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儲(chǔ)能電池直流熔斷器的選型
2022-11-29
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儲(chǔ)能電池直流熔斷器的選型
大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)是智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電及并網(wǎng)、電力負(fù)荷移峰填谷的關(guān)鍵技術(shù)。鋰離子電池由于其具有能量密度高、自放電率低、放電電壓平穩(wěn)、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在大規(guī)模儲(chǔ)電系統(tǒng)中的應(yīng)用鋰電池將成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。如何確保鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System, BESS）的高效、安全應(yīng)用，必須對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行集成和優(yōu)化，并加以合理有效的管理和控制。
由于電池本體、外部激源、運(yùn)行環(huán)境、非專業(yè)集成等原因，近10年間，公開報(bào)道全球共發(fā)生50多起儲(chǔ)能事故。因此，專業(yè)集成技術(shù)、BMS主動(dòng)安全策略、系統(tǒng)安全策略和全方位消防措施等是實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主動(dòng)安全的重要技術(shù)手段。而熔斷器是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)最簡(jiǎn)單可靠的保護(hù)元件。
儲(chǔ)能電池直流熔斷器的選型步驟：
1. 確定熔斷器的額定電壓，熔斷器的額定電壓取決于整個(gè)電池串的電壓及電池串的充電電壓。如果電池串的額定電壓較低，則必須把熔斷器本身的內(nèi)阻（電壓降）納入考慮。由于電池短路屬于不可逆的化學(xué)變化過程，為防止熔斷器熔斷后產(chǎn)生電弧，熔斷器承受的電弧電壓按照額定電壓的2-3倍評(píng)估。確定了電池組架構(gòu)（RACK）的熔斷器電壓后，電池組并組（ARRAY）及主主回路（DC BUS）的熔斷器額定電壓也就容易得出了。
2. 確定熔斷器的額定電流，電池組的材料、規(guī)格、容量、電池組的最低放電電壓等決定了熔斷器的額定電流In。
1）電池的工作次數(shù)作為熔斷器額定電流的校正系數(shù)設(shè)定為K1。
2）熔斷器工作的環(huán)境溫度設(shè)定為K2和冷卻方式方式修正系數(shù)設(shè)定為K3。自冷的K3=0.8-0.9;強(qiáng)迫風(fēng)冷/單面水冷的K3=0.9-0.92;雙面水冷K3=1.0（流量不小于2.5升/分鐘、冷卻水溫度不高過30C）。
3）熔斷器使用的海拔高度不超過2000米，如果超過2000米，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)，每升高100米，熔斷器額定電流降低0.5%，系數(shù)設(shè)定為K4；則熔斷器的額定電流
電池組并組（ARRAY）及主主回路（DC BUS）的熔斷器額定電流需要考慮電池組的設(shè)計(jì)功率、類型、熔斷器的保護(hù)特性、熔斷器是否并聯(lián)、安裝方式（如采用熔斷器式隔離開關(guān)）等因素。需要說明的是，在整個(gè)系統(tǒng)的熔斷器選型過程中，熔斷器的I2t可以作為選型的參考因素，不建議作為選型依據(jù)，推薦使用熔斷器的I-T曲線：熔斷器的I2t值是在額定電壓下，該熔斷器能夠正常分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏鳎?KA-300KA）及特定的時(shí)間常數(shù)下測(cè)試計(jì)算而得，受到的影響因素多，實(shí)現(xiàn)成本高、難度大；而熔斷器的I-T曲線可以在低壓下，不同的電流條件下測(cè)試得出， 并且誤差小，很容易確定保護(hù)速度的最大/最小范圍，在實(shí)際應(yīng)用中更有實(shí)際價(jià)值。3.確定熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏鳎ǘ搪纺芰Γ?。電池組的組成材料、類型等因素決定了其短路電流（可參閱IEC896）,電池受損會(huì)產(chǎn)生易燃、易爆氣體，電路保護(hù)需要考慮防有毒氣體、防熱、防火星、防電弧、防火等要求，因此需要考慮電池組中單個(gè)電池的短路電流及承受時(shí)間。一般而言，分?jǐn)嗔υ礁叩娜蹟嗥?，設(shè)計(jì)、材料、生產(chǎn)工藝要復(fù)雜，成本也高，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選用滿足分?jǐn)嗔σ蟮娜蹟嗥骷纯伞?/span>
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