A Hộp kết hợp DC 1000V Thu thập các mạch dây quang điện trước bộ biến đổi hoặc bộ tiếp liệu DC. Ở cấp điện áp này, việc phối hợp cách điện, ngắt tia sét DC, khoảng cách, khoảng cách an toàn, cực và bảo vệ chống giật cần được xác minh kỹ lưỡng. Hướng dẫn này giải thích kiến trúc, quy mô, bảo vệ, vỏ bọc, kiểm tra và thủ tục mua sắm cho bộ ghép nối DC 1000 V.
Việc lựa chọn bộ ghép pha DC 1000V tóm tắt
- Tính điện áp mạch kín thấp nhất và dòng điện chính xác của dây nối trước khi chọn cầu chì, ngắt kết nối và dàn cáp.
- Sử dụng các thành phần có xếp hạng DC quang điện được ghi nhận; chỉ có xếp hạng AC không phải là bằng chứng về sự gián đoạn DC an toàn.
- Phân tích phối hợp kiểu SPD, bố trí nối đất, bảo vệ chống xâm nhập của vỏ bọc và cách ly bảo dưỡng trên sơ đồ một dây của hệ thống PV.
Hộp gom điện trong hệ thống năng lượng mặt trời là gì?
Các dàn pin quy mô lớn và thương mại chứa nhiều chuỗi song song. Việc dẫn trực tiếp mọi chuỗi đến một bộ biến tần trung tâm có thể tạo ra lượng cáp quá mức. Hộp gom dòng DC chấm dứt một số cặp chuỗi, cung cấp khả năng bảo vệ và gom chúng lại thành một đầu ra dương và âm chung. Đầu ra sau đó cấp nguồn cho bộ biến tần hoặc giai đoạn thu gom DC.
Bộ gom dây không làm tăng sản lượng điện và không nên được thêm vào mà không có mục đích. Các hệ thống dân dụng nhỏ với một vài chuỗi tấm pin và một biến tần tích hợp sẵn thiết bị bảo vệ có thể không cần hộp gom dây riêng biệt. Kiến trúc của dàn pin và quy định hiện hành sẽ quyết định yêu cầu này.
Tủ gom cáp DC so với Tủ gom cáp AC
Tủ gom dòng điện DC PV
Tủ gom dòng điện một chiều (DC combiner) xử lý dòng điện trực tiếp quang điện trước bộ nghịch lưu. Các thành phần phải được định mức cho điện áp PV tối đa, dòng liên tục, dòng ngược, phân cực và khả năng ngắt hồ quang DC. Việc đóng cắt DC đòi hỏi khắt khe hơn so với đóng cắt AC tương đương vì dòng điện không có điểm qua không tự nhiên.
Bộ gom nguồn xoay chiều
Bộ kết hợp AC kết hợp các đầu ra từ biến tần chuỗi hoặc các nguồn AC khác. Nó sử dụng cầu dao AC hoặc công tắc cầu chì, thanh cái, thiết bị đo đếm và thiết bị chống sét lan truyền phù hợp với điện áp, tần số và mức dòng sự cố. Không được mặc định rằng một thiết bị mang định mức AC sẽ phù hợp cho phía DC.
LBAJI cung cấp Hộp điện một chiều quang điện LHLX-PV24/Z/D để thu thập DC và Tủ điện AC quang điện LHLX-AC để tổng hợp AC.
Bảng so sánh và lựa chọn nhanh
Sử dụng bảng này như một phần tóm tắt nhanh về các quyết định kỹ thuật và mua sắm chính được giải thích trong bài viết.
| Khu vực quyết định | Ý nghĩa thực tiễn | Cần xác minh những gì |
|---|---|---|
| Hộp gom điện trong hệ thống năng lượng mặt trời là gì? | Các dãy quy mô tiện ích và thương mại chứa nhiều chuỗi mắc song song. | Chạy trực tiếp mọi chuỗi dây đến một biến tần trung tâm có thể tạo ra hệ thống cáp quá mức. |
| Tủ gom cáp DC so với Tủ gom cáp AC | Hộp gom nguồn DC xử lý dòng điện trực tiếp quang điện trước bộ biến tần. | Các linh kiện phải được định mức về điện áp PV tối đa, dòng điện liên tục, dòng điện ngược, cực tính và khả năng ngắt hồ quang DC. |
| Các thành phần chính của tủ gom điện mặt trời DC | Cầu chì chuỗi bảo vệ các mô-đun và dây dẫn chống lại dòng điện ngược từ các chuỗi song song. | Điện áp định mức, dòng điện định mức, khả năng ngắt dòng điện một chiều (DC) và cấp cầu chì quang điện của chúng phải phù hợp với hệ thống. |
| Tủ gom nguồn DC 16 chuỗi | Giả sử có 16 chuỗi song song, mỗi chuỗi có dòng điện ngắn mạch là 14A. | Trước khi áp dụng các hệ số hiệu chỉnh dành riêng cho dự án, dòng điện ngắn mạch tổng là 224 A. |
| Yêu cầu về vỏ bọc và môi trường | Hộp gom nguồn ngoài trời phải chịu nhiệt độ năng lượng mặt trời, tia cực tím, mưa, bụi, hiện tượng ngưng tụ, muối và biên độ nhiệt lớn. | Chỉ định cấp độ IP hoặc NEMA thích hợp, vật liệu chống tia UV, cấp độ chống ăn mòn, hệ thống gioăng và phương pháp thoát nước thông hơi hoặc chống ngưng tụ khi cần thiết. |
Các thành phần chính của tủ gom điện mặt trời DC
Cầu chì chuỗi
Cầu chì chuỗi bảo vệ các mô-đun và dây dẫn chống lại dòng điện ngược từ các chuỗi song số. Điện áp định mức, dòng điện định mức, khả năng ngắt dòng một chiều (DC) và cấp độ cầu chì quang điện của chúng phải phù hợp với hệ thống. Việc tính kích thước cầu chì xem xét dòng điện định mức chuỗi nối tiếp tối đa của mô-đun, dòng điện ngắn mạch của chuỗi, các hệ thống hiệu chỉnh và các quy định địa phương.
Thiết bị chống sét lan truyền DC
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) giới hạn điện áp quá mức tạm thời từ sét và thao tác chuyển mạch. Chọn loại 1, loại 2 hoặc bảo vệ kết hợp dựa trên thiết kế chống sét và vị trí lắp đặt. Điện áp làm việc liên tục tối đa phải vượt quá điện áp hở mạch trong trường hợp xấu nhất của dàn pin, bao gồm cả hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ thấp.
Cầu dao ngắt điện một chiều
Dao cách ly phụ tải cung cấp khả năng cách ly để bảo trì. Nó phải được định mức DC cho điện áp hệ thống, dòng điện, số cực và danh mục sử dụng. Khóa liên động tay gạt và chỉ thị vị trí trực quan giúp thiết lập trạng thái vận hành rõ ràng.
Giám sát
Cảm biến dòng chuỗi chuỗi, đo điện áp, trạng thái thiết bị chống sét lan truyền (SPD), vị trí công tắc, nhiệt độ và truyền thông có thể xác định các chuỗi hoạt động kém hoặc thiết bị bảo vệ bị hỏng. Việc giám sát giúp cải thiện khả năng chẩn đoán nhưng không thay thế được thiết bị bảo vệ điện.
Cách chọn kích thước hộp gom điện mặt trời
- Xác nhận số lượng chuỗi song song tối đa và dữ liệu điện của tấm quang điện.
- Tính điện áp hệ thống tối đa bằng điện áp hở mạch của tấm quang điện và nhiệt độ tối thiểu tại địa điểm lắp đặt.
- Tính dòng điện chuỗi và dòng điện kết hợp bằng cách sử dụng dòng điện ngắn mạch và các hệ số hiệu chỉnh yêu cầu.
- Kiểm tra dòng điện ngược cực đại và định mức cầu chì nối tiếp của module.
- Chọn cầu chì dây, đế giữ và cầu dao ngắt mạch có định mức DC đã được kiểm chứng.
- Tính toán kích thước thanh cái và cáp đầu ra cho dòng điện liên tục và độ tăng nhiệt.
- Kiểm tra dòng sự cố DC khả dụng và khả năng cắt của thiết bị.
- Xác định các kênh giám sát, thông tin liên lạc và nguồn điện phụ trợ.
Tủ gom nguồn DC 16 chuỗi
Giả sử có 16 chuỗi song song, mỗi chuỗi có dòng điện ngắn mạch 14 A. Trước khi áp dụng các hệ số hiệu chỉnh đặc thù của dự án, tổng dòng điện ngắn mạch là 224 A. Dòng điện thiết kế liên tục, định mức cầu chì, cầu dao đầu ra và cáp không thể chỉ được chọn dựa trên 224 A; cần áp dụng các quy định về PV hiện hành, hệ số giảm trừ nhiệt độ, việc nhóm các dây dẫn và giới hạn của thiết bị. Điện áp DC tối đa phải được tính toán ở nhiệt độ mô-đun thấp nhất dự kiến.
Yêu cầu về vỏ bọc và môi trường
Tủ đấu nối ngoài trời phải chịu nhiệt độ năng lượng mặt trời, tia UV, mưa, bụi, ngưng tụ, muối và biên độ nhiệt lớn. Cần quy định cấp độ bảo vệ IP hoặc NEMA phù hợp, vật liệu chống tia UV, cấp độ chống ăn mòn, hệ thống gioăng và phương pháp thoát nước thông gió hoặc chống ngưng tụ khi cần thiết. Chỉ số IP cao không bù đắp được cho các tuyến cáp được thiết kế kém hoặc cửa bị mở khi trời mưa.
Thiết kế nhiệt rất quan trọng vì cầu chì, đầu cực và thiết bị chống sét lan truyền (SPD) sinh ra nhiệt trong khi bức xạ mặt trời làm tăng nhiệt độ của vỏ tủ. Các linh kiện nên được bố trí khoảng cách để tản nhiệt và được định mức theo nhiệt độ bên trong. Thép không gỉ, thép được phủ lớp bảo vệ và polyme kỹ thuật mỗi loại đều có các đặc tính khác nhau về độ ăn mòn, nhiệt và cơ học.
Đi dây, Cực tính và Nối đất
Sử dụng cáp, đầu nối và tuyến cáp đạt chuẩn PV có điện áp, nhiệt độ và định mức chống tia UV phù hợp. Duy trì độ phân cực từ chuỗi (string) đến ngõ ra và tách biệt các dây dẫn dương và âm. Siết chặt các đầu cực bằng dụng cụ hiệu chuẩn và bố trí cơ cấu giảm lực kéo. Việc nối đất bảo vệ các vỏ kim loại và đường dẫn đất của thiết bị chống sét lan truyền (SPD) phải ngắn và trực tiếp. Việc nối đất dây dẫn hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc của bộ nghịch lưu (inverter) và các quy định tại địa phương.
Thiết kế tủ gom dòng AC
Hộp kết hợp điện mặt trời xoay chiều (AC solar combiner) nhận các nguồn cấp từ biến tần và cung cấp điện cho một máy biến áp hoặc tủ phân phối chính. Dòng điện thanh cái của hộp này tuân theo công suất đầu ra và hệ số đồng thời của biến tần, trong khi mức dòng sự cố bao gồm các đóng góp từ lưới điện và các nguồn khác. Cần lựa chọn các thiết bị ngắt mạch (aptomat), thanh cái, biến dòng (CT), thiết bị chống sét (SPD) và vỏ tủ phù hợp với chế độ làm việc điện xoay chiều, đồng thời phối hợp chúng với hệ thống bảo vệ của biến tần và thiết bị đóng cắt phía nguồn trên.
Ở quy mô tiện ích, dòng điện xoay chiều (AC) thu được có thể cấp vào một Trạm biến áp kiểu hộp năng lượng mới 35 kV để biến đổi điện áp và hòa lưới. Các thông số định mức của tủ gom dòng, bộ nghịch lưu, máy biến áp và thiết bị đóng cắt trung thế phải được phát triển từ một nghiên cứu hệ thống duy nhất.
Thử nghiệm tại nhà máy và công trường
- Kiểm tra trực quan và hệ thống dây điện so với các bản vẽ đã được phê duyệt.
- Kiểm tra mô-men xoắn đầu cực và lực kéo dây dẫn.
- Các phép thử điện trở cách điện và độ bền điện nếu có áp dụng.
- Kiểm tra độ cực và tính liên tục.
- Kiểm tra chức năng cầu chì, thiết bị chống sét lan truyền (SPD), cầu dao và thiết bị giám sát.
- Ánh xạ truyền thông và mô phỏng cảnh báo.
- Kiểm tra vỏ bọc và gioăng đệm.
- Kiểm tra nhiệt sau khi vận hành ở tải đại diện.
Những lỗi lựa chọn phổ biến
- Sử dụng cầu dao hoặc công tắc xoay chiều (AC) trên mạch một chiều (DC) mà không có định mức DC được kiểm chứng.
- Bỏ qua sự gia tăng điện áp mạch hở của mô-đun ở nhiệt độ thấp.
- Chỉ chọn cầu chì dựa trên dòng điện hoạt động bình thường.
- Sử dụng cấp độ bảo vệ vỏ tủ không phản ánh các tuyến cáp và việc lắp đặt.
- Tạo các dây dẫn đất SPD có tính cảm kháng cao và dài.
- Trộn lẫn các nhãn hiệu hoặc loại đầu nối mà không có sự chấp thuận về khả năng tương thích.
- Bỏ qua các sợi cáp dự phòng, kênh giám sát hoặc dung lượng tương lai khỏi thiết kế.
Tủ gom dòng điện đa ngõ ra có giám sát
Các dãy pin lớn có thể sử dụng nhiều ngõ ra kết hợp hoặc giám sát dòng điện chuỗi để xác định vị trí các chuỗi pin hoạt động kém và bị lỗi. Các kênh giám sát, truyền thông và nguồn phụ phải chịu được môi trường ngoài trời và quá áp giống như mạch điện lực. Riêng số lượng ngõ vào không xác định được dung lượng khả dụng.
Thông tin cần thiết để chọn bộ gộp nguồn điện mặt trời
Cung cấp các thông số Voc, Isc và hệ số nhiệt độ của module, số chuỗi mắc song song, nhiệt độ tối thiểu tại hiện trường, điện áp hệ thống tối đa, các đầu vào biến tần, kích thước dây dẫn, sơ đồ nối đất và môi trường của tủ điện. Các thông số đầu vào này quyết định định mức cho cầu chì DC, thiết bị cách ly, thiết bị chống sét lan truyền (SPD), thanh cái, ốcết cáp (gland) và các đầu cực ngõ ra.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Tài nguyên quang điện mặt trời của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ — Tổng quan về công nghệ quang điện của Chính phủ và cách các hệ thống PV chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng.
- Yêu cầu thiết kế hệ thống quang điện IEC 62548-1 — Yêu cầu thiết kế đối với hệ thống dây dẫn của dàn quang điện (PV), thiết bị đóng cắt, nối đất, bảo vệ điện, cách ly và an toàn.
- Yêu cầu về an toàn điện của OSHA — Bối cảnh an toàn đối với công trình điện và thiết bị phân phối liên quan đến hệ thống điện.
Video kỹ thuật trung lập
Video giáo dục mang tính trung lập này cung cấp thông tin về việc bảo vệ hệ thống quang điện. Xác nhận thiết kế đầu cuối 1000 V DC theo mã quy định, chứng nhận thành phần và đội ngũ kỹ thuật điện có đủ điều kiện.
