Thiết bị cắt lọc sét DC (hay còn gọi là thiết bị chống sét lan truyền DC, SPD DC – Surge Protection Device cho nguồn DC) là thiết bị bảo vệ chuyên dụng cho hệ thống năng lượng mặt trời (hệ thống PV – photovoltaic), đặc biệt ở phần nguồn một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời đến inverter.
Công dụng chính của Cắt lọc sét DC trong hệ thống năng lượng mặt trời
- Bảo vệ chống sét lan truyền (xung quá áp đột biến): Khi sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp (cảm ứng), xung điện áp cao lan truyền qua đường dây DC từ tấm pin → có thể làm hỏng tấm pin, inverter (biến tần), bộ sạc, hoặc các thiết bị điện tử nhạy cảm khác.
- Giảm thiểu hư hỏng thiết bị: Inverter và tấm pin mặt trời rất đắt tiền, dễ bị cháy nổ, chập điện hoặc giảm tuổi thọ do xung sét. Cắt lọc sét DC giúp chuyển hướng hoặc triệt tiêu năng lượng sét thừa, dẫn xuống đất an toàn.
- Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định: Giảm nguy cơ gián đoạn sản xuất điện, cháy nổ, mất dữ liệu giám sát, và bảo vệ toàn bộ hệ thống (bao gồm cả phần AC sau inverter).
- Tuân thủ tiêu chuẩn: Theo các tiêu chuẩn như IEC 61643-31/32, TCVN tương đương, lắp đặt SPD DC là bắt buộc cho hệ thống ngoài trời để tránh rủi ro từ giông bão (đặc biệt ở Việt Nam hay có sét).
Hệ thống năng lượng mặt trời thường cần giải pháp chống sét tổng thể: chống sét trực tiếp (kim thu sét) + chống sét lan truyền DC + AC + tín hiệu + nối đất tốt.
Các loại Cắt lọc sét DC phổ biến cho năng lượng mặt trời
Dựa trên cấp bảo vệ (theo IEC) và điện áp hệ thống PV hiện nay:
- Type 1 hoặc Type 1+2 (Class I / Class I+II):
- Chịu được dòng sét trực tiếp lớn (dạng sóng 10/350 µs).
- Dùng khi có kim thu sét gần hoặc khu vực rủi ro sét cao.
- Ví dụ: DEHN YPV, Hakel PIVM PV, Prosurge PVB12.5 series.
- Thường lắp ở vị trí sơ cấp (gần tấm pin hoặc combiner box).
- Type 2 (Class II):
- Bảo vệ chống sét lan truyền gián tiếp (dạng sóng 8/20 µs), phổ biến nhất cho hầu hết hệ thống.
- Dùng khi không có kim thu sét trực tiếp hoặc dùng kim phân tán sét.
- Ví dụ: FEEO DC 1000V FSP-D40, PV50-1000-V-CD-S Prosurge, Noark Ex9UEP, BUD-40/3 (1000V), XLSPD-PV 1000VDC 40kA, Hakel PIIIM PV, DS50VGPV, MidNite Solar MNSPD series.
- Thường lắp ngay tại đầu vào DC của inverter.
- Type 1+2 kết hợp:
- Kết hợp cả hai cấp, an toàn hơn cho hệ thống lớn.
- Ví dụ: DEHN YPV series, Hakel SPC PV, Prosurge PV50 series.
Phân loại theo điện áp DC phổ biến
- Thiết bị cắt lọc sét 500V–600V DC: Hệ thống nhỏ, cũ.
- Thiết bị cắt lọc sét 1000V DC: Phổ biến nhất cho hệ thống áp mái gia đình và thương mại (2P hoặc 3P).
- Thiết bị cắt lọc sét 1500V DC: Hệ thống lớn, trang trại, utility-scale (hiệu suất cao hơn, dùng nhiều hiện nay).
Số cực (poles): 2P (cho hệ thống đơn giản), 3P (cho hệ thống có nối đất giữa hoặc Y-connection).
Lưu ý khi chọn và lắp đặt cắt lọc sét DC
- Chọn điện áp định mức (Uc) lớn hơn điện áp tối đa của hệ thống PV (Voc của string pin).
- Dòng xả tối đa (Imax): Thường 20kA–40kA/cực là đủ cho hầu hết hệ thống.
- Lắp gần inverter nhất có thể (trong tủ DC), kết hợp cầu chì hoặc CB DC nếu cần.
- Kết hợp với nối đất tốt (R < 10Ω) và chống sét AC phía output inverter.
