ thiết kế trên 20 năm.
Tại sao ngày càng có nhiều dự án quang điện nhấn mạnh vào cấu hình SPD?
Với mức độ thông minh ngày càng tăng của biến tần và quy mô mở rộng của nhà máy quang điện, giá trị của thiết bị và độ phức tạp của hệ thống cũng ngày càng tăng.
Trong trường hợp xảy ra sự cố đột biến, nó không chỉ gây ra lỗi thiết bị riêng lẻ mà còn ảnh hưởng đến hoạt động của toàn bộ nhà máy.
Do đó, ngày càng có nhiều dự án kết hợp khả năng chống đột biến điện vào thiết kế tổng thể của họ ngay từ những giai đoạn xây dựng đầu tiên.
Bộ tiết kiệm điện (SPD) đã trở nên quan trọng đối với các hệ thống quang điện hiện đại như cầu dao và cầu chì.
Phần kết luận:
Hệ thống PV hoạt động ngoài trời trong thời gian dài và phải đối mặt với các rủi ro như sét đánh, biến động lưới điện và quá điện áp gây ra. Việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền không chỉ bảo vệ bộ biến tần, các bộ phận quang điện và thiết bị giám sát khỏi hư hỏng do đột biến điện mà còn giảm thời gian ngừng hoạt động, giảm chi phí bảo trì và cải thiện-độ tin cậy lâu dài của hệ thống phát điện. Cấu hình đúng cách các thiết bị chống sét lan truyền phía AC đã trở thành một bước quan trọng đối với các chủ sở hữu muốn đảm bảo vận hành an toàn và hoàn vốn đầu tư cho các dự án PV.
Câu hỏi thường gặp Hệ thống PV có cần thiết bị chống sét lan truyền không?
Đối với hầu hết các dự án PV, nên lắp đặt các thiết bị phóng điện có mục đích đặc biệt, đặc biệt là ở các hệ thống ngoài trời và khu vực có hoạt động sét cao.
Một hệ thống PV cần bao nhiêu SPD?
Thiết bị chống sét thường cần được lắp đặt ở cả phía DC và AC để tạo thành một hệ thống bảo vệ hoàn chỉnh.
Thiết bị chống sét có thể ngăn chặn sét đánh trực tiếp không?
SPD (Máy dò điện áp duy trì) chủ yếu được sử dụng để hạn chế điện áp tăng do sét đánh. Chống sét trực tiếp cũng yêu cầu sử dụng cột thu lôi và hệ thống nối đất.
Tại sao bộ biến tần quang điện dễ bị sóng lớn?
Bộ biến tần chứa nhiều linh kiện điện tử rất nhạy cảm với quá điện áp thoáng qua và do đó cần được bảo vệ tập trung.
SPD có thể tiếp tục bảo vệ thiết bị sau sự cố không?
Không. Hệ thống phải được thay thế kịp thời sau khi hết hạn sử dụng hoặc gặp trục trặc. Nếu không, hệ thống sẽ mất khả năng chống sét lan truyền hiệu quả.