Razumevanje izolovanih bakrenih sabirnica u sistemima za skladištenje energije: materijali, izolacija, zaštita i obrada

U modernim sistemima za pohranu energije, bakarne sabirnice su osnovni kanal za prijenos energije, ispunjavajući kritične zadatke kao što su provodljivost velike-struje, disipacija topline i konstrukcijska podrška. Kako nivo napona i gustina snage sistema za skladištenje energije nastavljaju da rastu, svojstva materijala, zaštita izolacije i površinska obrada sabirnica postali su ključni faktori u određivanju sigurnosti i stabilnosti sistema. Ovaj članak sistematski analizira izbor materijala, tehnologiju izolacije i procese površinske obrade sabirnica za skladištenje energije iz inženjerske perspektive. Uključujući napredna rješenja kao što su izolovane bakrene sabirnice -prevučene epoksidnim prahom, istražuje trendove njihove primjene u novom skladištenju energije.

 

 

1. Dominacija bakra

U proizvodnji sabirnica za skladištenje energije, bakar dominira zbog svoje visoke provodljivosti i odlične termičke stabilnosti. Na primjer, T2 bakar ima provodljivost do 58 MS/m, što značajno smanjuje gubitak energije i osigurava upravljiv porast temperature tokom rada sistema. U vrhunski-projektima za pohranu energije, T1 bakar više{5}}čistoće se često bira kako bi se zadovoljili zahtjevi viših električnih performansi. Za{8}}osjetljive projekte, T3 bakar ili legure bakra mogu se koristiti, balansirajući provodljivost i{10}}efikasnost.

 

2. Poređenje aluminijuma i bakra

Aluminijske sabirnice se koriste u nekim stambenim i distribuiranim sistemima za skladištenje energije zbog svojih laganih svojstava. Međutim, njihova provodljivost je samo oko 60% provodljivosti bakra. Da bi se postigla ista strujna-nosivost, aluminijske sabirnice zahtijevaju veću površinu-poprečnog presjeka, što povećava korištenje prostora. Stoga, bakarne sabirnice ostaju glavni izbor u-kompaktnim sistemima za pohranu energije velike snage.

 

3. Opcije legiranja za posebna okruženja

U okruženjima s visokom temperaturom, visokom vlažnošću ili korozivnim plinovima, legure bakra koje sadrže kalaj ili nikal se često biraju kako bi poboljšale otpornost na oksidaciju i koroziju.

 

Na primjer, projekti obalnog skladištenja energije često koriste niklovane-izolovane sabirnice kako bi se oduprle koroziji od slanog spreja. U uslovima visoke-temperature, bakrene sabirnice se mogu tretirati kalajisanom ili površinskom oksidnom folijom kako bi se održala njihova provodljiva stabilnost.

 

 

 

1. Sistem izolacionog materijala

Izolacija sabirnica za skladištenje energije obično se postiže različitim metodama:

PVC premaz: isplativ-, sa otpornim naponom od 20-28 kV/mm, obično se koristi u niskonaponskim-sistemima.

Epoksidni premaz u prahu: Visoka mehanička čvrstoća, sa otpornim naponom od 50–80 kV/mm, i ključna tehnička osnova za izolovane bakarne sabirnice obložene epoksidnim prahom-.

Prevlaka od silikonske gume: Održava stabilne performanse izolacije u temperaturnom opsegu od -50 stepeni do 200 stepeni, što ga čini pogodnim za spoljašnje sisteme za skladištenje energije sa velikim oscilacijama temperature okoline.

 

2. Proces

Sabirnice obložene epoksidnim prahom- nanose se elektrostatičkim raspršivanjem ili potapanjem u fluidizirani sloj. Proces uključuje odmašćivanje, pjeskarenje, predgrijavanje, prskanje i očvršćavanje, na kraju formirajući gust, visoko prionjiv epoksidni premaz. Ova bakrena sabirnica u spreju od epoksida nudi odličnu električnu izolaciju, otpornost na vlagu- i prašinu-i široko se koristi u pretvaračima za pohranu energije i sistemima odjeljka za baterije.

Drugi uobičajeni pristup je korištenje premaza sabirnica sa epoksidnim premazom u prahu. Debljina premaza se može podesiti između 0,2-0,5 mm, u zavisnosti od nivoa napona, sprečavajući kratke spojeve, a istovremeno osiguravajući efikasno odvođenje toplote.

 

3. Nova rješenja za izolaciju i zaštitu od požara

Vrhunski{0}}sistemi za pohranu energije često zahtijevaju zaštitu od požara i eksplozije za sabirnice. Boja za izolaciju sabirnica ili više-slojni kompozitni izolacijski premazi mogu se koristiti za stvaranje kompozitnog sistema-otpornog,{4}}otpornog na vatru i vlagu-. Neka napredna rješenja za premazivanje epoksidnim prahom sabirnica mogu postići probojne napone veće od 50 kV i održati izolacijska svojstva čak i u uslovima požara ili kratkog-spoja.

 

 

 

1. Trenutni-nosivost i kontrola porasta temperature

Trenutni{0}}nosivi kapacitet sabirnice je usko povezan sa provodljivošću materijala i uslovima odvođenja toplote. Dizajni obično koriste temperaturu okoline od 55 stepeni kao referentnu vrednost, osiguravajući sigurnosnu marginu kroz termičku simulaciju i testiranje stvarnog porasta temperature.

Na primjer, bakrene sabirnice 100×10 mm² mogu nositi približno 2200 A u prirodnim uvjetima hlađenja. Vertikalni raspored može dodatno poboljšati performanse odvođenja topline.

 

2. Struktura disipacije toplote i usklađivanje sistema

Za kontrolu porasta temperature, dizajn sabirnica za skladištenje energije često uključuje tečno hlađenje ili sisteme hlađenja prisilnim zrakom. Poluđene-ili niklovane-izolirane sabirnice smanjuju otpor kontakta i poboljšavaju stabilnost odvođenja topline. Neki sistemi takođe sadrže termalnu mast ili materijale termičkog interfejsa za poboljšanje efikasnosti odvođenja toplote.

 

3. Mehanička i pouzdanost veze

Bakrene sabirnice u sistemima za skladištenje energije moraju izdržati vibracije i mehanička opterećenja. Zadebljane bakrene sabirnice i izolacijski nosači obično se koriste u dizajnu kako bi se osigurala čvrstoća konstrukcije. Konektori su često obloženi kako bi se povećala otpornost na habanje i provodljivost. Tipične strukture uključuju sabirnice premazane prahom-(izolovane sabirnice) ili sabirnice obložene epoksidnim prahom-koje efikasno sprječavaju lokalno pregrijavanje uzrokovano povećanim kontaktnim otporom.

 

 

1. Tin-sabirnice

Kalitar učinkovito sprječava oksidaciju i poboljšava lemljivost, što ga čini najčešćim površinskim tretmanom. Debljina sloja kalaja se obično kreće od 5-15 μm, štiti bez značajnog uticaja na provodljivost.

 

2. Niklovane sabirnice

Galvanizacija i sabirnice{0}}obložene prahom kombinuju procese galvanizacije i praškastog premaza kako bi se poboljšala otpornost na koroziju i površinska tvrdoća, što ih čini pogodnim za jake raspršivanje soli i vlažna okruženja. Sloj nikla nudi odličnu temperaturnu otpornost i ostaje stabilan do 400 stepeni.

 

3. Epoksidni premaz u prahu

Kombinacija izolovane sabirnice premaza epoksidnim prahom i premaza sabirnica sa tehnologijom praha epoksidnog premaza stvara visoko izolacijski i visoko ljepljiv zaštitni sloj na površini bakrene sabirnice. Sa dielektričkom čvrstoćom do 80 kV/mm, ispunjava zahtjeve za izolacijom visokonaponskih ormara za pohranu energije, BMS sabirnica i baterijskih sabirnica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Antioksidacijski premaz i izolacijska boja

Neki mali sistemi za skladištenje energije koriste prašak za izolaciju sabirnica ili boju za izolaciju sabirnica kao alternativu metalnoj oplati. Ovi premazi nude nisku cijenu, praktičnu instalaciju, odličnu otpornost na koroziju i fleksibilnost, što ih čini pogodnim za modularne sisteme za skladištenje energije sa složenim strukturama ili ograničenim prostorom.

 

 

Budući razvoj sabirnica za skladištenje energije će se fokusirati na tri ključne oblasti:

 

Visoka integracija izolacije:Ugrađivanje tehnologije izolovanih sabirnica epoksidnog premaza omogućava integrisano očvršćavanje metalnog provodnika i izolacionog sloja, poboljšavajući zaštitu sistema.

 

Olakšavanje i modularizacija:Razvoj sabirnica od aluminijuma-bakarnog kompozita ili kompozitnog praha-obloženih sabirnicama smanjuje težinu sistema.

 

Inteligentna proizvodnja i automatizirana inspekcija:Robotsko prskanje i online kontrola debljine premaza osiguravaju da svaki proizvod sa izolacijskim sabirnicama premazanim prahom ispunjava standardne zahtjeve.

 

 

Dok su bakrene sabirnice za skladištenje energije osnovne komponente, one su nezamjenjivi "nervni centar" sistema za prijenos energije. Od pokalaj-izolovanih sabirnica do bakrenih sabirnica obloženih epoksidnim prahom-, svaka inovacija procesa poboljšava sigurnost, pouzdanost i izdržljivost sistema. Kako nove tehnologije skladištenja energije nastavljaju da sazrijevaju, izolacija i zaštita sabirnica nastavit će napredovati prema višim nivoima izolacije, dužem vijeku trajanja i inteligentnijoj proizvodnji.