Vì Sao Điện DC Khó Dập Hồ Quang? Rủi Ro Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời

Trong hệ thống điện mặt trời, điện DC là nguồn điện được tạo ra trực tiếp từ tấm pin. Khác với điện AC trong lưới điện dân dụng, điện DC có đặc tính dòng điện đi theo một chiều ổn định. Chính đặc điểm này khiến hồ quang điện DC khó dập hơn, dễ gây cháy đầu nối, cháy CB DC, cháy tủ điện hoặc hư hỏng inverter nếu thi công sai kỹ thuật.

Hồ quang điện là gì?

Hồ quang điện là hiện tượng dòng điện phóng qua không khí giữa hai điểm dẫn điện khi có sự chênh lệch điện áp đủ lớn. Khi đó, không khí bị ion hóa và trở thành môi trường dẫn điện tạm thời.

Trong thực tế, hồ quang có thể xuất hiện khi:

• Rút jack MC4 khi hệ thống đang phát điện
• CB, cầu dao hoặc công tắc đóng cắt sai chuẩn
• Đầu nối DC bị lỏng
• Dây DC bị trầy, chạm chập
• Cos đấu nối không chặt
• MC4 kém chất lượng hoặc bấm sai kỹ thuật
• Tủ điện DC bị ẩm, bụi hoặc oxy hóa tiếp điểm

Hồ quang điện sinh ra nhiệt độ rất cao, có thể làm chảy nhựa, cháy dây dẫn, hỏng thiết bị bảo vệ và gây nguy cơ cháy nổ.

Vì sao điện DC khó dập hồ quang hơn điện AC?

Điểm khác biệt quan trọng nhất nằm ở đặc tính của dòng điện.

Điện AC là dòng điện xoay chiều, liên tục đổi chiều theo tần số 50Hz. Trong mỗi chu kỳ, dòng điện AC sẽ đi qua điểm bằng 0 nhiều lần. Điểm này gọi là zero crossing. Khi dòng điện đi qua 0, hồ quang có cơ hội tự tắt dễ hơn.

Trong khi đó, điện DC là dòng điện một chiều, không đổi chiều và không có điểm đi qua 0 tự nhiên. Khi hồ quang DC đã hình thành, dòng điện vẫn tiếp tục duy trì theo một hướng, khiến hồ quang cháy dai hơn, khó ngắt hơn và nguy hiểm hơn.

Nói đơn giản:

Điện AC có thời điểm dòng điện tự giảm về 0 nên hồ quang dễ tắt hơn. Điện DC không có thời điểm này nên hồ quang khó dập hơn.

Hồ quang DC nguy hiểm như thế nào trong điện mặt trời?

Trong hệ thống điện mặt trời, một string pin có thể đạt vài trăm volt DC, thậm chí trên 1.000V DC ở các hệ thống lớn. Khi xảy ra hồ quang, năng lượng phóng điện rất lớn.

Các rủi ro thường gặp gồm:

1. Cháy đầu nối MC4

MC4 là điểm nối phổ biến nhất trong hệ thống điện mặt trời. Nếu đầu nối bị lỏng, bấm sai, không đồng bộ hãng hoặc nước lọt vào, hồ quang DC có thể phát sinh tại điểm tiếp xúc.

Ban đầu chỉ là nóng nhẹ, sau đó nhựa MC4 có thể chảy, đen, nứt và cuối cùng gây cháy.

2. Cháy CB DC hoặc cầu dao DC

Nếu sử dụng CB AC thay cho CB DC, thiết bị có thể không dập được hồ quang khi ngắt mạch. Điều này khiến hồ quang kéo dài bên trong CB, gây cháy tiếp điểm, nổ vỏ hoặc hỏng tủ điện.

Vì vậy, mạch DC bắt buộc phải dùng thiết bị đóng cắt đúng chuẩn DC.

3. Cháy dây DC

Dây DC nếu bị trầy, gập, cọ mái tôn, cắn bởi chuột hoặc đi dây không đúng kỹ thuật có thể gây chạm chập. Khi lớp cách điện suy giảm, hồ quang có thể phát sinh giữa lõi dẫn điện và khung kim loại.

4. Hư hỏng inverter

Hồ quang hoặc xung bất thường trên đường DC có thể làm inverter báo lỗi, ngắt bảo vệ hoặc hư linh kiện đầu vào PV. Một số inverter hiện đại có chức năng AFCI để phát hiện hồ quang, nhưng không nên phụ thuộc hoàn toàn vào tính năng này.

5. Nguy cơ cháy lan

Do dây DC thường đi trên mái, gần vật liệu chống thấm, xốp cách nhiệt, máng cáp hoặc kết cấu mái tôn, nếu phát sinh hồ quang kéo dài có thể gây cháy lan rất nhanh.

Những nguyên nhân phổ biến gây hồ quang DC

Hồ quang DC không tự nhiên xuất hiện nếu hệ thống được thiết kế và thi công đúng. Phần lớn sự cố đến từ lỗi kỹ thuật.

Các nguyên nhân thường gặp gồm:

• Dùng MC4 kém chất lượng
• Bấm MC4 không đúng dụng cụ
• Trộn MC4 khác hãng, không khớp tiếp xúc
• Đấu nối lỏng trong tủ điện DC
• Dùng CB AC cho mạch DC
• Dây DC không đạt chuẩn ngoài trời
• Dây bị cấn mái tôn hoặc cạnh sắc
• Không cố định dây chắc chắn
• Rút jack MC4 khi string đang có dòng điện
• Không kiểm tra điện áp trước khi thao tác
• Chia string vượt điện áp cho phép của inverter
• Tủ điện DC bị nước, bụi, côn trùng xâm nhập
• Không bảo trì định kỳ

Vì sao không được rút MC4 khi hệ thống đang hoạt động?

Khi hệ thống đang phát điện, giữa hai đầu MC4 có dòng DC chạy qua. Nếu rút đầu nối lúc này, khoảng cách giữa hai tiếp điểm tăng dần nhưng dòng điện vẫn cố duy trì, tạo ra hồ quang điện.

Hồ quang này có thể gây:

• Bỏng tay người thao tác
• Cháy đầu nối
• Hỏng tiếp điểm MC4
• Phóng tia lửa ra xung quanh
• Làm inverter báo lỗi PV
• Tăng nguy cơ cháy trên mái

Vì vậy, trước khi tháo MC4 cần ngắt tải đúng quy trình, tắt inverter, ngắt DC switch hoặc CB DC phù hợp và đảm bảo string không còn dòng tải nguy hiểm.

Vì sao CB DC khác CB AC?

CB DC được thiết kế riêng để cắt dòng một chiều. Bên trong CB DC thường có cơ cấu dập hồ quang phù hợp với đặc tính dòng DC, khoảng cách tiếp điểm và buồng dập hồ quang được thiết kế để xử lý hồ quang khó tắt hơn.

CB AC chỉ phù hợp với điện xoay chiều. Khi dùng CB AC cho mạch DC, đặc biệt ở điện áp cao, hồ quang có thể không được dập hoàn toàn.

Đây là lỗi thi công rất nguy hiểm và không nên chấp nhận trong hệ thống điện mặt trời.

Cách hạn chế hồ quang DC trong hệ thống điện mặt trời

Để giảm rủi ro hồ quang DC, cần kiểm soát từ khâu thiết kế, vật tư đến thi công và bảo trì.

1. Thiết kế string đúng điện áp

Cần tính toán Voc, Vmp, Isc của tấm pin và số lượng tấm trên mỗi string để đảm bảo không vượt quá điện áp DC tối đa của inverter.

2. Dùng thiết bị bảo vệ đúng chuẩn DC

Các thiết bị cần đúng loại gồm:

• CB DC
• Cầu chì gPV
• SPD DC
• DC isolator
• Jack MC4 chất lượng
• Dây DC chuyên dụng
• Combiner box DC

Không dùng thiết bị AC thay thế cho phần DC.

3. Bấm MC4 đúng kỹ thuật

MC4 phải được bấm bằng kìm chuyên dụng, đúng tiết diện dây, đúng đầu cos, đúng lực ép. Sau khi bấm cần kéo kiểm tra độ chắc và đảm bảo gioăng chống nước kín.

4. Không trộn MC4 khác hãng

Nhiều đầu MC4 nhìn bên ngoài giống nhau nhưng kích thước tiếp điểm, vật liệu và độ khít có thể khác. Trộn MC4 khác hãng có thể làm tăng điện trở tiếp xúc, gây nóng và phát sinh hồ quang.

5. Đi dây DC gọn và có bảo vệ

Dây DC cần được cố định chắc chắn, tránh cọ xát, tránh đọng nước, tránh đi sát cạnh sắc hoặc vị trí nhiệt độ quá cao. Với đoạn dễ va chạm, nên có ống bảo vệ hoặc máng kỹ thuật.

6. Kiểm tra nhiệt độ điểm nối

Sau khi hệ thống vận hành, nên kiểm tra các điểm nối MC4, tủ DC, CB DC, cầu chì và đầu vào inverter. Với hệ lớn, camera nhiệt giúp phát hiện điểm nóng bất thường trước khi xảy ra cháy.

7. Ưu tiên inverter có AFCI

AFCI là chức năng phát hiện hồ quang. Một số inverter hiện đại có thể nhận diện tín hiệu bất thường trên đường DC và ngắt hệ thống để giảm nguy cơ cháy. Tuy nhiên, AFCI chỉ là lớp bảo vệ bổ sung, không thay thế cho thi công đúng kỹ thuật.

Dấu hiệu có thể đang xảy ra lỗi hồ quang DC

Người dùng cần liên hệ kỹ thuật kiểm tra nếu thấy:

• Inverter báo lỗi Arc Fault hoặc AFCI
• Có mùi khét gần tủ điện hoặc inverter
• MC4 bị nóng, chảy nhựa, đổi màu
• CB DC nóng bất thường
• Dây DC bị đen, giòn, nứt
• Có tiếng lách tách trong tủ DC
• Sản lượng giảm bất thường
• Hệ thống hay mất PV vào lúc nắng mạnh
• SPD DC báo lỗi hoặc chuyển màu đỏ

Không nên tự mở tủ DC hoặc tháo dây khi chưa có chuyên môn.

Kết luận

Điện DC khó dập hồ quang vì dòng điện một chiều không có điểm đi qua 0 tự nhiên như điện AC. Khi hồ quang DC đã hình thành, nó có thể cháy kéo dài, sinh nhiệt lớn và gây nguy cơ cháy nổ cao hơn nếu thiết bị đóng cắt, đầu nối hoặc dây dẫn không đạt chuẩn.

Trong hệ thống điện mặt trời, phần DC cần được đặc biệt chú trọng vì điện áp string có thể lên tới vài trăm đến hơn 1.000V DC. Để vận hành an toàn, cần thiết kế string đúng, sử dụng thiết bị DC chuyên dụng, bấm MC4 chuẩn, đi dây đúng kỹ thuật và kiểm tra định kỳ.

LumiSolar – thương hiệu thuộc Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá chuyên tư vấn, thiết kế, thi công và bảo trì hệ thống điện mặt trời an toàn, đúng kỹ thuật tại Hải Phòng và khu vực miền Bắc.

Thông tin liên hệ:
LumiSolar – Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá
Địa chỉ công ty: 194 Trung Hành, Hải An, Hải Phòng
Showroom: 489 Ngô Gia Tự, Hải An, Hải Phòng
Hotline: 0981.669.996
Website: lumisolar.vn