Системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) развиваются в направлении повышения напряжения и увеличения емкости для удовлетворения потребностей жилых, коммерческих, промышленных и возобновляемых источников энергии.

По мере увеличения мощности системы проектирование защиты становится все более детальным. Различные части электрической архитектуры сталкиваются с различными токовыми условиями и сценариями неисправностей, а это значит, что компоненты защиты необходимо выбирать в соответствии с их конкретным применением.

Предохранители для батарей являются важным элементом защиты в высоковольтных системах постоянного тока. Их применение не ограничивается одним местом, а распространяется на различные этапы архитектуры хранения энергии.

Роль аккумуляторных предохранителей в архитектурах хранения энергии

Типичная система хранения энергии на основе высоковольтных батарей может включать в себя:

• Аккумуляторные элементы и модули
• Стеллажи для аккумуляторов
• Высоковольтные коробки
• Системы преобразования энергии (PCS)
• соединения распределения постоянного тока

Каждый участок имеет различные электрические характеристики.

Например, в цепях со стороны батарей могут возникать высокие токи короткого замыкания из-за энергии, накопленной в элементах батареи, в то время как соединения со стороны PCS могут иметь другие требования, связанные с преобразованием энергии и работой системы.

Следовательно, при выборе предохранителя для аккумулятора необходимо учитывать фактическое место установки и условия эксплуатации.

Применение предохранителей в аккумуляторных батареях и стойках

Защита аккумуляторных батарей и защита на уровне стойки — одно из наиболее распространенных применений предохранителей для батарей.

На этом уровне предохранитель помогает защитить цепи батареи от аномальных токовых условий и ограничивает воздействие неисправностей в отдельных секциях.

К основным моментам, которые следует учитывать, относятся:

• уровень напряжения батареи
• Постоянный рабочий ток
• Возможность измерения тока короткого замыкания
• Тепловые условия
• Среда установки

Правильный выбор предохранителя помогает предотвратить влияние неисправности в одном аккумуляторном блоке на всю систему хранения энергии.

Применение аккумуляторных предохранителей в высоковольтных распределительных щитах

Высоковольтный распределительный щит (ВН-щит) является ключевым соединительным элементом между аккумуляторными системами и нижестоящим силовым оборудованием.

В зависимости от конструкции системы, в высоковольтные блоки могут быть интегрированы следующие компоненты:

• контакторы постоянного тока
• Схемы предварительной зарядки
• Защитные компоненты
• Интерфейсы мониторинга

Предохранители аккумуляторных батарей, используемые в системах высокого напряжения, должны работать совместно с коммутационными и управляющими компонентами.

В то время как контакторы постоянного тока обеспечивают контролируемое соединение и изоляцию во время нормальной работы, предохранители батарей обеспечивают быструю защиту при возникновении ненормальных токовых условий.

Координация между этими компонентами важна для обеспечения безопасной и надежной работы системы.

Защита батареи предохранителем на стороне постоянного тока PCS

Соединение между аккумуляторной системой и системой преобразования энергии (СПЭ) является еще одним важным элементом защиты.

Система управления питанием (PCS) контролирует преобразование энергии между постоянным током от батареи и переменным током в системах электропитания, что делает надежную защиту на стороне постоянного тока крайне важной.

При выборе предохранителей для интерфейсов PCS необходимо учитывать следующие факторы:

• рабочее напряжение постоянного тока
• Текущие характеристики
• Возможность прерывания неисправностей
• Требования к координации системы

Подходящий предохранитель постоянного тока помогает защитить как аккумуляторную систему, так и подключенное к ней оборудование для преобразования энергии.

Основные параметры выбора аккумуляторного предохранителя

Хотя место установки имеет важное значение, инженерам также необходимо учитывать ряд электрических параметров при выборе предохранителей для аккумуляторных батарей.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать максимальному рабочему напряжению аккумуляторной системы.

Поскольку в системах хранения энергии все чаще используются высоковольтные архитектуры, для обеспечения надежной защиты в сложных условиях эксплуатации требуются высоковольтные предохранители постоянного тока.

Текущий рейтинг

Номинальный ток следует выбирать, исходя из фактических условий эксплуатации, а не только номинальных значений системы.

К факторам, которые следует учитывать, относятся:

• Постоянный ток зарядки и разрядки
• Характеристики нагрузки
• Температура окружающей среды
• Условия работы системы

Разрывная способность

Аккумуляторные системы могут выделять значительное количество энергии при сбоях из-за накопленной в них электрической емкости.

Отключающая способность предохранителя должна соответствовать ожидаемому току короткого замыкания, чтобы обеспечить безопасное отключение в нештатных ситуациях.

Координация между предохранителями батарей и другими компонентами защиты.

Предохранители аккумуляторных батарей являются частью комплексной системы электрической защиты.

В системах хранения энергии высокого напряжения надежная работа зависит от координации между:

• Предохранители аккумулятора
• контакторы постоянного тока
• Системы управления батареями (BMS)
• системы преобразования энергии
• Системы мониторинга и управления

Каждый компонент выполняет свою функцию.

Например:

• Предохранители обеспечивают быструю защиту от чрезмерного тока;
• Контакторы обеспечивают управляемое переключение и изоляцию;
• Система управления батареей (BMS) отслеживает состояние батареи и управляет работой системы.

Вместе эти компоненты способствуют созданию более безопасных и надежных систем хранения энергии.

Поддержка разработки надежных систем хранения энергии высокого напряжения

Поскольку системы хранения энергии продолжают увеличивать напряжение и мощность, требования к защите становятся все более специфичными для конкретных областей применения.

Предохранители для батарей остаются важным компонентом на разных этапах архитектуры систем хранения энергии, от батарейных стоек до высоковольтных распределительных сетей и соединений PCS.

Понимание условий эксплуатации и электрических требований помогает инженерам выбирать подходящие решения по защите для различных систем хранения энергии.