Vai trò quan trọng của các thiết bị bảo vệ Surge (SPD) trong các hộp kết hợp PV: Hướng dẫn lựa chọn và thực tiễn tốt nhất

Giới thiệu: Lõi dễ bị tổn thương của mảng PV

Các hộp kết hợp PV đóng vai trò là hệ thống thần kinh của các nhà máy năng lượng mặt trời, thu thập nhiều đầu ra chuỗi DC trước khi cho chúng vào biến tần. Các nút quan trọng này liên tục tiếp xúc với các mối đe dọa từ các cuộc tấn công sét và tăng điện có thể làm tê liệt toàn bộ hệ thống PV. Các thiết bị bảo vệ Surge chất lượng cao (SPDS) đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên, bảo vệ thiết bị trị giá hàng trăm ngàn đô la.

Chương 1: Tại sao SPD là cần thiết cho các hệ thống PV

1.1 Các lỗ hổng độc đáo của mảng PV

Phơi nhiễm liên tục: Các hệ thống trên sân thượng và gắn trên mặt đất được tiếp xúc tự nhiên với việc xả khí quyển.

Rủi ro mạch DC: Không giống như các hệ thống AC, các cung DC thiếu các điểm vượt qua tự nhiên, làm cho các sự kiện đột biến trở nên nguy hiểm hơn.

Điện tử nhạy cảm: Các thành phần trong bộ biến tần hiện đại có thể bị hỏng bởi điện áp chỉ cao hơn 20% so với giá trị định mức.

1.2 Hậu quả của sự bảo vệ không đầy đủ

Thiệt hại ngay lập tức: 72% lỗi biến tần có thể được truy trở lại để tăng điện áp (Báo cáo Solaredge 2023).

Sự xuống cấp ẩn: Các tăng nhỏ lặp đi lặp lại có thể làm giảm tuổi thọ mô -đun lên tới 30%.

Rủi ro hỏa hoạn: Các lỗi hồ quang DC chiếm 43% các vụ cháy liên quan đến mặt trời (dữ liệu NFPA 2022).

Chương 2: Cân nhắc chính cho lựa chọn SPD trong các ứng dụng PV

2.1 Tham số hiệu suất quan trọng

Điện áp định mức: ≥1,2 lần điện áp tối đa của hệ thống (theo IEC 61643-31).

Dòng phóng điện danh nghĩa (IN): ≥20KA cho SPDS loại 1 (mỗi UL 1449, Phiên bản thứ 4).

Dòng phóng điện tối đa (IMAX): ≥40KA (Per IEC 61643-11).

Thời gian trả lời: <25 nano giây (mỗi EN 50539-11).

Nhiệt độ hoạt động: -40 ° C đến +85 ° C (mỗi UL 96A).

2.2 Các loại SPD cho các ứng dụng khác nhau

Loại 1 (Lớp I): Đối với các vị trí có rủi ro tấn công sét trực tiếp (ví dụ: các hệ thống trên sân thượng).

Loại 2 (Lớp II): Để bảo vệ thứ cấp (ví dụ: các hệ thống gắn trên mặt đất thương mại).

Kết hợp loại 1+2: Lý tưởng cho các nhà máy quy mô tiện ích lớn.

Các mô hình dành riêng cho DC: Được thiết kế cho các ứng dụng PV với các dấu hiệu cực.

Chương 3: Thực tiễn tốt nhất để cài đặt

3.1 Vị trí chiến lược

Điểm cài đặt bắt buộc:

Hộp kết hợp đầu vào đầu vào (mỗi chuỗi).

Thượng nguồn của DC ngắt kết nối.

Các thiết bị đầu vào đầu vào DC biến tần.

Đề xuất các điểm bảo vệ bổ sung:

Các tổ hợp phụ.

Dọc theo cáp dài chạy (> 30 mét).

3.2 Tiêu chuẩn hệ thống dây điện

Conductor Size: Minimum 6 mm² copper (for 20kA SPDs).

Độ dài đường dẫn: Giữ kết nối SPD <0,5 mét.

Yêu cầu nối đất: Sử dụng các dây dẫn nối đất chuyên dụng (≥10 mm²).

Cấu trúc liên kết kết nối: Cấu hình sao để tránh các vòng lặp mặt đất.

Chương 4: Tiêu chí bảo trì và thay thế

4.1 Bảo trì phòng ngừa

Kiểm tra hàng quý:

Kiểm tra các cửa sổ chỉ báo trạng thái (màu xanh lá cây/màu đỏ).

Thực hiện nhiệt độ hồng ngoại (tăng nhiệt độ <15k).

Ghi lại quầy tấn công sét (nếu được trang bị).

Bài kiểm tra hàng năm:

Kiểm tra điện trở cách nhiệt (> 1 MΩ).

Đo điện trở mặt đất (<10).

Kiểm tra điện áp dư của các chuyên gia.

4.2 Hướng dẫn thay thế

Trình kích hoạt thay thế ngay lập tức:

Thiệt hại vật lý có thể nhìn thấy (vết nứt, vết bỏng).

Chỉ báo trạng thái chuyển sang màu đỏ.

Số lượng Lightning Strike vượt quá giá trị định mức.

Thử nghiệm hiệu suất thất bại.

Khoảng thời gian thay thế được đề xuất:

Khu vực ven biển: 5 năm.

Vùng ánh sáng cao: 7 năm.

Vùng tiêu chuẩn: 10 năm.

Chương 5: Những quan niệm sai lầm phổ biến và khuyến nghị chuyên gia

5.1 Hiểu lầm điển hình

Chuyện hoang đường: "Thanh sét loại bỏ sự cần thiết của SPD."

Sự thật: Thanh sét chỉ bảo vệ chống lại các cuộc đình công trực tiếp, không gây ra sự gia tăng.

Bẫy chi phí: Sử dụng SPD AC không dành riêng cho PV.

Hậu quả: Không có khả năng làm gián đoạn DC theo dòng điện.

5.2 Tư vấn chuyên gia

Áp dụng kiến ​​trúc bảo vệ ba tầng: SPDS ở mảng, hộp kết hợp và cấp độ biến tần.

Chọn các mô hình với các tiếp xúc báo hiệu từ xa để tích hợp với các hệ thống giám sát.

Đối với các hệ thống 1500V, hãy xác minh khả năng phá vỡ DC SPD.

Đánh giá lại công suất SPD hiện có trong quá trình mở rộng hệ thống.

Khi điện áp hệ thống PV tăng lên 1500V, công nghệ SPD thế hệ tiếp theo đang phát triển với ba xu hướng chính: hấp thụ năng lượng cao hơn (lên đến 100KA), các tính năng cảnh báo thông minh hơn (giám sát hỗ trợ IoT) và thiết kế mô-đun nhỏ gọn hơn. Chọn các sản phẩm được chứng nhận bởi TUV Rheinland cho các ứng dụng PV và theo tiêu chuẩn IEC 62305 để bảo vệ cấp hệ thống đảm bảo các nhà máy PV có thể chịu được sét tăng trong suốt vòng đời 25 năm của chúng. Hãy nhớ rằng: Trong An toàn PV, bảo vệ đột biến chất lượng cao không phải là một chi phí, đó là một khoản đầu tư giảm thiểu rủi ro hiệu quả nhất về chi phí.