Cách chọn SPD cho hệ thống năng lượng mặt trời: Hướng dẫn của chuyên gia cho người mới bắt đầu

Thật không may, các hệ thống điện mặt trời đặc biệt dễ bị hư hỏng do sét lan truyền do vị trí tiếp xúc và cáp kéo dài. Trên thực tế, nếu không có thiết bị chống sét lan truyền (SPD) thích hợp, mảng năng lượng mặt trời của bạn sẽ trở thành mục tiêu dễ dàng cho điện áp tăng đột biến do sét đánh, dao động nguồn điện hoặc lỗi hệ thống bên trong.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn mọi thứ bạn cần biết về lựa chọn SPD năng lượng mặt trời, từ việc xác định loại thích hợp đến hiểu các xếp hạng quan trọng như điện áp hoạt động liên tục tối đa và dòng phóng điện danh định. Cho dù bạn đang lắp đặt một hệ thống mới hay nâng cấp một hệ thống hiện có, thông tin này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về việc bảo vệ thiết bị năng lượng mặt trời có giá trị của mình.

 

Hiểu vai trò của SPD trong hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống điện mặt trời phải đối mặt với lỗ hổng duy nhất mà các hệ thống điện thông thường không gặp phải. Được đặt ngoài trời và tiếp xúc trực tiếp với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, các hệ thống này trở thành mục tiêu chính cho sét đánh và các dòng điện khác. Hiểu được vai trò quan trọng của Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa việc lắp đặt năng lượng mặt trời lâu dài và hỏng hóc thiết bị tốn kém.

Tại sao thiết bị chống sét lan truyền bảng điều khiển năng lượng mặt trời là cần thiết

Hàng năm, quá áp thoáng qua gây ra thiệt hại hàng triệu đô la cho các hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời trên toàn thế giới. Các hệ thống năng lượng mặt trời đặc biệt dễ bị thiệt hại do sét lan truyền vì một số lý do thuyết phục:

Hơn nữa, các hệ thống quang điện không được bảo vệ ở những khu vực thường xuyên bị sét đánh sẽ bị hư hỏng nhiều lần và nghiêm trọng, dẫn đến chi phí sửa chữa rất lớn, thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và mất doanh thu. Một số nhà phát triển có thể cân nhắc bỏ qua bảo vệ chống sét lan truyền để giảm chi phí dự án ban đầu, tuy nhiên, cách tiếp cận này thường dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn đáng kể khi thiết bị chắc chắn bị hư hỏng.

Cách SPD bảo vệ chống sét và đột biến lưới điện

Thiết bị chống sét lan truyền hoạt động thông qua một cơ chế tinh vi giúp xử lý an toàn các đột biến điện áp nguy hiểm. Thành phần quan trọng trong hầu hết các SPD năng lượng mặt trời là Metal Oxide Varistor (MOV), thay đổi điện trở của nó tùy thuộc vào điều kiện điện áp.

Khi được lắp đặt đúng cách, các thiết bị chống sét lan truyền chất lượng có thể chịu được nhiều lần sét đánh, cung cấp khả năng bảo vệ lâu dài cho toàn bộ việc lắp đặt năng lượng mặt trời của bạn. Điều này kéo dài đáng kể tuổi thọ hoạt động của hệ thống đồng thời ngăn ngừa các lỗi thảm khốc có thể dẫn đến việc thay thế toàn bộ hệ thống.

 

Bạn cần bao nhiêu SPD trong một thiết lập năng lượng mặt trời?

Xác định số lượng và vị trí phù hợp của các thiết bị chống sét lan truyền là rất quan trọng khi lập kế hoạch chiến lược an toàn cho hệ thống năng lượng mặt trời của bạn. Số lượng SPD cần thiết thay đổi tùy thuộc vào độ phức tạp, vị trí và chiều dài của cáp chạy của thiết lập của bạn. Hãy kiểm tra nơi các thiết bị bảo vệ này nên được lắp đặt để có phạm vi bảo hiểm toàn diện.

Cả hai bên DC và AC đều dễ bị sét và quá áp thoáng qua, vì vậy việc lắp đặt Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) thích hợp ở cả hai bên là điều cần thiết để đảm bảo an toàn hệ thống và hiệu suất lâu dài.

Bảo vệ lối vào dịch vụ chính

Tuyến phòng thủ đầu tiên trong hệ mặt trời của bạn phải là một SPD mạnh mẽ ở lối vào dịch vụ chính. Điểm bảo vệ chính này yêu cầu SPD Loại 1 hoặc Loại 1 + 2, được thiết kế đặc biệt để xử lý các đợt tăng mạnh từ sét đánh trực tiếp. Các thiết bị hạng nặng này được lắp đặt giữa nguồn điện tiện ích hoặc mảng năng lượng mặt trời và biến tần, cung cấp khả năng bảo vệ cho toàn bộ hệ thống điện.

• Gắn trực tiếp vào một loại trực tiếp trong các bảng phân phối gắn trên bề mặt

Bảo vệ hộp phân phối phụ và kết hợp

Bảo vệ thứ cấp tại các điểm phân phối phụ trở nên cần thiết khi hệ mặt trời của bạn phát triển về kích thước. SPD loại 2 lý tưởng cho cấp độ này, thường được lắp đặt tại các hộp kết hợp tổng hợp nhiều chuỗi năng lượng mặt trời.

Đối với các hệ thống lớn hơn với mảng phân tán, bảo vệ nên được cài đặt ở cấp độ mảng trong các hộp kết hợp. Mỗi hộp kết hợp phải có SPD riêng để đảm bảo bảo vệ thích hợp trong toàn bộ hệ thống. Các thiết bị Loại 2 này xử lý các đợt tăng điện thường xuyên, nhỏ hơn đến từ việc chuyển đổi nguồn hoặc dao động lưới điện.

SPD cấp thiết bị cho biến tần và bộ điều khiển

Cấp bảo vệ cuối cùng tập trung vào việc bảo vệ các thành phần nhạy cảm và đắt tiền nhất của bạn. Biến tần, đặc biệt dễ bị sét đánh, được hưởng lợi rất nhiều từ SPD chuyên dụng. Nhiều mẫu biến tần thương mại mới hơn cung cấp các tùy chọn SPD tích hợp cho đường dây AC, DC và thông tin liên lạc.

Một số nhà sản xuất cung cấp hướng dẫn về bảo vệ thiết bị cụ thể. Ví dụ: LSP khuyến nghị rằng tất cả các biến tần ba pha nên có bảo vệ chống sét lan truyền trên các đường dây AC, RS485 và Ethernet. LSP đặc biệt khuyên bạn nên giữ chiều dài dây dưới 50 cm giữa SPD và thiết bị để đạt hiệu quả tối đa.

Mặc dù chi phí trả trước của nhiều SPD có vẻ đáng kể, nhưng chắc chắn khoản đầu tư này là tối thiểu so với việc thay thế các thành phần bị hư hỏng sau sự kiện tăng vọt. Hãy nhớ rằng việc lựa chọn SPD thích hợp không chỉ đơn thuần là về số lượng — mà còn tạo ra một hệ thống bảo vệ phối hợp phù hợp với cài đặt cụ thể của bạn.

 

Chọn loại và xếp hạng SPD phù hợp

Lựa chọn bảo vệ chống sét lan truyền thích hợp là một quy trình kỹ thuật đòi hỏi phải hiểu một số thông số kỹ thuật chính. Loại và xếp hạng SPD phù hợp phải phù hợp với cấu hình hệ thống năng lượng mặt trời cụ thể của bạn để đảm bảo bảo vệ hiệu quả chống lại các đợt tăng gây hại.

Giải thích phạm vi và loại SPD (Loại 1, 2, 3)

Thiết bị chống sét lan truyền cho hệ thống năng lượng mặt trời được phân loại thành ba loại chính, mỗi loại phục vụ các nhu cầu bảo vệ khác nhau:

SPD loại 3 được lắp đặt ở hạ lưu của biến tần để bảo vệ cục bộ các thiết bị nhạy cảm. Chúng có thể xử lý cả hiệu ứng sét trực tiếp và gián tiếp, về cơ bản kết hợp các khía cạnh của bảo vệ Loại 1 và 2. Các thiết bị loại 3 được khuyến nghị cho môi trường công nghiệp có tải nhạy cảm.

Lựa chọn dựa trên điện áp hệ thống (U_c)

Công suất dòng điện tăng và thời gian phản hồi

Công suất dòng điện tăng cho biết SPD có thể xử lý an toàn bao nhiêu dòng điện trong sự kiện tăng vọt. Đối với các ứng dụng năng lượng mặt trời:

Bất kể xếp hạng được chọn là gì, thời gian phản hồi của SPD cũng quan trọng không kém. Để bảo vệ quang điện hiệu quả, hãy chọn các thiết bị có thời gian phản hồi dưới 25 nano giây. Phản ứng nhanh này đảm bảo chuyển hướng đột biến trước khi làm hỏng các bộ phận nhạy cảm như biến tần hoặc bộ điều khiển.

 

Hướng dẫn cài đặt để bảo vệ tối đa

Việc lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền đúng cách cũng quan trọng như việc chọn đúng thiết bị. Ngay cả SPD được đánh giá cao nhất cũng sẽ không bảo vệ khoản đầu tư của bạn nếu được cài đặt không đúng cách. Hãy xem xét các yếu tố quan trọng đảm bảo bảo vệ tối đa cho hệ mặt trời của bạn.

Nơi lắp đặt SPD trong hệ thống năng lượng mặt trời

Vị trí SPD chiến lược trong toàn bộ hệ mặt trời của bạn tạo ra nhiều lớp bảo vệ chống lại sự gia tăng. Hướng dẫn lắp đặt LSP Solar SPD khuyến nghị lắp đặt các thiết bị Loại 1 + 2 ở lối vào dịch vụ chính để bảo vệ toàn bộ hệ thống điện. Đối với các ứng dụng quang điện, SPD nên được lắp đặt trên cả đầu vào DC và đầu ra AC của biến tần hệ thống của bạn.

Đối với các hệ thống lớn hơn, hãy đặt SPD ở cấp độ mảng trong hộp kết hợp, ở đầu vào DC biến tần và ở cấp độ chuỗi cho các thiết lập nhiều chuỗi. “Quy tắc 10 mét” được chấp nhận rộng rãi trong ngành — nếu chiều dài cáp DC vượt quá 10 mét, bạn sẽ cần hai bộ SPD (một bộ gần mảng PV và một bộ khác ở biến tần).

Chiều dài dây điện và cân nhắc định tuyến

Hệ thống dây điện vật lý của SPD của bạn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của nó. Để đảm bảo hiệu quả tối đa:

LSP đặc biệt khuyến nghị rằng chiều dài dây “L1 + L2 + L3” (kết nối SPD) không được vượt quá 50 cm. Những chiều dài kết nối ngắn này là điều cần thiết vì ngay cả dây tối thiểu cũng tạo ra sự sụt giảm điện áp cảm ứng đáng kể trong dòng điện tăng nhanh.

Các phương pháp hay nhất về nối đất và liên kết

Một hệ thống nối đất mạnh mẽ tạo thành nền tảng của khả năng chống sét lan truyền hiệu quả. NEC khuyến nghị điện trở nối đất từ 25 ohms trở xuống, mặc dù các chuyên gia chống sét khuyên nên sử dụng 10 ohms trở xuống để bảo vệ tối ưu. Luôn kết nối dây màu xanh lá cây của SPD với thanh cái nối đất thông qua đường dẫn ngắn nhất có thể.

Đối với SPD Loại 1, hãy sử dụng đồng 16 mm² hoặc lớn hơn để kết nối đất bảo vệ, trong khi SPD Loại 2 yêu cầu dây dẫn đồng tối thiểu 6 mm². Tạo một hệ thống liên kết đẳng thế bằng cách kết nối tất cả các thành phần kim loại để giảm thiểu sự khác biệt tiềm năng trong các sự kiện tăng vọt.

 

Những sai lầm cần tránh khi chọn hoặc cài đặt SPD

Khi nói đến việc bảo vệ khoản đầu tư năng lượng mặt trời của bạn, tránh những sai lầm phổ biến có thể tạo ra sự khác biệt giữa một hệ thống đáng tin cậy và hỏng hóc thảm khốc. Những người lắp đặt có kinh nghiệm nhận ra một số lỗi nghiêm trọng thường dẫn đến khả năng bảo vệ bị tổn hại hoặc thậm chí là các tình huống nguy hiểm.

Sử dụng AC SPD cho các ứng dụng DC

Một trong những sai lầm nguy hiểm nhất là lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền AC trong mạch DC. Lỗi tưởng chừng như nhỏ này tạo ra những nguy cơ nghiêm trọng về an toàn. Không giống như các mạch AC có điểm không chéo giúp dập tắt hồ quang một cách tự nhiên, các hệ thống DC thiếu tính năng này, khiến chúng khó bảo vệ hơn đáng kể. Khi sự gia tăng gây ra hồ quang trong AC SPD được lắp đặt trong mạch DC, điện áp DC liên tục ngăn hồ quang xóa, tạo ra dòng điện bền vững. Điều này tạo ra nhiệt đáng kể, dẫn đến vỡ MOV, khói và có khả năng gây ra hỏa hoạn. Nói một cách đơn giản, SPD AC và DC không thể hoán đổi cho nhau do khả năng làm nguội hồ quang khác nhau về cơ bản của chúng.

Bỏ qua các biến thể điện áp hệ thống

Một sai lầm nghiêm trọng khác là chọn SPD có xếp hạng Điện áp hoạt động liên tục tối đa (MCOV) quá gần với điện áp hệ thống danh định. SPD không chỉ phải xử lý các điều kiện hoạt động bình thường mà còn cả sự sưng lên điện áp tạm thời thường xuyên xảy ra. Một nguyên tắc chung là chọn SPD có MCOV ít nhất 115% điện áp hệ thống danh định cho mỗi chế độ bảo vệ. Nếu không có bộ đệm này, ngay cả những dao động điện áp bình thường cũng có thể gây ra sự lão hóa sớm hoặc lỗi SPD hoàn toàn, khiến hệ thống của bạn dễ bị tổn thương.

Bảo vệ bỏ qua cho đường dây liên lạc

Nhiều nhà lắp đặt chỉ tập trung vào bảo vệ mạch nguồn trong khi bỏ qua các đường dây liên lạc. Kết nối dữ liệu cho hệ thống giám sát sử dụng điện áp thấp, các thiết bị điện tử nhạy cảm dễ bị hư hỏng ngay cả khi tăng đột biến nhỏ. LSP đặc biệt khuyến nghị bảo vệ RS485, Ethernet và các đường truyền thông khác trong biến tần thương mại của họ. Những bổ sung nhỏ, rẻ tiền này ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và thay thế các thiết bị điện tử điều khiển tốn kém.

Không kiểm tra việc tuân thủ mã địa phương

Bỏ qua việc tuân thủ quy tắc tạo ra các vấn đề trách nhiệm pháp lý đáng kể. Nhiều mã điện và chính sách bảo hiểm hiện yêu cầu bảo vệ chống sét lan truyền thích hợp trong các hệ thống quan trọng. Việc không tuân thủ có thể dẫn đến yêu cầu bảo hiểm bị từ chối sau thiệt hại do đột biến, khiến bạn phải chịu trách nhiệm cho tất cả các chi phí thay thế. Luôn xác minh rằng các lựa chọn SPD của bạn đáp ứng các quy định của địa phương trước khi hoàn thiện kế hoạch lắp đặt.

 

Tại sao chọn SPD của LSP cho hệ thống năng lượng mặt trời

Tại LSP, chúng tôi đã tận tâm nghiên cứu và sản xuất các thiết bị chống sét lan truyền (SPD) từ năm 2010, tập trung mạnh vào việc cung cấp SPD đáng tin cậy cho thị trường toàn cầu. Với hơn một thập kỷ kinh nghiệm, sản phẩm của chúng tôi hiện được xuất khẩu sang hơn 10 quốc gia, được hỗ trợ bởi hai dây chuyền sản xuất tự động và cơ sở rộng 1600㎡ được chứng nhận với ISO9001, TUV, CB và CE. Chúng tôi đảm bảo hiệu quả sản xuất với thời gian giao hàng tiêu chuẩn từ 10–15 ngày đối với các mẫu thông thường và một tháng đối với các đơn đặt hàng tùy chỉnh. Ngay cả trong trường hợp không có hàng tồn kho, chúng tôi vẫn duy trì thời gian giao hàng tối đa là hai tháng.

 

Kết thúc

Việc lựa chọn các thiết bị chống sét lan truyền phù hợp là một trong những khía cạnh quan trọng nhất nhưng bị bỏ qua của việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời. Trong suốt hướng dẫn này, chúng tôi đã khám phá lý do tại sao các thành phần bảo vệ này đáng được xem xét cẩn thận khi thiết kế thiết lập năng lượng mặt trời của bạn. Theo đó, lựa chọn SPD phù hợp ngăn ngừa hàng nghìn đô la thiệt hại tiềm ẩn trong khi vẫn đảm bảo hệ thống của bạn mang lại hiệu suất đáng tin cậy trong nhiều năm tới.

Chúng tôi hy vọng hướng dẫn này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về việc bảo vệ thiết bị năng lượng mặt trời có giá trị của mình. Rốt cuộc, khoản đầu tư khiêm tốn vào chất lượng chống sét lan truyền không đáng kể so với chi phí thay thế các bộ phận bị hư hỏng sau sét đánh hoặc lưới điện tăng với. Hệ thống năng lượng mặt trời của bạn đại diện cho một khoản đầu tư đáng kể — bảo vệ nó đúng cách ngay từ ngày đầu tiên và nó sẽ thưởng cho bạn hoạt động đáng tin cậy, không gặp sự cố trong nhiều năm tới.

 

Câu Hỏi Thường Gặp

Câu 1. Tại sao thiết bị chống sét lan truyền (SPD) lại cần thiết cho hệ thống năng lượng mặt trời?

SPD rất quan trọng đối với các hệ thống năng lượng mặt trời vì chúng bảo vệ chống lại điện áp tăng đột biến do sét đánh, chuyển mạch lưới điện và lỗi hệ thống bên trong. Nếu không có sự bảo vệ thích hợp, ngay cả những đợt tăng nhỏ cũng có thể làm hỏng các bộ phận đắt tiền như biến tần và bảng điều khiển, dẫn đến hỏng hệ thống và sửa chữa tốn kém.

Câu 2. Tôi cần bao nhiêu SPD để thiết lập năng lượng mặt trời của mình?

Số lượng SPD cần thiết phụ thuộc vào kích thước và bố cục hệ thống của bạn. Tối thiểu, bạn nên có bảo vệ ở lối vào dịch vụ chính và biến tần. Đối với các hệ thống có cáp DC chạy dài hơn 10 mét, nên sử dụng thêm SPD ở cấp độ mảng và đầu vào biến tần. Các hệ thống lớn hơn có thể yêu cầu bảo vệ tại nhiều điểm, bao gồm cả hộp kết hợp.

Câu 3. Sự khác biệt giữa SPD Loại 1, Loại 2 và Loại 3 là gì?

SPD loại 1 được thiết kế để bảo vệ lối vào dịch vụ chính chống sét đánh trực tiếp. SPD loại 2 bảo vệ chống lại các cuộc tấn công gián tiếp và thường được lắp đặt tại các điểm phân phối. SPD loại 3 cung cấp khả năng bảo vệ cục bộ cho các thiết bị nhạy cảm ở hạ lưu của biến tần. Sự lựa chọn phụ thuộc vào vị trí lắp đặt và mức độ bảo vệ cần thiết.

Câu 4. Làm cách nào để chọn định mức điện áp phù hợp cho SPD?

Chọn SPD có điện áp hoạt động liên tục tối đa (U_c) đánh giá cao hơn ít nhất 10% so với điện áp hoạt động tối đa của hệ thống của bạntage. Điều này đảm bảo SPD có thể xử lý dao động điện áp bình thường mà không bị suy giảm sớm. SPD có kích thước nhỏ có thể bị hỏng sớm hoặc thậm chí tạo ra nguy cơ hỏa hoạn.

Câu 5. Một số sai lầm phổ biến cần tránh khi cài đặt SPD là gì?