Các tấm pin mặt trời gần đây đã trở nên phổ biến hơn nhiều khi mọi người trên khắp thế giới bắt đầu chuyển sang một lối sống xanh và bền vững hơn. Việc đi ngoài lưới điện đòi hỏi một số người phải có khả năng tự làm việc nhà và trong những trường hợp như thế này, biết cách đấu dây chính xác cho các tấm pin mặt trời là điều cần thiết.
Trong hầu hết các trường hợp, cầu chì hệ thống năng lượng mặt trời được yêu cầu giữa bảng điều khiển năng lượng mặt trời và bộ điều khiển sạc của nó vì cầu chì và bộ ngắt mạch bảo vệ hệ thống dây điện không bị quá nhiệt. Điều này cũng tránh cho bất kỳ thiết bị nào bị bắt lửa hoặc bị hư hỏng trong trường hợp đoản mạch. Tuy nhiên, nếu các tấm pin mặt trời được đấu nối tiếp, thì hiếm khi cần cầu chì.
Cầu chì năng lượng mặt trời là một loại cầu chì đặc biệt dành cho hệ thống năng lượng mặt trời, đóng vai trò là tuyến phòng thủ quan trọng chống lại các sự cố về điện trong hệ mặt trời của bạn. Chúng được thiết kế để bảo vệ thiết bị năng lượng mặt trời khỏi quá nhiệt, quá tải hoặc đoản mạch có thể xảy ra. Khi xảy ra sự cố về điện, cầu chì đóng vai trò như một mắt xích yếu trong mạch điện, làm nóng chảy và ngắt kết nối để ngăn chặn dòng điện quá mức chạy qua. Cầu chì năng lượng mặt trời có thể được lựa chọn dựa trên một số yếu tố như kích thước và hình dạng vật lý, định mức cường độ dòng điện, khả năng ngắt và nhiều yếu tố khác.
Nếu không sử dụng cầu chì đúng cách, đoản mạch hoặc quá tải có thể khiến dây dẫn quá nóng, lớp cách điện bị nóng chảy và thậm chí gây cháy. Cầu chì giúp giảm thiểu những rủi ro này bằng cách nhanh chóng làm gián đoạn dòng điện trước khi hư hỏng có thể xảy ra. Chúng cũng bảo vệ các tấm pin mặt trời của bạn khỏi dòng điện ngược, điều này có thể xảy ra khi một tấm pin bị bóng hoặc bị lỗi, có khả năng khiến nó lấy dòng điện từ các tấm khác trong chuỗi.
NEC cung cấp hướng dẫn về việc kết hợp các tấm pin mặt trời dựa trên dòng điện ngắn mạch (Isc) của các tấm pin. Mã yêu cầu xếp hạng cầu chì ít nhất là 156% Isc của bảng điều khiển. Ví dụ: nếu một tấm pin mặt trời có Isc là 10A thì mức cầu chì tối thiểu sẽ là 15.6A, làm tròn lên kích thước cầu chì tiêu chuẩn tiếp theo là 20A.
Khi các tấm pin mặt trời được mắc nối tiếp, dòng điện chạy qua mỗi tấm pin là như nhau. Trong cấu hình này, một cầu chì duy nhất ở cuối chuỗi thường đủ để bảo vệ toàn bộ mảng. Mảng năng lượng mặt trời không cần phải cầu chì nếu dòng điện ngắn mạch của mảng mặt trời nhỏ hơn định mức cầu chì loạt tối đa của tấm pin mặt trời. Vì những lý do sau đây nên việc kết hợp loại mảng này sẽ không mang lại lợi ích hoặc sự bảo vệ bổ sung nào:
Ba bảng 200W được kết nối theo thứ tự. Mỗi bảng điều khiển năng lượng mặt trời có định mức cầu chì nối tiếp tối đa là 15A và dòng ngắn mạch nối tiếp tối đa lần lượt là 10.2A, 9.8A và 9.8A.
Cho rằng định mức cầu chì nối tiếp tối đa là 15A, chúng ta có thể giả định rằng dây bên trong, điốt, kết nối và các bộ phận khác của bảng điều khiển năng lượng mặt trời thực có thể chịu được dòng điện tối đa là 15A.
Vì dòng điện ngắn mạch của mảng là 10.2A, nên hợp lý để tuyên bố rằng nếu xảy ra ngắn mạch hoặc sự cố khác xảy ra trong một trong các tấm pin mặt trời, thì bảng điều khiển sẽ được trang bị để quản lý tình huống vì dòng ngắn mạch không thể vượt qua đánh giá cầu chì tối đa của bảng điều khiển.
Cuối cùng nó sẽ không bao giờ cho phép cầu chì nổ. Làm cho cầu chì chịu đựng những cú đánh khó chịu liên tục khi nó hoạt động bình thường. Do đó, cầu chì là không cần thiết cho tình huống này, theo mã.
Tuy nhiên, khi các tấm pin mặt trời được mắc song song, mỗi chuỗi sẽ mang dòng điện riêng. Trong trường hợp này, cầu chì được yêu cầu cho mỗi chuỗi song song để tránh đoản mạch trong một chuỗi ảnh hưởng đến các chuỗi khác. NEC yêu cầu mỗi chuỗi kết nối song song phải được nối riêng lẻ, với định mức cầu chì không vượt quá định mức cầu chì loạt tối đa của các bảng.
Có ba vị trí khác nhau để lắp đặt cầu chì trong các tấm pin mặt trời. Đầu tiên là giữa bộ pin và bộ điều khiển sạc. Thứ hai, nó có thể được đặt giữa bộ điều khiển sạc và các tấm pin mặt trời. Cuối cùng, cầu chì cũng có thể nằm giữa biến tần và bộ pin.
Cầu chì hoặc cầu dao được lắp giữa bộ điều khiển sạc và bộ ắc quy có thể bảo vệ khỏi đoản mạch và quá tải. Cầu chì này phải được định mức để xử lý dòng điện đầu ra tối đa của bộ điều khiển sạc.
Cầu chì giữa bộ điều khiển sạc và bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả để bảo vệ khỏi dây dẫn quá nóng đồng thời bảo vệ thiết bị khỏi mọi hư hỏng.
Cầu chì hoặc cầu dao được lắp giữa bộ pin và bộ biến tần cũng có thể bảo vệ khỏi đoản mạch và quá tải. Cầu chì phải được định mức để xử lý dòng điện tối đa của biến tần.
Trong cáp hệ thống quang điện (PV) để vận hành an toàn, đáng tin cậy và lâu dài, các cầu chì phải có kích thước phù hợp. Trái ngược với các ứng dụng điều khiển và phân phối điện thông thường, cầu chì hệ thống năng lượng mặt trời dễ bị ảnh hưởng trong các trường hợp đặc biệt. Tiếp xúc lâu dài với các yếu tố môi trường có thể dẫn đến nhiệt độ môi trường không ổn định, do đó ảnh hưởng đến các lựa chọn dây dẫn, kích thước và hiệu suất của cầu chì.
Ngoài ra, PV các mô-đun tạo ra dòng điện liên tục, không giống như các mạch truyền thống, thường có kích thước dựa trên tải liên tục, cần phải xem xét thêm để định cỡ cầu chì. Trong những trường hợp này, một kỹ thuật đặc biệt để định cỡ cầu chì năng lượng mặt trời trong PV hệ thống là bắt buộc.
Các tấm pin mặt trời thương mại có công suất trên 50 watt sử dụng cáp cỡ 10 có thể chịu được dòng điện lên tới 30 ampe. Trong những trường hợp như vậy, việc nối dây không cần thiết nếu các tấm được liên kết với nhau thành chuỗi. Tuy nhiên, tình hình thay đổi đáng kể khi các tấm được kết nối song song với nhau. Ví dụ: nếu có bốn bảng, mỗi bảng có định mức 15 ampe, thì một trong số chúng bị đoản mạch có thể khiến tất cả 60 ampe hướng vào bảng bị chập. Điều này sẽ dẫn đến các dây dẫn đến bảng điều khiển đó nhận được dòng điện lớn hơn đáng kể hơn 30 ampe, có khả năng khiến cặp dây đó bắt lửa. Do đó, trong các kết nối song song, điều quan trọng là phải lắp cầu chì trên mỗi bảng để ngăn dòng điện chạy quá mức có thể dẫn đến nguy cơ quá nhiệt và cháy nổ.
A hộp kết hợp được sử dụng trong một hệ thống song song để chứa cầu chì và cầu dao cho mỗi bảng cũng như một hoặc nhiều cầu chì “kết hợp” kết nối với bộ điều khiển sạc hoặc biến tần nối lưới. Trước tiên, chúng tôi phải tính toán dòng điện trong trường hợp xấu nhất sẽ chạy dựa trên các bảng độc đáo của chúng tôi trước khi định cỡ cầu chì/bộ ngắt “kết hợp” này. Điều quan trọng cần lưu ý là tổng cường độ dòng điện của tất cả các cầu chì trong hộp bộ kết hợp không được vượt quá định mức đầu vào tối đa của bộ điều khiển sạc hoặc cường độ dòng điện của dây dẫn từ hộp kết hợp.
Bởi vì các amps trong trường hợp xấu nhất chạy đến và đi từ Độ rộng xung được điều chế (PWN) bộ điều khiển sạc cũng vậy, kích thước cầu chì và dây có thể phù hợp. Ngược lại, bộ điều khiển sạc MPPT có khả năng vừa giảm điện áp vừa tăng cường độ dòng điện chạy giữa bộ điều khiển và bộ pin, yêu cầu tính toán lại kích thước chính xác của dây và cầu chì hoặc tham khảo hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển sạc. Ví dụ: đối với bộ điều khiển sạc Solar Boost 50 (amp) của họ, Blue Sky khuyên bạn nên lắp cầu chì / cầu dao 60 amp giữa thiết bị và pin dự phòng. Một lần nữa, hãy chọn một dây có xếp hạng chính xác.
Cầu chì hoặc cầu dao cuối cùng giữa bộ pin và biến tần phải có kích thước dựa trên định mức công suất liên tục của biến tần và dòng điện tăng tối đa mà nó có thể xử lý. Tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất biến tần để xác định kích thước cầu chì hoặc cầu dao thích hợp. Theo nguyên tắc chung, cầu chì phải được định mức ở mức 1.25 đến 1.5 lần định mức dòng điện liên tục của biến tần. Ví dụ: nếu biến tần của bạn có mức công suất liên tục là 2000W ở 24 volt thì dòng điện liên tục sẽ là 2000W 24V = 83.3A. Trong trường hợp này, bạn nên chọn cầu chì hoặc cầu dao có định mức từ 105A đến 125A.
Cầu chì và cầu dao đều có tác dụng bảo vệ hệ mặt trời của bạn khỏi các sự cố về điện, nhưng chúng hoạt động theo những cách hơi khác nhau. Cầu chì là thiết bị sử dụng một lần, làm nóng chảy và đứt mạch điện khi gặp tình trạng quá dòng. Một khi cầu chì bị đứt, nó phải được thay thế.
Mặt khác, bộ ngắt mạch có thể được thiết lập lại sau khi chúng ngắt. Họ sử dụng một công tắc cơ để ngắt mạch khi phát hiện quá dòng. Sau khi lỗi được khắc phục, cầu dao có thể được đặt lại, khôi phục nguồn điện cho mạch.
Trong các hệ thống năng lượng mặt trời, cầu chì thường được sử dụng cho dòng điện nhỏ hơn, chẳng hạn như trong các dây của tấm pin mặt trời hoặc giữa bộ điều khiển sạc và pin. Bộ ngắt thường được sử dụng cho các ứng dụng có dòng điện cao hơn, chẳng hạn như giữa bộ pin và bộ biến tần.
Khi chọn cầu chì cho hệ mặt trời của bạn, điều quan trọng là phải chọn đúng loại và kích cỡ. Các loại cầu chì phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng mặt trời là:
Khi chọn kích thước cầu chì, hãy luôn tham khảo hướng dẫn của NEC và thông số kỹ thuật của các bộ phận năng lượng mặt trời của bạn. Cầu chì phải được xếp hạng để xử lý ít nhất 156% dòng điện dự kiến, làm tròn đến kích thước cầu chì tiêu chuẩn tiếp theo.
Khi lắp đặt cầu chì trong hệ mặt trời của bạn, hãy làm theo các phương pháp hay nhất sau:
Việc bảo trì và kiểm tra thường xuyên các cầu chì và cầu dao năng lượng mặt trời của bạn có thể giúp ngăn ngừa sự cố và đảm bảo tuổi thọ cho hệ thống của bạn. Định kỳ:
Nếu bạn gặp phải sự cố cầu chì hoặc cầu dao lặp đi lặp lại, điều đó có thể cho thấy hệ mặt trời của bạn có vấn đề nghiêm trọng hơn. Tham khảo ý kiến của chuyên gia lắp đặt năng lượng mặt trời hoặc thợ điện chuyên nghiệp để chẩn đoán và giải quyết vấn đề.
Bất kì hệ thống bảng điều khiển năng lượng mặt trời bao gồm cầu chì giữa các bảng và bộ điều khiển sạc được khuyên dùng vì nó sẽ bảo vệ các thiết bị điện và tiện ích khỏi các đợt tăng điện và giữ cho các dây dẫn không bị quá nóng hoặc bắt lửa do quá dòng. Mặc dù một nhỏ hơn PV Hệ thống với các bảng được kết nối nối tiếp có thể không yêu cầu cầu chì, luôn luôn được khuyến khích để an toàn hơn là xin lỗi. Cầu chì thổi nhanh là lựa chọn an toàn nhất cho hệ thống. Tham khảo Beny để có những giải pháp tốt hơn cho hệ thống điện mặt trời.