Mục lục
Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo là gì?
Các công ty điện lực gọi các hệ thống điện mặt trời hòa lưới khu dân cư là máy phát điện phân tán. Máy phát điện kết nối lưới điện – bao gồm động cơ diesel, điện năng lượng mặt trời, điện gió được kết nối với lưới điện cần được bảo vệ điện. Biến tần được kết nối với lưới điện phải được trang bị Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo được thiết kế để ngắt nguồn cung cấp điện khỏi lưới điện nếu xảy ra mất điện lưới.
Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo là gì?
Nó được đặt tên từ thuật ngữ “đảo”, là tình huống lưới điện bị mất điện do sự cố hoặc bảo trì nhưng một số ngôi nhà vẫn cung cấp điện năng lượng mặt trời cho lưới điện, phát điện trở lại các đường dây cung cấp điện không hoạt động khác.
Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo là một tính năng an toàn và bắt buộc được tích hợp trong tất cả các biến tần hòa lưới theo tiêu chuẩn UL1741 / IEEE 1547 và luật điện lực. Biến tần hòa lưới có các mạch giám sát tinh vi có thể phát hiện mất nguồn điện lưới chỉ trong vài phần giây và tự động tắt biến tần.
Vì sao biến tần hòa lưới phải có Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo?
An toàn của công nhân sửa chữa lưới điện.
Nếu biến tần không có tính năng Anti Islanding – bảo vệ chống đảo, khi các nhân viên điện lực ngắt điện để bảo trì lưới điện hoặc khắc phục sự cố, các Hệ thống điện mặt trời hòa lưới vẫn phát điện sẽ cung cấp điện ngược trở lại lưới điện sẽ gây ra một tình huống nguy hiểm cho nhân viên điện lực đang sửa chữa lưới điện.
An toàn của phần cứng lưới điện
Khi cơ sở hạ tầng lưới điện phát hiện sự cố, máy biến áp và các thiết bị khác trên lưới điện sẽ đóng để tự bảo vệ. Nếu lúc này biến tần của hệ thống điện mặt trời không có tính năng Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo, năng lượng điện được sản xuất từ các tấm pin mặt trời được phát lên lưới điện có thể phá hủy thiết bị đó, tạo ra một mớ hỗn độn tốn kém và nguy hiểm.
Vậy điều gì xảy ra với hệ thống điện mặt trời khi mất điện lưới?
Tất nhiên, nhược điểm của Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo là nếu có mất điện, biến tần năng lượng mặt trời của bạn sẽ tắt và nhà của bạn cũng sẽ bị mất điện.
Nếu bạn không muốn điều này xảy ra, thì đã có sẵn các giải pháp công nghệ. Bạn có thể dùng bộ biến tần Hybird (kết hợp hòa lưới với pin dự phòng) để cách ly nhà bạn khỏi lưới điện trong trường hợp mất điện và sử dụng kết hợp bộ lưu trữ pin và năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn cho đến khi điện lưới trở lại. Tuy nhiên, bạn phải trả gấp 2 đến 3 lần cho biến tần Hybird và chi phí để mua pin dự phòng cho hệ thống năng lượng mặt trời của mình.
Phương pháp chống đảo như thế nào?
Có hai phương pháp chống đảo là phương pháp thụ động theo dõi điện áp, tần số và phương pháp chống đảo chủ động là thay đổi đầu ra của công suất phản kháng để giúp làm mất ổn định đảo và đẩy nhanh quá trình hòa tan hệ thống để dập đảo.
Phương pháp thụ động
Các phương pháp thụ động bao gồm bất kỳ hệ thống nào phát hiện sự bất thường phải ngắt kết nối.
Dưới / quá điện áp
Việc phát hiện dưới / quá điện áp thường dễ thực hiện trong các bộ biến tần hòa lưới, vì chức năng cơ bản của bộ biến tần là bắt chước các điều kiện lưới điện, bao gồm cả điện áp. Điều đó có nghĩa là tất cả các bộ biến tần được kết nối nguồn điện đều có phần cứng cần thiết để phát hiện các thay đổi. Tất cả những gì cần thiết là một chương trình để phát hiện những thay đổi đột ngột. Tuy nhiên, sự thay đổi điện áp đột ngột thường xảy ra trên lưới khi các tải cao được bật và tắt, do đó phải sử dụng một giới hạn để tránh vấp phải phiền toái.
Dưới / trên tần số
Tần số của nguồn điện lưới là rất quan trọng đối với chức năng của bất kỳ thiết bị được cấp nguồn chính nào, vì tất cả các tải cảm ứng được hiệu chỉnh để chạy ở tần số danh định là 50 Hertz.
Các điều kiện tần số quá cao và thấp hơn có thể gây ra lỗi quá dòng tuần hoàn giữa các nguồn cung cấp, dẫn đến hư hỏng thiết bị và thương tích do quá nhiệt và có thể xảy ra hỏa hoạn.
Không giống như các biến thể về điện áp, không chắc rằng một mạch ngẫu nhiên sẽ có tần số giống với tần số của lưới điện. Hầu hết các bộ biến tần đều đồng bộ với tần số mạng.
Tỷ lệ thay đổi tần số
Tốc độ thay đổi tần số được cho bởi biểu thức sau:
f là tần số hệ thống,
t là thời gian,
∆P là sự mất cân bằng công suất,
G là dung lượng hệ thống và
H là quán tính của hệ thống.
Nếu tốc độ thay đổi tần số, hoặc giá trị ROCOF, trở nên lớn hơn một giá trị nhất định, thế hệ nhúng sẽ ngắt kết nối khỏi lưới.
Phát hiện nhảy pha điện áp
Phụ tải nói chung có hệ số công suất bị trễ, có nghĩa là chúng không chấp nhận điện áp từ lưới một cách hoàn hảo, nhưng cản trở nó một chút. Biến tần hòa lưới thường được thiết lập để có hệ số công suất thống nhất. Điều này sẽ thay đổi theo giai đoạn khi lưới điện bị lỗi, mà chúng tôi có thể sử dụng để phát hiện đảo.
Biến tần theo dõi pha của lưới điện bằng cách theo dõi khi tín hiệu vượt qua 0 volt, thay đổi đầu ra dòng điện vào mạch để tạo ra dạng sóng điện áp thích hợp. Khi ngắt lưới điện, hệ số công suất đột ngột dịch chuyển từ lưới điện so với phụ tải không hoàn toàn thống nhất. Vì mạch vẫn tạo ra dòng điện tạo ra điện áp đầu ra trơn tru với các tải đã biết, điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp đột ngột. Đến khi hoàn thành dạng sóng và trở về 0 thì nó sẽ bị lệch pha.
Điều tốt là sự thay đổi pha sẽ xảy ra ngay cả khi tải trùng khớp chính xác với nguồn cung cấp về tải điện trở, NDZ dựa trên các hệ số công suất, rất hiếm khi có sự thống nhất. Vấn đề là các sự kiện phổ biến, như khởi động / dừng động cơ, cũng gây ra nhảy pha khi trở kháng mới được thêm vào mạch. Điều này có nghĩa là hệ thống cần sử dụng biên độ sai số tương đối lớn, làm giảm hiệu quả.
Phát hiện sóng hài
Ngay cả với các nguồn nhiễu, tổng độ méo sóng hài (THD) của mạch nối lưới nói chung là không thể đo lường được do công suất thực tế vô hạn của lưới lọc ra các sự kiện này. Mặc dù vậy, biến tần thường có độ méo lớn hơn nhiều, lên tới 5% THD. Điều này là do xây dựng của họ; một số THD là một hiệu ứng phụ của các mạch cung cấp điện chế độ chuyển mạch mà hầu hết các bộ biến tần dựa vào.
Vì vậy, khi lưới điện ngắt kết nối, THD của mạch cục bộ sẽ tăng lên của chính các bộ biến tần. Điều này cung cấp một phương pháp phát hiện đảo rất an toàn, bởi vì nói chung không có nguồn THD nào khác có thể bằng biến tần. Ngoài ra, các tương tác bên trong các bộ biến tần, đặc biệt là các bộ biến áp, có các hiệu ứng phi tuyến tính tạo ra các sóng hài thứ 2 và thứ 3 duy nhất có thể dễ dàng đo được.
Nhược điểm của phương pháp này là một số tải có thể lọc biến dạng, giống như cách mà biến tần cố gắng thực hiện. Nếu bộ lọc này đủ mạnh, nó có thể làm giảm THD xuống dưới mức cần thiết để kích hoạt phát hiện. Các hệ thống không có máy biến áp ở “bên trong” điểm ngắt kết nối sẽ gây khó khăn cho việc phát hiện. Vấn đề lớn nhất là các biến tần hiện đại cố gắng hạ thấp THD, trong một số trường hợp đến giới hạn không thể đo lường được.
Các phương pháp chủ động
Các phương pháp chủ động cố gắng phát hiện lỗi mạng bằng cách đưa các tín hiệu nhỏ vào đường truyền, sau đó phát hiện xem việc đọc tín hiệu có thay đổi hay không.
Tiêm dòng điện thứ tự âm
Đây là một phương pháp phát hiện đảo chủ động có thể được sử dụng bởi bộ biến tần ba pha. Phương pháp này dựa trên việc đưa vào dòng điện thứ tự âm và phát hiện và định lượng điện áp thứ tự âm tương ứng tại điểm nối chung. Phương pháp tiêm dòng điện thứ tự âm: Phát hiện một sự kiện đảo trong vòng 60 ms (3 chu kỳ) yêu cầu tiêm dòng thứ tự âm 2% đến 3% để phát hiện đảo; có thể phát hiện chính xác sự kiện đảo cho tỷ lệ ngắn mạch lưới là 2 hoặc cao hơn
Đo trở kháng
Đo trở kháng đo trở kháng tổng thể của mạch được cấp bởi biến tần. Nó thực hiện điều này bằng cách tăng nhẹ biên độ dòng điện, tạo ra quá nhiều dòng điện tại một thời điểm nhất định. Thông thường, điều này sẽ không ảnh hưởng đến điện áp đo được, vì dòng điện phụ bị ngấm vào lưới điện. Trong trường hợp ngắt kết nối, ngay cả sự gia tăng nhỏ cũng sẽ dẫn đến sự gia tăng đáng kể điện áp, cho phép phát hiện đảo.
Ưu điểm chính của phương pháp này là nó có NDZ rất nhỏ cho bất kỳ biến tần đơn nhất định nào. Tuy nhiên, trong trường hợp có nhiều bộ biến tần, mỗi bộ biến tần sẽ tăng tín hiệu hơi khác nhau vào đường dây, ẩn các ảnh hưởng trên bất kỳ bộ biến tần nào. Có thể giải quyết vấn đề này bằng cách liên lạc giữa các bộ biến tần để đảm bảo chúng đều tăng theo cùng một lịch trình.
Chuyển đổi tần số chế độ trượt
Đây là một trong những phương pháp phát hiện đảo mới nhất. Nó dựa trên việc thay đổi pha đầu ra của biến tần hơi lệch với lưới điện, với kỳ vọng rằng lưới điện sẽ lấn át tín hiệu này. Hệ thống dựa vào các hoạt động của một vòng lặp khóa pha được tinh chỉnh để trở nên không ổn định khi lưới điện không áp đảo tín hiệu; trong trường hợp này, PLL cố gắng điều chỉnh tín hiệu trở lại chính nó, tín hiệu được lập trình để tiếp tục trôi. Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ bị lệch tần số thiết kế, gây tắt máy biến tần.
Điều tốt là nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phần cứng hiện có đã có trong biến tần. Điểm bất lợi là nó cần biến tần luôn hơi lệch với lưới điện, hệ số công suất giảm. Nói chung, hệ thống có NDZ rất nhỏ và sẽ nhanh chóng ngắt kết nối.
Thiên vị tần số
Độ lệch tần số tạo ra tín hiệu hơi lệch tần số vào lưới điện, nhưng đặt lại tín hiệu này vào cuối mỗi chu kỳ bằng cách nhảy trở lại pha khi điện áp vượt qua 0. Điều này tương tự như Chế độ trượt, nhưng hệ số công suất vẫn gần với lưới hơn và tự đặt lại sau mỗi chu kỳ. Hơn nữa, tín hiệu ít có khả năng bị lọc ra.
Có rất nhiều biến thể đối với sơ đồ cơ bản này. Phiên bản Nhảy tần, còn được gọi là “phương pháp ngựa vằn”, chỉ chèn ép vào một số chu kỳ cụ thể trong một mẫu tập hợp. Điều này làm giảm khả năng các mạch bên ngoài có thể lọc ra tín hiệu.
Để tìm hiểu thêm về Anti Islanding – Bảo vệ chống đảo biến tần điện mặt trời hay các vấn đề khác liên quan đến điện năng lượng mặt trời, hãy liện hệ với chúng tôi, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ, tư vấn miễn phí.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên lắp điện năng lượng mặt trời, Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn tốt nhất, cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội
