Một công tắc cách ly DC là một thiết bị ngắt kết nối vận hành bằng tay được sử dụng trong các hệ thống quang điện (PV) để cách ly an toàn phía DC của một hệ thống lắp đặt cho mục đích bảo trì, sửa chữa, ứng phó khẩn cấp và quy trình tắt hệ thống. Nó tạo ra một điểm ngắt kết nối có chủ ý, được chỉ định rõ ràng giữa các tấm pin mặt trời và các thiết bị hạ nguồn như hộp kết hợp, bộ điều khiển sạc và biến tần.
Về mặt thực tế, công tắc cách ly DC là thiết bị cho phép kỹ thuật viên chủ động dừng dòng điện DC chảy qua hệ thống. Nó không phải là không một thiết bị bảo vệ quá dòng, và nó cũng không phải là không chỉ là một phụ kiện bật-tắt khác. Công việc thực sự của nó là cung cấp một điểm cách ly an toàn, có chủ ý trong một mạch vẫn được cấp điện bất cứ khi nào có ánh sáng mặt trời.
Sự khác biệt đó rất quan trọng vì phía DC của một hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời hoạt động khác với các mạch AC thông thường trong tòa nhà. Các mô-đun năng lượng mặt trời tiếp tục tạo ra điện áp vào ban ngày và hồ quang DC khó ngắt hơn hồ quang AC vì chúng không được hưởng lợi từ việc dòng điện tự nhiên đi qua điểm không. Đây là lý do tại sao việc lựa chọn, vị trí và định mức điện áp của bộ cách ly lại quan trọng đến vậy trong thiết kế hệ thống PV.
Những điểm chính
- Công tắc cách ly DC chủ yếu được sử dụng cho cách ly thủ công, không phải bảo vệ lỗi tự động.
- Vai trò quan trọng nhất của nó là tạo ra một điểm ngắt kết nối đã được xác minh giữa mảng PV và các thiết bị hạ nguồn như hộp kết hợp và biến tần.
- Trong các hệ thống PV năng lượng mặt trời, vị trí lắp đặt cũng quan trọng như việc lựa chọn thiết bị. Vị trí bạn lắp đặt bộ cách ly ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn bảo trì và tuân thủ quy định.
- Một công tắc cách ly DC phải được chọn cho điện áp, dòng điện và khả năng chuyển mạch DC thực tế của PV, không phải do sự tương đồng bề ngoài với một thiết bị ngắt kết nối AC.
- Trong hầu hết các hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời đa chuỗi, công tắc cách ly DC hoạt động cùng với cầu dao hoặc cầu chì thay vì thay thế chúng.
Công tắc cách ly DC làm gì? Câu trả lời trực tiếp
Một công tắc cách ly DC thực hiện ba chức năng cốt lõi trong một hệ thống PV năng lượng mặt trời:
- Cung cấp một phương tiện ngắt kết nối thủ công ở phía DC của PV để kỹ thuật viên có thể ngắt điện an toàn cho thiết bị trước khi làm việc trên đó.
- Hỗ trợ các quy trình bảo trì và tắt hệ thống an toàn bằng cách tạo ra một trạng thái mở được chỉ định rõ ràng và đã được xác minh, chứng minh rằng mạch đã được cách ly có chủ ý.
- Tách mảng PV khỏi các thiết bị hạ nguồn như hộp kết hợp, bộ điều khiển sạc hoặc biến tần trong quá trình bảo trì, kiểm tra hoặc ứng phó khẩn cấp.
Về mặt quy định, điều này thuộc yêu cầu rộng hơn đối với một phương tiện ngắt kết nối trong các hệ thống quang điện. Trong các dự án dựa trên NEC, yêu cầu này nằm trong Điều 690.13 của NEC — Phương tiện ngắt kết nối hệ thống quang điện. Trong thực tế dựa trên IEC và AS/NZS, khái niệm tương tự xuất hiện trong các quy tắc cách ly PV chi phối việc ngắt kết nối phía mảng và phía biến tần theo Tiêu chuẩn IEC 60364-7-712 và Tiêu chuẩn AS/NZS 5033.
Sự khác biệt quan trọng là một công tắc cách ly DC là một thiết bị được chọn cho nhiệm vụ cách ly, không phải bảo vệ quá dòng. Việc sử dụng an toàn của nó vẫn phụ thuộc vào định mức của công tắc-bộ ngắt kết nối thực tế, loại sử dụng DC và quy trình tắt dự án.
Điều gì làm cho công tắc cách ly DC khác với công tắc AC?
Một công tắc cách ly DC PV không chỉ đơn giản là một công tắc AC gia dụng hoặc công nghiệp được áp dụng cho điện áp cao hơn. Nó phải xử lý các thực tế điện cụ thể của việc chuyển mạch DC trong điều kiện năng lượng mặt trời, về cơ bản khác với chuyển mạch AC.
Vấn đề đi qua điểm không
Trong các mạch AC, dòng điện tự nhiên đi qua điểm không 100 hoặc 120 lần mỗi giây, tùy thuộc vào việc nguồn cung cấp là 50 Hz hay 60 Hz. Khi các tiếp điểm công tắc mở ra, bất kỳ hồ quang nào hình thành đều được hỗ trợ bởi lần đi qua điểm không tiếp theo, thường là trong vòng vài mili giây.
Dòng điện DC không có điểm đi qua điểm không. Khi một hồ quang hình thành giữa các tiếp điểm mở trong một mạch DC, nó có thể tự duy trì miễn là nguồn tiếp tục cung cấp dòng điện. Điều này có nghĩa là một công tắc cách ly DC yêu cầu thiết kế tiếp điểm mạnh mẽ hơn, khoảng cách tiếp điểm rộng hơn và thường có các tính năng quản lý hồ quang phù hợp với nhiệm vụ chuyển mạch DC thực tế.
Các thách thức cụ thể khác của DC
Ngoài hành vi hồ quang, một công tắc cách ly DC trong một hệ thống PV cũng phải đối mặt với:
- điện áp DC liên tục trong ngày, vì mảng không thể tắt theo cách tương tự như nguồn AC
- khả năng cấp ngược từ thiết bị được kết nối, tùy thuộc vào biến tần, kiến trúc lưu trữ và các đường dẫn song song
- ứng suất môi trường ngoài trời, bao gồm bức xạ UV, mưa, bụi, chu kỳ nhiệt độ và ở một số khu vực là sương muối
- kỳ vọng tuổi thọ dài, vì các hệ thống PV thường được thiết kế cho nhiều thập kỷ hoạt động
Cách chỉ định công tắc cách ly DC
Do những thách thức này, các công tắc cách ly DC PV được chọn theo một bộ thông số cụ thể vượt xa những gì một công tắc AC yêu cầu:
| Tham số | Tại sao nó quan trọng đối với DC |
|---|---|
| Điện áp DC định mức (Ue) | Phải vượt quá Voc hệ thống tối đa bao gồm hiệu chỉnh nhiệt độ lạnh |
| Dòng điện định mức (Ie) | Phải xử lý dòng điện hoạt động PV liên tục với việc giảm định mức thích hợp |
| Số cực | Xác định số lượng dây dẫn được ngắt kết nối đồng thời |
| Thể loại sử dụng | DC-21B hoặc DC-22B theo IEC 60947-3 cho biết khả năng chuyển mạch DC thực tế |
| Cấp bảo vệ vỏ (IP) | IP65 trở lên cho các hệ thống lắp đặt PV ngoài trời tiếp xúc với thời tiết |
| Cơ khí sức chịu đựng | Số lượng chu kỳ hoạt động định mức trước khi tiếp điểm bị suy giảm |
Đối với các hệ thống lắp đặt ở Bắc Mỹ, các dự án nên tìm kiếm các thiết bị được đánh giá theo UL 98B hoặc tính phù hợp tương đương. Tại Úc và New Zealand, Energy Safe Victoria và Tiêu chuẩn AS/NZS 5033 đặc biệt nhấn mạnh đến sự an toàn của công tắc cách ly DC vì các sự cố cách ly trong lịch sử có liên quan đến các vụ cháy PV trên mái nhà.
Tại Sao Cách Ly DC Lại Quan Trọng Đến Vậy Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời PV
Phía DC của một hệ thống điện mặt trời tạo ra một tình huống an toàn không tồn tại trong các hệ thống điện thông thường của tòa nhà: nguồn không thể tắt được.
Miễn là có bức xạ mặt trời, các mô-đun PV tiếp tục tạo ra điện áp. Điều đó có nghĩa là:
- bộ biến tần có thể tắt
- cầu dao AC chính có thể mở
- nguồn cung cấp cho tòa nhà có thể hoàn toàn bị ngắt kết nối
nhưng các dây dẫn PV giữa mảng và bộ biến tần vẫn có thể có điện.
Việc cấp điện liên tục này là lý do cơ bản tại sao công tắc cách ly DC tồn tại trong các hệ thống PV. Nếu không có điểm ngắt kết nối thủ công chuyên dụng, không có cách rõ ràng nào để cách ly các dây dẫn DC cho công việc bảo trì.
Vai Trò An Toàn của Công Tắc Cách Ly DC
Cách ly bảo trì. Trước khi thay thế bộ biến tần, siết lại các kết nối hộp kết hợp hoặc thay thế thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền, kỹ thuật viên phải xác nhận rằng các dây dẫn DC đã được ngắt điện. Công tắc cách ly DC hỗ trợ quá trình đó bằng cách cung cấp một điểm ngắt kết nối rõ ràng và có chủ ý thay vì chỉ dựa vào vị trí tay cầm của thiết bị bảo vệ.
Tắt khẩn cấp. Trong các tình huống hỏa hoạn hoặc khẩn cấp, những người ứng cứu đầu tiên cần một điểm ngắt kết nối được đánh dấu rõ ràng, dễ vận hành. Một công tắc cách ly DC có tay cầm màu đỏ với nhãn rõ ràng có thể nhận biết ngay lập tức. Một hàng cầu dao thu nhỏ bên trong một vỏ kín thì không.
Hỗ trợ khóa/treo thẻ. Nhiều công tắc cách ly DC được thiết kế với tay cầm có thể khóa bằng ổ khóa, có thể khóa ở vị trí mở. Điều này cho phép kỹ thuật viên ngăn chặn việc cấp điện trở lại một cách vật lý trong khi làm việc trên hệ thống, tuân theo quy trình an toàn tại chỗ hiện hành.
An toàn cho lính cứu hỏa. Energy Safe Victoria mô tả cụ thể công tắc cách ly DC là một công tắc ngắt kết nối thủ công, ngăn dòng điện do hệ thống PV tạo ra chảy qua hệ thống để làm cho nó an toàn hơn cho các tình huống khẩn cấp hoặc bảo trì. Ngôn ngữ đó giữ cho vai trò rõ ràng: nó ở đó để dừng dòng chảy một cách có chủ ý, không phải để chờ lỗi và tự động ngắt.
Ghi chú thực tế từ các cuộc điều tra an toàn đã được công bố: Energy Safe Victoria đã nhiều lần nhấn mạnh các bộ cách ly DC trên mái nhà bị ảnh hưởng bởi độ ẩm là nguyên nhân gây hỏa hoạn thực sự trong các hệ thống PV cũ hơn. Đó là một lời nhắc hữu ích rằng việc lựa chọn bộ cách ly chỉ là một nửa công việc. Vị trí, niêm phong, đầu nối cáp và độ bền ngoài trời lâu dài cũng quan trọng như định mức công tắc trên bảng dữ liệu.
Cách Thức Tắt Nhanh Phù Hợp
Trong công việc PV trên mái nhà ở Bắc Mỹ, NEC 690.12 Tắt Nhanh hiện nằm cạnh cuộc thảo luận về phương tiện ngắt kết nối truyền thống. Điều đó rất quan trọng vì một số nhà thiết kế cho rằng việc tắt nhanh đã làm cho bộ cách ly DC trở nên không liên quan. Nó không phải vậy.
Tắt nhanh và cách ly DC giải quyết các vấn đề liên quan nhưng khác nhau:
- tắt nhanh giảm nguy cơ điện giật trên các dây dẫn được chỉ định trong hoặc trên các tòa nhà sau khi tắt được khởi động
- bộ cách ly DC hoặc phương tiện ngắt kết nối cung cấp một điểm chuyển mạch cục bộ có chủ ý để cách ly bảo trì và quy trình làm việc dịch vụ
Tài liệu NFPA về 690.12 cũng hữu ích ở đây vì nó làm rõ rằng NEC không yêu cầu một loại thiết bị duy nhất để thực hiện chức năng tắt nhanh. Tùy thuộc vào hệ thống, chức năng đó có thể được xử lý ở cấp độ mô-đun, cấp độ mảng hoặc thông qua các thiết bị được liệt kê khác. Trong thực tế, điều đó có nghĩa là việc tắt nhanh không tự động loại bỏ nhu cầu về một phương tiện cách ly phía DC cục bộ rõ ràng.
Công Tắc Cách Ly DC Được Lắp Đặt Ở Đâu Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời PV?
Vị trí lắp đặt chính xác phụ thuộc vào tiêu chuẩn dự án, kiến trúc thiết bị, quy mô hệ thống và khu vực pháp lý. Tuy nhiên, logic vị trí tuân theo một nguyên tắc nhất quán:
công tắc cách ly DC đi đến nơi kỹ thuật viên cần một điểm ngắt kết nối an toàn, dễ tiếp cận và tuân thủ theo quy định.
Vị trí 1: Gần hoặc Tích hợp với Bộ Biến Tần
Vị trí công tắc cách ly DC phổ biến nhất là gần đầu vào bộ biến tần. Vị trí này cung cấp cho kỹ thuật viên một điểm ngắt kết nối phía DC cục bộ ngay trước bộ biến tần, cho phép ngắt điện an toàn hơn các đầu cuối DC của bộ biến tần trước khi thực hiện công việc bảo trì.
Nhiều bộ biến tần chuỗi hiện đại tích hợp công tắc cách ly DC trực tiếp vào vỏ bộ biến tần. Cách tiếp cận tích hợp này ngày càng được ưa chuộng ở một số thị trường vì nó làm giảm các đầu cuối bên ngoài tiếp xúc, loại bỏ các lỗ xuyên vỏ bổ sung và loại bỏ một điểm hỏng hóc ngoài trời phổ biến.
Energy Safe Victoria đã thảo luận rõ ràng về hướng này trong hướng dẫn an toàn về bộ cách ly DC của mình, lưu ý rằng các bộ cách ly tích hợp có thể làm giảm số lượng thành phần tiếp xúc với sự xuống cấp liên quan đến thời tiết.
Vị trí 2: Tại Đầu Ra Hộp Kết Hợp
Trong các hệ thống sử dụng hộp kết hợp, phía đầu ra của hộp kết hợp là một vị trí tự nhiên cho công tắc cách ly DC. Điều này cho phép tách đầu ra kết hợp của tất cả các chuỗi PV khỏi đường cáp hạ lưu đến bộ biến tần.
Trong cấu hình này, công tắc cách ly DC ở đầu ra bộ kết hợp thường đóng vai trò là điểm ngắt kết nối cục bộ duy nhất cho toàn bộ hộp kết hợp. Một kỹ thuật viên có thể mở và khóa một bộ cách ly để cách ly đường dẫn hạ lưu, thay vì chỉ dựa vào việc mở riêng từng thiết bị bảo vệ chuỗi bên trong hộp.
Để biết thêm về bối cảnh hộp kết hợp, giải thích về hộp kết hợp năng lượng mặt trời và trang sản phẩm hộp kết hợp cung cấp nền tảng thiết bị có liên quan.
Vị trí 3: Điểm Cách Ly Phía Mảng hoặc Trên Mái Nhà
Một số tiêu chuẩn dự án và quy tắc khu vực yêu cầu hoặc khuyến khích công tắc cách ly DC phía mảng ngoài công tắc ngắt kết nối phía biến tần. Điều này đặc biệt phổ biến trong các hệ thống PV trên mái nhà, nơi đường cáp từ mảng đến bộ biến tần đi qua các khu vực có thể tiếp cận.
Mục đích của bộ cách ly phía mảng là cho phép ngắt kết nối gần nguồn hơn. Tuy nhiên, yêu cầu chính xác khác nhau tùy theo khu vực pháp lý và cách tiếp cận ưa thích đã phát triển theo thời gian vì bản thân các công tắc cách ly gắn trên mái nhà cũng đã trở thành một mối lo ngại về độ tin cậy ở một số thị trường.
Nguyên Tắc Vị Trí Quan Trọng Nhất
Thay vì hỏi “tôi có thể lắp công tắc ở đâu?”, câu hỏi thiết kế tốt hơn là:
Dự án cần một phương tiện ngắt kết nối DC an toàn, dễ tiếp cận và được chấp nhận theo quy định ở đâu?
Câu trả lời đó phụ thuộc vào quy trình làm việc dịch vụ, yêu cầu kiểm tra, kiến trúc hộp kết hợp, cách bố trí bộ biến tần, định tuyến cáp và quy tắc điện chi phối. Trong nhiều cài đặt, câu trả lời là nhiều hơn một vị trí.
Công Tắc Cách Ly DC Không Làm Gì
Đây là nơi sự nhầm lẫn gây ra những sai sót kỹ thuật thực sự.
Một công tắc cách ly DC không không thực hiện công việc của một cầu dao hoặc cầu chì DC. Cụ thể:
- nó không không tự động phát hiện các điều kiện quá dòng
- nó không không tự ngắt khi đoản mạch
- nó không không cung cấp bảo vệ lỗi trên mỗi chuỗi
- nó không không thay thế một chiến lược bảo vệ quá dòng được thiết kế đúng cách
Một công tắc cách ly DC được chọn cho nhiệm vụ ngắt kết nối và cách ly. Việc nó có thể hoạt động dưới tải hay không phụ thuộc vào định mức thực tế và loại sử dụng của nó. Không nên coi như bất kỳ bộ cách ly nào cũng có thể ngắt một cách an toàn bất kỳ dòng điện sự cố PV trực tiếp nào chỉ vì nó mở mạch.
Đây là lý do tại sao hầu hết các hệ thống PV sử dụng cách bố trí bảo vệ theo lớp:
- công tắc cách ly DC cho nhiệm vụ ngắt kết nối thủ công và cách ly
- Bộ ngắt mạch DC hoặc cầu chì để bảo vệ quá dòng tự động
- 电涌保护装置（SPDs） để bảo vệ chống quá áp thoáng qua khi cần thiết
Mỗi lớp giải quyết một chế độ lỗi khác nhau. Không lớp nào thay thế các lớp khác.
Công tắc cách ly DC so với Bộ ngắt mạch DC: Hiểu sự khác biệt
Một trong những câu hỏi phổ biến nhất trong thiết kế hệ thống PV là liệu công tắc cách ly DC và bộ ngắt mạch DC có thể thay thế cho nhau hay không. Chúng không thể thay thế cho nhau.
| Năng | DC Ly Chuyển | Bộ ngắt mạch DC |
|---|---|---|
| Chức năng chính | Cách ly và ngắt kết nối thủ công | Phát hiện và ngắt quá dòng tự động |
| Cơ chế ngắt | Không - chỉ hoạt động thủ công | Có - chuyến đi nhiệt, từ tính hoặc điện tử |
| Được thiết kế để ngắt tải? | Tùy thuộc vào định mức và loại sử dụng thực tế của công tắc-bộ ngắt kết nối | Có, trong phạm vi nhiệm vụ bảo vệ DC được định mức của thiết bị |
| Độ tin cậy cách ly để bảo trì | Thường mạnh hơn vì thiết bị được chọn đặc biệt cho nhiệm vụ cách ly | Tùy thuộc vào thiết bị, các phụ kiện của nó và liệu nó có được chấp nhận là phương tiện ngắt kết nối hay không |
| Khả năng khóa/gắn thẻ | Thường có thể khóa bằng ổ khóa ở vị trí mở | Đôi khi có thể với các phụ kiện, nhưng không phải lúc nào cũng là bộ cách ly dịch vụ được ưu tiên |
| Tính chọn lọc trên mỗi chuỗi | Không - cung cấp cách ly mạch | Có - có thể bảo vệ các chuỗi hoặc nhóm riêng lẻ tùy thuộc vào kiến trúc |
| Vị trí PV điển hình | Phía biến tần, đầu ra bộ kết hợp hoặc ngắt kết nối phía mảng | Bên trong hộp kết hợp, một cho mỗi chuỗi hoặc nhóm chuỗi, hoặc tại điểm bảo vệ bộ cấp liệu |
| Nó có thể thay thế cái kia không? | Không, không dùng để bảo vệ quá dòng | Không tự động và chỉ khi danh sách và ứng dụng cho phép |
Hàng cuối cùng là điều cần thiết. Một bộ ngắt mạch có thể được chấp nhận như một phương tiện ngắt kết nối trong một số cấu hình cụ thể nếu danh sách và ứng dụng của nó cho phép rõ ràng, nhưng điều đó phải được xác minh theo mã áp dụng. Tương tự, một công tắc cách ly DC không phải là một thiết bị bảo vệ quá dòng bất kể định mức dòng điện của nó.
Để tìm hiểu sâu hơn về ranh giới này, đặc biệt là trong bối cảnh hộp kết hợp, hãy xem Bộ cách ly DC so với Bộ ngắt mạch DC trong Hộp kết hợp năng lượng mặt trời.
Nếu bạn đang đánh giá các tùy chọn thiết bị thực tế thay vì vai trò của chính nó, thì Trang sản phẩm Công tắc cách ly VIOX DC là tài liệu tham khảo sản phẩm phù hợp nhất.
Một ví dụ thực tế về hệ thống PV
Xem xét một hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời trên mái nhà thương mại 200 kW với tám hộp kết hợp, mỗi hộp tổng hợp mười chuỗi. Đây là cách công tắc cách ly DC và bộ ngắt mạch thường hoạt động cùng nhau trong loại kiến trúc này:
Bên trong mỗi hộp kết hợp:
- bảo vệ quá dòng cấp chuỗi, có thể được thực hiện bằng bộ ngắt mạch DC hoặc cầu chì tùy thuộc vào cơ sở thiết kế
- một công tắc cách ly DC hoặc phương tiện ngắt kết nối tương đương trên đầu ra bộ kết hợp để cung cấp một điểm cách ly dịch vụ cục bộ
Tại biến tần:
- một công tắc cách ly DC, tích hợp hoặc liền kề, cung cấp một điểm ngắt kết nối cuối cùng trước đầu vào biến tần
- thiết bị tắt nhanh hoặc kiến trúc tắt cấp mô-đun nơi đường dẫn mã xây dựng trên mái nhà yêu cầu
Trong hoạt động bình thường: các công tắc cách ly vẫn đóng. Chúng thụ động cho đến khi một người vận hành chúng. Các bộ ngắt mạch hoặc cầu chì xử lý bảo vệ tự động.
Trong quá trình xảy ra lỗi trên một chuỗi: thiết bị bảo vệ quá dòng có liên quan hoạt động tự động. Dòng điện ngược từ các chuỗi còn lại bị gián đoạn đủ nhanh để bảo vệ các dây dẫn bị ảnh hưởng. Bộ cách ly đầu ra bộ kết hợp vẫn đóng trừ khi cần bảo trì.
Trong quá trình bảo trì theo lịch trình: kỹ thuật viên mở và khóa bộ cách ly đầu ra bộ kết hợp, xác minh trạng thái ngắt kết nối theo quy trình bảo trì, và sau đó cách ly phần còn lại của hộp theo yêu cầu cho công việc cụ thể.
Cách tiếp cận theo lớp này, bảo vệ tự động từ bộ ngắt mạch hoặc cầu chì và cách ly thủ công từ công tắc cách ly DC, là thông lệ tốt tiêu chuẩn trong nhiều hệ thống lắp đặt PV thương mại và quy mô tiện ích.
Các lỗi lựa chọn công tắc cách ly DC phổ biến trong PV năng lượng mặt trời
Lỗi 1: Sử dụng công tắc AC cho mạch PV DC
Đây là lỗi nguy hiểm nhất và là lỗi có hậu quả nghiêm trọng nhất. Các công tắc AC dựa vào việc dập tắt hồ quang bằng cách vượt qua điểm không, điều này không tồn tại trong các mạch DC.
Quy tắc: Mọi công tắc cách ly DC trong hệ thống PV phải được đánh giá và chứng nhận rõ ràng cho nhiệm vụ DC ở điện áp hệ thống thực tế.
Lỗi 2: Chọn dựa trên điện áp danh định mà không có hiệu chỉnh nhiệt độ lạnh
Điện áp mạch hở (Voc) của chuỗi PV tăng khi nhiệt độ mô-đun giảm. Một chuỗi được chọn chỉ dựa trên điện áp hệ thống danh định có thể vượt quá định mức của thiết bị trong điều kiện lạnh.
Luôn tính toán Voc đã hiệu chỉnh tối đa bằng cách sử dụng hệ số nhiệt độ của bảng dữ liệu mô-đun và nhiệt độ môi trường dự kiến thấp nhất tại địa điểm, sau đó chọn một bộ cách ly được đánh giá cao hơn giá trị đó.
Lỗi 3: Bỏ qua vỏ bọc và bảo vệ môi trường
Thiết bị PV ngoài trời chịu bức xạ UV, mưa, bụi, ngưng tụ, chu kỳ nhiệt độ và ở một số khu vực là phun muối. Một công tắc cách ly DC có xếp hạng IP không đầy đủ hoặc niêm phong vỏ chất lượng kém sẽ xuống cấp theo thời gian.
Đối với các hệ thống lắp đặt PV ngoài trời, nhiều dự án sử dụng IP65 làm điểm tham chiếu tối thiểu, với xếp hạng cao hơn được xem xét cho các môi trường khắc nghiệt hơn.
Lỗi 4: Đặt bộ cách ly ở nơi nó không thể hỗ trợ công việc dịch vụ thực tế
Một công tắc cách ly DC được lắp đặt về mặt kỹ thuật nhưng được gắn ở một vị trí không thể tiếp cận sẽ không đạt được mục đích chính của nó. Thiết bị tồn tại để kỹ thuật viên có thể cách ly mạch DC một cách an toàn và nhanh chóng.
Thiết kế cho quy trình làm việc dịch vụ, không chỉ là sơ đồ điện một sợi.
Lỗi 5: Xem bộ cách ly như là Chiến lược Bảo vệ DC Toàn diện
Một công tắc cách ly DC cung cấp sự cách ly. Nó không cung cấp bảo vệ quá dòng, bảo vệ chống sét lan truyền hoặc phát hiện lỗi chạm đất.
Bộ cách ly là một lớp. Nó cần các lớp khác bên cạnh nó.
Lỗi 6: Sử dụng các thành phần chất lượng thấp để tiết kiệm chi phí
Công tắc cách ly DC là các thiết bị quan trọng về an toàn, phải hoạt động đáng tin cậy trong nhiều năm trong môi trường ngoài trời. Các bộ cách ly chi phí thấp, không được chứng nhận hoặc không có thương hiệu có thể vượt qua kiểm tra lắp đặt ban đầu nhưng sẽ bị lỗi sau đó trong quá trình sử dụng.
Đối với các thành phần an toàn PV quan trọng, việc tiết kiệm chi phí đơn vị nhỏ hiếm khi xứng đáng với rủi ro về an toàn hoặc bảo hành.
Khi nào Bộ cách ly Biến tần Tích hợp Hợp lý
Xu hướng sử dụng công tắc cách ly DC tích hợp biến tần đã tăng tốc ở một số thị trường, được thúc đẩy bởi cả dữ liệu an toàn và lợi ích lắp đặt thực tế.
Ưu điểm của bộ cách ly tích hợp:
- ít điểm kết nối và điểm nối ngoài trời lộ ra hơn
- giảm số lượng xâm nhập vào vỏ bọc có thể trở thành điểm xâm nhập hơi ẩm
- cài đặt đơn giản hóa với ít thành phần riêng biệt hơn để gắn và nối dây
- xác suất thấp hơn của một số chế độ lỗi liên quan đến vỏ bọc bộ cách ly ngoài trời độc lập
Khi nào cần một bộ cách ly bên ngoài riêng biệt:
- các hệ thống có hộp kết hợp nằm xa biến tần, nơi cần thêm một điểm cách ly ở đầu ra của bộ kết hợp
- các cài đặt mà biến tần không bao gồm bộ cách ly DC tích hợp đáp ứng yêu cầu của mã địa phương
- các dự án yêu cầu cách ly phía mảng theo tiêu chuẩn khu vực
- các kịch bản trang bị thêm hoặc thay thế nơi biến tần hiện có thiếu cách ly tích hợp
Quyết định thiết kế không phải là “tích hợp so với bên ngoài” như một quy tắc chung. Đó là về việc khớp kiến trúc cách ly với các yêu cầu về mã, bố cục vật lý và nhu cầu tiếp cận dịch vụ của dự án.
Cách Chọn Công tắc Cách ly DC Phù hợp cho Hệ thống PV của Bạn
Bước 1: Xác định Điện áp Hệ thống Tối đa
Tính điện áp hở mạch tối đa của chuỗi PV ở nhiệt độ dự kiến thấp nhất. Áp dụng hệ số nhiệt độ của nhà sản xuất mô-đun cho Voc. Chọn một công tắc cách ly DC được định mức bằng hoặc cao hơn mức tối đa đã điều chỉnh này.
Bước 2: Xác minh Định mức Dòng điện
Bộ cách ly phải được định mức cho dòng điện liên tục tối đa mà nó sẽ mang. Trong ứng dụng hộp kết hợp, đây có thể là dòng điện kết hợp của các chuỗi liên quan với biên thiết kế áp dụng.
Bước 3: Xác nhận Danh mục Sử dụng DC
Tìm kiếm chứng nhận cho Tiêu chuẩn IEC 60947-3 với một danh mục sử dụng DC được nêu rõ ràng, chẳng hạn như DC-21B hay DC-22B, tùy thuộc vào nhiệm vụ dự kiến. Một thiết bị chỉ được chứng nhận cho các danh mục sử dụng AC không phù hợp để cách ly PV DC bất kể định mức điện áp hoặc dòng điện của nó.
Bước 4: Ghép Bảo vệ Vỏ bọc với Môi trường Lắp đặt
Đối với các cài đặt ngoài trời, hãy xác nhận rằng bảo vệ vỏ bọc và vật liệu phù hợp với tiếp xúc với tia cực tím, độ ẩm, bụi và các điều kiện môi trường thực tế của địa điểm.
Bước 5: Xác minh Chứng nhận và Tuân thủ Tiêu chuẩn
- Tiêu chuẩn IEC 60947-3 cho nhiều thị trường quốc tế
- UL 98B cho các ứng dụng PV ở Bắc Mỹ nếu có
- AS/NZS 60947.3 cùng với Tiêu chuẩn AS/NZS 5033 kỳ vọng ở Úc và New Zealand
Tránh các thiết bị chỉ hiển thị chứng nhận AC với một chú thích cho rằng “phù hợp cho DC”. Điều đó không tương đương với thử nghiệm và chứng nhận dành riêng cho DC.
Câu hỏi thường gặp
Chức năng chính của một công tắc cách ly DC trong hệ thống năng lượng mặt trời là gì?
Chức năng chính là cung cấp một phương tiện ngắt kết nối DC thủ công để phía PV của hệ thống có thể được cách ly để bảo trì, tắt máy hoặc các quy trình khẩn cấp.
Công tắc cách ly DC có giống với bộ ngắt mạch DC không?
Không. Công tắc cách ly DC là một thiết bị cách ly thủ công, không có cơ chế ngắt tự động. Aptomat DC là một thiết bị bảo vệ quá dòng tự động, phát hiện lỗi và ngắt dòng điện mà không cần sự can thiệp của con người.
Công tắc cách ly DC nên được lắp đặt ở đâu trong hệ thống PV?
Vị trí lắp đặt phổ biến nhất là gần hoặc tích hợp với biến tần, tại đầu ra hộp đấu dây, hoặc tại điểm ngắt kết nối phía dãy theo yêu cầu của quy định. Vị trí chính xác phụ thuộc vào quy định điện lực hiện hành, kiến trúc hệ thống và các yêu cầu về tiếp cận dịch vụ.
Tôi có thể sử dụng một công tắc ngắt kết nối AC tiêu chuẩn như một bộ cách ly DC được không?
Các công tắc AC dựa vào điểm cắt không tự nhiên của dòng điện để dập tắt hồ quang trong quá trình chuyển mạch. Mạch DC không có điểm cắt không, do đó hồ quang DC có thể duy trì trên các tiếp điểm định mức AC. Luôn sử dụng thiết bị được định mức và chứng nhận rõ ràng cho nhiệm vụ DC ở điện áp hệ thống thực tế.
Tại sao cách ly DC khó hơn chuyển mạch AC?
Do hồ quang DC không tự dập tắt theo cách tương tự như hồ quang AC. Trong mạch AC, dòng điện tự nhiên đi qua điểm không nhiều lần mỗi giây. Dòng điện DC chảy liên tục theo một hướng mà không có điểm cắt không, do đó khả năng đóng cắt và sự phù hợp của thiết bị trở nên quan trọng hơn nhiều.
Công tắc cách ly DC nên được kiểm tra bao lâu một lần?
Đối với các cài đặt PV quy mô thương mại và tiện ích, kiểm tra hàng năm và kiểm tra hoạt động là thông lệ phổ biến. Các hệ thống dân dụng thường được kiểm tra ít thường xuyên hơn. Khoảng thời gian chính xác phải tuân theo chương trình bảo trì của chủ sở hữu, điều kiện địa điểm và các yêu cầu địa phương.
Tôi cần định mức điện áp bao nhiêu cho hệ thống năng lượng mặt trời 1000 V?
Bạn cần một công tắc cách ly DC có định mức trên điện áp hở mạch tối đa của chuỗi PV ở nhiệt độ dự kiến lạnh nhất, chứ không chỉ điện áp hệ thống danh định.
Có phải mọi hệ thống điện mặt trời PV đều yêu cầu về mặt pháp lý một công tắc cách ly DC không?
Các hệ thống PV thường yêu cầu một phương tiện ngắt kết nối ở phía DC theo hầu hết các quy tắc điện, nhưng việc triển khai chính xác khác nhau tùy theo từng khu vực pháp lý. Trong một số cấu hình hệ thống, phương tiện ngắt kết nối có thể được tích hợp vào các thiết bị khác. Một công tắc cách ly DC chuyên dụng vẫn là một trong những cách tiếp cận rõ ràng và được chấp nhận rộng rãi nhất.
Liệu tính năng ngắt mạch nhanh theo tiêu chuẩn NEC có thay thế được nhu cầu sử dụng bộ cách ly DC không?
Không. Tắt máy nhanh theo NEC 690.12 và cách ly DC không hoàn toàn phục vụ cùng một mục đích. Tắt máy nhanh là về giảm nguy cơ điện giật trên các dây dẫn được chỉ định trong hệ thống PV gắn trên tòa nhà. Một bộ cách ly DC hoặc phương tiện ngắt kết nối khác vẫn phù hợp với việc cách ly bảo trì cục bộ và quy trình dịch vụ trừ khi bố trí thiết bị tổng thể bao gồm rõ ràng vai trò đó.
Nguồn và Tiêu chuẩn Tham khảo
- NEC Điều 690.13 — Phương tiện Ngắt kết nối Hệ thống Quang điện (NFPA)
- NEC Điều 690.12 — Tắt nhanh Hệ thống PV trên các Tòa nhà (tài liệu NFPA)
- Energy Safe Victoria — An toàn của Bộ cách ly DC trong Hệ thống PV
- Energy Safe Victoria — Hướng dẫn về Bộ cách ly và Hệ thống PV DC
- IEC 60947-3 — Thiết bị đóng cắt điện áp thấp: Công tắc, Bộ ngắt kết nối, Công tắc-Bộ ngắt kết nối
- UL 98B — Công tắc Kín và Mặt trước Chết để Sử dụng trong Hệ thống Quang điện
- AS/NZS 5033 — Yêu cầu Lắp đặt và An toàn cho Mảng Quang điện
