CHẠM ĐẤT MỘT CHIỀU TRONG NHÀ MÁY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (NLMT)
Theo đánh giá của Hiệp hội năng lượng sạch Việt Nam, Việt Nam là một trong những quốc gia có ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong bản đồ bức xạ mặt trời thế giới. Vì thế, trong quy hoạch điện VII đã điều chỉnh đưa ra triển vọng và đặt kế hoạch khai thác điện mặt trời vào năm 2020 được khoảng 850MW; 4.000MW vào năm 2025 và có thể khai thác khoảng 12.000MW vào năm 2030. Và con số này đang có chiều hướng điều chỉnh tang lên.
Về thiết bị điện-điều khiển, khi nói tới nhà máy điện năng lượng mặt trời, chúng ta thường nghĩ tới solar cell/panels; solar inverters; tủ DC, trạm biến áp – hòa lưới, Scada nhà máy… mà ít khi nghĩ tới một vấn đề cũng rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới tính liên tục vận hành cũng như phòng chống cháy nổ do chạm đất một chiều gây ra.
Hiện nay, trên thế giới, các thiết kế mạng phân phối DC trong nhà máy NLMT phần lớn sử dụng mạng Một chiều cách ly DC-IT (Cực dương và cực âm cách ly với đất – không nối đất) do tính ưu việt của mạng DC-IT. Đây cũng là cấu hình phân phối DC220V phổ biến trong các nhà máy điện, trạm biến áp 500/220/110kV.
Ví dụ về mạng DC-IT trong nhà máy NLMT
Vậy tại sao cần phải đầu tư Thiết bị giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất một chiều?
Mạng phân phối DC trong nhà máy NLMT rất rộng lớn, với mạng DC nối tiếp các nhóm tấm solar panels và song song các nhóm này tới các tủ phân phối DC tạo ra dòng DC với điện áp lớn (0…1500VDC) tới solar inverters.
Việc bảo vệ quá tải, ngắn mạch được thực hiện bởi các cầu chì hoặc Aptomat một chiều trong các tủ phân phối DC. Tuy nhiên, giám sát – bảo vệ và định vị sự cố CHẠM ĐẤT lại không được chú ý hay vô tình lãng quên.
Vậy tại sao chúng ta nên đầu tư hệ thống này?
– Thứ 1: Để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện của nhà máy, Mạng DC cách ly đất (cực dương và cực âm ko nối đất) được sử dụng rộng rãi cho các nhà máy NLMT. Ví dụ: nếu có chạm đất xẩy ra tại dây dương hoặc âm thì dòng chạm đất này cũng rất nhỏ do không có đường chạy về cực âm hoặc dương (vì cả hai cực này đều cách ly với đất) -> mạng điện DC của nhà máy vẫn làm việc bình thường kể cả khi có chạm đất (tránh được rủi ro chập cháy khi có chạm đất lần thứ 1 xẩy ra), tuy nhiên nó không tránh được rủi ro chập cháy khi có chạm đất thứ 2 xẩy ra tiếp theo ở một cực khác (ví dụ đang có chạm đất dây dương, có thêm chạm đất tiếp theo là dây âm) thì sẽ xuất hiện dòng chạy từ dây dương sang dây âm (ngắn mạch), dòng ngắn mạch này có thể đủ lớn để tác động cầu chì/Attomat bảo vệ hoặc không đủ lớn để tác động (cỡ vài trăm mA tới vài ampe) nó âm ỉ không bị phát hiện và gây ra nguy cơ cháy.
=> Cần thiết bị giám sát liên tục và cảnh báo chạm đất của mạng DC, khi có sự cố chạm đất lần 1 xẩy ra, cần có cảnh báo và tìm kiếm, phân vùng, loại trừ cách ly và sửa chữa điểm chạm đất này.
Một số tiêu chuẩn quốc tế liên quan:
- NEC 609.5
- NEC 609.35
- CEC Part 1, Section 64-018
- UL 1741
- IEC 60364-4-41: 2005-12
- IEC 61557-8: 2007-01
- IEC 62109-2: 2011-06
- IEC 60364-7-712: 2002-05
– Thứ 2: Cánh đồng Solar panel của nhà máy là Rộng Lớn và chịu tác động trực tiếp của môi trường: mưa, gió, bão, bụi-ẩm, côn trùng, chim, động vật gặm nhấm… Điều này làm nguy cơ chạm đất mạng DC luôn hiện hữu và việc xác định vị trí chạm đất tại đâu trong nhà máy luôn là bài toán RẤT ĐAU ĐẦU và khó khăn. Mỗi khi phát hiện có chạm đất DC lần thứ nhất xẩy ra, thường thì phải dừng Inverter của phân nhánh đó (công suất Inverter phổ biến từ 1 đến 2MW) để phân vùng, tìm kiếm và khắc phục sự cố chạm đất trên một không gian rộng lớn, thời gian này có thể tới vài ngày.
=> Vậy nên: Giải pháp tìm kiếm và định vị sự cố chạm đất Online cùng với hệ giám sát thông số và trạng thái các tủ phân phối DC số là yêu cầu thiết thực mạng lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình vận hành thực tế tại nhà máy NLMT.
Để thấy rõ hơn về lợi ích của giải pháp tìm kiếm và định vị sự cố chạm đất Online, chúng ta đi vào một ví dụ cụ thể sau:
Ví dụ: một nhà máy NLMT công suất 50MW, có 20 Central Inverter công suất 1500VDC-2.5MW, mỗi Central Inverter này có 10 đầu ra, mỗi đầu ra tới một tủ DC-Box với một đầu vào và 24 đầu ra, mỗi đầu ra này tới một chuỗi các tấm pin NLMT (28-32 solar panels) nối tiếp nhau.
Giả sử khi có một sự cố chạm đất DC tại một Central Inverter. Có một số giả thiết sau:
- Hệ thống DC chưa có role bảo vệ chạm đất: Hết sức nguy hiểm, hệ thống vẫn làm việc bình thường mà không ai lưu tâm. Sự cố chạm đất lần hai xẩy ra, tại nạn sẽ là không lường trước.
- Hệ thống DC có cầu chì bảo vệ chạm đất, Khi có chạm đất, dòng chạm đất tác động cầu chì báo hiệu chạm đất
- Cách bảo vệ chạm đất này có trường hợp xấu sẩy ra là nếu dòng chạm đất không đủ lớn để tác động cầu chì. Ví dụ 3A <5A. Thì chạm đất không được phát hiện => Nguy cơ quay về trường hợp 1 ở trên
- Không phát hiện được chạm đất đối xứng, suy giảm chạm đất đồng đều
3. Hệ thống có role bảo vệ chạm đất DC điện tử, có đo lường tín hiệu điện áp DC+ và DC- với đất. Phương pháp này giám sát đo lường giá trị cách điện của toàn mạng DC, phát hiện nhanh chóng, chính xác chạm đất DC cũng như biết chạm đất tại DC+ hay DC-.
Tuy nhiên việc phân vùng, định vị và khắc phục sự cố chạm đất DC phải thực hiện bằng phương pháp thủ công. Phân vùng bằng cách đóng, ngắt từng Attomat hay cầu chì cho từng lộ ra của tủ Central Inverter tiếp đến là từng lộ ra của tủ DC-Box.
Việc đóng cắt này ảnh hưởng tới công suất đầu ra của Inverter, của nhà máy do có thể phải thực hiện việc dừng hẳn Inverter 2.5MW trước khi thực hiện việc tìm kiếm và xử lý lỗi chạm đất DC. Để khắc phục điểm yếu này, Bộ tìm kiếm sự cố chạm đất cầm tay được sử dụng khi có chạm đất cũng là một biện pháp tốt.
4. Hệ thống có role bảo vệ chạm đất DC tích hợp hệ thốn định vị tìm kiếm sự cố chạm đất Online, thiết bị tìm kiếm cố định và/hoặc cầm tay, có đo lường tín hiệu điện áp DC+ và DC- với đất. Đây là phương pháp tối ưu và toàn diện mang tới nhiều ưu điểm:
- Nhanh chóng và chính xác phát hiện sự cố chạm đất, bảo vệ tốt hệ thống và đảm bảo tính liên tục cung cấp điện mạng lại hiệu quả kinh tế cho hoạt động của nhà máy. Tiếp kiệm nhân sự.
- Lưu trữ số liệu, kết nối truyền thông, phát hiện sớm và phán đoán lỗi, cũng như lên kế hoach bảo trì hệ thống
Đó là với trường hợp sự cố trên một Inverter, thực tế là luôn có chạm đất xẩy ra trên nhiều Inverter khác nhau cùng một thời điểm. Vậy nên giá trị mang lại của hệ thống giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất DC online là rất hiệu quả.
Giới thiệu giải thiết bị Giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất DC cho nhà máy NLMT của hãng BENDER-CHLB Đức:
Theo bảng trên, BENDER tổng quan đưa ra bốn giải pháp/ thiết bị giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất cho các cấp độ nhà máy NLMT khác nhau.
- Với Inverter có công suất nhỏ hơn 100kW sử dụng dòng sản phẩm IsoPV425
- Với Inverter có công suất tới 1MW sử dụng dòng sản phẩm IsoPV
- Với Inverter có công suất lớn hơn 1MW sử dụng dòng sản phẩm IsoPV1685P
- Với giải pháp tìm kiếm sự có chạm đất bằng tay, sử dụng bộ kit EDS3090PG
Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống kết hợp: giám sát và tìm kiếm sự cố online (cố định) – tự động và bằng tay.
Đây là cấu hình hiện đại và cao cấp nhất về Giám sát, cảnh báo và tìm kiếm sự cố chạm đất Online của hãng BENDER đưa ra. Hệ thống bao gồm:
- Bộ giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất IsoPV1685 lắp đặt tại tủ DC tổng, đầu vào của các Inverters
- Hệ thống định vị sự cố chạm đất lắp cố định tại các tủ phân phối DC: EDS460+W20
- Bộ tìm kiếm sự cố chạm đất bằng tay EDS195P sử dụng để tìm kiếm bằng tay các chạm đất trên cánh đồng Solar panel
- Tùy chọn: Bộ cảnh báo từ xa MK2430 hoặc Bộ kết nối webserver COM465IP kết nối với hệ thống cảnh báo giám sát từ xa SCADA
Ưu điểm của giải pháp:
- Nhanh chóng và chính xác phát hiện lỗi và xác định vị trí chạm đất Online không cần cắt điện.
- Phát hiện cả lỗi chạm đất đối xứng và không đối xứng.
- Lưu trữ và logging dữ liệu chạm đất hệ thống theo thời gian, thời tiết.
Bài viết mang tính tổng quan về sản phẩm và giải pháp, Quý khách hàng quan tâm, xin liên hệ trực tiếp với chúng tôi để nhận được thông tin chi tiết hơn.
Chúng tôi xin chân thành cám ơn!
Tài liệu tham khảo:
