储能系统短路保护 | 赛尔特(SETsafe | SETfuse)解决方案与产品
为什么要对储能系统进行短路保护
原因:
因为储能系统发生短路时,可能会出现以下现象:
电流骤增:
短路导致电路阻抗急剧降低,瞬间产生极高的短路电流,可能达到正常电流的几十倍甚至更高。
电压骤降:
短路点电压迅速下降至接近零,可能引发系统其他部分的电压不稳定或跌落。
高温和火花:
短路电流通过导体或电池时会产生大量热量,可能导致电弧、火花或部件烧焦,甚至引发火灾。
电池异常:
对于电池储能系统(如锂电池),短路可能导致电池过热、鼓胀、漏液,甚至引发热失控,严重时可能导致火灾或爆炸。
设备损坏:
短路可能烧毁电缆、连接器、逆变器或控制模块等设备,造成系统部分或全部失效。
保护装置动作:
如果系统有短路保护机制(如熔断器或断路器),会在短路发生时迅速动作,切断电路,可能伴随断路器跳闸或熔断器熔断的现象。
系统报警或停机:
储能系统的监控系统可能检测到异常,触发报警信号,或自动停机以防止进一步损害。
烟雾或气味:
短路导致的过热可能产生烧焦气味或烟雾,特别是在绝缘材料或电池受损时。
基于以上原因,这些现象发生的时间极短(通常为毫秒级),若无有效保护措施,后果可能迅速恶化,危及设备和人员安全。因此要对短路进行保护,保证设备与财产的安全。
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在靠近电源或负载串联接入低压熔断器 Low Voltage Fuses (LV Fuses),放置在靠近电池组、高压盒(电池簇)、汇流箱或关键负载的电路中,以快速隔离故障。
保护原理:
在解决短路保护的众多方案中,在电路中安装熔断器,当电流超过设定值时,熔断器会迅速熔断,切断电路,防止短路引发进一步损害。熔断器是一种简单、成本低且有效的短路保护方案,广泛应用于储能系统。
低压熔断器 Low Voltage Fuses (LV Fuses)工作原理:
当电路发生短路时,电流急剧增加,熔断器内部的熔丝因过热而熔断,迅速切断电路,保护电池和系统免受损害。
用低压熔断器 Low Voltage Fuses (LV Fuses)优势:
响应速度快、成本低、安装简单。
高分断能力(高电流分断等级)。
高限流特性(低I2t值)。
安全无声动作:当分断是最高短路电流时,不释放气体、火焰、电弧或者其它材料。此外,分断高短路电流时的动作速度有效地限制了故障的弧闪危险。
发生弧闪时对人员和设备的保护优越性:当电弧故障发生时,尺码恰当的限流熔断器在其限流范围内能在几个毫秒内切断电流,有效地将电弧能量保持在危险及破环等级之下。
低压熔断器 Low Voltage Fuses (LV Fuses)应用场景:
熔断器通常安装在电池模块、高压盒(电池簇)、汇流箱或主电路中,作为短路和严重过载的第一道防线。
技术文章(仅供参考)
储能系统发生短路的原因主要包括以下几点(简要总结):
绝缘失效:
绝缘材料老化、损坏或制造缺陷导致正负极接触。
电池内部缺陷:
隔膜破损、极片错位或杂质引发内部短路。
外部物理损伤:
撞击、挤压或异物刺穿破坏电池结构。
电气设计问题:
接线松动、电缆磨损或设计不当。
过载或异常操作:
过充、过放或控制系统(如BMS)失效。
环境因素:
高温、潮湿、雷击或电网异常引发短路。
储能系统电路安全保护的重要性主要源于以下几个方面:
为什么重要
防止设备损坏:
储能系统通常涉及高电压、大电流的电池组(如锂电池),若无有效保护,可能因过载、短路或过热导致电池损坏,甚至引发火灾或爆炸。
保障人身安全:
电路故障可能导致电击、火灾或有毒气体泄漏,危及操作人员和周边环境安全。
延长系统寿命:
安全保护措施能有效避免异常工况(如过充、过放),延长电池和系统使用寿命。
确保系统稳定运行:
储能系统常用于电网调峰、光伏储能等关键场景,电路保护能防止系统故障,确保供电可靠性。
符合法规要求:
许多国家和地区对储能系统的安全标准有严格规定,完善的保护措施是合规运行的前提。
总结
储能系统电路安全保护通过多层次的硬件和软件措施,保障系统安全、可靠运行。这些措施相互配合,形成全面的保护体系,涵盖电气、热管理和物理安全等方面。实际应用中,需根据系统规模、电池类型(如锂电池、铅酸电池)和使用场景(如家用储能、工业储能)选择合适的保护方案。
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