Posledná línia obrany v systémoch skladovania energie: Analýza technológie jednosmerných poistiek

V systémoch na uchovávanie energie nesú jednosmerné poistky ako kritické ochranné komponenty hlavnú zodpovednosť za rýchle prerušenie poruchového prúdu pri extrémnych podmienkach skratu-. Dosahujú fyzickú izoláciu obvodu prostredníctvom mechanizmu tepelnej poistky tavného prvku v podmienkach preťaženia alebo skratu-, vyznačujúce sa vysokou rýchlosťou odozvy, vysokou vypínacou schopnosťou a silnou konštrukčnou spoľahlivosťou. Najmä vo vysokonapäťových jednosmerných systémoch v kombinácii s vysoko{5}}izolačnými materiálmi, ako je keramika pre jednosmerné automobilové poistky, možno výrazne zlepšiť celkovú úroveň bezpečnosti systému.

 

 

 

Typická jednosmerná poistka na uchovávanie energie pozostáva z troch častí: tavného prvku, puzdra a-hasiaceho média oblúka. Tavný prvok je zvyčajne vyrobený z materiálov na báze striebra alebo medi-a fixačná poloha a čas sa ovládajú prostredníctvom konštrukcie s viacerými-krkmi. Kryt je väčšinou vyrobený z- vysokopevnostných keramických materiálov, ako je 95 % hliníková keramika, aby odolal vysokej teplote a mechanickému namáhaniu vznikajúcemu v momente tavenia. Vnútorná výplň z kremenného piesku sa používa na rýchle pohltenie energie oblúka, čím sa dosiahne účinné uhasenie oblúka.

 

Keď prúd prekročí menovitú hodnotu a akumuluje sa na určitú energiu (I²t), tavný prvok sa rýchlo roztopí a vyparí, aby sa vytvoril zlom. Elektrický oblúk sa potom preruší a zhasne pôsobením kremenného piesku; celý proces môže byť dokončený v priebehu mikrosekúnd. Podobne ako konštrukčný návrh keramickej trubice pre vysokonapäťovú poistku, účinne zabraňuje opätovnému zapáleniu oblúka vo vysokonapäťovom prostredí, čím sa zaisťuje bezpečnosť systému.

 

 

Jednosmerné poistky na skladovanie energie sú zvyčajne klasifikované podľa normy IEC 60269. Na základe vypínacej kapacity a aplikačného scenára ich možno rozdeliť na typy gG, aR, gR a gPV. Medzi nimi typy gR a gG sú vhodné na ochranu klastra batérií a zbernice, zatiaľ čo typ aR sa používa hlavne na ochranu výkonových polovodičov.

 

Vo vysokonapäťových{0}}jednosmerných systémoch štrukturálna stabilita poistiek do veľkej miery závisí od keramického izolátora, akým je napríklad keramické telo poistky proti preťaženiu a skratu. Tento izolátor poskytuje nielen mechanickú podporu, ale tiež zohráva kľúčovú úlohu pri elektrickej izolácii, čím tvorí dôležitý základ pre dosiahnutie vysokej vypínacej kapacity.

 

 

Jednosmerné poistky na uchovávanie energie sa na základe ich konštrukčného tvaru delia hlavne do troch kategórií: typ s okrúhlou rúrkou, kvádrový typ a typ s plochým tanierom.

 

Poistky typu okrúhlej rúrky väčšinou používajú štruktúru keramickej rúrky, ako je napríklad keramická rúrka pre EV DC Fuse, vhodná pre štandardizované aplikačné scenáre; Poistky kvádrového typu sú upevnené skrutkami a sú vhodné pre vysokoprúdové a vysokonapäťové systémy. Ich vnútorná štruktúra zvyčajne využíva-keramický plášť s vysokou hustotou na zlepšenie odvodu tepla a mechanickú pevnosť.

 

Poistky plochého typu (typ čepele) sa používajú hlavne vo vnútri batériových modulov. Ich nízka-výška umožňuje kompaktné rozloženie. V niektorých vysoko integrovaných systémoch možno poistky integrovať aj do vysokonapäťových skríň-ako modulárne jednotky. Keramické konštrukčné komponenty, ako je keramický kryt pre poistkový článok, zaisťujú izolačný výkon a zároveň berú do úvahy konštrukčnú kompaktnosť a spoľahlivosť.

 

 

Výkon jednosmernej poistky je určený hlavne parametrami, ako je integrál Joule (I²t), menovité napätie, menovitý prúd a vypínacia schopnosť. I²t vyjadruje energetickú odolnosť poistky a je kľúčovým indikátorom na predchádzanie poruchám. Menovité napätie sa musí zhodovať s úrovňou napätia systému, aby sa zabránilo opätovnému zapáleniu oblúka po prepálení poistky.

 

V prevádzkových prostrediach s vysokou{0}}teplotou je stabilita keramických materiálov obzvlášť dôležitá. Napríklad izolačné elektrické steatitové keramické tavené teleso má vynikajúcu tepelnú odolnosť a izolačné vlastnosti, čím zabezpečuje dlhodobú{2}}stabilnú prevádzku poistky v prostrediach nad 50 stupňov . Súčasne musí vypínacia schopnosť pokryť maximálny skratový-prúd systému; v súčasnosti bežné systémy na skladovanie energie bežne používajú produkty s vypínacou kapacitou 100 kA a viac.

 

 

V systémoch skladovania energie sú DC poistky umiestnené hlavne na kľúčových uzloch, ako je kladná svorka batériových zoskupení, prípojnica a DC strana PCS. Na strane klastra batérií sa používajú na izoláciu jednotlivých chýb klastra-; na strane prípojníc poskytujú-ochranu na úrovni systému; a na strane PCS chránia napájacie zariadenia, ako sú IGBT.

 

Rôzne miesta použitia vyžadujú rôzne konštrukčné riešenia. Napríklad v scenároch integrácie elektrických vozidiel a skladovania energie sa keramické poistky pre elektrické a hybridné vozidlá často používajú ako izolačný materiál jadra na splnenie požiadaviek na spoľahlivosť v prostredí s vysokými vibráciami, vysokou teplotou a vysokým napätím.

 

 

 

Výber poistiek vyžaduje komplexné zváženie prispôsobenia napätia, prispôsobenia prúdu, koordinácie I²t a vypínacej kapacity. Menovitý prúd sa zvyčajne volí ako 1,2 až 1,5-násobok maximálneho prevádzkového prúdu systému, pričom sa zohľadňuje aj zníženie teploty. Okrem toho vo viac{4}}úrovňových ochranných systémoch by mala byť zabezpečená selektívna koordinácia, čo znamená, že najskôr by mali fungovať poistky nižšej{5}}úrovne.

 

Pokiaľ ide o výber konštrukcie, vysokonapäťovým systémom sa odporúča používať kvádrovú konštrukciu kombinovanú s-vysokopevnými keramickými materiálmi, ako je Alumina Ceramic for Bolted Connect EV Fuse, aby sa zabezpečila vynikajúca mechanická stabilita a izolačný výkon pri vysokých prúdových rázoch.

 

 

Ako sa systémy skladovania energie vyvíjajú smerom k vyšším napäťovým úrovniam (nad 1500 V), kladú sa vyššie požiadavky na schopnosť hasenia oblúka- a materiálový výkon poistiek. Budúce produkty sa budú vyvíjať smerom k vyššej vypínacej kapacite, miniaturizácii a inteligencii, ako je integrácia indikácie poistiek a funkcií diaľkového monitorovania.

 

Na úrovni materiálov aplikácia keramiky z oxidu hlinitého s vysokou{0}}čistotou a kompozitných keramických štruktúr ďalej zvýši výkon. Konštrukcie, ako je keramická trubica pre EV nabíjačku, poistkový článok a keramické telo pre poistkové skrutkované série, sa postupne stávajú hlavnými riešeniami v oblasti ochrany vysokého-jednosmerného prúdu.
 

 

 

Výkon jednosmerných poistiek ako zariadenia na ochranu jadra v systémoch skladovania energie priamo ovplyvňuje bezpečnosť a stabilitu systému. S rýchlym rozvojom odvetvia elektrických vozidiel a skladovania energie neustále rastie dopyt po konštrukčných komponentoch poistiek s vysokou spoľahlivosťou a vysokým izolačným výkonom.

 

Zameriavame sa na tento trend a sústreďujeme sa na výskum, vývoj a výrobu-vysokovýkonných keramických konštrukčných komponentov, pričom poskytujeme riešenia pre viaceré produktové série vrátaneKeramické telo poistky EV, keramické telo pre poistku EV a keramické telo pre prídavnú poistku elektrického vozidla. Využitím vyspelej technológie keramiky z oxidu hlinitého a precíznych výrobných možností môže poskytnúť stabilnú a spoľahlivú izoláciu a štrukturálnu podporu pre vysokonapäťové poistky jednosmerného prúdu, ktoré spĺňajú prísne aplikačné požiadavky novej energie, elektrických vozidiel a systémov na skladovanie energie.