Chống sét cho hệ thống điện mặt trời và những vấn đề cần lưu ý

Theo dõi KTMT trên

Hệ quả của thực trạng đó khiến các hạng mục chống sét không được tiến hành triệt để, hạn mức đầu tư cho chống sét bị giới hạn và giải pháp chống sét chưa bám sát theo hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật. Vậy để bảo vệ chống sét hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện năng lượng mặt trời, chúng cần lưu ý những gì? Chuyên gia PV Shipyard và DHK có bài phân tích dưới đây để bạn đọc tham khảo.

Quy hoạch điện VII với những cơ chế, chính sách khuyến khích của Chính phủ, năng lượng tái tạo của Việt Nam (NLTT) đã có những bước phát triển đột phá, vượt mục tiêu đề ra, góp phần quan trọng vào việc cung cấp điện cho phát triển kinh tế đất nước.

Theo quy hoạch điện VII (điều chỉnh), mục tiêu đến năm 2020 công suất các nhà máy NLTT của cả nước là 2.060 MW. Trong đó mục tiêu đặt ra với điện gió là 800 MW; tổng công suất nguồn điện năng lượng mặt trời (NLMT) đạt khoảng 850 MW.

Theo báo cáo của Bộ Công Thương, tính đến cuối tháng 8/2020, tổng công suất các nguồn điện từ NLTT của Việt Nam đã đạt gần 6.000 MW, trong đó có gần 5.245 MW điện NLMT, 325 MW điện sinh khối, 10 MW điện chất thải rắn. Đối với điện gió, ngoài các dự án đã vận hành (450 MW) hiện cũng có khoảng 2.000 MW đang thi công, dự kiến đưa vào vận hành cuối năm 2020 và 2021. Hiện tại tổng công suất của điện NLTT đã chiếm trên 10% tổng công suất đặt của hệ thống điện.

Qua những thống kê, có thể thấy sản lượng điện NLTT, đặc biệt điện NLMT đã có những bước phát triển đột phá, sản lượng thực tế gấp nhiều lần mục tiêu đề ra.

Uớc tính, vốn đầu tư cho hệ thống điện NLMT có công suất 1 MWp sẽ có giá khoảng 13 - 15 tỉ VNĐ với thời gian hoàn vốn dự kiến từ 5 đến 7 năm. Tuổi thọ khai thác của hệ thống theo thiết kế khoảng 30 năm. Với sự hoạt động ổn định và an toàn dễ dàng thấy được giá trị to lớn mà hệ thống điện NLMT mang lại.

Tuy nhiên, bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ về quy mô số lượng, các biện pháp nhằm đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định cho hệ thống điện NLMT vẫn chưa được chú trọng đúng mức. Những sự cố cháy chập - hỏng hóc trên hệ thống điện NLMT xảy ra với mật độ khá cao trong thời gian gần đây.

Nhóm các nguyên nhân chính gây ra sự cố trên hệ thống điện năng lượng mặt trời được thống kê:

Một là: Con người:

1/ Những sai sót trong quá trình triển khai lắp đặt.

2/ Quy trình vận hành, kiểm tra bảo trì hệ thống.

3/ Quy trình và nội dung kiểm tra bảo trì chưa chi tiết, chuyên sâu dẫn đến trong quá trình thực hiện không phát hiện sớm và đầy đủ các dấu hiệu có thể dẫn đến sự cố.

4/ Công tác kiểm tra bảo trì chưa được Quy chuẩn hóa, dẫn đến tần suất chu kỳ thực hiện chưa thống nhất và hợp lý.

Hai là: Thiên tai - hiện tượng cực đoan của thời tiết:

1/ Mưa đá, gió bão.

2/ Những trận mưa đá, với đường kính đá đủ lớn có thể phá hủy bề mặt các tấm Ppin NLMT

3/ Các vị trí hỏng trên tấm pin gây ra suy giảm khả năng chuyển hóa năng lượng và tiềm ẩn nguy cơ ngắn mạch cháy chập.

4/ Tác động của sét.

5/ Là nguyên nhân chính và lớn nhất gây ra các sự cố trên hệ thống điện NLMT thông qua tác động trực tiếp, hoặc xung sét lan truyền.

6/ Nguyên nhân sét đánh là khách quan nhưng mức độ thiệt hại lại quyết định bởi yếu tố chủ quan - con người. Ảnh hưởng của nhân tố con người nằm ở việc chưa nhận biết rủi ro và các nguy cơ tiềm ẩn từ sét dẫn đến công tác bảo vệ không nhận được sự quan tâm đúng mức. Từ khâu đầu tư cho hạng mục chống sét, thiết kế thi công, nghiệm thu, kiểm tra bảo trì hàng năm, v.v…

Dưới tác động của sét hai dạng thiệt hại có thể xảy ra:

Dạng thứ nhất: Thiệt hại xảy ra ngay lập tức tại thời điểm hệ thống chịu tác động của sét, bao gồm các hiện tượng cháy nổ, chập điện, gián đoạn hệ thống nguồn, hệ thống điện tử - thông tin… Đây là kiểu thiệt hại có thể nhận thấy trực quan và dễ dàng kết luận nguyên nhân.

Dạng thứ hai: Sét và xung sét lan truyền tác động nhưng không gây ra các thiệt hại ngay lập tức. Các thiệt hại này có thể bao gồm: Giảm hiệu năng chuyển đổi năng lượng của tế bào quang điện, suy giảm khả năng cách điện của thiết bị và cáp dẫn, giảm tuổi thọ tiếp điểm đóng, cắt của các thiết bị bảo vệ quá dòng… Dạng thiệt hại này xảy ra một cách âm thầm và tích tụ lớn dần, đến khi xuất hiện các dấu hiệu trực quan thì mức độ thiệt hại đã ở ngưỡng nghiêm trọng và khó có thể kiểm soát.

Dù quá trình xảy ra thiệt hại diễn ra theo nhiều cách khác nhau, hậu quả vẫn sẽ dẫn đến các sự cố cháy chập, gây hỏng hóc thiết bị. Gây ra các tổn thất kinh tế và tác động tiêu cực đến tính ổn định của nguồn điện. Trong một số trường hợp các sự cố trên hệ thống điện NLMT có thể đe dọa sức khỏe và tính mạng con người.

Trao đổi với các chuyên gia của DHK - Công ty đã có nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực chống sét, với câu hỏi đặt ra: “Để bảo vệ chống sét hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện năng lượng mặt trời, cần lưu ý những gì?” Nhiều thông tin hữu ích về vấn đề chống sét đã được nhận định như dưới đây:

1/ Việc thực hiện đánh giá rủi ro sét theo Tiêu chuẩn quốc tế IEC 62305-2:2010/Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN 9888-2:2013 mang ý nghĩa rất quan trọng trong kiểm soát rủi ro và bảo vệ chống sét.

2/ Lựa chọn biện pháp bảo vệ chống sét phải căn cứ trên kết quả đánh giá rủi ro.

3/ Phân bố của các kim thu sét trực tiếp căn cứ vào phương pháp Quả cầu lăn (Rolling sphere) IEC 62305-3:2008/Tiêu chuẩn quốc gia 9888-3:2013.

4/ Tuân thủ Cấu hình và yêu cầu thống nhất - đẳng thế của hệ thống tiếp đất TCVN 9888-3:2013/IEC 62305-3:2010.

5/ Tuân thủ khoảng cách ly tối thiểu giữa hệ thống chống sét trực tiếp với các thiết bị hệ thống khác theo TCVN 9888-3:2013/IEC 62305-3:2010.

6/ Các thành phần trong hệ thống chống sét trực tiếp phải đáp ứng bộ tiêu chuẩn quốc tế IEC 62561 - từ phần 1 tới phần 7.

7/ Các thiết bị chống sét lan truyền phải đáp ứng thử nghiệm theo Tiêu chuẩn quốc tế:

- IEC 61643-11:2011 đối với SPD bảo vệ nguồn hạ áp xoay chiều.

- IEC 61643-31:2018 đối với SPD bảo vệ nguồn DC pin quang điện.

- IEC 61643-21:2000+AMD1:2008+AMD2:2012 CSV đối với SPD bảo vệ hệ thống điện tử - thông tin.

8/ Đảm bảo khả năng phối hợp giữa các thiết bị chống sét theo Tiêu chuẩn IEC 62305-4:2010.

9/ Việc lựa chọn và nguyên tắc ứng dụng thiết bị chống sét lan truyền phải tuân thủ Tiêu chuẩn quốc tế:

- IEC 61643-12 đối với SPD bảo vệ nguồn hạ áp xoay chiều.

- IEC 61643-32 đối với SPD bảo vệ nguồn DC pin quang điện.

- IEC 61643-22 đối với SPD bảo vệ hệ thống điện tử - thông tin.

10/ Giải pháp chống sét điển hình đối với hệ thống Điện NLMT sử dụng biến tần chuỗi và biến tần tập trung:

Được biết, DHK là đại diện độc quyền duy nhất tại Việt Nam của Công ty đa quốc gia DEHN CHLB Đức - có lịch sử về nghiên cứu giải pháp và sản xuất thiết bị chống sét từ những năm 1910.

Tại Việt Nam các chuyên gia của DEHN và DHK đã từng tổ chức nhiều cuộc hội thảo kỹ thuật với các ban, ngành và tập đoàn công nghiệp về công tác bảo vệ chống sét.

Ngày nay, các hãng sản xuất biến tần quang điện hàng đầu thế giới với sự nhận thức về các mối đe dọa từ sét, đã sớm đưa ra biện pháp chủ động bảo vệ cho biến tần bằng cách tích hợp sẵn các module SPD PCB (printed circuit board) bên trong. Tuy nhiên, việc tích hợp trên mới chỉ đáp ứng một phần trong tổng thể giải pháp chống sét cho hệ thống điện NLMT.

Cần chú ý, việc lựa chọn các SPD tích hợp bên trong Model biến tần phải được thử nghiệm và đáp ứng theo Tiêu chuẩn quốc tế liên quan. Hơn nữa, phải đảm bảo sự phối hợp đồng bộ giữa các SPD bên trong Model biến tần với các SPD bảo vệ ở các vị trí khác trong cùng hệ thống Đđiện NLMT.

Có thể khẳng định, công tác chống sét cho công trình điện NLMT tại nước ta chưa nhận được sự quan tâm đúng mức, vẫn còn tồn tại sự thờ ơ và chủ quan. Hệ quả của thực trạng đó khiến các hạng mục chống sét không được tiến hành triệt để, hạn mức đầu tư cho chống sét bị giới hạn và giải pháp chống sét chưa bám sát theo hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật.

Tổng kết biện pháp giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc, hỏa hoạn đảm bảo an toàn cho con người và tài sản trên hệ thống điện NLMT:

Thứ nhất: Nguyên nhân chủ quan do yếu tố con người có thể khắc phục bằng nhiều biện pháp như tăng cường kiểm tra giám sát hoạt động triển khai lắp đặt. Quy chuẩn quy định hóa về nội dung và tần suất tiến hành kiểm tra bảo trì.

Thứ hai: Mưa đá, gió bão thuộc nhóm nguyên nhân khách quan, nhưng có thể thông qua tính toán thiết kế và sản xuất để tối ưu hóa khả năng chống chịu những tác động của thời tiết. Ví dụ: Thay đổi vật liệu cấu trúc hệ thống khung giá đỡ, cho khả năng chịu sức gió tốt hơn. Tăng cường khả năng chống chịu va đập tại bề mặt của các tấm pin có thể giảm đáng kể tác động do mưa đá gây ra.

Thứ ba: Kiểm soát và giảm thiểu thiệt hại sét thực hiện bằng cách áp dụng hệ thống quy chuẩn - tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế về chống sét vào các công tác: Đánh giá rủi ro, thiết kế, thẩm duyệt, lựa chọn vật tư thiết bị, thi công, nghiệm thu, kiểm tra và bảo trì.

Trong tương lai gần, tiềm năng từ nguồn năng lượng tái tạo sẽ góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng nền kinh tế quốc gia, giảm áp lực cho hệ thống công trình thủy điện và các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống. Để đạt được sự phát triển bền vững, đi song song với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng các nguồn năng lượng mới cần chú trọng hơn nữa trong vấn đề bảo vệ chống sét, tuân thủ chặt chẽ hệ thống quy chuẩn - tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế.

Đào Đỗ Khiêm - Phó Tổng Giám Đốc Shipyard

Đỗ Đông Việt, Lê Thành Bảo Trung - Công ty DHK