Ứng dụng cách điện hạ áp trong lưu trữ năng lượng

Giới thiệu

Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) đang phát triển nhanh chóng. Chúng rất cần thiết cho năng lượng tái tạo, sự ổn định của lưới điện và nguồn điện dự phòng. Bên trong các hệ thống này, sự an toàn và độ tin cậy là ưu tiên hàng đầu. Một thành phần quan trọng là chất cách điện điện áp thấp.

Chất cách điện điện áp thấp tách các dây dẫn sống khỏi các bộ phận kim loại nối đất. Chúng ngăn ngừa đoản mạch và bảo vệ con người khỏi bị điện giật. Trong hệ thống lưu trữ pin, chúng hoạt động ở điện áp lên tới 1.000 V AC hoặc 1.500 V DC.

Trong việc lưu trữ năng lượng, việc lựa chọn sai chất cách điện có thể dẫn đến sự cố hồ quang, hư hỏng thiết bị hoặc thậm chí là hỏa hoạn. Đó là lý do tại sao các nhà thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt như IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022 để đảm bảo an toàn. Blog này giải thích chất cách điện điện áp thấp là gì, loại của chúng, lý do cần thiết và cách chọn chất cách điện phù hợp cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng.

là gì Chất cách điện điện áp thấp?

MỘT chất cách điện điện áp thấp là thiết bị hỗ trợ và tách các dây dẫn điện có điện áp từ 1.000 V AC trở xuống (hoặc lên đến 1.500 V DC). Vai trò của nó là cả điện và cơ khí. Nó phải:

• Cung cấp độ bền điện môi để ngăn ngừa sự cố.

• Cung cấp độ ổn định cơ học để giữ thanh cái hoặc cáp tại chỗ.

• Chống lại các điều kiện môi trường như độ ẩm, bụi hoặc sương muối.

Các thông số hiệu suất chính:

• Độ bền điện môi: Chịu được điện áp xoay chiều 2,5 kV trong 1 phút mà không bị phóng điện.

• Khoảng cách đường rò: Giá trị tối thiểu dựa trên điện áp làm việc (ví dụ: ≥16 mm/kV DC đối với UL 1973).

• Chỉ số theo dõi so sánh (CTI): Thường ≥300 để có điện trở bề mặt tốt (theo IEC 60112).

• Chịu nhiệt độ: Phù hợp với môi trường ESS (thường từ -40°C đến +120°C).

Các ứng dụng điển hình trong ESS:

• Tách thanh cái giá đỡ ắc quy.

• Cách điện hộp tổ hợp DC.

• Hỗ trợ thanh cái trong hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS).

Loại cách điện hạ thế

Chất cách điện chờ

Chất cách điện dự phòng điện áp thấp được sử dụng rộng rãi trong ESS. Chúng có hình dạng giống như một cột và có các ren chèn ở mỗi đầu.
Đặc trưng:

• Phạm vi kích thước: Ren M6 đến M12, chiều cao từ 20 mm đến 100 mm.

• Vật liệu: Nhựa Epoxy, hợp chất SMC/DMC hoặc PA66 được gia cố.

• Ưu điểm: Dễ lắp đặt, kích thước nhỏ gọn, độ bền cơ học cao.

• Ứng dụng điển hình: Gắn thanh cái vào bảng phân phối DC bên trong tủ lưu trữ năng lượng.

Để được giải thích chi tiết hơn về cấu trúc, hiệu suất và các phương pháp cài đặt tốt nhất, bạn có thể đọc hướng dẫn đầy đủ của chúng tôi: Chất cách điện dự phòng thanh cái - Mọi thứ bạn cần biết.

Chất cách điện hỗ trợ thanh cái

Chất cách điện thanh cái được thiết kế để giữ các thanh cái bằng đồng hoặc nhôm tại chỗ. Chúng có thể được cố định bằng kẹp, khe khớp nối hoặc bu lông.
Thuận lợi:

• Cho phép giãn nở nhiệt nhẹ (± 2 mm) để tránh gây căng thẳng cho dây dẫn.

• Hỗ trợ tải nặng với Độ bền đúc hẫng và Độ bền uốn cao.

• Phổ biến trong chất cách điện hỗ trợ thanh cái trong hệ thống lưu trữ pin.

Nếu bạn muốn khám phá chuyên sâu các loại thiết kế, tùy chọn vật liệu và tiêu chuẩn thử nghiệm, hãy xem bài đăng toàn diện của chúng tôi: Chất cách điện thanh cái – Hướng dẫn đầy đủ.

Chất cách điện SMC/DMC

SMC (Hợp chất đúc tấm) Và DMC (Hợp chất đúc bột) là những vật liệu nhiệt rắn có độ bền cao. Chúng được sử dụng rộng rãi vì chúng:

• Cung cấp CTI cao (400–600).

• Đáp ứng khả năng chống cháy UL 94 V-0.

• Hoạt động ở nhiệt độ cao (lên tới 150°C).
  Chất cách điện SMC/DMC lý tưởng cho môi trường ESS ngoài trời hoặc nhiệt độ cao.

Còng / ống cách điện

Loại còng hoặc ống chỉ có kích thước nhỏ hơn và thường dùng để:

• Đầu cáp bên trong hệ thống lưu trữ.

• Hỗ trợ cơ học cho dây dẫn nhỏ hơn.
  Chúng thường được làm từ sứ, thủy tinh hoặc nhựa epoxy. Chúng đáp ứng các cấp độ bền cơ học từ GB/T 772 cho các ứng dụng điện áp thấp.

Tại sao thiết bị lưu trữ năng lượng cần có chất cách điện điện áp thấp?

Đảm bảo an toàn

Trong ESS, nguy cơ điện giật hoặc phóng điện hồ quang là có thật. Chất cách điện điện áp thấp đảm bảo dây dẫn được tách biệt an toàn khỏi khung kim loại. Họ giúp gặp gỡ IEC 62933-5-2 yêu cầu an toàn.

Ngăn ngừa ngắn mạch

Bằng cách duy trì khoảng cách đường rò và khe hở thích hợp, chất cách điện ngăn các dây dẫn chạm vào nhau khi xảy ra sự cố hoặc rung động. Điều này ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch có thể làm hỏng hệ thống pin.

Độ ổn định cơ học

Trong quá trình vận chuyển, lắp đặt hoặc xảy ra địa chấn, các bộ phận của ESS sẽ bị rung và sốc. Chất cách điện có độ bền uốn và đúc hẫng cao giữ cho thanh cái ở đúng vị trí.

Thiết kế mô-đun

Nhiều thiết kế ESS sử dụng các mô-đun đúc sẵn. Chất cách điện dự phòng điện áp thấp và giá đỡ thanh cái cho phép lắp ráp và thay thế dễ dàng, giảm thời gian ngừng hoạt động.

Kháng môi trường

ESS có thể hoạt động ở những nơi có độ ẩm cao, sương muối hoặc bụi bặm. Vật liệu như Chất cách điện SMC/DMC chống lại sự theo dõi, tia cực tím và ăn mòn, khiến chúng trở nên đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt.

Lựa chọn thiết kế và vật liệu của chất cách điện điện áp thấp trong thiết bị lưu trữ năng lượng

Thiết kế cơ khí

Các bước thiết kế giá đỡ cách điện:

1. Đánh giá điện áp: Xác định điện áp DC lớn nhất (Vmax) và tính khoảng cách đường rò.

2. Tải trọng cơ học: Tính lực ngắn mạch bằng cách sử dụng:
   F = 2 × 10^-7 × (I² / a) × l,
   trong đó I là dòng điện ngắn mạch, a là khoảng cách và l là chiều dài.

3. Sự giãn nở nhiệt: Xem xét việc mở rộng thanh cái ở dòng điện và nhiệt độ cao.

Hiệu suất cách nhiệt

Hiệu suất cách nhiệt tốt phụ thuộc vào:

• Độ bền điện môi cao (2,5 kV AC trong 1 phút).

• Khoảng cách đường rò thích hợp cho mỗi cấp điện áp.

• Giá trị CTI phù hợp với môi trường (CTI cao hơn = khả năng chống theo dõi tốt hơn).

Lựa chọn vật liệu

Vật liệu phổ biến:

• Chất cách điện nhựa epoxy: Độ bền tốt, CTI vừa phải, sử dụng trong nhà.

• SMC/DMC: CTI cao, khả năng chống cháy tốt, có khả năng hoạt động ngoài trời.

• gốm sứ: Chịu nhiệt tốt, giòn, nặng hơn.

Thiết bị lưu trữ năng lượng: SMC so với chất cách điện bằng gốm

Khi lựa chọn giữa SMC/DMC và gốm cho ESS:

• Ưu điểm của SMC/DMC:

  • Nhẹ.

  • Khả năng chống va đập cao hơn.

  • Hình dạng linh hoạt và khuôn tùy chỉnh.

  • Tốt hơn trong môi trường có độ rung.

• Ưu điểm gốm sứ:

  • Khả năng chịu nhiệt vượt trội.

  • Độ bền điện môi rất cao.

  • Tốt trong môi trường nhiệt độ cực cao.

• sự đánh đổi:
  Gốm nặng hơn và dễ vỡ hơn. SMC/DMC có thể tiết kiệm chi phí hơn và dễ lắp đặt hơn.

Sự giới thiệu: Đối với hầu hết các chất cách điện ESS, SMC/DMC mang lại sự cân bằng giữa an toàn, hiệu suất và chi phí. Gốm được ưa chuộng cho các ứng dụng có nhiệt độ rất cao hoặc chuyên dụng.

Phần kết luận

Chất cách điện điện áp thấp rất quan trọng đối với ean toàn điện trong lưu trữ năng lượng. Chúng không chỉ tách các dây dẫn mà còn cung cấp hỗ trợ cơ học, chống lại môi trường khắc nghiệt và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.

Từ chất cách điện dự phòng điện áp thấp đến chất cách điện dạng thanh cái, sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào điện áp, tải trọng cơ học, hiệu suất vật liệu và điều kiện môi trường.

Bằng cách tuân theo các tiêu chuẩn như IEC 60660, IEC 60865, UL 94, GB/T 11022 và lựa chọn vật liệu cách điện phù hợp, các nhà thiết kế có thể tạo ra các hệ thống ESS an toàn và đáng tin cậy. Cho dù bạn chọn Chất cách điện SMC/DMC hoặc loại gốm, thiết kế và lắp đặt phù hợp sẽ kéo dài tuổi thọ của hệ thống và giảm thiểu rủi ro.

--- KẾT THÚC ---