Dòng ngắn mạch Isc (Short-circuit current) là gì?

Định nghĩa vật lý của dòng ngắn mạch Isc

Dòng ngắn mạch Isc phụ thuộc diện tích tế bào, số photon tới, phổ ánh sáng, tính chất quang học và xác suất thu gom hạt tải. Xác suất thu gom hạt tải là khả năng các hạt mang điện sinh ra được đưa tới cực trước khi tái hợp. PVEducation tính Isc bằng mật độ dòng Jsc nhân diện tích tế bào.[1]

Dòng ngắn mạch Isc theo định nghĩa của tiêu chuẩn thiết kế dàn pin

TCVN 12676:2020 định nghĩa ISC MOD là dòng điện ngắn mạch của môđun PV hoặc chuỗi PV ở STC, do nhà chế tạo ghi trên tấm thông số.[2] Môđun PV là tên tiêu chuẩn dùng cho tấm pin quang điện. Sửa đổi 1 của IEC 60269-6 về cầu chì cho hệ quang điện dùng cùng định nghĩa ISC MOD.[10] Vì vậy, khi tiêu chuẩn nói Isc, người thiết kế lấy con số STC trên datasheet của hãng tấm pin.

Isc nằm ở đâu trên đường đặc tính I-V

Đường đặc tính I-V, tiếng Anh là current-voltage characteristic, biểu diễn dòng điện của tấm pin theo điện áp. Isc là điểm đường I-V cắt trục dòng điện, nơi điện áp bằng 0.[1] Đầu kia của đường là điện áp hở mạch Voc, nơi dòng điện bằng 0. Dòng tại điểm công suất cực đại Imp luôn nhỏ hơn Isc. Với JA Solar JAM72D40-590/MB, Imp bằng 13,28 A và Isc bằng 13,94 A.[3] Imp của tấm pin này bằng khoảng 95 % Isc (số tự tính).

Dòng ngắn mạch tấm pin silic thường bao nhiêu ampe

Tế bào silic thương mại có mật độ dòng ngắn mạch khoảng 28 mA/cm² đến 35 mA/cm² ở phổ AM1.5. Giới hạn lý thuyết của silic là 46 mA/cm², còn mẫu phòng thí nghiệm đã vượt 42 mA/cm².[1] Ở cấp tấm pin, datasheet JA Solar JAM72D40-590/MB ghi Isc 13,94 A và datasheet LONGi LR5-72HTH-600M ghi 14,46 A.[3][4] Datasheet Jinko JKM580N-72HL4R-BDV ghi Isc 14,37 A.[11]

Dòng ngắn mạch là gì theo IEC 60909-0?

IEC 60909-0 định nghĩa ngắn mạch là đường dẫn điện vô tình hoặc cố ý giữa hai hay nhiều phần dẫn điện. Đường dẫn này ép hiệu điện thế giữa các phần dẫn điện về bằng 0 hoặc gần bằng 0. Dòng điện ngắn mạch là quá dòng sinh ra do ngắn mạch trong hệ thống điện.[5] Bộ luật điện Hoa Kỳ NEC gọi ngắn mạch là mối nối điện không chủ ý giữa hai dây dẫn bình thường mang dòng của một mạch.[12] Isc của tấm pin khớp với định nghĩa này, vì hai cực được nối thẳng và điện áp bằng 0.

Đặc điểm của dòng điện ngắn mạch

Dòng ngắn mạch ở lưới xoay chiều là tổng của thành phần xoay chiều hình sin và thành phần không chu kỳ tắt dần về 0. Giá trị đỉnh ban đầu ip phụ thuộc tỷ số R/X của mạch và dùng để xác định khả năng đóng của máy cắt.[13] Hướng dẫn lắp đặt điện của Schneider Electric ghi ngắn mạch ba pha có tổng trở bằng 0 thường là sự cố nặng nhất và dễ tính nhất.[14] Isc của tấm pin là dòng một chiều và phụ thuộc bức xạ. Isc của tấm pin có thể thấp hơn ngưỡng tác động của thiết bị bảo vệ quá dòng.[15]

Nguyên nhân phổ biến gây ngắn mạch

Cahier Technique 158 của Schneider Electric xếp sự cố ngắn mạch theo vị trí, bên trong hoặc bên ngoài máy điện hay tủ điện. Tài liệu này nêu ba nhóm nguyên nhân[13]:

1. Nguyên nhân cơ học: đứt dây dẫn, hoặc hai dây dẫn chạm nhau qua một vật dẫn lạ như dụng cụ hay động vật.
2. Quá áp nội bộ hoặc quá áp khí quyển.
3. Hỏng lớp cách điện do nhiệt, độ ẩm hoặc môi trường ăn mòn.

Chạm đất, tiếng Anh là ground fault, là mối nối điện không chủ ý giữa dây pha và đất hoặc phần kim loại bình thường không mang dòng. Phần kim loại này gồm dây dẫn không mang dòng, vỏ, máng và thiết bị kim loại.[12] Ở dàn pin, tấm pin bị ngắn mạch hoặc đi dây sai là các sự cố gây dòng ngược, trình bày ở mục 5.

Phân loại ngắn mạch: ba pha, hai pha, một pha chạm đất, hai pha chạm đất

IEC 60909-0 tính được cả ngắn mạch đối xứng và ngắn mạch không đối xứng.[16] Cahier Technique 158 vẽ bốn dạng ngắn mạch dùng trong phương pháp IEC 60909, tóm tắt ở bảng dưới.

Tính dòng ngắn mạch 1 phase chạm đất theo IEC khác gì Isc của tấm pin?

Tính dòng ngắn mạch 1 phase chạm đất theo IEC là bài toán của lưới xoay chiều, dùng IEC 60909-0. IEC 60909-0 áp cho lưới xoay chiều ba pha hạ áp và cao áp, tần số 50 Hz hoặc 60 Hz. Ấn bản 3.0 phát hành ngày 23/07/2026, cũng là ngày rút bỏ ấn bản 2016.[17][16] IEC 60909 đặt một nguồn áp tương đương tại điểm ngắn mạch rồi tính dòng qua tổng trở của lưới.[5][13] Sự cố một pha chạm đất đưa tổng trở thứ tự không vào mạch sự cố.[13] Isc của tấm pin là đặc tính của nguồn một chiều, đo ở STC, nên không dùng công thức IEC 60909.

Tác hại của dòng ngắn mạch

Consulting-Specifying Engineer ghi rằng ngắn mạch kéo dài làm cách điện nóng chảy và làm hỏng dây dẫn.[18] Mike Holt cảnh báo aptomat có khả năng cắt không đủ có thể bị phá hủy khi sự cố, gây chết người hoặc thương tích nặng.[12]

Cách phòng tránh và bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat và cầu chì

Cahier Technique 158 yêu cầu tính dòng ngắn mạch tại mọi điểm của lưới. Dòng lớn nhất quyết định khả năng cắt, khả năng đóng của máy cắt và khả năng chịu lực điện động của dây dẫn, thiết bị đóng cắt. Dòng nhỏ nhất dùng để chọn đường đặc tính thời gian theo dòng của aptomat và cầu chì.[13] Hướng dẫn lắp đặt điện của Schneider Electric cũng dùng dòng ngắn mạch để chọn khả năng chịu nhiệt của cáp và chỉnh định chọn lọc của bảo vệ.[14]

Khả năng cắt của aptomat là dòng ngắn mạch kỳ vọng lớn nhất aptomat cắt được và không bị hư hỏng. Hai thông số Icu và Ics được định nghĩa trong IEC 60947-2. Bộ cắt ngắn mạch của aptomat tác động nhanh khi dòng sự cố lớn, với ngưỡng cố định theo IEC 60898 ở aptomat dân dụng.[19] NEC 110.9 yêu cầu thiết bị bảo vệ quá dòng có khả năng cắt đủ cho dòng sự cố khả dĩ tại đầu vào thiết bị.[12] Phía một chiều của dàn pin dùng cầu chì chuỗi gPV, trình bày ở mục 6.

Quá tải và ngắn mạch khác nhau thế nào?

Quá dòng là tên chung cho dòng vượt định mức của thiết bị hoặc khả năng tải của dây dẫn.[12] NEC ghi rõ ngắn mạch hoặc chạm đất không phải là quá tải, và quá tải thường không gấp về thời gian như ngắn mạch.[18]

Ngắn mạch và hở mạch khác nhau thế nào?

Ngắn mạch và hở mạch là hai trạng thái nằm ở hai đầu đường đặc tính I-V của tấm pin. Ở trạng thái ngắn mạch, điện áp bằng 0 và dòng điện bằng Isc.[1] Ở trạng thái hở mạch, dòng điện bằng 0 và điện áp đạt giá trị lớn nhất Voc.[20]

Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn STC

Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, tiếng Anh là standard test conditions, viết tắt STC, là bộ giá trị chuẩn dùng khi thử mọi thiết bị quang điện. TCVN 12676:2020 ghi bức xạ đồng phẳng 1.000 W/m², nhiệt độ tiếp giáp tế bào 25 °C và AM 1,5.[2]

IEC 60904-1 quy định cách đo đường I-V

IEC 60904-1:2020 mô tả quy trình đo đường đặc tính dòng điện theo điện áp của thiết bị quang điện không hội tụ dùng trên mặt đất. Phép đo dùng phổ tham chiếu AM1.5 định nghĩa trong IEC 60904-3. Ấn bản 3.0 phát hành ngày 25/09/2020, thay ấn bản 2006.[21]

Dung sai Isc ghi trên datasheet

Datasheet LONGi LR5-72HTH 590 đến 600M ghi dung sai Voc và Isc là ±3 %.[4] Với Isc danh định 14,46 A, tấm LR5-72HTH-600M có thể đo được từ khoảng 14,03 A đến 14,89 A ở STC (số tự tính). Dung sai Isc khác dung sai công suất. Cùng datasheet ghi dung sai công suất từ 0 đến 3 %.

Isc ở điều kiện NOCT thấp hơn ở STC

Nhiệt độ vận hành danh định của tế bào, tiếng Anh là nominal operating cell temperature, viết tắt NOCT, là điều kiện đo thứ hai trên datasheet. LONGi đo NOCT ở 800 W/m², 20 °C môi trường và gió 1 m/s. LONGi LR5-72HTH-600M ghi Isc 14,46 A ở STC và 11,68 A ở NOCT.[4] Tỷ số hai giá trị khoảng 0,81, gần với tỷ số bức xạ 800/1.000 (số tự tính). Jinko JKM580N ghi 14,37 A ở STC và 11,60 A ở NOCT.[11]

IEC 61215-1:2021 bổ sung quy định cho tấm pin hai mặt

IEC 61215-1:2021 là tiêu chuẩn chứng nhận thiết kế tấm pin dùng trên mặt đất, ấn bản 2.0 phát hành ngày 23/02/2021. Ấn bản 2021 thêm định nghĩa, tham chiếu và hướng dẫn thử cho tấm pin hai mặt. Ấn bản 2.0 cũng bỏ phép thử NMOT và phép thử hiệu năng ở NMOT khỏi bộ IEC 61215.[22]

Bảng Isc của ba dòng tấm pin 580 W đến 600 W

Cầu chì nối tiếp tối đa, tiếng Anh là maximum series fuse rating, là dòng định mức lớn nhất của cầu chì được phép mắc nối tiếp với tấm pin. Hai tấm cùng cỡ công suất có thể khác nhau về mức cầu chì này, nên mỗi dự án cần đọc đúng datasheet.

Isc tỷ lệ tuyến tính với cường độ bức xạ

Dòng ngắn mạch của tế bào quang điện phụ thuộc tuyến tính vào cường độ ánh sáng. Thiết bị chạy ở 10 lần bức xạ chuẩn cho Isc gấp 10 lần ở 1 lần bức xạ chuẩn. Một lần bức xạ chuẩn, gọi là 1 sun, ứng với 1 kW/m² ở phổ AM1.5.[6]

Hệ số nhiệt của Isc là số dương nhỏ

Isc của tế bào silic tăng nhẹ khi nhiệt độ tăng, với hệ số khoảng 0,06 % mỗi °C. Nguyên nhân là vùng cấm của silic hẹp lại, nên nhiều photon hơn tạo được cặp điện tử và lỗ trống. Voc đi theo chiều ngược lại, giảm khoảng 2,2 mV/°C với tế bào silic.[24] Datasheet tấm pin ghi hệ số nhiệt Isc từ +0,045 %/°C đến +0,050 %/°C.[3][4]

Công thức hiệu chỉnh Isc theo mô hình Sandia

Mô hình hiệu năng dàn pin của Sandia có tên tiếng Anh là Sandia PV Array Performance Model, viết tắt SAPM. SAPM liên hệ Isc với bức xạ hiệu dụng và nhiệt độ tế bào. Trong mô hình này, Isc0 là Isc ở điều kiện chuẩn, E0 bằng 1.000 W/m² và T0 bằng 25 °C. Hệ số αIsc là hệ số nhiệt chuẩn hóa của Isc, đơn vị 1/°C.[25] Đảo vế định nghĩa bức xạ hiệu dụng Ee của SAPM cho công thức dưới (biến đổi tự làm).

I_sc = I_sc0 × (E_e / E₀) × [1 + α_Isc × (T_c - T₀)]

Quy đổi số đo Isc ngoài hiện trường về STC

Giả định thợ đo được Isc 12,5 A ở bức xạ 900 W/m² và nhiệt độ tế bào 55 °C trên tấm JAM72D40-590/MB. Chia cho 0,9 và cho 1 + 0,00045 × 30, Isc quy về STC khoảng 13,70 A (số tự tính). Kết quả thấp hơn 13,94 A trên datasheet khoảng 1,7 % (số tự tính). Số đo trong ví dụ là giả định minh họa, không phải số đo thật.

Hệ số hai mặt của Isc

Hệ số hai mặt, tiếng Anh là bifaciality, là tỷ số giữa thông số điện của mặt sau và mặt trước khi đo ở STC. Hệ số hai mặt được tính riêng cho Isc, Voc và Pmax.[26] Bài báo của Chojniak và cộng sự ký hiệu hai hệ số dùng nhiều nhất là φISC và φPmax.[23] Datasheet JA Solar JAM72D40 ghi hệ số hai mặt 80 ± 5 %.[3]

Điều kiện BNPI dùng cho nhãn tấm pin hai mặt

Bức xạ nhãn tấm pin hai mặt, tiếng Anh là bifacial nameplate irradiance, viết tắt BNPI, gồm 1.000 W/m² ở mặt trước và 135 W/m² ở mặt sau.[26][23] Nhiệt độ tế bào ở BNPI giữ 25 °C như STC. LONGi cho biết IEC 61215 dùng điều kiện BNPI cho số liệu ghi nhãn.[26]

Đọc bảng Isc theo tỷ lệ bức xạ mặt sau

Datasheet JAM72D40-590/MB có bảng thông số ở tỷ lệ bức xạ mặt sau trên mặt trước 10 %. Ở bảng này, Isc là 15,06 A, Imp là 14,34 A và công suất là 637 W.[3] Isc ở tỷ lệ 10 % cao hơn Isc ở STC khoảng 8 %, khớp với hệ số hai mặt 80 % nhân 10 % (số tự tính). Người thiết kế dàn pin hai mặt nên đọc thêm bảng này, không chỉ cột STC.

Isc có thể cao hơn nhãn trong tuần đầu vận hành

TCVN 7447-7-712:2019 lưu ý một số công nghệ tấm pin có ISC_MOD cao hơn giá trị danh định trong tuần hoặc tháng đầu vận hành. Theo TCVN 7447-7-712:2019, điều này cần được tính đến khi thiết lập bảo vệ quá tải và thông số cáp.[8] Người lắp đặt nên hỏi hãng tấm pin xem công nghệ đang dùng có hiện tượng này không.

Chuỗi nối tiếp giữ nguyên Isc của một tấm

Các tấm trong chuỗi mắc nối tiếp, nên dòng ngắn mạch của chuỗi bằng ISC MOD.[2][10] Chuỗi 18 tấm JAM72D40-590/MB vẫn có Isc 13,94 A ở STC (số tự tính). Số tấm trong chuỗi ảnh hưởng điện áp, xem bài điện áp đầu vào.

Dàn con và dàn pin cộng Isc theo số chuỗi song song

TCVN 12676:2020 định nghĩa ISC S-ARRAY bằng ISC MOD nhân NSA, với NSA là số chuỗi song song trong dàn con. ISC ARRAY của cả dàn bằng ISC MOD nhân NS, với NS là tổng số chuỗi song song trong dàn.[2] Hai chuỗi JAM72D40-590/MB song song có Isc 27,88 A ở STC (số tự tính).

Dòng ngược khi một chuỗi bị sự cố

Dòng ngược xuất hiện khi một tấm pin bị ngắn mạch, đi dây sai hoặc có sự cố tương tự. Lúc xảy ra sự cố, các chuỗi song song còn lại cấp dòng ngược vào chuỗi hỏng. Nhà sản xuất tấm pin phải công bố dòng ngược lớn nhất IRM. Với dàn chỉ có một hoặc hai chuỗi, Schneider Electric ghi rằng không cần bảo vệ dòng ngược.[15]

Vì sao dòng ngắn mạch Isc không làm aptomat tự ngắt

Dòng ngắn mạch của tấm pin quá thấp để kích hoạt cơ chế tự động ngắt nguồn. Isc phụ thuộc bức xạ và có thể thấp hơn ngưỡng tác động của thiết bị bảo vệ quá dòng.[15] Isc của JAM72D40-590/MB chỉ lớn hơn Imp khoảng 5 % (số tự tính). Schneider Electric ghi dòng ngắn mạch của tấm pin không gây vấn đề cho cáp, vì dòng này nằm trong khả năng tải của cáp.[15]

NEC 690.8(A)(1): dòng lớn nhất của mạch bằng 1,25 × Isc

Bộ luật điện quốc gia Hoa Kỳ, tiếng Anh là National Electrical Code, viết tắt NEC, ở Điều 690 quy định hệ điện mặt trời. Theo NEC 2017, Mục 690.8(A)(1) định nghĩa dòng lớn nhất của mạch bằng 1,25 lần Isc định mức của tấm pin. Mersen giải thích hệ số 1,25 tính đến bức xạ vượt mức chuẩn 1.000 W/m².[7] Mike Holt mô tả cùng cách tính và cộng dòng các mạch nguồn song song cho mạch đầu ra.[28] Bài của IAEI về NEC 2020 vẫn nhân Isc với 125 % trong ví dụ của 690.8(A)(1). NEC 2020 thêm cách lấy dòng mạch theo dòng vào định mức của thiết bị chuyển đổi.[29]

Chọn tiết diện dây dẫn theo 1,56 × Isc

NEC 690.9(B)(1) yêu cầu thiết bị bảo vệ quá dòng chịu được không dưới 125 % dòng lớn nhất của mạch.[7] Dây dẫn cũng phải có khả năng tải ít nhất 125 % dòng của Mục 690.8(A).[28] Mersen dùng hệ số 1,56 × Isc khi chọn cầu chì và cáp.[7] Hệ số 1,56 bằng 1,25 × 1,25, làm tròn từ 1,5625 (số tự tính). Với Isc 13,94 A, dòng lớn nhất của mạch là 17,43 A và mức chọn dây hoặc cầu chì là 21,78 A (số tự tính).

IEC 60364-7-712 dùng Isc max cho thiết bị phía một chiều

TCVN 7447-7-712:2019 định nghĩa ISC MAX là dòng điện ngắn mạch lớn nhất của tấm pin, chuỗi hoặc dàn pin. Cách xác định ISC MAX nằm ở Phụ lục B của TCVN 7447-7-712:2019.[8] Whitepaper của Fronius viết Isc max ≥ 1,25 × Isc ở STC theo IEC 60364-7-712. Fronius cũng yêu cầu Isc của dàn pin không vượt Isc PV của MPPT biến tần.[27]

Hệ số 1,25 trong IEC 62548 cho mạch có bộ DCU

Bộ ổn định điện một chiều, tiếng Anh là DC conditioning unit, viết tắt DCU, là thiết bị nối vào từng tấm hoặc nhóm tấm pin. DCU ổn định điện một chiều ở đầu ra của tấm pin. Khi có DCU, TCVN 12676:2020 lấy dòng mạch phía nguồn bằng giá trị lớn hơn giữa dòng ra lớn nhất của DCU và 1,25 × ISC_MOD.[2]

Vùng bức xạ cao cần điều chỉnh hệ số

TCVN 7447-7-712:2019 yêu cầu điều chỉnh các hệ số nhân khi khí hậu làm Isc thường xuyên vượt giá trị STC. Ví dụ được nêu là vị trí có nguồn năng lượng mặt trời cao bất thường và phản xạ từ tuyết. Khi bảo vệ quá tải dàn con, hệ số nhân 1,25 được dùng thay hệ số 1,5 của chuỗi để người thiết kế linh hoạt hơn.[8] Hệ số 1,25 không nên dùng ở khu vực bức xạ cao thường xuyên, vì cơ cấu bảo vệ quá tải có thể tác động.[8]

Cầu chì chuỗi được chọn theo Isc như thế nào?

Cầu chì chuỗi theo IEC 60364-7-712 có dòng định mức lớn hơn 1,5 × ISC_MOD và nhỏ hơn 2,4 × ISC_MOD.[8] Dòng định mức này cũng không được vượt mức bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin. Cầu chì chỉ bắt buộc khi đủ nhiều chuỗi song song để tạo dòng ngược nguy hiểm.[15]

Khi nào dàn pin cần cầu chì chuỗi

Schneider Electric nêu điều kiện cần bảo vệ quá dòng chuỗi là 1,35 IRM < (Ns − 1) × ISC MAX.[15] Trong TCVN 7447-7-712:2019, Ns là tổng số chuỗi song song được bảo vệ bởi cơ cấu bảo vệ quá dòng gần nhất.[8] Tài liệu NEC của Mersen và catalogue của ETI ghi dàn từ ba chuỗi song song trở lên cần cầu chì cho từng chuỗi.[7][30]

Dải dòng định mức 1,5 đến 2,4 lần ISC_MOD

TCVN 7447-7-712:2019 cho phương án 1: In > 1,5 × ISC_MOD, In < 2,4 × ISC_MOD và In ≤ IMOD_MAX_OCPR.[8] Trong đó In là dòng danh định của cầu chì hoặc aptomat bảo vệ chuỗi. Hướng dẫn lắp đặt điện của Schneider Electric dẫn cùng dải 1,5 đến 2,4 lần, theo điều 712.433.1.101.2 của IEC 60364-7-712:2017.[15]

Mức bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin

IMOD_MAX_OCPR là thông số bảo vệ quá dòng lớn nhất của tấm pin, xác định theo IEC 61730-2.[10] Trên datasheet, thông số này thường mang tên cầu chì nối tiếp tối đa, ví dụ 30 A ở JAM72D40 và 25 A ở LR5-72HTH.[3][4] Cầu chì chuỗi phải có dòng định mức không lớn hơn con số này.[8]

Thiết bị bảo vệ quá dòng phải tác động trong 2 giờ ở 135 % dòng danh định

TCVN 7447-7-712:2019 yêu cầu cơ cấu bảo vệ quá dòng tác động tin cậy trong vòng 2 h khi quá dòng bằng 135 % dòng danh định.[8] Điều kiện cần cầu chì chuỗi của Schneider Electric cũng nhân IRM với hệ số 1,35.[15]

Cầu chì gPV và hệ số 1,4 ở 45 °C

Cầu chì gPV là loại cầu chì theo IEC 60269-6, có yêu cầu bổ sung cho bảo vệ hệ quang điện.[30] Phụ lục BB của IEC 60269-6 yêu cầu dòng định mức tính đến Isc ở nhiệt độ môi trường và chu kỳ tải. Ví dụ trong Phụ lục BB: ở 45 °C và đỉnh bức xạ 1.200 W/m², dòng định mức cầu chì phải từ 1,4 × Isc trở lên.[10][30] Nhiệt độ môi trường cao hơn hoặc nhiều cầu chì chung tủ cần hỏi thêm hệ số giảm của hãng cầu chì.[10]

Gộp nhiều chuỗi dưới một cầu chì

TCVN 7447-7-712:2019 có phương án 2, cho phép gộp các chuỗi song song dưới một thiết bị bảo vệ chung. Trong phương án 2, NTS là số chuỗi trong nhóm dùng chung thiết bị bảo vệ. Điốt chặn dùng khi ghép song song không được coi là phương tiện bảo vệ quá dòng.[8]

Thông số PV Isc trên datasheet biến tần là gì?

PV Isc, có hãng ghi là Isc PV, là dòng ngắn mạch lớn nhất của dàn pin được phép đấu vào đầu vào biến tần. SMA gọi Isc PV là giới hạn tuyệt đối của dòng ngắn mạch được phép đấu vào biến tần.[31] TCVN 7447-7-712:2019 định nghĩa ISC PV là dòng ngắn mạch kỳ vọng lớn nhất của dàn pin.[8] ISC PV là cơ sở chọn thiết bị chống sét lan truyền và thiết bị cách ly. Bộ dò điểm công suất cực đại MPPT được giải thích ở bài MPPT.

Dòng vào tối đa khác dòng ngắn mạch tối đa

SMA đổi tên dòng vào tối đa thành dòng vào sử dụng được tối đa, ký hiệu IDC max. Theo SMA, dòng từ dàn vượt IDC max không gây hư hại biến tần và không ảnh hưởng bảo hành.[31] Fronius ghi dòng một chiều khi đó bị giới hạn ở dòng vào tối đa Idc max. Ngược lại, Isc của dàn pin không được vượt Isc PV của MPPT.[27]

Bảng dòng ngắn mạch tối đa của 6 hãng biến tần

Ở cả sáu model, dòng ngắn mạch tối đa cao hơn dòng vào tối đa từ 25 % đến 56 % (số tự tính). Mức chênh này cho phép dàn pin có Isc lớn hơn dòng làm việc của MPPT.

Giới hạn dòng ngắn mạch theo từng MPPT

Giới hạn Isc của biến tần ghi theo từng MPPT, nên phép so được làm cho từng nhóm chuỗi nối chung một MPPT. Trong bảng trên, sáu model có giới hạn 37,5 A hoặc 40 A mỗi MPPT. Cách phân chuỗi theo từng MPPT được trình bày riêng trong chủ đề dòng ngắn mạch tối đa trên mỗi MPPT.

Ba lỗi đọc Isc hay gặp trên datasheet

1. So Isc của dàn pin với dòng vào tối đa thay cho dòng ngắn mạch tối đa. SMA và Fronius đều xem dòng ngắn mạch tối đa là giới hạn phải giữ.[31][27]
2. Lấy Isc của một tấm thay cho tổng Isc các chuỗi song song trên cùng MPPT. ISC của nhóm bằng ISC MOD nhân số chuỗi song song.[2]
3. Chỉ đọc cột STC của tấm pin hai mặt. Bảng tỷ lệ bức xạ mặt sau 10 % của JAM72D40-590/MB cho Isc cao hơn khoảng 8 % (số tự tính).

Bước 1: lấy Isc từ datasheet tấm pin

JAM72D40-590/MB có Isc 13,94 A và Imp 13,28 A ở STC. Ở tỷ lệ bức xạ mặt sau 10 %, Isc là 15,06 A và Imp là 14,34 A. Hệ số nhiệt Isc là +0,045 %/°C và cầu chì nối tiếp tối đa là 30 A.[3]

Bước 2: tính Isc của hai chuỗi trên một MPPT

SUN2000-100KTL-M2 nhận tối đa 2 đầu vào mỗi MPPT.[9] Hai chuỗi song song có Isc 2 × 13,94 = 27,88 A ở STC (số tự tính). Ở tỷ lệ mặt sau 10 %, Isc của hai chuỗi là 2 × 15,06 = 30,12 A (số tự tính).

Bước 3: nhân 1,25 và so với 40 A

Nhân hệ số 1,25, Isc của nhóm là 34,85 A theo số STC và 37,65 A theo số mặt sau 10 % (số tự tính). Hai kết quả này đều dưới 40 A mỗi MPPT của SUN2000-100KTL-M2. Dòng làm việc 2 × 14,34 = 28,68 A cũng dưới 30 A dòng vào tối đa mỗi MPPT (số tự tính).

Bước 4: kiểm thêm ảnh hưởng nhiệt độ

Giả định nhiệt độ tế bào lúc nắng gắt là 70 °C, cao hơn STC 45 °C. Với hệ số +0,045 %/°C, Isc tăng khoảng 2,0 % so với giá trị ở 25 °C (số tự tính). Isc hai chuỗi ở tỷ lệ mặt sau 10 % khi đó khoảng 30,73 A, vẫn trong biên của hệ số 1,25 (số tự tính).

Bước 5: đổi sang SMA Sunny Tripower X và kết luận

Sunny Tripower X có dòng ngắn mạch tối đa 37,5 A và dòng vào sử dụng được 24 A mỗi MPPT.[33] Theo số STC, 34,85 A nằm dưới 37,5 A (số tự tính). Theo số mặt sau 10 %, 37,65 A vượt 37,5 A khoảng 0,15 A (số tự tính). Dòng làm việc 26,56 A vượt 24 A, nên biến tần sẽ giới hạn dòng như SMA mô tả.[31]

Bước 6: kiểm nhu cầu cầu chì chuỗi

Mỗi MPPT của SUN2000-100KTL-M2 chỉ có hai chuỗi, nên dòng ngược vào chuỗi hỏng tối đa bằng Isc của một chuỗi, khoảng 13,94 A đến 15,06 A (số tự tính). Mức này dưới 30 A cầu chì nối tiếp tối đa của tấm pin.[3] Nếu gom ba chuỗi trở lên qua hộp nối, dải cầu chì 1,5 đến 2,4 × 13,94 A là 20,91 A đến 33,46 A (số tự tính). Giới hạn trên của dải bị chặn ở 30 A theo cầu chì nối tiếp tối đa.

TCVN 12676:2020 tương đương IEC 62548:2016

TCVN 12676:2020 hoàn toàn tương đương IEC 62548:2016, do Ban kỹ thuật TCVN/TC/E13 biên soạn và Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.[2] Bản IEC 62548:2016 có các điều 6.5.2 đến 6.5.5 về yêu cầu và định cỡ bảo vệ quá dòng. Bảng 5 của bản 2016 nêu dòng định mức nhỏ nhất của mạch.[37]

IEC 62548-1:2023 đã thay IEC 62548:2016

IEC 62548-1:2023 phát hành ngày 07/12/2023, hủy và thay IEC 62548 bản 2016. IEC đã có bản hợp nhất IEC 62548-1:2023+AMD1:2025.[38] TCVN 12676:2020 vẫn dựa trên bản 2016.[2] Dự án làm theo hồ sơ quốc tế nên ghi rõ ấn bản IEC đang áp dụng.

TCVN 7447-7-712:2019 tương đương IEC 60364-7-712:2017

TCVN 7447-7-712:2019 hoàn toàn tương đương IEC 60364-7-712:2017. TCVN 7447-7-712:2019 chứa dải cầu chì chuỗi 1,5 đến 2,4 × ISC_MOD và yêu cầu tác động trong 2 h ở 135 %.[8] Bản TCVN này cũng có lưu ý về vùng bức xạ cao. Phần thiết kế phía một chiều của dàn pin trên mái nhà ở Việt Nam có thể đối chiếu các điều này.

IEC 60364-7-712:2025 đã thay bản 2017

IEC 60364-7-712:2025 là ấn bản 3.0, phát hành ngày 21/10/2025, hủy và thay ấn bản 2017. IEC 60364-7-712:2025 sửa đổi và mở rộng nhiều nội dung kỹ thuật, có thêm yêu cầu cho nhà máy điện mặt trời và nối trực tiếp mạch acquy.[39] TCVN 7447-7-712:2019 vẫn dựa trên bản 2017, nên các số điều dẫn ở trên là số điều của bản 2017.[8] Dự án theo hồ sơ IEC mới cần đối chiếu lại các hệ số với bản 2025.

Những gì cần hỏi nhà cung cấp tấm pin và biến tần

1. Datasheet tấm pin có Isc ở STC, dung sai Isc và hệ số nhiệt Isc.
2. Với tấm pin hai mặt, bảng Isc theo tỷ lệ bức xạ mặt sau và hệ số hai mặt.
3. Cầu chì nối tiếp tối đa, tức IMOD_MAX_OCPR theo IEC 61730-2.
4. Datasheet biến tần có dòng ngắn mạch tối đa mỗi MPPT, không chỉ dòng vào tối đa.
5. Số chuỗi tối đa mỗi MPPT và việc biến tần có cầu chì chuỗi tích hợp hay không.
6. Ấn bản tiêu chuẩn hãng dùng khi tính hệ số 1,25: NEC, IEC 60364-7-712 hay IEC 62548.