Tủ điện năng lượng mặt trời là gì? Cấu tạo, nguyên lý và chức năng

Điện mặt trời đang trở thành giải pháp được nhiều hộ gia đình, doanh nghiệp & nhà xưởng lựa chọn nhằm tiết kiệm chi phí điện, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Để hệ thống điện mặt trời vận hành ổn định, an toàn & đạt hiệu suất cao, bên cạnh tấm pin quang điện, biến tần & hệ thống dây dẫn, tủ điện năng lượng mặt trời cũng là thiết bị đóng vai trò quan trọng. Vậy chính xác tủ điện năng lượng mặt trời là gì? Tủ có cấu tạo, nguyên lý hoạt động như thế nào & đảm nhận những chức năng gì? Hãy cùng tìm hiểu với ATPro nhé!

Tủ điện năng lượng mặt trời là gì?

Tủ điện năng lượng mặt trời (Solar Combiner Box/Solar Electrical Panel) là thiết bị dùng để lắp đặt, tập trung & bảo vệ các thành phần trong hệ thống điện mặt trời. Tủ thường chứa các thiết bị đóng cắt, bảo vệ quá dòng, chống sét lan truyền, cầu đấu & các thiết bị giám sát cần thiết, tuỳ thuộc vào quy mô cũng như thiết kế của hệ thống. 

Tủ điện giúp quản lý dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin năng lượng mặt trời & dòng điện xoay chiều (AC) sau khi chuyển đổi qua biến tần. Nhờ đó, điện năng được phân phối đến các thiết bị tiêu thụ/kết nối với lưới điện theo thiết kế hệ thống. 

Tuỳ vào mô hình lắp đặt, tủ điện năng lượng mặt trời có thể được chia thành các loại sau:

– Tủ điện DC: tập trung vào các chuỗi pin mặt trời, hỗ trợ đóng cắt & bảo vệ phía điện một chiều trước khi dòng điện đi vào biến tần (inverter)

– Tủ điện AC: quản lý nguồn điện xoay chiều đầu ra của biến tần, thực hiện đóng cắt, bảo vệ & kết nối với hệ thống điện của công trình 

– Tủ điện kết hợp DC/AC: tích hợp các thiết bị bảo vệ phía DC & AC trong cùng một tủ khi thiết kế, điều kiện vận hành & yêu cầu an toàn cho phép

– Tủ điện hoà lưới/Tủ điện Hybrid: hỗ trợ quản lý kết nối giữa biến tần, lưới điện, tải tiêu thụ & hệ thống pin lưu trữ đối với những hệ thống có yêu cầu tương ứng 

Cấu tạo chung của tủ điện năng lượng mặt trời hiện nay 

Tủ điện năng lượng mặt trời hiện nay được cấu thành từ nhiều bộ phận khác nhau. Mỗi bộ phận đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng, phối hợp để hệ thống hoạt động an toàn & ổn định.

Vỏ tủ 

Vỏ tủ là bộ phận bên ngoài dùng để bảo vệ các thiết bị điện bên trong khỏi bụi bẩn, độ ẩm, tác động cơ học & những yếu tố môi trường khác. Vỏ tủ thường được chế tạo từ thép sơn tĩnh điện, inox hoặc vật liệu cách điện phù hợp. Ngoài chức năng bảo vệ, vỏ tủ còn giúp bố trí thiết bị khoa học, thuận tiện cho việc kiểm tra, bảo trì & sửa chữa. 

Aptomat, thiết bị đóng cắt 

Aptomat (CB)/các thiết bị đóng cắt chuyên dụng được sử dụng để ngắt mạch khi cần bảo trì, xử lý sự cố hoặc cô lập một phần hệ thống. Thiết bị đóng cắt phù hợp giúp người vận hành kiểm soát nguồn điện hiệu quả hơn, đồng thời hạn chế rủi ro khi xảy ra sự cố.

Cầu chì, thiết bị bảo vệ quá dòng 

Cầu chì, aptomat & các thiết bị bảo vệ quá dòng có nhiệm vụ hạn chế tác động của dòng điện vượt mức cho phép trong những tình huống sự cố. 

Thiết bị chống sét lan truyền

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) giúp hạn chế các xung quá áp có thể truyền theo đường dây điện do sét/thao tác đóng cắt trong hệ thống. Thông thường, SPD được bố trí ở phía DC, phía AC hoặc cả 2 phía tùy theo thiết kế, mức độ phơi nhiễm sét & yêu cầu bảo vệ của công trình. 

Thanh cái, cầu đấu & dây dẫn

Thanh cái, cầu đấu & dây dẫn đảm nhiệm việc kết nối điện giữa các thiết bị trong tủ, giúp phân phối dòng điện theo sơ đồ thiết kế & đảm bảo các mối nối được tổ chức rõ ràng. 

Thiết bị giám sát & phụ kiện

Tuỳ theo yêu cầu vận hành, tủ điện có thể được trang bị thêm đồng hồ đo điện, bộ giám sát dòng điện, điện áp, đèn báo trạng thái, rơ le bảo vệ, thiết bị truyền thông hoặc bộ điều khiển. 

Nguyên lý hoạt động của tủ điện năng lượng mặt trời 

Nguyên lý hoạt động của tủ điện năng lượng mặt trời phụ thuộc vào vị trí của tủ trong hệ thống. Nhìn chung, tủ tiếp nhận, đóng cắt, bảo vệ & phân phối điện năng theo sơ đồ kết nối đã được thiết kế.

Tấm pin năng lượng mặt trời (Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện DC) => Tủ điện DC (Tập trung chuỗi pin, đóng cắt & bảo vệ phía DC) => Biến tần (Chuyển đổi điện DC thành AC) => Tủ điện AC (Đóng cắt, bảo vệ & phân phối điện xoay chiều) => Tải tiêu thụ/Điểm đấu nối lưới điện.

*Đây là sơ đồ nguyên lý tổng quát của hệ thống điện mặt trời có tủ điện DC & AC riêng biệt.

Các chức năng chính của tủ điện năng lượng mặt trời 

Tủ điện năng lượng mặt trời không chỉ là nơi tập trung thiết bị điện, mà còn đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống. 

Bảo vệ hệ thống điện mặt trời 

Các thiết bị bảo vệ được lựa chọn phù hợp giúp hạn chế hậu quả của quá dòng, ngắn mạch & xung quá áp. 

Đóng cắt, cô lập mạch điện 

Tủ điện cho phép đóng/ngắt các mạch theo thiết kế nhằm phục vụ bảo trì, kiểm tra & xử lý sự cố. Khả năng cô lập từng phần giúp kỹ thuật viên thuận tiện hơn khi kiểm tra thiết bị, đồng thời hạn chế ảnh hưởng đến những khu vực khác của hệ thống nếu cấu hình cho phép. 

Phân phối, kết nối nguồn điện 

Tủ điện AC hỗ trợ kết nối nguồn điện từ biến tần đến hệ thống phân phối điện của công trình. Trong khi đó, tủ điện DC tập trung & kết nối các chuỗi pin trước khi đưa điện đến biến tần. Nhờ bố trí các điểm đấu nối theo sơ đồ rõ ràng, việc quản lý dòng điện trở nên thuận tiện & dễ kiểm tra hơn. 

Hạn chế tác động của sét lan truyền 

SPD được tích hợp đúng cách giúp giảm mức áp quá do xung sét lan truyền tác động lên thiết bị. Tuy nhiên, SPD không thay thế toàn bộ hệ thống chống sét trực tiếp & tiếp địa. Do vậy, cần xem xét tổng thể các biện pháp bảo vệ theo đặc điểm của từng công trình.

Hỗ trợ giám sát, bảo trì

Tủ điện được bố trí hợp lý giúp nhân viên kỹ thuật dễ dàng kiểm tra trạng thái thiết bị, đo thông số điện & xác định vị trí xảy ra bất thường. Khi kết hợp với thiết bị đo lường & hệ thống giám sát, tủ điện còn hỗ trợ thu thập dữ liệu vận hành, phục vụ đánh giá hiệu quả hoạt động & lập kế hoạch bảo trì định kỳ.

>>> Xem thêm: So sánh biến tần 1 pha và 3 pha: Lựa chọn nào tối ưu cho hệ thống điện mặt trời?

Tủ điện năng lượng mặt trời là bộ phận quan trọng giúp đóng cắt, bảo vệ, kết nối & quản lý các mạch điện trong hệ thống điện mặt trời. Tùy theo thiết kế, tủ có thể đảm nhiệm việc tập trung dòng điện DC từ các chuỗi pin, quản lý đầu ra AC của biến tần hoặc tích hợp thêm các thiết bị đo lường & giám sát. Việc lựa chọn tủ điện có cấu hình phù hợp, sử dụng thiết bị bảo vệ đúng thông số & lắp đặt theo yêu cầu kỹ thuật sẽ góp phần nâng cao độ an toàn, độ ổn định & hiệu quả vận hành của hệ thống.

Tham khảo ngay các sản phẩm đang được bán chạy nhất tại ATPro

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG

• Có sẵn: 10

KIOSK XẾP HÀNG, GỌI SỐ LẤY PHIẾU THỨ TỰ TỰ ĐỘNG

19.980.000 ₫

• Có sẵn: 3

CẢM BIẾN ĐO LƯỢNG MƯA RK400-04

6.318.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN BỨC XẠ TIA CỰC TÍM UV RS485/4-20mA – RK200-07

8.739.360 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ RS485/4-20mA – RK300-12

2.808.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC NHIÊN LIỆU RS485/4-20mA – RKL-04

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM ĐẤT RS485/4-20mA – RK520-01

2.052.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN CO CHO TẦNG HẦM – RK300-11

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO BỤI MỊN PM2.5 – NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC, CHẤT LỎNG RK500-11

3.649.320 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO NỒNG ĐỘ CO2 RS485/4-20mA

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC SIÊU ÂM PROSONIC FMU30

ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, MES, quản lý điện năng, hệ thống gọi số, hệ thống xếp hàng, đồng hồ LED treo tường, đồng hồ đo lưu lượng, máy tính công nghiệp, màn hình HMI, IoT Gateway, đèn tín hiệu, đèn giao thông, đèn máy CNC, bộ đếm sản phẩm, bảng LED năng suất, cảm biến công nghiệp,...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.