1. Tại sao cần quan tâm đến tiêu chuẩn ?

Từng nội dung, con số đưa ra trong tiêu chuẩn được xây dựng nên bởi kết quả của không phải một, hai mà là hàng trăm nghìn lần nghiên cứu – thử nghiệm – hiệu chỉnh – tiếp tục thử nghiệm… Tất cả các công việc này được thực hiện bởi những người có nền tảng kỹ thuật tốt nhất thuộc Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế – IEC.

Từ các kết quả có xác suất cao nhất mới có thể đúc kết ra được nội dung khuyến nghị có giá trị đến người đọc, người quan tâm. Chưa dừng lại ở đó, sau khi có hiệu lực công bố, các bộ tiêu chuẩn này vẫn tiếp tục được thử nghiệm và theo dõi kết quả trong ứng dụng thực tế, mỗi vài tháng hoặc năm nếu có những thay đổi lớn cần điều chỉnh – một phiên bản mới sẽ ra đời.

1.1 Không cần tiêu chuẩn công việc hoặc dự án quang điện có hoàn thành được hay không ?

Không tham chiếu tiêu chuẩn, công việc mà bạn đang thực hiện vẫn có thể hoàn thành, hệ thống quang điện vẫn đi vào vận hành bình thường, dựa vào kinh nghiệm – sự nhân bản thiết kế – hoặc “Rule of thumb”. Tuy nhiên, có hai điểm cần nhắc đến:

Một là, bạn chỉ có thể dừng lại ở cấp độ xây lắp các hệ thống quang điện đơn lẻ, theo hình thức tự cung tự cấp. Còn ở cấp độ dự án hoặc cao hơn là đề án, từ bước lập báo cáo nghiên cứu khả thi – thiết kế nguyên lý, hệ thống tiêu chuẩn đã được đơn vị tư vấn thiết kế đưa vào ứng dụng. Tiếp theo đó là các bước thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công, vận hành và chạy thử nghiệm, nghiệm thu đều cần vận dụng chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn.

Hai, bạn xây lắp lên một hệ thống và chỉ nhìn thấy kết quả là nó đã chạy được, còn thực sự có bao nhiêu điểm tồn tại, chưa được tính toán dự liệu đều trở nên vô hình, cho đến khi có những dấu hiệu bất thường xảy ra.

1.2 Tiêu chuẩn quốc tế với tiêu chuẩn quốc gia

Cụ thể là hệ thống tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam ta được xây dựng hoàn toàn tương đương hoặc tham chiếu bởi các bộ tiêu chuẩn quốc tế IEC/IEEE/ISO…

2. Trong bài viết này sẽ giới thiệu về IEC 61643-31 bộ tiêu chuẩn cho hạng mục chống sét lan truyền ứng dụng trong hệ thống điện mặt trời

• IEC 61643-31 là tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu về hiệu suất, an toàn và phương pháp thử nghiệm đối với các thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trong hệ thống quang điện (PV). Tiêu chuẩn này đảm bảo rằng các SPD có thể bảo vệ hệ thống PV khỏi những hư hỏng do những tác động từ cú sét trực tiếp hoặc gián tiếp, quá áp tạm thời.
• Tiêu chuẩn này áp dụng cho SPD lắp đặt ở phía DC của hệ thống PV, giúp bảo vệ các tấm pin, bộ biến tần và các thiết bị điện khác khỏi sự cố do sét hoặc quá áp.
• IEC 61643-31 không bao gồm các yêu cầu dành cho SPD bảo vệ hệ thống lưu trữ nguồn trong hệ thống PV.
• IEC 61643-31 không bao gồm các yêu cầu dành cho SPD có đầu vào, ra riêng biệt (input, output terminal) chứa trở kháng nối tiếp giữa 2 đầu cực này.

3. Điều kiện môi trường đối với các SPD đạt chuẩn IEC 61643-31

Để SPD đạt chuẩn IEC 61643-31 cần có khả năng chịu đựng được các điều kiện môi trường khắc nghiệt bao gồm:

• Điện áp làm việc liên tục tối đa (Ucpv): Mức điện áp DC đầu vào cao nhất của hệ thống điện mặt trời không được vượt quá điện áp hoạt động liên tục tối đa Ucpv của SPD.
• Áp suất không khí và độ cao: SPD phải hoạt động tốt ở độ cao tối đa 2000m, tối thiểu -500m so với mực nước biển. Nếu SPD được lắp đặt ở độ cao lớn hơn, cần có điều chỉnh về thiết kế hoặc vật liệu để đảm bảo khả năng cách điện không bị suy giảm.
• Nhiệt độ môi trường: SPD có thể hoạt động trong một dải nhiệt độ rộng, tối đa -40°C đến +70°C để phù hợp với các điều kiện thời tiết khác nhau.
• Độ ẩm tương đối: SPD phải chịu được độ ẩm tương đối lên đến 100% mà không bị hỏng hóc hoặc giảm hiệu suất. Đặc biệt, SPD dùng trong hệ thống điện mặt trời thường lắp đặt ngoài trời, cần có khả năng chống hơi ẩm, sương muối và nước mưa.

4. Phân loại SPD theo IEC 61643-31

• IEC 61643-31 quy định cách phân loại thiết bị chống sét lan truyền (SPD – Surge Protective Device) dành cho hệ thống điện mặt trời (PV – Photovoltaic). Việc phân loại giúp xác định đặc điểm, ứng dụng và hiệu suất của từng loại SPD trong hệ thống điện mặt trời.
• Phân loại theo phương pháp bảo vệ của SPD: Giới hạn điện áp, chuyển mạch điện áp hoặc kết hợp cả 2 phương pháp.
• Phân loại theo cấp độ bảo vệ: SPD type 1, SPD type 2, SPD type 3.
• Phân loại theo vị trí lắp đặt: Trong nhà, ngoài trời.
• Phân loại theo khả năng tiếp cận: SPD có thể hoặc không thể chạm vào một phần hay toàn bộ bởi người không có kỹ năng chuyên môn hoặc kiến thức về thiết bị.
• Bộ ngắt kết nối (Bao gồm cả bảo vệ quá dòng): Các phương pháp ngắt kết nối để bảo vệ SPD trong hệ thống điện mặt trời.
• Mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập của bụi và nước của vỏ SPD: IP
• Nhiệt độ và độ ẩm môi trường mà SPD có khả năng chịu được.
• Số lượng cực kết nối của SPD.
• Trạng thái khi hỏng: Open-Circuit Failure Mode (OCFM)/Short-Circuit Faillure Mode (SCFM).
• Cấu trúc hệ thống tiếp địa của điện mặt trời.

5. Các yêu cầu chính của IEC 61643-31

IEC 61643-31 quy định các điều kiện kỹ thuật và an toàn mà SPD – Surge Protective Device dành cho hệ thống PV – Photovoltaic phải đáp ứng.

5.1 Yêu cầu chung

Hãng sản xuất phải đảm bảo trên SPD cần thể hiện rõ các thông tin sau:

• Điện áp làm việc liên tục tối đa (Ucpv)
• Mức bảo vệ điện áp (Up)
• Khả năng chịu dòng sét (Iimp, In, Imax)
• Dòng ngắn mạch tối đa (Isccr)
• Biểu tượng chống sét và số tiêu chuẩn IEC 61643-31

5.2 Yêu cầu kỹ thuật về điện

• SPD cần có phương pháp bảo vệ phòng ngừa chống tiếp xúc trực tiếp, đặc biệt với các SPD được phân loại là SPD không thể chạm vào một phần hoặc toàn bộ thiết bị.
• Dòng rò chảy qua dây PE (Residual Current I_PE) khi SPD hoạt động (ngắn mạch): Cần đảm bảo đủ nhỏ khi SPD được kết nối với PV ở điện áp hoạt động liên tục tối đa (UCPV).
• Cấp độ bảo vệ điện áp (Up): Tuân theo IEC 61643-11: 2011.
• Nhiệm vụ: SPD phải chịu được mức điện áp DC cao nhất của hệ thống điện mặt trời mà không bị suy giảm hiệu suất. SPD phải có khả năng ngắt dòng kéo theo (flow current).
• Có thiết bị ngắt kết nối bên ngoài hoặc bên trong SPD giúp ngắt SPD khỏi hệ thống khi quá dòng, quá nhiệt. Phải có chỉ báo trạng thái trực quan cho biết trạng thái của SPD.
• Điện trở cách điện của SPD phải đủ để đảm bảo dòng điện rò (leakage current) nằm trong giới hạn cho phép và bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp.
• Vỏ SPD phải có độ bền điện môi đủ để ngăn ngừa sự cố cách điện và bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp.

5.3 Yêu cầu kỹ thuật về cơ học

Các bộ phần của SPD như bulong, ecu, chốt cắm… cần đảm bảo độ bền cơ học, khả năng chịu rung động, va đập và các yếu tố vật lý khác để có thể hoạt động ổn định.

6. Phương pháp thử nghiệm theo IEC 61643-31

Tiêu chuẩn IEC 61643-31 quy định nhiều bài kiểm tra nghiêm ngặt để đánh giá chất lượng của SPD, bao gồm:

• Thử nghiệm dòng xung sét (Iimp, In, Imax): Đánh giá khả năng chịu đựng của SPD trước dòng xung sét thực tế.
• Thử nghiệm điện áp dư (Up): Đo điện áp còn lại sau khi SPD hoạt động.
• Thử nghiệm chịu nhiệt và môi trường: Đánh giá khả năng hoạt động của SPD trong điều kiện khắc nghiệt.
• Thử nghiệm tuổi thọ: Kiểm tra độ bền của SPD sau nhiều chu kỳ sử dụng.
• Thử nghiệm an toàn: Đảm bảo SPD không gây cháy nổ khi gặp sự cố.

7. Lợi ích của IEC 61643-31 đối với hệ thống điện mặt trời

• Nâng cao độ an toàn và tuổi thọ của hệ thống điện mặt trời: SPD đạt chuẩn IEC 61643-31 giúp giảm thiểu nguy cơ hư hỏng thiết bị, tăng tuổi thọ hệ thống điện mặt trời.
• Giảm chi phí bảo trì và sửa chữa: Bảo vệ hiệu quả giúp giảm thiểu sự cố, tiết kiệm chi phí thay thế linh kiện hỏng hóc do sét đánh.
• Đảm bảo hiệu suất tối ưu: SPD giúp duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống điện mặt trời bằng cách ngăn chặn sự cố do quá áp.
• Đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế: Tuân thủ IEC 61643-31 giúp hệ thống điện mặt trời đạt chuẩn quốc tế, tạo lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp.

8. Một số ví dụ điển hình về một sản phẩm được coi là đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61643-31

DEHNcombo là dòng sản phẩm chống sét lan truyền (SPD – Surge Protective Device) thế hệ mới do DEHN, một thương hiệu hàng đầu trong lĩnh vực bảo vệ chống sét phát triển. Sản phẩm này được thiết kế đặc biệt để bảo vệ hệ thống điện mặt trời (PV – Photovoltaic) khỏi các xung sét và quá áp, giúp tăng độ an toàn và tuổi thọ cho hệ thống.

DEHNcombo là SPD loại 1+2, kết hợp cả khả năng chịu dòng sét trực tiếp (10/350 µs) và xung quá áp (8/20 µs), đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61643-31 dành cho SPD trong hệ thống điện mặt trời. Ngoài ra, DEHNcombo sử dụng công nghệ an toàn tiên tiến với cơ chế ngắt nhiệt và bảo vệ quá dòng, đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Với thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất cao và độ tin cậy vượt trội, DEHNcombo là giải pháp lý tưởng cho các hệ thống điện mặt trời, giúp bảo vệ hiệu quả trước tác động do sét đánh và các xung quá áp, giảm thiểu chi phí bảo trì và sự cố hệ thống.

9. Kết luận

Tiêu chuẩn IEC 61643-31 đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu suất cho hệ thống điện mặt trời. Việc lựa chọn SPD đạt chuẩn không chỉ giúp bảo vệ thiết bị khỏi rủi ro sét đánh mà còn góp phần duy trì hiệu suất và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Các doanh nghiệp và kỹ sư điện nên ưu tiên sử dụng SPD theo IEC 61643-31 để đảm bảo hệ thống điện mặt trời hoạt động ổn định và bền vững trong thời gian dài.

Xem thêm bài viết Giải pháp chống sét lan truyền cho hệ thống điện năng lượng mặt trời

Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất về các giải pháp phòng chống sét toàn diện.

• Văn phòng Hồ Chí Minh: 21 D3A, KDC Kiến Á, Phước Long B, Thủ Đức, TP HCM. 
• Văn phòng Hà Nội: Tòa nhà Resco (B15), Đường Nguyễn Cảnh Dị – Quận Hoàng Mai – Tp. Hà Nội.
• Website: dhk.com.vn 
• Hotline: 0985 251 385
• Facebook: Giải pháp và thiết bị Chống sét DHK
• LinkedIn: DHK JSC E&S