Cách chế tạo tủ điện chống sét cho hệ thống năng lượng mặt trời

Tủ điện chống sét được sử dụng trong hệ thống PV là gì? Tủ điện chống sét trong hệ thống năng lượng mặt trời làm gì?

Tủ điện chống sét là một vỏ bọc điện hợp nhất nhiều kết nối đầu vào và đầu ra trong hệ thống quang điện (PV). Nó thường tích hợp các thành phần bảo vệ và chức năng thiết yếu như cầu chì, bộ ngắt mạch và thiết bị chống sét lan truyền (SPD). Được đặt giữa các mảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời và biến tần, vai trò chính của nó bao gồm:

• Tổng hợp một số chuỗi PV thành một hoặc nhiều đầu ra hợp nhất để hợp lý hóa hệ thống dây điện.

• Bảo vệ quá dòng được cung cấp bằng cách sử dụng cầu chì hoặc bộ ngắt mạch để bảo vệ hệ thống khỏi các lỗi điện.

• Kết hợp các thiết bị chống sét lan truyền để bảo vệ hệ thống khỏi điện áp thoáng qua tăng đột biến do sét đánh hoặc các sự kiện chuyển mạch.

• Tạo điều kiện giám sát và bảo trì hệ thống đơn giản bằng cách tập trung các kết nối và các yếu tố bảo vệ trong một vỏ bọc duy nhất, có thể tiếp cận.

Cấu hình này đảm bảo nâng cao độ an toàn, độ tin cậy và hiệu quả hoạt động của việc lắp đặt quang điện, tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp và yêu cầu môi trường có liên quan. Cần phải thêm một tủ điện trong hệ mặt trời.

Vật liệu và dụng cụ để chế tạo 1 tủ điện trong hệ thống năng lượng mặt trời

Các thành phần thiết yếu

Các công cụ bạn cần để lắp ráp và thử nghiệm

Cho dù bạn đang xây dựng một bộ kết hợp để sử dụng cho mục đích dân dụng hay thương mại, những công cụ này đều cần thiết.

Công cụ cốt lõi

• Máy khoan điện có mũi cưa lỗ: Để lắp đặt các tuyến, lỗ thông hơi và giá đỡ.

• Đồng hồ vạn năng (DC lên đến 1000V): Để kiểm tra trước khi vận hành.

• Dụng cụ tuốt dây + dụng cụ uốn PV: Bắt buộc đối với các thiết bị đầu cuối tương thích với MC4 hoặc ống sắt.

• Trình điều khiển vít: Flathead và Philips; Cách điện VDE để đảm bảo an toàn.

• Cờ lê / trình điều khiển mô-men xoắn: Đảm bảo tuân thủ mô-men xoắn đầu cuối theo IEC 61439.

• Ống co nhiệt & dây buộc zip: Để tổ chức cáp và chống chịu thời tiết.

Hướng dẫn từng bước: Tự làm tủ điện cho hệ thống năng lượng mặt trời

Bước 1: Lập kế hoạch thiết kế tủ điện cho hệ thống năng lượng mặt trời

Trước khi khoan một lỗ hoặc tước bất kỳ dây nào, bạn cần lập kế hoạch bố trí hộp kết hợp của mình một cách cẩn thận. Một kế hoạch vững chắc sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian, tiền bạc và ngăn ngừa nguy cơ điện hoặc hỏa hoạn.

1. Tính toán các thông số của hệ mặt trời

Bắt đầu bằng cách xác định các thông số điện thiết yếu của hệ thống PV của bạn. Những giá trị này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn các thành phần bảo vệ và kích thước dây của bạn.

Mẹo: Đảm bảo tổng dòng điện đầu ra không vượt quá công suất định mức của thanh cái, MCB và dây đầu ra. Luôn bao gồm biên độ an toàn 20–25% khi định cỡ dây dẫn và thiết bị bảo vệ.

2. Chọn các thành phần phù hợp dựa trên thiết kế hệ thống

Khi điện áp và các giá trị dòng điện được biết, vui lòng chọn các thành phần phù hợp hoặc vượt quá các thông số kỹ thuật đó. Đảm bảo rằng tất cả các thành phần đều được xếp hạng DC và tương thích với năng lượng mặt trời, vì thiết bị được xếp hạng AC không an toàn để sử dụng trong các hệ thống PV.

Chẳng hạn:

Mẹo: Tất cả các thành phần điện phải được chứng nhận hoạt động DC và đáp ứng các tiêu chuẩn IEC 61439-2 hoặc UL 1741 cho hệ thống PV.

3. Kiểm tra các yêu cầu về không gian và giải phóng mặt bằng

Đảm bảo vỏ bọc có đủ không gian bên trong cho tất cả các bộ phận, hệ thống dây điện và khe hở nhiệt. Dưới đây là một sơ đồ bố cục ví dụ cho hộp kết hợp 3 chuỗi:

Ví dụ ước tính bố cục nội bộ (đối với đầu vào 3 chuỗi):

Mẹo: Cung cấp độ sâu bổ sung (≥150 mm) cho các uốn cong cáp và các phụ kiện gắn DIN.

Duy trì khoảng cách ít nhất 10 mm giữa các bộ phận mang điện để đảm bảo luồng không khí thích hợp và tránh phóng điện hồ quang.

Xem xét khả năng mở rộng trong tương lai — nếu thêm nhiều dây hơn sau đó, hãy dành chiều dài đường ray và không gian bảng điều khiển ngay bây giờ.

Bước 2: Chuẩn bị vỏ bọc

Sau khi lập kế hoạch bố trí của bạn, bước tiếp theo là chuẩn bị vật lý hộp bao vây sẽ chứa các thành phần kết hợp năng lượng mặt trời của bạn. Bước này rất quan trọng để đảm bảo an toàn, bảo vệ chống lại thời tiết và dễ bảo trì.

1. Chọn hộp bao vây phù hợp

Chọn vỏ bền, chống tia cực tím và thời tiết để đảm bảo bảo vệ chống bụi, nước và ăn mòn (ví dụ: IP65 hoặc NEMA 4X). Bạn có thể chọn từ các vật liệu như:

• Polycarbonate (PC) – Trọng lượng nhẹ và chống tia cực tím

• Polyester gia cố bằng sợi thủy tinh – Chắc chắn, kháng hóa chất

• Kim loại (thép / nhôm) – Cứng và lý tưởng cho môi trường va đập cao (đảm bảo lớp phủ chống gỉ)

Chẳng hạn:

Kích thước đề xuất (cho 2–4 chuỗi):

• Tối thiểu: 300mm x 200mm x 150mm (12″ x 8″ x 6″)

• Để mở rộng trong tương lai hoặc nhiều hơn 4 dây: hãy xem xét 400mm x 300mm x 180mm

2. Khoan lỗ vào và đầu ra cáp

Sử dụng mũi khoan bước để tạo lỗ sạch cho:

• Đầu vào năng lượng mặt trời (một lỗ trên mỗi chuỗ)

• Dây đầu ra DC

• Dây nối đất (tùy chọn)

• Dây cảm biến tùy chọn (nếu sử dụng các tính năng giám sát)

Sử dụng đệm cáp PG9 cho dây 4–6mm² (đầu vào) và PG13.5 trở lên cho dây đầu ra 10mm² +.

3. Lắp đặt tuyến cáp và DIN Rail

• Siết chặt các tuyến cáp vào các lỗ đã khoan để chống thấm nước

• Gắn thanh ray DIN theo chiều ngang bằng vít hoặc đinh tán

• Tùy chọn: Thêm tấm nền để hỗ trợ thành phần và định tuyến cáp gọn gàng

Mẹo: Thử nghiệm lắp cầu chì, cầu dao và mô-đun SPD trong thanh ray DIN trước khi đấu dây.

4. Kiểm tra khoảng cách và bố cục

Lắp khô tất cả các thành phần bên trong để xác minh:

• Đủ không gian giữa cầu dao, SPD và thanh cái

• Dễ dàng truy cập để đi dây và bảo trì

• Không can thiệp vào nắp vỏ bọc

Để lại khoảng trống 10–15mm giữa các thành phần nếu có thể.

Bước 3: Cài đặt các thành phần

Khi vỏ bọc đã sẵn sàng, đã đến lúc lắp các bộ phận điện lõi một cách an toàn.

Lắp đặt là một bước quan trọng trong việc xây dựng hộp kết hợp năng lượng mặt trời. Các thành phần này bảo vệ hệ thống năng lượng mặt trời khỏi các điều kiện quá dòng và quá áp thoáng qua, đảm bảo an toàn và độ tin cậy.

1. Cài đặt thanh ray DIN

• Chọn thanh ray DIN 35mm tiêu chuẩn (tương thích với EN 60715).

• Gắn nó theo chiều ngang và trung tâm trên mặt sau bằng vít thép không gỉ M4 và miếng đệm bằng nhựa hoặc nylon để tránh các vấn đề nối đất.

• Đảm bảo đường ray được cân bằng hoàn hảo bằng cách sử dụng mức tinh thần.

• Khoảng cách đề xuất: Để lại khoảng trống ít nhất 10–15mm phía trên và dưới đường ray để lưu thông không khí và các điều chỉnh trong tương lai.

2. Cài đặt giá đỡ cầu chì và cầu chì

• Kẹp chặt giá đỡ cầu chì vào thanh ray DIN với các đầu nối đầu vào / đầu ra của chúng được căn chỉnh theo chiều ngang để đi dây gọn gàng.

• Chèn cầu chì PV định mức DC (ví dụ: 15A / 1000V); Theo dòng điện tối đa của mảng năng lượng mặt trời (Định mức cầu chì ≥ 1.25 × Isc).

• Kiểm tra kỹ định mức điện áp và dòng điện của cầu chì so với thông số kỹ thuật chuỗi của bạn.

3. Lắp đặt bộ ngắt mạch DC

• Chọn MCB định mức DC với voltage xếp hạng ≥ hệ thống voltage (ví dụ: 1000V DC, 2 cực).

• Gắn chúng bên cạnh giá đỡ cầu chì, duy trì khoảng cách 5–10 mm để đi dây và tản nhiệt.

• Kết nối đầu ra của mỗi cầu chì với đầu vào của cầu dao tương ứng bằng dây đồng cách điện (4 mm²).

• Thiết bị đầu cuối mô-men xoắn theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, thường là 2.5–3.5

4. Cài đặt SPD (Thiết bị chống sét lan truyền)

• Sử dụng SPD Loại 1 + 2 hoặc SPD Loại 2, chẳng hạn như LSP FLP-PV1000 hoặc SLP-PV1000, được đánh giá cho ít nhất 1000V DC.

• Gắn SPD càng gần thanh cái hoặc đầu ra cầu dao càng tốt để giảm thiểu vùng bảo vệ (chuyển đổi LPZ1 sang LPZ2).

• Kết nối SPD L + / L– với thanh cái dương và âm.

• Nối đất SPD qua tuyến đường ngắn nhất có thể (≤30 cm) bằng dây đồng 16 mm².

• SPD có cửa sổ chỉ báo trạng thái (màu xanh lá cây = hoạt động, màu đỏ = thay thế).

5. Gắn thanh cái đồng

• Sử dụng thanh cái đồng điện phân có bề mặt mạ thiếc (tùy chọn) để chống ăn mòn.

• Gắn thanh cái trên giá đỡ nylon hoặc gốm, cao 10–15 mm, được cố định bằng bu lông M6 và vòng đệm sao để dẫn điện.

• Định vị chúng với đủ khoảng cách để kết nối:

• • Tất cả các đầu ra chuỗi từ bộ ngắt (phía đầu vào).

• • Cáp đầu ra DC + và DC- chính (phía đầu ra).

• Sử dụng vấu nén phẳng hoặc đầu cuối uốn và mô-men xoắn đến 4–6 Nm theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Bước 4: Đấu dây hộp kết hợp năng lượng mặt trời

Cầu chì và dây cầu dao:

Kết nối dây dẫn dương của mỗi chuỗi PV với đầu vào của giá đỡ cầu chì. Từ đầu ra cầu chì, nối trực tiếp vào đầu vào bộ ngắt DC tương ứng. Vặn chặt tất cả các vít đầu cuối bằng tuốc nơ vít mô-men xoắn để đảm bảo kết nối điện chắc chắn. Dán nhãn mỗi chuỗi bằng bút đánh dấu vĩnh viễn hoặc thẻ in.

Kết nối thanh cái:

Định tuyến đầu ra của mỗi cầu dao đến một thanh cái dương chung. Sử dụng cáp dày màu đỏ 6mm² hoặc 10mm² để xử lý dòng điện kết hợp. Làm tương tự cho tất cả các dây dẫn âm, kết nối trực tiếp với thanh cái âm chung. Kết nối an toàn với các đầu nối vòng và bắt vít chúng chắc chắn vào thanh cái.

Kết nối SPD:

Kết nối các thiết bị đầu cuối của SPD với thanh cái dương và âm, đảm bảo dây ngắn và trực tiếp. Gắn dây nối đất màu xanh lá cây / vàng của SPD vào bu lông nối đất của vỏ bọc. Sau đó, kết nối bu lông này với mặt đất hệ thống của bạn bằng dây 6–10mm².

LSP SPD như dòng SLP-PV1000 được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng DC năng lượng mặt trời, với các kiểu máy được đánh giá lên đến 1000V.

Kết nối đầu ra

Sử dụng cáp năng lượng mặt trời DC được đánh giá thích hợp (ví dụ: 6mm² hoặc 10AWG).

Từ thanh cái dương và âm, luồn dây qua các tuyến cáp đến bộ điều khiển sạc hoặc đầu vào biến tần của bạn.

Mẹo: Đối với khoảng cách xa hơn, hãy vặn cặp DC để giảm EMI.

Ví dụ: Nếu mỗi dây tạo ra tối đa 9A và bạn có 3 dây, hãy đảm bảo cáp đầu ra và thanh cái có thể mang ít nhất 30A một cách an toàn. Sử dụng thanh cái đầu vào kép để kết thúc an toàn và dễ bảo trì

Hệ thống dây nối đất và hoàn thiện

Kết nối tất cả các thành phần kim loại (thanh cái, SPD, vỏ bọc) với một mặt đất chung.

Vặn chặt tất cả các vít bằng trình điều khiển mô-men xoắn theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.

Gắn nhãn từng chuỗi và đầu ra rõ ràng.

Đóng vỏ và kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng.

Mẹo: Sử dụng đồng hồ vạn năng để xác minh điện áp của từng chuỗitage và cực tính trước khi đấu dây.

Sử dụng dây được dán nhãn để xác định từng kết nối chuỗi.

Điều này giúp đơn giản hóa việc khắc phục sự cố và bảo trì sau này.

Bước 5: Kiểm tra hộp kết hợp năng lượng mặt trời

Kiểm tra hộp kết hợp năng lượng mặt trời đảm bảo nó hoạt động an toàn và hiệu quả. Bước này xác minh rằng tất cả các thành phần hoạt động như dự kiến và hệ thống đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế. Bạn có thể xác định và giải quyết các vấn đề trước khi kết nối hộp với hệ thống điện mặt trời của mình bằng cách tiến hành các thử nghiệm kỹ lưỡng.

Các bước để kiểm tra hộp kết hợp của bạn

1. Kiểm tra các kết nối vật lý

Bắt đầu bằng cách kiểm tra trực quan tất cả các kết nối bên trong hộp kết hợp. Đảm bảo dây được gắn chắc chắn vào các thiết bị đầu cuối và các đầu nối được uốn đúng cách. Dây lỏng lẻo hoặc kết nối kém có thể dẫn đến mất năng lượng hoặc nguy cơ điện. Kiểm tra các dấu hiệu hư hỏng, chẳng hạn như lớp cách điện bị sờn hoặc ăn mòn, đồng thời thay thế bất kỳ bộ phận nào bị xâm phạm.

2. Xác minh phân cực và điện áp

Sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra điện áp và cực tính của từng chuỗi năng lượng mặt trời. Bước này đảm bảo rằng hệ thống dây điện phù hợp với thông số kỹ thuật thiết kế và không có chuỗi nào bị đảo ngược. Phân cực không chính xác có thể làm hỏng biến tần hoặc các thành phần khác của hệ thống.

Mẹo: Đặt đồng hồ vạn năng của bạn để đo điện áp DC và kiểm tra từng chuỗi riêng lẻ. So sánh các kết quả đọc với các giá trị mong đợi của bạn để xác nhận độ chính xác.

3. Kiểm tra thiết bị chống sét lan truyền (SPD)

Xác minh chức năng của SPD bằng cách mô phỏng điện áp tăng vọt. Kiểm tra này đảm bảo thiết bị kích hoạt chính xác để bảo vệ hệ thống của bạn khỏi nhiễu điện. Thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất về quy trình thử nghiệm.

4. Kiểm tra nối đất

Nối đất là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và độ tin cậy. Kiểm tra các kết nối nối đất bằng cách sử dụng máy kiểm tra tính liên tục để xác nhận chúng an toàn và hoạt động. Nối đất thích hợp giúp ngăn ngừa điện giật và giảm nguy cơ hư hỏng khi xảy ra lỗi.

5. Giám sát đầu ra

Kết nối hộp kết hợp với biến tần của bạn và theo dõi đầu ra một cách nhanh chóng. Đảm bảo voltage và các chỉ số hiện tại phù hợp với thông số kỹ thuật của hệ thống của bạn. Bất kỳ sự khác biệt nào cũng có thể chỉ ra lỗi đi dây hoặc các vấn đề về thành phần cần chú ý.

Các vấn đề thường gặp cần theo dõi

• Kết nối lỏng lẻo: Kiểm tra lại tất cả các thiết bị đầu cuối và đầu nối nếu bạn nhận thấy vol dao độngtage hoặc đọc hiện tại.

• Phân cực không chính xác: Phân cực ngược có thể gây ra trục trặc hệ thống. Kiểm tra kỹ hệ thống dây điện trong quá trình kiểm tra VOC.

• Các thành phần bị lỗi: Thay thế cầu chì, cầu dao hoặc thanh cái bị hỏng để khôi phục chức năng.

Kiểm tra hộp kết hợp năng lượng mặt trời của bạn là một bước quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của nó. Bằng cách làm theo các quy trình này, bạn có thể tự tin tích hợp hộp vào hệ thống điện mặt trời của mình, biết rằng nó sẽ hoạt động an toàn và hiệu quả

Mẹo an toàn cho hộp kết hợp năng lượng mặt trời tự làm

Làm:

• Ngắt kết nối hoàn toàn các tấm pin mặt trời trước khi bắt đầu bất kỳ hệ thống dây điện hoặc thử nghiệm nào.

• Đeo găng tay cách điện và sử dụng các dụng cụ cách điện khi xử lý các thành phần DC mang điện — hồ quang DC có thể nguy hiểm hơn AC.

• Chỉ sử dụng cầu dao, cầu chì, thiết bị đầu cuối và cáp được xếp hạng DC — các thành phần AC có thể không ngắt DC một cách an toàn.

• Mô-men xoắn tất cả các vít đầu cuối theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất để tránh các kết nối lỏng lẻo và phóng điện hồ quang.

• Ghi nhãn rõ ràng tất cả các thành phần, bao gồm cầu chì, cầu dao, SPD và đầu vào / đầu ra chuỗi để bảo trì dễ dàng hơn trong tương lai.

• Xác minh cực tính của thiết bị chống sét lan truyền và đảm bảo nối đất của nó được kết nối chắc chắn trước khi cấp điện cho hệ thống.

Không:

• Không sử dụng bảo vệ định mức AC (cầu dao, cầu chì, SPD) – chúng không được thiết kế cho điện áp DC năng lượng mặt trời.

• Đừng bỏ qua nối đất. Nối đất tất cả các bộ phận kim loại và SPD theo mã NEC / IEC.

• Đừng bỏ qua bảo vệ chống sét lan truyền. Sét hoặc đột biến thoáng qua có thể phá hủy các tấm pin và biến tần — SPD là điều cần thiết.

• Đừng làm quá tải thanh cái. Kiểm tra công suất dòng điện định mức và áp dụng biên độ an toàn 20–25%.

Mẹo: Ngay cả ở điện áp thấp (ví dụ: 48–100 V DC), mạch năng lượng mặt trời có thể cung cấp dòng điện cao và duy trì hồ quang nguy hiểm — hãy thận trọng với mọi kết nối.

Câu hỏi thường gặp về Xây dựng hộp kết hợp năng lượng mặt trời

Q1: Tôi nên sử dụng kích thước dây nào cho các kết nối bên trong?

Thông thường, sử dụng dây DC định mức năng lượng mặt trời từ 4mm² đến 10mm², tùy thuộc vào tải hiện tại và chiều dài của đường dây. Luôn định cỡ dây để giảm thiểu điện áp rơi và đảm bảo an toàn.

Q2: Tôi có thể kết hợp bao nhiêu dây một cách an toàn?

Một hộp kết hợp năng lượng mặt trời cỡ trung thường có thể xử lý từ 4 đến 6 dây, miễn là thanh cái và cầu dao được đánh giá phù hợp. Luôn tính toán tổng dòng điện cẩn thận để tránh vượt quá định mức thành phần.

Q3: Làm cách nào để xác định xếp hạng cầu chì và cầu dao chính xác?

Xác định dòng ngắn mạch cao nhất (Isc) và điện áp hở mạch (Voc) của bảng điều khiển của bạn. Nhân Isc với số lượng chuỗi song song và Voc với số bảng nối tiếp. Chọn cầu chì và cầu dao có xếp hạng cao hơn một chút các giá trị này để duy trì biên độ an toàn.

Q4: Tôi có thể bỏ qua thiết bị chống sét lan truyền để tiết kiệm chi phí không?

Nó không được khuyến khích mạnh mẽ. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) bảo vệ toàn bộ hệ thống năng lượng mặt trời của bạn khỏi điện áp tăng đột biến, sét đánh và hư hỏng biến tần tiềm ẩn, ngăn ngừa việc sửa chữa tốn kém và thời gian ngừng hoạt động.

Q5: Tại sao tôi nên sử dụng LSP SPD?

LSP SPD là:

• Được thiết kế và thử nghiệm đặc biệt cho các ứng dụng quang điện (PV)

• Được chế tạo theo tiêu chuẩn IEC / EN 61643 và UL

• Cung cấp khả năng tăng cao, độ bền tuyệt vời và hiệu suất ổn định trong môi trường khắc nghiệt

Chúng được tin cậy trong cả hệ thống năng lượng mặt trời quy mô dân dụng và tiện ích trên toàn thế giới.

Q6: Người mới bắt đầu có thể tự chế tạo hộp kết hợp năng lượng mặt trời không?

Có. Nếu bạn làm theo hướng dẫn chi tiết, hãy sử dụng các công cụ thích hợp và ưu tiên an toàn.

Sử dụng các thành phần chất lượng, chẳng hạn như cầu chì, cầu dao LSP và SPD, có thể giảm đáng kể rủi ro và đơn giản hóa quy trình.

Cho dù bạn đang cấp nguồn cho cabin từ xa hay tối ưu hóa việc lắp đặt ngoài lưới, việc xây dựng hộp kết hợp năng lượng mặt trời của bạn có thể:

• Hiệu quả

• Tùy biến

• Một dự án kỹ thuật bổ ích

Chưa sẵn sàng để xây dựng của riêng bạn?

LSP cung cấp đầy đủ các hộp kết hợp năng lượng mặt trời được lắp ráp sẵn, được chứng nhận cho các kích thước hệ thống khác nhau.