Posljednja linija odbrane u sistemima za pohranu energije: Analiza tehnologije DC osigurača

U sistemima za skladištenje energije, DC osigurači, kao kritične zaštitne komponente, snose osnovnu odgovornost za brzo prekidanje struje kvara u ekstremnim uslovima kratkog-spoja. Oni postižu fizičku izolaciju kola kroz mehanizam termičkog osigurača topljivog elementa pod uslovima preopterećenja ili kratkog-spoja, sa velikom brzinom odziva, visokim prekidnim kapacitetom i snažnom strukturnom pouzdanošću. Posebno u visoko{4}}naponskim DC sistemima, kada se kombinuju sa visoko-izolacionim materijalima kao što je keramika za DC automobilske osigurače, ukupni nivo sigurnosti sistema može se značajno poboljšati.

 

 

 

Tipičan DC osigurač za skladištenje energije sastoji se od tri dijela: topljivog elementa, kućišta i medija{0}}za gašenje luka. Topljivi element je obično napravljen od materijala na bazi srebra ili bakra-, a položaj i vrijeme topljenja se kontrolišu kroz dizajn strukture sa više-vrata. Kućište je uglavnom napravljeno od keramičkih materijala visoke{5}}vrste, kao što je 95% aluminijumske keramike, da izdrži visoku temperaturu i mehanički stres koji nastaje u trenutku spajanja. Unutrašnje punjenje od kvarcnog peska se koristi za brzo apsorbovanje energije luka, čime se postiže efikasno gašenje luka.

 

Kada struja premaši nominalnu vrijednost i akumulira se do određene energije (I²t), topljivi element se brzo topi i isparava kako bi nastao prekid. Električni luk se tada prekida i gasi djelovanjem kvarcnog pijeska; cijeli proces se može završiti u mikrosekundama. Slično strukturnom dizajnu keramičke cijevi za visokonaponski osigurač, ovo efikasno sprječava ponovno paljenje luka u okruženjima visokog{2}}napona, osiguravajući sigurnost sistema.

 

 

DC osigurači za skladištenje energije se obično klasifikuju prema standardu IEC 60269. Na osnovu prekidne sposobnosti i scenarija primjene, mogu se podijeliti na gG, aR, gR i gPV tipove. Među njima, tipovi gR i gG su pogodni za zaštitu klastera baterija i magistrale, dok se tip aR uglavnom koristi za zaštitu energetskih poluvodiča.

 

U visoko-naponskim DC sistemima, strukturna stabilnost osigurača u velikoj mjeri ovisi o keramičkom izolatoru, kao što je keramičko tijelo za osigurač za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja. Ovaj izolator ne samo da pruža mehaničku potporu, već igra i ključnu ulogu u električnoj izolaciji, formirajući važnu osnovu za postizanje visoke prekidne sposobnosti.

 

 

Na osnovu svoje strukturne forme, DC osigurači za skladištenje energije se uglavnom dijele u tri kategorije: tip okrugle cijevi, kockasti tip i tip ravnog ploča.

 

Osigurači tipa okrugle cijevi uglavnom koriste strukturu keramičke cijevi, kao što je Keramička cijev za EV DC osigurač, pogodna za standardizirane scenarije primjene; Osigurači kockastog tipa su pričvršćeni vijcima i pogodni su za sisteme velike struje i visokog napona. Njihova unutrašnja struktura obično koristi keramičku školjku visoke{1}}gustine za poboljšanje disipacije topline i mehaničke čvrstoće.

 

Osigurači s ravnim pločama (oštrica) uglavnom se koriste unutar baterijskih modula. Njihova niska-struktura omogućava kompaktan raspored. U nekim visoko integrisanim sistemima, osigurači se takođe mogu integrisati sa visoko-naponskim kutijama kao modularne jedinice. Keramičke strukturne komponente, kao što je keramičko kućište za osigurač, osiguravaju performanse izolacije, istovremeno uzimajući u obzir strukturnu kompaktnost i pouzdanost.

 

 

Performanse DC osigurača uglavnom se određuju parametrima kao što su Joule integral (I²t), nazivni napon, nazivna struja i prekidna sposobnost. I²t odražava energetsku otpornost osigurača i ključni je indikator za sprječavanje kvarova. Nazivni napon mora odgovarati nivou napona sistema kako bi se spriječilo ponovno paljenje luka nakon što je osigurač pregorio.

 

U radnim okruženjima sa visokim{0}}temperaturama, stabilnost keramičkih materijala je posebno važna. Na primjer, izolaciona električna steatitna keramička fused tijela posjeduje odličnu otpornost na toplinu i izolacijska svojstva, osiguravajući dugotrajan-stabilan rad osigurača u okruženjima iznad 50 stepeni. Istovremeno, prekidna sposobnost mora pokriti maksimalnu struju kratkog -spoja sistema; trenutno, mainstream sistemi za skladištenje energije obično koriste proizvode sa prekidnim kapacitetom od 100kA i više.

 

 

U sistemima za skladištenje energije, DC osigurači se uglavnom postavljaju na ključnim čvorovima kao što su pozitivni terminal klastera baterija, sabirnica i DC strana PCS-a. Na strani klastera baterija, koriste se za izolaciju pojedinačnih-kvarova; na strani sabirnica, pružaju zaštitu na nivou sistema; a sa strane PCS-a, štite energetske uređaje kao što su IGBT.

 

Različite lokacije primjene zahtijevaju različite strukturalne dizajne. Na primjer, u scenarijima integracije električnih vozila i skladištenja energije, keramički osigurači za električna i hibridna vozila često se koriste kao izolacijski materijal jezgre kako bi se ispunili zahtjevi za pouzdanost pod visokim vibracijama, visokim temperaturama i visokim naponom.

 

 

 

Izbor osigurača zahtijeva sveobuhvatno razmatranje usklađivanja napona, strujnog usklađivanja, I²t koordinacije i prekidne sposobnosti. Nazivna struja se obično bira kao 1,2 do 1,5 puta veća od maksimalne radne struje sistema, uzimajući u obzir i smanjenje temperature. Nadalje, u više-sistemima zaštite treba osigurati selektivnu koordinaciju, što znači da bi osigurači nižeg{5}}nivoa trebali prvo raditi.

 

Što se tiče odabira konstrukcije, visoko-sistemi visokog napona se preporučuju da koriste kockastu strukturu u kombinaciji sa keramičkim materijalima visoke-čvrstoće, kao što je Alumina Ceramic za Bolted Connect EV osigurač kako bi se osigurala odlična mehanička stabilnost i performanse izolacije pod visokim strujnim udarima.

 

 

Kako se sistemi za skladištenje energije razvijaju prema višim nivoima napona (iznad 1500V), postavljaju se veći zahtjevi za-sposobnost gašenja luka i materijalne performanse osigurača. Budući proizvodi će se razvijati prema većem prekidnom kapacitetu, minijaturizaciji i inteligenciji, kao što je integracija indikacije osigurača i funkcija daljinskog nadzora.

 

Na nivou materijala, primjena visoko{0}}aluminijske keramike i kompozitnih keramičkih struktura dodatno će poboljšati performanse. Strukture kao što su keramička cijev za EV punjač i keramičko tijelo za seriju sa vijcima sa osiguračima postepeno postaju glavna rješenja u polju visokonaponske jednosmjerne zaštite.
 

 

 

Kao uređaj za zaštitu jezgra u sistemima za skladištenje energije, performanse DC osigurača direktno utiču na sigurnost i stabilnost sistema. Sa brzim razvojem industrije električnih vozila i skladištenja energije, potražnja za strukturnim komponentama osigurača sa visokom pouzdanošću i visokim performansama izolacije nastavlja da raste.

 

Fokusirajući se na ovaj trend, koncentriramo se na istraživanje i razvoj i proizvodnju keramičkih strukturnih komponenti visokih{0}}performansi, pružajući rješenja za više serija proizvoda, uključujućiKeramičko tijelo EV osigurača, Keramičko tijelo za EV osigurač i Keramičko tijelo za pomoćni osigurač električnog vozila. Koristeći razvijenu tehnologiju aluminijumske keramike i mogućnosti precizne proizvodnje, može pružiti stabilnu i pouzdanu izolaciju i strukturnu podršku za visokonaponske DC osigurače, ispunjavajući stroge zahtjeve primjene nove energije, električnih vozila i sistema za pohranu energije.