Phân biệt cáp điện DC và AC trong hệ thống năng lượng mặt trời

Tổng quan về hệ thống điện năng lượng mặt trời

Một hệ thống điện mặt trời tiêu chuẩn gồm 3 phần chính:

Tấm pin mặt trời (DC) → Biến tần (Inverter) → Tải điện hoặc lưới điện (AC)

Trong đó:

• Tấm pin năng lượng mặt trời - tạo ra dòng DC:Tấm pin quang năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra dòng điện một chiều (DC) với điện áp cao, có thể lên đến 600 - 1500VDC tùy cấu hình chuỗi (string). Ở giai đoạn này, cáp DC đóng vai trò truyền tải điện từ các module về inverter một cách ổn định, chống thất thoát và đảm bảo an toàn khi hoạt động ngoài trời liên tục nhiều năm.
• Biến tần (Inverter) chuyển đổi DC → AC: Inverter nhận dòng DC và chuyển đổi thành dòng xoay chiều (AC) phù hợp với tải sử dụng trong công trình hoặc hòa vào lưới. Kết cấu inverter yêu cầu sự chính xác cao, vì vậy dây DC cần có khả năng chịu nhiệt và chịu điện áp tốt để không gây nhiễu, không tạo điểm phát nhiệt.
• Tải điện hoặc hòa lưới, sử dụng dòng AC: Sau inverter, hệ thống sử dụng dòng AC để cấp cho thiết bị tiêu thụ điện trong công trình và đồng bộ với hệ thống điện quốc gia. Ở giai đoạn này, cáp AC được sử dụng là loại cáp có kết cấu phù hợp với môi trường trong nhà và yêu cầu truyền tải ổn định, ít suy hao ở dải điện áp 220 - 380VAC.

Trong toàn bộ chu trình này, cáp điện đóng vai trò truyền tải năng lượng, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

Có 2 nhóm cáp chính:

• Cáp DC: truyền dòng một chiều từ tấm pin đến inverter.
• Cáp AC: truyền dòng xoay chiều từ inverter đến tải điện hoặc hòa lưới.

Vai trò của cáp điện trong toàn bộ hệ thống

• Truyền tải năng lượng từ đầu đến cuối chu trình chuyển đổi
• Giảm thiểu tổn hao công suất
• Bảo vệ hệ thống khỏi rủi ro quá nhiệt, chập mạch, phóng điện
• Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn điện trong suốt vòng đời vận hành

Mỗi loại được thiết kế theo các tiêu chuẩn chuyên biệt để đáp ứng môi trường và đặc thù vận hành.

Cáp điện DC là gì?

Cáp DC là loại cáp chuyên dụng được thiết kế để truyền tải dòng điện một chiều từ tấm pin đến inverter. Đây là đoạn dây chịu điều kiện khắc nghiệt nhất trong toàn bộ hệ thống vì:

• Tiếp xúc trực tiếp ánh nắng mặt trời
• Thay đổi nhiệt độ liên tục ngày và đêm
• Phải chịu điện áp DC cao và dòng điện liên tục
• Không được phép rò rỉ điện hoặc suy hao lớn

Yêu cầu kỹ thuật của cáp DC:

• Chịu nhiệt độ cao: Thường đạt chuẩn 9 - 120°C.
• Chống tia UV ozone: Tránh lão hóa, giòn vỡ sau thời gian dài.
• Chống thấm nước và thời tiết: Đạt chuẩn IP, độ bền bề mặt cao.
• Chống cháy lan và ít sinh khói độc.
• Cách điện tăng cường để chịu điện áp lên đến 1500VDC.

Cấu tạo của cáp DC:

• Lõi dẫn: Đồng tinh luyện hoặc hợp kim đồng, độ dẫn điện cao.
• Cách điện (Layer 1): XLPE hoặc TPE chịu nhiệt, chống cháy.
• Vỏ bảo vệ (Layer 2): TPE/XLPE chống UV, chống mài mòn, chịu hóa chất.

Các tiêu chuẩn quốc tế áp dụng:

• IEC 62930: Tiêu chuẩn dành riêng cho cáp PV
• EN 50618: Tiêu chuẩn châu Âu cho cáp DC
• TÜV Rheinland: Chứng nhận kiểm định chất lượng cáp PV

Cáp điện AC là gì?

Cáp AC được dùng để truyền tải dòng điện xoay chiều sau khi inverter xử lý. Phân đoạn này có môi trường lắp đặt ít khắc nghiệt hơn so với cáp DC.

Yêu cầu kỹ thuật của cáp AC:

• Chịu điện áp 220 - 380VAC
• Truyền tải ổn định, ít thất thoát
• Dễ thi công và linh hoạt trong không gian tủ điện
• Có khả năng chịu cơ học tốt

Cấu tạo của cáp AC:

• Lõi dẫn: đồng nhiều sợi, linh hoạt khi uốn.
• Cách điện: PVC hoặc XLPE tùy cấp điện áp.
• Lớp giáp (nếu có): thép bọc ngoài (STA) để chống lực kéo, cắn phá, va đập.

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

• TCVN 6610
• IEC 60227: Cáp điện PVC
• IEC 60502: Cáp điện trung thế và hạ thế XLPE

Bảng so sánh cáp điện DC và AC

Cách chọn cáp điện phù hợp cho hệ thống năng lượng mặt trời

Bước 1: Xác định công suất hệ thống (kW) → tính dòng điện tương ứng (A)

Ví dụ:

Hệ 5kW → dòng mỗi string có thể 9–12A tùy tấm pin.

Bước 2: Dựa vào dòng tải và chiều dài dây → chọn tiết diện dây (mm²) phù hợp 

Chiều dài càng lớn, tổn hao càng cao. Nếu không tính kỹ sẽ dẫn đến nóng dây, giảm hiệu suất hệ thống hoặc chênh áp vượt quá mức cho phép.

Công thức tính sụt áp: ΔV= (S2×L×I×ρ​) / S

Trong đó:

• L: chiều dài dây (m)
• I: dòng điện (A)
• ρ: điện trở suất của đồng (≈ 0.0175 Ω·mm²/m)
• S: tiết diện dây (mm²)

Yêu cầu ngành PV:

• Sụt áp DC: ≤ 1.5%
• Sụt áp AC: ≤ 3%

Bước 3: Chọn loại cách điện theo môi trường

Dây cáp DC lắp ở ngoài trời bắt buộc dùng XLPE hoặc TPE (chịu nhiệt 120°C). Vỏ chống tia UV, chống ozone & hóa chất, chống thấm nước IP67. Không giòn vỡ dưới nắng nhiều năm.

Dây cáp AC lắp ở trong nhà có thể dùng PVC (chịu 70 - 90°C), XLPE (chịu 90 - 120°C).

Ưu tiên chọn dây cáp đạt chứng nhận TUV – IEC, đầu nối MC4 chính hãng.

Lưu ý an toàn khi lắp đặt cáp điện mặt trời

Không uốn gập quá bán kính tối thiểu của dây

Dây PV thường sử dụng lõi đồng mịn và lớp cách điện đặc thù. Nếu uốn cong quá mức:

• Dễ gãy gập lõi dẫn, tạo điểm nóng (hotspot)
• Hư hỏng vỏ cách điện → nguy cơ chập điện
• Tăng điện trở → giảm hiệu suất truyền tải

Quy định kỹ thuật (theo IEC 62930 / EN 50618):

• Bán kính uốn tối thiểu: ≥ 4 - 6 lần đường kính dây
• Với dây 6 mm² đường kính ~6 mm → bán kính uốn tối thiểu 24–36 mm

Dây DC phải đi trong ống luồn chống tia UV hoặc máng cáp chuyên dụng

Lý do bắt buộc:

• Cáp DC thường đặt ngoài trời, phơi nắng 20 - 30 năm
• Bức xạ UV + nhiệt độ cao có thể gây lão hóa lớp vỏ
• Tránh nguy cơ gặm nhấm từ chuột, chim… gây chập mạch
• Giảm rủi ro cắt xước khi cọ vào mái tôn hoặc kết cấu

Khuyến nghị kỹ thuật:

• Dùng ống ruột gà UV, ống HDPE hoặc ống thép sơn tĩnh điện
• Dùng máng cáp nhôm/INOX cho dự án lớn
• Không sử dụng ống nhựa PVC trắng (không chịu UV)
• Yêu cầu IP các mối nối ngoài trời ≥ IP67.

Phân biệt rõ 2 mạch DC và AC để tránh nhầm lẫn khi bảo trì

Việc phân chia rõ ràng giúp tránh đấu nhầm cực tính, gây nổ hoặc cháy MC4. Dễ bảo trì, an toàn cho kỹ thuật viên. Tuân thủ tiêu chuẩn lắp đặt của IEC.

Nguyên tắc thực hiện:

• Đi hai tuyến riêng biệt, không chung ống hoặc chung máng
• Dán label theo chuẩn màu: Đỏ - đen cho DC. Vàng - xanh dương - đen cho AC 3 pha
• Ghi nhãn tại: Trong tủ điện. Trên đường cáp. Gần inverter
• Tránh giao chéo dây DC và AC tại một điểm để hạn chế nhiễu điện từ

Kiểm tra độ siết đầu cos, điểm nối, chống oxy hóa

Nếu mối nối không chắc sẽ điện trở tiếp xúc cao, sinh nhiệt và tạo nguy cơ cháy.

Các bước đúng chuẩn:

• Đầu cos (lug): Chọn đúng kích thước theo tiết diện dây. Dùng kìm bấm cos chuyên dụng (không dùng kìm thường). Sau khi bấm xong kiểm tra: Không lỏng. Không xoay được. Không kênh lệch.
• Keo chống oxy hóa: Dùng mỡ dẫn điện (anti-oxidation grease) cho các điểm nối dễ bị ẩm. Ngăn oxy hóa đồng, đặc biệt ở khu vực biển.
• Kiểm tra nhiệt độ điểm nối: Dùng camera nhiệt để phát hiện điểm nóng (hotspot)

Cáp điện DC và AC là 2 thành phần cốt lõi đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Việc chọn đúng loại cáp, tiết diện và tiêu chuẩn kỹ thuật giúp tối ưu tổn hao điện năng và kéo dài tuổi thọ hệ thống.