Щит системы накопления энергии (BESS): защита постоянного тока и интерфейс PCS
щит BESS: Щит BESS соединяет батарейные стойки с преобразователем мощности, обеспечивает защиту от коротких замыканий и контроль изоляции на стороне постоянного тока и формирует цепь безопасности между системой управления батареями и системой управления энергией.
Содержание
Накопители энергии сегодня устанавливают не только для резервного питания, но и для срезания пиков, сглаживания выработки возобновляемых источников и оказания сетевых услуг. Электрический риск в таких системах сосредоточен на стороне постоянного тока, которая ведёт себя иначе, чем привычные цепи переменного тока. Батарея не ограничивает свой ток, естественного перехода тока через ноль нет, а энергия присутствует всегда — это и отличает проект щита BESS от обычного распределительного щита.
Особенность постоянного тока: нет перехода через ноль
В переменном токе дуга гаснет естественным образом каждые полпериода; постоянный ток такой возможности не даёт. Поэтому выключатели и предохранители постоянного тока требуют особой геометрии дугогасительной камеры и типовых испытаний на заявленное напряжение и постоянную времени. Применение аппарата с маркировкой только для переменного тока в цепи постоянного тока — распространённая и опасная ошибка. Число полюсов, последовательные контакты и ориентация монтажа выполняются по данным изготовителя.
Ток короткого замыкания и координация защит
Ток короткого замыкания литиевой батареи определяется её внутренним сопротивлением и в зависимости от числа ячеек может достигать очень больших значений. Цепь защиты обычно строится ступенчато: предохранитель на уровне стойки, выключатель нагрузки на уровне цепочки и автоматический выключатель постоянного тока на уровне системы. Селективность проверяют наложением кривых плавления предохранителей и характеристик расцепления в условиях постоянного тока.
Контроль изоляции и архитектура заземления
В большинстве установок BESS шины постоянного тока не заземляют, что делает устройство контроля изоляции обязательным. Оно непрерывно измеряет сопротивление изоляции положительного и отрицательного полюсов относительно земли и подаёт сигнал при снижении ниже порога. Заземление корпусов выполняют непрерывной низкоимпедансной системой уравнивания потенциалов между батарейными шкафами, рамами стоек и оболочкой PCS.
Интерфейс PCS, подключение к сети и защиты
| Тема | Типовое решение | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| Выключатель DC | Типовые испытания на напряжение DC | Не применять аппарат только для AC |
| Защита стойки | Предохранитель gPV или DC | Кривая плавления должна быть для DC |
| Контроль изоляции | Непрерывное измерение | Порог зависит от размера системы |
| Уравнивание потенциалов | Шкафы, стойки и PCS | Непрерывность подтверждают измерением |
| Аварийный останов | Аппаратная цепь | Только программный останов недопустим |
На стороне переменного тока выход PCS идёт к трансформатору или распределительному щиту через разъединитель и выключатель. В точке присоединения защита от островного режима, защиты по максимальному и минимальному напряжению и частоте, функции ROCOF и векторного сдвига настраиваются по требованиям сетевой организации. Синхронизация и выдержка повторного подключения должны соответствовать значениям договора о присоединении.
Пожарная безопасность, вентиляция и защита персонала
Риск теплового разгона литий-ионных ячеек — самостоятельная проектная тема, независимая от электрических защит. Компоновку щитов и шкафов планируют вместе с путями сброса газов, обнаружением дыма и газа, контролем температуры и цепью аварийного останова. Аварийный останов должен быть выполнен аппаратно и одновременно размыкать PCS и разъединители стоек; останов только средствами программного обеспечения недостаточен.
Главное: щит BESS
- Аппараты переменного тока в цепи DC не применяют — без перехода через ноль дуга не гаснет.
- Защиты строят ступенчато — стойка, цепочка и система защищаются раздельно.
- Незаземлённым шинам DC нужен контроль изоляции — потерю изоляции покажет только непрерывное измерение.
- Аварийный останов выполняют аппаратно — программное отключение само по себе не безопасно.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Какой ток короткого замыкания принимают для щита BESS?
На стороне батареи — ожидаемый ток, вычисленный по внутреннему сопротивлению ячеек; на стороне переменного тока совместно оценивают вклад сети и PCS. Преобразователь обычно ограничивает свой ток, но вклад трансформатора и сети игнорировать нельзя.
Можно ли применять УЗО на стороне постоянного тока?
Обычные устройства типа AC плохо реагируют на постоянную составляющую. В заземлённых системах применяют устройства типа B, в изолированных — устройство контроля изоляции. Выбор определяется принятой архитектурой заземления.
Можно ли установить щит BESS на улице?
Да, в оболочке с подходящей степенью защиты и стойкостью к ультрафиолету. Но поскольку температура напрямую влияет на срок службы батарей, климатизация и затенение должны входить в проект изначально.
Похожие статьи
- Щит постоянного тока: выпрямитель, аккумуляторная батарея и питание 110/220 В
- Щиты солнечных электростанций: защита строк DC, ОПН DC и распределение AC
- Выбор УЗИП (SPD): отличия типов 1, 2 и 3
- Все технические статьи
Внедряете накопитель для срезания пиков, резервирования или интеграции ВИЭ? Devpan спроектирует щит защиты постоянного тока и интерфейс PCS по фактическим данным вашей системы. Связанное решение Devpan: главный распределительный щит DevPanel.
