Vai trò quan trọng của bộ ngắt mạch trong các hệ thống quang điện

Với nhu cầu toàn cầu về năng lượng tái tạo ngày càng tăng, các hệ thống phát điện quang điện (mặt trời) đã được áp dụng rộng rãi do bản chất sạch sẽ và bền vững của chúng. Trong các hệ thống PV, an toàn điện là điều tối quan trọng và bộ ngắt mạch, như các thiết bị bảo vệ chính, đóng vai trò không thể thiếu trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và ngăn ngừa lỗi điện. Bài viết này tìm hiểu tầm quan trọng, chức năng và tiêu chí lựa chọn của bộ ngắt mạch trong các hệ thống PV.

1. Vai trò của bộ ngắt mạch trong các hệ thống PV

1.1 Bảo vệ quá tải

Trong quá trình hoạt động, các hệ thống PV có thể trải nghiệm các giá trị được xếp hạng vượt quá hiện tại do các yếu tố như biến động trong cường độ ánh sáng mặt trời, các thành phần lão hóa hoặc thay đổi tải đột ngột. Bộ ngắt mạch có thể phát hiện các điều kiện quá tải như vậy và kịp thời làm gián đoạn mạch, ngăn ngừa dây điện quá nhiệt, hư hỏng thiết bị hoặc thậm chí là nguy cơ hỏa hoạn.

1.2 Bảo vệ ngắn mạch

Các mạch ngắn trong các hệ thống PV có thể là kết quả của thiệt hại cách điện, lỗi nối dây hoặc lỗi thiết bị, với dòng điện ngắn mạch đạt nhiều lần hoặc thậm chí hàng chục lần dòng điện bình thường. Bộ ngắt mạch có thể ngắt kết nối mạch trong vòng một phần nghìn giây, bảo vệ các thành phần hệ thống (ví dụ: bộ biến tần, pin, mô -đun PV) khỏi thiệt hại.

1.3 Sự cô lập và bảo trì an toàn

Trong quá trình bảo trì hoặc kiểm tra hệ thống, bộ ngắt mạch đóng vai trò là công tắc thủ công để cắt mạch, đảm bảo an toàn cho người vận hành. Họ cũng cung cấp một điểm ngắt kết nối rõ ràng để chẩn đoán lỗi.

1.4 Bảo vệ mạch DC và AC

Các hệ thống PV bao gồm một bên DC (các tấm pin mặt trời vào bộ biến tần) và một bên AC (biến tần vào lưới hoặc tải). Vì DC thiếu điểm không vượt qua, nên việc dập tắt hồ quang là thách thức hơn so với AC. Do đó, bộ ngắt mạch DC yêu cầu thiết kế đặc biệt, trong khi các bộ ngắt mạch AC chủ yếu được sử dụng cho đầu ra biến tần và bảo vệ kết nối lưới.

2. Cân nhắc chính để chọn bộ ngắt mạch trong các hệ thống PV

2.1 Điện áp và dòng điện định mức

Điện áp định mức của bộ ngắt mạch phải vượt quá điện áp hoạt động tối đa của hệ thống PV (ví dụ: hệ thống DC 1000V hoặc 1500V).

Dòng điện được định mức phải cao hơn một chút so với dòng điện liên tục tối đa của hệ thống, chiếm các yếu tố nhiệt độ và môi trường.

2.2 Sự khác biệt giữa bộ ngắt mạch DC và AC

Bộ ngắt mạch DC: Yêu cầu khả năng phát triển vòng cung mạnh mẽ hơn để xử lý các cung DC dai dẳng.

Bộ ngắt mạch AC: Được sử dụng ở phía đầu ra biến tần và phải tuân thủ các tiêu chuẩn kết nối lưới.

2.3 Khả năng phá vỡ

Hệ thống PV có thể tạo ra dòng điện cao trong các mạch ngắn. Khả năng phá vỡ của bộ ngắt mạch (ví dụ: 10KA, 20KA) phải đủ để làm gián đoạn các dòng lỗi một cách an toàn.

2.4 Khả năng thích ứng môi trường

Vì các hệ thống PV thường được cài đặt ngoài trời, các bộ ngắt mạch phải có các thiết kế chống bụi, không thấm nước và chống nhiệt độ cao cho độ tin cậy dài hạn.

3. Các loại bộ ngắt mạch phổ biến

3.1 Bộ ngắt mạch DC

Được sử dụng cho các mảng năng lượng mặt trời và đầu vào biến tần, chẳng hạn như bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCBS), cầu chì hoặc bộ ngắt mạch PV DC chuyên dụng.

Một số mô hình bao gồm bảo vệ ngược phân cực để ngăn chặn dòng chảy ngược.

3.2 Bộ ngắt mạch AC

Áp dụng ở phía đầu ra biến tần, chẳng hạn như bộ ngắt mạch trường hợp đúc (MCCBS) hoặc bộ ngắt mạch không khí (ACB).

Phải đáp ứng các tiêu chuẩn chứng nhận như UL hoặc IEC.

4. Nguyên nhân phổ biến của các lỗi ngắt mạch và các biện pháp phòng ngừa

4.1 Vượt lên phiền toái

Nguyên nhân: Quá tải, mạch ngắn, lựa chọn không phù hợp hoặc lão hóa.

Giải pháp: Kích thước thích hợp, thử nghiệm thường xuyên và tránh quá tải.

4.2 Liên hệ xói mòn

Nguyên nhân: Chuyển đổi thường xuyên, tiếp xúc kém hoặc arcing.

Giải pháp: Sử dụng bộ ngắt mạch chất lượng cao và giảm thiểu các hoạt động không cần thiết.

4.3 Tác động môi trường

Nguyên nhân: Nhiệt độ cao, độ ẩm hoặc hiệu suất suy giảm bụi.

Giải pháp: Chọn Bộ ngắt mạch với xếp hạng bảo vệ cao hơn (ví dụ: IP65) và thực hiện bảo trì thường xuyên.

5. Kết luận

Bộ ngắt mạch không chỉ là các rào cản bảo vệ cho các hệ thống PV mà còn các thành phần quan trọng đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định. Lựa chọn đúng, cài đặt chính xác và bảo trì thường xuyên có thể giảm đáng kể rủi ro điện, kéo dài tuổi thọ thiết bị và tăng cường hiệu quả hệ thống tổng thể. Khi công nghệ PV tiến bộ, các bộ ngắt mạch trong tương lai sẽ phát triển hướng tới hiệu suất cao hơn và các chức năng thông minh hơn, cung cấp các biện pháp bảo vệ mạnh mẽ hơn cho các hệ thống năng lượng tái tạo.