Tại sao inverter hòa lưới bị lỗi quá áp ? Cách khắc phục ?

Tại sao inverter hòa lưới lại ngưng hoạt động khi báo lỗi quá áp AC 

Quy phạm trang bị điện, phần I : Quy định chung, điều I.2.39:
“I.2.39. Mức điện áp tại các điểm trong lưới điện phải xác định theo phương thức vận hành và theo chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu. Trong điều kiện bình thường, độ lệch điện áp được phép dao động trong khoảng +- 5% so với với điện áp danh định và được xác định tại vị trí đặt thiết bị đo đếm điện hoặc tại vị trí khác do hai bên thoả thuận. Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ -10% đến +5%.”

Đồng nghĩa điện áp của lưới sẽ giao động trong khoảng từ 207 – 241,5 V

Theo một số tiêu chuẩn về inverter các nhà sản xuất sẽ quy định ngưỡng điện áp AC. Inverter sẽ trip khi :

• Điện áp AC vượt quá ngưỡng điện áp cho phép trong một khoảng thời gian nhất định.
• Khi điện áp thấp hơn ngưỡng quy định.

Khi inverter trip trong trường hợp báo lỗi “Overvoltage”. Lúc ấy điện áp của lưới đã nằm ngoài dải điện áp hoạt động danh định của inverter.

Chế độ suy giảm công suất theo điện áp của inverter

Trong một số trường hợp điện áp chạm đến ngưỡng ở biên Inverter sẽ điều chỉnh giảm công suất ngõ ra để đáp ứng lại khi điện áp của lưới cao hơn bình thường.

Khi công suất ngõ ra của inverter suy giảm để đáp ứng điện áp lưới dâng cao. Hiện tượng này được gọi là ” chế độ phản hồi Volt-watt “.

Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu thông qua hình ảnh phía bên dưới. Inverter sẽ suy giảm công suất tại mức điện áp nhất định.

Đây là một chức năng bảo vệ của inverter. Do đó chúng ta sẽ cần phải chú ý đến chất lượng điện áp của lưới điện khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời.

Tại sao Inverter lại xảy ra hiện tượng trip hoặc suy giảm công suất phát khi điện áp lưới quá cao

Chúng ta sẽ có những nguyên nhân cơ bản như sau :

• Điện áp lưới vượt ra ngoài dãy điện áp hoạt động theo tiêu chuẩn của Inverter.
• Điện áp của lưới nẳm ở gần ngưỡng giới hạn. Khi hoạt động Inverter đã đẩy điện áp vượt ra khỏi giới hạn này.

Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu rõ hơn về nguyên nhân thứ hai :

Tăng áp trong hệ thống điện mặt trời

Khi hệ thống điện mặt trời tạo ra nhiều điện năng hơn nhu cầu tải sử dụng. Lượng điện năng dư sẽ được đầy ngược ra lưới.

Để dòng điện đi từ hệ thống điện mặt trời ra lưới điện, điện áp của inverter sẽ cần phải cao hơn điện áp của lưới vài Vôn. Trong các trường hợp lý tưởng, đó là mức tăng không đáng kể.

VD : inverter sẽ tăng điện áp từ 230 lên 232 V.

Vấn đề sẽ xảy ra khi mà dây dẫn nối từ inverter đến lưới điện quá nhỏ so với công suất của hệ thống điện mặt trời. Tại sao lại có chuyện này xảy ra ?

ĐIỆN ÁP = DÒNG ĐIỆN X ĐIỆN TRỞ

Điện áp là lực để giúp dòng điện di chuyển. Tại Việt nam, điện áp hiện tại của lưới ở mức chuẩn là 230V cho hệ thống 1 pha.

Dòng điện là cường độ dòng các electron chạy trong dây dẫn.

VD: Inverter 5kW sẽ bơm vào lưới dòng khoảng 20A vào buổi trưa.

Điện trở cản dòng điện chạy trong dây dẫn. Điện trở phụ thuộc vào tiết diện dây dẫn, chiều dài và vật liệu chế tạo. Chúng ta thường đo đạc điện trở bằng đơn vị Ohm.

Định luật OHM

Định luật Ohm biểu thị mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở :

V = I x R

Điện áp = Dòng điện x Điện trở

Để tạo nên sự cân bằng, nếu điện trở của dây dẫn lớn, điện áp của inverter sẽ cần tăng lên hoặc dòng điện cần phải giảm xuống.

Tuy nhiên không ai giảm dòng điện cả. Và cách duy nhất để cân bằng hai vế của công thức đó chính là tăng điện áp lên cao hơn mà thôi.

Điện trở của dây dẫn càng lớn, điên áp sẽ càng phải tăng cao đề có thể đẩy dòng điện vào lưới.

Read: Tại sao tải lại ưu tiên sử dụng điện mặt trời ???

Tại sao chúng ta cần quan tâm đến tăng áp trong hệ thống điện mặt trời ???

1.Chu kỳ lỗi quá áp của inverter

Như đã đề cập phía trên. để đẩy dòng điện ra lưới điện quốc gia bản thân inverter cần tăng điện áp lên cao hơn lưới. Vậy đâu là thời điểm dòng điện đẩy lên lưới lớn nhất ? đó chính là vào buổi trưa

Vào buổi trưa điện áp sẽ đạt mức cao nhất để có thể đẩy dòng điện ra lưới. Và khi có nhiều hệ thống điện mặt trời lân cận cùng đưa điện lên lưới. Mọi người đang cùng nâng điện áp của lưới lên trong cùng thời điểm. Lúc này inverter sẽ cần đưa điện áp lên cao hơn nữa và…

…..Inverter ngưng hoạt động.

2. Làm hư hỏng các thiết bị sử dụng điện

Nếu inverter liên tục trip và khởi động lại sẽ ảnh hưởng đến chính inverter. Bên cạnh đó là các thiết bị như motor, đèn huỳnh quang do điện áp lưới tăng lên cao.

Các bước kiểm tra và khắc phục

Kiểm tra điện áp của lưới

Chúng ta cần shutdown hệ thống điện mặt trời trước khi kiểm tra điện áp của lưới. Bên cạnh đó tắt tất cả các tải có công suất lớn đang sử dụng.

Nên thực hiện quá trình đo đếm vào buổi trưa. Đây là khoảng thời gian mà các hệ thống điện mặt trời lắp đặt lân cận sẽ ảnh hưởng đến điện áp lưới nhiều nhất.

Bước 1 – Ghi nhận lại giá trị điện áp tức thời trên đồng hồ đo đếm. Nếu giá trị vượt quá ngưỡng điện áp quy định chúng ta sẽ chụp ảnh lại và gửi cho phía điện lực.

Bước 2 – Khi lại giá trị điện áp trong khoảng 10 phút bằng đồng hồ đo đếm có tích hợp logger. Chú ý chúng ta cần tắt hệ thống điện mặt trời cũng như toàn bộ tải công suất lớn. Nếu giá trị trung bình vượt quá ngưỡng điện áp cho phép chúng ta hãy gửi thông tin cho phía điện lực.

Kiểm tra sụt áp trong hệ thống điện mặt trời lắp đặt.

Chúng ta hãy yêu cầu công ty tư vấn thiết kế hệ thống điện mặt trời kiểm tra lại độ sụt áp của hệ thống trên đường dây AC. Đồng thời nâng cấp đường dây hòa lưới nếu độ tăng áp khiến cho điện áp tổng vượt ngưỡng hoạt động cho phép của inverter.

Bước 3 – Kiểm tra độ tăng điện áp. Nếu điện áp lưới và độ sụt áp của dây dẫn đạt tiêu chuẩn, chúng ta hãy cùng đo đạc mức tăng điện áp như sau :

• Khi hệ thống điện mặt trời chưa hoạt động, tắt hết tất cả các tải và đo điện áp không tải tại tủ cấp điện chính.
• Cấp điện cho một tải tuần trở ( lò nướng / lò vi sóng … ) và đo đòng điện ở dây nóng, dây trung tính và điện áp tại tủ cấp điện chính.
• Từ đó chúng ta tính toán lượng tăng áp tại điểm cấp điện cho tải
• Hoặc sử dụng công cụ WireWizard (hỗ trợ iphone) hoặc trên nền tảng website tại đây.
• Tính toán điện trở tổng của dây dẫn AC và các điểm đấu nối.

Trường hợp #1 – Điện áp lưới quá cao – lúc này bạn hãy trình bày với điện lực và nhờ họ can thiệp để giải quyết vấn đề.

Trường hợp #2 – Điện áp lưới ổn định, độ sụt áp dây hòa lưới AC nhỏ hơn 4%, tuy nhiên hệ thống vẫn bị trip. Lúc này chúng ta có các lựa chọn như sau :

• Chúng ta có thể thay đổi giá trị Trip sau khoảng thời gian cố định lên mức cao hơn ( tùy vào khả năng hỗ trợ của từng dòng inverter – chế độ “VOLT RESPONSE MODES” )
• Nếu không chúng ta sẽ cần nâng cấp dây dẫn AC hoặc giới hạn lượng công suất phát của hệ thống điện mặt trời phát ra lưới.

Trường hợp #3 – độ tăng áp vượt quá 4% – Chúng ta hãy nói chuyện với công ty thiết kế & lắp đặt hệ thống. Khả năng lớn bạn sẽ cần phải thay thế dây dẫn AC.

Vấn đề xảy ra khi công suất đầu vào của giàn pin lớn hơn inverter

Mỗi chủng loại inverter đều có giới hạn về công suất và các thông số định mức về điện. Chúng ta có hai lý do như sau: Thứ nhất các linh kiện cấu tạo nên inverter được thiết kế với mức công suất và ngưỡng điện áp nhất định. Thứ hai hệ thống điện tại ngôi nhà của bạn ( dây dẫn , CB bảo vệ ) cũng chỉ đáp ứng với một lượng công suất giới hạn.

Thông thường Inverter sẽ phát tối đa bằng công suất định mức của chúng. Trong khoảng thời gian nếu như công suất ngõ vào DC quá cao. Inverter sẽ đưa tăng điện áp hoạt động của giàn pin ra khỏi điểm MPPT và từ đó giảm công suất DC ở đầu vào inverter.

Do đó nếu các bạn lắp đặt giàn pin có công suất vượt quá khoảng 1.2-1.3 lần công suất của inverter. Bạn sẽ thấy biểu đồ phát điện của bạn có dạng bị chém ngang vào buổi trưa.

Trong đó phần màu xám là lượng điện năng DC đã bị mất đi. Phần màu xanh là điện năng Inverter tạo ra được.

Một số ví dụ lựa chọn cấu hình tấm pin và inverter

Sau khi đã tính toán được số Kwp lắp đặt cho nhà của khách hàng. Chúng ta sẽ đi đến bước tiếp theo là lựa chọn tấm pin, inverter và cấu hình chúng cho phù hợp.

Với tấm pin hiện nay tại thị trường Việt Nam có rất nhiều hãng và chủng loại khác nhau như dạng truyền thống 60,72 cell, bifacial, hafl-cut, PERC…. dựa trên nền tảng cell mono hoặc poly.

Inverter solar đang dần tiến vào thị trường Việt Nam ngày một mạnh mẽ, từ các dòng phổ thông đến từ Trung Quốc cho đến các phân khúc tầm trung và cao cấp của châu âu.

Do đó việc lựa chọn hãng tấm pin và inverter sẽ tùy thuộc vào chính sách và định hướng phát triển của mỗi công ty hoặc nhu cầu của từng cá nhân.

Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu một vài ví dụ cách cấu hình tấm pin và inverter để đi vào bước bóc tách khối lượng vật tư và báo giá cho khách hàng.

Phương pháp cấu hình tấm pin và inverter

Để cấu hình hệ thống là tối ưu, chúng ta cần thỏa mãn các tiêu chí kỹ thuật như sau:

1.Xác định số lượng tấm pin cần dùng

(Công suất tấm pin x số lượng tấm pin) ≤ 1.2 x Công suất Inverter

2. Cấu hình string ( Cấu hình để kết nối các tấm pin với nhau và với inverter )

(Vmpp x số lượng tấm pin trên 1 string) nằm trong dải điện áp MPPT của Inverter.

(Voc x số lượng tấm pin trên 1 string) < điện áp DC tối đa cho phép của Inverter.

Đọc thêm : Lựa chọn góc nghiêng, hướng xoay và cấu hình cho hệ thống điện mặt trời hòa lưới

VD 1: Lắp đặt hệ thống 5kWP – 1 pha sử dụng tấm pin 270w của Jinko Solar và Inverter 5kWP của SMA.

B1: Tìm các thông số quan trọng liên quan đến cấu hình hệ thống của tấm pin

B2 : Tìm các thông số quan trọng của Inverter liên quan đến cấu hình hệ thống :

B3 : Tính toán cấu hình hệ thống

1.Xác định số lượng tấm pin cần dùng

(Công suất tấm pin x số lượng tấm pin) ≤ 1.2 x Công suất Inverter

(270 x số lượng tấm pin) ≤ 1.2 x 5

Suy ra số lượng tấm pin  ≤ 22 tấm

Chúng ta sẽ lựa chọn 22 tấm pin để đạt mức công suất tối đa cho hệ thống này

2. Cấu hình string

Vmpp Min<(Vmpp x số lượng tấm pin) < Vmpp Max 

175 <(31.7 x số lượng tấm pin của 1 string) < 500

Suy ra số lượng tấm pin của 1 string nằm trong khoảng 6-15 tấm

Thông thường số lượng tấm pin của các string nên bằng nhau, do đó chúng ta sẽ chọn x =11.

Như vậy giàn pin bao gồm 22 tấm pin sẽ chia làm hai string ( hai dãy pin ) mỗi string bao gồm 11 tấm pin mắc nối tiếp với nhau.

Inverter được trang bị 2 MPPT, do đó chúng ta có thể cho hai string này có góc xoay và hướng nghiêng khác nhau.

Mỗi string sẽ kết nối vào 1 MPPT của inverter

(Voc x số lượng tấm pin trên 1 string ) < điện áp DC tối đa cho phép của Inverter.

(38.8 x 11 ) < 600V

Chúng ta cần kiểm tra điều kiện này để đảm bảo an toàn cho các linh kiện điện tử bên trong inverter khi các tấm pin đạt mức điện áp Voc ( thời điểm hệ thống tạm dừng hoạt động hoặc ngắt chế độ hòa lưới ).

VD2: Lắp đặt hệ thống 20kWP – 3 pha sử dụng tấm pin 345W của JA Solar và Inverter 20kW của INVT.

B1: Tìm các thông số quan trọng liên quan đến cấu hình hệ thống của tấm pin

B2 : Tìm các thông số quan trọng của Inverter liên quan đến cấu hình hệ thống :

B3 : Tính toán cấu hình hệ thống

1.Xác định số lượng tấm pin cần dùng

(Công suất tấm pin x số lượng tấm pin) ≤ 1.2 x Công suất Inverter

(345 x số lượng tấm pin) ≤ 1.2 x 20

Suy ra số lượng tấm pin  ≤ 69 tấm

Chúng ta sẽ lựa chọn 68 tấm pin để đạt mức công suất tối đa & cấu hình tối ưu cho hệ thống này

2. Cấu hình string

Vmpp Min<(Vmpp x số lượng tấm pin) < Vmpp Max 

280 <(38.04 x số lượng tấm pin của 1 string) < 800

Suy ra số lượng tấm pin của 1 string nằm trong khoảng 8-21 tấm

Thông thường số lượng tấm pin của các string nên bằng nhau, do đó chúng ta sẽ chọn số lượng tấm pin bằng 17.

Như vậy giàn pin bao gồm 68 tấm pin sẽ chia làm 4 string ( 4 dãy pin ) mỗi string bao gồm 17 tấm pin mắc nối tiếp với nhau.

Inverter được trang bị 2 MPPT, do đó chúng ta có thể cho hai string này có góc xoay và hướng nghiêng khác nhau.

Mỗi string sẽ kết nối vào 1 MPPT của inverter

(Voc x số lượng tấm pin trên 1 string ) < điện áp DC tối đa cho phép của Inverter.

(38.8 x 11 ) < 600V

Chúng ta cần kiểm tra điều kiện này để đảm bảo an toàn cho các linh kiện điện tử bên trong inverter khi các tấm pin đạt mức điện áp Voc ( thời điểm hệ thống tạm dừng hoạt động hoặc ngắt chế độ hòa lưới ).