เหตุใดเบรกเกอร์ DC มาตรฐานจึงล้มเหลวใน BESS: ความสำคัญของพิกัดตัดกระแสลัดวงจรสูง (Icu)

การแนะนำ

การใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) อย่างรวดเร็วได้สร้างความท้าทายด้านความปลอดภัยที่สำคัญ ซึ่งวิศวกรหลายท่านค้นพบเมื่อสายเกินไป: เซอร์กิตเบรกเกอร์ DC มาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ (โซลาร์เซลล์) ล้มเหลวอย่างร้ายแรงเมื่อใช้ป้องกันระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ ความล้มเหลวนี้ไม่ได้เกิดจากการผลิตที่ไม่ดีหรือปัญหาด้านคุณภาพ แต่เป็นความไม่สอดคล้องกันพื้นฐานระหว่างข้อกำหนดการออกแบบของเบรกเกอร์และลักษณะกระแสไฟผิดพร่องที่รุนแรงซึ่งมีอยู่ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

สาเหตุหลักนั้นตรงไปตรงมาแต่ก็มักถูกเข้าใจผิด ระบบโซลาร์เซลล์ผลิตกระแสไฟลัดวงจรโดยทั่วไปจำกัดอยู่ที่ประมาณ 1.25 เท่าของกระแสไฟใช้งานที่กำหนด (Isc ≈ 1.25 × Ioc) เซอร์กิตเบรกเกอร์ DC ที่ได้รับการจัดอันดับ 6kA หรือ 10kA มาตรฐานสามารถจัดการกับระดับความผิดพร่องเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย ในทางตรงกันข้าม การติดตั้ง BESS ที่มีเซลล์แบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายในต่ำสามารถส่งกระแสไฟผิดพร่องได้ 10 ถึง 50 เท่าของกระแสไฟที่กำหนดภายในไม่กี่มิลลิวินาทีหลังจากเกิดเหตุการณ์ลัดวงจร เมื่อเบรกเกอร์ที่ได้รับการจัดอันดับ 10kA พยายามขัดขวางความผิดพร่องของแบตเตอรี่ 30kA ผลลัพธ์ที่ได้คือสิ่งที่คาดการณ์ได้: ความล้มเหลวในการดับอาร์ค การทำลายตัวเรือน และอาจเกิดไฟไหม้ได้.

บทความนี้จะตรวจสอบว่าเหตุใดพิกัดความสามารถในการตัดกระแสไฟสูง—โดยเฉพาะ 20kA, 30kA และ 50kA Icu (ความสามารถในการตัดกระแสไฟสูงสุด)—จึงไม่ใช่ข้อกำหนดเพิ่มเติม แต่เป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับการป้องกัน BESS เราจะวิเคราะห์ความแตกต่างทางเทคนิคระหว่างลักษณะความผิดพร่องของ PV และแบตเตอรี่ อธิบายความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพิกัด Icu และ Ics และให้คำแนะนำทางวิศวกรรมสำหรับการเลือกอุปกรณ์ป้องกันที่ได้รับการจัดอันดับอย่างเหมาะสม.

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการลัดวงจรของ PV และ BESS

โซลาร์เซลล์: ลักษณะความผิดพร่องที่จำกัดกระแสไฟ

โมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทำงานเป็นแหล่งจ่ายที่จำกัดกระแสไฟในระหว่างสภาวะความผิดพร่องเนื่องจากคุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่มีอยู่ เมื่อสตริง PV ประสบกับการลัดวงจร กระแสไฟผิดพร่องสูงสุดที่มีอยู่จะถูกจำกัดโดยพิกัดกระแสไฟลัดวงจรของแผง (Isc) ซึ่งโดยทั่วไปจะเกินกระแสไฟจุดพลังงานสูงสุด (Imp) เพียง 15-25% ความสัมพันธ์นี้ถูกกำหนดโดยเส้นโค้งลักษณะ I-V ของโมดูลและยังคงค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงจำนวนสตริงขนาน โดยสมมติว่ามีการใช้ฟิวส์สตริงที่เหมาะสม.

ตัวอย่างเช่น แผงโมโนคริสตัลไลน์ 400W ที่ได้รับการจัดอันดับที่ Imp = 10A โดยทั่วไปจะมี Isc = 11-12A แม้ในฟาร์มโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่มีกล่องรวมสายหลายกล่อง กระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง ณ ตำแหน่งเบรกเกอร์ใดๆ ก็แทบจะไม่เกิน 6kA และโดยทั่วไปยังคงต่ำกว่า 3kA นี่คือเหตุผลที่ MCB ที่เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60947-2 ที่ได้รับการจัดอันดับ 6kA หรือ 10kA ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเพียงพอสำหรับการติดตั้งโซลาร์เซลล์มานานหลายทศวรรษ กระแสไฟผิดพร่องของระบบ PV สามารถคาดการณ์ได้ คำนวณได้ และยังคงอยู่ภายในความสามารถในการตัดกระแสไฟของอุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้าเกรดที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์มาตรฐาน.

BESS: ความสามารถในการจ่ายกระแสไฟผิดพร่องไม่จำกัด

ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ทำงานภายใต้หลักการทางเคมีไฟฟ้าที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ลิเธียมไอออน ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LFP) และเคมีแบตเตอรี่สมัยใหม่อื่นๆ แสดงความต้านทานภายในที่วัดเป็นมิลลิโอห์ม (mΩ)—โดยทั่วไปคือ 2-10mΩ ต่อเซลล์ ขึ้นอยู่กับเคมี สถานะการชาร์จ และอุณหภูมิ เมื่อเซลล์หลายเซลล์ถูกกำหนดค่าในการจัดเรียงแบบอนุกรม-ขนานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านแรงดันไฟฟ้าและความจุของระบบ ความต้านทานภายในรวมของแบตเตอรี่จะต่ำมาก.

พิจารณาตัวอย่างที่เป็นประโยชน์: แบตเตอรี่ลิเธียม 48V 200Ah ที่ประกอบด้วย 16 เซลล์ในอนุกรม (16S) โดยแต่ละเซลล์มีความต้านทานภายใน 5mΩ จะให้ความต้านทานรวมของแบตเตอรี่ประมาณ 80mΩ (0.080Ω) ภายใต้ความผิดพร่องของการลัดวงจรแบบโบลต์ กฎของโอห์มกำหนดกระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง: Isc = V / R = 48V ÷ 0.080Ω = 600A อย่างไรก็ตาม การคำนวณนี้ประเมินความเป็นจริงต่ำกว่าอย่างมากด้วยเหตุผลสำคัญสองประการ.

ประการแรก การคำนวณถือว่ามีความต้านทานภายในของชุดแบตเตอรี่เท่านั้น ในสถานการณ์ความผิดพร่องจริง ความต้านทานของบัสบาร์ ขั้วต่อ และการเชื่อมต่อสายไฟภายในเส้นทางความผิดพร่องอาจรวมเป็นความต้านทานเพิ่มเติมเพียง 5-20mΩ ประการที่สอง และที่สำคัญกว่านั้น การติดตั้ง BESS สมัยใหม่มักใช้ชั้นวางแบตเตอรี่แบบขนานเพื่อให้ได้ความจุที่สูงขึ้น ด้วยชั้นวาง 48V 200Ah แบบขนานสี่ชั้น ความต้านทานภายในที่มีประสิทธิภาพจะลดลงเหลือ 20mΩ ทำให้เกิดกระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง 2,400A—แต่สิ่งนี้ยังคงประเมินปัญหาต่ำกว่าความเป็นจริง.

ปัจจัยสำคัญที่วิศวกรมักมองข้ามคือกระแสไฟสูงสุดที่ไม่สมมาตรในช่วงครึ่งรอบแรกของการเริ่มต้นความผิดพร่อง DC. เนื่องจากการไม่มีจุดตัดศูนย์ของกระแสไฟตามธรรมชาติในระบบ DC และค่าความเหนี่ยวนำที่มีอยู่ในการเชื่อมต่อระหว่างแบตเตอรี่ กระแสไฟผิดพร่องสูงสุดทันทีสามารถสูงถึง 2.0 ถึง 2.5 เท่าของค่าที่คำนวณได้ในสภาวะคงที่ สำหรับตัวอย่างสภาวะคงที่ 2,400A ของเรา กระแสไฟผิดพร่องสูงสุดอาจพุ่งสูงถึง 5,000-6,000A ในการติดตั้ง BESS ระดับสาธารณูปโภคที่มีโมดูลแบตเตอรี่แบบขนานหลายร้อยโมดูล กระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวังมักจะเกิน 30kA และในบางกรณีที่บันทึกไว้ได้สูงถึง 50kA หรือสูงกว่า.

เพื่อทำความเข้าใจสถาปัตยกรรมระบบ BESS และเส้นทางกระแสไฟผิดพร่องโดยละเอียด โปรดดูที่ คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ของเรา.

ตารางเปรียบเทียบ: ลักษณะความผิดพร่องของ PV เทียบกับ BESS

พารามิเตอร์	ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ PV	ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่
อิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่าย	สูง (จำกัดกระแสไฟโดยฟิสิกส์ของเซลล์)	ต่ำมาก (2-10mΩ ต่อเซลล์)
อัตราส่วน Isc/Irated ทั่วไป	1.15 – 1.25×	10 – 50×
เวลาเพิ่มขึ้นของกระแสไฟผิดพร่อง	10-50ms (การคายประจุของตัวเก็บประจุเป็นหลัก)	<1ms (การคายประจุทางเคมีไฟฟ้าโดยตรง)
กระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง (ที่อยู่อาศัย)	0.5 – 3kA	5 – 20kA
กระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง (เชิงพาณิชย์)	2 – 6kA	20 – 35kA
กระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวัง (ระดับสาธารณูปโภค)	5 – 10kA	30 – 50kA+
ปัจจัยกระแสไฟที่ไม่สมมาตรสูงสุด	1.3 – 1.5×	2.0 – 2.5×
พิกัดเบรกเกอร์มาตรฐาน (เพียงพอ)	6kA – 10kA	20kA – 50kA
ความยากลำบากในการดับอาร์ค	ปานกลาง (การจำกัดกระแสไฟตามธรรมชาติ)	รุนแรง (การส่งพลังงานอย่างต่อเนื่อง)

ความแตกต่างพื้นฐานนี้อธิบายว่าทำไมเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ป้องกันอาร์เรย์โซลาร์เซลล์ 10kW ได้สำเร็จจะล้มเหลวอย่างรุนแรงเมื่อติดตั้งในระบบแบตเตอรี่ 10kWh ที่มีพิกัดกำลังไฟใกล้เคียงกัน ลักษณะกระแสไฟผิดพร่องไม่สามารถเปรียบเทียบได้—มีอยู่ในขนาดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง.

ทำความเข้าใจ Icu และ Ics: ทำไมทั้งสองอย่างจึงมีความสำคัญใน BESS

การกำหนดความสามารถในการตัดกระแสไฟลัดวงจรสูงสุด (Icu)

ความสามารถในการตัดกระแสไฟลัดวงจรสูงสุดที่ได้รับการจัดอันดับ ซึ่งกำหนดเป็น Icu ใน IEC 60947-2 และ Icn ใน IEC 60898-1 สำหรับเซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก แสดงถึงกระแสไฟผิดพร่องสูงสุดที่คาดหวังที่เซอร์กิตเบรกเกอร์สามารถขัดขวางได้สำเร็จภายใต้สภาวะการทดสอบในห้องปฏิบัติการโดยไม่ทำลายอุปกรณ์อย่างร้ายแรง ขั้นตอนการทดสอบที่กำหนดไว้ใน IEC 60947-2 ข้อ 8.3.5 จะทำให้เบรกเกอร์ต้องผ่านลำดับเฉพาะ: O (การเปิด) – 3 นาที – CO (การปิด-เปิด) หากเบรกเกอร์ขัดขวางกระแสไฟทดสอบได้สำเร็จโดยไม่มีการระเบิด ไฟไหม้ หรือการเชื่อมต่อหน้าสัมผัส จะเป็นไปตามพิกัด Icu.

ที่สำคัญ การผ่านการทดสอบ Icu ไม่ได้รับประกันว่าเบรกเกอร์จะยังคงใช้งานได้หลังจากนั้น. มาตรฐาน IEC อนุญาตให้เกิดความเสียหายต่อส่วนประกอบภายในของเบรกเกอร์ การสึกกร่อนของหน้าสัมผัส และการเสื่อมสภาพของรางอาร์คอย่างชัดเจน โดยมีเงื่อนไขว่าความผิดพร่องถูกล้างออกอย่างปลอดภัย หลังจากขัดขวางความผิดพร่องในระดับ Icu แล้ว จะต้องตรวจสอบเบรกเกอร์และมักจะต้องเปลี่ยนใหม่ ในการใช้งาน BESS ที่อุปกรณ์ป้องกันอาจประสบเหตุการณ์ความผิดพร่องหลายครั้งตลอดอายุการใช้งานระบบ 20 ปี การพึ่งพาพิกัด Icu เพียงอย่างเดียวจะสร้างภาระในการบำรุงรักษาที่เป็นอันตรายและช่องว่างด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น.

การกำหนดความสามารถในการตัดกระแสไฟใช้งาน (Ics)

ความสามารถในการตัดกระแสไฟลัดวงจรใช้งานที่ได้รับการจัดอันดับ (Ics) แสดงถึงระดับกระแสไฟผิดพร่องที่เซอร์กิตเบรกเกอร์สามารถดำเนินการขัดขวางได้หลายครั้งและยังคงใช้งานได้อย่างสมบูรณ์—สามารถใช้งานต่อไปได้ที่กระแสไฟที่ได้รับการจัดอันดับโดยไม่มีการเสื่อมสภาพ IEC 60947-2 ข้อ 8.3.6 ระบุลำดับการทดสอบ Ics: O – 3 นาที – CO – 3 นาที – CO หลังจากการขัดขวางความผิดพร่องที่ระดับกระแสไฟ Ics สำเร็จสามครั้ง เบรกเกอร์จะต้องผ่านการเพิ่มขึ้นของความร้อน ลักษณะการตัดวงจร และการทดสอบความทนทานทางกลเพื่อตรวจสอบว่ายังคงอยู่ในข้อกำหนด.

Ics แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของ Icu: 25%, 50%, 75% หรือ 100%. สำหรับ MCB ที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก (IEC 60898-1, Class B) Ics ต้องมีอย่างน้อย 50%, 75% หรือ 100% ของ Icn สำหรับ MCCB อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ป้องกัน BESS เฉพาะทาง (IEC 60947-2) Ics มีตั้งแต่ 25% ถึง 100% ของ Icu ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้ผลิตและการใช้งานที่ตั้งใจไว้.

ความสำคัญของ Ics สูงเฉพาะสำหรับ BESS

ในระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ พิกัด Ics มีความสำคัญมากกว่า Icu ด้วยเหตุผลในการดำเนินงานสองประการ ประการแรก การติดตั้ง BESS ประสบกับรอบความเค้นซ้ำๆ รวมถึงกระแสไฟไหลเข้าในระหว่างการชาร์จ ไฟฟ้าชั่วขณะในการคายประจุในระหว่างการดำเนินการปรับระดับพลังงานสูงสุด และเหตุการณ์ความผิดพร่องที่อาจเกิดขึ้นจากการหนีความร้อน การสลายตัวของฉนวน หรือข้อผิดพลาดในการบำรุงรักษา เบรกเกอร์ที่ได้รับการจัดอันดับ 50kA Icu แต่เพียง 25kA Ics (อัตราส่วน 50%) อาจล้างความผิดพร่อง 35kA ได้สำเร็จหนึ่งครั้ง แต่ต้องเปลี่ยนใหม่ทันที ส่งผลให้ระบบหยุดทำงานและเพิ่มต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน.

ประการที่สอง ผลที่ตามมาของความล้มเหลวของเบรกเกอร์ในสภาพแวดล้อม BESS นั้นรุนแรงกว่าในการใช้งาน PV อย่างมาก ระบบแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานจำนวนมากที่สามารถปล่อยออกมาได้ทันที เบรกเกอร์ที่ล้มเหลวสร้างเหตุการณ์อาร์คแฟลชโดยมีพลังงานความผิดพร่องที่อาจเกิดขึ้นเกิน 100 cal/cm² ซึ่งเกินพิกัดการป้องกันของ PPE ที่ได้รับการจัดอันดับอาร์คมาตรฐาน อุณหภูมิอาร์คสามารถสูงถึง 35,000°F (19,400°C) ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้บัสบาร์ทองแดงกลายเป็นไอและจุดไฟวัสดุโดยรอบ ในการติดตั้ง BESS แบบตู้คอนเทนเนอร์กลางแจ้ง ความล้มเหลวของเบรกเกอร์เพียงครั้งเดียวสามารถแพร่กระจายไปยังชั้นวางที่อยู่ติดกันผ่านการแผ่รังสีความร้อนและพลาสมาทองแดงในอากาศ.

ข้อได้เปรียบทางวิศวกรรมของ VIOX: เซอร์กิตเบรกเกอร์ DC ที่ได้รับการจัดอันดับ BESS ของ VIOX มี Ics = 100% Icu ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ 20kA, 30kA และ 50kA ของเรา ซึ่งหมายความว่าเบรกเกอร์ VIOX 30kA ยังคงรักษาความสามารถในการใช้งานได้อย่างเต็มที่หลังจากขัดขวางความผิดพร่อง 30kA—ไม่มีการเสื่อมสภาพ ไม่มีการเปลี่ยนใหม่ที่บังคับ ไม่มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นในระหว่างเหตุการณ์ความผิดพร่องในภายหลัง ปรัชญาการออกแบบนี้ขจัดปัญหา “ฮีโร่ครั้งเดียว” ที่พบได้ทั่วไปใน MCB อุตสาหกรรมมาตรฐานที่พิกัด Icu สูงบดบังประสิทธิภาพ Ics ที่ไม่เพียงพอ.

สำหรับการวิเคราะห์ทางเทคนิคโดยละเอียดเกี่ยวกับพิกัดเซอร์กิตเบรกเกอร์และผลกระทบต่อการป้องกันความผิดพร่อง โปรดดูที่ คู่มือของเราเพื่อทำความเข้าใจพิกัด Icu, Ics, Icw และ Icm.

ตารางเปรียบเทียบ: เบรกเกอร์ BESS มาตรฐานเทียบกับประสิทธิภาพสูง

Breaker ประเภท	พิกัด Icu	Ics Rating	อัตรา Ics	Ics/Icu Ratio	แอปพลิเคชันที่แนะนำ
อัตราส่วน Ics/Icu	6kA	3kA	50%	Service Life After Fault	อายุการใช้งานหลังเกิดข้อผิดพลาด
Standard Residential MCB	10kA	5kA	50%	MCB สำหรับบ้านพักอาศัยมาตรฐาน	Replace after 3kA fault
เปลี่ยนหลังจากเกิดข้อผิดพลาด 3kA	50kA	12.5kA	25%	Residential AC loads only	สำหรับโหลด AC ในบ้านพักอาศัยเท่านั้น
Standard Commercial MCB	50kA	25kA	50%	MCB สำหรับเชิงพาณิชย์มาตรฐาน	Replace after 5kA fault
เปลี่ยนหลังจากเกิดข้อผิดพลาด 5kA	20kA	20kA	100%	Light commercial AC/DC	AC/DC เชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก
Industrial MCCB (Low-tier)	30kA	30kA	100%	Light commercial AC/DC	MCCB อุตสาหกรรม (ระดับล่าง)
Industrial MCCB (Low-tier)	50kA	50kA	100%	Light commercial AC/DC	Replace after 12.5kA fault

เปลี่ยนหลังจากเกิดข้อผิดพลาด 12.5kA

Non-critical distribution

การกระจายที่ไม่สำคัญ.

Industrial MCCB (Mid-tier)

1. MCCB อุตสาหกรรม (ระดับกลาง) Replace after 25kA fault.
2. เปลี่ยนหลังจากเกิดข้อผิดพลาด 25kA Standard industrial feeders.
3. ตัวป้อนอุตสาหกรรมมาตรฐาน VIOX BESS-Rated MCB.

No replacement needed

ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน.

Residential ESS (5-20kWh)

• ESS สำหรับบ้านพักอาศัย (5-20kWh)
• VIOX BESS-Rated MCCB MCCB ที่ได้รับการจัดอันดับ VIOX BESS

Commercial BESS (50-500kWh).

BESS เชิงพาณิชย์ (50-500kWh)

• Utility-scale BESS (1MWh+)
• BESS ระดับสาธารณูปโภค (1MWh+)
• Why 6kA/10kA Breakers Fail in BESS Applications
• เหตุใดเบรกเกอร์ 6kA/10kA จึงล้มเหลวในการใช้งาน BESS The Arc Extinction Failure Mechanism

กลไกความล้มเหลวในการดับอาร์ค.

When a circuit breaker’s contacts separate under load, an electrical arc forms in the gap between the fixed and moving contacts. In AC systems, the arc naturally extinguishes at the current zero-crossing occurring 100 or 120 times per second (50Hz or 60Hz), giving the breaker’s arc chute time to cool and deionize the arc path. DC systems lack this natural current zero-crossing, requiring the breaker to forcibly extinguish the arc through arc chute design, magnetic blowout coils, and rapid contact separation distance.

เมื่อหน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์แยกออกจากกันภายใต้โหลด จะเกิดอาร์คไฟฟ้าในช่องว่างระหว่างหน้าสัมผัสแบบคงที่และแบบเคลื่อนที่ ในระบบ AC อาร์คจะดับลงตามธรรมชาติที่จุดตัดศูนย์ของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น 100 หรือ 120 ครั้งต่อวินาที (50Hz หรือ 60Hz) ทำให้รางดับอาร์คของเบรกเกอร์มีเวลาเย็นลงและลดการแตกตัวเป็นไอออนของเส้นทางอาร์ค ระบบ DC ขาดจุดตัดศูนย์ของกระแสไฟฟ้าตามธรรมชาตินี้ ทำให้เบรกเกอร์ต้องดับอาร์คโดยใช้การออกแบบรางดับอาร์ค ขดลวดเป่าด้วยแม่เหล็ก และระยะห่างของการแยกหน้าสัมผัสอย่างรวดเร็ว

A 6kA or 10kA rated MCB contains an arc chute dimensioned and optimized to handle fault currents up to its rated value. When exposed to a 20kA or 30kA fault from a battery bank, three failure mechanisms occur simultaneously:	แรงดันไฟฟ้าระบบ	ความจุ	MCB ที่ได้รับการจัดอันดับ 6kA หรือ 10kA มีรางดับอาร์คที่มีขนาดและปรับให้เหมาะสมเพื่อจัดการกับกระแสไฟผิดพลาดได้ถึงค่าที่กำหนด เมื่อสัมผัสกับข้อผิดพลาด 20kA หรือ 30kA จากชุดแบตเตอรี่ กลไกความล้มเหลวสามอย่างจะเกิดขึ้นพร้อมกัน:	Thermal overload:	โอเวอร์โหลดความร้อน:	The arc energy (E = V × I × t) exceeds the arc chute’s heat dissipation capacity. The arc plasma temperature rises above 20,000°C, melting the arc splitter plates and chamber walls within the first 10-20 milliseconds.	ประเภทเบรกเกอร์ที่แนะนำ
พลังงานอาร์ค (E = V × I × t) เกินความสามารถในการระบายความร้อนของรางดับอาร์ค อุณหภูมิพลาสมาของอาร์คสูงขึ้นเกิน 20,000°C ทำให้แผ่นแยกอาร์คและผนังห้องหลอมละลายภายใน 10-20 มิลลิวินาทีแรก	Magnetic saturation:	ความอิ่มตัวของแม่เหล็ก:	The breaker’s magnetic blowout system, designed to push the arc upward into the splitter plates, becomes saturated when fault current exceeds design limits by 2-3×. The arc stagnates at the contact area instead of moving into the extinction chamber.	ละ 1,200 ดอลลาเป็น	10kA	20kA	ระบบเป่าด้วยแม่เหล็กของเบรกเกอร์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อดันอาร์คขึ้นไปในแผ่นแยก จะอิ่มตัวเมื่อกระแสไฟผิดพลาดเกินขีดจำกัดการออกแบบ 2-3 เท่า อาร์คจะหยุดนิ่งที่บริเวณหน้าสัมผัสแทนที่จะเคลื่อนที่เข้าไปในห้องดับ
Contact welding:	Magnetic saturation:	การเชื่อมหน้าสัมผัส:	At fault currents above the breaker’s rating, the electromagnetic forces between contacts during the opening stroke can reach thousands of Newtons. If the operating mechanism’s spring force cannot overcome this magnetic attraction fast enough, the contacts weld together. The breaker remains closed, delivering continuous fault current until upstream protection operates or the battery bank is manually disconnected.	ที่กระแสไฟผิดพลาดที่สูงกว่าพิกัดของเบรกเกอร์ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างหน้าสัมผัสระหว่างจังหวะการเปิดสามารถเข้าถึงได้หลายพันนิวตัน หากแรงสปริงของกลไกการทำงานไม่สามารถเอาชนะแรงดึงดูดแม่เหล็กนี้ได้เร็วพอ หน้าสัมผัสจะเชื่อมติดกัน เบรกเกอร์ยังคงปิดอยู่ ส่งกระแสไฟผิดพลาดอย่างต่อเนื่องจนกว่าระบบป้องกันต้นน้ำจะทำงานหรือชุดแบตเตอรี่จะถูกตัดการเชื่อมต่อด้วยตนเอง	15kA	20kA	ระบบเป่าด้วยแม่เหล็กของเบรกเกอร์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อดันอาร์คขึ้นไปในแผ่นแยก จะอิ่มตัวเมื่อกระแสไฟผิดพลาดเกินขีดจำกัดการออกแบบ 2-3 เท่า อาร์คจะหยุดนิ่งที่บริเวณหน้าสัมผัสแทนที่จะเคลื่อนที่เข้าไปในห้องดับ
Figure 3: Thermal damage from inadequate breaking capacity creates catastrophic failure modes.	รูปที่ 3: ความเสียหายจากความร้อนจากความสามารถในการทำลายที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดโหมดความล้มเหลวร้ายแรง	50-100kWh	50-80mΩ	12kA	20kA	30kA	DC MCCB (2P)
Commercial BESS (Medium)	600VDC	100-500kWh	30-60mΩ	24kA	30kA	50kA	DC MCCB (2P)
Utility BESS (Rack-Level)	800VDC	500kWh-1MWh	20-40mΩ	35kA	50kA	50kA + HRC Fuse	DC MCCB (2P) with Series Fuse
Utility BESS (String-Level)	1000VDC	1-5MWh	15-30mΩ	50kA+	65kA	65kA + 300kA Fuse	DC MCCB + HRC Fuse Coordination

หมายเหตุทางวิศวกรรม: ค่า Icu ขั้นต่ำแสดงถึงข้อกำหนดที่คำนวณได้โดยมีปัจจัยด้านความปลอดภัย 1.5 เท่าตามแนวทาง IEC 60947-2 ค่า Icu ที่แนะนำรวมถึงส่วนต่างเพิ่มเติมสำหรับการลดทอนเนื่องจากอุณหภูมิ ผลกระทบจากอายุการใช้งาน และการขยายระบบในอนาคต ห้ามระบุเบรกเกอร์ที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดไว้เกิน 80% ของค่า Icu ที่กำหนด.

การเลือก DC Breaker ที่เหมาะสมสำหรับ BESS: การตัดสินใจ 20kA/30kA/50kA

การคำนวณกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดไว้

การคำนวณกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่แม่นยำเป็นรากฐานของการเลือกเบรกเกอร์ที่เหมาะสม วิศวกรต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์หลักห้าประการ:

1. แรงดันไฟของระบบ (V): ใช้แรงดันไฟชาร์จสูงสุด ไม่ใช่แรงดันไฟปกติ สำหรับระบบปกติ 48V (ลิเธียม 16S) แรงดันไฟชาร์จสูงสุดคือ 57.6V (3.6V ต่อเซลล์) การเพิ่มขึ้น 20% นี้ส่งผลโดยตรงต่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สูงขึ้น 20%.
2. ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ (Rbatt): รับข้อมูลนี้จากเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตแบตเตอรี่ โดยทั่วไปจะระบุที่สถานะการชาร์จ (SoC) 50% และ 25°C สำหรับเซลล์ปริซึมขนาดใหญ่ ความต้านทานจะอยู่ในช่วง 0.5mΩ (เกรดยานยนต์ระดับพรีเมียม) ถึง 3mΩ (ที่เก็บข้อมูลแบบอยู่กับที่มาตรฐาน) เซลล์ทรงกระบอก (18650, 21700) มีความต้านทานสูงกว่า: 15-40mΩ ต่อเซลล์.
3. จำนวนสตริงแบบขนาน (Np): การกำหนดค่าแบบขนานจะแบ่งความต้านทานทั้งหมด สตริงแบบขนานสี่สตริงจะลดความต้านทานที่มีผลเหลือ 25% ของค่าสตริงเดียว: Reff = Rsingle / Np.
4. ความต้านทานการเชื่อมต่อ (Rconn): บัสบาร์ ขั้วต่อ และสายเคเบิลมีส่วนทำให้เกิด 15-40mΩ ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ การเชื่อมต่อบัสบาร์แบบขันด้วยสลักเกลียวคุณภาพสูงที่มีแรงบิด >200 in-lb จะได้ 15-20mΩ หางปลาที่ย้ำบนขั้วต่อการกระจายอาจสูงถึง 30-40mΩ.
5. ปัจจัยลดทอนเนื่องจากอุณหภูมิ (k): ความต้านทานของแบตเตอรี่จะลดลงตามอุณหภูมิ ใช้ k = 0.7 สำหรับการทำงานในสภาพอากาศร้อนที่เลวร้ายที่สุด (อุณหภูมิแบตเตอรี่ 50-60°C).

สูตรกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สมบูรณ์:

Isc(steady) = Vmax / [k × (Rbatt/Np + Rconn)]

Isc(peak) = 2.2 × Isc(steady)

ตัวอย่างที่ใช้งานได้:

• ระบบ: 400VDC, 200kWh, เคมี LFP
• การกำหนดค่า: 8 สตริงแบบขนาน, 125S ต่อสตริง
• ข้อมูลเซลล์: 3.2V ปกติ, 3.65V สูงสุด, ความต้านทานภายใน 2mΩ ที่ 25°C
• แรงดันไฟสูงสุด: 125S × 3.65V = 456V
• ความต้านทานสตริงเดียว: 125 × 2mΩ = 250mΩ
• ความต้านทานแบบขนาน: 250mΩ / 8 = 31.25mΩ
• ความต้านทานการเชื่อมต่อ: 25mΩ (วัดได้)
• ความต้านทานเย็นทั้งหมด: 56.25mΩ
• ความต้านทานร้อน (k=0.7): 0.7 × 31.25mΩ + 25mΩ = 46.9mΩ
• Isc สถานะคงที่: 456V / 0.0469Ω = 9,723A
• Peak Isc: 2.2 × 9,723A = 21.4kA

เบรกเกอร์ที่ต้องการ: Minimum Icu = 21.4kA × 1.25 safety factor = 26.75kA. Specify 30kA rated MCCB.

แนวทางการเลือกตามการใช้งาน

Small Residential ESS (5-20kWh): โดยทั่วไประบบในช่วงนี้จะใช้ชุดแบตเตอรี่ 48V ที่มีกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดไว้ระหว่าง 5kA ถึง 15kA peak DC MCB 20kA ที่ได้รับการจัดอันดับอย่างเหมาะสมให้การป้องกันที่เพียงพอพร้อมส่วนต่างด้านความปลอดภัยในตัว VIOX VX-DC20 series MCBs (20kA Icu, 20kA Ics, ขนาดเฟรม 1-63A) ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานนี้ด้วยการดับอาร์กแบบสองทิศทางและการรับรอง UL 1077.

Commercial BESS (50-500kWh): ระบบขนาดกลางทำงานที่ 400-800VDC โดยมีกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูงถึง 20-35kA หมวดหมู่นี้ต้องการการป้องกัน MCCB—MCB มาตรฐานขาดแรงสัมผัสและปริมาตรรางอาร์กที่จำเป็นสำหรับการขัดจังหวะที่เชื่อถือได้ในระดับพลังงานเหล่านี้ ระบุ MCCB ที่ได้รับการจัดอันดับ 30kA หรือ 50kA ขึ้นอยู่กับการคำนวณข้อผิดพลาดเฉพาะ ห้ามใช้ MCB เกรดที่อยู่อาศัยในการติดตั้งแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์โดยไม่คำนึงถึงการจับคู่กระแสไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ—ความสามารถในการทำลายนั้นไม่เพียงพอโดยพื้นฐาน.

Utility-Scale BESS (1MWh+): การติดตั้งขนาดใหญ่ที่มีโมดูลแบตเตอรี่แบบขนานหลายร้อยโมดูลผลักดันกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดไว้เกิน 50kA ในระดับพลังงานเหล่านี้ การป้องกัน MCCB เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ ใช้กลยุทธ์การป้องกันแบบเรียงซ้อน: MCCB ระดับสตริง (50kA) ที่สำรองโดยฟิวส์ HRC ที่ได้รับการจัดอันดับ 300kA หรือสูงกว่าในระดับแร็ค/ตู้ แนวทางนี้มีรายละเอียดอยู่ในส่วนถัดไป.

สำหรับข้อกำหนดทางเทคนิคที่ครอบคลุมและคำแนะนำในการเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบหล่อในการใช้งานที่เก็บแบตเตอรี่ โปรดตรวจสอบของเรา คู่มือ MCCB โดยละเอียด.

บทบาทของฟิวส์ใน BESS ความจุสูงพิเศษ

เมื่อเซอร์กิตเบรกเกอร์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ

ในการติดตั้ง BESS ขนาดใหญ่ระดับสาธารณูปโภคและระบบเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดว่าจะเกิดขึ้นเกิน 50kA การพึ่งพาเซอร์กิตเบรกเกอร์เพียงอย่างเดียวจะก่อให้เกิดความเสี่ยงสองประการ ประการแรก แม้แต่ MCCB ที่มีอัตรา 50kA ระดับพรีเมียมก็ยังทำงานใกล้เคียงกับขีดความสามารถในการออกแบบสูงสุด ทำให้มีส่วนต่างด้านความปลอดภัยน้อยที่สุดสำหรับข้อผิดพลาดในการคำนวณ อุณหภูมิที่สูงเกินไป หรือการปรับเปลี่ยนระบบ ประการที่สอง ต้นทุนและขนาดทางกายภาพของ MCCB ที่มีอัตรา 65kA+ กลายเป็นข้อห้ามสำหรับการป้องกันระดับสตริงที่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์หลายสิบตัว.

ทางออกคือการป้องกันแบบประสานงานระหว่างฟิวส์และเบรกเกอร์ ฟิวส์ High Rupturing Capacity (HRC) ที่มีอัตรา 300kA หรือ 400kA ให้การป้องกันสำรองขั้นสูงสุดในระดับแร็คหรือตู้ ในขณะที่ MCCB 30kA หรือ 50kA ป้องกันสตริงหรือโมดูลแต่ละตัว สิ่งนี้สร้างรูปแบบการเลือกสรรที่ MCCB จะเคลียร์โอเวอร์โหลดและข้อผิดพลาดปานกลางได้ถึงอัตรา Ics ในขณะที่ฟิวส์จะทำงานเฉพาะในสภาวะข้อผิดพลาดรุนแรงที่เกินความสามารถของเบรกเกอร์.

กลยุทธ์การเลือกสรร

การประสานงานระหว่างฟิวส์และเบรกเกอร์ที่เหมาะสมต้องมีการวิเคราะห์เส้นโค้งเวลา-กระแสอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเลือกสรร เวลาการหลอมละลายขั้นต่ำของฟิวส์ที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุดของเบรกเกอร์ต้องเกินเวลาการเคลียร์ทั้งหมดของเบรกเกอร์ (เวลาอาร์ค + เวลาการแยกหน้าสัมผัส) โดยอัตราส่วนขั้นต่ำ 2:1 ตามแนวทาง IEEE 242 สิ่งนี้จะป้องกัน “การหลอมละลายที่น่ารำคาญ” ที่ฟิวส์ทำงานก่อนที่เบรกเกอร์จะมีโอกาสเคลียร์ข้อผิดพลาด.

ตัวอย่างการศึกษาการประสานงานสำหรับ BESS เชิงพาณิชย์ 600VDC:

• การป้องกันระดับสตริง: VIOX 50kA MCCB, เฟรม 125A, เวลาเคลียร์ 10ms ที่ 50kA
• การป้องกันระดับแร็ค: ฟิวส์ HRC 250A, อัตราการขัดขวาง 300kA, เวลาการหลอมละลาย 30ms ที่ 50kA
• อัตราส่วนการประสานงาน: 30ms / 10ms = 3:1 (เกินข้อกำหนดขั้นต่ำ)
• ผลลัพธ์: ข้อผิดพลาดที่ต่ำกว่า 50kA จะถูกเคลียร์โดย MCCB โดยไม่ต้องมีการทำงานของฟิวส์ ข้อผิดพลาดที่สูงกว่า 50kA จะถูกเคลียร์โดยฟิวส์โดยที่ MCCB ให้การตัดการเชื่อมต่อเมื่อข้อผิดพลาดถูกขัดขวาง.

กลยุทธ์นี้ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมาก ข้อผิดพลาดระดับสตริงจะถูกเคลียร์โดย MCCB ซึ่งยังคงสามารถใช้งานได้ตามอัตรา Ics 100% และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ เฉพาะข้อผิดพลาดร้ายแรงที่เกินการคำนวณการออกแบบเท่านั้น ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักในระบบที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม ส่งผลให้ฟิวส์ทำงานและเวลาหยุดทำงานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนฟิวส์.

สำหรับข้อกำหนดโดยละเอียดและคำแนะนำในการใช้งานเกี่ยวกับฟิวส์ที่มีความสามารถในการทำลายสูงเป็นพิเศษในระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ โปรดดูที่ คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับการป้องกันฟิวส์ HRC 300kA.

สถาปัตยกรรมการป้องกันหลายระดับ

โดยทั่วไป BESS ระดับสาธารณูปโภคจะใช้การป้องกันสามระดับ:

1. ระดับเซลล์/โมดูล: ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ในตัวพร้อมการตัดการเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อขัดขวางข้อผิดพลาด ให้การเตือนล่วงหน้าและการปิดระบบที่ควบคุมได้.
2. ระดับสตริง: MCCB 30kA หรือ 50kA ป้องกันแต่ละสตริงแบบอนุกรม-ขนาน อุปกรณ์เหล่านี้จะเคลียร์ 90% ของเหตุการณ์ข้อผิดพลาดทั้งหมด รวมถึงความล้มเหลวของฉนวน ข้อผิดพลาดของตัวเชื่อมต่อ และการลัดวงจรบางส่วน.
3. ระดับแร็ค/ตู้: ฟิวส์ HRC 250-400A ที่มีอัตรา 300kA+ ให้การป้องกันสำรองขั้นสูงสุดและตัดการเชื่อมต่อแร็คทั้งหมดระหว่างข้อผิดพลาดหลายสตริงหรือการลัดวงจรภายนอกบนบัส DC.

แนวทางแบบแบ่งชั้นนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกักกันข้อผิดพลาด ป้องกันการแพร่กระจายของข้อผิดพลาดไปยังอุปกรณ์ที่อยู่ติดกัน และรักษาความพร้อมใช้งานของระบบระหว่างความล้มเหลวแบบจุดเดียว.

โซลูชันเบรกเกอร์ DC เฉพาะสำหรับ BESS ของ VIOX

ข้อดีทางวิศวกรรมของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการจัดอันดับ BESS ของ VIOX

VIOX Electric ได้พัฒนาสายผลิตภัณฑ์เบรกเกอร์ DC ที่ครอบคลุมซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับความต้องการเฉพาะของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ แตกต่างจากเบรกเกอร์ AC ที่นำมาใช้ใหม่หรืออุปกรณ์ป้องกัน DC ทั่วไป ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการจัดอันดับ BESS ของ VIOX มีการปรับปรุงการออกแบบที่สำคัญสี่ประการ:

1. อัตรา Ics 100% (Ics = Icu): เบรกเกอร์ BESS ของ VIOX ทั้งหมดมีความสามารถในการทำลายบริการเต็มรูปแบบเท่ากับความสามารถในการทำลายสูงสุด เบรกเกอร์ VIOX 30kA ยังคงทำงานได้อย่างสมบูรณ์หลังจากขัดขวางข้อผิดพลาด 30kA ซ้ำๆ สิ่งนี้จะช่วยขจัดปัญหา “ฮีโร่ครั้งเดียว” ที่เบรกเกอร์อุตสาหกรรมมาตรฐานที่มีอัตราส่วน Ics 25-50% ต้องเปลี่ยนใหม่หลังจากเหตุการณ์ข้อผิดพลาดร้ายแรงเพียงครั้งเดียว ตลอดอายุการใช้งาน BESS 20 ปี ปรัชญาการออกแบบนี้ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาลง 40-60% เมื่อเทียบกับ MCCB มาตรฐาน.

2. การดับอาร์คแบบสองทิศทาง: แอปพลิเคชัน BESS เกี่ยวข้องกับการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทาง การคายประจุระหว่างการปรับระดับสูงสุดและการสำรองพลังงาน การชาร์จในช่วงนอกเวลาทำการและการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ เบรกเกอร์ DC มาตรฐานที่ใช้ระบบเป่าอาร์คด้วยแม่เหล็กถาวรมีขั้ว: ทำงานได้อย่างถูกต้องในทิศทางกระแสเดียวเท่านั้น หากกระแสไฟกลับด้าน สนามแม่เหล็กจะต่อต้านการเคลื่อนที่ของอาร์คเข้าไปในห้องแยก ทำให้เกิดการหยุดนิ่งของอาร์คและความล้มเหลวในการดับ VIOX ใช้ระบบเป่าด้วยขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีรูปทรงรางอาร์คที่ไม่ขึ้นกับขั้ว ทำให้มั่นใจได้ถึงการขัดขวางที่เชื่อถือได้โดยไม่คำนึงถึงทิศทางกระแส นี่เป็นข้อบังคับสำหรับ BESS และจำเป็นอย่างยิ่งโดย UL 1077 ส่วนที่ 46 สำหรับแอปพลิเคชัน DC แบบสองทิศทาง.

3. การออกแบบห้องอาร์คที่ได้รับการปรับปรุง: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแบตเตอรี่ให้พลังงานที่ปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องซึ่งเกินกว่าข้อผิดพลาด AC ที่ป้อนจากหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีขนาดเทียบเท่าอย่างมาก เบรกเกอร์ BESS ของ VIOX มีห้องอาร์คที่มีปริมาตรมากกว่า MCCB อุตสาหกรรมมาตรฐานถึง 40% แผ่นวิ่งอาร์คแบบขยายที่ผลิตจากโลหะผสมเงิน-ทังสเตน (เทียบกับทองแดงมาตรฐาน) และแผ่นแยกเซรามิกสองแถวให้มวลความร้อนและฉนวนที่เหนือกว่า คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าอาร์คจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกินแรงดันไฟฟ้าขั้วแบตเตอรี่ บังคับให้กระแสอาร์คเป็นศูนย์ และเปิดใช้งานการดับที่เชื่อถือได้ภายใน 10-15ms.

4. ความเสถียรทางความร้อนที่กระแสต่อเนื่อง: แอปพลิเคชัน BESS แตกต่างจากโหลดมอเตอร์หรือหม้อแปลงไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั่วไปในโปรไฟล์กระแสต่อเนื่อง ระบบแบตเตอรี่สามารถรักษากระแสการคายประจุที่ได้รับการจัดอันดับ 100% ได้นานหลายชั่วโมงระหว่างเหตุการณ์สำรองพลังงานที่ยาวนานหรือโปรแกรมตอบสนองความต้องการ เบรกเกอร์ BESS ของ VIOX ได้รับการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ยาวนานตามมาตรฐาน IEC 60947-2 ข้อ 8.3.2—1,000 ชั่วโมงที่กระแสไฟที่ได้รับการจัดอันดับในสภาพแวดล้อม 40°C—ทำให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิขั้วต่อจะยังคงต่ำกว่า 50K และความต้านทานหน้าสัมผัสจะไม่เพิ่มขึ้นเกิน 150% ของค่าเริ่มต้น โดยทั่วไป MCCB อุตสาหกรรมมาตรฐานได้รับการจัดอันดับสำหรับรอบการทำงานที่ไม่ต่อเนื่องและอาจแสดงการเสื่อมสภาพทางความร้อนภายใต้โหลดแบตเตอรี่ที่ยั่งยืน.

การรับรองและการปฏิบัติตาม

เบรกเกอร์ BESS ของ VIOX เป็นไปตามมาตรฐานสากลที่ควบคุมอุปกรณ์ป้องกัน DC:

• IEC 60947-2: สวิตช์เกียร์และอุปกรณ์ควบคุมแรงดันต่ำ – เซอร์กิตเบรกเกอร์ ครอบคลุมข้อกำหนดด้านการก่อสร้าง ขีดจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ การทดสอบความทนทานทางกล/ไฟฟ้า และการตรวจสอบประสิทธิภาพการลัดวงจรรวมถึงอัตรา Icu และ Ics.
• UL 1077: อุปกรณ์ป้องกันเสริมสำหรับใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้า ใช้ได้กับเซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก (MCB) ในช่วง 1-63A ระบุการทดสอบความสามารถในการขัดขวาง DC ที่แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับพร้อมการทดสอบแบบสองทิศทางภาคบังคับสำหรับการอ้างสิทธิ์เบรกเกอร์ที่ไม่โพลาไรซ์.
• ม.489: เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบหล่อ สวิตช์แบบหล่อ และกล่องหุ้มเซอร์กิตเบรกเกอร์ ครอบคลุม MCCB ที่สูงกว่า 63A รวมถึงข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนในการสอบเทียบสำหรับหน่วยทริปแบบความร้อน-แม่เหล็กและการทดสอบการลัดวงจรที่อัตราส่วน X/R ที่แสดงถึงอิมพีแดนซ์ของแบตเตอรี่.

การทดสอบและการรับรองโดยบุคคลที่สามทำให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ VIOX เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่เข้มงวดซึ่งจำเป็นสำหรับการปกป้องทรัพย์สินแบตเตอรี่มูลค่าหลายล้านดอลลาร์และการป้องกันสถานการณ์ข้อผิดพลาดร้ายแรง.

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งและความปลอดภัย

การลดอัตราตามอุณหภูมิและความสูง

อัตราของเซอร์กิตเบรกเกอร์ระบุไว้ในสภาวะการทดสอบมาตรฐาน: อุณหภูมิแวดล้อม 40°C และความสูง ≤2000m การติดตั้ง BESS มักจะเกินสภาวะเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่บรรจุในตู้คอนเทนเนอร์กลางแจ้งหรือการติดตั้งบนชั้นดาดฟ้า อุณหภูมิแวดล้อมสูงช่วยลดความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าของเบรกเกอร์และประสิทธิภาพการลัดวงจรที่มีอยู่ ในขณะที่ความสูงที่สูงช่วยลดความหนาแน่นของอากาศและความสามารถในการดับอาร์ค.

อุณหภูมิ derating: สำหรับทุกๆ 10°C ที่สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม 40°C ให้ลดอัตรากระแสต่อเนื่องของเบรกเกอร์ลง 5-8% ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผู้ผลิต เบรกเกอร์ 125A ที่ติดตั้งในตู้คอนเทนเนอร์ BESS ที่ทำงานที่อุณหภูมิภายใน 60°C จะต้องลดอัตราลงเหลือประมาณ 100-110A กระแสต่อเนื่องสูงสุด.

ระดับความสูง derating: เหนือ 2000 ม. ให้ลดความสามารถในการทำลายลง 0.5% ต่อการเพิ่มขึ้นของระดับความสูง 100 ม. ตามมาตรฐาน IEC 60947-2 ภาคผนวก B เบรกเกอร์ 50kA ที่ติดตั้งที่ระดับความสูง 3000 ม. ให้ความสามารถในการทำลายที่มีประสิทธิภาพประมาณ 45kA.

เมื่อระบุเบรกเกอร์สำหรับแอปพลิเคชัน BESS ให้คำนึงถึงสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุดเสมอ เลือกขนาดเฟรมเบรกเกอร์ที่มีส่วนต่างกระแส 20-30% และอัตราความสามารถในการทำลายที่มีส่วนต่างกระแสไฟฟ้าลัดวงจรขั้นต่ำ 1.5 เท่าหลังจากใช้ปัจจัยการลดอัตราทั้งหมดแล้ว.

สถาปัตยกรรมการป้องกันระดับสตริงเทียบกับระดับแร็คเทียบกับระดับระบบ

กลยุทธ์การป้องกันที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับโทโพโลยี BESS ขนาดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร และข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือ:

การป้องกันระดับสตริง: แต่ละสตริงแบบอนุกรม-ขนานมีเซอร์กิตเบรกเกอร์เฉพาะที่ขั้วบวกและขั้วลบ สิ่งนี้ให้การแยกข้อผิดพลาดสูงสุด ข้อผิดพลาดของสตริงเดียวไม่ส่งผลกระทบต่อสตริงอื่น ๆ หรือต้องปิดระบบทั้งหมด แนะนำสำหรับระบบที่สูงกว่า 100kWh ที่ต้นทุนการเปลี่ยนสตริงสมเหตุสมผลกับค่าใช้จ่ายเบรกเกอร์เพิ่มเติม.

การป้องกันระดับแร็ค: สตริงหลายสตริงภายในแร็คหรือตู้แบตเตอรี่ใช้ร่วมกันอุปกรณ์ป้องกันทั่วไปที่จุดเชื่อมต่อบัส DC ลดจำนวนส่วนประกอบและต้นทุนการติดตั้ง แต่ต้องมีการแยกแร็คทั้งหมดระหว่างข้อผิดพลาด เหมาะสำหรับระบบขนาดเล็ก (50-200kWh) ที่มีโมดูลแบตเตอรี่ที่ตรงกันและความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดต่ำ.

การป้องกันระดับระบบ: เบรกเกอร์หลักตัวเดียวที่ป้องกัน BESS ทั้งหมดที่การเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์ เหมาะสมสำหรับระบบที่อยู่อาศัยขนาดเล็ก (<20kWh) เท่านั้นที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรยังคงสามารถจัดการได้และความไวต่อต้นทุนของระบบสูง ไม่แนะนำสำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์หรือสาธารณูปโภคเนื่องจากขาดการแยกข้อผิดพลาดและเวลาหยุดทำงานที่ยาวนานระหว่างการบริการอุปกรณ์ป้องกัน.

ทีมวิศวกรรมของ VIOX แนะนำการป้องกันระดับสตริงด้วยฟิวส์สำรองระดับแร็คสำหรับการติดตั้ง BESS เชิงพาณิชย์และสาธารณูปโภคทั้งหมดที่มีความจุสูงกว่า 200kWh.

ข้อกำหนดเบรกเกอร์ที่ไม่โพลาไรซ์สำหรับแอปพลิเคชันแบบสองทิศทาง

ประเด็นนี้ไม่สามารถเน้นย้ำได้มากเกินไป: ระบบแบตเตอรี่แบบสองทิศทางต้องใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ไม่โพลาไรซ์. เบรกเกอร์ DC มาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับโหลดทิศทางเดียว (PV, ไดรฟ์มอเตอร์ DC) มีระบบเป่าด้วยแม่เหล็กถาวรที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการไหลของกระแสในทิศทางเดียว เมื่อติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้ในแอปพลิเคชัน BESS อุปกรณ์เหล่านี้จะทำงานได้อย่างถูกต้องระหว่างการคายประจุแบตเตอรี่ (กระแสไหลจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังโหลด) แต่จะล้มเหลวอย่างร้ายแรงระหว่างการชาร์จ (กระแสไหลเข้าสู่ขั้วบวกของแบตเตอรี่).

กลไกความล้มเหลวเป็นเรื่องง่าย: ทิศทางสนามแม่เหล็กถาวรช่วยการเคลื่อนที่ของอาร์คเข้าไปในห้องแยกในระหว่างการคายประจุ แต่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของอาร์คในระหว่างการชาร์จ แทนที่จะถูกเป่าขึ้นไปในรางอาร์ค อาร์คจะหยุดนิ่งที่บริเวณหน้าสัมผัสในระหว่างข้อผิดพลาดในทิศทางการชาร์จ อุณหภูมิอาร์คเกินความจุความร้อนของวัสดุหน้าสัมผัสภายในมิลลิวินาที ทำให้เกิดการเชื่อมหน้าสัมผัสหรือการละเมิดตัวเรือน.

เบรกเกอร์ BESS ของ VIOX ใช้ระบบเป่าอาร์คด้วยขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่มีแม่เหล็กถาวร ขดลวดสร้างสนามแม่เหล็กที่เป็นสัดส่วนกับขนาดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและปรับทิศทางโดยอัตโนมัติเพื่อขับอาร์คเข้าไปในห้องแยกโดยไม่คำนึงถึงทิศทางกระแส สิ่งนี้เพิ่มต้นทุนการผลิต 15-20% แต่ไม่สามารถต่อรองได้เพื่อความปลอดภัยของ BESS.

กำหนดการทดสอบและบำรุงรักษา

ใช้โปรโตคอลการตรวจสอบและการทดสอบต่อไปนี้สำหรับอุปกรณ์ป้องกัน BESS:

การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นประจำทุกเดือน: ตรวจสอบการเปลี่ยนสีรอบๆ ขั้วต่อเบรกเกอร์ (บ่งชี้ถึงการเชื่อมต่อที่หลวมและความเค้นจากความร้อน) ตรวจสอบว่าไม่มีความเสียหายทางกายภาพต่อตัวเรือนหรือฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้ง ยืนยันว่าเบรกเกอร์ไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่สะดุดโดยที่ผู้ปฏิบัติงานไม่ทราบ.

การสำรวจด้วยความร้อนรายไตรมาส: ใช้กล้องอินฟราเรดวัดอุณหภูมิขั้วต่อสายไฟขณะทำงานที่พิกัดโหลด อุณหภูมิที่สูงขึ้นเหนืออุณหภูมิแวดล้อมไม่ควรเกิน 50K ขั้วต่อสายไฟที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น >70K แสดงว่ามีการเชื่อมต่อหลวม ซึ่งต้องตรวจสอบแรงบิดและซ่อมแซมทันที.

การทดสอบการทริปประจำปี: โดยใช้ปุ่มทดสอบของเบรกเกอร์หรืออุปกรณ์ทดสอบคอยล์ทริปภายนอก ให้ตรวจสอบว่าฟังก์ชันการทริปทางกลทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่ การทดสอบนี้ไม่ได้ทดสอบการโอเวอร์โหลดหรือการปรับเทียบการทริปเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร แต่เป็นการยืนยันว่ากลไกการทริปไม่ได้ติดขัดหรือเสียหาย.

การวัดความต้านทานหน้าสัมผัสทุกสองปี: เมื่อเบรกเกอร์ถูกแยกและล็อกเอาต์แล้ว ให้วัดความต้านทานหน้าสัมผัสโดยใช้โอห์มมิเตอร์วัดความต้านทานต่ำแบบดิจิทัล (DLRO) ที่กระแสทดสอบ 100A DC ตามมาตรฐาน IEC 60947-2 ข้อ 8.3.2 ความต้านทานหน้าสัมผัสไม่ควรเกิน 150% ของค่าที่ผู้ผลิตเผยแพร่สำหรับเบรกเกอร์ใหม่ ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ถึงการสึกกร่อนของหน้าสัมผัสและประสิทธิภาพการลัดวงจรที่ลดลง.

การทดสอบการปรับเทียบทุกห้าปี: หลังจากใช้งานไปห้าปีหรือหลังจากมีการขัดจังหวะความผิดพลาดใดๆ ที่เกิน 50% ของ Ics เบรกเกอร์ควรได้รับการทดสอบการปรับเทียบอย่างเต็มรูปแบบโดยห้องปฏิบัติการทดสอบที่ผ่านการรับรอง ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบเส้นโค้งการทริปที่โอเวอร์โหลด เวลาสั้น และบริเวณทันทีทันใด รวมถึงความต้านทานหน้าสัมผัส ความต้านทานฉนวน และการทดสอบความทนทานทางกล.

เบรกเกอร์ที่ขัดจังหวะความผิดพลาดที่เข้าใกล้พิกัด Icu ควรเปลี่ยนทันทีโดยไม่คำนึงถึงสภาพภายนอก ความเสียหายของช่องอาร์กภายในมองไม่เห็นจากภายนอก แต่สามารถลดความสามารถในการขัดจังหวะความผิดพลาดในอนาคตได้.

คำถามที่ถูกถามบ่อย

ถาม: ความแตกต่างหลักระหว่างกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของ PV และ BESS คืออะไร

ตอบ: ระบบ Solar PV เป็นแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่มีการจำกัดกระแส โดยกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (Isc) โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.15-1.25 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานที่พิกัดเท่านั้น เนื่องจากคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของเซลล์แสงอาทิตย์โดยธรรมชาติ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่มีความต้านทานภายในต่ำมาก (2-10mΩ ต่อเซลล์) ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าผิดพลาด 10-50 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่พิกัด อาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 10kW อาจสร้างกระแสไฟฟ้าผิดพลาดสูงสุด 3kA ในขณะที่ระบบแบตเตอรี่ขนาด 10kWh สามารถส่งมอบกระแสไฟฟ้าได้ 20kA หรือมากกว่า ความแตกต่างพื้นฐานนี้กำหนดให้เบรกเกอร์ DC สำหรับ BESS ต้องมีพิกัดการตัดกระแส (Icu) ที่ 20kA, 30kA หรือ 50kA เมื่อเทียบกับ 6kA หรือ 10kA ที่เพียงพอสำหรับการใช้งาน PV.

ถาม: ทำไมฉันจึงไม่สามารถใช้ MCB 10kA มาตรฐานในระบบแบตเตอรี่ของฉันได้

ตอบ: เบรกเกอร์ขนาด 10kA ได้รับการออกแบบและทดสอบเพื่อขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าผิดพลาดสูงถึง 10,000 แอมแปร์ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการ ระบบแบตเตอรี่สร้างกระแสไฟฟ้าผิดพลาด 20kA ถึง 50kA เป็นประจำเนื่องจากความต้านทานภายในต่ำ เมื่อเบรกเกอร์ 10kA พยายามเคลียร์ความผิดพลาดของแบตเตอรี่ 30kA พลังงานอาร์กจะเกินความจุความร้อนของช่องอาร์กของเบรกเกอร์ ทำให้เกิดการหยุดนิ่งของอาร์ก การเชื่อมหน้าสัมผัส และความล้มเหลวที่อาจทำให้เกิดการระเบิดได้ เบรกเกอร์ไม่สามารถดับอาร์กได้ทางกายภาพ ความผิดพลาดยังคงดำเนินต่อไปจนกว่าการป้องกันต้นทางจะทำงานหรือแบตเตอรี่ถูกตัดการเชื่อมต่อด้วยตนเอง สิ่งนี้สร้างความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้อย่างรุนแรงและความเสียหายของอุปกรณ์ที่ขยายออกไปไกลเกินกว่าเบรกเกอร์ที่ล้มเหลว.

ถาม: Ics = 100% Icu หมายถึงอะไรและทำไมจึงสำคัญ

ตอบ: Icu (Ultimate Breaking Capacity) คือกระแสไฟฟ้าผิดพลาดสูงสุดที่เบรกเกอร์สามารถขัดจังหวะได้โดยไม่ระเบิด Ics (Service Breaking Capacity) คือระดับกระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่เบรกเกอร์สามารถขัดจังหวะความผิดพลาดหลายครั้งและยังคงใช้งานได้อย่างเต็มที่ เบรกเกอร์มาตรฐานจำนวนมากมี Ics = 50% ของ Icu ซึ่งหมายความว่าเบรกเกอร์ 30kA สามารถจัดการกับความผิดพลาด 15kA ได้อย่างน่าเชื่อถือซ้ำๆ หากขัดจังหวะความผิดพลาด 25kA เบรกเกอร์อาจสำเร็จ แต่จะได้รับความเสียหายภายในและต้องเปลี่ยนใหม่ เบรกเกอร์ VIOX BESS บรรลุ Ics = 100% Icu เบรกเกอร์ 30kA ยังคงรักษาความสามารถในการให้บริการเต็มรูปแบบหลังจากขัดจังหวะความผิดพลาด 30kA หลายครั้ง สิ่งนี้ช่วยลดการเปลี่ยนทดแทนภาคบังคับหลังจากเหตุการณ์ความผิดพลาดครั้งใหญ่ และลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานอย่างมากในการติดตั้งแบตเตอรี่ที่อุปกรณ์ป้องกันอาจประสบกับความเครียดซ้ำๆ กว่า 20 ปีขึ้นไป.

ถาม: ฉันจะคำนวณความสามารถในการตัดกระแสที่ต้องการสำหรับ BESS ของฉันได้อย่างไร

ตอบ: คำนวณกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดหวังโดยใช้: Isc = Vmax / (k × Rbatt/Np + Rconn) โดยที่ Vmax คือแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุด, Rbatt คือความต้านทานภายในของสตริงเดียว, Np คือจำนวนสตริงแบบขนาน, Rconn คือความต้านทานของบัสบาร์/การเชื่อมต่อ (โดยทั่วไปคือ 15-40mΩ) และ k คือปัจจัยลดพิกัดอุณหภูมิ (ใช้ 0.7 สำหรับการทำงานที่ร้อน) คูณผลลัพธ์ด้วย 2.2 เพื่อพิจารณากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไม่สมมาตรในระหว่างการเริ่มต้นความผิดพลาด พิกัด Icu ของเบรกเกอร์ต้องเกินค่าสูงสุดนี้อย่างน้อย 1.25 เท่าของปัจจัยด้านความปลอดภัย สำหรับระบบ 400V, 200kWh ที่มี 8 สตริงแบบขนานและความต้านทานสตริง 250mΩ: Isc(peak) = 2.2 × [456V / (0.7×31.25mΩ + 25mΩ)] = 21.4kA เบรกเกอร์ที่ต้องการ: 21.4kA × 1.25 = 26.75kA ขั้นต่ำ ระบุอุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับ 30kA.

ถาม: ฉันควรใช้ MCCB แทน MCB ในการจัดเก็บแบตเตอรี่เมื่อใด

ตอบ: ใช้ MCCB (Molded Case Circuit Breakers) สำหรับการใช้งาน BESS ใดๆ ที่กระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่คาดหวังเกิน 15kA หรือแรงดันไฟฟ้าระบบเกิน 600VDC MCB (Miniature Circuit Breakers) ถูกจำกัดไว้ที่ขนาดเฟรมประมาณ 63A และความสามารถในการตัดกระแสสูงสุด 20kA ตามมาตรฐาน IEC 60898-1 เหมาะสำหรับระบบแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยที่ต่ำกว่า 20kWh ที่ 48V หรือ 100V การติดตั้งเชิงพาณิชย์และระดับสาธารณูปโภคต้องใช้ MCCB เนื่องจากกระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่สูงขึ้น ขนาดเฟรมที่ใหญ่ขึ้น (125A-2500A) และคุณสมบัติเพิ่มเติมรวมถึงการตั้งค่าการทริปที่ปรับได้ หน้าสัมผัสเสริม และความสามารถในการทริปแบบ Shunt MCCB ยังมีปริมาตรห้องอาร์กที่เหนือกว่าและแรงสัมผัสที่จำเป็นสำหรับการขัดจังหวะการปล่อยพลังงานอย่างต่อเนื่องที่เชื่อถือได้ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของความผิดพลาดของแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ ห้ามใช้ MCB ที่อยู่อาศัยใน BESS เชิงพาณิชย์โดยไม่คำนึงถึงการจับคู่พิกัดกระแส ความสามารถในการตัดกระแสไม่เพียงพอโดยพื้นฐาน.

ถาม: ฉันต้องใช้ฟิวส์นอกเหนือจากเบรกเกอร์สำหรับ BESS ขนาดใหญ่หรือไม่

ตอบ: ใช่ สำหรับการติดตั้ง BESS เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่และระดับสาธารณูปโภคที่กระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่คาดหวังเกิน 50kA ใช้การป้องกันที่ประสานงานกัน: MCCB ระดับสตริงที่ได้รับการจัดอันดับ 30kA หรือ 50kA ซึ่งสำรองโดยฟิวส์ HRC ระดับแร็คที่ได้รับการจัดอันดับ 300kA หรือสูงกว่า MCCB จัดการกับการโอเวอร์โหลดตามปกติและความผิดพลาดปานกลางจนถึงพิกัด Ics โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน ฟิวส์ให้การป้องกันสำรองขั้นสูงสุดในระหว่างสภาวะความผิดพลาดร้ายแรงที่เกินความสามารถของเบรกเกอร์ การประสานงานเส้นโค้งเวลา-กระแสที่เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ว่าเบรกเกอร์จะทำงานก่อนสำหรับความผิดพลาดภายในพิกัด ในขณะที่ฟิวส์จะทำงานเฉพาะสำหรับเหตุการณ์ร้ายแรง กลยุทธ์นี้ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษา (ฟิวส์ทำงานไม่บ่อยนัก) ในขณะที่มั่นใจได้ถึงการป้องกันที่ครอบคลุมตลอดช่วงกระแสไฟฟ้าผิดพลาดทั้งหมด สำหรับระบบที่ต่ำกว่า 50kA กระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่คาดหวัง MCCB ที่ได้รับการจัดอันดับอย่างเหมาะสมเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้ว การเพิ่มฟิวส์จะเพิ่มต้นทุนโดยไม่มีประโยชน์ด้านความปลอดภัย.

สรุป

การนำระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่มาใช้อย่างแพร่หลายได้นำมาซึ่งความท้าทายด้านการป้องกันที่สำคัญ ซึ่งวิศวกรต้องแก้ไขด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม: เบรกเกอร์ DC มาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งาน Solar PV ล้มเหลวอย่างร้ายแรงเมื่อนำไปใช้กับการติดตั้ง BESS ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่ลักษณะของกระแสไฟฟ้าผิดพลาด แผงโซลาร์เซลล์ส่งกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่จำกัดไว้ที่ประมาณ 1.25 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่พิกัด ในขณะที่แบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายในระดับมิลลิโอห์มสร้างกระแสไฟฟ้าผิดพลาด 10 ถึง 50 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่พิกัด.

การป้องกัน BESS ที่เหมาะสมต้องใช้เบรกเกอร์ที่มีความสามารถในการตัดกระแส (Icu) ที่ 20kA, 30kA หรือ 50kA ขึ้นอยู่กับขนาดระบบ แรงดันไฟฟ้า และการกำหนดค่าแบบขนาน สิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันคือพิกัดความสามารถในการตัดกระแส (Ics) ซึ่งกำหนดว่าเบรกเกอร์ยังคงทำงานได้หรือไม่หลังจากขัดจังหวะความผิดพลาดครั้งใหญ่ เบรกเกอร์ที่ได้รับการจัดอันดับ VIOX BESS บรรลุ Ics = 100% Icu ซึ่งช่วยลดข้อกำหนดการเปลี่ยนทดแทนภาคบังคับที่พบได้ทั่วไปกับเบรกเกอร์อุตสาหกรรมมาตรฐานหลังจากเหตุการณ์ความผิดพลาด.

การลดขนาดเบรกเกอร์ในระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ไม่ใช่เรื่องของความน่าเชื่อถือที่ลดลงหรือต้นทุนการบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น แต่เป็นการสร้างอันตรายจากไฟไหม้ในทันทีและโหมดความล้มเหลวร้ายแรง เบรกเกอร์ 10kA ที่พยายามเคลียร์ความผิดพลาดของแบตเตอรี่ 30kA ไม่สามารถดับอาร์กได้ ผลที่ได้คือการส่งกระแสไฟฟ้าผิดพลาดอย่างต่อเนื่อง การทำลายอุปกรณ์ที่อยู่ติดกันด้วยความร้อน และการแพร่กระจายความร้อนที่อาจเกิดขึ้นทั่วทั้งแร็คแบตเตอรี่.

วิศวกรที่ระบุการป้องกัน BESS ต้องทำการคำนวณกระแสไฟฟ้าผิดพลาดที่แม่นยำโดยคำนึงถึงเคมีของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน การกำหนดค่าแบบขนาน ความต้านทานการเชื่อมต่อ และผลกระทบจากอุณหภูมิ เลือกเบรกเกอร์ที่มีขอบเขตความปลอดภัยขั้นต่ำ 1.25 เท่าเหนือกระแสไฟฟ้าผิดพลาดสูงสุดที่คำนวณได้หลังจากใช้ปัจจัยลดพิกัดทั้งหมด สำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์และระดับสาธารณูปโภค ให้ใช้การป้องกัน MCCB ระดับสตริงที่สำรองโดยฟิวส์ HRC ระดับแร็คเพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันที่ครอบคลุมตลอดช่วงกระแสไฟฟ้าผิดพลาดทั้งหมด.

VIOX Electric นำเสนอโซลูชันการป้องกัน BESS ที่สมบูรณ์พร้อมการสนับสนุนด้านวิศวกรรมสำหรับการวิเคราะห์กระแสไฟฟ้าผิดพลาด การเลือกเบรกเกอร์ และการศึกษาการประสานงาน ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการจัดอันดับ BESS ของเราเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60947-2, UL 1077 และ UL 489 ซึ่งให้ความสามารถในการตัดกระแสสูง การดับอาร์กแบบสองทิศทาง และความเสถียรทางความร้อนที่จำเป็นสำหรับการป้องกันระบบแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้.

ติดต่อ VIOX Engineering วันนี้เพื่อขอคำปรึกษาด้านการออกแบบระบบป้องกัน BESS ฟรี และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการติดตั้งระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ของคุณบรรลุความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือที่การลงทุนของคุณต้องการ.