Những hệ thống an toàn nào ngăn chặn bộ chuyển đổi nối lưới cấp điện trong trường hợp mất điện lưới

Hệ thống An toàn để Ngăn Chặn Bộ Đổi Nguồn Kết Nối Mạng Cung Cấp Điện Trong Thời Gian Mất Điện

Để ngăn chặn bộ đổi nguồn kết nối mạng tiếp tục cung cấp điện cho lưới điện trong thời gian mất điện, thường có nhiều hệ thống và cơ chế an toàn được sử dụng. Những biện pháp này không chỉ bảo vệ sự ổn định và an toàn của lưới điện mà còn đảm bảo an toàn cho nhân viên bảo trì và người dùng khác. Dưới đây là một số hệ thống và cơ chế an toàn phổ biến:

1. Bảo Vệ chống Tách Đảo

Bảo vệ chống tách đảo là công nghệ quan trọng để ngăn chặn bộ đổi nguồn kết nối mạng cung cấp điện khi lưới điện bị ngắt.

Nguyên lý Hoạt động: Khi lưới điện gặp sự cố, bảo vệ chống tách đảo phát hiện sự thay đổi về điện áp hoặc tần số của lưới và nhanh chóng ngắt kết nối bộ đổi nguồn với lưới để ngăn nó tiếp tục cung cấp điện.

Các Phương Pháp Thực Hiện:

Phương pháp Phát hiện Chủ động: Bằng cách tiêm các tín hiệu nhiễu nhỏ (như nhiễu tần số hoặc điện áp) vào lưới, những nhiễu này sẽ được hấp thụ nếu lưới hoạt động bình thường. Tuy nhiên, nếu lưới bị ngắt, các tín hiệu nhiễu gây ra sự thay đổi đáng kể về điện áp hoặc tần số, kích hoạt bộ đổi nguồn ngắt kết nối.

Phương pháp Phát hiện Bị động: Giám sát các tham số như điện áp và tần số của lưới, và ngay lập tức ngắt kết nối bộ đổi nguồn nếu các giá trị vượt quá phạm vi đã định trước (ví dụ: quá điện áp, dưới điện áp, tần số bất thường).

2. Thiết bị Bảo vệ Rơle

Thiết bị bảo vệ rơle giám sát trạng thái của lưới và nhanh chóng ngắt kết nối bộ đổi nguồn với lưới khi phát hiện sự cố.

• Rơle Điện áp: Giám sát điện áp của lưới và tự động ngắt kết nối bộ đổi nguồn nếu điện áp vượt quá phạm vi bình thường (quá cao hoặc quá thấp).

• Rơle Tần số: Giám sát tần số của lưới và tự động ngắt kết nối bộ đổi nguồn nếu tần số nằm ngoài giới hạn chấp nhận được (quá cao hoặc quá thấp).

• Rơle Phát hiện Pha: Giám sát sự thay đổi pha trong lưới để đảm bảo bộ đổi nguồn vẫn đồng bộ với lưới. Nếu mất đồng bộ pha, bộ đổi nguồn sẽ ngay lập tức ngắt kết nối.

3. Thiết bị Cắt Điện Tự Động Tác Động Nhanh

Thiết bị cắt điện tự động tác động nhanh là thiết bị có khả năng phản ứng với sự thay đổi trạng thái của lưới trong vài mili giây.

• Nguyên lý Hoạt động: Khi xảy ra sự cố hoặc mất điện lưới, thiết bị cắt điện tự động tác động nhanh có thể nhanh chóng cắt đứt kết nối điện giữa bộ đổi nguồn và lưới, ngăn bộ đổi nguồn tiếp tục cung cấp điện.

• Cảnh huống Sử dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện mặt trời lớn, trang trại gió và các hệ thống phát điện phân tán khác để đảm bảo cách ly nhanh nguồn điện trong trường hợp sự cố lưới.

4. Thiết bị Cắt Điện Bên DC

Thiết bị cắt điện bên DC kiểm soát nguồn điện DC đầu vào của bộ đổi nguồn.

• Chức năng: Ngoài việc ngắt kết nối bên AC, việc cắt nguồn điện bên DC có thể hoàn toàn dừng hoạt động của bộ đổi nguồn khi lưới bị ngắt.

• Cảnh huống Sử dụng: Chủ yếu được sử dụng trong bộ đổi nguồn hệ thống điện mặt trời để đảm bảo rằng điện DC do các tấm pin mặt trời tạo ra không tiếp tục được cung cấp cho bộ đổi nguồn trong thời gian mất điện lưới.

5. Hệ thống Giám sát Thông Minh

Hệ thống giám sát thông minh cung cấp chức năng điều khiển và cảnh báo tự động bằng cách theo dõi trạng thái lưới và hoạt động của bộ đổi nguồn theo thời gian thực.

• Giám sát Từ xa: Sử dụng cảm biến và mô-đun truyền thông để theo dõi các tham số như điện áp, tần số và công suất của lưới, truyền dữ liệu đến hệ thống điều khiển trung tâm để phân tích.

• Ngắt Kết nối Tự động: Khi phát hiện sự cố lưới hoặc các sự cố khác, hệ thống giám sát thông minh có thể tự động phát lệnh ngắt kết nối bộ đổi nguồn khỏi lưới.

• Ghi Dữ liệu và Phân tích: Ghi lại dữ liệu lịch sử của lưới và hoạt động của bộ đổi nguồn để phân tích và tối ưu hóa chiến lược vận hành hệ thống.

6. Bảo vệ Chập Đất

Bảo vệ chập đất phát hiện sự cố chập đất trong hệ thống bộ đổi nguồn kết nối lưới để đảm bảo không có dòng điện rò rỉ nguy hiểm trong thời gian mất điện lưới.

• Nguyên lý Hoạt động: Bằng cách theo dõi dòng điện chập đất trong hệ thống, một khi phát hiện dòng điện chập đất bất thường (như ngắn mạch hoặc rò rỉ), bộ đổi nguồn sẽ ngay lập tức ngắt kết nối với lưới.

• Cảnh huống Sử dụng: Áp dụng cho các loại hệ thống bộ đổi nguồn kết nối lưới, đặc biệt là trong môi trường dễ ẩm ướt hoặc bị sét đánh.

7. Hệ thống Quản lý Năng lượng Hai Chiều

Hệ thống quản lý năng lượng hai chiều điều phối dòng năng lượng giữa bộ đổi nguồn kết nối lưới và hệ thống lưu trữ năng lượng.

• Nguyên lý Hoạt động: Trong thời gian mất điện lưới, hệ thống có thể tự động chuyển sang chế độ không kết nối lưới, lưu trữ năng lượng dư thừa trong pin hoặc các thiết bị lưu trữ năng lượng khác thay vì tiếp tục cung cấp điện cho lưới.

• Cảnh huống Sử dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống năng lượng lai (như hệ thống PV + lưu trữ) để đảm bảo hoạt động tự chủ mà không ảnh hưởng đến lưới trong thời gian mất điện.

8. Công tắc Ngắt Kết nối Thủ công

Công tắc ngắt kết nối thủ công là các công tắc vật lý cho phép người vận hành ngắt kết nối bộ đổi nguồn với lưới trong trường hợp khẩn cấp.

Cảnh huống Sử dụng: Mặc dù hầu hết các bộ đổi nguồn hiện đại đều được trang bị tính năng ngắt kết nối tự động, nhưng công tắc ngắt kết nối thủ công cung cấp thêm an toàn trong một số tình huống đặc biệt (như bảo trì hoặc khẩn cấp).

Tóm tắt

Để ngăn chặn bộ đổi nguồn kết nối lưới tiếp tục cung cấp điện cho lưới trong thời gian mất điện, thường kết hợp nhiều hệ thống và cơ chế an toàn, bao gồm bảo vệ chống tách đảo, thiết bị bảo vệ rơle, thiết bị cắt điện tự động tác động nhanh, thiết bị cắt điện bên DC, hệ thống giám sát thông minh, bảo vệ chập đất, hệ thống quản lý năng lượng hai chiều và công tắc ngắt kết nối thủ công. Những biện pháp này cùng nhau đảm bảo an toàn, tin cậy và ổn định của lưới điện.