Trả lời nhanh: Tủ đấu nối AC so với Tủ đấu nối DC
Một Hộp kết hợp AC Kết hợp các đầu ra dòng điện xoay chiều từ nhiều bộ biến tần (inverter), bộ biến tần siêu nhỏ (microinverter) hoặc các nhánh biến tần trước khi cấp vào tủ phân phối AC, bảng điện, thiết bị đóng cắt, máy biến áp hoặc điểm đấu nối lưới điện.
Một Hộp kết hợp DC Kết hợp các đầu ra dòng điện một chiều từ các chuỗi tấm pin mặt trời (PV strings) trước bộ biến tần. Tủ này thường bao gồm cầu chì chuỗi hoặc aptomat DC, thiết bị chống sét lan truyền DC, thanh cái dương và âm, bộ cách ly hoặc ngắt kết nối DC, cọc tiếp địa và đôi khi có cả hệ thống giám sát chuỗi.
Sự khác biệt không chỉ nằm ở vị trí lắp đặt tủ. Nó làm thay đổi thiết kế bảo vệ:
Tủ đấu nối DC phải xử lý được điện áp DC của hệ thống PV, cực tính, dòng ngược và hồ quang DC duy trì. Tủ đấu nối AC phải xử lý được bảo vệ nhánh AC, tập hợp đầu ra của biến tần, định mức dòng ngắn mạch, bố trí trung tính/tiếp địa và các yêu cầu về thiết bị ngắt kết nối hoặc thiết bị đóng cắt AC.
Những điểm chính
- Tủ đấu nối DC được sử dụng trước bộ biến tần. Chúng kết hợp các chuỗi tấm pin mặt trời ở phía DC.
- Tủ đấu nối AC được sử dụng sau bộ biến tần. Chúng kết hợp các đầu ra AC từ các bộ biến tần chuỗi, bộ biến tần siêu nhỏ (microinverter) hoặc các nhóm biến tần.
- Bảo vệ DC không giống với bảo vệ AC. Cầu chì DC, aptomat DC, thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC và bộ cách ly DC phải được lựa chọn phù hợp với điện áp và cực tính của hệ thống quang điện (PV).
- Tủ đóng cắt đấu nối AC thường được sử dụng trong các hệ thống lớn hơn. Nhiều đầu ra của bộ biến tần có thể cấp điện cho các bảng điện AC, tủ đóng cắt hoặc tủ đấu nối lại.
- Các hệ thống biến tần siêu nhỏ thường sử dụng phương pháp đấu nối AC. Mỗi bộ biến tần siêu nhỏ chuyển đổi dòng điện DC từ mô-đun thành dòng điện AC tương thích với lưới điện, vì vậy việc đấu nối diễn ra ở phía AC.
- Không chỉ lựa chọn dựa trên kích thước vỏ tủ. Bố trí cáp, điện áp, dòng điện, định mức SCCR/ngắn mạch, loại SPD, tiếp địa, nhãn dán và các tiêu chuẩn đều quan trọng.
Bảng so sánh tủ kết hợp AC và DC
| Mục | Hộp Kết Hợp DC | Hộp kết hợp AC |
|---|---|---|
| Vị trí | Giữa các chuỗi PV và đầu vào DC của biến tần | Giữa đầu ra biến tần và phân phối AC/kết nối lưới điện |
| Loại hiện tại | Dòng điện một chiều | Dòng điện xoay chiều |
| Mục đích chính | Kết hợp các mạch DC của chuỗi PV | Kết hợp các mạch đầu ra biến tần AC |
| Đầu vào chung | Chuỗi quang điện (PV strings) | Biến tần chuỗi, biến tần vi mô, mạch nhánh biến tần |
| Đầu ra chung | Đầu vào DC của biến tần | Tủ điện AC, thiết bị đóng cắt AC, máy biến áp, kết nối lưới điện |
| Thiết bị bảo vệ | Cầu chì gPV, MCB/MCCB DC, bộ cách ly DC, thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC | Aptomat AC, công tắc AC, thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC, thiết bị đo đếm, thanh cái |
| Bố cục thanh cái | Cực dương, cực âm, dây tiếp địa (PE)/đất | Thanh cái pha, trung tính khi cần thiết, PE/tiếp địa |
| Rủi ro kỹ thuật chính | Hồ quang DC, lỗi cực tính, dòng điện ngược, quá áp PV | Dòng sự cố AC, dòng ngược từ biến tần, phối hợp bảo vệ, định mức thiết bị đóng cắt |
| Các ứng dụng điển hình | Dàn PV biến tần chuỗi, chuỗi PV tiện ích, tập trung DC | Bộ biến tần vi mô, nhiều biến tần chuỗi, mái nhà thương mại, trang trại năng lượng mặt trời |
| Thuật ngữ tìm kiếm phổ biến | Tủ đấu nối DC, tủ đấu nối năng lượng mặt trời | Tủ đấu nối AC, bảng đấu nối AC, tủ đóng cắt AC |
Vị trí của mỗi tủ trong hệ thống điện mặt trời
Một hệ thống biến tần chuỗi (string inverter) đơn giản hóa trông như sau:
Các mô-đun PV
Một hệ thống biến tần siêu nhỏ (microinverter) trông khác biệt:
Mô-đun PV
Đó là lý do tại sao tủ đấu nối DC thường gắn liền với kiến trúc biến tần chuỗi, trong khi tủ đấu nối AC phổ biến trong các hệ thống biến tần siêu nhỏ, hệ thống thương mại nhiều biến tần và tập hợp đầu ra biến tần quy mô công nghiệp.
Hộp đấu nối DC (DC Combiner Box) là gì?
Một Hộp kết hợp DC Là hộp bảo vệ và tập trung điện áp PV được lắp đặt ở phía DC của hệ thống năng lượng mặt trời. Thiết bị này kết hợp nhiều chuỗi PV thành ít mạch đầu ra hơn trước khi đi vào bộ biến tần (inverter).
Các thành phần điển hình bao gồm:
- Cầu chì chuỗi PV hoặc aptomat DC (DC breaker)
- Thanh cái dương
- Thanh cái âm
- Thiết bị chống sét lan truyền DC
- Bộ cách ly DC hoặc thiết bị ngắt kết nối
- Cọc tiếp địa hoặc đầu nối PE
- Mô-đun giám sát chuỗi khi có yêu cầu
- Ốc siết cáp hoặc đầu nối PV
- Vỏ tủ ngoài trời
- Nhãn cảnh báo và nhãn phân cực
Tủ đấu nối DC (DC combiner box) thường được sử dụng khi:
- Một bộ biến tần có nhiều đầu vào chuỗi quang điện (PV string)
- Nhiều chuỗi cần được bảo vệ riêng biệt
- Cần giám sát chuỗi
- Các đường cáp DC dài cần được tập hợp có tổ chức
- Cần thiết bị chống sét lan truyền DC gần giàn pin mặt trời
- Các đội bảo trì cần một điểm cách ly DC rõ ràng
Để có nền tảng rộng hơn, hãy xem tài liệu của VIOX Hướng dẫn về tủ đấu nối điện mặt trời (PV combiner box).
Tủ kết hợp AC (AC Combiner Box) là gì?
Một Hộp kết hợp AC kết hợp các mạch đầu ra AC từ nhiều biến tần hoặc các nhánh vi biến tần. Nó được lắp đặt sau khi dòng điện DC đã được chuyển đổi thành AC.
Các thành phần điển hình bao gồm:
- Aptomat AC hoặc MCCB
- Thanh cái AC
- Bộ ngắt hoặc công tắc ngắt kết nối AC chính
- SPD AC
- Thanh trung tính khi được yêu cầu
- Thanh tiếp địa/PE
- Thiết bị đo đếm hoặc giám sát
- khối thiết bị đầu cuối
- đầu nối cáp
- bao vây
- Nhãn dán mạch điện
Tủ đấu nối AC thường được sử dụng trong:
- Hệ thống điện mặt trời sử dụng microinverter
- Hệ thống điện mặt trời áp mái thương mại với nhiều bộ biến tần
- Nhà máy điện mặt trời quy mô công nghiệp với nhiều đầu ra biến tần
- Phòng đặt biến tần
- Tủ đấu nối lại AC (AC recombiner panels)
- Tủ điện đấu nối AC
- Thiết bị đóng cắt đấu nối AC
Trong các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn, thuật ngữ Thiết bị đóng cắt đấu nối AC hay Tủ đấu nối lại AC (AC recombiner) thường được sử dụng khi thiết bị có quy mô lớn hơn một hộp đấu nối nhỏ. Nó có thể bao gồm các bộ ngắt mạch lớn hơn, thiết bị đo đếm, rơ-le bảo vệ, thanh cái, máy biến dòng và tích hợp với tủ đóng cắt hạ thế.
Hộp đấu nối AC so với Thiết bị đóng cắt đấu nối AC so với Tủ đấu nối lại AC
Các thuật ngữ này có liên quan với nhau, nhưng không phải lúc nào cũng chỉ cùng một quy mô thiết bị.
| Hạn | 实际含义 | Điển Hình Sử Dụng |
|---|---|---|
| Hộp kết hợp AC | Vỏ tủ nhỏ hơn dùng để đấu nối các đầu ra AC của bộ nghịch lưu (inverter) | Hệ thống dân dụng, thương mại, bộ biến tần vi mô (microinverter), hệ thống đa biến tần quy mô nhỏ |
| Tủ đấu nối AC | Cụm đấu nối AC dạng tủ có lắp aptomat (breaker) | Hệ thống điện mặt trời áp mái thương mại và hệ thống biến tần phân tán |
| Tủ điện đấu nối AC | Cụm phân phối AC quy mô lớn kết hợp các nguồn cấp từ biến tần | Hệ thống điện mặt trời thương mại và quy mô công nghiệp |
| Thiết bị đóng cắt đấu nối AC | Hệ thống đóng cắt và bảo vệ AC cấp tủ điện công nghiệp mạnh mẽ hơn | Các phòng biến tần lớn, nhà máy điện mặt trời quy mô công nghiệp |
| Tủ đấu nối lại AC (AC recombiner) | Kết hợp đầu ra từ các bộ kết hợp AC hạ nguồn hoặc các khối biến tần | Các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn và hệ thống thu gom AC đa cấp |
Sử dụng thuật ngữ phù hợp với cấp độ thiết bị. Một bộ kết hợp AC cho microinverter nhỏ không nên được mô tả là tủ đóng cắt (switchgear). Một dãy tủ đóng cắt AC quy mô công nghiệp không nên bị gọi đơn giản là hộp kết hợp (combiner box).
Các thành phần của hộp kết hợp DC (DC Combiner Box)
| Thành phần | Chức năng | Lưu ý khi lựa chọn |
|---|---|---|
| Cầu chì gPV hoặc aptomat DC (DC breaker) | Bảo vệ các mạch chuỗi PV | Phải phù hợp với điện áp và dòng điện của hệ thống PV |
| Thanh cái dương | Kết hợp các dây dẫn chuỗi dương | Kiểm tra định mức dòng điện và khoảng cách |
| Thanh cái âm | Kết hợp các dây dẫn chuỗi âm | Kiểm tra cực tính và cách điện |
| DC SPD | Giới hạn quá điện áp quá độ ở phía DC của hệ thống PV | Sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) định mức cho PV/DC |
| Bộ cách ly DC | Cung cấp khả năng ngắt kết nối DC tại chỗ | Phải có định mức DC phù hợp với điện áp hệ thống |
| Giám sát chuỗi (string) | Đo dòng điện hoặc trạng thái của chuỗi | Hữu ích trong các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn |
| Bao vây | Bảo vệ các linh kiện ngoài trời | Cấp bảo vệ IP, khả năng chống tia UV, chịu nhiệt và chống ngưng tụ |
| Các vị trí đi dây cáp | Làm kín cáp quang điện (PV) vào vỏ tủ điện | Phù hợp với đường kính cáp và tiêu chuẩn làm kín ngoài trời |
Mẹo kỹ thuật: tính toán kích thước cầu chì chuỗi PV. Trong các thiết kế dựa trên tiêu chuẩn NEC của Bắc Mỹ, dòng điện mạch nguồn PV thường được coi là dòng điện liên tục bắt nguồn từ dòng ngắn mạch của mô-đun. Một điểm khởi đầu thực tế là:
Định mức dòng điện cầu chì PV tối thiểu >= 1.56 x Isc của chuỗi
Hệ số 1.56 có được từ việc áp dụng 125% cho dòng ngắn mạch PV và thêm 125% nữa cho việc tính toán kích thước bảo vệ quá dòng liên tục. Việc lựa chọn cuối cùng vẫn phụ thuộc vào bảng dữ liệu mô-đun, định mức cầu chì nối tiếp tối đa, nhiệt độ môi trường, nhóm lắp đặt, định mức đế cầu chì, quy chuẩn địa phương và các quy tắc thiết kế của nhà sản xuất biến tần.
Đối với các dự án theo tiêu chuẩn IEC, không được sao chép máy móc con số của NEC. Cần xác minh cấp độ cầu chì, định mức điện áp, dòng điện chuỗi, điều kiện dòng ngược và sự phối hợp cầu chì gPV theo tiêu chuẩn dự án và bảng dữ liệu linh kiện.
Đối với bảo vệ chống sét lan truyền phía DC, xem Thiết bị chống sét lan truyền DC cho hệ thống PV, EV, BESS và hệ thống công nghiệp.
Các thành phần của tủ đấu nối AC (AC Combiner Box)
| Thành phần | Chức năng | Lưu ý khi lựa chọn |
|---|---|---|
| Cầu dao AC | Bảo vệ nhánh đầu ra của bộ biến tần | Phù hợp với dòng điện đầu ra và định mức sự cố của bộ biến tần |
| Công tắc AC chính | Cung cấp khả năng cách ly hoặc ngắt tải | Xác minh định mức cắt tải |
| Thanh cái AC | Kết hợp các đầu ra AC của bộ biến tần | Kiểm tra dòng điện, độ tăng nhiệt, định mức ngắn mạch |
| SPD AC | Giới hạn quá áp quá độ phía AC | Phù hợp với điện áp hệ thống AC và hệ thống tiếp địa |
| Thanh trung tính | Được sử dụng khi yêu cầu dây trung tính | Phụ thuộc vào loại hệ thống |
| Thanh tiếp địa/PE | Đấu nối bảo vệ | Phải tuân thủ thiết kế tiếp địa |
| Đo lường | Đo dòng điện đầu ra hoặc dòng điện nhánh | Phổ biến trong các tủ đấu nối AC lớn hơn |
| Bao vây | Bảo vệ các thành phần điện xoay chiều (AC) | Trong nhà/ngoài trời, tiêu chuẩn IP/NEMA, chống ăn mòn |
Để biết sự khác biệt chung về phân phối điện AC/DC, hãy xem hướng dẫn của VIOX tại Tủ phân phối điện AC so với tủ phân phối điện DC.
Tại sao tủ gom nguồn DC (DC Combiner Box) cần được đặc biệt chú ý
Tủ gom nguồn DC đòi hỏi kỹ thuật cao vì dòng điện DC từ hệ thống quang điện (PV) có đặc tính khác với dòng điện AC.
Các rủi ro chính đối với dòng điện DC bao gồm:
- không có điểm triệt tiêu dòng điện tự nhiên (zero crossing)
- Hồ quang DC duy trì
- Điện áp hở mạch cao trong điều kiện nhiệt độ thấp
- Dòng điện ngược giữa các chuỗi pin
- Sai sót về cực tính
- Lỗi cách điện
- Tia UV và tác động môi trường ngoài trời
- Ngưng tụ hơi nước bên trong vỏ tủ điện
- Lỗi làm kín của ốc siết cáp
Sai lầm thiết kế nghiêm trọng nhất là coi tủ gom nguồn DC (PV combiner) như một tủ phân phối điện thông thường. Aptomat AC, thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC hoặc thiết bị ngắt mạch thông thường có thể không đảm bảo an toàn khi ngắt hoặc chịu đựng được mạch điện DC của hệ thống quang điện.
Lựa chọn SPD: Loại 1+2 so với Loại 2 trong tủ gom nguồn PV
Chống sét lan truyền không chỉ là một hạng mục kiểm tra. Trong thiết kế tủ gom nguồn PV, loại SPD phải phù hợp với mức độ phơi nhiễm sét, hệ thống tiếp địa, cách đi dây cáp và vùng bảo vệ.
| Lựa chọn SPD | Ứng dụng điển hình trong điện mặt trời PV | Lưu ý thiết kế thực tế |
|---|---|---|
| SPD DC Loại 2 | Hầu hết các dàn pin năng lượng mặt trời không có hệ thống chống sét trực tiếp | Lựa chọn phổ biến cho các xung điện áp cảm ứng và quá áp đóng cắt ở phía DC |
| Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC loại 1+2 | Các dàn pin năng lượng mặt trời trên tòa nhà có hệ thống chống sét bên ngoài, mái nhà lộ thiên hoặc các vị trí có nguy cơ sét đánh cao | Được sử dụng ở những nơi cần xả một phần dòng sét tại ranh giới hệ thống điện mặt trời |
| Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC loại 2 | Tủ gom nguồn AC và phân phối đầu ra của bộ biến tần (inverter) | Phù hợp với điện áp AC, hệ thống tiếp địa và phối hợp SPD giữa các cấp thượng nguồn/hạ nguồn |
| SPD AC loại 1+2 | Đầu vào dịch vụ, tủ đóng cắt AC chính hoặc các công trình lộ thiên dễ bị sét đánh | Thường được phối hợp với các SPD loại 2 ở hạ nguồn |
Đối với hệ thống điện mặt trời thương mại trên mái nhà có hệ thống chống sét bên ngoài, thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC loại 1+2 gần tủ gom dây (combiner box) thường được đánh giá cùng với sự phối hợp SPD phía AC tại đầu ra của bộ biến tần (inverter) và tủ phân phối chính. Đối với các mái nhà thương mại thông thường có mức độ phơi nhiễm thấp, SPD loại 2 có thể là đủ, nhưng quyết định này thuộc về thiết kế chống sét lan truyền của dự án chứ không phải trong bảng khối lượng vật tư chung.
Quản lý nhiệt và kiểm soát ngưng tụ
Các tủ gom dây ngoài trời bị hỏng do nhiệt và độ ẩm nhiều cũng như do đấu nối dây không chính xác. Một tủ gom dây DC tiếp xúc với ánh nắng mặt trời có thể nóng hơn nhiều so với nhiệt độ không khí xung quanh, đặc biệt là khi các đế cầu chì, thanh cái và đầu nối cáp được bố trí dày đặc bên trong một vỏ tủ nhỏ.
Kiểm tra các điểm sau trước khi phê duyệt bố trí vỏ tủ:
- Độ tăng nhiệt của đế cầu chì: Đế cầu chì gPV tỏa nhiệt khi có tải; có thể cần phải giảm tải (derating) trong điều kiện khí hậu nóng hoặc bố trí dày đặc.
- Không gian uốn cong cáp: Các đoạn uốn cong cáp quá chặt tạo ra ứng suất cơ học và gây khó khăn cho việc bảo trì.
- Thông gió hoặc cân bằng áp suất: Các tủ điện ngoài trời có thể cần van thông hơi hoặc ốc siết cáp thông gió để giảm thiểu hiện tượng ngưng tụ và chu kỳ áp suất trong khi vẫn duy trì cấp bảo vệ IP yêu cầu.
- Khả năng chống tia UV và chống ăn mòn: Nhựa, gioăng làm kín, ốc siết cáp và nhãn mác phải chịu được điều kiện tiếp xúc ngoài trời.
- Tiếp cận bảo trì: Kỹ thuật viên cần không gian để kiểm tra điện áp chuỗi, thay thế cầu chì, kiểm tra các đầu nối và xác nhận chỉ báo của thiết bị chống sét lan truyền (SPD).
Quy tắc đánh giá thực địa: nếu sơ đồ điện trông có vẻ chính xác nhưng cách bố trí tủ điện lại ép mọi loại cáp, đế cầu chì và SPD vào một vùng nóng chật hẹp, thì thiết kế đó chưa hoàn thiện.
Khi nào nên sử dụng Tủ gom nguồn DC (DC Combiner Box)
Sử dụng tủ gom nguồn DC (DC combiner box) khi:
- nhiều chuỗi quang điện (PV strings) cần được kết nối trước khi đi vào một đầu vào của bộ biến tần (inverter)
- yêu cầu bảo vệ bằng cầu chì ở cấp độ chuỗi
- cần thiết bị chống sét lan truyền DC gần giàn pin mặt trời
- yêu cầu giám sát theo từng chuỗi
- cần tập hợp và sắp xếp các đường cáp DC
- việc cách ly DC tại chỗ giúp cải thiện công tác bảo trì
- bộ biến tần có số lượng đầu vào MPPT ít hơn số lượng chuỗi pin mặt trời
Tủ gom DC thường không cần thiết khi một bộ biến tần nhỏ đã có đủ các đầu vào chuỗi được bảo vệ, hoặc khi hệ thống sử dụng bộ biến tần siêu nhỏ (microinverter) và việc đấu nối được thực hiện ở phía AC.
Khi nào nên sử dụng tủ gom AC
Sử dụng tủ gom AC khi:
- cần đấu nối các đầu ra AC của nhiều bộ biến tần
- hệ thống biến tần siêu nhỏ có nhiều mạch nhánh AC
- hệ thống điện mặt trời trên mái nhà thương mại có các bộ biến tần phân tán
- các đầu ra của bộ biến tần cần thiết bị ngắt kết nối AC tại chỗ
- cần bảo vệ chống sét lan truyền AC trước tủ phân phối chính
- cần đo lường hoặc giám sát tại mức đầu ra của bộ biến tần
- dự án cần một giai đoạn kết hợp AC trước tủ đóng cắt
việc kết hợp AC trở nên quan trọng hơn khi số lượng bộ biến tần tăng lên. Trong các hệ thống lớn hơn, thiết kế có thể chuyển từ hộp kết hợp AC nhỏ sang tủ đóng cắt kết hợp AC hoặc bảng kết hợp AC.
Danh mục kiểm tra lựa chọn hộp kết hợp AC so với DC
| Câu Hỏi | Hộp Kết Hợp DC | Hộp kết hợp AC |
|---|---|---|
| Phía nào của bộ biến tần? | Trước bộ biến tần | Sau bộ biến tần |
| Điện áp nào được áp dụng? | Điện áp tối đa DC của hệ thống PV | Điện áp định mức AC |
| Các thiết bị bảo vệ bao gồm những gì? | Cầu chì gPV, aptomat DC, thiết bị chống sét lan truyền DC, bộ cách ly DC | Aptomat AC, thiết bị chống sét lan truyền AC, công tắc AC |
| Nguồn dòng điện là gì? | Chuỗi quang điện (PV strings) | Đầu ra của bộ biến tần (inverter) |
| Cực tính có quan trọng không? | Yes | Không theo cách tương tự |
| Dòng điện ngược có thể xảy ra không? | Có, đặc biệt là đối với hệ thống PV nhiều chuỗi | Có khả năng cấp ngược từ đầu ra của bộ biến tần tùy thuộc vào thiết kế |
| Cấp bảo vệ vỏ tủ là gì? | Thường là ngoài trời, chống tia UV, cấp IP, chống ngưng tụ | Trong nhà hoặc ngoài trời tùy thuộc vào vị trí lắp đặt bộ biến tần |
| Khung tiêu chuẩn nào? | Các quy tắc lắp đặt điện hạ thế và điện mặt trời (PV DC) | Các quy tắc đối với tủ điện AC, bảng phân phối hoặc thiết bị đóng cắt |
| Những nhãn dán nào là quan trọng? | Điện áp DC, cực tính, cách ly, cảnh báo | Điện áp AC, nguồn, định danh aptomat (breaker ID), thiết bị ngắt kết nối |
Các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo thiết kế cần kiểm chứng
Các yêu cầu chính xác phụ thuộc vào quốc gia, loại hình lắp đặt, điện áp hệ thống và thông số kỹ thuật của dự án. Các tài liệu tham khảo phổ biến bao gồm:
| Tiêu chuẩn hoặc Khu vực quy định | Sự liên quan |
|---|---|
| Bộ tiêu chuẩn IEC 61439 | Tủ điện đóng cắt và điều khiển hạ thế |
| IEC 62548 | Các phương pháp thiết kế và lắp đặt hệ thống quang điện (PV) |
| Bộ tiêu chuẩn IEC 60947 | Các thiết bị đóng cắt và bảo vệ hạ thế |
| IEC 60269-6 | Cầu chì gPV cho các ứng dụng quang điện |
| Tiêu chuẩn IEC 61643-31 | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) kết nối phía DC của hệ thống quang điện |
| Tiêu chuẩn IEC 61643-11 | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho hệ thống điện hạ thế AC |
| Điều 690 của NEC | Hệ thống quang điện mặt trời trong các công trình tuân thủ tiêu chuẩn NEC |
| Bối cảnh tiêu chuẩn UL 508A / UL 1741 | Các tủ điều khiển công nghiệp và thiết bị liên quan đến biến tần trong các dự án tại Bắc Mỹ |
Đừng cho rằng việc sử dụng các linh kiện đã được chứng nhận sẽ giúp toàn bộ cụm tủ đấu nối được chứng nhận. Vỏ tủ, hệ thống dây dẫn, độ tăng nhiệt, định mức ngắn mạch, khoảng cách, nhãn mác và tài liệu kỹ thuật đều quan trọng.
Những sai lầm thường gặp
Sai lầm 1: Sử dụng bộ đấu nối AC ở nơi cần bộ đấu nối DC
Bộ đấu nối AC không thể thay thế bộ đấu nối DC cho điện mặt trời. Các thiết bị bảo vệ AC có thể không ngắt dòng điện DC của hệ thống điện mặt trời một cách an toàn.
Sai lầm 2: Gọi mọi hộp điện năng lượng mặt trời là hộp đấu nối DC
Các hệ thống vi biến tần (microinverter) thường đấu nối đầu ra ở phía AC. Trong trường hợp đó, thiết bị liên quan có thể là hộp đấu nối AC hoặc tủ đấu nối AC.
Sai lầm 3: Bỏ qua kiến trúc của biến tần
Các hệ thống biến tần chuỗi (string inverter), biến tần trung tâm (central inverter), vi biến tần và hệ thống tối ưu hóa công suất sử dụng các chiến lược đấu nối khác nhau.
Sai lầm 4: Chỉ lựa chọn dựa trên định mức dòng điện
Điện áp, cực tính, khả năng cắt, giảm tải cầu chì, loại chống sét lan truyền, cấp bảo vệ vỏ tủ, nhiệt độ và thiết kế đầu vào cáp cũng quan trọng không kém.
Sai lầm 5: Coi việc lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD) như một phụ kiện thông thường
Đối với hệ thống điện mặt trời, việc quyết định chọn SPD phụ thuộc vào việc tủ gom (combiner box) nằm ở phía DC hay AC, tòa nhà có hệ thống chống sét bên ngoài hay không và vị trí thiết bị nằm trong vùng bảo vệ chống sét nào. SPD loại 2 không mặc định là sai và SPD loại 1+2 không mặc định là tốt hơn; câu trả lời chính xác phụ thuộc vào thiết kế chống sét lan truyền.
Sai lầm 6: Chọn kích thước vỏ tủ quá nhỏ
Tủ gom cần đủ không gian cho việc uốn cáp, tản nhiệt, tiếp cận bảo trì, khoảng cách giữa các đầu cực và kiểm tra trong tương lai.
Sai lầm 7: Quên các chế độ hư hỏng ngoài trời
Nhiều lỗi ở tủ gom điện mặt trời xuất phát từ việc nước xâm nhập, ngưng tụ, lão hóa do tia UV, ốc siết cáp kém chất lượng, đầu cực bị lỏng hoặc đế cầu chì quá nhiệt thay vì chỉ do sơ đồ điện.
Sai lầm 8: Sao chép một thiết kế tủ gom nguồn cho các kiến trúc biến tần khác nhau
Một thiết kế dành cho biến tần chuỗi (string inverter) có thể không phù hợp với biến tần siêu nhỏ (microinverter), và một tủ gom nguồn AC nhỏ gọn có thể không thích hợp cho việc tái gom nguồn AC ở quy mô công nghiệp. Trong các đợt đánh giá EPC, một trong những cách nhanh nhất để phát hiện thiết kế yếu kém là đặt câu hỏi: “Tủ này đang gom các chuỗi PV trước khi nghịch lưu, hay gom đầu ra của biến tần sau khi nghịch lưu?” Nếu bản vẽ không trả lời được ngay lập tức, thì việc đặt tên thiết bị và thiết kế bảo vệ cần phải được xem xét lại.
Câu hỏi thường gặp
Cách nhanh nhất để xác định tủ gom nguồn là AC hay DC là gì?
Hãy nhìn vào vị trí của nó so với biến tần. Nếu nó gom các chuỗi PV trước biến tần, đó là tủ gom nguồn DC. Nếu nó gom đầu ra của biến tần sau khi chuyển đổi, đó là tủ gom nguồn AC, bảng gom nguồn AC, tủ đóng cắt gom nguồn AC hoặc bộ tái gom nguồn AC.
Hệ thống biến tần siêu nhỏ (microinverter) sử dụng tủ gom nguồn AC hay DC?
Các hệ thống biến tần siêu nhỏ thường sử dụng phương pháp gom nguồn AC vì mỗi biến tần siêu nhỏ chuyển đổi điện DC của tấm pin thành AC tại hoặc gần tấm pin đó.
Có thể sử dụng aptomat AC trong tủ gom nguồn DC không?
Chỉ khi aptomat đó được định mức và có tài liệu chứng nhận cho điện áp DC, dòng điện, cách đấu nối cực và ứng dụng yêu cầu. Các aptomat chỉ dùng cho AC không được phép sử dụng để ngắt mạch DC của hệ thống PV.
Làm thế nào để xác định kích thước cầu chì cho tủ gom nguồn DC (DC combiner box)?
Bắt đầu với dòng điện ngắn mạch của mô-đun PV và cơ sở quy chuẩn dự án. Trong các thiết kế dựa trên tiêu chuẩn NEC, điểm khởi đầu phổ biến là định mức dòng điện cầu chì >= 1,56 x Isc của chuỗi, đồng thời kiểm tra định mức cầu chì nối tiếp tối đa của mô-đun, hệ số giảm tải theo nhiệt độ môi trường, định mức của đế cầu chì và các yêu cầu của cơ quan thẩm quyền địa phương (AHJ).
Tủ gom nguồn PV nên sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) loại 1+2 hay loại 2?
Sử dụng SPD loại 2 cho nhiều ứng dụng tủ gom nguồn PV tiêu chuẩn nơi rủi ro là do xung điện cảm ứng. Đánh giá sử dụng SPD loại 1+2 khi mảng PV được kết nối với một cấu trúc có hệ thống chống sét bên ngoài, rủi ro sét đánh trên mái nhà lộ thiên hoặc yêu cầu thiết kế phải xả dòng sét một phần.
Thiết bị đóng cắt gom nguồn AC (AC combiner switchgear) là gì?
Thiết bị đóng cắt gom nguồn AC là một cụm thiết bị bảo vệ và gom nguồn AC lớn hơn, được sử dụng trong các hệ thống PV thương mại hoặc quy mô công nghiệp, nơi đầu ra của nhiều bộ biến tần được tập hợp lại tại cấp thiết bị đóng cắt.
Bộ tái gom nguồn AC (AC recombiner) là gì?
Bộ tái gom nguồn AC kết hợp đầu ra từ nhiều tủ gom nguồn AC hoặc các khối biến tần thành một điểm tập trung AC cấp cao hơn trước khi đi vào thiết bị đóng cắt chính hoặc máy biến áp.
Cái nào tốt hơn: bộ kết hợp AC hay bộ kết hợp DC?
Không có cái nào tốt hơn một cách tuyệt đối. Lựa chọn đúng phụ thuộc vào kiến trúc của bộ biến tần (inverter). Các hệ thống biến tần chuỗi (string inverter) thường cần kết hợp DC. Các hệ thống vi biến tần (microinverter) và đa biến tần thường cần kết hợp AC.
Kết luận
Hộp kết hợp AC và DC giải quyết các vấn đề khác nhau trong hệ thống điện mặt trời.
Một Hộp kết hợp DC Thu thập các mạch chuỗi PV trước bộ biến tần và phải được thiết kế cho điện áp DC của PV, cực tính, dòng ngược, ngắt hồ quang DC, chống sét lan truyền DC và các điều kiện ngoài trời.
Một Hộp kết hợp AC Thu thập đầu ra AC của bộ biến tần sau khi chuyển đổi và phải được thiết kế cho bảo vệ nhánh AC, tập hợp đầu ra biến tần, phối hợp thiết bị đóng cắt, chống sét lan truyền AC, đo đếm và phân phối phía lưới điện.
Để có một hệ thống lắp đặt điện mặt trời đáng tin cậy, hãy bắt đầu với kiến trúc biến tần. Khi đã xác định được vị trí thực hiện kết hợp, hãy chọn hộp kết hợp dựa trên loại dòng điện, điện áp, thiết bị bảo vệ, môi trường vỏ tủ, bố trí đi dây và các tiêu chuẩn áp dụng.
