Chưa có sản phẩm trong giỏ hàng.
Các điểm chính của thiết kế chống sét hệ thống điện mặt trời và bảo vệ trong các tình huống đặc biệt
Hệ thống điện mặt trời có các đặc điểm thiết bị như dãy pin năng lượng điện mặt trời lắp đặt ngoài trời, hệ thống DC điện áp cao và thiết bị điện tử nhạy cảm. Ngoài ra, môi trường xung quanh còn có nguy cơ xảy ra sét đánh.
Do đó, thiết kế chống sét toàn diện phải được thực hiện từ nhiều khía cạnh chính, cụ thể bao gồm bảo vệ chống sét trực tiếp, bảo vệ chống sét cảm ứng và bảo vệ chống sét xâm nhập, kết nối đẳng thế và hệ thống tiếp địa. Các điểm thiết kế cụ thể sẽ được trình bày chi tiết dưới đây.
1. Bảo vệ chống sét trực tiếp
Nội dung
Lắp đặt cắt sét đầu cuối
Khu vực dãy tấm pin điện mặt trời: Cột thu lôi, dải thu lôi hoặc lưới chống sét phải được lắp đặt đúng cách xung quanh mảng điện mặt trời hoặc trên đỉnh giá đỡ.
Để đảm bảo thiết bị chống sét có thể bảo vệ hiệu quả các tấm pin và giá đỡ điện mặt trời, cần sử dụng phương pháp bi lăn để tính toán phạm vi bảo vệ của nó.
Theo phân loại chống sét cục bộ, bán kính quả cầu lăn của công trình chống sét loại I, loại II và loại III lần lượt là 30m , 45m và 60m .
Thông qua các tính toán chính xác, điều bắt buộc là phải đảm bảo rằng tất cả các tấm pin điện mặt trời, bao gồm cả các giá đỡ ở vị trí cao nhất, đều nằm trong phạm vi bảo vệ của thiết bị chống sét để chặn hiệu quả các tia sét đánh trực tiếp.
Hệ thống lắp đặt trên mái nhà: Khi hệ thống phát điện điện mặt trời được lắp đặt trên mái của tòa nhà đã có hệ thống chống sét, giá đỡ điện mặt trời phải được hàn hoặc bắt bu lông chắc chắn vào dải chống sét hoặc cột thu lôi trên mái nhà.
Động thái này nhằm mục đích tạo thành một hệ thống chống sét thống nhất giữa hệ thống điện mặt trời và hệ thống chống sét ban đầu của tòa nhà, tránh sự chênh lệch điện thế do việc lắp đặt các thiết bị chống sét độc lập, từ đó giảm nguy cơ bị sét đánh.
Bảo vệ bản thân các mô-đun điện mặt trời
Đối với các khung thành phần làm bằng vật liệu kim loại, chúng phải được kết nối với hệ thống tiếp địa bằng một đầu nối đất chuyên dụng. Để đảm bảo cân bằng điện thế khung, mỗi hàng tấm pin điện mặt trời phải được nối đất ít nhất ở cả hai đầu.
Đối với các mảng điện mặt trời khoảng cách xa, có thể thêm một điểm kết nối đất sau mỗi 10-15 mét để đảm bảo khi bị sét đánh, dòng điện có thể được dẫn nhanh và đều xuống đất.
Khi lựa chọn tấm pin điện mặt trời, nên ưu tiên các sản phẩm có thiết kế chống sét. Ví dụ, bề mặt kính của một số mô-đun điện mặt trời có lớp màng dẫn điện hoặc khung kim loại ở rìa sử dụng cấu trúc kết nối đẳng thế.
Các thiết kế này có thể nâng cao hiệu suất chống sét của chính mô-đun và giảm hiệu quả khả năng mô-đun bị hư hỏng do sét đánh.
2. Bảo vệ chống sét cảm ứng và sóng sét xâm nhập
Cấu hình thiết bị chống sét lan truyền ( SPD )
Phía DC: SPD DC phải được lắp đặt ở đầu vào của hộp kết hợp mô-đun PV và đầu vào DC của biến tần. Các thông số của SPD được chọn phải phù hợp với điện áp của hệ thống, chẳng hạn như hệ thống DC thông thường 1000V hoặc 1500V.
Dòng điện xả danh định ( In ) của nó phải không nhỏ hơn 10kA ( 8/20μs ) và mức độ bảo vệ cần được kiểm soát ở mức ≤1,5kV (có thể điều chỉnh phù hợp theo mức điện áp chịu đựng thực tế của thiết bị) để ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của sét cảm ứng và sóng sét ở phía DC.
Phía AC: SPD AC nên được lắp đặt ở đầu ra AC của biến tần và đầu vào của tủ phân phối AC. Thông thường, người ta sẽ chọn SPD Loại 2 hoặc Loại 1 + 2 , có dòng xả danh định In cần phải ≥20kA và phải phù hợp với điện áp lưới điện (như 220V hoặc 380V ).
Ngoài ra, AC SPD cũng phải có chức năng bảo vệ chế độ chung và chế độ vi sai để bảo vệ toàn diện các thiết bị điện ở phía AC khỏi sét đánh và sóng sét.
Đường tín hiệu: Đối với hệ thống giám sát và đường truyền tín hiệu như RS485 và Ethernet, loại SPD tín hiệu tương ứng phải được lắp đặt tại giao diện thiết bị. Điều này là do đường tín hiệu dễ bị sét đánh.
Việc lắp đặt SPD tín hiệu có thể ngăn chặn hiệu quả sét gây ra sét đánh và xâm nhập vào thiết bị thông qua đường dây tín hiệu, do đó đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường.
Che chắn và lắp đặt đường dây
Cáp DC, cáp AC và đường tín hiệu nên là cáp có vỏ bọc hoặc đi trong ống dẫn kim loại. Cả hai đầu của ống dẫn kim loại phải được nối đất và phải thực hiện nối đất nhiều lần sau mỗi khoảng cách ≤ 10 mét.
Điều này có thể làm giảm đáng kể hiện tượng cảm ứng điện từ và giảm khả năng xảy ra sét đánh trên đường dây.
Khi đặt dây, nên đặt riêng các dây có dòng điện mạnh và yếu, khoảng cách giữa chúng ≥ 30cm và tránh tối đa việc giao nhau. Nếu thực sự cần thiết phải giao cắt, nên áp dụng giao cắt thẳng đứng để giảm thiểu tác động cảm ứng và đảm bảo hệ thống điện hoạt động an toàn.
3. Kết nối đẳng thế
Kết nối các bộ phận kim loại
Kết nối toàn bộ các bộ phận dẫn điện bằng kim loại lộ ra như giá đỡ điện mặt trời, khung linh kiện, vỏ biến tần, hộp nối, tủ phân phối, giá đỡ ắc quy, v.v. vào bảng cực đẳng thế thông qua cáp thép dẹt mạ kẽm hoặc cáp đồng 40×4mm có tiết diện ≥16mm² để tạo thành mạng lưới nối đất vòng.
Khi kết nối các thành phần làm bằng vật liệu kim loại khác nhau, chẳng hạn như giá đỡ hợp kim nhôm và thép phẳng mạ kẽm, phải sử dụng mối nối chuyển tiếp (chẳng hạn như miếng chuyển tiếp đồng-nhôm) để ngăn ngừa ăn mòn điện hóa ảnh hưởng đến độ tin cậy và độ dẫn điện của kết nối.
Xử lý đẳng thế thiết bị
Các đầu nối đất bên trong hộp biến tần và hộp kết hợp phải được kết nối trực tiếp với vỏ máy và được kết nối với hệ thống nối đất chính thông qua đường dây trung kế nối đất chuyên dụng.
Điều này đảm bảo rằng điện thế của vỏ máy phù hợp với hệ thống nối đất trong quá trình hoạt động bình thường và khi bị sét đánh, tránh gây hư hỏng cho thiết bị và con người do sự chênh lệch điện thế.
Hệ thống tiếp địa chống sét, tiếp địa làm việc và tiếp địa bảo vệ phải cùng chung một hệ thống tiếp địa để tránh hiện tượng phản ứng ngược do tiếp địa riêng biệt gây ra.
Hệ thống tiếp địa chung có thể cân bằng tiềm năng của toàn bộ hệ thống phát điện điện mặt trời và cải thiện hiệu suất chống sét và an toàn điện của hệ thống.
4. Thiết kế hệ thống tiếp địa hệ thống điện mặt trời
Lựa chọn điện cực nối đất
Thông thường, người ta sử dụng kết hợp điện cực nối đất ngang (thép phẳng mạ kẽm) và điện cực nối đất dọc (thép góc mạ kẽm hoặc thanh thép bọc đồng).
Khoảng cách giữa các điện cực nối đất nằm ngang phải ≥ 5 mét, chiều dài điện cực nối đất thẳng đứng thường là 2,5 mét và độ sâu chôn cần phải ≥ 0,8 mét.
Ở những khu vực có điện trở suất đất cao (> 100Ω・m ), để giảm điện trở nối đất, có thể sử dụng chất giảm điện trở, mô-đun nối đất hoặc thân nối đất mở rộng để đảm bảo điện trở nối đất đáp ứng các yêu cầu liên quan.
Nhìn chung, giá trị này là ≤4Ω (đối với các tòa nhà chống sét loại I, điện trở nối đất là ≤1Ω và giá trị cụ thể tuân theo quy định của địa phương).
Lắp đặt đường dây trung kế tiếp địa
Đường dây tiếp địa chính có thể được làm bằng thép dẹt mạ kẽm có tiết diện ≥ 40×4mm hoặc cáp đồng có tiết diện ≥ 50mm².
Khi đường dây tiếp địa được lắp đặt ngoài trời, cần phải xử lý chống ăn mòn để kéo dài tuổi thọ của đường dây; khi lắp đặt ẩn, nên tránh lắp đặt ở những khu vực dễ tích tụ nước như rãnh cáp để tránh đường dây tiếp địa bị hư hỏng do ngâm trong nước lâu ngày.
Điểm kết nối đất có thể được kết nối bằng phương pháp hàn tỏa nhiệt hoặc bu lông. Nếu sử dụng bu lông, phải thực hiện xử lý chống nới lỏng và chống ăn mòn, chẳng hạn như bôi keo dẫn điện, để đảm bảo độ chắc chắn và độ dẫn điện của mối nối.
5. Bảo vệ trong các tình huống đặc biệt
Khu vực miền núi / mỏ cao
Tại những khu vực thường xuyên có sét đánh như vùng núi hoặc vùng có nhiều sét đánh, để nâng cao khả năng chống sét của hệ thống điện mặt trời cần phải tăng mật độ kim thu sét và rút ngắn khoảng cách giữa các vật tiếp địa.
Đồng thời, SPD phải là loại có khả năng dẫn dòng cao hơn, với dòng xả danh định In≥25kA và phải thiết lập chế độ bảo vệ nhiều cấp, chẳng hạn như kết nối hai cấp
SPD nối tiếp ở phía DC . Ngoài ra, nên sử dụng các mô-đun điện mặt trời có hiệu suất chống sét mạnh hơn, chẳng hạn như mô-đun kính đôi có nối đất cạnh được tăng cường, để nâng cao hiệu suất chống sét tổng thể của hệ thống.
Hệ thống phân phối trên mái nhà
Đối với hệ thống phát điện mặt trời phân tán trên mái nhà, cần kiểm tra cẩn thận các thiết bị chống sét ban đầu trên mái nhà, chẳng hạn như dải thu sét lan can, trước khi lắp đặt.
Cần phải đảm bảo rằng hệ thống điện mặt trời được kết nối chắc chắn với hệ thống chống sét của tòa nhà. Nghiêm cấm lắp đặt tấm pin điện mặt trời ngoài phạm vi bảo vệ của dải chống sét trên mái nhà để đảm bảo an toàn chống sét cho toàn bộ hệ thống.
Khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên mái ngói thép màu, có thể sử dụng khung kim loại của ngói thép màu làm cột thu lôi, nhưng độ dày khung phải ≥ 0,5mm và tiếp địa phải đảm bảo tin cậy.
Điều này không chỉ tận dụng được kết cấu kim loại của mái nhà, giảm chi phí chống sét mà còn nâng cao hiệu quả chống sét của hệ thống.
6. Tiêu chuẩn thiết kế và bảo trì
Tuân thủ các quy định
Thiết kế chống sét của hệ thống phát điện điện mặt trời phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế có liên quan, chủ yếu bao gồm:
GB 50057 “Quy chuẩn thiết kế chống sét cho các tòa nhà”
GB/T 50054 “Thông số kỹ thuật thiết kế phân phối điện áp thấp”
NB/T 32004 Yêu cầu kỹ thuật về bảo vệ chống sét của hệ thống phát điện điện mặt trời
Tiêu chuẩn IEC 62305 về chống sét.
Kiểm tra thường xuyên chống sét hệ thống điện mặt trời
Hàng năm, trước khi mùa giông bão đến, cần kiểm tra điện trở nối đất của hệ thống bằng phương pháp bốn cực để đảm bảo giá trị của nó ≤ giá trị thiết kế. Kích thước của điện trở nối đất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chống sét của hệ thống.
Kiểm tra thường xuyên và điều chỉnh kịp thời điện trở nối đất là biện pháp quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn.
Kiểm tra thường xuyên trạng thái đèn báo của SPD và kiểm tra điện áp dư và dòng điện rò rỉ. Khi SPD bị hỏng, cần phải thay thế ngay. Thông thường, chu kỳ thay thế được khuyến cáo là từ 5 đến 8 năm.
SPD là thiết bị quan trọng để bảo vệ chống lại sét đánh và sự xâm nhập của sóng sét, hiệu suất của nó liên quan trực tiếp đến sự an toàn về điện của hệ thống.
Thường xuyên siết chặt tất cả các điểm kết nối đất và vệ sinh các bộ phận bị gỉ hoặc lỏng lẻo để đảm bảo độ tin cậy của kết nối đẳng thế. Kết nối đẳng thế tốt có thể làm giảm hiệu quả chênh lệch điện thế, ngăn ngừa hiện tượng sét đánh, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Tóm tắt
Thiết kế chống sét cho hệ thống phát điện mặt trời là một dự án có hệ thống, đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống bảo vệ vòng kín hoàn chỉnh cho các liên kết “chống sét trực tiếp – bảo vệ quá áp – đẳng thế – tiếp địa”.
Trong quá trình thiết kế, kết quả đánh giá rủi ro sét đánh tại chỗ phải được kết hợp.
Ví dụ, số ngày giông bão trung bình hàng năm ở Đông Quan là khoảng 80 , đây là khu vực có nhiều giông bão, do đó mức độ bảo vệ cần phải được tăng lên tương ứng.
Lựa chọn sản phẩm chống sét phù hợp, tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn thi công có liên quan và cuối cùng là thông qua kiểm định và nghiệm thu chống sét chuyên nghiệp để đảm bảo hệ thống phát điện điện mặt trời có thể hoạt động lâu dài, an toàn và ổn định.