اندازه‌گذاری مدارشکن DC برای سیستم‌های ذخیره انرژی BESS

اکنون صنایع بیشتری به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر در حال حرکت هستند. با این رشد، تقاضا برای سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) به یک ضرورت فنی تبدیل می‌شود. از آنجایی که هدف اصلی آنها تثبیت ریزشبکه‌ها و مدیریت تقاضاهای اوج مصرف است، ادغام این سیستم‌ها نیاز به درک عمیقی از حفاظت جریان مستقیم (DC) دارد. 

برخلاف برق AC سنتی، جریان مستقیم (DC) فاقد “نقطه عبور صفر” است که در آن ولتاژ به طور طبیعی افت می‌کند. این امر ممکن است منجر به قوس‌های الکتریکی شود که خاموش کردن آنها دشوارتر است و ممکن است منجر به آتش‌سوزی و خسارات فاجعه‌بار شود. 

این راهنما یک چارچوب عملی برای نصاب‌ها و مهندسان در انتخاب اندازه مناسب را مورد بحث قرار می‌دهد. قطع کننده‌های مدار جریان مستقیم که مطابق با استانداردهای ایمنی بین‌المللی هستند. 

درک الزامات اندازه هسته یک مدارشکن DC

درک الزامات اندازه هسته یک مدارشکن DC برای ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم‌های DC حیاتی است. این امر در کاربردهایی مانند سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) که انتخاب دقیق بسیار مهم است، کاربرد دارد. 

برخلاف برق AC سنتی، جریان مستقیم (DC) فاقد “نقطه عبور صفر” است و همین امر خاموش کردن خطاهای پرانرژی را دشوارتر می‌کند. این امر همچنین می‌تواند منجر به خسارات فاجعه‌بار یا آتش‌سوزی شود. 

برای اطمینان از اینکه سیستم شما می‌تواند با خیال راحت از پس این چالش‌ها برآید، چندین الزام مربوط به اندازه هسته مانند ولتاژ نامی، اندازه جریان، ظرفیت قطع و قطبیت را ارزیابی کنید. 

در انتخاب قطعه محافظ باتری باید به موارد زیر توجه کرد: 

۱. ولتاژ نامی

رایج‌ترین خطا در انتخاب طراحی BESS، انتخاب بریکر بر اساس میانگین ولتاژ باتری آن است. به عنوان مثال، یک سیستم ۴۸ ولتی اغلب در طول اوج شارژ به بیش از ۵۸.۴ ولت می‌رسد. اگر ولتاژ عملیاتی بریکر خیلی پایین باشد (U_ه) در طول خطا، قادر به کشش یا تطبیق با قوس الکتریکی نخواهد بود. این امر به جریان اجازه می‌دهد حتی زمانی که سوئیچ باز است، جریان یابد.

مهندسان باید رعایت کنند قانون 20%. این به معنی انتخاب حداقل یک ولتاژ نامی بالاتر از حداکثر ولتاژ شارژ (20%) است. به عنوان مثال، در یک سیستم اسمی ۴۸ ولت با پیک ۵۸ ولت، بریکر باید حداقل ۷۰ ولت DC را در نظر بگیرد. 

۲. اندازه‌گیری جریان (آمپراژ)

مواردی وجود دارد که یک مدارشکن بی‌جهت قطع می‌شود. اغلب اوقات، این به دلیل یک خطای قوس الکتریکی حساس است که به عوامل خارجی مانند “نویز” الکتریکی جزئی واکنش نشان می‌دهد. این پدیده “قطع ناخواسته” نامیده می‌شود.” 

برای جلوگیری از این اتفاق، بریکرها باید حداکثر فضای سر را با استفاده از قانون ۱۲۵۱TP3T. این امر نوسانات دمای محیط و فرسودگی قطعات را در نظر می‌گیرد. در زیر یک محاسبه ساده برای این کار آمده است:

تعاریف متغیر:

• من: جریان نامی مورد نیاز برای بریکر (بر حسب آمپر).
• پ_حداکثر: حداکثر توان خروجی اینورتر (برحسب وات).
• V_دقیقه: کمترین ولتاژی که باتری قبل از قطع اتصال به آن می‌رسد (ولتاژ “قطع اتصال”).
• 1.25ضریب ایمنی (که نشان‌دهنده سربار 25% برای جلوگیری از “قطع ناخواسته” و در نظر گرفتن گرما است).

مثال:

یک اینورتر ۵ کیلوواتی روی سیستم ۴۸ ولت (با دشارژ در ۴۲ ولت) حدود ۱۱۹ آمپر جریان می‌کشد. با اعمال قانون ۱۲۵۱TP3T (۱۱۹ در ۱.۲۵) منجر به نیاز به ۱۴۸.۷۵ آمپر می‌شود، که یک بریکر ۱۵۰ آمپر یا ۱۶۰ آمپر را به انتخاب مناسبی تبدیل می‌کند.

۳. ظرفیت قطع

ظرفیت قطع به توانایی یک مدارشکن در خاموش کردن ایمن قوس الکتریکی بدون خرابی مکانیکی یا جوشکاری تماسی اشاره دارد. در کاربردهای ذخیره‌سازی باتری، این به عنوان ظرفیت نهایی قطع اتصال کوتاه نامی (I) اندازه‌گیری می‌شود._مس) تحت استاندارد IEC 60947-2 (برای مصارف صنعتی) یا ظرفیت اتصال کوتاه نامی (I_{سی ان}) تحت استاندارد IEC 60898-1 (برای مصارف مسکونی).

باتری‌های لیتیوم-یونی مقاومت داخلی بسیار کمی دارند. این بدان معناست که آنها می‌توانند در طول یک خطا، کل ذخیره انرژی شیمیایی خود را در عرض چند میلی‌ثانیه تخلیه کنند. برای یک BESS، دستگاه حفاظت مدار DC باید دارای مقدار نامی kA باشد که از جریان خطای پیک محاسبه شده بانک باتری بیشتر باشد. استاندارد IEC 60898-1 معمولاً بریکرهای مسکونی را تا 6kA تأیید می‌کند.

از سوی دیگر، نصب سیستم‌های BESS صنعتی اغلب به بریکرهای دارای گواهینامه IEC 60947-2 با I نیاز دارند._مس از ۱۰ کیلوآمپر تا ۵۰ کیلوآمپر، بسته به ترکیب شیمیایی باتری و پیکربندی رشته. استفاده از بریکر با ظرفیت قطع ناکافی می‌تواند منجر به "جرقه‌زدگی" شود. این اتفاق زمانی می‌افتد که جریان حتی پس از جدا شدن کنتاکت‌ها، همچنان از طریق هوای یونیزه شده جریان یابد.

۴. قطبیت: چالش دو جهته

بریکرهای استاندارد DC اغلب قطبی هستند. قطبیت به این معنی است که آنها طوری طراحی شده‌اند که فقط وقتی جریان از مثبت به منفی جریان می‌یابد، قوس‌ها را خاموش کنند. با این حال، عملکرد BESS دو جهته است. این بدان معناست که جریان در هنگام شارژ به باتری وارد می‌شود و هنگام دشارژ از آن خارج می‌شود. 

راه حل، استفاده از بریکرهای DC غیر قطبی دارای گواهینامه IEC برای جلوگیری از خطرات آتش سوزی است. این بریکرها از میدان‌های مغناطیسی تخصصی برای کشیدن قوس‌ها به داخل محفظه‌های خنک کننده صرف نظر از جهت جریان استفاده می‌کنند. این تضمین می‌کند حفاظت جریان مستقیم در هر دو چرخه شارژ و دشارژ. 

انتخاب محافظ جریان مستقیم مناسب برای سیستم ذخیره باتری شما

نصاب‌ها و مهندسان باید هنگام مقیاس‌بندی یک پروژه انرژی، به خصوص هنگام انتخاب حفاظت مدار DC غیرقطبی برای یک BESS، با دقت تصمیم بگیرند. Tosunlux یک خط "انرژی جدید" تخصصی و مقرون به صرفه ارائه می‌دهد که برای تأسیسات مسکونی و تجاری سفارشی شده است. 

در زیر چند توصیه آمده است:

نکته انتخاب: برای یک سیستم مسکونی استاندارد ۴۸ ولت، یک توسانلوکس TSB5-63DC (غیرقطبی) یک انتخاب رایج است که برای حداقل ۱۰۰۰۰ چرخه سوئیچینگ تأیید شده است. برای ذخیره‌سازی کانتینری در مقیاس بزرگ با ولتاژ بیش از ۱۰۰۰ ولت.

چک لیست انتخاب کلید مهندسان

به عنوان یک نصاب سیستم‌های خورشیدی، مهندس برق یا مدیر پروژه BESS، هدف شما کمک به محافظت از سیستم‌های انرژی در برابر خطرات سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری است.

قبل از کار بر روی پروژه بعدی ذخیره‌سازی انرژی خود، در اینجا یک چک لیست برای تأیید الزامات ایمنی ارائه شده است:

1. حداکثر ولتاژ DC: توان نامی بریکر باید از ولتاژ شارژ کامل بانک باتری بیشتر باشد. حداکثر فضای مجاز را با پیروی از قانون 20% محاسبه کنید. 
2. امتیاز جریان مداوم: حداکثر بار پیوسته را در 125% محاسبه کنید. فرمول: پیک اینورتر ضربدر 1.25.
3. رتبه‌بندی وقفه اتصال کوتاه: مقدار کیلوآمپر (kA) باید از بدترین جریان خطای بانک باتری شما بیشتر باشد. 
4. طراحی غیر قطبی: همانطور که در چرخه‌های شارژ/دشارژ مشهود است، بریکر باید برای جریان دو جهته رتبه‌بندی شود. 
5. انطباق با استانداردها: تأیید کنید که کلیدها دارای گواهینامه IEC هستند و باید استانداردهای IEC 60947-2 یا IEC 60898-1 را برآورده کنند. 
6. رتبه‌بندی زیست‌محیطی: بررسی کنید که میزان رطوبت و دما برای محیط نصب شما مناسب باشد. 

نتیجه گیری

انتخاب بریکرهای مدار DC مناسب برای سیستم‌های BESS یا ذخیره‌ساز باتری شما، برای ایمنی و طول عمر سیستم ضروری است. ولتاژهای کمتر از حد مجاز ممکن است منجر به خطاهای قوس الکتریکی شوند. جریان‌های نامساعد می‌توانند باعث قطع ناخواسته شوند. این حوادث ممکن است در شرایط خطا منجر به خرابی فاجعه‌بار بریکرها شوند. 

در توسانلوکس، یک تولیدکننده قطعات الکتریکی و لوازم جانبی، ما با شما همکاری می‌کنیم تا انطباق فنی و عملکرد بلندمدت را تضمین کنیم. با بیش از سی (30) سال تجربه و سابقه اثبات‌شده در پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی جهانی، ما این اطمینان را به شما می‌دهیم که سیستم‌های حفاظت و انرژی DC شما در مواقع حساس عملکرد خوبی خواهند داشت.