Tìm hiểu chung về giải pháp chống sét điện mặt trời

I. Giới thiệu 

Hệ thống điện mặt trời ngày càng trở nên phổ biến như một nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, với việc tạo ra và lưu trữ năng lượng mặt trời, hệ thống này cũng đối mặt với nguy cơ bị sét đánh. Giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời là một hệ thống được thiết kế để bảo vệ an toàn và duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống trong trường hợp sét đánh.

II. Lợi ích 

Bảo vệ an toàn: Giải pháp chống sét giúp bảo vệ hệ thống điện mặt trời, công trình và nhân viên khỏi nguy cơ sét đánh. Nó giảm khả năng sét gây cháy nổ, thiệt hại vật liệu và đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

Bảo vệ thiết bị: Sét có thể gây ra điện áp cao và sự giảm chất lượng của điện năng trong hệ thống điện mặt trời. Giải pháp chống sét giúp hạn chế và điều tiết dòng sét, giữ cho thiết bị và bộ chuyển đổi hoạt động ổn định, tránh sự hư hỏng và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Tăng tuổi thọ hệ thống: Sét có thể gây ra hư hỏng dẫn đến việc thay thế và sửa chữa đắt đỏ cho hệ thống điện mặt trời. Giải pháp chống sét giúp giảm nguy cơ hư hỏng và gia tăng tuổi thọ của hệ thống, tiết kiệm chi phí bảo trì và khắc phục sự cố.

Bảo vệ dữ liệu: Hệ thống điện mặt trời thường được kết nối với hệ thống giám sát và điều khiển từ xa. Một cú sét có thể gây hỏng hóc hoặc mất dữ liệu quan trọng. Giải pháp chống sét giúp bảo vệ dữ liệu và đảm bảo sự ổn định của hệ thống giám sát.

Tuân thủ các quy định: Trong nhiều quốc gia, có quy định về bảo vệ chống sét đối với hệ thống điện mặt trời. Sử dụng giải pháp chống sét phù hợp giúp hệ thống tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn an toàn.

III. Những yếu tố cần được xem xét khi thiết kế, thi công chống sét điện mặt trời

Trước khi tiến hành thiết kế, thi công chống sét điện mặt trời, bạn cần xem xét nhiều yếu tố khác nhau. Cụ thể:

Mật độ sét, cường độ sét, hệ số rủi ro,… tại khu vực lắp điện mặt trời.
Quy mô dự án lớn hay nhỏ, là công trình dân dụng hay công trình công nghiệp.
Xác định được điện áp định mức và tối đa là bao nhiêu?
Loại hệ thống điện mặt trời độc lập, hay điện mặt trời hòa lưới?
Hệ thống đã được trang bị cột thu lôi chống sét trực tiếp hay chưa?
Hệ thống tiếp đất như thế nào?
…
Việc cân nhắc, xem xét các yếu tố trên giúp đơn vị thi công đưa ra phương án an toàn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất.

IV. Giải pháp chống sét điện mặt trời

Có nhiều giải pháp chống sét khác nhau cho hệ thống điện mặt trời nhằm bảo vệ khỏi nguy cơ sét đánh và xung quá áp. Dưới đây là một số giải pháp phổ biến:

Hệ thống chống sét trực tiếp (Lightning Protection System - LPS): Đây là giải pháp chủ yếu để ngăn chặn sét trúng trực tiếp vào hệ thống điện mặt trời. Hệ thống này bao gồm các thanh tiếp địa, cọc tiếp địa và hệ thống đấu nối để tạo ra một đường dẫn cho sét xảy ra. Các thanh tiếp địa và cọc tiếp địa được lắp đặt trên mái nhà và các điểm cao khác để thu hút sét và định hướng nó đi vào đất an toàn.

Bảo vệ chống xung quá áp (Surge Protection Devices - SPD): SPDs được sử dụng để bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi các xung quá áp đột biến gây ra bởi sét. SPDs được cài đặt trên đường dây DC, AC và tín hiệu để giới hạn và xả xung quá áp xuống mức an toàn.

Hệ thống nối đất: Hệ thống nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng dòng sét và điều chỉnh điện áp tiềm năng trong hệ thống. Hệ thống nối đất bao gồm các thanh tiếp địa, điểm tiếp địa và dây nối đất. Điểm tiếp địa được kết nối chặt chẽ với hệ thống điện mặt trời và được lắp đặt sâu vào đất để đảm bảo xảy ra một con đường dẫn an toàn cho dòng sét.

Kiểm soát dòng sét nội bộ (Internal Surge Protection): Đây là một phần của hệ thống điện mặt trời, giúp giảm thiểu tác động của sét bên trong hệ thống. Các thành phần như bộ chuyển đổi, bộ điều khiển, inverter và thiết bị khác được trang bị bộ bảo vệ chống sét nội bộ để giữ cho chúng an toàn khỏi xung quá áp.

Bảo trì và kiểm tra định kỳ: Quan trọng thực hiện việc bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo rằng hệ thống chống sét hoạt động hiệu quả và duy trì khả năng bảo vệ. Điều này bao gồm kiểm tra các thành phần chống sét như thanh tiếp địa, cọc tiếp địa, SPDs và hệ thống nối đất để đảm bảo chúng không bị hỏng hoặc hư hỏng. Các kiểm tra cần được thực hiện theo lịch trình định kỳ và sau mỗi cơn bão sét hoặc sự kiện thời tiết bất thường.

V. Giải pháp chống sét

I. Giải pháp chống sét trực tiếp

Hệ thống điện mặt trời có thể được tùy chỉnh tùy theo quy mô của hệ thống. Dưới đây là một số phương án phù hợp cho các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn và nhỏ:

1.1 Hệ thống điện mặt trời quy mô lớn

Cột thu lôi: Đối với các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn, lắp đặt cột thu lôi theo công nghệ phát xạ sớm là một giải pháp hiệu quả. Các cột thu lôi được gắn trên các trụ độc lập bên ngoài và có khả năng bảo vệ lớn, bán kính bảo vệ từ 50 - 107m. Số lượng cột thu lôi được phân bố sao cho vùng bảo vệ của chúng bao phủ toàn bộ bề mặt của hệ thống điện mặt trời.

Kim phân tán sét: Đối với các công trình quy mô lớn, việc sử dụng kim phân tán sét có thể giúp phân tán các điện tích trái dấu và ngăn ngừa các dòng sét đánh xuống khu vực đó. Tuy nhiên, phương án này có chi phí cao hơn so với các phương án khác.

1.2 Hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ

Kim thu lôi truyền thống: Với các hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ như nhà ở, cột đèn điện mặt trời, biển báo, sử dụng kim thu lôi truyền thống là đủ để bảo vệ hệ thống. Đặc biệt, nếu các kim thu lôi được đặt trên mái nhà, hiệu quả sẽ cao hơn rất nhiều. Việc sử dụng công nghệ phân tán điện tích sẽ ngăn ngừa sét đánh xuống khu vực được bảo vệ.
Tùy thuộc vào quy mô và yêu cầu cụ thể của hệ thống điện mặt trời, việc tư vấn và thực hiện bởi các chuyên gia trong lĩnh vực sẽ giúp lựa chọn và triển khai giải pháp chống sét hiệu quả nhất. Đảm bảo tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn an toàn trong việc lắp đặt hệ thống chống sét.

2. Chống sét lan truyền cho nguồn điện DC

Các giải pháp chống sét lan truyền cho nguồn điện DC trong hệ thống điện mặt trời có thể bao gồm:

Sử dụng thiết bị chống sét loại 1: Đối với hệ thống điện mặt trời đã được trang bị cột thu lôi, bạn có thể sử dụng các thiết bị chống sét loại 1 như DS60VGPV, DS50VGPV-G/10KT, v.v. Đây là những thiết bị có khả năng chịu được lực tác động từ sét mạnh và giúp bảo vệ tốt hơn cho hệ thống điện mặt trời.

Sử dụng thiết bị chống sét loại 2: Đối với hệ thống điện mặt trời không được trang bị cột chống sét, bạn có thể sử dụng các thiết bị chống sét loại 2 như DS50VGPV, DS240-DC, ATVOLTP, v.v. Các thiết bị này có khả năng chịu được tác động từ sét trung bình và giúp giảm thiểu nguy cơ hư hỏng cho hệ thống.

Lưu ý rằng khi lựa chọn thiết bị chống sét, bạn cần xác định mức điện áp hoạt động định mức và tối đa của nguồn điện DC từ các tấm pin trong hệ thống. Chọn các thiết bị có mức điện áp phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống.

Ngoài ra, bạn cũng có thể xem xét các tính năng bổ sung của thiết bị chống sét như công nghệ VG (tiêu chuẩn bảo vệ cao hơn), kiểu cắm rút thuận tiện cho việc bảo trì và dây báo hiệu tình trạng hoạt động để giám sát và phát hiện sớm bất kỳ sự cố nào trong hệ thống chống sét.

3. Giải pháp chống sét lan truyền cho đường nguồn AC

Theo tiêu chuẩn CLS/TS 5039-12, để bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi sét truyền qua đường nguồn AC, bạn cần lắp đặt các thiết bị chống sét nguồn AC trước lối vào AC của Inverter, các phụ tải và cầu dao kết nối với điện lưới.

Với hệ thống có lắp đặt kim thu sét: Sử dụng các thiết bị cắt sét AC loại 1 như DS250VG, DS150E, ATSHOCK, v.v. Các thiết bị này có khả năng chịu được tác động từ sét mạnh và giúp bảo vệ tốt hơn cho hệ thống.

Với các công trình không được trang bị kim thu sét trực tiếp: Nếu vùng lắp đặt không có mật độ sét đánh cao, cường độ dòng sét không cao, bạn có thể sử dụng thiết bị cắt sét AC loại 2 như DS70, DS42, ATSUB 40, ATCOVER 230T, v.v. Đây là những thiết bị có khả năng giảm thiểu nguy cơ hư hỏng do sét.

4. Giải pháp chống sét cho đường tín hiệu

Đối với các đường tín hiệu trong hệ thống điện mặt trời, bạn cần lắp đặt các thiết bị chống sét phù hợp. Các thiết bị này được đặt trong các tủ điều khiển, tủ trung gian hoặc trước khi vào các thiết bị và cảm biến. Một số lựa chọn phổ biến gồm RS485, RS232, Ethernet, PoE, v.v.

Bạn có thể chọn các thiết bị dạng DIN gắn trên ray lắp nối tiếp như ATLINE, DLA, DLA2 hoặc các thiết bị gắn trên dây như B180, MTJ. Ngoài ra, thiết bị chống sét đường mang Ethernet như MJ8-CAT5 cũng có sẵn để đáp ứng yêu cầu cụ thể của hệ thống.

5. Giải pháp chống sét tiếp đất cho hệ thống điện mặt trời

Hệ thống tiếp đất đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và bảo vệ hệ thống điện mặt trời khỏi sét. Hệ thống tiếp đất bao gồm việc nối tiếp địa, tiếp đất công tác, tiếp đất bảo vệ và tiếp đất chống sét. Để đảm bảo hiệu quả của hệ thống tiếp đất, cần lưu ý các yếu tố sau:

Giá trị điện trở: Giá trị điện trở của hệ thống tiếp đất cần được xác định sao cho đủ nhỏ để đảm bảo dòng sét được dẫn đi một cách an toàn. Mức điện trở tối đa thường là 8 Ohm.

Chất liệu tiếp địa: Các cọc tiếp địa và các thành phần khác trong hệ thống tiếp đất cần được làm từ chất liệu chống ăn mòn như đồng hoặc đồng nguyên chất. Điều này giúp đảm bảo tính ổn định và độ bền của hệ thống tiếp đất.

Thiết bị tiếp địa: Hệ thống tiếp đất có thể được bổ sung bằng các thiết bị tiếp địa như cọc tiếp địa hóa học (ApliRod) hoặc cọc tiếp địa Graphite. Các thiết bị này cung cấp khả năng tiếp địa hiệu quả và độ bền cao.

Đảm bảo rằng toàn bộ các thành phần trong hệ thống tiếp đất được nối tiếp địa chính xác và đảm bảo đẳng thế trong toàn bộ hệ thống. Việc sử dụng các thiết bị chống sét, cọc tiếp địa và các thành phần khác phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định an toàn.

Lưu ý rằng việc lựa chọn và triển khai giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời nên được thực hiện bởi các chuyên gia trong lĩnh vực. Đảm bảo rằng hệ thống chống sét được thiết kế, lắp đặt và bảo trì theo các quy định và tiêu chuẩn hiện hành để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

VI. Kết luận

Việc triển khai giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời là rất quan trọng để bảo vệ an toàn và duy trì hiệu suất của hệ thống. Các giải pháp chống sét bao gồm bảo vệ trực tiếp, bảo vệ chống xung quá áp, hệ thống nối đất và kiểm soát dòng sét nội bộ.

Đối với bảo vệ trực tiếp, việc sử dụng các thiết bị chống sét như cột thu lôi, kim phân tán sét và thiết bị chống sét AC hoặc DC phù hợp là quan trọng để thu hút và định hướng sét đi vào hệ thống tiếp địa.

Bảo vệ chống xung quá áp đột biến là một yếu tố quan trọng, bao gồm sử dụng SPDs và các thiết bị cắt sét để giảm thiểu tác động của xung quá áp lên hệ thống điện mặt trời.

Hệ thống nối đất đảm bảo kỹ thuật là cần thiết để tạo ra một con đường dẫn an toàn cho dòng sét và đảm bảo tính ổn định của hệ thống tiếp địa.

Cuối cùng, việc bảo trì định kỳ, kiểm tra và tuân thủ quy định và tiêu chuẩn an toàn là quan trọng để đảm bảo hiệu quả của giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời.

Với việc thực hiện đúng các giải pháp chống sét và tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn an toàn, hệ thống điện mặt trời sẽ được bảo vệ hiệu quả khỏi nguy cơ sét và xung quá áp, giúp duy trì hoạt động ổn định và gia tăng tuổi thọ của hệ thống.

Nếu bạn cần thêm thông tin chi tiết hoặc hỗ trợ về việc lắp đặt khung dàn tấm pin mặt trời, hãy liên hệ với các chuyên gia trong ngành để nhận được sự tư vấn chuyên môn và giải đáp các câu hỏi của bạn. Chúc bạn thành công trong việc xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời của mình!

Phạm Gia là một công ty tư vấn giám sát hàng đầu trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. Với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm và kiến thức sâu sắc, chúng tôi cung cấp các dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp về lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống năng lượng mặt trời. Chúng tôi cam kết đồng hành cùng khách hàng, đem đến các giải pháp tối ưu và hiệu quả, góp phần xây dựng một tương lai bền vững và tiết kiệm năng lượng.

Liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí nhé!

Địa chỉ: Tầng 10, Tháp Doanh nhân, Số 01 Thanh Bình, Hà Đông, Hà Nội

Điện thoại: +84 941664457

Fax: (+84) 941664457

Email: phamgiatuvangiamsat@gmail.com