Bảo vệ bằng cầu chì cho chuỗi và mảng PV: Bối cảnh ứng dụng và kiểm chứng

Hướng dẫn ứng dụng này giải thích những yếu tố cần kiểm tra tại các vị trí dây dẫn và mảng. Tài liệu này không quy định mức định mức của cầu chì cũng như không khẳng định rằng mọi hệ thống điện mặt trời đều cần cùng một phương án bảo vệ. Thiết kế cuối cùng phải tuân theo dữ liệu chính xác của mô-đun, hướng dẫn của bộ biến tần, điều kiện tại hiện trường và các quy định điện áp dụng.

Lập sơ đồ kiến trúc nguồn điện mặt trời

Vẽ từng chuỗi, bộ ghép, đầu ra mảng và bộ biến tần phía hạ lưu hoặc thiết bị DC. Ghi chú số lượng chuỗi nối song song và bất kỳ đường dẫn thay thế nào có thể gây hiện tượng dòng điện ngược vào chuỗi bị sự cố. Việc cần thiết phải có bảo vệ quá dòng cho chuỗi phụ thuộc vào dòng điện ngược có thể xảy ra và giới hạn của thiết bị, chứ không chỉ đơn thuần dựa trên thực tế rằng mạch đó là mạch năng lượng mặt trời.

Cung cấp dữ liệu mô-đun bao gồm dòng điện ngắn mạch, điện áp hở mạch và định mức tối đa của cầu chì nối tiếp hoặc giới hạn khác do nhà sản xuất quy định (nếu có). Lưu phiên bản tài liệu mô-đun trong tệp thiết kế. Một mảng gồm một chuỗi hoạt động khác với bộ ghép nối có nhiều chuỗi vì các chuỗi khác có thể góp phần gây ra sự cố.

Ghi lại cách các chuỗi được kết nối vào các hộp kết hợp, liệu cả hai cực có cần được bảo vệ theo thiết kế công trình hay không, cũng như cách bố trí nối đất. Không sao chép vị trí lắp đặt cầu chì từ dự án khác mà không kiểm tra sơ đồ mạch nguồn của dự án đó. Sự thay đổi về số lượng chuỗi song song có thể làm thay đổi dòng điện ngược có thể xảy ra và cần phải xem xét lại.

Phân biệt vị trí trong chuỗi và mảng

Vị trí cầu chì dây bảo vệ một nhánh trong mạng song song theo thiết kế hệ thống. Vị trí cầu chì đầu ra mảng nằm gần đầu ra tổng hợp hơn và có thể có dòng điện định mức và tỷ lệ hoạt động khi sự cố khác nhau. Không nên cho rằng cùng một kiểu thân cầu chì phù hợp cho cả hai vị trí nếu không có dữ liệu tương ứng về dòng điện, điện áp và khả năng ngắt mạch.

Sử dụng bảng thông số kỹ thuật dành riêng cho từng vị trí: mã định danh mạch, dòng điện định mức, điện áp tối đa, dòng điện sự cố dự kiến, kích thước dây dẫn, giá đỡ và điều kiện vận hành. Bảng thông số kỹ thuật này giúp xác định rõ liệu đường dây được đề xuất thuộc về một chuỗi, một đầu ra kết hợp hay mạch DC phụ. Từ đó, các trang thông tin của nhà cung cấp có thể được đánh giá dựa trên vị trí phù hợp.

Tiêu chuẩn IEC 60269-6 quy định về các thanh cầu chì dùng để bảo vệ các chuỗi và mảng PV. Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này xác nhận rằng việc bảo vệ hệ thống PV có các yêu cầu bổ sung, nhưng không khẳng định rằng một mã đặt hàng cụ thể của RITOKS có thông số kỹ thuật hoặc chứng nhận nhất định. Yêu cầu cung cấp bảng dữ liệu kỹ thuật chính xác của thanh cầu chì.

Kiểm tra điện áp một chiều tối đa tại vị trí đó

Điện áp mạch hở của chuỗi PV thay đổi theo nhiệt độ và cấu hình. Người thiết kế cần tính toán điện áp hệ thống tối đa phù hợp với địa điểm lắp đặt và so sánh với các thông số định mức DC chính xác của cầu chì và giá đỡ. Chỉ dựa vào điện áp danh định của mô-đun hoặc điện áp hoạt động của bộ biến tần là chưa đủ.

Kiểm tra xem toàn bộ cụm linh kiện có đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống hay không: dây cầu chì, giá đỡ, đầu nối, lớp cách điện của dây dẫn và vỏ bảo vệ. Một dây cầu chì có định mức điện áp một chiều cao không thể nâng cấp cho một giá đỡ có định mức không phù hợp. Không được kết hợp các linh kiện chỉ dựa trên kích thước của hộp cầu chì.

Hãy xác minh xem thông số kỹ thuật của sản phẩm có áp dụng cho cực tính và điều kiện lắp đặt dự kiến hay không. Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất để biết chính xác kết hợp giữa đường dây nối và giá đỡ. Không được sử dụng cầu chì AC thông dụng có cùng kích thước để thay thế cho đường dây nối DC được chứng nhận cho hệ thống PV nếu không có bằng chứng thích hợp.

Xem xét riêng biệt chế độ hoạt động hiện tại và chế độ ngắt

Cần nêu rõ dòng điện liên tục tối đa mà cầu chì có thể chịu được trong vỏ bảo vệ đã lắp đặt và dòng điện sự cố dự kiến mà nó phải ngắt. Việc lựa chọn cầu chì cũng phải tuân thủ các giới hạn của mô-đun hoặc dây dẫn được bảo vệ. Các hạn chế này có thể mâu thuẫn với nhau; việc chọn mức dòng điện định mức cao hơn có thể tránh được các sự cố ngắt không cần thiết, nhưng đồng thời cũng làm giảm mức độ bảo vệ cho thiết bị.

Các nguồn PV có thể tạo ra dòng điện sự cố với các đặc tính khác biệt so với nguồn điện xoay chiều thông thường. Hãy yêu cầu cung cấp bằng chứng về ứng dụng gPV và khả năng ngắt mạch liên quan đến hệ thống. Một dòng tiêu đề nêu rõ khả năng ngắt mạch cao không cho biết được hành vi của cầu chì khi gặp dòng điện sự cố ở mức thấp hơn hoặc trong điều kiện điện áp một chiều và nhiệt độ cụ thể.

Cần ghi nhận nhiệt độ bên trong hộp ghép và bất kỳ việc giảm công suất nào do nhóm thiết bị hoặc do các thiết bị lân cận gây ra. Khả năng chịu dòng điện liên tục có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh và chất lượng tiếp xúc của giá đỡ. Thiết kế cuối cùng nên tuân theo hướng dẫn về dây nối và giá đỡ, thay vì giả định rằng các thông số kỹ thuật trong phòng thí nghiệm có thể áp dụng nguyên vẹn cho một vỏ bọc ngoài trời có mật độ lắp đặt cao.

Coi dây cầu chì và giá đỡ như một cụm lắp ráp

Hãy đảm bảo kích thước vật lý, dải dòng điện, điện áp một chiều, các cực nối và yêu cầu về nhiệt độ phù hợp với loại cầu chì và giá đỡ cụ thể. Một hộp cầu chì có thể lắp vừa về mặt cơ học nhưng vẫn có thể là một sự kết hợp chưa được phê duyệt. Hãy yêu cầu nhà sản xuất xác nhận sự tương thích của bộ sản phẩm này cũng như bất kỳ hạn chế nào liên quan đến việc lắp đặt hoặc thay thế.

Cần xem xét cách nhân viên bảo trì sẽ xác định và thay thế cầu chì bị cháy. Ghi nhãn vị trí các dây, lưu giữ mã đặt hàng dự phòng trong hồ sơ bảng điều khiển và cung cấp quy trình cách ly an toàn. Giá đỡ cầu chì không tự động đóng vai trò là thiết bị ngắt mạch tải; cần kiểm tra riêng biệt bất kỳ chức năng chuyển mạch nào.

Trong quá trình bảo trì, cần kiểm tra tình trạng tiếp xúc của giá đỡ, mô-men xoắn của dây dẫn và độ kín của vỏ bảo vệ. Hư hỏng do nhiệt hoặc ăn mòn có thể làm thay đổi điện trở tiếp xúc. Việc chỉ thay thế dây cầu chì mà không khắc phục giá đỡ bị hư hỏng có thể khiến cụm thiết bị này hoạt động không đáng tin cậy.

Biên bản ghi chép về việc lắp đặt cầu chì PV

Đảm bảo mỗi bước kiểm tra phải được liên kết với một mã đơn hàng cụ thể. Nếu nhà cung cấp bộ biến tần hoặc mô-đun quy định một điều kiện bảo vệ, hãy so sánh điều kiện đó với đề xuất về cầu chì và lưu giữ tài liệu gốc. Một điều kiện chưa được giải quyết nên được giữ lại trong danh sách các vấn đề cần xem xét trong quá trình rà soát thiết kế, thay vì được chuyển thành một mức định mức dựa trên phỏng đoán.

Các phương án của RITOKS được đưa vào quá trình đánh giá như thế nào

Cái Danh mục các loại cầu chì DC là điểm khởi đầu. Cái Dòng sản phẩm 10×38 gPV link, Dòng sản phẩm ống nối gPV 10×65 và Dòng cầu chì năng lượng mặt trời MGPV đại diện cho các tùy chọn thương mại, chứ không phải là các cụm liên kết/giá đỡ có thể hoán đổi cho nhau một cách tự động.

Vui lòng gửi sơ đồ một dây PV, dữ liệu mô-đun, điện áp tối đa của hệ thống, phân tích sự cố và dòng điện, bản vẽ bố trí giá đỡ và các điều kiện môi trường qua Liên hệ với RITOKS. Yêu cầu cung cấp dữ liệu chính xác và xác nhận tính tương thích. Nhờ đó, nhà cung cấp có thể đáp ứng yêu cầu cụ thể về một chuỗi ký tự hoặc vị trí trong mảng, thay vì chỉ là yêu cầu chung chung về “cầu chì năng lượng mặt trời”.

Xem xét các thay đổi trong suốt vòng đời của dự án

Cần rà soát hệ thống bảo vệ PV khi mở rộng dãy pin, sắp xếp lại các chuỗi hoặc kết nối với đầu vào của bộ biến tần khác. Việc thêm một chuỗi song song sẽ thay đổi các nguồn có sẵn để cấp ngược điện trong trường hợp sự cố. Một mô-đun thay thế có đặc tính dòng điện hoặc điện áp khác biệt có thể làm cho tính toán trở nên không chính xác, ngay cả khi nó vừa khít với cùng một khung. Hãy ghi lại các giả định đã dẫn đến lịch trình cầu chì ban đầu để các đội bảo trì biết những thay đổi nào cần phải thiết kế lại.

Yêu cầu người lắp đặt dán nhãn cho từng đầu vào của bộ ghép và lưu giữ bản vẽ sơ đồ một dây theo hiện trạng. Bản vẽ này cần chỉ rõ mã thứ tự liên kết, mã thứ tự giá đỡ, cách bố trí cực tính và mạch điện được cấp nguồn. Nếu công trình có nhiều dãy pin mặt trời được lắp đặt theo từng giai đoạn, hãy phân biệt chúng bằng số phiên bản; việc dán nhãn chung chung “cầu chì PV” trên kệ phụ tùng là không đủ để ngăn chặn việc thay thế bằng một cầu chì cùng kích thước nhưng có định mức sai.

Sau khi cầu chì hoạt động, cần xác định nguyên nhân trước khi lắp lõi cầu chì mới. Kiểm tra lớp cách điện của dây dẫn, các đầu nối, các tiếp điểm của giá đỡ và chuỗi PV bị ảnh hưởng. Việc cầu chì hoạt động có thể cho thấy sự cố đang diễn ra hoặc giá đỡ bị hư hỏng. Nhân viên bảo trì phải tuân thủ quy trình cách ly và kiểm tra đã được phê duyệt tại hiện trường, vì chuỗi PV vẫn có thể còn mang điện vào ban ngày ngay cả khi bộ biến tần đã được tắt.

Các câu hỏi về mua sắm giúp quá trình rà soát được thực hiện một cách chính xác

Khi so sánh các đề xuất, hãy yêu cầu cung cấp thông tin đầy đủ và cập nhật nhất về liên kết, bằng chứng về khả năng ngắt dòng điện một chiều (DC) và tuyên bố tuân thủ tiêu chuẩn áp dụng cho mã đặt hàng cụ thể. Yêu cầu bản hướng dẫn lắp đặt của giá đỡ ghép nối và bất kỳ phụ kiện nào được phép sử dụng. Nếu nhà cung cấp đề xuất kích thước thân sản phẩm khác, hãy yêu cầu bản thiết kế bảng điều khiển đã điều chỉnh và kiểm tra nhiệt thay vì coi việc thay thế đó chỉ là một lựa chọn thay thế về giá đơn thuần.

Yêu cầu kỹ sư đánh dấu từng phương án thay thế được đề xuất trên sơ đồ mạch: vị trí, điện áp tối đa, dòng điện định mức, sự cố dự kiến, giới hạn môi trường và giới hạn của thiết bị được bảo vệ. Một cầu chì có “định mức cao hơn” không tự động có nghĩa là phù hợp hơn. Khả năng chịu điện áp cao hơn không đảm bảo khả năng bảo vệ chống dòng điện, và khả năng chịu dòng điện cao hơn có thể làm giảm khả năng bảo vệ của các mô-đun hoặc dây dẫn.

Đối với bộ ghép ngoài trời, cần nêu rõ điều kiện tiếp xúc và môi trường vận hành của vỏ bảo vệ trong yêu cầu. Việc nước xâm nhập, tiếp xúc với tia cực tím và sự dao động nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến kế hoạch lắp ráp và bảo trì, mặc dù bản thân dây cầu chì đã được lựa chọn dựa trên các tiêu chí điện. Các thông số kỹ thuật của vỏ bảo vệ và giá đỡ phải phù hợp với điều kiện lắp đặt thực tế, chứ không chỉ dựa trên thành phần đã được thử nghiệm trên bàn thí nghiệm.

Các câu hỏi thường gặp

Có phải mỗi chuỗi PV đều cần một cầu chì không?

Không có câu trả lời chung nào có thể suy ra từ thuật ngữ “PV”. Nhu cầu này phụ thuộc vào hiện tượng hồi lưu từ các nguồn song song, giới hạn của các mô-đun và các quy định áp dụng cho hệ thống. Hãy xem xét kiến trúc thực tế của hệ thống.

Điện áp định mức của liên kết gPV có đủ để phê duyệt cụm thiết bị này không?

Không. Kiểm tra thiết bị giữ cực, hệ thống dây dẫn, vỏ bảo vệ và khả năng tương thích chính xác của các liên kết trong điều kiện điện áp và dòng điện một chiều tối đa tại vị trí đó.

Có thể dùng cầu chì điều hòa cùng kích cỡ để thay thế cho cầu chì nối PV không?

Đừng vội kết luận như vậy. Phải xác nhận bằng chứng về sự gián đoạn dòng điện một chiều (DC) của hệ thống quang điện (PV) và điều kiện ứng dụng đối với thiết bị cụ thể đó.

Tóm lại

Việc lựa chọn cầu chì cho chuỗi PV và cụm PV bắt đầu từ việc phân tích cấu trúc mạng nguồn và hiện tượng phản hồi dòng điện. Sau đó, cần kiểm tra các thông số về điện áp, dòng điện, khả năng ngắt mạch và tính tương thích với giá đỡ kết nối tại từng vị trí cụ thể. Tên dòng sản phẩm có thể hữu ích trong việc lựa chọn nhà cung cấp, nhưng chính kết quả nghiên cứu hệ thống mới quyết định kiến trúc bảo vệ.

Tài liệu tham khảo

• IEC, IEC 60269-6: Các yêu cầu bổ sung đối với dây cầu chì PV.
• IEC, Tiêu chuẩn IEC 62548-1 về các yêu cầu thiết kế hệ thống pin quang điện (Xác nhận phiên bản áp dụng và các quy định địa phương).