Bộ ngắt mạch lỗi hồ quang (AFCI) và chức năng an toàn trong hệ thống điện mặt trời

Cắt hồ quang điện

An toàn là ưu tiên hàng đầu của sản xuất và đời sống cá nhân, đặc biệt là đối hệ thống điện mặt trời (sau đây viết tắt là PV).

Một số lượng lớn các vụ tai nạn hỏa hoạn PV là do các vòng dây DC gây ra do tiếp xúc kém với thiết bị, lão hóa hoặc hư hỏng dây cáp. Thông thường, những vấn đề này chỉ có thể được giải quyết bằng cách cải thiện chất lượng kỹ thuật và kiểm tra thủ công.

Tuy nhiên, các phương pháp này không thể được sử dụng để xác định tất cả các vấn đề và thỉnh thoảng tai nạn vẫn có thể xảy ra.

Bộ ngắt mạch Arc-Fault (AFCI) hoạt động có chức năng phát hiện hồ quang chính xác hơn và chức năng loại bỏ lỗi nhanh hơn, có thể giải quyết tất cả các vấn đề chúng tôi đã đề cập trước đó và đảm bảo an toàn cho các hệ thống PV của bạn.

Bộ ngắt mạch lỗi hồ quang AFCI là gì?

Chức năng chính của AFCI là ngăn ngừa hỏa hoạn do các dây bị lỗi, chẳng hạn như lão hóa, hư hỏng cách điện, dây điện, kết nối lỏng lẻo và sự cố không khí do độ ẩm không khí, v.v.

Năm 2011, Bộ luật điện quốc gia (NEC) của Mỹ đã đã phát triển một tiêu chuẩn cho mạch bảo vệ lỗi hồ quang PV gọi là UL1699B, nó yêu cầu các thiết bị PV được lắp đặt trong các tòa nhà có điện áp lớn hơn 80 V và dưới 1 kV phải được lắp đặt với bộ ngắt lỗi hồ quang hoặc các thiết bị bảo vệ có liên quan và tuân thủ các tiêu chuẩn. Nó yêu cầu phát hiện và làm gián đoạn vòng cung trong vòng 2,5 giây và giới hạn năng lượng không vượt quá 750 J. Chức năng AFCI phải được xác nhận bởi các cơ quan chứng nhận có thẩm quyền trong các điều kiện khắc nghiệt khác nhau. Được chứng minh bởi hàng ngàn thử nghiệm, thời gian báo cáo lỗi phù hợp với các quy định an toàn quốc tế mới nhất. Thời gian phản hồi nhanh nhất là 0,209S và thời gian trung bình chỉ 0,7535S, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn quốc tế 2,5S.

Nguyên tắc của Bộ ngắt mạch lỗi hồ quang AFCI

Các loại vòng cung DC trong các hệ thống PV có thể được chia thành các loại : loại song song và loại sự cố chạm đất, trong đó hồ quang sự cố mặt đất là một dạng điển hình của loại song song.

Khi một dây tải bị đứt trong điều kiện không mong muốn, hồ quang được tạo ra tại điểm đứt là một vòng cung lỗi ; hồ quang khi có tiếp xúc xảy ra giữa hai dây dẫn có cực ngược nhau, ở đây cung vô tình được tạo bởi đường dẫn là cung lỗi song song.

Ngoài hai điểm trên, hồ quang ngắn mạch được tạo ra giữa đường pha và mặt đất, kim loại được nối đất hoặc vỏ thiết bị là một vòng cung lỗi đất. Các hệ thống PV hiện tại chủ yếu là các bảng điện áp cao DC, dài, với hàng trăm hoặc hàng ngàn tiếp điểm. Do đó, nguyên nhân cháy phổ biến nhất là các vòng cung lỗi.

Khi hồ quang lỗi xảy ra tại một vị trí nhất định trong hệ thống PV, chắc chắn sẽ gây ra những thay đổi trong dạng sóng điện áp và dòng điện. Nếu vị trí phát hiện được chọn đúng, có thể quan sát được sự thay đổi dạng sóng điện áp và dòng điện. Do đó, sự thay đổi dạng sóng điện áp và dòng điện có thể được sử dụng để xác định xem có cung bị lỗi hay không. Đối với các vòng cung lỗi , do có cùng đặc điểm dòng điện trong mạch nối tiếp, Bộ ngắt mạch lỗi hồ quang AFCI của inverter thu thập các thay đổi trong dạng sóng hiện tại của inverter và phát hiện xem có vòng cung lỗi trong vòng lặp hay không.

Thông qua một số lượng lớn các thí nghiệm so sánh và phân tích dữ liệu, khi xảy ra hồ quang, sự biến động hiện tại tăng và độ phân tán của dữ liệu hiện tại được thu thập tăng (Độ lệch chuẩn hiện tại trở nên lớn hơn), trong khi hoạt động bình thường, chỉ có giá trị trung bình hiện tại thay đổi đột ngột trong một thời gian. Do đó, độ lệch chuẩn hiện tại có thể được sử dụng như một trong những đặc điểm để xác định sự xuất hiện của hồ quang lỗi. Tuy nhiên, tình hình kết nối lưới tại chỗ có thể thay đổi, chỉ phán đoán miền thời gian có thể có dạng sóng tương tự và báo động sai. Nghiên cứu sâu hơn cho thấy sau khi xảy ra hồ quang, thành phần sóng hài của dòng điện trong miền tần số cũng tăng đáng kể (như hình bên dưới), do đó hồ quang cũng có thể được phát hiện bằng phân tích tính năng miền tần số.

Phân tích dữ liệu trong miền tần số
Phân tích dữ liệu trong miền tần số

Nguyên tắc bảo vệ

Dòng điện một chiều đầu vào được phát hiện bởi máy biến dòng có độ nhạy cao (CT) và sau đó tín hiệu dòng được phát hiện và được xử lý qua bộ lọc thông dải, gửi tín hiệu đã xử lý đến chip AD chính xác ( 16 bit ) để lấy mẫu và cuối cùng được MCU xử lý Chip. Quá trình xử lý là thực hiện phân tách Fourier nhanh (FFT) trên dữ liệu, theo so sánh giữa dữ liệu thông thường thực tế và dữ liệu khi vẽ cung, đặt tiêu chí vòng cung lỗi hợp lý, sau đó phán đoán cung. Khi phát hiện hồ quang lỗi, thông tin cảnh báo được tải lên DSP, inverter được điều khiển để cắt đường dẫn tạo hồ quang và thông báo lỗi được báo kịp thời.

Cấu trúc AFCI INVERTER
Cấu trúc AFCI INVERTER

Thử nghiệm thực tế của AFCI

Kết nối một bộ tạo hồ quang với phía đầu vào PV và so sánh kết quả của inverter có và không có AFCI khi xảy ra hồ quang. Phương pháp thử nghiệm được hiển thị dưới đây.

Máy phát điện hồ quang
Máy phát điện hồ quang

Chức năng AFCI trong inverter điện mặt trời

Sơ đồ hệ thống

AFCI phát hiện các dao động dòng điện đầu vào DC trong thời gian thực thông qua máy biến dòng có độ nhạy cao. Khi phát hiện hồ quang DC, nó cung cấp cảnh báo hồ quang cho DSP, điều khiển inverter để cắt đường dẫn tạo hồ quang. Thời gian không vượt quá 2,5S, đảm bảo hiệu quả cho sự an toàn của hệ thống.

Cắt hồ quang điện
Cắt hồ quang điện

SolarEdge – thương hiệu inverter số 1 thế giới, luôn đặt vấn đề an toàn lên hàng đầu. Inverter SolarEdge được tăng cường sự an toàn với hai tính năng được tích hợp SafeDC™ và AFCI để giảm nguy cơ điện giật ,hỏa hoạn.

SolarEdge luôn đặt an toàn lên hàng đầu

– – – – – – – – – – – – – – – –
Tài liệu được biên dịch bởi Nhóm dịch vụ và kỹ thuật:
CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ALENA
Địa chỉ: 2G Nguyễn Thành Ý, P.Đa Kao, Quận 1, TP.Hồ Chí Minh, Việt Nam
ĐT: 028 39 26 26 83
Email: hotro@alena-energy.com
– – – – – – – – – – – – – – – –

Để lại bình luận

Địa chỉ email của bạn sẽ được giữ bí mật. Trường dấu * là bắt buộc nhập