Застосування ізоляторів низької напруги в накопиченні енергії

вступ

Системи зберігання енергії (ESS) швидко розвиваються. Вони необхідні для відновлюваної енергії, стабільності мережі та резервного живлення. Усередині цих систем безпека та надійність є головними пріоритетами. Одним із ключових компонентів є ізолятор низької напруги.

Ізолятори низької напруги відокремлюють провідники під напругою від заземлених металевих частин. Вони запобігають коротким замиканням і захищають людей від ураження електричним струмом. У акумуляторних системах зберігання вони працюють під напругою до 1000 В змінного струму або 1500 В постійного струму.

У накопичувачах енергії неправильний вибір ізолятора може призвести до замикання дуги, пошкодження обладнання або навіть пожежі. Ось чому для забезпечення безпеки розробники дотримуються суворих стандартів, таких як IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022. У цьому блозі пояснюється, що таке ізолятори низької напруги, їх типи, навіщо вони потрібні та як вибрати правильний ізолятор для накопичення енергії.

Що є Ізолятори низької напруги?

А ізолятор низької напруги це пристрій, який підтримує та розділяє електричні провідники з напругою 1000 В змінного струму або менше (або до 1500 В постійного струму). Його роль є як електричною, так і механічною. Він повинен:

• Забезпечте діелектричну міцність, щоб запобігти пробою.

• Забезпечують механічну стійкість для утримання шин або кабелів на місці.

• Захищайте від умов навколишнього середовища, таких як вологість, пил або соляний туман.

Ключові параметри ефективності:

• Діелектрична міцність: Витримує 2,5 кВ змінного струму протягом 1 хвилини без спалаху.

• Шлях витоку: Мінімальні значення на основі робочої напруги (наприклад, ≥16 мм/кВ постійного струму для UL 1973).

• Порівняльний індекс відстеження (CTI): Часто ≥300 для гарного опору поверхні (відповідно до IEC 60112).

• Термостійкість: Підходить для середовища ESS (зазвичай від -40°C до +120°C).

Типові застосування в ESS:

• Розділення шини акумуляторної стійки.

• Ізоляція коробки суматора постійного струму.

• Опора шин в системах перетворення електроенергії (PCS).

Тип ізоляторів низької напруги

Стойкові ізолятори

Низьковольтні дистанційні ізолятори широко застосовуються в СЕ. Вони мають форму колони і мають різьбові вставки на кожному кінці.
особливості:

• Розмірний ряд: різьблення від М6 до М12, висота від 20 мм до 100 мм.

• Матеріали: епоксидна смола, суміші SMC/DMC або армований PA66.

• Переваги: ​​легкий монтаж, компактний розмір, висока механічна міцність.

• Типове застосування: Монтаж збірних шин у розподільних панелях постійного струму всередині шаф накопичувачів енергії.

Для більш детального пояснення їх структури, продуктивності та найкращих практик встановлення ви можете прочитати наш повний посібник: Ізолятори для шинних шин – усе, що вам потрібно знати.

Опорні ізолятори шин

Ізолятори збірних шин призначені для утримання мідних або алюмінієвих шин на місці. Їх можна закріпити кліпсами, шліцами типу «ластівчин хвіст» або болтами.
Переваги:

• Дозвольте невелике теплове розширення (±2 мм), щоб запобігти навантаженню на провідники.

• Витримує важкі навантаження з високою міцністю на консолі та міцністю на вигин.

• Звичайний в опорному ізоляторі шин в системах зберігання акумуляторів.

Якщо ви хочете детально вивчити типи конструкції, варіанти матеріалів і стандарти тестування, ознайомтеся з нашою вичерпною публікацією: Ізолятор збірних шин – повний посібник.

Ізолятори SMC/DMC

SMC (компаунд для формування листів) і DMC (компаунд для формування тіста) є високоміцними термореактивними матеріалами. Вони широко використовуються, оскільки вони:

• Забезпечити високий CTI (400–600).

• Відповідає вогнестійкості UL 94 V-0.

• Працюють при високих температурах (до 150°C).
  Ізолятори SMC/DMC ідеально підходять для зовнішнього ESS або високотемпературного середовища.

Ізолятори дужки/золотника

Типи дужок або котушок менші та часто використовуються для:

• Кабельні кінці всередині систем зберігання.

• Механічна опора для менших провідників.
  Їх часто виготовляють із порцеляни, скла або епоксидної смоли. Вони відповідають класам механічної міцності від GB/T 772 для застосувань низької напруги.

Чому обладнання для зберігання енергії потребує низьковольтних ізоляторів?

Гарантія безпеки

У ESS реальний ризик ураження електричним струмом або спалаху дуги. Ізолятори низької напруги переконайтеся, що провідники безпечно відокремлені від металевих каркасів. Вони допомагають зустрітися IEC 62933-5-2 вимог безпеки.

Запобігання короткому замиканню

Завдяки підтримці належних шляхів витоку та зазорів ізолятори запобігають дотику провідників під час несправностей або вібрації. Це запобігає коротким замиканням, які можуть пошкодити акумуляторну систему.

Механічна стійкість

Під час транспортування, встановлення або сейсмічних подій компоненти ESS зазнають вібрації та ударів. Ізолятори з високою міцністю на вигин і консоль міцно утримують шини на місці.

Модульний дизайн

У багатьох конструкціях ESS використовуються готові модулі. Ізолятори низької напруги та опори шин дозволяють легко монтувати та замінювати, скорочуючи час простою.

Стійкість до навколишнього середовища

ESS може працювати в умовах високої вологості, соляного туману або в запилених місцях. Такі матеріали Ізолятори SMC/DMC стійкі до відстеження, УФ-променів і корозії, що робить їх надійними в суворих умовах.

Конструкція та вибір матеріалів для ізоляторів низької напруги в обладнанні для зберігання енергії

Механічний дизайн

Кроки для проектування опори ізолятора:

1. Номінальна напруга: Визначте максимальну напругу постійного струму (Vmax) і розрахуйте шлях витоку.

2. Механічне навантаження: Розрахуйте сили короткого замикання за допомогою:
   F = 2 × 10^-7 × (I² / a) × l,
   де I – струм короткого замикання, a – відстань, l – довжина.

3. Теплове розширення: Розглянемо розширення збірної шини при високих струмах і температурах.

Ізоляційні характеристики

Хороші характеристики ізоляції залежать від:

• Висока діелектрична міцність (≥2,5 кВ змінного струму протягом 1 хв).

• Достатній шлях витоку для рівня напруги.

• Значення CTI відповідають навколишньому середовищу (вищий CTI = кращий опір трекінгу).

Вибір матеріалу

Загальні матеріали:

• Ізолятори з епоксидної смоли: Хороша міцність, помірний CTI, використання в приміщенні.

• SMC/DMC: Високий CTI, чудова вогнестійкість, придатний для зовнішнього використання.

• Керамічні: Відмінна термостійкість, крихка, важча.

Пристрої накопичення енергії: SMC проти керамічних ізоляторів

При виборі між SMC/DMC і керамікою для ESS:

• Переваги SMC/DMC:

  • Легкий.

  • Вища стійкість до ударів.

  • Гнучкі форми та індивідуальне формування.

  • Краще в середовищі з вібрацією.

• Переваги кераміки:

  • Чудова термостійкість.

  • Дуже висока діелектрична міцність.

  • Добре працює в середовищах з надзвичайно високою температурою.

• Компроміси:
  Кераміка важча і крихка. SMC/DMC може бути економічно ефективнішим і легшим у встановленні.

Рекомендація: Для більшості ESS ізолятори SMC/DMC пропонують баланс безпеки, продуктивності та вартості. Кераміка є кращою для дуже високих температур або спеціалізованих застосувань.

Висновок

Ізолятори низької напруги критичні для делектробезпека при накопиченні енергії. Вони не тільки відокремлюють провідники, але й забезпечують механічну опору, стійкі до агресивних середовищ і забезпечують відповідність міжнародним стандартам.

Правильний вибір залежить від напруги, механічного навантаження, характеристик матеріалу та умов навколишнього середовища.

Дотримуючись таких стандартів, як IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022, і вибираючи правильні електроізоляційні матеріали, розробники можуть створювати надійні та безпечні системи ESS. Ви виберете Ізолятори SMC/DMC або керамічних типів, належне проектування та встановлення подовжить термін служби системи та зменшить ризики.

--- КІНЕЦЬ ---