Cầu chì DC solar bảo vệ ngắn mạch hệ thống điện mặt trời được nêu trong điều 690.9 (A) của tiêu chuẩn NEC. 

Cầu chì được sử dụng để bảo vệ dây dẫn DC, tấm pin giữa hai cực +/– . Giữa +/– của hệ thống với đất và trường hợp giàn pin bị lỗi “Mismatch”. 

Hiện nay đa số các loại cầu chì DC solar sử dụng chuẩn cổng kết nối MC4.

Mục đích khi sử dụng cầu chì để phòng tránh sự cố xảy ra ngắn mạch và cách ly khu vực bị sự cố ra khỏi hệ thống.

Tuy nhiên, không phải lúc nào chúng ta cũng cần sử dụng chúng, bạn biết tại sao không ?

Câu trả lời bắt nguồn từ câu hỏi Vấn đề gì sẽ xảy ra khi ngắn mạch tấm pin mặt trời ?

#1: Những hiểm họa do tưởng tượng

Nhiều người nghĩ rằng ngắn mạch một tấm pin sẽ làm cháy tấm pin, bốc khói hay xảy ra một vụ nổ kinh hoàng nào đó...

Không, hoàn toàn không có những câu chuyện kinh dị như vậy xảy ra... Tại sao vậy ?

Những điểm đánh dấu màu xanh là vị trí điểm hoạt động của tấm pin ( Vmp và Imp ). Chúng ta đủ tinh mắt dể thấy rằng dòng điện tại vị trí này xấp xỉ dòng ngắn mạch của hệ thống.

Do đó khi bạn ngắn mạch 1 tấm pin sẽ không có gì xảy ra cả. Tấm pin vẫn chịu được dòng ngắn mạch.

Sâu xa chúng ta đều hiểu rằng, việc phòng chống ngắn mạch chỉ cần thiết khi dòng điện đổ về điểm ngắn mạch có thể gây nguy hiểm cho vị trí ngắn mạch ( dây dẫn, thiết bị... ).

Và hãy đoán xem, bạn có nghĩ giống tôi hay không về việc sử dụng cầu chì cho hệ thống điện mặt trời ?

#2: Hãy sử dụng cầu chì một cách thông minh

Một String duy nhất

Điều 690.9 (A), ngoại lệ a: Chỉ yêu cầu bảo vệ là cáp DC có dòng định mức >1,56 x Isc. Không cần trang bị thêm cầu chì.

Dòng điện của một string bằng dòng điện của tấm pin ( vì các tấm pin mắc nối tiếp nhau ). Chỉ cần chọn dây dẫn theo điều kiện trên thì khi ngắn mạch, hệ thống sẽ không bị nguy hiểm.

Rất rất nhiều người lắp thêm cầu chì cho các hệ thống nhỏ chỉ có một string.

Đây là một sự lãng phí không cần thiết.

Hai String song song

Trong điều  690.9 (A), ngoại lệ b: Không cần sử dụng cầu chì nếu dòng đổ về điểm ngắn mạch nhỏ hơn dòng điện cho phép của dây dẫn DC. ( Mỗi string tạo ra dòng ngắn mạch  1,25 x Isc đổ về điểm ngắn mạch )

Yêu cầu cáp DC có dòng định mức > 1,56 x Isc. Thì dòng sự cố ngắn mạch không đủ lớn để gây nguy hiểm hệ thống cáp DC hoặc tấm pin.

Ba hoặc nhiều String mắc song song

Trong trường hợp này, nếu ngắn mạch trên một string thì dòng ngắn mạch đổ sẽ là tổng dòng điện của tất cả các string khác. 

Mỗi string sẽ tạo dòng ngắn mạch 1,25 x Isc. Tổng dòng ngắn mạch sẽ lớn hơn dòng định mức của dây dẫn 1,56 x Isc. Dẫn đến cả tấm pin và dây dẫn đều có khả năng bị hư hỏng. Trường hợp này chúng ta bắt buộc phải sử dụng cầu chì DC.

Vậy làm thế nào để chúng ta lựa chọn được Cầu chì DC solar cho hệ thống điện mặt trời ?

#3: Phương thức lựa chọn tối ưu

B1. Xác định dòng ngắn mạch kéo dài tối đa 

Thông số Isc trên tấm pin thể hiện dòng ngắn mạch của tấm pin trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Ngoài thực tế tấm pin hoạt động với nhiệt độ cao hơn, vì thế dòng ngắn mạch sẽ lớn hơn. Ngược lại, bức xạ mặt trời giảm, dòng ngắn mạch của tấm pin cũng giảm.

Do đó chúng ta cần tính toán dòng ngắn mạch trong điều kiện xấu nhất, hay giá trị cao nhất dòng ngắn mạch có thể đạt được.

Đối với một string điều 690.8(A)(1) trong tiêu chuẩn NEC có quy định dòng ngắn mạch tối đa:

Imax = Isc x 1.25

Đối với nhiều string điều 690.8(A)(2) trong tiêu chuẩn NEC quy định dòng ngắn mạch tối đa:

Imax = (Isc1+Isc2+……+Iscn) x 1.25

B2. Xác định dòng định mức của cầu chì

Theo điều 690.9(B) (1) các thiết bị bảo vệ quá dòng (OCPD) cần có dòng định mức không nhỏ hơn 125% dòng ngắn mạch liên tục tối đa của hệ thống.

Hay cầu chì sẽ không thể tải liên tục dòng ngắn mạch lớn hơn 80% dòng định mức ghi trên nhãn.

Do đó chúng ta sẽ có dòng định mức của cầu chì tính toán như sau:

In = Imax x 1.25

B3. Độ hạ cấp của cầu chì theo nhiệt độ môi trường

1.Khi lắp đặt tại khu vực có nhiệt độ môi trường lớn hơn 40⁰ C ( đối với hệ thống solar cầu chì có thể sẽ đặt trên mái ). Cầu chì cần đặt ở khu vực có bóng che hoặc có mái che, lúc này chúng ta sẽ loại bỏ hệ số này

2.Nhiệt độ môi trường lớn hơn 40⁰C và không thoả trường hợp 1 đồng thời ánh sáng chiếu vào cầu chì không lớn hơn 2h thì thông số này cũng sẽ được bỏ qua.

3. Cầu chì đặt trong môi trường lớn hơn 40⁰C và phơi nắng xuyên suốt. Chúng ta cần tính toán hệ số suy giảm nhiệt độ Kf. Thông số này tìm ra thông qua biểu đồ suy giảm theo nhiệt độ của cầu chì ( mỗi cầu chì sẽ có biễu đồ riêng ).

Lúc này dòng định mức của cầu chì sẽ được tính toán như sau:

Irated = In/Kf

B4. Lựa chọn cầu chì

Chọn cầu chì có dòng định mức gần nhất với thông số Irated. Nên chọn loại chuyên dụng có đặc tuyến là gPV Fuse.

Bạn cảm thấy thế nào về bài viết này, những điểm bạn chưa rõ ?

Các bạn hãy đặt câu hỏi ở phần bình luận phía dưới bài viết này nhé.