Cần chống sét cho hệ thống điện mặt trời hay không?

Điện năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, tái tạo và ngày càng được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam. Cùng với sự phát triển của công nghệ, chi phí đầu tư hệ thống điện mặt trời ngày càng hợp lý hơn, tuy nhiên đây vẫn là một khoản đầu tư có giá trị lớn và được kỳ vọng vận hành ổn định trong nhiều năm.

Vì vậy, bên cạnh việc quan tâm đến công suất, hiệu suất và thời gian hoàn vốn, chủ đầu tư cũng cần chú ý đến những yếu tố có thể gây hư hỏng thiết bị, làm giảm hiệu suất hoặc rút ngắn tuổi thọ hệ thống. Một trong những rủi ro đáng lưu ý là sét và các hiện tượng quá điện áp do sét gây ra.

Vì sao hệ thống điện mặt trời dễ bị ảnh hưởng bởi sét?

Hệ thống điện mặt trời thường được lắp đặt trên mái nhà, nhà xưởng hoặc tại những khu vực rộng và tương đối trống trải. Các tấm pin, khung giá đỡ và hệ thống dây dẫn phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài trong thời gian dài.

Bên cạnh đó, hệ thống điện mặt trời có nhiều thiết bị được kết nối với nhau bằng các đường dây DC, AC và dây tín hiệu. Khi xảy ra sét đánh trực tiếp hoặc sét đánh gần công trình, năng lượng của tia sét có thể tạo ra dòng điện và xung quá điện áp rất lớn, gây ảnh hưởng đến nhiều thiết bị trong hệ thống.

Hệ thống điện mặt trời gồm những thiết bị nào?

Một hệ thống điện năng lượng mặt trời thông thường có thể bao gồm:

• ✔️Tấm pin năng lượng mặt trời (PV module).

• ✔️Cáp điện và đầu nối DC.

• ✔️Tủ điện và thiết bị bảo vệ DC.

• ✔️Inverter.

• ✔️Tủ điện và thiết bị bảo vệ AC.

• ✔️Hệ thống pin lưu trữ đối với hệ thống hybrid hoặc hệ thống có lưu trữ.

• ✔️Thiết bị đo lường, giám sát và dây truyền tín hiệu.

• ✔️Hệ thống tiếp địa và các thiết bị bảo vệ chống sét.

Các thiết bị này được liên kết điện với nhau, vì vậy khi một bộ phận bị ảnh hưởng bởi sét hoặc quá điện áp, các thiết bị khác cũng có thể bị tác động theo.

Vệt cháy hệ thống pin điện năng lượng mặt trời

Sét có thể gây hư hỏng hệ thống điện mặt trời như thế nào?

Sét có thể tác động đến hệ thống điện mặt trời theo hai hình thức chính là sét đánh trực tiếp và sét đánh gián tiếp gây quá điện áp lan truyền.

Sét đánh trực tiếp

Sét đánh trực tiếp vào khu vực hệ thống điện mặt trời có thể tạo ra dòng điện và nhiệt lượng cực lớn, gây:

• ✔️Cháy hoặc phá hỏng tấm pin.

• ✔️Hư hỏng cáp điện và đầu nối.

• ✔️Hỏng tủ điện và thiết bị bảo vệ.

• ✔️Hư hỏng inverter.

• ✔️Gây chập điện, cháy nổ.

• ✔️Ảnh hưởng đến kết cấu và các thiết bị khác của công trình.

Đối với những hệ thống được lắp đặt trên mái nhà hoặc tại khu vực cao, rộng và trống trải, việc đánh giá nguy cơ sét và thiết kế giải pháp bảo vệ phù hợp là rất cần thiết.

Sét đánh gián tiếp và quá điện áp lan truyền

Ngay cả khi sét không đánh trực tiếp vào tấm pin, một cú sét đánh xuống gần công trình vẫn có thể tạo ra xung điện áp cảm ứng và quá điện áp lan truyền.

Xung quá điện áp có thể truyền theo:

• ✔️Đường dây DC từ các tấm pin đến inverter.

• ✔️Đường dây AC từ inverter đến tủ điện công trình.

• ✔️Dây tín hiệu, dây truyền thông và cảm biến.

• ✔️Các đường kết nối với hệ thống pin lưu trữ.

Những xung điện áp này có thể làm hỏng các linh kiện điện tử bên trong inverter, thiết bị điều khiển, hệ thống lưu trữ và nhiều thiết bị điện khác.

Hậu quả khi hệ thống điện mặt trời không được bảo vệ chống sét

Sét và quá điện áp có thể làm thiết bị hư hỏng ngay lập tức hoặc gây suy giảm chất lượng thiết bị sau nhiều lần chịu tác động.

Một số hậu quả thường gặp gồm:

• ✔️Tấm pin bị hư hỏng hoặc giảm hiệu suất.

• ✔️Inverter bị lỗi hoặc ngừng hoạt động.

• ✔️Thiết bị điện tử và thiết bị điều khiển bị hỏng.

• ✔️Hệ thống phải ngừng vận hành để sửa chữa.

• ✔️Tăng chi phí thay thế thiết bị.

• ✔️Rút ngắn tuổi thọ hệ thống.

• ✔️Làm giảm sản lượng điện và hiệu quả đầu tư.

• ✔️Ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất, kinh doanh hoặc sinh hoạt của chủ đầu tư.

Do hệ thống điện mặt trời thường được thiết kế để vận hành trong thời gian dài, việc bảo vệ thiết bị ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công có ý nghĩa rất quan trọng.

Lê Gia Phát đang thực hiện dự án 1900 tấm pin, nơi mà đòi hỏi kỹ thuật nghiêm ngặt, chỉnh chu nhất

Hệ thống điện mặt trời cần chống sét như thế nào?

Chống sét cho hệ thống điện mặt trời không đơn giản chỉ là lắp một kim thu sét. Giải pháp bảo vệ cần được xem xét tổng thể dựa trên đặc điểm công trình, vị trí lắp đặt, điều kiện địa chất, cấu hình hệ thống và mức độ rủi ro.

Thông thường cần xem xét kết hợp giữa chống sét trực tiếp, chống sét lan truyền, hệ thống tiếp địa và liên kết đẳng thế.

Chống sét trực tiếp

Đối với những công trình có nguy cơ sét đánh trực tiếp, cần đánh giá và thiết kế hệ thống chống sét phù hợp, có thể bao gồm kim thu sét, cột thu sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa.

Việc bố trí hệ thống thu sét cần tính toán vùng bảo vệ và khoảng cách an toàn để vừa bảo vệ công trình, vừa hạn chế nguy cơ ảnh hưởng đến các tấm pin và thiết bị điện mặt trời.

Không nên tự ý lắp kim thu sét trực tiếp lên khung pin nếu chưa có thiết kế kỹ thuật phù hợp.

Chống sét lan truyền bằng SPD

SPD (Surge Protective Device) là thiết bị chống sét lan truyền, có nhiệm vụ hạn chế các xung quá điện áp và bảo vệ các thiết bị điện, điện tử trong hệ thống.

Đối với hệ thống điện mặt trời, cần xem xét:

• ✔️SPD phía DC: bảo vệ mạch điện từ tấm pin đến inverter.

• ✔️SPD phía AC: bảo vệ phía đầu ra AC của inverter và hệ thống điện công trình.

• ✔️SPD cho đường tín hiệu: xem xét khi hệ thống có các đường truyền tín hiệu, truyền thông kéo dài và có nguy cơ chịu xung điện áp.

• ✔️Hệ thống tiếp địa: phải được thiết kế và phối hợp phù hợp với các thiết bị SPD.

Việc lựa chọn SPD cần căn cứ vào điện áp hệ thống, cấu hình DC/AC, sơ đồ nối đất, vị trí lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Không nên chỉ lựa chọn SPD dựa trên giá thành hoặc thông số dòng xung mà không xét đến toàn bộ hệ thống.

Lắp đặt hệ thống tiếp địa cho điện mặt trời

Hệ thống tiếp địa là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời. Hệ thống này có nhiệm vụ tạo đường dẫn an toàn cho dòng điện sự cố, dòng điện rò và hỗ trợ bảo vệ thiết bị khi xảy ra sự cố điện hoặc quá điện áp do sét.

Đối với hệ thống điện mặt trời, cần xem xét đồng bộ tiếp địa bảo vệ, tiếp địa thiết bị và liên kết đẳng thế.

Vai trò của hệ thống tiếp địa

Hệ thống tiếp địa giúp đưa dòng điện sự cố và các dòng điện không mong muốn xuống đất theo đường dẫn được kiểm soát, đồng thời giúp giảm nguy cơ điện giật và hạn chế chênh lệch điện thế giữa các bộ phận kim loại của hệ thống.

Khi phối hợp đúng với hệ thống chống sét và SPD, tiếp địa góp phần nâng cao khả năng bảo vệ inverter, tấm pin, tủ điện và các thiết bị điện tử.

Các bộ phận cần liên kết với hệ thống tiếp địa

Tùy theo thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng, các bộ phận kim loại liên quan cần được liên kết đẳng thế và nối đất phù hợp, chẳng hạn:

• ✔️Khung và giá đỡ tấm pin.

• ✔️Vỏ inverter.

• ✔️Vỏ tủ điện.

• ✔️Máng cáp và các kết cấu kim loại liên quan.

• ✔️Các bộ phận kim loại cần bảo vệ khác.

Việc liên kết các bộ phận này giúp hạn chế chênh lệch điện thế khi xảy ra sự cố hoặc quá điện áp.

Điện trở tiếp địa bao nhiêu là đạt?

Không nên áp dụng một giá trị điện trở tiếp địa cố định cho tất cả hệ thống điện mặt trời.

Giá trị điện trở nối đất yêu cầu phụ thuộc vào mục đích của hệ thống tiếp địa, thiết kế chống sét, đặc điểm công trình, điều kiện địa chất và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng.

Trong thực tế, điện trở tiếp địa càng thấp thường càng thuận lợi cho việc dẫn dòng sự cố và dòng xung xuống đất. Tuy nhiên, cần thiết kế và thi công theo yêu cầu cụ thể của từng công trình.

Sau khi hoàn thành, hệ thống cần được đo kiểm điện trở tiếp địa bằng thiết bị chuyên dụng và đối chiếu với yêu cầu thiết kế, tiêu chuẩn hoặc quy định áp dụng.

Lựa chọn vật liệu tiếp địa

Vật liệu sử dụng trong hệ thống tiếp địa cần có khả năng dẫn điện tốt, chịu được điều kiện môi trường ngoài trời và có khả năng chống ăn mòn.

Tùy theo thiết kế có thể sử dụng:

• ✔️Cọc tiếp địa.

• ✔️Dây đồng.

• ✔️Thép mạ đồng.

• ✔️Các vật liệu tiếp địa chuyên dụng khác.

Việc lựa chọn vật liệu cần tính đến điều kiện địa chất, độ ẩm, mức độ ăn mòn của đất và tuổi thọ mong muốn của công trình.

Giải pháp giảm điện trở tiếp địa

Đối với những khu vực có điện trở suất đất cao như đất nhiều cát, sỏi đá hoặc điều kiện địa chất không thuận lợi, có thể cần áp dụng các giải pháp cải thiện hệ thống tiếp địa.

Một số giải pháp có thể bao gồm:

• ✔️Tăng số lượng điện cực tiếp địa.

• ✔️Tăng chiều dài hoặc thay đổi cách bố trí điện cực.

• ✔️Tối ưu khoảng cách giữa các cọc.

• ✔️Sử dụng vật liệu giảm điện trở đất phù hợp.

• ✔️Khảo sát và đo điện trở suất của đất trước khi thiết kế.

Số lượng cọc tiếp địa và phương án xử lý cần được xác định dựa trên điều kiện thực tế của từng công trình, thay vì áp dụng một cấu hình cố định cho mọi hệ thống.

Liên kết và kiểm tra hệ thống tiếp địa

Các mối nối giữa cọc tiếp địa, dây tiếp địa và kết cấu kim loại cần đảm bảo tiếp xúc điện tốt, chắc chắn về cơ khí và có độ bền lâu dài.

Tùy theo thiết kế và vật liệu sử dụng, có thể áp dụng các phương pháp liên kết phù hợp như hàn hóa nhiệt, kẹp chuyên dụng hoặc các phương pháp nối được tiêu chuẩn kỹ thuật và nhà sản xuất cho phép.

Đối với hệ thống điện mặt trời ngoài trời, cần kiểm tra định kỳ các mối nối, dây tiếp địa và các vị trí có nguy cơ oxy hóa, ăn mòn hoặc đứt gãy trong quá trình vận hành.

Vì sao cần chống sét và tiếp địa ngay từ khi thiết kế hệ thống điện mặt trời?

Chống sét và tiếp địa nên được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế thay vì chỉ bổ sung sau khi hệ thống đã hoàn thiện.

Một giải pháp bảo vệ được thiết kế đồng bộ sẽ giúp:

• ✔️Bảo vệ tấm pin và các thiết bị điện.

• ✔️Giảm nguy cơ hư hỏng inverter.

• ✔️Hạn chế ảnh hưởng của sét và quá điện áp.

• ✔️Giảm nguy cơ cháy nổ do sự cố điện.

• ✔️Hạn chế thời gian hệ thống phải ngừng hoạt động.

• ✔️Giảm chi phí sửa chữa và thay thế thiết bị.

• ✔️Nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của hệ thống.

• ✔️Kéo dài tuổi thọ và nâng cao hiệu quả đầu tư.

Đặc biệt đối với các hệ thống điện mặt trời công nghiệp, nhà xưởng, trang trại điện mặt trời hoặc các công trình có hệ thống lưu trữ, việc đánh giá giải pháp chống sét và tiếp địa ngay từ đầu càng có ý nghĩa quan trọng.

Kết luận: Có cần chống sét cho hệ thống điện mặt trời không?

Câu trả lời là CÓ.

Hệ thống điện mặt trời cần được xem xét giải pháp bảo vệ chống sét và quá điện áp phù hợp với đặc điểm của từng công trình. Một hệ thống bảo vệ hoàn chỉnh không chỉ bao gồm thiết bị SPD, mà cần được phối hợp đồng bộ với hệ thống chống sét trực tiếp, tiếp địa và liên kết đẳng thế.

Đầu tư đúng ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công sẽ giúp hạn chế nguy cơ hư hỏng do sét và quá điện áp, bảo vệ tấm pin, inverter, tủ điện, hệ thống lưu trữ và các thiết bị liên quan.

Lê Gia Phát cung cấp giải pháp khảo sát, thiết kế, thi công và bảo trì hệ thống điện năng lượng mặt trời, bao gồm các hạng mục bảo vệ, tiếp địa và chống sét phù hợp với từng công trình.

Liên hệ Lê Gia Phát để được khảo sát và tư vấn giải pháp điện mặt trời phù hợp cho công trình của bạn.

 

CÔNG TY CP KỸ THUẬT ĐIỆN & XÂY DỰNG LÊ GIA PHÁT

Nguồn năng lượng xanh – Đồng hành cùng bạn

📞 Hotline: 0909 377 615 (Zalo) – 0969 536 615
📧 Email: legiaphat2020company@gmail.com
🌐 Website: https://www.legiaphatsolar.com

Facebook: https://www.facebook.com/le.thanh.tru.2025