Применение изоляторов низкого напряжения в хранении энергии

Введение

Системы хранения энергии (ESS) быстро развиваются. Они необходимы для возобновляемой энергетики, стабильности сети и резервного питания. В этих системах безопасность и надежность являются главными приоритетами. Одним из ключевых компонентов является изолятор низкого напряжения.

Изоляторы низкого напряжения отделяют токоведущие проводники от заземленных металлических частей. Они предотвращают короткие замыкания и защищают людей от поражения электрическим током. В аккумуляторных системах хранения они работают под напряжением до 1000 В переменного тока или 1500 В постоянного тока.

При хранении энергии неправильный выбор изолятора может привести к дуговому замыканию, повреждению оборудования или даже пожару. Вот почему проектировщики следуют строгим стандартам, таким как IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022, чтобы обеспечить безопасность. В этом блоге объясняется, что такое низковольтные изоляторы, их типы, зачем они нужны и как выбрать правильный вариант для хранения энергии.

Что такое Изоляторы низкого напряжения?

А изолятор низкого напряжения это устройство, которое поддерживает и разделяет электрические проводники с напряжением 1000 В переменного тока или менее (или до 1500 В постоянного тока). Его роль одновременно электрическая и механическая. Оно должно:

• Обеспечить диэлектрическую прочность для предотвращения пробоя.

• Обеспечивает механическую устойчивость для удержания шин или кабелей на месте.

• Устойчивы к условиям окружающей среды, таким как влага, пыль или соляной туман.

Ключевые параметры производительности:

• Диэлектрическая прочность: Выдерживать переменное напряжение 2,5 кВ в течение 1 минуты без пробоя.

• Расстояние утечки: Минимальные значения основаны на рабочем напряжении (например, ≥16 мм/кВ постоянного тока для UL 1973).

• Сравнительный индекс отслеживания (CTI): Часто ≥300 для хорошего поверхностного сопротивления (согласно IEC 60112).

• Температурная устойчивость: Подходит для среды ESS (обычно от -40°C до +120°C).

Типичные приложения в ESS:

• Разделение шин аккумуляторной стойки.

• Изоляция коробки сумматора постоянного тока.

• Шинопроводное обеспечение в системах преобразования энергии (ССУ).

Тип изоляторов низкого напряжения

Дистанционные изоляторы

Опорные изоляторы низкого напряжения широко используются в ESS. Они имеют форму колонны и имеют резьбовые вставки на каждом конце.
Функции:

• Размерный ряд: резьба от М6 до М12, высота от 20 мм до 100 мм.

• Материалы: эпоксидная смола, компаунды SMC/DMC или армированный PA66.

• Преимущества: Простота установки, компактный размер, высокая механическая прочность.

• Типичное применение: Монтаж шин в распределительных панелях постоянного тока внутри шкафов хранения энергии.

Для более подробного объяснения их структуры, производительности и рекомендаций по установке вы можете прочитать наше полное руководство: Изоляторы для шинных сборок – все, что вам нужно знать.

Изоляторы опоры шин

Изоляторы шин предназначены для фиксации медных или алюминиевых шин на месте. Их можно закрепить зажимами, пазами «ласточкин хвост» или болтами.
Преимущества:

• Допускайте небольшое тепловое расширение (±2 мм), чтобы предотвратить нагрузку на проводники.

• Выдерживает тяжелые нагрузки благодаря высокой прочности кантилевера и прочности на изгиб.

• Обычно используется в опорных изоляторах шин в аккумуляторных системах хранения.

Если вы хотите более подробно изучить типы конструкций, варианты материалов и стандарты испытаний, ознакомьтесь с нашей подробной публикацией: Изолятор сборной шины – полное руководство.

Изоляторы SMC/DMC

SMC (листовой формовочный компаунд) и DMC (Компаунд для формовки теста) представляют собой высокопрочные термореактивные материалы. Они широко используются, потому что:

• Обеспечить высокий CTI (400–600).

• Соответствует огнестойкости UL 94 V-0.

• Работают при высоких температурах (до 150°С).
  Изоляторы SMC/DMC идеально подходят для наружных систем ESS или высокотемпературных сред.

Изоляторы дужки/катушки

Типы скобы или катушки меньше по размеру и часто используются для:

• Кабельные муфты внутри систем хранения.

• Механическая поддержка для проводников меньшего размера.
  Их часто изготавливают из фарфора, стекла или эпоксидной смолы. Они соответствуют классам механической прочности GB/T 772 для применения при низком напряжении.

Почему для оборудования хранения энергии требуются изоляторы низкого напряжения?

Обеспечение безопасности

В ESS риск поражения электрическим током или вспышки дуги вполне реален. Изоляторы низкого напряжения убедитесь, что проводники надежно отделены от металлических рамок. Они помогают встретиться МЭК 62933-5-2 требования безопасности.

Предотвращение короткого замыкания

Поддерживая надлежащие пути утечки и воздушные зазоры, изоляторы предотвращают соприкосновение проводников во время повреждений или вибрации. Это предотвращает короткие замыкания, которые могут повредить аккумуляторную систему.

Механическая стабильность

Во время транспортировки, установки или сейсмических событий компоненты ESS испытывают вибрацию и удары. Изоляторы с высокой изгибной и консольной прочностью надежно удерживают шины на месте.

Модульная конструкция

Во многих конструкциях ESS используются сборные модули. Опорные изоляторы низкого напряжения и опоры шин позволяют легко собирать и заменять, сокращая время простоя.

Экологическая устойчивость

ESS может работать в условиях высокой влажности, соляного тумана или пыльных мест. Такие материалы, как Изоляторы SMC/DMC устойчивы к отслеживанию, УФ-излучению и коррозии, что делает их надежными в суровых условиях.

Проектирование и выбор материалов изоляторов низкого напряжения в оборудовании для хранения энергии

Механический дизайн

Этапы проектирования опор изолятора:

1. Номинальное напряжение: Определить максимальное напряжение постоянного тока (Vmax) и рассчитать путь утечки.

2. Механическая нагрузка: Рассчитайте силы короткого замыкания, используя:
   F = 2 × 10^-7 × (I²/a) × l,
   где I — ток короткого замыкания, a — расстояние, l — длина.

3. Тепловое расширение: Рассмотрите возможность расширения шин при высоких токах и температурах.

Характеристики изоляции

Хорошие изоляционные характеристики зависят от:

• Высокая диэлектрическая прочность (≥2,5 кВ переменного тока в течение 1 мин).

• Соответствующее расстояние утечки для каждого уровня напряжения.

• Значения CTI, подходящие для окружающей среды (более высокий CTI = лучшая устойчивость к трекингу).

Выбор материала

Общие материалы:

• Изоляторы из эпоксидной смолы: Хорошая сила, умеренный CTI, для использования в помещении.

• СМК/ДМК: Высокий CTI, отличная огнестойкость, возможность использования на открытом воздухе.

• Керамика: Отличная термостойкость, хрупкий, более тяжелый.

Устройства хранения энергии: SMC против керамических изоляторов

При выборе между SMC/DMC и керамикой для ESS:

• Преимущества SMC/DMC:

  • Легкий.

  • Более высокая ударопрочность.

  • Гибкие формы и индивидуальное литье.

  • Лучше в средах с вибрацией.

• Преимущества керамики:

  • Превосходная термостойкость.

  • Очень высокая диэлектрическая прочность.

  • Хорошо работает в условиях чрезвычайно высоких температур.

• Компромиссы:
  Керамика более тяжелая и хрупкая. SMC/DMC может быть более экономичным и простым в установке.

Рекомендация: Для большинства ESS изоляторы SMC/DMC обеспечивают баланс безопасности, производительности и стоимости. Керамика предпочтительна для очень высоких температур или специальных применений.

Заключение

Изоляторы низкого напряжения имеют решающее значение для энэлектробезопасность при хранении энергии. Они не только разделяют проводники, но и обеспечивают механическую поддержку, устойчивы к суровым условиям окружающей среды и обеспечивают соответствие международным стандартам.

Правильный выбор — от низковольтных изоляторов до изоляторов шин — зависит от напряжения, механической нагрузки, характеристик материала и условий окружающей среды.

Следуя таким стандартам, как IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022, и выбирая правильные электроизоляционные материалы, проектировщики могут создавать надежные и безопасные системы ESS. Независимо от того, выберете ли вы Изоляторы SMC/DMC или керамического типа, правильная конструкция и установка продлят срок службы системы и снизят риски.

--- КОНЕЦ ---