2025-07-03
Sự phổ biến của Hệ thống Năng lượng Mặt trời
Ngày nay, tấm pin mặt trời ngày càng trở nên phổ biến như một nguồn năng lượng thay thế hoặc thậm chí là nguồn năng lượng chính cho gia đình. Trong vài năm gần đây, nhiều nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện hiệu quả, độ tin cậy và thậm chí là tính khả dụng của Tấm pin mặt trời quang điện (PV) trong mọi mùa hoặc thậm chí vào ban đêm. Hơn nữa, vì việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời quang điện ở ngoài trời nên nó cũng phải chịu đựng các điều kiện thời tiết khắc nghiệt bên ngoài, sự can thiệp của động vật và cả các sự kiện điện như đột biến và sét.
Năng lượng mặt trời đang trở thành lựa chọn hàng đầu của mọi người trên khắp thế giới để đáp ứng nhu cầu năng lượng của họ.
Tìm hiểu về SPD DC cho Năng lượng Mặt trời
Thiết bị bảo vệ đột biến DC ngăn ngừa đột biến điện trong hệ thống PV năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, để chính xác hơn, SPD DC chứa một điện trở varistor oxit kim loại. Vì vậy, khi xảy ra đột biến trong mạch, điện trở varistor oxit kim loại hấp thụ điện áp dư thừa và cho dòng điện chạy qua nó. Vì điện trở varistor oxit kim loại có điện trở cao nên mạch không bị hư hại do dòng điện chạy qua. Thay vào đó, nó trở lại hoạt động bình thường khi đột biến đã qua. Hơn nữa, quá trình này chỉ được thực hiện trong vài nano giây để không có nguy cơ xảy ra đột biến trong hệ thống.
Tại sao Hệ thống Năng lượng Mặt trời cần Thiết bị Bảo vệ Đột biến DC (SPD)?
Đột biến điện áp có thể xảy ra vì nhiều lý do, chẳng hạn như sét hoặc những thay đổi bên trong trong việc sử dụng điện áp. Vì vậy, vì các hệ thống PV năng lượng mặt trời dễ bị hư hỏng, đột biến điện áp sẽ phá hủy các thành phần của hệ thống quang điện (PV) của năng lượng mặt trời. Đột biến điện áp này cũng tạo ra các lỗ cháy trong các tấm PV và làm giảm hiệu suất của bộ biến tần. Vì vậy, một thiết bị bảo vệ đột biến DC có thể ngăn dòng điện tràn vào mạch và bảo vệ các thành phần này khỏi bị hư hỏng.
Khi xảy ra đột biến điện, nó sẽ ngăn hệ thống hoạt động ở mức tối ưu. Đôi khi, nó cũng làm hỏng nghiêm trọng các thành phần của hệ thống PV. Vì vậy, khi bạn lắp đặt bộ bảo vệ đột biến năng lượng mặt trời trên hệ thống PV, nó sẽ giúp hệ thống hoạt động trơn tru mà không bị đột biến đột ngột. Do đó, hệ thống mang lại hiệu suất tốt hơn và nhất quán hơn.
Đột biến điện đột ngột khiến các thành phần của hệ thống PV bị suy giảm theo thời gian. Nó dần làm giảm tuổi thọ của hệ thống năng lượng mặt trời. Vì vậy, một thiết bị bảo vệ đột biến sẽ đảm bảo sự an toàn của các thành phần này. Ngoài ra, thiết bị này sẽ tăng tuổi thọ của hệ thống năng lượng mặt trời trong một thời gian dài hơn.
Khi sét đánh vào hệ thống PV năng lượng mặt trời, nó có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho bộ biến tần, bộ điều khiển hoặc các tấm pin. Việc sửa chữa những hư hỏng này thường có thể khiến bạn phải trả nhiều hơn số tiền đầu tư trong dài hạn. Đôi khi, bạn có thể cần phải thay thế các thành phần này, điều này khá tốn kém. Vì vậy, một SPD DC sẽ đảm bảo rằng bạn không phải chi thêm tiền và sẽ giúp bạn tiết kiệm hơn trong dài hạn. Do đó, việc đầu tư vào SPD DC thực sự đáng giá.
Ngay cả sự tăng vọt điện áp nhỏ nhất cũng có thể làm hỏng mọi thiết bị điện tử sử dụng điện từ một mảng pin mặt trời nếu nó không có bảo vệ đột biến. Điều này khác với thực tế là bất kỳ khoản đầu tư tiết kiệm năng lượng nào bạn thực hiện sẽ trở nên vô dụng nếu không có bảo vệ chống sét vì sét là một trong những lý do chính khiến các tấm pin mặt trời bị trục trặc.
Điều gì xảy ra khi sét đánh vào Hệ thống PV năng lượng mặt trời?
Sét gây ra những rủi ro đáng kể về sự phá hủy hoàn toàn hoặc một phần các trang trại năng lượng mặt trời, ngay lập tức từ một cú đánh trực tiếp hoặc dẫn đến hư hỏng thoái hóa từ một cú đánh gián tiếp.
Quá điện áp có thể tác động đến việc lắp đặt hệ thống pin mặt trời theo nhiều cách khác nhau:
- Từ các cú đánh trực tiếp vào hệ thống bảo vệ sét bên ngoài của một cấu trúc, gần nó và thậm chí đến chính việc lắp đặt PV
- Từ dòng điện do sét gây ra được phân phối vào mạng điện
- Từ quá điện áp truyền từ mạng điện có nguồn gốc khí quyển (sét) và/hoặc do các hoạt động
- Từ các biến đổi của điện trường do sét
- Từ lưới điện, nếu sét đánh vào dây dẫn điện áp trung bình hoặc thấp
- Từ mặt đất, nếu sét đánh gần bộ biến tần của PV
- Từ phía DC, nếu sét đánh vào các mô-đun PV
Khi sét đánh vào một mảng pin mặt trời, nó gây ra dòng điện quá độ cảm ứng trong các vòng dây của hệ thống, dẫn đến hỏng hóc cách điện, tấm pin, bộ biến tần và thiết bị truyền thông. Các thành phần khác trong hệ thống năng lượng mặt trời, chẳng hạn như hộp nối và MPPT (thiết bị theo dõi điểm công suất tối đa), có khả năng bị hỏng cao nhất.
Một số hệ thống PV năng lượng mặt trời có thể chịu được thiệt hại về vật lý hoặc mạch đối với các tấm pin của chúng; tuy nhiên, các bộ điều khiển mạch và thiết bị lưu trữ năng lượng của chúng sẽ không sử dụng được ngay lập tức sau khi bị sét đánh.
Quá điện áp làm gián đoạn Hệ thống pin mặt trời như thế nào?
Hư hỏng Tế bào Năng lượng Mặt trời:
Quá tải điện áp trong mạch gây áp lực lên các tế bào năng lượng mặt trời. Kết quả là, nó bắt đầu quá nóng. Cuối cùng, nó dẫn đến việc các vật liệu bị cháy hoặc làm hỏng tế bào. Đôi khi, nó có thể dẫn đến hư hỏng không thể sửa chữa cho tế bào năng lượng mặt trời. Do đó, bạn có thể cần phải thay đổi hoàn toàn nhà máy điện mặt trời.
Tạo ra Nguy cơ Cháy:
Khi điện áp bị quá tải, vật liệu bắt đầu quá nóng. Đôi khi, quá nhiệt quá mức có thể khiến vật liệu phát nổ. Kết quả là, điều này sẽ tạo ra một mối nguy hiểm hỏa hoạn lớn trong các nhà máy điện mặt trời. Hơn nữa, vì các nhà máy điện này được kết nối với nhau, nó có thể phá hủy toàn bộ hệ thống lắp đặt tấm pin mặt trời. Nó có thể gây nguy hiểm đến tính mạng của mọi người.
Gián đoạn Nguồn cung cấp Điện:
Quá tải điện áp ngăn mạch mang lại hiệu suất ổn định. Những đột biến thường xuyên này dần dần làm cho nhà máy điện mặt trời không có khả năng hoạt động trơn tru. Kết quả là, người tiêu dùng nhận được hiệu suất hệ thống giảm từ phía họ. Vì vậy, nếu các bước thích hợp không được thực hiện vào đúng thời điểm, sẽ không mất nhiều thời gian để toàn bộ hệ thống bị hư hỏng.
Làm thế nào để bảo vệ Hệ thống Năng lượng Mặt trời bằng SPD DC?
Bộ bảo vệ đột biến DC năng lượng mặt trời bảo vệ mạch điều khiển và thiết bị lưu trữ năng lượng bằng cách giới hạn đột biến và gửi nó xuống đất. Sét đánh vào một mảng pin mặt trời gây ra dòng điện quá độ cảm ứng trong các vòng cáp của hệ thống, làm hỏng các chất cách điện, tấm pin, bộ biến tần và thiết bị truyền thông. Các thành phần điện tử khác trong hệ thống quang điện, chẳng hạn như hộp nối và MPPT (Thiết bị theo dõi điểm công suất tối đa) có khả năng bị hỏng cao nhất. Thiết bị bảo vệ đột biến DC cung cấp khả năng bảo vệ đột biến bằng cách giới hạn biên độ của quá điện áp và chuyển hướng sóng dòng điện xuống đất. Bộ chống sét DC này sẽ được lắp đặt không chỉ trong thành phần DC mà còn trong thành phần AC. Tổng số SPD DC cho hệ thống PV năng lượng mặt trời phụ thuộc vào khoảng cách giữa các mô-đun và bộ biến tần, cũng như số lượng bộ biến tần và đường dây DC.
Làm thế nào để chọn SPD DC phù hợp cho Năng lượng Mặt trời?
Mật độ chớp:
Mật độ chớp sét là số lần sét đánh xuống đất trên một km vuông. Nó được đo trên cơ sở một năm. Mật độ chớp này giúp bạn biết có bao nhiêu sét đang xảy ra trong một khu vực cụ thể. Vì vậy, bạn có thể chọn một SPD DC dựa trên số lần chớp mà nó có thể chịu được trung bình.
Ví dụ, bạn có thể chọn SPD DC loại 1 nếu sét đang xảy ra quá nhiều trong một khu vực cụ thể, vì thiết bị này được thiết kế đặc biệt để bảo vệ các thành phần khỏi sét đánh.
Nhiệt độ hoạt động của hệ thống:
Nhiệt độ hoạt động của hệ thống là giới hạn hoạt động của thiết bị mà tại đó các thành phần vật lý có thể bị hỏng. Vì vậy, bạn nên biết nhiệt độ hoạt động của hệ thống của SPD DC mà bạn sẽ chọn. Phạm vi hoạt động hệ thống tốt hơn sẽ đảm bảo rằng SPD DC đang chạy an toàn.
Điện áp hệ thống:
Điện áp hệ thống là định mức điện áp tối đa mà tại đó SPD DC sẽ chạy. Điều đó có nghĩa là nếu dòng điện tràn ra nhiều hơn dòng điện định mức, thì thiết bị bảo vệ đột biến DC có thể bị suy giảm. Nó cũng có thể gây ra hư hỏng vĩnh viễn cho thiết bị. Vì vậy, hãy đảm bảo rằng SPD DC bạn chọn có định mức điện áp cao.
Bạn cần bao nhiêu bộ bảo vệ đột biến trong một trang trại năng lượng mặt trời?
Một mạng lưới bảo vệ đột biến nên được lắp đặt trong toàn bộ mạng phân phối điện DC và AC của hệ thống năng lượng mặt trời để bảo vệ các mạch quan trọng. Tổng số SPD cần thiết trong một hệ thống PV năng lượng mặt trời khác nhau tùy thuộc vào khoảng cách giữa các tấm pin và bộ biến tần.
Chúng tôi khuyên bạn nên lắp đặt SPD trên các đầu vào DC và đầu ra AC của bộ biến tần của hệ thống PV năng lượng mặt trời trong khi nối đất cả đường dây DC dương và âm. Các mạch kết hợp, mạch điều khiển, hệ thống giám sát và hệ thống theo dõi cũng phải được bảo vệ để ngăn chặn nhiễu điện và mất dữ liệu.
- Trong đường dây AC, bảo vệ đột biến phải được triển khai trên mỗi dây dẫn điện xuống đất.
- Nếu chiều dài cáp giữa các tấm pin mặt trời dưới 10 mét, nên lắp đặt 1 SPD bởi bộ biến tần, hộp nối hoặc gần các tấm pin mặt trời hơn.
- Trong các cài đặt có cáp DC trên 10 mét, sẽ cần nhiều bộ bảo vệ đột biến hơn ở cả đầu bộ biến tần và mô-đun năng lượng mặt trời của cáp.
- Trong một hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng với bộ biến tần nhỏ có cáp DC ngắn nhưng cáp AC dài hơn, SPD nên được lắp đặt tại hộp nối để bảo vệ ngôi nhà khỏi các đột biến thoáng qua.
Các thành phần của SPD DC cho Năng lượng Mặt trời là gì?
Nhiều loại điện trở khác nhau ngăn chặn các cú đánh đột biến trên các nhà máy điện mặt trời. Vì vậy, SPD DC của bạn có thể chứa bất kỳ điện trở nào trong số này. Ở đây, tôi đã viết về hoạt động bên trong của chúng và cách chúng ngăn chặn đột biến điện. Vui lòng xem nó:
Điện trở varistor oxit kim loại:
Điện trở varistor oxit kim loại là một loại điện trở giúp các thiết bị điện tránh quá điện áp hoặc đột biến điện. Điện trở varistor này được đặt ở lối vào của mạch. Điện trở này đảm bảo rằng điện áp dư thừa từ mạch chính có thể được chuyển đổi dễ dàng.
Tuy nhiên, điện trở của nó thay đổi dựa trên điện áp. Điều này có nghĩa là nếu điện áp tăng, điện trở sẽ giảm. Kết quả là, dòng điện sẽ cao hơn trong mạch SPD DC, điều này sẽ giúp cân bằng điện áp.
Ống phóng điện khí:
Ống phóng điện khí (GDT) là ống bảo vệ chống sét. Khi ống này phát hiện sự tăng điện áp, nó sẽ giải phóng khí trơ, tạo thành một kênh điện trở thấp do ion hóa. Hơn nữa, nó truyền dòng điện xuống đường dây nối đất. Bằng cách này, ống phóng điện khí tránh được đột biến điện trong các nhà máy điện mặt trời.
Điện trở nhạy cảm:
Có một số điện trở nhạy cảm, chẳng hạn như bộ triệt điện áp thoáng qua (TVS). Các bộ triệt điện áp này có thể hoạt động nhanh chóng để chuyển đổi điện áp. Lúc đầu, khi các điốt của TVS phát hiện điện áp trong mạch, chúng sẽ chuyển đổi thành trạng thái chuyển đổi thấp. Sau đó, chúng truyền điện áp dư thừa xuống đất. Đôi khi, điện áp dư thừa cũng có thể đi qua các điốt TVS.
Một trang trại năng lượng mặt trời có cần một hệ thống bảo vệ sét không?
Bảo vệ đột biến là một thành phần cần thiết trong bất kỳ hệ thống điện nào, nhưng nó không có nghĩa là thay thế một giải pháp bảo vệ sét thích hợp.
Nếu bạn muốn bảo vệ khoản đầu tư của mình, bảo vệ đột biến không phải là một lựa chọn, đó là một sự cần thiết, nhưng nếu bạn muốn bảo vệ hoàn toàn và yên tâm, một hệ thống bảo vệ sét có thể tạo ra sự khác biệt giữa sự thành công và thất bại của các công trình năng lượng mặt trời quy mô lớn.
Một hệ thống bảo vệ sét không chỉ bảo vệ hệ thống PV năng lượng mặt trời mà còn cung cấp khả năng bảo vệ đáng tin cậy cho toàn bộ tài sản và tài sản của bạn trong khi chuyển hướng an toàn các dòng điện thoáng qua xuống đất.
Một cách đơn giản để xem xét bảo vệ sét so với bảo vệ đột biến là xem bảo vệ đột biến là tuyến phòng thủ thứ hai chống lại sét đánh gián tiếp.
Ngược lại, một hệ thống bảo vệ sét hoàn chỉnh bao gồm các đầu cuối trên không (cột thu lôi), dây dẫn xuống, bộ bảo vệ đột biến, liên kết đẳng thế và hệ thống nối đất là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại sét đánh trực tiếp.
Mẹo trước khi lắp đặt SPD DC cho Năng lượng Mặt trời
- Bạn phải đảm bảo rằng SPD bạn lắp đặt có định mức điện áp cao hơn định mức điện áp dự kiến của nhà máy điện mặt trời.
- Bạn nên đảm bảo rằng có đủ không gian trong vỏ SPD DC để thiết bị có thể được lắp đặt đúng cách và không bị trục trặc do gián đoạn kết nối.
- Nếu bạn định lắp đặt nhiều hơn một SPD DC, hãy đảm bảo rằng khoảng cách giữa các thiết bị bảo vệ đột biến này có thể quản lý được.
Làm thế nào để cài đặt SPD DC cho Năng lượng Mặt trời?
Bước 1: Kết nối DC SPD với Hệ thống Năng lượng Mặt trời
Đầu tiên, bạn cần đặt SPD DC ở nơi có khả năng xảy ra đột biến. Vị trí có thể ở bộ biến tần hoặc các mô-đun năng lượng mặt trời dựa trên kích thước cáp. Khi bạn đã tìm thấy vị trí, hãy tắt các kết nối điện của hệ thống PV của tấm pin mặt trời để giảm nguy cơ bị điện giật trong khi làm việc trên đó. Bây giờ, bạn cần lấy cáp từ các mô-đun của hệ thống quang điện của nhà máy điện mặt trời và kết nối chúng với các đầu cuối SPD DC. Các đầu cuối này có thể chứa các chân một pha đến các chân ba pha. Để chính xác hơn, nếu đó là kết nối một pha, bạn cần kết nối cáp được đánh dấu dương với đầu dương và cáp được đánh dấu âm với đầu âm. Cáp cuối cùng được đánh dấu PE sẽ được kết nối với đường dây nối đất. Bây giờ, hãy đảm bảo rằng cáp được kết nối với các đầu cuối đúng cách để không có kết nối lỏng lẻo.
Bước 2: Chọn Vỏ
Đầu tiên, chọn một vỏ mà bạn có thể đặt SPD DC. Tuy nhiên, bạn cũng có thể tùy chỉnh vỏ để đặt thiết bị. Đảm bảo rằng có các lỗ thông hơi trong hộp vỏ để nhiệt có thể thoát ra khỏi hộp.
Bước 3: Gắn DC SPD
Đặt SPD DC vào vỏ. Đảm bảo các đầu cuối được gắn bên trong chính xác. Hơn nữa, bạn có thể đặt các đầu cuối này lùi xuống để không có bụi tích tụ trong các kết nối.
Bước 4: Định tuyến cáp
Bây giờ, bạn có thể định tuyến cáp của mô-đun PV đến vỏ. Bên cạnh đó, bạn phải sử dụng kẹp cáp để cố định cạnh của mạch để nó không tiếp xúc với các thành phần khác và tạo ra bất kỳ mối nguy hiểm tiềm ẩn nào. Sau đó, bạn có thể đóng vỏ.
Bước 5: Kiểm tra Hệ thống PV
Bây giờ, bạn có thể chạy hệ thống PV và kiểm tra xem SPD DC có cung cấp khả năng bảo vệ đầy đủ khỏi đột biến và nhà máy điện mặt trời có hoạt động tốt không.
Làm thế nào để bảo trì SPD DC cho Năng lượng Mặt trời?
Kiểm tra thường xuyên: Bạn nên thường xuyên theo dõi SPD DC và kiểm tra các kết nối lỏng lẻo. Nếu bạn tìm thấy bất kỳ kết nối lỏng lẻo nào, hãy cố định lại chặt chẽ. Bên cạnh đó, kiểm tra sự tích tụ bụi trên cáp. Đôi khi, sự tích tụ bụi có thể làm giảm chất lượng dây và cuối cùng làm hỏng chúng.
Thay thế thường xuyên: Khi bạn kiểm tra SPD DC, hãy đảm bảo rằng tất cả các thành phần đều mới và còn nguyên vẹn. Tuy nhiên, nếu bạn thấy bất kỳ hư hỏng nào trong cáp hoặc thành phần, hãy thay thế nó ngay lập tức.
