Последната линия на защита в системите за съхранение на енергия: Анализ на технологията на предпазители за постоянен ток

В системите за съхранение на енергия предпазителите за постоянен ток, като критични защитни компоненти, носят основната отговорност за бързото прекъсване на тока на повреда при екстремни условия на късо- съединение. Те постигат физическа изолация на веригата чрез термичния механизъм за топене на стопяемия елемент при условия на претоварване или късо- съединение, характеризиращи се с бърза скорост на реакция, висок капацитет на прекъсване и силна структурна надеждност. Особено в системи за постоянен ток с високо-напрежение, когато се комбинират с високо-изолационни материали като керамика за DC автомобилни предпазители, общото ниво на безопасност на системата може да бъде значително подобрено.

 

 

 

Типичният постояннотоков предпазител за съхранение на енергия се състои от три части: стопяем елемент, кожух и дъгогасителна-среда. Топимият елемент обикновено се изработва от материали на основата на сребро или мед-, а позицията и времето на топене се контролират чрез конструкция с много-гърла. Корпусът е направен предимно от керамични материали с висока -якост, като 95% алуминиева керамика, за да издържи на висока температура и механично напрежение, генерирано в момента на топене. Вътрешният пълнеж от кварцов пясък се използва за бързо абсорбиране на енергията на дъгата, постигайки ефективно гасене на дъгата.

 

Когато токът надвиши номиналната стойност и се натрупа до определена енергия (I²t), стопимият елемент бързо се топи и изпарява, за да образува прекъсване. След това електрическата дъга се прекъсва и изгасва от действието на кварцовия пясък; целият процес може да бъде завършен за микросекунди. Подобно на структурния дизайн на керамична тръба за високоволтов предпазител, това ефективно предотвратява повторното запалване на дъгата в среди с високо-напрежение, като гарантира безопасността на системата.

 

 

DC предпазителите за съхранение на енергия обикновено се класифицират според стандарта IEC 60269. Въз основа на капацитета на прекъсване и сценария на приложение, те могат да бъдат разделени на типове gG, aR, gR и gPV. Сред тях типовете gR и gG са подходящи за защита на клъстери на батерии и шини, докато типът aR се използва главно за защита на силовите полупроводници.

 

В системи за постоянен ток с високо{0}}напрежение структурната стабилност на предпазителите зависи до голяма степен от керамичния изолатор, като например предпазителя от керамично тяло за защита от претоварване и късо съединение. Този изолатор не само осигурява механична опора, но също така играе решаваща роля в електрическата изолация, образувайки важна основа за постигане на висок капацитет на прекъсване.

 

 

Въз основа на тяхната структурна форма, DC предпазителите за съхранение на енергия се разделят основно на три категории: тип кръгла тръба, тип паралелепипед и тип плоска пластина.

 

Кръглите тръбни предпазители използват предимно керамична тръбна структура, като например керамичната тръба за EV DC предпазител, подходяща за стандартизирани сценарии на приложение; предпазителите от кубоиден тип са фиксирани с болтове и са подходящи за системи с голям ток и високо напрежение. Тяхната вътрешна структура обикновено използва керамична обвивка с висока -плътност за подобряване на разсейването на топлината и механичната якост.

 

Предпазителите от плоски пластини (тип нож) се използват главно вътре в модулите на батериите. Тяхната структура с ниска-височина улеснява компактното оформление. В някои силно интегрирани системи предпазителите също могат да бъдат интегрирани с-кутии за високо напрежение като модулни единици. Керамичните структурни компоненти, като керамичния корпус за предпазител, осигуряват изолационни характеристики, като същевременно вземат предвид структурната компактност и надеждност.

 

 

Ефективността на DC предпазител се определя главно от параметри като джаулов интеграл (I²t), номинално напрежение, номинален ток и капацитет на прекъсване. I²t отразява способността за енергийна устойчивост на предпазител и е ключов индикатор за предотвратяване на неизправности. Номиналното напрежение трябва да съответства на нивото на системното напрежение, за да се предотврати повторно запалване на дъгата, след като предпазителят изгори.

 

При висока{0}}температурна работна среда стабилността на керамичните материали е особено важна. Например изолиращото електрическо стеатитно керамично стопено тяло притежава отлична устойчивост на топлина и изолационни свойства, осигурявайки дългосрочна-стабилна работа на предпазителя в среда над 50 градуса. Едновременно с това, изключвателната способност трябва да покрива максималния ток на късо- съединение на системата; понастоящем основните системи за съхранение на енергия обикновено използват продукти с капацитет на прекъсване от 100kA и повече.

 

 

В системите за съхранение на енергия предпазителите за постоянен ток се поставят главно в ключови възли, като положителния извод на клъстерите на батериите, шината и страната на постоянен ток на PCS. От страна на акумулаторния клъстер те се използват за изолиране на единични-повреди в клъстера; от страната на шината те осигуряват защита-на ниво система; и от страна на PCS, те защитават захранващи устройства като IGBT.

 

Различните места на приложение изискват различен структурен дизайн. Например, в сценарии за интегриране на електрически превозни средства и съхранение на енергия, керамичните предпазители за електрически и хибридни превозни средства често се използват като основен изолационен материал, за да отговорят на изискванията за надеждност при високи вибрации, висока температура и среда с високо напрежение.

 

 

 

Изборът на предпазител изисква цялостно разглеждане на съвпадението на напрежението, съвпадението на тока, I²t координацията и капацитета на прекъсване. Номиналният ток обикновено се избира като 1,2 до 1,5 пъти максималния работен ток на системата, като същевременно се взема предвид намаляването на температурата. Освен това в много-системите за защита трябва да се осигури селективна координация, което означава, че предпазителите от по-ниско-ниво трябва да работят първи.

 

Що се отнася до структурния избор, високо{0}}напреженовите системи се препоръчват да използват паралелепипедна структура, съчетана с-керамични материали с висока{1}}якост, като керамика от алуминиев оксид за болтово свързване на EV предпазител, за да осигурят отлична механична стабилност и изолационни характеристики при високи токови удари.

 

 

Тъй като системите за съхранение на енергия се развиват към по-високи нива на напрежение (над 1500 V), се поставят по-високи изисквания към способността-за гасене на дъгата и характеристиките на материала на предпазителите. Бъдещите продукти ще се развиват към по-висок капацитет на прекъсване, миниатюризация и интелигентност, като интегриране на индикация на предпазители и функции за дистанционно наблюдение.

 

На ниво материали, прилагането на високо{0}}чиста алуминиева керамика и композитни керамични структури допълнително ще подобри производителността. Конструкции като керамичната тръба за връзката с предпазител на зарядно устройство за електромобили и керамичното тяло за серията с болтове за предпазители постепенно се превръщат в масови решения в областта на защитата при постоянен ток при високо-напрежение.
 

 

 

Като устройство за защита на ядрото в системи за съхранение на енергия, работата на предпазителите за постоянен ток влияе пряко върху безопасността и стабилността на системата. С бързото развитие на индустрията за електрически превозни средства и съхранение на енергия, търсенето на структурни компоненти на предпазители с висока надеждност и висока изолационна производителност продължава да расте.

 

Фокусирайки се върху тази тенденция, ние се съсредоточаваме върху изследването, разработването и производството на керамични структурни компоненти с висока-производителност, предоставяйки решения за множество продуктови серии, включителноКерамично тяло на EV предпазител, Керамично тяло за EV предпазител и Керамично тяло за спомагателен предпазител на електрически превозни средства. Възползвайки се от зряла алуминиева керамична технология и прецизни производствени възможности, той може да осигури стабилна и надеждна изолация и структурна опора за предпазители за постоянен ток с високо-напрежение, отговаряйки на строгите изисквания за приложение на нови енергийни, електрически превозни средства и системи за съхранение на енергия.