Cầu chì chuỗi DC (DC string fuse) là gì?

Cầu chì (Fuse) là gì?

Cầu chì (Fuse) là thiết bị tự mở mạch khi một bộ phận được thiết kế riêng nóng chảy do dòng điện vượt giá trị cho trước đủ lâu.[1] Cầu chì gồm mọi bộ phận tạo nên thiết bị hoàn chỉnh.[1] Đế cầu chì (fuse-base) là phần cố định có tiếp điểm và đầu nối dây.[1] Giá mang (fuse-carrier) là phần tháo ra được, dùng để mang dây chảy (fuse-link).[1] Đế và giá mang ghép lại thành giá đỡ cầu chì (fuse-holder).[1]

Cầu chì chuỗi bảo vệ những gì trong dàn pin?

IEC 60269-6 đặt yêu cầu bổ sung cho dây chảy dùng để bảo vệ chuỗi PV và dàn PV.[2] Chuỗi PV (PV string) là mạch gồm các tấm pin PV nối tiếp.[3] Trong dàn pin cỡ lớn, các tấm pin được nối cả nối tiếp lẫn song song.[13] Cầu chì chuỗi bảo vệ tấm pin và dây dẫn của chuỗi khi chuỗi đó nhận dòng sự cố từ các chuỗi khác.[8] Mục đích duy nhất của cầu chì PV là ngăn cháy và mở an toàn mạch bị sự cố.[8]

Cầu chì gPV (gPV fuse-link) là gì?

Cầu chì gPV (gPV fuse-link) là dây chảy có khả năng cắt dòng một chiều trên toàn dải, dùng cho hệ năng lượng quang điện.[3] Chữ cái đầu trong ký hiệu cầu chì cho biết dải cắt: chữ g là cắt toàn dải, chữ a là cắt một phần dải.[14] Chữ cái thứ hai cho biết loại sử dụng và quyết định đặc tính dòng theo thời gian.[14] Điện áp định mức của dây chảy gPV có thể tới 1.500 V DC.[3][2]

Cầu chì chuỗi nằm ở đâu trong hệ PV?

Cầu chì cho dàn PV thường được lắp trong hộp kết hợp chuỗi (combiner box).[5][12] Giá đỡ cầu chì loại chống chạm cũng nằm trong khoang đấu dây của biến tần.[12] Khi ghép song song các chuỗi ngay trong dàn, bộ đầu nối chữ Y thường cần đi kèm cầu chì nối dây (inline fuse).[12] Biến tần Fronius Tauro ECO 100-3-D tích hợp sẵn cầu chì chuỗi 15 A hoặc 20 A.[15] Đầu nối dùng cho chuỗi pin được giới thiệu ở bài MC4 là gì.

Tên gọi cầu chì PV trong tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN 7447-7-712:2019 viện dẫn TCVN 5926-6 tương ứng IEC 60269-6.[6] Tên của TCVN 5926-6 là "Cầu chảy hạ áp, Phần 6: Yêu cầu bổ sung đối với dây chảy bảo vệ hệ thống năng lượng quang điện mặt trời".[6] Tên này dùng chữ cầu chảy cho fuse và chữ dây chảy cho fuse-link.[6][2]

Mục 2 giải thích sự cố cầu chì chuỗi xử lý: dòng ngược.

Tấm pin là nguồn giới hạn dòng

Tấm pin PV làm việc như một nguồn giới hạn dòng ở điều kiện thử tiêu chuẩn (STC).[5] Dòng ngắn mạch của tấm pin quá nhỏ để làm thiết bị tự ngắt nguồn tác động.[4] Dòng ngắn mạch còn thay đổi theo bức xạ và có thể thấp hơn ngưỡng tác động của thiết bị quá dòng.[4] Dòng ngắn mạch của một chuỗi bằng dòng ngắn mạch ISC_MOD của một tấm pin.[11]

Dòng ngược (Reverse current) là gì?

Dòng ngược (Reverse current) là dòng điện chạy trong chuỗi theo chiều ngược với dòng làm việc bình thường, do các chuỗi lành đẩy vào chuỗi bị sự cố.[7][5] Chuỗi bị sự cố lúc này đóng vai trò một tải thay cho một nguồn.[7][16] Tấm pin có giới hạn dòng ngược riêng, ký hiệu IRM, là dòng ngược lớn nhất tấm pin chấp nhận được.[11]

Nguyên nhân gây dòng ngược

Ngắn mạch trong một tấm pin, đi dây sai hoặc một sự cố liên quan có thể gây dòng ngược trong chuỗi PV.[4] Dòng ngược cũng xuất hiện khi một hoặc nhiều tấm pin trong chuỗi bị ngắn mạch.[17] Sự cố ngắn mạch giữa hai dây (line-line fault) là mối nối điện trở thấp giữa hai điểm có điện thế khác nhau.[7] Trong dàn PV, sự cố này thường là ngắn mạch giữa các tấm pin hoặc cáp có điện thế khác nhau.[7]

Dòng ngược lớn đến đâu?

Dòng ngược vào chuỗi bị sự cố bằng tổng dòng của các chuỗi còn lại.[4] Công thức tính được viết như sau[5][8]:

• Dòng ngược vào chuỗi lỗi (A) = (Số chuỗi song song − 1) × 1,25 × Dòng ngắn mạch Isc của tấm pin (A).

Mỗi chuỗi lành gửi vào chuỗi lỗi dòng tới 1,25 × Isc.[8] Với ba chuỗi, dòng ngược là (3 − 1) × 1,25 × Isc = 2,5 × Isc, gấp đôi dòng thiết kế của cáp chuỗi.[5]

Tác hại của dòng ngược với tấm pin và dây dẫn

Dòng ngược có thể làm tấm pin tăng nhiệt nguy hiểm và gây cháy.[4] Khi một chuỗi lỗi nhận dòng từ mọi chuỗi còn lại, cả dây dẫn lẫn tấm pin đều có thể bị hư hại.[8] Dòng ngược 2,5 × Isc của dàn ba chuỗi có thể vượt khả năng mang dòng của cáp.[5] Cách các chuỗi chia dòng khi đấu chung một đầu vào được trình bày ở bài Số chuỗi PV trên mỗi MPPT.

Sự cố ngắn mạch giữa hai dây ít gặp nhưng nguy hiểm

Sự cố ngắn mạch giữa hai dây là loại sự cố ít gặp nhất trong dàn PV.[7] Dòng sự cố của loại này vẫn có thể làm hỏng tấm pin, dây dẫn và gây nguy cơ cháy.[7] Chuỗi bị sự cố còn làm ảnh hưởng xấu tới việc dò điểm công suất cực đại (MPPT).[7]

Mục 3 nêu ngưỡng số chuỗi và điều kiện cần cầu chì.

Dàn một chuỗi và hai chuỗi song song

Dàn chỉ có một chuỗi không có nguy cơ dòng ngược.[4] Với hai chuỗi cùng số tấm đấu song song, dòng ngược luôn thấp hơn dòng ngược tối đa của tấm pin, nên không cần bảo vệ dòng ngược.[4] Theo NEC, mạch một chuỗi không cần cầu chì khi không có nguồn ngoài nối vào, với cáp chịu được ít nhất 1,56 × Isc.[8] Mạch hai chuỗi không cần cầu chì khi tổng dòng ngắn mạch không vượt khả năng mang dòng của dây và mức cầu chì tối đa của tấm pin.[8]

Dàn từ ba chuỗi song song trở lên

Hệ PV có từ ba chuỗi song song trở lên cần cầu chì cho từng chuỗi, theo hướng dẫn của hai hãng cầu chì ETI và Cooper Bussmann.[10][9] Ở dàn ba chuỗi trở lên, chuỗi lỗi chịu dòng tối đa của mọi chuỗi còn lại, nên NEC bắt buộc lắp cầu chì.[8] Cầu chì được hãng Cooper Bussmann khuyến nghị cho mọi hệ PV, kể cả hệ ít hơn ba chuỗi.[9]

Điều kiện theo khả năng chịu dòng ngược của tấm pin

Chuỗi cần bảo vệ quá dòng khi tổng dòng ngược qua tấm pin vượt mức bảo vệ quá dòng lớn nhất IMOD_MAX_OCPR của tấm pin.[5] Điều kiện này còn được viết theo dòng ngược tối đa IRM của tấm pin[4]:

• Cần bảo vệ khi: 1,35 × IRM (A) < (Số chuỗi song song − 1) × ISC MAX (A).

Cùng điều kiện này được viết thành số chuỗi song song lớn nhất chưa cần bảo vệ: Số chuỗi lớn nhất = 1 + (1,35 × IRM) / (1,25 × Isc).[5] Với biến tần SMA Sunny Mini Central, dòng ngược lớn nhất bằng Isc × (số chuỗi − 1), được so với khả năng chịu dòng ngược của tấm pin.[17]

Mức bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin (Maximum overcurrent protection rating) là gì?

Mức bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin (Maximum overcurrent protection rating) là định mức lớn nhất của thiết bị bảo vệ quá dòng lắp cho tấm pin.[11][3] IMOD_MAX_OCPR được xác định theo IEC 61730-2.[11] Khả năng chịu nhiệt của tấm pin dưới dòng ngược được kiểm trong một phép thử 2 giờ của IEC 61730.[11] Phép thử quá tải dòng ngược mang mã MST 26, có thời gian thử 2 giờ.[18][19] Datasheet tấm pin ghi mức bảo vệ quá dòng lớn nhất bằng nhiều tên, ví dụ "Maximum series fuse rating" hoặc dòng ngược định mức.[9]

Ngoại lệ khi có pin lưu trữ hoặc nguồn khác

Cầu chì cần thiết ở những nơi có thể xuất hiện dòng sự cố bất thường, ví dụ khi biến tần hỏng hoặc khi pin lưu trữ nối vào chuỗi.[9] Cầu chì PV phải cắt được cả dòng đầy tải lẫn dòng sự cố kỳ vọng từ dàn pin và từ nguồn khác như pin lưu trữ.[5] TCVN 7447-7-712:2019 chỉ yêu cầu bảo vệ quá tải cáp dàn khi acquy hoặc nguồn khác có thể cấp dòng vào dàn lúc sự cố.[6] IEC 62548-1:2023 bổ sung yêu cầu bảo vệ khi dàn PV nối trực tiếp với pin lưu trữ ở phía DC.[20]

Điốt chặn không thay được cầu chì chuỗi

Điốt chặn (blocking diode) là điốt lắp trên chuỗi để ngăn dòng chảy từ chuỗi song song này sang chuỗi có dòng thấp hơn.[13] TCVN 7447-7-712:2019 ghi điốt chặn dùng để nối các chuỗi song song không được xem là phương tiện bảo vệ chống quá dòng.[6] Điốt chặn còn có thể cắt hẳn dòng ngược, làm cầu chì không có dòng để tác động.[16] Nghiên cứu về sự cố ngắn mạch giữa hai dây đề xuất bỏ điốt chặn ở dàn PV đã yêu cầu cầu chì trên từng chuỗi.[16]

Khi dàn đã cần cầu chì, câu hỏi tiếp theo là cầu chì tác động thế nào. Mục 4 giải thích cơ chế nóng chảy và đặc tính riêng của cầu chì gPV.

Phần tử chảy nóng chảy theo dòng và thời gian

Quan hệ giữa dòng điện và thời gian nóng chảy được cho dưới dạng đường đặc tính cho từng loại cầu chì.[14] Đặc tính dòng thời gian của dây chảy PV phụ thuộc thiết kế của dây chảy.[3] Cầu chì có loại kèm và loại không kèm chỉ thị cơ khí báo "cầu chì đã đứt".[14]

Dòng chảy quy ước (Conventional fusing current) là gì?

Dòng chảy quy ước (Conventional fusing current, If) là dòng điện làm phần tử chảy nóng chảy trước khi hết thời gian quy định.[14] Dòng không chảy quy ước (Inf) là dòng phần tử chảy mang được suốt thời gian quy định, không nóng chảy.[14] Phép thử của IEC 60269-6 cho dây chảy mang dòng không chảy quy ước, và dây chảy không được tác động.[3] Sau đó dây chảy mang dòng chảy quy ước và phải tác động trong thời gian quy ước.[3]

Mức 1,35 lần dòng định mức trong 2 giờ

Với dòng chảy quy ước If = 1,35 In, thời gian tác động của cầu chì gPV là 2 giờ.[11] Bản sửa đổi 1 của IEC 60269-6 chấp nhận mức If = 1,35 In cho dây chảy dùng trên chuỗi.[11] TCVN 7447-7-712:2019 yêu cầu thiết bị bảo vệ chuỗi hoạt động tin cậy trong vòng 2 giờ khi quá dòng bằng 135 % dòng định mức.[6] Thời gian 2 giờ này đi cùng ghi chú về phép thử 2 giờ kiểm khả năng chịu dòng ngược của tấm pin.[11] Cầu chì PV của Cooper Bussmann tác động ở 1,35 × In, mức hãng ghi là vượt yêu cầu của IEC 60269-6.[9]

Cắt được dòng sự cố nhỏ

Sự cố ngắn mạch trong một chuỗi hoặc một dàn có thể chỉ tạo ra quá dòng nhỏ.[3] Dây chảy PV phải cắt được mọi dòng điện trong dải cắt của nó ở điện áp DC định mức.[3][11] Phép thử ở dòng I2 của IEC 60269-6 kiểm khả năng tác động đúng của cầu chì trong vùng quá dòng nhỏ.[3] Cầu chì PV 14x51 mm của Bussmann được thiết kế để cắt quá dòng nhỏ của hệ PV bị sự cố, gồm dòng ngược và sự cố nhiều dàn.[21]

Khả năng cắt định mức tối thiểu 10 kA DC

Khả năng cắt định mức tối thiểu của dây chảy gPV là 10 kA DC.[3] Ngoài sự cố nhỏ, dòng ngắn mạch còn có thể đến từ sự phóng điện của biến tần PV qua mạch có điện cảm thấp.[3] IEC 60269-1:2024 áp cho cầu chì có khả năng cắt định mức không dưới 6 kA, dùng trong mạch DC tới 1.500 V.[1]

Vì sao cắt dòng một chiều khó hơn

Hồ quang điện một chiều không tự tắt, kể cả ở dòng điện thấp.[4] Dây chảy PV của Cooper Bussmann được thiết kế để bảo vệ hệ PV có điện áp DC cao và dòng sự cố thấp.[9] Lỗi hồ quang trên mạch DC được trình bày ở bài Lỗi hồ quang DC.

Mục 5 trình bày cách chọn dòng định mức, điện áp định mức và vị trí lắp.

Dải 1,5 đến 2,4 lần ISC_MOD theo IEC 60364-7-712:2017

Khi cần bảo vệ quá tải chuỗi, dòng định mức của thiết bị phải thỏa cả ba điều kiện sau[6][4]:

• Dòng định mức cầu chì In (A) > 1,5 × Dòng ngắn mạch ISC_MOD của tấm pin ở STC (A).
• Dòng định mức cầu chì In (A) < 2,4 × Dòng ngắn mạch ISC_MOD của tấm pin ở STC (A).
• Dòng định mức cầu chì In (A) ≤ Mức bảo vệ quá dòng lớn nhất IMOD_MAX_OCPR của tấm pin (A).

Cận dưới 1,5 tính đến những lúc bức xạ cao hơn mức chuẩn.[5] Việc chọn dòng định mức phải tránh cầu chì đứt ngoài ý muốn khi vận hành bình thường, có xét tới nhiệt độ.[4] ISC_MOD là dòng ngắn mạch của tấm pin hoặc chuỗi ở STC do nhà sản xuất công bố.[6][11]

Giới hạn trên theo mức bảo vệ quá dòng của tấm pin

Dòng định mức của cầu chì chuỗi không được vượt IMOD_MAX_OCPR của tấm pin.[6][5] Dòng định mức cầu chì cũng không được vượt mức cầu chì nối tiếp tối đa hoặc dòng ngược định mức hãng tấm pin công bố.[9] Theo NEC, dòng định mức cầu chì không được vượt khả năng mang dòng của dây dẫn.[8]

Hệ số 1,4 × Isc của cầu chì gPV ở 45 °C

Dòng định mức của dây chảy gPV phải tính đến Isc ở nhiệt độ môi trường và tải theo chu kỳ.[11] Ở 45 °C và bức xạ đỉnh 1.200 W/m², dòng định mức của dây chảy phải từ 1,4 × Isc trở lên.[11][10] Nhiệt độ môi trường cao hơn hoặc nhiều cầu chì đặt chung một tủ cần hỏi hãng cầu chì hệ số giảm định mức bổ sung.[11]

Quy tắc 1,56 × Isc theo NEC

Theo NEC, dòng lớn nhất của mạch chuỗi bằng 1,25 × Isc, và cầu chì phải mang được 125 % dòng lớn nhất này.[8] Nhân hai hệ số được 1,25 × 1,25 = 1,5625, làm tròn thành dòng định mức tối thiểu 1,56 × Isc.[5][8] Một ví dụ tính theo NEC dùng tấm pin Isc 5,75 A ở 50 °C và hệ số giảm định mức Kf = 0,90 của cầu chì.[8] Phép tính 5,75 × 1,56 / 0,90 = 9,97 A cho mức chọn 10 A.[8] Khi giá trị tính ra không trùng mức chuẩn, NEC cho chọn mức chuẩn lớn hơn kế tiếp.[8]

Hiệu chỉnh hệ số ở vùng bức xạ cao và với tấm pin mới

Các hệ số nhân phải được điều chỉnh cho hệ PV ở vùng khí hậu nơi Isc thường xuyên vượt giá trị ở STC.[6] Ở một số công nghệ tấm pin, ISC_MOD cao hơn giá trị định mức trong tuần hoặc tháng vận hành đầu tiên.[6] Thiết bị bảo vệ dàn con dùng hệ số 1,25 thay cho 1,5, và TCVN 7447-7-712:2019 khuyến cáo không dùng cách này ở vùng bức xạ cao thường xuyên.[6][4]

Gộp nhiều chuỗi dưới một cầu chì

TCVN 7447-7-712:2019 cho phép gộp nhiều chuỗi song song dưới một thiết bị bảo vệ quá tải.[6] Dòng định mức của thiết bị khi đó phải thỏa hai điều kiện riêng cho nhóm chuỗi.[6]

Bảo vệ quá dòng cho dàn con phải có khi nhiều hơn hai dàn con đấu song song.[6]

Điện áp định mức theo Voc lớn nhất của chuỗi

Điện áp DC định mức của dây chảy phải lớn hơn giá trị lớn nhất của điện áp hở mạch (Voc) của chuỗi PV.[3]

Cách tính Voc lớn nhất của chuỗi theo nhiệt độ được trình bày ở bài Điện áp DC đầu vào tối đa.

Lắp cầu chì ở cả cực dương và cực âm

Cầu chì gPV được lắp trên cả cực dương và cực âm của chuỗi.[10] Dây chảy nên đặt trên cả cáp dương và cáp âm, mỗi dây chảy có điện áp định mức đủ lớn.[9] Ở hệ không nối đất, thiết bị bảo vệ đặt ở đầu trên và đầu dưới mỗi chuỗi, để luôn có một thiết bị trên đường sự cố.[7]

Kích thước ống cầu chì PV thường gặp

Bảng chép dải dòng và điện áp in trong catalogue Bussmann 2018 cho các cỡ ống cầu chì PV.[21]

Catalogue ETI cũng ghi dây chảy gPV 10x38 mm định mức 1.000 V DC và 10x85 mm định mức 1.500 V DC.[10] Cầu chì NH cỡ lớn dùng để bảo vệ và cách ly hộp kết hợp dàn và cầu dao DC.[9]

Mục 6 so cầu chì chuỗi với các thiết bị dễ nhầm nằm cạnh nó trong hộp kết hợp.

Cầu chì chuỗi và CB DC

Cầu chì chuỗi và CB DC đều có thể dùng làm thiết bị bảo vệ chuỗi.[5] CB cho chỉnh định tinh và chính xác hơn cầu chì, phù hợp với cáp dàn con tiết diện nhỏ.[4] Cầu chì có thể kèm chỉ thị cơ khí báo đã đứt.[14] CB DC dùng cho hệ điện mặt trời được giới thiệu ở bài CB DC chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời.

Cầu chì chuỗi và công tắc DC

Cầu chì, dù đặt trên giá đỡ hay nối thẳng vào thanh cái, không có chức năng cắt tải.[4] Vì vậy hệ dùng cầu chì cần một công tắc chính để thay ống cầu chì an toàn.[4] Giá đỡ cầu chì EFH của ETI thuộc loại sử dụng DC-20B, không thao tác khi mang tải.[10] Thiết bị đóng cắt và cách ly dàn pin khi bảo trì được trình bày ở bài Công tắc DC.

Cầu chì chuỗi và điốt chặn

Điốt chặn ngăn dòng chảy từ chuỗi song song vào chuỗi có dòng thấp hơn.[13] TCVN 7447-7-712:2019 không xem điốt chặn là phương tiện bảo vệ quá dòng.[6] Ảnh hưởng của điốt chặn tới khả năng tác động của cầu chì được trình bày ở mục 7.

Bảng so sánh bốn thiết bị dễ nhầm

Giám sát dòng chuỗi bổ sung cho cầu chì

Để khắc phục sự cố không đủ dòng làm đứt cầu chì, nghiên cứu đề xuất hệ giám sát ở cấp từng chuỗi.[16] Đèn báo cầu chì đứt giúp nhận ra chuỗi bị sự cố, giảm rủi ro cháy và rút ngắn thời gian bảo trì.[7] Chức năng theo dõi dòng từng chuỗi của biến tần được trình bày ở bài Giám sát lỗi chuỗi PV. Chức năng ngắt điện nhanh mạch DC trên mái được trình bày ở bài Ngắt nhanh RSD.

Cầu chì chuỗi vẫn có những sự cố không cắt được.[16] Mục 7 nêu các giới hạn đó.

Bức xạ thấp làm dòng sự cố nhỏ

Ở bức xạ thấp, dòng ngược không đủ lớn để làm cầu chì chuỗi tại chỗ sự cố tác động.[16] Trong mô phỏng ở 230 W/m², dòng ngược đỉnh vào chuỗi lỗi chỉ đạt 1,9 Isc, trong khi cầu chì cần ít nhất 2,1 Isc để nóng chảy.[16] Ở 1.000 W/m², dòng ngược đỉnh đạt tới 4,2 Isc, vượt xa ngưỡng này.[16] Sự cố xảy ra lúc bức xạ thấp có thể vẫn không bị phát hiện khi bức xạ tăng lên sau đó trong ngày.[16]

MPPT của biến tần kéo dòng ngược xuống

Sau sự cố, bộ dò điểm công suất cực đại (MPPT) của biến tần giữ dòng ngược ở một giá trị nhỏ.[16] Trong thí nghiệm trên một dàn PV nhỏ ở bức xạ thấp, dòng ngược lớn nhất chỉ đạt 0,86 Isc, tức 0,5 A.[16] Mức này quá nhỏ để làm nóng chảy cầu chì chuỗi.[16]

Điốt chặn làm cầu chì mất tác dụng

Điốt chặn có thể cắt hẳn dòng ngược vào chuỗi lỗi.[16] Nghiên cứu về sự cố này đề xuất không dùng điốt chặn ở dàn đã yêu cầu cầu chì trên từng chuỗi.[16]

Cầu chì đã đứt vẫn có thể còn đường sự cố

Sau khi một cầu chì đứt, đường sự cố giữa hai cầu chì của chuỗi vẫn có thể còn.[7] Dòng từ phần còn lại của chuỗi lỗi tiếp tục cấp vào chỗ sự cố.[7] Hệ không nối đất được đề xuất đặt thiết bị bảo vệ ở cả hai đầu mỗi chuỗi, để ít nhất một thiết bị nằm trên đường sự cố.[7]

Bảo vệ chạm đất bằng cầu chì ở hệ nối đất tại Hoa Kỳ

Sự cố chạm đất trong hệ PV gây nguy cơ cháy và điện giật.[22] Hệ PV nối đất phía DC ở Hoa Kỳ dùng thiết bị bảo vệ chạm đất, ví dụ cầu chì, để cắt điện khi có chạm đất.[22] Hiệu quả của các thiết bị này bị đặt dấu hỏi sau nhiều vụ cháy xảy ra khi sự cố chạm đất không bị phát hiện.[22]

Cầu chì không bảo đảm chống mọi hư hại

Bảo vệ bằng cầu chì không bảo đảm dàn PV tránh được hư hại kéo theo sau sự cố.[17] Biến tần Fronius Tauro ECO 100-3-D có tùy chọn bộ ngắt mạch hồ quang (Arc Guard) riêng cho bản 20 A, ngoài cầu chì chuỗi tích hợp.[15]

Mục 8 áp các quy tắc chọn vào một tấm pin cụ thể.

Bước 1: đọc thông số tấm pin

Tấm pin JKM580N có Isc 14,37 A và Voc 51,47 V ở STC.[23] Datasheet ghi mức cầu chì nối tiếp tối đa (Maximum series fuse rating) 30 A.[23] Điện áp hệ thống tối đa là 1.500 V DC (IEC) với mã có hậu tố -V và 1.000 V với mã không có -V.[23] Dòng ngắn mạch của chuỗi bằng Isc của một tấm, tức 14,37 A.[11]

Bước 2: tính dòng ngược khi một chuỗi bị sự cố

Áp công thức dòng ngược,[5] dàn ba chuỗi cho (3 − 1) × 1,25 × 14,37 = 35,93 A. Giá trị này lớn hơn mức cầu chì nối tiếp tối đa 30 A của tấm pin.[23] Vì dòng ngược vượt mức bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin, chuỗi cần bảo vệ quá dòng.[5]

Bước 3: so với dàn hai chuỗi

Nếu dàn chỉ có hai chuỗi, dòng ngược là (2 − 1) × 1,25 × 14,37 = 17,96 A, nhỏ hơn 30 A. NEC miễn cầu chì cho dàn hai chuỗi khi dòng ngắn mạch không vượt khả năng mang dòng của dây và mức cầu chì tối đa của tấm pin.[8]

Bước 4: tính dải dòng định mức theo IEC 60364-7-712

Cận dưới là 1,5 × 14,37 = 21,56 A, cận trên là 2,4 × 14,37 = 34,49 A.[6] Cận trên còn bị giới hạn bởi IMOD_MAX_OCPR, ở đây là 30 A.[6][23] Dải hợp lệ vì vậy là lớn hơn 21,56 A và không quá 30 A.

Bước 5: đối chiếu với hệ số 1,4 và 1,56

Hệ số gPV cho 1,4 × 14,37 = 20,12 A,[11] hệ số NEC cho 1,56 × 14,37 = 22,42 A.[8] Hai giá trị 20,12 A và 22,42 A đều nằm dưới 30 A. Mức 25 A là giả định của ví dụ, không phải giá trị do nguồn đưa ra; mức này thỏa cả ba cách tính: 25 > 22,42 > 21,56 > 20,12 và 25 < 30.

Bước 6: đối chiếu điện áp định mức

Chuỗi 16 tấm có Voc ở STC là 16 × 51,47 = 823,52 V.[23] Điện áp DC định mức của dây chảy phải lớn hơn Voc lớn nhất của chuỗi.[3] Mức 1.000 V DC trong ví dụ là giả định, cần đối chiếu với Voc lớn nhất của chuỗi ở nhiệt độ thấp nhất nơi lắp.[3]

Bước 7: chọn cỡ ống và cực lắp

Catalogue Bussmann có ống cầu chì PV 14x51 mm 25 A, định mức 1.000 V DC.[21] Cầu chì được lắp trên cả cực dương và cực âm của mỗi chuỗi,[10][9] tức 3 × 2 = 6 ống cho dàn ba chuỗi.

Bảng tính từ Isc 14,37 A, Voc 51,47 V và mức cầu chì 30 A của tấm JKM580N.[23]

Ví dụ trên dùng datasheet tấm pin. Mục 9 đọc thêm thông số cầu chì trên datasheet biến tần và nêu khung tiêu chuẩn tại Việt Nam.

Dòng "Maximum series fuse rating" trên datasheet tấm pin

Datasheet tấm pin ghi mức bảo vệ quá dòng lớn nhất dưới tên "Maximum series fuse rating", ví dụ 30 A với Jinko JKM575-595N-72HL4R-BDV.[23][9] Khả năng chịu dòng ngược của tấm pin được ghi trên tấm pin dưới dạng giá trị bảo vệ quá dòng lớn nhất.[11] Dòng định mức cầu chì không được vượt giá trị này.[9][6]

Biến tần có cầu chì chuỗi tích hợp

Datasheet Fronius Tauro ECO 100-3-D ghi mục "DC string fusing" là tích hợp, 15 A hoặc 20 A.[15] Máy có 1 MPPT với 7 + 7 + 8 = 22 đầu nối DC chia trên ba nhóm PV1, PV2, PV3.[15] Dòng ngắn mạch tối đa mỗi chuỗi là 20 A, dòng vào tối đa mỗi chuỗi là 14,5 A.[15] Bản tùy chọn 30 A nâng dòng ngắn mạch mỗi chuỗi lên 30 A và dòng vào mỗi chuỗi lên 22 A.[15] Máy tích hợp thiết bị chống quá áp loại 1 + 2.[15] Thiết bị chống sét lan truyền được trình bày ở bài Thiết bị chống sét lan truyền SPD. Chú thích của Fronius ghi Isc pv = Isc max ≥ Isc (STC) × 1,25 theo IEC 60364-7-712, NEC 2020 và AS/NZS 5033:2021.[15]

Dấu hiệu cầu chì chuỗi bị đứt và lưu ý khi thay

Khi cầu chì chuỗi đứt, biến tần Sunny Mini Central vẫn phát điện nhưng không dùng được công suất của chuỗi đó.[17] Cầu chì đứt làm biến tần báo lỗi và gửi thông báo tới thiết bị giám sát.[17] Đèn báo cầu chì đứt cho biết chuỗi nào bị sự cố.[7] Giá đỡ cầu chì không thao tác khi mang tải, nên hệ cần công tắc chính để thay ống cầu chì.[10][4]

TCVN 7447-7-712:2019 và các ấn bản IEC mới

TCVN 7447-7-712:2019 tương đương hoàn toàn với IEC 60364-7-712:2017.[6] IEC 60364-7-712:2025, ấn bản 3.0 ngày 21/10/2025, đã thay bản 2017 và bổ sung yêu cầu cho nối trực tiếp với mạch pin lưu trữ.[24] IEC 62548-1:2023, ngày 07/12/2023, thay IEC 62548 bản 2016 và có bản hợp nhất kèm sửa đổi 1 năm 2025.[20] IEC 60269-6 hiện có bản hợp nhất 1.1 ngày 09/04/2021, gồm bản 2010 và sửa đổi 1 năm 2021.[2] IEC 60269-1:2024, ấn bản 5.0, thay bản 2006 cùng hai sửa đổi năm 2009 và 2014.[1]

Các thông số tiêu chuẩn yêu cầu đối chiếu

Dòng định mức cầu chì phải đối chiếu với ISC_MOD và IMOD_MAX_OCPR của tấm pin.[6] Điện áp định mức phải đối chiếu với Voc lớn nhất của chuỗi.[3] Catalogue ETI ghi dây chảy gPV phải được chọn theo IEC 62548.[10] IEC 62548 bản 2016 đã được thay bằng IEC 62548-1:2023.[20]