Chi tiết sơ đồ đầu nối điện mặt trời hòa lưới

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới là giải pháp điện thay thế cho phép biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng và cung cấp trực tiếp cho phụ tải, đồng thời hòa vào lưới điện quốc gia. Việc hiểu rõ và tuân thủ chính xác sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới là nền tảng để hệ thống hoạt động an toàn, ổn định và đạt hiệu suất cao nhất. Bài viết này sẽ cung cấp sơ đồ và quy trình đấu nối điện mặt trời hòa lưới chi tiết, dễ áp dụng.

1/ Các thành phần chính trong sơ đồ điện mặt trời hòa lưới

Một hệ thống điện mặt trời hòa lưới hoàn chỉnh bao gồm nhiều thiết bị liên kết với nhau một cách chặt chẽ. Để hiểu và áp dụng đúng sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, trước hết cần nắm rõ chức năng của từng thành phần chính trong hệ thống.

• Tấm pin quang điện: Đây là thành phần thu nhận ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành dòng điện một chiều (DC). Các tấm pin được đấu nối tiếp (tăng điện áp) và song song (tăng dòng điện) để tạo thành các chuỗi (string) đáp ứng yêu cầu đầu vào của bộ biến tần.
• Bộ biến tần hòa lưới: Được xem là “bộ não” của hệ thống, inverter có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin thành dòng điện xoay chiều (AC) đồng bộ với lưới điện quốc gia. Ngoài ra, trong sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, inverter còn đóng vai trò giám sát điện áp, tần số và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định trước khi hòa lưới.
• Hộp tổng hợp và Bảo vệ DC: Hộp này được lắp đặt ở phía DC, ngay sau các chuỗi pin. Nó chứa các cầu chì (Fuse) bảo vệ từng chuỗi pin khỏi quá dòng và các thiết bị chống sét lan truyền (SPD) DC để bảo vệ inverter khỏi xung điện do sét hoặc đột biến điện áp.
• Tủ điện AC và Bảo vệ AC: Tủ điện này nằm ở phía AC, giữa inverter và lưới điện. Nó bao gồm Aptomat (Circuit Breaker) AC để cô lập inverter khỏi lưới khi cần bảo trì hoặc khi xảy ra sự cố, và thiết bị chống sét lan truyền (SPD) AC để bảo vệ hệ thống khỏi xung điện từ phía lưới.
• Đồng hồ đo đếm hai chiều: Là thiết bị do Điện lực lắp đặt, có nhiệm vụ ghi nhận điện năng sản xuất và điện năng tiêu thụ. Trong sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, đồng hồ này giúp theo dõi lượng điện bán lên lưới và lượng điện mua về, là cơ sở để tính toán hiệu quả kinh tế của hệ thống.

Đọc thêm: Top 5 thiết bị máy đo năng lượng mặt trời chính xác nhất hiện nay

2/ Sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới

Sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới cơ bản tuân theo một dòng chảy năng lượng rõ ràng, kết hợp các thiết bị bảo vệ đầy đủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành. Sơ đồ nguyên lý chung được triển khai như sau:

1 – Phía DC (Dòng điện một chiều):

• Các Tấm pin quang điện được đấu nối với nhau thành các chuỗi (string).
• Các dây cáp DC từ các string này dẫn vào Hộp tổng hợp DC (Combiner Box).
• Trong hộp DC, dòng điện được đi qua các Cầu chì DC để bảo vệ quá dòng và đi qua Chống sét lan truyền (SPD) DC.
• Tín hiệu DC đã được bảo vệ sẽ được truyền đến đầu vào DC của Bộ biến tần hòa lưới (Inverter).

2 – Phía AC (Dòng điện xoay chiều):

• Đầu ra AC của Inverter được đấu nối với Tủ điện AC.
• Trong Tủ điện AC, dòng điện đi qua Aptomat AC (MCB/MCCB) để cô lập và qua Chống sét lan truyền (SPD) AC.
• Tuyến AC đã được bảo vệ này sẽ được kết nối vào Hệ thống điện tiêu thụ của gia đình/doanh nghiệp, giúp ưu tiên cung cấp điện năng lượng mặt trời cho tải.
• Điểm cuối cùng là kết nối với Đồng hồ đo đếm hai chiều của công ty Điện lực để hòa vào lưới điện chung.

Toàn bộ khung pin, vỏ combiner box, vỏ inverter và các thiết bị bảo vệ AC/DC phải được nối chặt với hệ thống tiếp địa của công trình, đảm bảo an toàn cho người vận hành, giảm nguy cơ rò rỉ điện và bảo vệ thiết bị trước các tác động của sét và điện áp bất thường.

3/ Quy trình đấu nối cơ bản theo sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới

Để hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn, quá trình đấu nối cần tuân thủ nghiêm ngặt các bước kỹ thuật theo sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới. Trước khi bắt đầu bất kỳ thao tác nào, kỹ sư phải đảm bảo hệ thống đã được ngắt điện hoàn toàn và tuân thủ các quy tắc an toàn điện.

Bước 1: Chuẩn bị và lắp đặt hệ thống DC

Đầu tiên, kỹ sư thực hiện lắp đặt các tấm pin lên giá đỡ đã cố định và đấu nối các tấm pin thành chuỗi theo thiết kế. Việc đấu nối này phải sử dụng các đầu nối MC4 chuyên dụng, đảm bảo độ kín nước và tiếp xúc điện tốt. Sau đó, các dây cáp DC được luồn vào ống bảo vệ và dẫn xuống Hộp tổng hợp DC, nơi dây DC được kết nối vào các cầu chì và thiết bị SPD DC.

Bước 2: Kết nối với Inverter

Tiếp theo, kỹ sư thực hiện kết nối dây đầu ra DC từ Hộp tổng hợp vào các cổng đầu vào của Inverter. Khi thực hiện đấu nối theo sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, cần kiểm tra cực tính (dương/âm) chính xác để tránh gây hỏng Inverter. Ngoài ra, Inverter phải được lắp đặt ở vị trí thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và thuận tiện cho việc bảo trì.

Bước 3: Đấu nối tuyến AC và thiết bị bảo vệ

Sau khi hoàn tất kết nối DC, tiến hành đấu nối cáp AC từ đầu ra của Inverter vào Tủ điện AC của hệ thống. Trong tủ này, dây AC được kết nối qua Aptomat AC và SPD AC trước khi kết nối vào hệ thống điện chính của công trình. Tuyến AC phải đảm bảo tiết diện cáp đủ lớn để chịu được dòng điện tối đa từ Inverter theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

Bước 4: Hoàn thiện tiếp địa và đồng hồ đo đếm

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng là việc hoàn thiện hệ thống tiếp địa. Tất cả các bộ phận kim loại như khung pin, giá đỡ, vỏ Inverter, vỏ hộp bảo vệ phải được nối đất an toàn. 

4/ Lưu ý an toàn và chuẩn kỹ thuật khi áp dụng sơ đồ 

Việc lắp đặt và đấu nối hệ thống điện mặt trời hòa lưới đòi hỏi tính chuyên nghiệp cao. Bất kỳ sơ suất nào cũng có thể dẫn đến rủi ro cháy nổ hoặc điện giật.

• Tuân thủ điện áp và dòng điện định mức: Trước khi đấu nối, kỹ sư cần kiểm tra tổng điện áp hở mạch (Voc) của chuỗi pin để đảm bảo không vượt quá điện áp đầu vào tối đa của Inverter. Đồng thời, tổng dòng điện ngắn mạch (Isc) của các chuỗi pin phải nhỏ hơn hoặc bằng dòng điện tối đa mà Inverter cho phép. Việc vượt quá các giới hạn này có thể làm hỏng Inverter và mất hiệu lực bảo hành.
• Chọn thiết bị bảo vệ chất lượng cao: Trong sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, các thiết bị như chống sét lan truyền (SPD) DC và AC cần được lựa chọn đúng thông số, đến từ thương hiệu uy tín. Aptomat AC và cầu chì DC cũng phải phù hợp với dòng điện danh định của Inverter để kịp thời ngắt mạch khi có sự cố, bảo vệ toàn bộ hệ thống.
• Đảm bảo chất lượng cơ khí và chống chịu môi trường: Các đầu nối MC4 phải được bấm bằng công cụ chuyên dụng, đảm bảo độ kín nước (IP67) và tiếp xúc điện tốt, tránh hiện tượng phát nhiệt tại điểm nối. Dây cáp DC nên là loại chuyên dụng cho solar, chịu UV, ozone và nhiệt độ cao, đồng thời được luồn trong ống bảo vệ để chống hư hại cơ học và tác động môi trường.
• Hệ thống tiếp địa an toàn: Toàn bộ khung pin, vỏ combiner box, vỏ inverter và tủ điện AC/DC cần được nối chặt với hệ thống tiếp địa của công trình để đảm bảo an toàn cho người vận hành và bảo vệ thiết bị trước các sự cố điện và sét.
• Kiểm tra định kỳ: Sau khi lắp đặt, nên thực hiện kiểm tra định kỳ các kết nối, thiết bị bảo vệ và hệ thống tiếp địa để đảm bảo hiệu suất và an toàn vận hành lâu dài.

Hệ thống điện mặt trời chỉ đạt hiệu quả và an toàn tối đa khi được lắp đặt đúng sơ đồ đấu nối điện mặt trời hòa lưới, sử dụng thiết bị bảo vệ đạt chuẩn, đảm bảo tiếp địa và kiểm tra định kỳ. Mong rằng với những chia sẻ chi tiết trên Hioki Việt Nam giúp bạn hiểu rõ sơ đồ điện và các lưu ý liên quan khi  lắp đặt và sử dụng .