Lựa chọn và thiết kế các thiết bị an toàn trong hệ thống quang điện

Các trạm điện thường được lắp đặt ở nơi hoang dã hoặc trên mái nhà và các bộ phận phải được lắp đặt ngoài trời. Môi trường tự nhiên rất khắc nghiệt, những thảm họa do thiên nhiên và con người gây ra là điều không thể tránh khỏi. Thiên tai như bão, bão tuyết, cát bụi sẽ làm hỏng thiết bị. Sự an toàn của nhà máy điện là rất quan trọng. Dù là nhà máy điện phân tán nhỏ hay nhà máy điện mặt đất tập trung quy mô lớn đều có những rủi ro nhất định. Vì vậy, thiết bị phải được trang bị các thiết bị an toàn đặc biệt như cầu chì, thiết bị chống sét. , Luôn bảo vệ an toàn cho trạm điện.

1. Cầu chì
Cầu chì CHYT là một bộ bảo vệ dòng điện được chế tạo theo nguyên tắc ngắt mạch bằng cách làm nóng chảy chất tan chảy với nhiệt lượng do chính nó tạo ra sau khi dòng điện vượt quá giá trị quy định trong một khoảng thời gian nhất định. Cầu chì được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối điện hạ thế, hệ thống điều khiển và thiết bị điện. Để bảo vệ ngắn mạch và quá dòng, cầu chì là một trong những thiết bị bảo vệ được sử dụng phổ biến nhất. Cầu chì của nhà máy quang điện được chia thành cầu chì DC và cầu chì AC.
Phía DC của trạm quang điện kết nối nhiều chuỗi song song với thanh bus DC của hộp tổ hợp DC (sơ đồ tập trung) hoặc bộ biến tần chuỗi (sơ đồ biến tần chuỗi) theo cấu hình của sơ đồ. Khi một số chuỗi quang điện được mắc song song, nếu xảy ra lỗi ngắn mạch ở một chuỗi nhất định, các chuỗi khác trên bus DC và lưới điện sẽ cung cấp dòng điện ngắn mạch đến điểm ngắn mạch. Nếu thiếu các biện pháp bảo vệ tương ứng, nó sẽ dẫn đến cháy các thiết bị như dây cáp kết nối với nó. Đồng thời có thể gây cháy các phụ kiện gần thiết bị. Hiện nay, ở Trung Quốc xảy ra nhiều vụ cháy cháy quang điện trên mái nhà tương tự nên cần lắp đặt các thiết bị bảo vệ ở các mạch song song của từng chuỗi để tăng cường an toàn cho các nhà máy quang điện.

Hiện nay, cầu chì DC được sử dụng trong các hộp tổ hợp và bộ biến tần để bảo vệ quá dòng. Các nhà sản xuất biến tần chính thống cũng coi cầu chì là thành phần cơ bản của bảo vệ DC. Đồng thời, các nhà sản xuất cầu chì như Bussman và Littelfuse cũng đã tung ra cầu chì DC dành riêng cho quang điện.
Với nhu cầu về cầu chì DC trong ngành quang điện ngày càng tăng, làm thế nào để chọn cầu chì DC chính xác để bảo vệ hiệu quả là vấn đề mà cả người dùng và nhà sản xuất nên hết sức chú ý. Khi chọn cầu chì DC, bạn không thể chỉ sao chép cầu chì AC. Thông số kỹ thuật điện và kích thước kết cấu, do có nhiều thông số kỹ thuật và khái niệm thiết kế khác nhau giữa hai loại này, nên có liên quan đến việc xem xét toàn diện xem liệu dòng điện sự cố có thể bị cắt một cách an toàn và đáng tin cậy mà không gây tai nạn hay không.
1) Do dòng điện một chiều không có điểm giao nhau bằng 0 hiện tại, nên khi ngắt dòng điện sự cố, hồ quang chỉ có thể tự dập tắt nhanh chóng dưới tác động làm mát cưỡng bức của chất độn cát thạch anh, điều này khó hơn nhiều so với việc phá vỡ dòng điện một chiều. cung AC. Thiết kế và phương pháp hàn hợp lý của chip, độ tinh khiết và tỷ lệ kích thước hạt của cát thạch anh, điểm nóng chảy, phương pháp xử lý và các yếu tố khác đều quyết định hiệu quả và tác dụng của việc dập tắt cưỡng bức hồ quang DC.
2) Trong cùng một điện áp định mức, năng lượng hồ quang do hồ quang DC tạo ra lớn hơn gấp đôi năng lượng hồ quang AC. Để đảm bảo rằng mỗi phần của hồ quang có thể được giới hạn trong một khoảng cách có thể kiểm soát và nhanh chóng bị dập tắt cùng lúc, sẽ không có phần nào xuất hiện. Hồ quang được nối trực tiếp nối tiếp gây ra một nguồn năng lượng khổng lồ, dẫn đến sự cố cầu chì nổ do thời gian phóng hồ quang liên tục quá dài. Thân ống của cầu chì DC thường dài hơn cầu chì AC, nếu không thì không thể nhìn thấy kích thước trong sử dụng bình thường. Sự chênh lệch khi xuất hiện dòng điện sự cố sẽ gây hậu quả nghiêm trọng.
3) Theo dữ liệu khuyến nghị của Tổ chức Công nghệ Cầu chì Quốc tế, chiều dài của thân cầu chì nên tăng thêm 10 mm cho mỗi lần tăng điện áp DC 150V, v.v. Khi điện áp DC là 1000V, chiều dài thân máy phải là 70mm.
4) Khi cầu chì được sử dụng trong mạch DC, phải xem xét ảnh hưởng phức tạp của năng lượng điện cảm và điện dung. Vì vậy, hằng số thời gian L/R là một tham số quan trọng không thể bỏ qua. Nó phải được xác định theo tốc độ xuất hiện và suy giảm của dòng điện sự cố ngắn mạch của hệ thống đường dây cụ thể. Đánh giá chính xác không có nghĩa là bạn có thể tùy ý chọn chuyên ngành hay chuyên ngành phụ. Vì hằng số thời gian L/R của cầu chì DC quyết định năng lượng hồ quang đứt, thời gian cắt và điện áp cho phép đi qua nên độ dày và chiều dài của thân ống phải được lựa chọn hợp lý và an toàn.
Cầu chì AC: Ở đầu ra của biến tần không nối lưới hoặc đầu vào của nguồn điện bên trong của biến tần tập trung, cần thiết kế và lắp đặt cầu chì AC để ngăn tải quá dòng hoặc đoản mạch.

2. Chống sét
Phần chính của hệ thống quang điện được lắp đặt ngoài trời và diện tích phân phối tương đối lớn. Các bộ phận và giá đỡ đều là chất dẫn điện, khá hấp dẫn sét nên có nguy cơ bị sét đánh trực tiếp và gián tiếp. Đồng thời, hệ thống được kết nối trực tiếp với các thiết bị điện và tòa nhà có liên quan nên sét đánh vào hệ thống quang điện cũng sẽ liên quan đến các thiết bị, tòa nhà và tải điện liên quan. Để tránh bị sét đánh vào hệ thống phát điện quang điện, cần thiết phải lắp đặt hệ thống chống sét và nối đất để bảo vệ.
Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển. Trong quá trình hình thành mây và mưa, một số phần của nó tích tụ điện tích dương và phần còn lại tích lũy điện tích âm. Khi các điện tích này tích tụ đến một mức nhất định sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện, tạo thành tia sét. Sét được chia thành sét trực tiếp và sét cảm ứng. Sét đánh trực tiếp là sét đánh trực tiếp vào mảng quang điện, hệ thống phân phối điện DC, thiết bị điện và hệ thống dây điện của chúng, cũng như các khu vực lân cận. Có hai cách xâm nhập của sét đánh trực tiếp: một là phóng điện trực tiếp các mảng quang điện, v.v. nêu trên để phần lớn dòng sét năng lượng cao được đưa vào tòa nhà hoặc thiết bị, đường dây; hai là sét có thể truyền trực tiếp qua các cột thu lôi, v.v. Thiết bị truyền dòng sét xuống đất phóng điện khiến điện thế đất tăng lên tức thời và một phần lớn dòng sét được nối ngược với thiết bị và đường dây qua dây nối đất bảo vệ.

Sét cảm ứng là sét đánh được tạo ra ở gần và xa hơn các tòa nhà, thiết bị và đường dây liên quan, gây ra quá điện áp cho các tòa nhà, thiết bị và đường dây liên quan. Quá điện áp đột biến này được mắc nối tiếp thông qua cảm ứng tĩnh điện hoặc cảm ứng điện từ. đến các thiết bị, đường dây điện tử liên quan gây hư hại cho thiết bị, đường dây.
Đối với hệ thống phát điện quy mô lớn hoặc hệ thống phát điện quang điện lắp đặt ở vùng đất trống, vùng núi cao, đặc biệt ở khu vực có nguy cơ bị sét đánh thì phải trang bị thiết bị nối đất chống sét.
Thiết bị chống sét (Surge Protection Device) là thiết bị không thể thiếu trong việc chống sét các thiết bị điện tử. Nó từng được gọi là "thiết bị chống sét" hoặc "thiết bị bảo vệ quá áp". Viết tắt tiếng Anh là SPD. Chức năng của thiết bị chống sét lan truyền là hạn chế quá điện áp tức thời đi vào đường dây điện và đường truyền tín hiệu trong phạm vi điện áp mà thiết bị hoặc hệ thống có thể chịu được hoặc làm rò rỉ dòng sét mạnh xuống đất, để bảo vệ người được bảo vệ. thiết bị hoặc hệ thống khỏi bị hư hỏng. Hư hỏng do va đập. Sau đây là mô tả các thông số kỹ thuật chính của thiết bị chống sét thường được sử dụng trong hệ thống phát điện quang điện.

(1) Điện áp hoạt động liên tục tối đa Ucpv: Giá trị điện áp này cho biết điện áp tối đa có thể được áp dụng trên bộ chống sét. Dưới điện áp này, thiết bị chống sét phải có khả năng hoạt động bình thường mà không bị hỏng hóc. Đồng thời, điện áp được nạp liên tục vào bộ chống sét mà không làm thay đổi đặc tính làm việc của bộ chống sét.
(2) Dòng phóng điện định mức (In): Nó còn được gọi là dòng phóng điện danh nghĩa, dùng để chỉ giá trị đỉnh hiện tại của dạng sóng dòng điện sét 8/20μs mà thiết bị chống sét có thể chịu được.
(3) Dòng phóng điện tối đa Imax: Khi áp một sóng sét tiêu chuẩn có dạng sóng 8/20ms vào bộ bảo vệ một lần, giá trị cực đại tối đa của dòng điện xung kích mà bộ bảo vệ có thể chịu được.
(4) Cấp bảo vệ điện áp Up(In): Giá trị tối đa của bộ bảo vệ trong các thử nghiệm sau: điện áp phóng điện có độ dốc 1KV/ms; điện áp dư của dòng phóng điện định mức.
Bộ bảo vệ đột biến sử dụng một biến trở có đặc tính phi tuyến tuyệt vời. Trong trường hợp bình thường, bộ chống sét ở trạng thái điện trở cực cao và dòng rò gần như bằng 0, đảm bảo cung cấp điện bình thường cho hệ thống điện. Khi xảy ra quá điện áp trong hệ thống điện, bộ chống sét lan truyền sẽ được bật ngay lập tức trong vòng nano giây để hạn chế mức độ quá điện áp trong phạm vi làm việc an toàn của thiết bị. Đồng thời, năng lượng của quá điện áp được giải phóng. Sau đó, bộ bảo vệ nhanh chóng chuyển sang trạng thái trở kháng cao, do đó không ảnh hưởng đến nguồn điện bình thường của hệ thống điện.

Ngoài việc sét có thể tạo ra điện áp và dòng điện đột biến, nó còn xảy ra tại thời điểm đóng và ngắt mạch điện cao thế, thời điểm đóng hoặc cắt tải điện cảm và tải điện dung, khi ngắt hệ thống điện lớn hoặc máy biến áp. Điện áp và dòng điện chuyển mạch lớn cũng sẽ gây hại cho các thiết bị và đường dây liên quan. Để ngăn chặn hiện tượng sét đánh, một biến trở được thêm vào đầu vào DC của bộ biến tần công suất thấp. Dòng phóng tối đa có thể đạt tới 10kVA, về cơ bản có thể đáp ứng nhu cầu của hệ thống chống sét quang điện hộ gia đình.