Nguyên ngân gây cháy hệ thống năng lượng mặt trời và cách phòng ngừa

Lỗi hỏng hệ thống năng lượng mặt trời hoặc thậm chí gây ra hỏa hoạn trong quá trình vận hành thường hình thành chủ yếu từ 2 nguyên nhân là “lỗi thiết bị” hoặc “năng lực lắp đặt yếu kém”. Tuy nhiên, dù nguyên nhân là gì thì gốc rễ gây ra hiện tượng cháy thường được tìm thấy chính là sự phóng điện hồ quang DC

Vậy như thế nào là sự phóng điện hồ quang DC và có liệu có cách để phòng ngừa?

Theo định nghĩa kỹ thuật, hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. Trên thực tế, dù không khí không được xem là dung môi dẫn điện, nhưng sự chênh lệch điện áp giữa 2 dây dẫn gần nhau có thể khiến các phân tử không khí bị phân hủy thành các ion hóa (gọi là “plasma”), sau đó dây nên hiện tượng phóng điện từ điện cực này sang điện cực kia, kèm theo hiện tượng phát sáng và tỏa nhiệt mạnh.

Nhiệt độ của hồ quang điện phụ thuộc vào một số yếu tố như cường độ dòng điện, tuy nhiên với các hệ thống điện mặt trời thông thường, nó đủ nóng để làm chảy thủy tinh, đồng, nhôm và thậm chí là có khả năng đốt cháy các vật liệu xung quanh.

Dưới đây là một vài hình ảnh hệ thống NLMT bị cháy do phóng điện hồ quang DC:

Lỗi và hỏa hoạn do sự phóng điện hồ quang DC có thể xảy ra tại bất cứ điểm nào trong hệ thống dây điện cao thế DC trên hệ thống điện mặt trời thông thường. Hệ thống dây điện này chạy từ các tấm module pin năng lượng mặt trời trên mái nhà xuống đến các bộ biến tần chuỗi (string inverter) – lắp đặt liền kề với bảng mạch điều khiển.

Có khoảng 50 khớp nối trong mạch DC của một hệ thống điện mặt trời dân dụng 5kW. Tất cả các kết nối này đều được thực hiện bởi các đơn vị lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời không chuyên – tiềm ẩn khả năng gây ra lỗi trong quá trình hệ thống vận hành. Ngoài ra còn có một số kết nối khác bên trong các module pin năng lượng mặt trời và bộ biến tần cũng là những điểm tiềm ẩn gây nên sự cố.

So sánh với sự phóng điện hồ quang xảy ra trên hệ thống điện xoay chiều AC thì điện xoay chiều AC dễ dập tắt hồ quang hơn DC do dòng AC có sóng dạng hình sin. Qua nửa chu kì dao động thì biên độ sóng của dòng AC trở về 0. Hồ quang theo đó được dập tắt theo nguyên lý chuyển dịch của dòng điện.

Có 2 nguyên ngân chính gây nên sự phóng điện hồ quang DC

1. Lỗi do hỏng lớp cách điện giữa các dây với nhau.
2. Lỗi do phần kết nối giữa các tấm pin với nhau VD: MC4, đầu cose, …

Các yếu tố tác động dẫn đến phóng điện hồ quang DC

• Động vật (côn trùng, chuột, thú nuôi, chim, …) làm hỏng cáp
• Thiên tai (lốc xoáy, lũ lụt, gió lớn, mưa đá)
• Do sự cố không mong muốn trong thi công lắp đặt (dẫm hoặc bò qua dàn mái, khoan xuyên tường, va chạm trong khi lau chùi, …)
• Bị ngấm nước do các phụ kiện kém chất lượng hoặc hỏng như nhựa, ống dẫn, gioăng cao su, …
• Lỗi của khớp nối và vỏ nhựa do tiếp xúc với tia cực tím
• Độ ấm tích tụ trong các thiết bị do thời tiết
• Do trình độ lắp đặt kém
• Lựa chọn các thiết bị vật tư phụ không phù hợp do tự ý lắp đặt mà không theo quy định của nhà sản xuất
• Thiết bị kém chất lượng

Thực tế có nhiều nguyên nhân có thể dẫn đến sự cố phóng điện hồ quang DC do hệ thống điện mặt trời tiếp xúc trực tiếp với thời tiết bên ngoài. Vậy làm sao để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động trơn tru trong suốt 25 năm?

Biện pháp ngăn chặn sự phóng điện hồ quang DC, ngăn chặn cháy nổ hệ thống điện mặt trời

1. Sử dụng dòng String Inverter có tích hợp AFCI: Chủ động giảm thiểu rủi ro cháy nổ trong hệ thống điện năng lượng mặt trời

Inverter Huawei Smart PV với tích hợp AFCI tự động phân tích đặc điểm của dòng điện hồ quang từ hoạt động của hệ thống điện mặt trời Điện mặt trời trên toàn cầu để bảo vệ chính xác hệ thống từ lỗi chậm chạp gây hồ quang.

• Tự động nhận ra các dòng điện hồ quang xuất hiện từ những giả lập của AI model
• So sánh thông minh & lưu giữ 96 đặc tính hồ quang, chính xác tới 99.9%
• Tự động dừng hoạt động trong 400ms theo tiêu chuẩn US UL1699B

2. Lựa chọn vật tư phù hợp và uy tín, có chứng nhận nguồn gốc xuất xứ rõ ràng

3. Lựa chọn đơn vị lắp đặt uy tín, kinh nghiệm về điện mặt trời

4. Đặt bộ inverter, bảng điều khiển trung tâm ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh tiếp xúc với các vật dụng dễ cháy, phòng kín

5. Tủ điện phải được bảo bệ bằng các aptomat chuyên dụng, các nguồn điện phải có hệ thống chống sét lan truyền trên đường dây

6. Các đấu nối phải được bọc dán kín, bấm đầu cos trước khi vận hành

7. Hệ thống tiếp địa an toàn, tách riêng với hệ thống tiếp địa chống sét của gia đình, nhà xưởng, tòa nhà… không đấu nối trực tiếp hệ thống tiếp địa với hệ thống chống sét với nhau, tránh tình trạng dòng sét cao sẽ làm cho tấm pin và inverter hỏng.

8. Bảo trì, bảo dưỡng định kỳ hệ thống để kiểm tra các mối nối, chất lượng của các thiết bị phụ trong hệ thống năng lượng mặt trời, đảm bảo vận hành theo tiêu chuẩn.

Tư vấn miễn phí cùng Long Tech với:

• Báo giá hệ thống điện mặt trời cho Doanh nghiệp
• Báo giá hệ thống điện mặt trời cho Hộ gia đình