Giải pháp Ngắt Điện Ngoài Trời Cao Áp Thông Minh cho Các Dự án PV và Lưu Trữ Phân tán tại Việt Nam

1. Bối cảnh Dự án​

Các dự án năng lượng mặt trời phân tán (PV) và lưu trữ năng lượng đang phát triển nhanh chóng ở Việt Nam và Đông Nam Á, nhưng phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng:

1.1 Sự yếu kém của lưới điện:​​

• Lưới điện Việt Nam thường xuyên gặp sự cố (đặc biệt là ở các khu công nghiệp phía Bắc). Năm 2023, thiếu hụt nguồn điện than đã gây ra các vụ mất điện lớn, dẫn đến thiệt hại hàng ngày vượt quá 5 triệu USD.
• Các hệ thống PV truyền thống không có khả năng cách ly nhanh, khiến chúng dễ bị hư hỏng thiết bị và tai nạn an toàn trong trường hợp lỗi lưới điện. ​Điều này nhấn mạnh nhu cầu cấp bách về một công tắc ngắt điện áp cao đáng tin cậy.​​

​1.2 Áp lực tuân thủ chính sách và an toàn:​​

• Quy định mới của Việt Nam năm 2024 yêu cầu các hệ thống lưu trữ năng lượng phải vượt qua bài kiểm tra hoạt động độc lập trong 72 giờ do EVN (Tập đoàn Điện lực Việt Nam) thực hiện và có khả năng chịu đựng điện áp cao (HVRT).
• Rủi ro điện áp cao trên phía DC rất nổi bật; sự cố hồ quang (với nhiệt độ tức thời đạt 1000°C) có thể gây cháy. ​Một công tắc ngắt điện áp cao vững chắc là cần thiết để giảm thiểu các rủi ro trên phía DC.​​

1.3 Yêu cầu thích ứng môi trường:​​

• Môi trường nhiệt độ cao và độ ẩm (độ ẩm trung bình hàng năm >80%) làm tăng tốc độ lão hóa thiết bị, đòi hỏi công tắc ngắt phải có khả năng chống ăn mòn và chống ẩm tốt. ​Công tắc ngắt điện áp cao phải đáp ứng các yêu cầu môi trường khắc nghiệt này.​​

​2. Giải pháp: Hệ thống Công tắc Ngắt Điện Áp Cao Thông Minh​

2.1 Thiết kế Công nghệ Nòng cốt​

• ​Công tắc Ngắt Điện Áp Cao Ba Vị trí (Mở-Đóng-Kết đất):​​

Sử dụng cấu trúc xoay đứt đôi, điện áp định mức ≥15kV, dòng điện định mức 6300A (thiết kế làm mát bằng gió ép), đáp ứng nhu cầu của các nhà máy điện phân tán quy mô lớn.

​Tối ưu hóa Tắt Hồ Quang:​​Trang bị thiết bị tắt hồ quang từ tính tích hợp, thời gian tắt hồ quang DC ≤20ms, ngăn ngừa sự cố hồ quang gây cháy. ​Sự tắt hồ quang nhanh chóng này là một tính năng an toàn quan trọng của công tắc ngắt điện áp cao.​​ 

• ​Nâng cao Khả năng Thích ứng Môi trường:​​

Thùng chứa có xếp hạng bảo vệ IP65; các thành phần chính được phủ bạc để chịu được ăn mòn muối (tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60068-2-52). ​Các biện pháp bảo vệ này đảm bảo độ tin cậy lâu dài của công tắc ngắt điện áp cao.​​

​Thiết kế Nhiệt:​​Thêm tản nhiệt nhôm, nhiệt độ tăng được kiểm soát ở ≤40K (trong môi trường 40°C). ​Quản lý nhiệt hiệu quả là điều quan trọng đối với công tắc ngắt điện áp cao trong khí hậu nhiệt đới.​​ 

2.2 Hệ thống Giám sát và Bảo vệ Thông minh​

• ​Mô-đun Cảm biến Tích hợp:​​

Giám sát liên tục nhiệt độ tiếp xúc, tín hiệu hồ quang và trạng thái cách điện; dữ liệu được đồng bộ hóa với SCADA địa phương và nền tảng đám mây (ví dụ: Hoymiles S-miles Cloud) trong vài mili giây. ​Giám sát liên tục nâng cao hồ sơ an toàn của công tắc ngắt điện áp cao.​​

• ​Hợp tác Logic Bảo vệ:​​

​Hợp tác với Aptomat:​​Tự động mở trong vòng 10 giây khi phát hiện điện áp lưới giảm xuống 20% UN (đáp ứng yêu cầu khóa điện áp thấp của Việt Nam).

​Hợp tác với Hệ thống Ngắt mạch Chống hồ quang (AFCI):​​Ngắt mạch lỗi trong 0,5 giây. ​Logic bảo vệ nhanh chóng này tích hợp liền mạch với công tắc ngắt điện áp cao.​​ 

2.3 Cải tiến Thích ứng Địa phương​

• ​Tuân thủ Lưới điện:​​

Hỗ trợ chế độ kiểm tra đảo của EVN, mô phỏng chuyển đổi liền mạch sang nguồn lưu trữ sau khi lưới điện bị gián đoạn. ​Công tắc ngắt điện áp cao là yếu tố quan trọng để vượt qua bài kiểm tra này.​​

Đã cài đặt sẵn giao diện dây niêm phong để đáp ứng yêu cầu niêm phong phòng đo của Việt Nam.

• ​Thuận tiện Bảo trì:​​

Tuổi thọ tiếp xúc ≥10.000 lần vận hành; chu kỳ bảo trì kéo dài đến 5 năm, giảm chi phí O&M trong các vùng nhiệt đới. ​Độ bền của công tắc ngắt điện áp cao giảm đáng kể chi phí suốt đời.​​

3. Kết quả Đạt được​

3.1 An toàn và Độ tin cậy được Nâng cao​

• Đạt được chuyển đổi ngoại vi trong 10ms trong trường hợp lỗi lưới (vượt qua tiêu chuẩn 50ms của Việt Nam), đảm bảo hoạt động liên tục của tải quan trọng (ví dụ: dây chuyền sản xuất nhà máy). ​Sự cách ly nhanh chóng này được thực hiện bởi công tắc ngắt điện áp cao.​​
• Sau khi triển khai trong dự án biệt thự Hà Nội năm 2024, rủi ro hỏa hoạn bên DC giảm 90%, và các sự cố điện giật được loại bỏ.

3.2 Lợi ích Kinh tế và Tuân thủ​

• ​Giảm Rủi ro Phạt:​​Đáp ứng yêu cầu phát thải carbon của "Luật Công nghiệp Xanh," tránh phạt thu nhập hàng năm 3%.
• ​Thời gian hoàn vốn ngắn hơn:​​Do chi phí bảo trì giảm (30%) và giảm tổn thất do ngừng hoạt động, IRR tăng 2-3 điểm phần trăm.

3.3 Nâng cao Khả năng Hỗ trợ Lưới điện​

Đã vượt qua bài kiểm tra điều khoản cắt giảm năng lượng động: Hỗ trợ điều chỉnh công suất lên đến 30% công suất lắp đặt theo điều độ linh hoạt của EVN (khi tải lưới <75%), cho phép các nhà máy điện tham gia thị trường Điều chỉnh Tần số (FRP). ​Công tắc ngắt điện áp cao góp phần vào chức năng hỗ trợ lưới điện này.​