1. Đầu tiên, hãy hiểu tại sao hệ thống quang điện lại gặp trục trặc
Nhiều rủi ro khi-tiếp xúc lâu dài với mô-đun quang điện ngoài trời:
Hiệu ứng điểm nóng: Khi một tế bào bị tắc nghẽn, hư hỏng hoặc bị lão hóa, nó không còn tạo ra điện mà trở thành một điện trở, tiêu thụ điện do các tế bào khác tạo ra. Nhiệt độ tại khu vực này có thể đột ngột lên tới hàng trăm độ C, đủ để đốt cháy các tấm mặt sau và thậm chí đốt cháy các bộ phận.
Đoản mạch bên trong dây: lão hóa lớp cách điện của cáp, thấm nước vào đường may, kết nối ảo đầu nối, v.v., có thể gây đoản mạch, ngay lập tức tạo ra dòng điện sự cố gấp hàng chục lần dòng điện làm việc bình thường.
Dòng điện ngược: Khi một chuỗi dừng do lỗi, dòng điện của các chuỗi bình thường khác sẽ quay trở lại qua chuỗi lỗi, gây ra hư hỏng thứ cấp.
các thiết bị bán dẫn công suất như IGBT trong bộ biến tần cực kỳ phức tạp. Khi dòng điện phía DC mất kiểm soát, nó có thể bị hỏng vĩnh viễn trong vài mili giây và toàn bộ biến tần có thể bị bỏ rơi.
Toàn bộ nhiệm vụ của cầu chì quang điện là cắt hoàn toàn mạch điện trong một phần nghìn giây đầu tiên sau thảm họa.
2. Cơ chế bảo vệ linh kiện quang điện
Bảo vệ 1: Cách ly các điểm nóng khỏi bị cháy.
Khi một pin cụ thể gặp điểm nóng, dòng điện sự cố sẽ tăng nhanh dọc theo mạch điện. Khi dòng điện vượt quá ngưỡng đã đặt, cầu chì sẽ nhanh chóng tan chảy, cách ly hoàn toàn toàn bộ đường dây bị lỗi khỏi hệ thống. Các dây bình thường khác không bị ảnh hưởng và tiếp tục phát điện. Trong trường hợp không có cầu chì, dòng điện cao liên tục do nguồn nhiệt tạo ra sẽ truyền dọc theo dây cáp, không chỉ đốt cháy các linh kiện bị lỗi mà còn có khả năng ảnh hưởng đến các linh kiện lân cận.
Bảo vệ 2: Cắt dòng điện ngắn mạch-để tránh cáp bắt lửa.
Khi xảy ra đoản mạch nối tiếp, dòng điện ngắn mạch-có thể đạt tới hơn 10 lần dòng điện hoạt động bình thường. Nếu không cắt cầu chì kịp thời, cáp sẽ quá nóng, lớp cách điện sẽ nóng chảy và thậm chí đốt cháy vật liệu xung quanh trong thời gian ngắn. Phản ứng mili giây của cầu chì có thể ngăn chặn hỏa hoạn tại nguồn bằng cách cắt mạch điện trước khi nhiệt độ cáp tăng lên giá trị nguy hiểm.
Bảo vệ 3: Ngăn ngừa trào ngược.
Khi một chuỗi bị ngắt kết nối khỏi mạng bằng cầu chì, dòng điện của các chuỗi thông thường khác sẽ không quay trở lại nhánh được đề cập. Đây dường như là một "tác dụng phụ" của cầu chì nhưng trên thực tế lại là một hình thức bảo vệ cực kỳ quan trọng-nó đảm bảo rằng các lỗi được giữ ở mức tối thiểu và không sinh sôi nảy nở hoặc mở rộng.
3. Cơ chế bảo vệ của biến tần
Bảo vệ 1: Đóng vai trò là 'tuyến phòng thủ cuối cùng' cho bộ biến tần.
Mặc dù bản thân biến tần có chức năng chống tràn nhưng tốc độ phản hồi và khả năng ngắt của nó còn hạn chế. Khi xảy ra đoản mạch nghiêm trọng ở phía DC, dòng điện sự cố tăng nhanh và có thể đốt cháy IGBT trước khi mạch bảo vệ điện tử của biến tần được kích hoạt. Biến tần có cơ chế tan chảy vật lý thuần túy không phụ thuộc vào bất kỳ tín hiệu điện tử nào, có tốc độ phản hồi nhanh và khả năng đứt gãy mạnh mẽ, đồng thời là lớp bảo vệ cấp độ phần cứng không thể thay thế- cho đầu vào DC của biến tần.
Bảo vệ 2: Hạn chế sự cố mất điện và giảm thiệt hại.
Ngay cả trong trường hợp xảy ra sự cố, cầu chì nhanh của cầu chì có thể rút ngắn đáng kể thời gian xuất hiện dòng điện sự cố. Khoảng thời gian hiện tại càng ngắn thì năng lượng được giải phóng tới biến tần càng ít và càng ít tác động đến thiết bị nguồn. Trong nhiều trường hợp, chính do cầu chì cắt mạch trong vài mili giây mà biến tần có thể "sống sót" chỉ bằng cách thay cầu chì để hoạt động trở lại chứ không phải thay thế toàn bộ thiết bị.
Bảo vệ 3: Đạt được sự cách ly chính xác các nhánh lỗi để đảm bảo hoạt động chung của hệ thống
Trong hệ thống có nhiều chuỗi song song với cùng một biến tần, nếu một chuỗi bị lỗi nếu không có cầu chì thì đầu vào DC của toàn bộ biến tần sẽ bị ảnh hưởng, điều này có thể kích hoạt việc tắt bảo vệ biến tần và khiến tất cả các chuỗi ngừng phát điện. Với cầu chì xếp tầng, chỉ những nhánh bị lỗi sẽ bị cắt và dòng thông thường còn lại tiếp tục cấp nguồn cho biến tần, giảm thiểu tổn thất phát điện của hệ thống.
4, Chuỗi hành động bảo vệ cầu chì hoàn chỉnh
Trong trường hợp xảy ra sự cố, toàn bộ quy trình bảo vệ như sau:
Đầu tiên là sự bất thường của dòng điện do đoản mạch, dòng chảy ngược điểm nóng, quá tải, v.v.
Bước thứ hai là tăng dòng điện nhanh chóng và khi dòng điện đạt đến dòng điện định mức của cầu chì, phần bên trong của chất tan chảy bắt đầu nóng lên và tan chảy.
Bước thứ ba là làm tan chảy hoàn toàn, cắt mạch điện trong khoảng thời gian từ mili giây đến hàng chục mili giây.
Bước bốn, đặt lại dòng điện sự cố về 0 và loại bỏ tất cả các bộ phận, dây cáp và bộ biến tần khỏi nguy hiểm.
Bước năm, người vận hành và nhân viên bảo trì xác định vị trí và thay thế cầu chì để khôi phục hoạt động bình thường của hệ thống.
Quá trình này không yêu cầu nguồn điện bên ngoài, độc lập với bất kỳ tín hiệu điều khiển nào, không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ logic phần mềm nào và là phương pháp bảo vệ thuần túy và đáng tin cậy nhất.
5, Tại sao không thể thay thế hoàn toàn cầu chì bằng thiết bị bảo vệ điện tử?
Nhiều người có thể hỏi: Chẳng phải biến tần đã có bảo vệ quá dòng điện tử rồi sao? Tại sao chúng ta cần cầu chì?
Lý do là vì bảo vệ điện tử là một loại "bảo vệ mềm" dựa vào việc phát hiện cảm biến, phán đoán chip điều khiển và tắt IGBT. Nếu bất kỳ liên kết nào trên liên kết này gặp sự cố, bảo vệ có thể bị lỗi. Cầu chì là "bảo vệ cứng" chỉ nhận biết kích thước của dòng điện và khi đến nơi, nó không tan chảy, không có liên kết trung gian, không hoạt động sai chức năng, không phán đoán sai và không cần bảo trì hoặc hiệu chuẩn.
"Kết hợp mềm/cứng" là giải pháp an toàn nhất trong môi trường năng lượng có-điện áp, dòng điện- cao, sự cố cao- ở phía PV DC: bảo vệ điện tử là nguyên nhân gây ra tình trạng quá tải hàng ngày và các hiện tượng bất thường nhỏ, trong khi cầu chì là nguyên nhân gây ra sự cố ngắn mạch-và dòng điện-cao nhất. Hai điều này bổ sung cho nhau và không thể thiếu được.
