Trả lời nhanh
Bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) cần bao phủ ba lớp: phía DC giữa các tủ pin và hệ thống chuyển đổi điện năng, phía AC kết nối với lưới điện hoặc phân phối tải, và các đường truyền thông tin/tín hiệu được sử dụng bởi hệ thống quản lý pin, SCADA, Ethernet, RS485 và các thiết bị điều khiển phụ trợ.
Một hệ thống BESS không được bảo vệ chỉ bằng cách lắp đặt một thiết bị chống sét lan truyền (SPD) tại một tủ điện. Nó cần một cấu trúc bảo vệ phối hợp: SPD DC tại các giao diện pin và biến tần, SPD AC tại các điểm lưới điện và phân phối, và SPD tín hiệu tại bất kỳ nơi nào cáp điều khiển hoặc cáp truyền thông đi vào hoặc đi ra khỏi tủ điện.
Tại sao bảo vệ chống sét lan truyền cho BESS lại khác biệt
Các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) kết hợp điện áp DC cao, thiết bị điện tử công suất, các tủ điện phân tán, đường cáp dài, mạng truyền thông và thiết bị kết nối lưới điện trong cùng một hệ thống lắp đặt. Điều này tạo ra nhiều điểm xâm nhập xung điện áp hơn so với một bảng phân phối điện hạ thế thông thường.
Xung điện áp có thể xâm nhập hoặc được tạo ra thông qua:
- các quá độ điện áp do sét gây ra trên cáp DC và AC ngoài trời
- Các sự kiện đóng cắt phía lưới điện và quá trình cấp điện cho máy biến áp
- Đóng cắt bộ nghịch lưu và hệ thống chuyển đổi điện năng
- Vận hành công tắc tơ và bộ ngắt mạch DC bên trong các mạch pin
- Cáp truyền thông dài giữa các tủ pin, BMS, PCS, EMS và SCADA
- Sự chênh lệch điện thế đất giữa các tủ, container, tòa nhà và thiết bị ngoại vi
Rủi ro thực tế không chỉ là hư hỏng vật lý. Một xung điện áp có thể gây nhiễu hệ thống quản lý pin (BMS), kích hoạt chế độ ngắt bảo vệ, làm hỏng dữ liệu truyền thông, gây hại cho các cổng giám sát hoặc làm hệ thống lưu trữ năng lượng ngừng hoạt động ngay cả khi các mô-đun pin không bị hư hỏng rõ rệt.
Để biết các nguyên lý cơ bản về thiết bị, hãy xem hướng dẫn của VIOX về thiết bị chống sét lan truyền là gì. Bài viết này tập trung cụ thể vào việc bố trí và lựa chọn hệ thống BESS ở cấp độ hệ thống.
Kiến trúc chống sét lan truyền cho BESS
| Lớp BESS | Những thành phần cần được bảo vệ | Danh mục SPD điển hình | Mối quan tâm chính khi lựa chọn |
|---|---|---|---|
| Đầu ra DC của tủ pin | Các chuỗi pin, đầu cực đầu ra DC, thiết bị điện tử BMS gần tủ điện | DC SPD | Điện áp DC tối đa, phương pháp nối đất, dòng ngắn mạch, vị trí lắp đặt tủ |
| Thanh cái DC / Bộ hợp dòng DC | Điểm tập trung DC giữa các tủ pin và PCS/biến tần | DC SPD | Cấp điện áp 1000 V hoặc 1500 V DC, dòng sự cố, chế độ bảo vệ, phối hợp bảo vệ |
| Đầu vào DC của biến tần / PCS | Thiết bị điện tử chuyển đổi công suất và các đầu cực đầu vào DC | DC SPD | Điện áp DC, điện áp dư (Up), chế độ kết nối, bảo hành của nhà sản xuất/yêu cầu lắp đặt |
| Đầu ra AC của PCS / bộ biến tần | Các đầu cực đầu ra AC và các mạch AC hạ nguồn | SPD AC | IEC 61643-11 hoặc UL 1449, Loại 1/2/3, Uc/MCOV, Up/VPR, SCCR |
| Điểm đấu nối điện AC / đấu nối lưới điện | Điểm đấu nối chung, phía thứ cấp máy biến áp, tủ điện hạ thế chính | SPD AC | Mức độ phơi nhiễm sét, nguồn cấp trên không/ngầm, yêu cầu Loại 1 hoặc Loại 1+2 |
| Tủ phân phối điện AC | Nguồn điện phụ trợ, HVAC, chiếu sáng, điều khiển, các bảng điều khiển giám sát | SPD AC | Bảo vệ cấp 2 ở cấp độ phân phối và phối hợp với thiết bị chống sét lan truyền (SPD) phía thượng nguồn |
| BMS / RS485 / CAN / tiếp điểm khô | Các đường truyền thông tin và cảnh báo ắc quy | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho tín hiệu | Điện áp vận hành, tốc độ dữ liệu, điện dung, bảo vệ chế độ chung |
| Ethernet / SCADA / EMS | Các liên kết giám sát và truyền thông từ xa | SPD mạng | Tốc độ Ethernet, PoE (nếu có), nối đất vỏ bọc, định tuyến giữa các tủ điện |
Thiết kế đúng là phải phân lớp. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) nguồn bảo vệ các đường dẫn năng lượng. SPD tín hiệu bảo vệ các đường truyền thông tin. Không thiết bị nào có thể thay thế thiết bị kia.
Các tiêu chuẩn: IEC 61643-41, IEC 61643-31, IEC 61643-11 và IEC 61643-21
Tiêu chuẩn áp dụng phụ thuộc vào vị trí lắp đặt SPD.
| Vị trí lắp đặt SPD | Hướng dẫn tiêu chuẩn chính | Lưu ý quan trọng |
|---|---|---|
| Các mạch BESS DC thông dụng | IEC 61643-41:2025 dành cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD) kết nối với hệ thống điện hạ thế DC lên đến 1500 V DC | Đây là tài liệu tham khảo chính xác hơn cho các thanh cái DC chỉ dành cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) và các hệ thống điện hạ thế DC khác |
| Các mạch DC kết hợp với quang điện (PV) | IEC 61643-31:2018 dành cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD) ở phía DC của các hệ thống quang điện lên đến 1500 V DC | Sử dụng khi hệ thống lưu trữ được kết nối trực tiếp với kiến trúc DC quang điện hoặc khi SPD được chỉ định là thiết bị bảo vệ phía DC của hệ thống quang điện |
| Phía hạ thế AC | IEC 61643-11:2025 dành cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD) kết nối với hệ thống điện hạ thế xoay chiều | Áp dụng cho phân phối điện xoay chiều, đầu ra xoay chiều của bộ biến tần và bảo vệ phía lưới điện xoay chiều tại các thị trường theo tiêu chuẩn IEC |
| Đường tín hiệu và đường truyền thông | Tiêu chuẩn IEC 61643-21 nhóm tiêu chuẩn cho mạng viễn thông và mạng tín hiệu | Liên quan đến truyền thông BMS, RS485, Ethernet, mạch báo động và các giao diện điều khiển |
| Các dự án tại Bắc Mỹ | Tiêu chuẩn UL1449 dành cho thiết bị chống sét lan truyền nguồn, cộng với các yêu cầu bảo vệ tín hiệu đặc thù cho giao diện | Kiểm tra các quy chuẩn địa phương, danh mục sản phẩm, chỉ số SCCR và các yêu cầu tích hợp hệ thống |
Sự phân biệt này rất quan trọng. Tiêu chuẩn IEC 61643-31 được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống điện mặt trời DC. Đây không phải là tài liệu tham khảo chính xác nhất cho mọi hệ thống bus DC của BESS. Đối với mạch điện DC của BESS không liên quan đến điện mặt trời, tiêu chuẩn IEC 61643-41:2025 là hướng tiêu chuẩn SPD DC phù hợp trực tiếp hơn. Nếu BESS được kết nối với điện mặt trời, là hệ thống lai hoặc chia sẻ kiến trúc DC của điện mặt trời, thì IEC 61643-31 vẫn có thể phù hợp tùy thuộc vào thiết kế sản phẩm và hệ thống.
Để so sánh các tiêu chuẩn, xem Tiêu chuẩn chống sét lan truyền: IEC 61643 so với UL 1449 so với GB 18802.
Bảo vệ chống sét lan truyền phía DC cho BESS
Phía DC thường là phần đòi hỏi khắt khe nhất trong việc bảo vệ chống sét lan truyền cho BESS vì điện áp có thể cao, dòng sự cố khả dụng có thể rất lớn và hệ thống có thể vận hành liên tục.
Hệ thống 1000 V và 1500 V DC
Các hệ thống BESS thương mại và quy mô công nghiệp thường sử dụng các bus DC điện áp cao. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) phải phù hợp với điện áp vận hành liên tục tối đa của hệ thống.
Đừng giả định:
- SPD 1000 V DC phù hợp cho BESS 1500 V DC
- SPD cho điện mặt trời tự động phù hợp với mọi hệ thống pin DC
- SPD AC với định mức kA cao có thể được sử dụng ở phía DC
- một định mức điện áp áp dụng cho tất cả các kiểu nối đất
Kiểm tra chính xác là:
Uc / MCOV phải vượt quá điện áp DC liên tục tối đa có thể xuất hiện trên chế độ bảo vệ của SPD trong mọi điều kiện vận hành dự kiến.
Để giải thích về định mức điện áp, xem Uc và Up trên thiết bị chống sét lan truyền (SPD) có ý nghĩa gì?.
Nối đất DC và Chế độ bảo vệ
Các hệ thống DC của BESS có thể ở dạng cách ly (floating), tham chiếu trở kháng, nối đất âm, nối đất dương hoặc được cấu hình theo chiến lược giám sát cách điện cụ thể của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM). Chế độ kết nối SPD phải phù hợp với kiến trúc đó.
| Sắp xếp DC | Logic bảo vệ SPD điển hình | Cảnh báo lựa chọn |
|---|---|---|
| Thanh cái DC cách ly (Floating DC bus) | Bảo vệ có thể được áp dụng từ DC+ đến PE và DC- đến PE, tùy thuộc vào thiết kế | Kiểm tra giám sát cách điện và mức rò rỉ/điện dung cho phép |
| Thanh cái DC nối đất cực âm | Chế độ bảo vệ khác biệt do một cực đã được tham chiếu (nối đất) | Không sao chép mù quáng sơ đồ SPD của hệ thống cách ly |
| Thanh cái DC nối đất cực dương | Thận trọng tương tự như hệ thống nối đất âm, với tham chiếu ngược lại | Xác nhận cực tính và sơ đồ đấu nối của nhà sản xuất |
| Kiến trúc DC kết hợp quang điện (PV) | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) chuyên dụng cho PV có thể được yêu cầu tại các giao diện bộ kết hợp PV/biến tần | Xác minh Ucpv, cực tính và khả năng áp dụng tiêu chuẩn IEC 61643-31 |
| Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) dạng container với các tủ riêng biệt | Có thể cần nhiều điểm bảo vệ vì các đường cáp đóng vai trò là đường dẫn ghép nối | Kiểm tra khoảng cách giữa các tủ, đi dây cáp, liên kết đẳng thế và mức độ tiếp xúc với sét |
Nếu hệ thống là điện mặt trời kết hợp lưu trữ, VIOX’s thiết bị chống sét lan truyền DC là một tài liệu tham khảo hỗ trợ hữu ích.
Các vị trí lắp đặt DC
| Chức vụ | Tại sao nó quan trọng | Trọng tâm lựa chọn điển hình |
|---|---|---|
| Đầu ra DC của tủ pin | Bảo vệ các thiết bị điện tử phía tủ điện và các đầu cực đầu ra DC khỏi các xung quá áp đột biến | Cấp điện áp DC, chế độ kết nối, chiều dài dây dẫn ngắn, tiếp địa tủ điện |
| Tủ gom DC hoặc tủ thanh cái | Bảo vệ điểm tập trung DC chung giữa các dãy pin lưu trữ và PCS | Mức dòng xung, SCCR, bảo vệ dự phòng, phối hợp bảo vệ |
| Đầu vào DC của PCS / bộ biến tần | Bảo vệ các thiết bị điện tử chuyển đổi nguồn khỏi các xung quá áp trên đường cáp DC | Up, Uc, cực tính DC, yêu cầu lắp đặt của nhà sản xuất |
Không đặt ra quy tắc chung như “một thiết bị chống sét lan truyền (SPD) luôn là đủ” hoặc “luôn cần hai SPD”. Số lượng phù hợp phụ thuộc vào chiều dài cáp, khoảng cách giữa các tủ điện, nguy cơ sét đánh, bố trí mặt bằng, hệ thống liên kết đẳng thế và hướng dẫn của nhà sản xuất.
Bảo vệ chống sét lan truyền phía AC cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS)
Phía AC kết nối BESS với cơ sở hạ tầng, máy biến áp, lưới điện siêu nhỏ (microgrid), máy phát điện hoặc lưới điện quốc gia. Các xung quá áp có thể đến từ lưới điện hoặc phát sinh do các thao tác đóng cắt bên trong hệ thống.
Điểm đấu nối dịch vụ AC hoặc Điểm đấu nối chung (PCC)
Tại điểm đấu nối lưới điện hoặc tủ điện hạ thế chính, sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC được lựa chọn dựa trên mức độ phơi nhiễm của công trình và điện áp hệ thống. Tại các địa điểm có đường dây cấp điện trên không, hệ thống chống sét bên ngoài hoặc mức độ phơi nhiễm sét cao, có thể cần sử dụng thiết bị chống sét loại 1 hoặc loại 1+2. Đối với các công trình có mức độ phơi nhiễm thấp hơn và được cấp điện ngầm, thiết bị chống sét loại 2 có thể là lựa chọn thực tế ở cấp độ phân phối, tùy thuộc vào đánh giá rủi ro và quy chuẩn địa phương.
Tủ phân phối AC và các mạch phụ trợ
Các container và phòng chứa hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) thường có các tải phụ trợ: HVAC, hệ thống báo cháy, chiếu sáng, giám sát, nguồn điều khiển, máy sưởi, quạt và nguồn cấp cho thiết bị truyền thông. Các mạch này có thể bị hư hỏng hoặc gián đoạn do các xung quá áp phía AC ngay cả khi bộ chuyển đổi điện năng (PCS) chính vẫn hoạt động bình thường.
Thiết bị chống sét loại 2 thường được sử dụng tại các tủ phân phối và bảng điện phụ, nhưng các giá trị Imax/In chính xác phụ thuộc vào từng dự án. Một giá trị như 40 kA có thể là điểm so sánh phổ biến ở một số thị trường, nhưng không nên coi đó là quy tắc áp dụng cho mọi trường hợp.
Đầu ra AC của PCS / Bộ biến tần
Các đầu cực AC của hệ thống chuyển đổi điện năng có thể cần được bảo vệ tại chỗ tùy thuộc vào khoảng cách từ thiết bị chống sét phía thượng nguồn, cách đi dây cáp, sự phối hợp bảo vệ và các yêu cầu từ nhà sản xuất.
Để biết cách lựa chọn loại SPD, xem Thiết bị chống sét lan truyền Loại 1 so với Loại 2 so với Loại 3.
Chống sét lan truyền cho tín hiệu và truyền thông
Nhiều sự cố BESS không phải là lỗi ở đầu cực nguồn mà là lỗi truyền thông.
Hệ thống quản lý pin (BMS), hệ thống quản lý năng lượng (EMS), bộ điều khiển PCS, cổng SCADA, giao diện báo cháy và thiết bị giám sát từ xa đều phụ thuộc vào các đường tín hiệu hạ thế. Các đường dây này có thể chạy giữa các tủ điện, container, tòa nhà và thiết bị ngoài trời, khiến chúng dễ bị ảnh hưởng bởi xung đột biến chế độ chung (common-mode surges).
Đường truyền thông BMS
Mạng BMS có thể sử dụng RS485, CAN, Ethernet hoặc giao thức truyền thông độc quyền. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) tín hiệu phải phù hợp với:
- điện áp tín hiệu danh định
- điện áp vận hành liên tục tối đa
- tốc độ truyền dữ liệu
- điện dung đường dây
- số lượng dây dẫn hoặc cặp dây
- phương pháp nối đất lớp chắn
- yêu cầu bảo vệ chế độ chung và chế độ vi sai
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) có điện dung cao có thể làm suy giảm tín hiệu truyền thông. SPD có điện áp vận hành không phù hợp có thể kẹp điện áp quá trễ hoặc gây nhiễu tín hiệu bình thường.
Các liên kết Ethernet, SCADA và EMS
Các liên kết Ethernet cần các thiết bị SPD mạng được lựa chọn dựa trên tốc độ dữ liệu, loại lớp chắn và trạng thái PoE (nếu có). Nếu cáp Ethernet đi ra khỏi container BESS hoặc chạy giữa các cấu trúc được nối đất riêng biệt, cần xem xét việc bảo vệ tại cả hai đầu của tuyến cáp lộ thiên.
Các đường dây cảnh báo, tiếp điểm khô và điều khiển phụ trợ
Các tiếp điểm khô và mạch I/O kỹ thuật số thường bị bỏ qua vì chúng mang năng lượng thấp. Tuy nhiên, xung đột biến trên các dây dẫn này có thể đi vào thẻ đầu vào của bộ điều khiển và gây ra tình trạng ngắt giả hoặc hư hỏng phần cứng.
Để biết chi tiết về lựa chọn tín hiệu, hãy sử dụng VIOX’s Hướng dẫn lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho tín hiệu.
Các thông số định mức chính cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trong hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS)
| Xếp hạng | Những vị trí quan trọng | Cần xác minh điều gì |
|---|---|---|
| Uc / MCOV (Điện áp vận hành liên tục tối đa) | AC, DC, tín hiệu | Phải phù hợp với điện áp liên tục thực tế trên chế độ bảo vệ của SPD |
| Ucpv | Phía DC kết nối với điện mặt trời (PV) | Phải vượt quá điện áp chuỗi PV tối đa trong trường hợp áp dụng tiêu chuẩn PV |
| Up / VPR | Tất cả các thiết bị được bảo vệ | Phải đủ thấp để thiết bị có thể chịu đựng được, bao gồm cả điện áp trên dây dẫn lắp đặt |
| TRONG | Chế độ chịu xung lặp lại loại 2 | So sánh trong cùng tiêu chuẩn, loại và cấp điện áp |
| Imax | Khả năng chịu dòng điện tối đa 8/20 us | Hữu ích, nhưng không phải là thông số đánh giá tuổi thọ |
| Iimp | Chế độ chịu dòng sét loại 1 | Liên quan đến trường hợp có rủi ro về dòng sét trực tiếp hoặc hệ thống chống sét (LPS) |
| SCCR / định mức chịu dòng ngắn mạch | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) nguồn | Phải phù hợp với dòng sự cố khả dụng và thiết bị bảo vệ dự phòng |
| Cầu chì dự phòng / Aptomat dự phòng | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) nguồn | Tuân thủ bảng phối hợp của nhà sản xuất |
| Băng thông tín hiệu / điện dung | BMS, Ethernet, RS485 | Không được làm gián đoạn quá trình truyền thông |
| Tín hiệu từ xa | Vận hành và bảo trì (O&M) hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) | Hỗ trợ phát hiện các mô-đun SPD bị lỗi trước khi sự kiện quá áp tiếp theo xảy ra |
Để hiểu về định mức dòng điện, xem Xếp hạng Imax so với In cho các thiết bị chống sét lan truyền. Để biết về sự lão hóa của MOV và trạng thái cuối vòng đời, xem Giải thích về ZnO MOV.
Lựa chọn SPD cho BESS theo vị trí lắp đặt
| Vị trí lắp đặt | Hướng loại SPD | Hướng tiêu chuẩn | Các kiểm tra chính |
|---|---|---|---|
| Đầu ra DC của tủ pin | DC SPD | IEC 61643-41 cho DC chuyên dụng BESS; IEC 61643-31 nếu áp dụng cho phía DC của hệ thống PV | Uc/MCOV, chế độ nối đất, SCCR, bảo vệ dự phòng, chiều dài dây dẫn ngắn |
| Tủ gom DC / Tủ bus DC | DC SPD | Tiêu chuẩn IEC 61643-41 hoặc cơ sở SPD DC theo dự án cụ thể | Cấp điện áp 1000/1500 V DC, dòng sự cố, phối hợp bảo vệ, liên kết đẳng thế vỏ tủ |
| Đầu vào DC của PCS / bộ biến tần | DC SPD | Tiêu chuẩn IEC 61643-41 hoặc IEC 61643-31 tùy thuộc vào kiến trúc hệ thống | Up, Uc, cực tính, hướng dẫn của nhà sản xuất |
| Điểm đấu nối dịch vụ AC / PCC | SPD AC loại 1, loại 2, hoặc loại 1+2 | IEC 61643-11 hoặc UL 1449 | Loại nguồn cấp, mức độ phơi nhiễm sét, Uc, Up, Iimp/In/Imax, SCCR |
| Tủ phân phối điện AC | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC loại 2 | IEC 61643-11 hoặc UL 1449 | Điện áp phân phối, tải phụ trợ, phối hợp bảo vệ, chỉ báo từ xa |
| Đầu ra AC của PCS | SPD AC loại 2 hoặc SPD cục bộ đã được phối hợp | IEC 61643-11 hoặc UL 1449 | Khoảng cách từ SPD thượng nguồn, đi dây cáp, tài liệu hướng dẫn PCS |
| Các đường truyền thông RS485 / CAN của BMS | Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho tín hiệu | Nhóm tiêu chuẩn IEC 61643-21 | Điện áp tín hiệu, điện dung, tốc độ dữ liệu, nối đất vỏ bọc cáp |
| Ethernet / SCADA / EMS | SPD mạng | Nhóm tiêu chuẩn IEC 61643-21 hoặc tiêu chuẩn dành riêng cho giao diện | Tốc độ Ethernet, PoE, cáp có bọc/không bọc chống nhiễu, mức độ phơi nhiễm giữa các tủ điện |
SPD + Bảo vệ DC + Tiếp địa: Góc nhìn hệ thống
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho BESS không phải là phụ kiện độc lập. Nó phải hoạt động đồng bộ với phần còn lại của kiến trúc bảo vệ.
Các đánh giá thiết kế chuyên sâu:
- Cầu chì DC hoặc aptomat DC dùng cho bảo vệ quá dòng và ngắn mạch
- Thiết bị ngắt hoặc cách ly DC để cách ly bảo trì
- Sơ đồ tiếp địa và liên kết đẳng thế
- Liên kết đẳng thế giữa các tủ điện và container
- Định tuyến và phân tách cáp
- Bảo vệ dự phòng cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
- Bảo vệ đường truyền tín hiệu và thông tin liên lạc
- Giám sát từ xa trạng thái của thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
- Lối tiếp cận để bảo trì và thay thế
Đối với bảo vệ DC liền kề, hãy xem hướng dẫn của VIOX về Aptomat DC cho hệ thống năng lượng mặt trời, pin và xe điện và so sánh giữa Aptomat DC và cầu chì.
Những sai lầm phổ biến về chống sét lan truyền cho hệ thống BESS
| Sai lầm | Rủi ro | Phương pháp thực hiện tốt hơn |
|---|---|---|
| Chỉ lắp đặt một thiết bị SPD | Các đường dẫn DC, AC hoặc tín hiệu vẫn bị hở | Bảo vệ theo lớp hệ thống: DC, AC và truyền thông |
| Sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC cho hệ thống điện mặt trời tự động cho tất cả các thanh cái DC của hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) | Các giả định tiêu chuẩn hoặc giả định về sự cố có thể không khớp | Sử dụng tiêu chuẩn IEC 61643-41 cho hệ thống DC chỉ có BESS, sử dụng IEC 61643-31 khi áp dụng cho hệ thống DC điện mặt trời |
| Chỉ lựa chọn dựa trên thông số Imax | Bảo vệ điện áp, SCCR, tiếp địa và lắp đặt có thể bị sai | Kiểm tra các thông số Uc, Up, In/Imax/Iimp, SCCR, bảo vệ dự phòng và chế độ hoạt động |
| Bỏ qua các đường tín hiệu BMS | Lỗi truyền thông hoặc tắt máy sai quy trình | Bảo vệ các đường truyền RS485, CAN, Ethernet, tiếp điểm khô và các đường điều khiển lộ thiên |
| Bỏ qua chế độ tiếp địa | SPD có thể được kết nối sai chế độ | Xác nhận cấu trúc hệ thống là dạng cách ly (floating), nối đất, tham chiếu trở kháng hoặc ghép nối quang điện (PV-coupled) |
| Dây dẫn SPD quá dài | Điện áp dư thực tế (let-through voltage) tăng cao hơn mức Up dự kiến | Giữ cho các kết nối SPD ngắn và trực tiếp |
| Không có tín hiệu cảnh báo từ xa | Các mô-đun SPD bị hỏng không được phát hiện | Sử dụng tín hiệu cảnh báo trực quan và từ xa cho các hệ thống BESS quan trọng |
| Không có sự phối hợp với các thiết bị đóng cắt DC hoặc cầu chì | Hành vi khi xảy ra sự cố có thể không an toàn hoặc không có tính chọn lọc | Tuân thủ hướng dẫn bảo vệ dự phòng của nhà sản xuất SPD và nghiên cứu bảo vệ hệ thống |
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống BESS có cần thiết bị chống sét lan truyền (SPD) ở cả phía DC và AC không?
Có, trong hầu hết các hệ thống được thiết kế kỹ thuật, cả hai phía đều cần được xem xét. Phía DC bảo vệ pin và các giao diện PCS, trong khi phía AC bảo vệ kết nối lưới điện, hệ thống phân phối, các mạch phụ trợ và các đầu cực AC của PCS. Các đường tín hiệu cũng cần được xem xét riêng biệt.
Tiêu chuẩn nào áp dụng cho SPD phía DC trong hệ thống BESS?
Đối với các hệ thống điện hạ thế DC chỉ bao gồm BESS, IEC 61643-41:2025 là tiêu chuẩn IEC phù hợp nhất. Đối với bảo vệ phía DC kết hợp với PV, tiêu chuẩn IEC 61643-31 có thể được áp dụng. Luôn kiểm tra tiêu chuẩn sản phẩm, kiến trúc hệ thống và tài liệu từ nhà sản xuất.
Tôi có thể sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho PV trên thanh cái DC của BESS không?
Chỉ khi SPD đó được nhà sản xuất xếp hạng và phê duyệt cho ứng dụng DC của BESS đó. Các SPD cho PV được thiết kế cho các điều kiện DC của quang điện. Một thanh cái DC chỉ dành cho BESS có thể yêu cầu một SPD DC được đánh giá theo một tiêu chuẩn cơ sở khác như IEC 61643-41.
SPD 40 kA có đủ cho BESS không?
Không có giá trị kA phổ quát nào. Mức định mức 40 kA có thể là điểm khởi đầu phổ biến để so sánh một số loại SPD Loại 2, nhưng việc lựa chọn chính xác phụ thuộc vào mức độ phơi nhiễm sét, loại SPD, cấp điện áp, tiếp địa, chiều dài cáp, vị trí lắp đặt và đánh giá rủi ro.
SPD nên được lắp đặt ở đâu trong BESS?
Các điểm kiểm tra điển hình bao gồm đầu ra DC của tủ pin, tủ gom DC hoặc thanh cái DC, đầu vào DC của PCS/biến tần, lối vào dịch vụ AC, bảng phân phối AC, đầu ra AC của PCS, đường truyền thông tin BMS RS485/CAN, các liên kết Ethernet/SCADA và các mạch điều khiển phụ trợ.
Các đường truyền thông tin BMS có thực sự cần bảo vệ chống sét lan truyền không?
Thường là có, đặc biệt là khi cáp tín hiệu chạy giữa các tủ điện, container, tòa nhà hoặc thiết bị ngoài trời. Một xung đột biến tín hiệu có thể làm nhảy hoặc hỏng hệ thống BMS ngay cả khi mạch nguồn đã được bảo vệ.
Điều gì quan trọng nhất khi lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD) tín hiệu cho hệ thống BESS?
Cần chọn SPD phù hợp với điện áp tín hiệu, tốc độ truyền dữ liệu, giới hạn điện dung, số lượng dây dẫn, phương pháp nối đất, cách đấu nối lớp bọc chống nhiễu và loại giao diện. SPD nguồn không thể bảo vệ cổng truyền thông.
Thiết bị chống sét lan truyền có thay thế được cầu chì DC hoặc aptomat DC không?
Không. SPD chỉ giới hạn quá áp tức thời. Cầu chì DC và aptomat DC đảm nhận việc bảo vệ quá dòng và ngắn mạch. Thiết kế bảo vệ cho hệ thống BESS thường cần cả hai.
Kết luận
Chống sét lan truyền cho BESS là một nhiệm vụ thiết kế hệ thống, không phải là việc lựa chọn một sản phẩm đơn lẻ. Phía DC, phía AC và mạng truyền thông đều tạo ra các đường xâm nhập của xung đột biến, và mỗi lớp cần một loại SPD, định mức điện áp, cấp bảo vệ, cách bố trí nối đất và phương pháp lắp đặt phù hợp.
Đối với khách hàng của VIOX, logic thiết kế thực tế là:
- sử dụng SPD DC cho các giao diện DC của pin và bộ chuyển đổi PCS
- Sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC cho lưới điện, đầu ra AC của bộ biến tần và các tủ phân phối.
- Sử dụng thiết bị chống sét lan truyền (SPD) tín hiệu cho hệ thống BMS, RS485, Ethernet, SCADA và các đường dây điều khiển.
- Phối hợp thiết bị chống sét lan truyền (SPD) với các bộ ngắt mạch DC, cầu chì, hệ thống tiếp địa, liên kết đẳng thế và giám sát bảo trì.
Nếu bạn đang chuyển từ giai đoạn thiết kế hệ thống sang lựa chọn sản phẩm, hãy bắt đầu với Trang sản phẩm SPD của VIOX và xác minh từng model dựa trên điện áp BESS chính xác, dòng sự cố, tiêu chuẩn, giao diện truyền thông và vị trí lắp đặt.
Các nguồn tài liệu đã tham khảo
- IEC 61643-41:2025 – Thiết bị chống sét lan truyền kết nối với hệ thống điện hạ thế DC
- IEC 61643-31:2018 – Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho hệ thống điện mặt trời
- IEC 61643-21:2000+A1:2008+A2:2012 – Thiết bị chống sét lan truyền cho mạng viễn thông và tín hiệu
- IEC 61643-11:2025 – Thiết bị chống sét lan truyền kết nối với hệ thống điện hạ thế AC
