エネルギー貯蔵における低電圧絶縁体の応用

導入

エネルギー貯蔵システム (ESS) は急速に成長しています。これらは再生可能エネルギー、送電網の安定性、バックアップ電力にとって不可欠です。これらのシステム内では、安全性と信頼性が最優先事項です。重要なコンポーネントの 1 つは、 低圧絶縁体.

低電圧絶縁体は、通電中の導体を接地された金属部分から分離します。短絡を防止し、感電から人を守ります。蓄電池システムでは、最大 1,000 V AC または 1,500 V DC の電圧で動作します。

エネルギー貯蔵では、絶縁体の選択を誤ると、アーク障害、機器の損傷、さらには火災につながる可能性があります。そのため、設計者は安全性を確保するために IEC 60660、IEC 60865、UL 94、GB/T 11022 などの厳格な規格に従っています。このブログでは、低電圧絶縁体とは何か、その種類、なぜ必要なのか、そしてエネルギー貯蔵用途に適切な絶縁体を選択する方法について説明します。

とは何ですか 低電圧絶縁体?

a 低圧絶縁体 AC1,000V以下（またはDC1,500Vまで）の電圧で導電体を支持し、分離する装置です。その役割は電気的かつ機械的です。次のことを行う必要があります。

• 破壊を防ぐために絶縁耐力を提供します。

• バスバーやケーブルを所定の位置に保持するための機械的安定性を提供します。

• 湿気、ほこり、塩霧などの環境条件に耐えます。

主要なパフォーマンスパラメータ:

• 誘電強度：AC2.5kVに1分間耐フラッシュオーバーなし。

• 沿面距離: 動作電圧に基づく最小値 (例: UL 1973 では ≥16 mm/kV DC)。

• 比較追跡指数 (CTI): 良好な表面抵抗を得るには、多くの場合 ≥300 (IEC 60112 による)。

• 耐熱性: ESS 環境 (通常 -40°C ～ +120°C) に適しています。

ESS の一般的なアプリケーション:

• バッテリーラックのバスバーの分離。

• DCコンバイナボックス絶縁。

• 電力変換システム (PCS) でのバスバーのサポート。

低圧がいしの種類

スタンドオフ絶縁体

低電圧スタンドオフ絶縁体は、ESS で広く使用されています。円柱のような形状をしており、両端にネジ付きインサートが付いています。
特徴:

• サイズ範囲: M6 ～ M12 ネジ、高さ 20 mm ～ 100 mm。

• 材質: エポキシ樹脂、SMC/DMC コンパウンド、または強化 PA66。

• 利点: 取り付けが簡単、コンパクトなサイズ、強力な機械的強度。

• 一般的な用途: エネルギー貯蔵キャビネット内の DC 配電パネルにバスバーを取り付ける。

構造、パフォーマンス、インストールのベスト プラクティスの詳細については、完全なガイドをご覧ください。 バスバースタンドオフ絶縁体 – 知っておくべきことすべて.

バスバーサポート絶縁体

バスバー絶縁体は、銅またはアルミニウムのバスバーを所定の位置に保持するように設計されています。クリップ、ダブテールスロット、またはボルトで固定できます。
利点:

• 導体への応力を防ぐために、わずかな熱膨張 (±2 mm) を許容してください。

• 高いカンチレバー強度と曲げ強度で重量荷重をサポートします。

• 蓄電池システムのバスバーサポート絶縁体に一般的。

デザインの種類、材料のオプション、テスト基準を詳しく知りたい場合は、次の包括的な投稿をご覧ください。 バスバー絶縁体 – 完全ガイド.

SMC/DMC インシュレーター

SMC（シートモールディングコンパウンド） そして DMC (生地成形コンパウンド) 高強度の熱硬化性材料です。これらは次の理由から広く使用されています。

• 高い CTI (400 ～ 600) を提供します。

• UL 94 V-0 難燃性を満たしています。

• 高温 (最大 150°C) で動作します。
  SMC/DMC 絶縁体は、屋外 ESS または高温環境に最適です。

シャックル/スプールインシュレーター

シャックルまたはスプール タイプは小型で、次の用途によく使用されます。

• ストレージ システム内のケーブル終端。

• より小さな導体の機械的サポート。
  多くの場合、磁器、ガラス、またはエポキシ樹脂で作られています。これらは、低電圧アプリケーション向けの GB/T 772 の機械的強度クラスを満たしています。

なぜエネルギー貯蔵装置に低電圧絶縁体が必要なのでしょうか?

安全性の確保

ESS では、感電やアークフラッシュの危険が現実にあります。 低圧がいし 導体が金属フレームから安全に分離されていることを確認します。彼らは出会いを手伝います IEC 62933-5-2 安全要件。

短絡防止

適切な沿面距離と空間距離を維持することで、絶縁体は故障や振動時に導体が接触するのを防ぎます。これにより、バッテリーシステムに損傷を与える可能性のある短絡が防止されます。

機械的安定性

輸送、設置、または地震イベント中に、ESS コンポーネントは振動や衝撃を受けます。高い曲げ強度とカンチレバー強度を備えた絶縁体がバスバーをしっかりと固定します。

モジュラー設計

多くの ESS 設計では、プレハブモジュールが使用されています。低電圧スタンドオフ絶縁体とバスバーサポートにより、組み立てと交換が簡単になり、ダウンタイムが短縮されます。

耐環境性

ESS は、高湿度、塩霧、または粉塵の多い場所で動作する場合があります。のような材料 SMC/DMC インシュレーター トラッキング、紫外線、腐食に耐性があり、過酷な環境でも信頼性が高くなります。

エネルギー貯蔵装置の低電圧絶縁体の設計と材料の選択

機械設計

絶縁体サポートを設計する手順:

1. 定格電圧: 最大直流電圧 (Vmax) を決定し、沿面距離を計算します。

2. 機械的負荷: 以下を使用して短絡力を計算します。
   F = 2 × 10^-7 × (I² / a) × l,
   ここで、I は短絡電流、a は間隔、l は長さです。

3. 熱膨張: 高電流および高温度でのバスバーの膨張を考慮してください。

断熱性能

優れた断熱性能は以下によって決まります。

• 高い絶縁耐力 (1 分間 ≥2.5 kV AC)。

• 電圧レベルごとの適切な沿面距離。

• 環境に適した CTI 値 (CTI が高い = 耐トラッキング性が優れている)。

材料の選択

一般的な材料:

• エポキシ樹脂絶縁体: 良好な強度、中程度の CTI、屋内使用。

• SMC/DMC：高いCTI、優れた耐火性、屋外対応可能。

• セラミック：耐熱性に優れ、脆く、重い。

エネルギー貯蔵デバイス: SMC 対セラミック絶縁体

ESS 用に SMC/DMC とセラミックのどちらを選択する場合:

• SMC/DMCの利点:

  • 軽量。

  • より高い耐衝撃性。

  • 柔軟な形状とカスタム成形。

  • 振動のある環境ではより効果的です。

• セラミックの利点:

  • 耐熱性に優れています。

  • 非常に高い絶縁耐力。

  • 極度の高温環境に適しています。

• トレードオフ:
  セラミックは重くて壊れやすいです。 SMC/DMC はコスト効率が高く、設置が簡単です。

おすすめ: ほとんどの ESS では、SMC/DMC 絶縁体が安全性、パフォーマンス、コストのバランスを提供します。セラミックは、非常に高温の用途や特殊な用途に適しています。

結論

低電圧絶縁体は次の用途に不可欠です。 eエネルギー貯蔵における電気の安全性。これらは導体を分離するだけでなく、機械的なサポートを提供し、過酷な環境に耐え、国際規格への準拠を保証します。

低電圧スタンドオフ絶縁体からバスバー絶縁体まで、適切な選択は電圧、機械的負荷、材料性能、環境条件によって異なります。

IEC 60660、IEC 60865、UL 94、GB/T 11022 などの規格に従い、適切な電気絶縁材料を選択することで、設計者は信頼性が高く安全な ESS システムを構築できます。あなたが選ぶかどうか SMC/DMC インシュレーター またはセラミックタイプの場合、適切な設計と設置によりシステムの寿命が延び、リスクが軽減されます。

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