Trên các trang trại năng lượng mặt trời rộng lớn, vô số tấm pin mặt trời quang điện âm thầm hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi nó thành năng lượng điện. Tuy nhiên, việc tổng hợp hiệu quả và an toàn nguồn điện phân tán này để truyền tải lên lưới điện phụ thuộc vào một thành phần thường bị bỏ qua: hộp đấu dây. Là "trung tâm thần kinh" của hệ thống quang điện, các vỏ kim loại này thực hiện các chức năng quan trọng về thu thập, bảo vệ và giám sát điện năng.
Định nghĩa và Chức năng cốt lõi
Hộp đấu dây là các thiết bị điện được thiết kế để hợp nhất đầu ra dòng điện một chiều từ nhiều chuỗi quang điện. Trong các hệ thống năng lượng mặt trời, các tấm pin được nối tiếp để tạo thành chuỗi, đầu ra của chúng sau đó phải được kết hợp trước khi đến bộ biến tần. Hộp đấu dây thực hiện chức năng thiết yếu này thông qua bốn cơ chế chính:
-
Hợp nhất dòng điện: Bằng cách hợp nhất nhiều đầu ra chuỗi, hộp đấu dây làm giảm số lượng cáp cần thiết để kết nối với bộ biến tần, giảm độ phức tạp của việc lắp đặt và chi phí vật liệu đồng thời tối ưu hóa việc phân phối dòng điện.
-
Bảo vệ quá dòng: Cầu chì hoặc bộ ngắt mạch tích hợp bảo vệ các chuỗi khỏi bị hư hỏng trong các sự kiện đoản mạch, ngăn ngừa các lỗi trên toàn hệ thống.
-
Bảo vệ chống sét lan truyền: Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) tích hợp bảo vệ các thành phần khỏi sét đánh và đột biến điện có thể gây hư hỏng thiết bị hoặc hỏa hoạn.
-
Giám sát hệ thống: Các mẫu tiên tiến cung cấp khả năng giám sát theo thời gian thực các chỉ số hiệu suất chuỗi, cho phép xác định nhanh chóng các sự cố như suy giảm tấm pin hoặc che bóng.
Các cân nhắc về tích hợp hệ thống
Sự cần thiết của hộp đấu dây phụ thuộc vào số lượng chuỗi quang điện trong một hệ thống. Việc lắp đặt trở nên có lợi về mặt kinh tế và vận hành khi các hệ thống chứa nhiều hơn ba chuỗi, mang lại:
-
Cấu hình dây đơn giản hóa giúp giảm thời gian lắp đặt và chi phí vật liệu
-
Hợp lý hóa việc bảo trì thông qua các điểm giám sát tập trung
-
Tăng cường an toàn hệ thống thông qua các cơ chế bảo vệ tích hợp
Đối với các trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn, hộp đấu dây mang lại khoản tiết kiệm chi phí đáng kể đồng thời duy trì độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống.
Các thành phần chính và thông số kỹ thuật
Các vỏ này kết hợp một số yếu tố quan trọng:
-
Bộ ngắt mạch DC (MCCB): Được đánh giá từ 63A đến 630A cho các hệ thống quy mô lớn
-
Cầu chì chuỗi: Bảo vệ theo định mức dòng điện cho từng chuỗi
-
Thanh cái: Dải kim loại dẫn điện để hợp nhất dây âm/tiếp đất
-
Khối đầu cuối: Điểm kết nối composite ABS
-
Vỏ chống thời tiết: Vỏ chống thấm nước, chống tia UV
Các biến thể sản phẩm và ứng dụng
Các nhà sản xuất cung cấp các thiết kế chuyên biệt cho các ứng dụng khác nhau:
-
Mẫu tiêu chuẩn: Hợp nhất cơ bản cho các cài đặt thông thường
-
Cách ly được kích hoạt: Kết hợp ngắt kết nối bảo trì
-
Được trang bị AFCI: Phát hiện lỗi hồ quang để phòng chống cháy nổ
-
Bộ kết hợp AC: Để hợp nhất đầu ra của bộ biến tần với SPD tích hợp
Giao thức an toàn và bảo trì
Các tính năng an toàn quan trọng bao gồm bảo vệ chống sét lan truyền toàn diện, biện pháp bảo vệ quá dòng và khả năng cách ly DC. Việc lắp đặt và bảo trì đúng cách yêu cầu:
-
Tuân thủ các hướng dẫn đi dây của nhà sản xuất
-
Sử dụng các thiết bị bảo vệ mạch được đánh giá đúng cách
-
Kiểm tra thường xuyên để xác định các vấn đề tiềm ẩn
-
Thực hiện các hệ thống giám sát cấp chuỗi
Chiến lược tối ưu hóa hệ thống
Vị trí đặt hộp đấu dây tối ưu ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của hệ thống. Vị trí tập trung tương đối với các chuỗi được kết nối giúp giảm thiểu chiều dài cáp, giảm chi phí vật liệu và tổn thất điện năng. Phần mềm thiết kế nâng cao có thể tính toán các cấu hình vị trí lý tưởng để tối đa hóa sản lượng năng lượng.
