Tuyến phòng thủ cuối cùng trong hệ thống lưu trữ năng lượng: Phân tích công nghệ cầu chì DC

Trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, cầu chì DC, với vai trò là thành phần bảo vệ quan trọng, chịu trách nhiệm cốt lõi là ngắt nhanh dòng điện sự cố trong điều kiện-ngắn mạch cực độ. Chúng đạt được sự cách ly vật lý của mạch thông qua cơ chế nung chảy nhiệt của phần tử dễ nóng chảy trong điều kiện quá tải hoặc ngắn mạch, có tốc độ phản hồi nhanh, khả năng ngắt cao và độ tin cậy về kết cấu cao. Đặc biệt là trong các hệ thống DC{4}}điện áp cao, khi kết hợp với các vật liệu cách điện-cao như Gốm cho Cầu chì ô tô DC, mức độ an toàn tổng thể của hệ thống có thể được cải thiện đáng kể.

 

 

 

Cầu chì DC lưu trữ năng lượng điển hình bao gồm ba phần: phần tử dễ chảy, vỏ và môi trường dập tắt hồ quang. Phần tử dễ nóng chảy thường được làm bằng vật liệu dựa trên bạc hoặc đồng-và vị trí cũng như thời gian nung chảy được kiểm soát thông qua thiết kế cấu trúc nhiều cổ. Vỏ hầu hết được làm bằng vật liệu gốm có độ bền-cao, chẳng hạn như gốm nhôm 95%, để chịu được nhiệt độ cao và ứng suất cơ học sinh ra tại thời điểm nung chảy. Lớp cát thạch anh bên trong được sử dụng để hấp thụ nhanh năng lượng hồ quang, đạt được hiệu quả dập tắt hồ quang.

 

Khi dòng điện vượt quá giá trị định mức và tích lũy đến một mức năng lượng nhất định (I2t), phần tử dễ nóng chảy sẽ nhanh chóng tan chảy và bốc hơi để tạo thành vết đứt. Hồ quang điện sau đó bị phá vỡ và dập tắt do tác động của cát thạch anh; toàn bộ quá trình có thể được hoàn thành trong micro giây. Tương tự như thiết kế cấu trúc của Ống gốm cho Cầu chì điện áp cao, điều này ngăn chặn hiệu quả sự tái tạo hồ quang trong môi trường-điện áp cao, đảm bảo an toàn cho hệ thống.

 

 

Cầu chì DC để lưu trữ năng lượng thường được phân loại theo tiêu chuẩn IEC 60269. Dựa trên khả năng phá vỡ và kịch bản ứng dụng, chúng có thể được chia thành các loại gG, aR, gR và gPV. Trong số này, loại gR và gG phù hợp để bảo vệ cụm pin và bus, trong khi loại aR chủ yếu được sử dụng để bảo vệ chất bán dẫn điện.

 

Trong các hệ thống DC{0}}điện áp cao, độ ổn định về cấu trúc của cầu chì phụ thuộc rất nhiều vào chất cách điện bằng gốm, chẳng hạn như Thân gốm dành cho cầu chì bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Chất cách điện này không chỉ cung cấp hỗ trợ cơ học mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc cách ly điện, tạo thành nền tảng quan trọng để đạt được khả năng cắt cao.

 

 

Dựa trên dạng cấu trúc của chúng, cầu chì DC lưu trữ năng lượng chủ yếu được chia thành ba loại: loại ống tròn, loại hình khối và loại tấm phẳng.

 

Cầu chì loại ống tròn chủ yếu sử dụng cấu trúc ống gốm, chẳng hạn như Ống gốm cho Cầu chì EV DC, phù hợp với các tình huống ứng dụng được tiêu chuẩn hóa; Cầu chì loại hình khối được cố định bằng bu lông và phù hợp với hệ thống điện áp cao, dòng điện cao. Cấu trúc bên trong của chúng thường sử dụng lớp vỏ gốm-mật độ cao để cải thiện khả năng tản nhiệt và độ bền cơ học.

 

Cầu chì loại tấm phẳng (loại lưỡi) chủ yếu được sử dụng bên trong các mô-đun pin. Cấu trúc có chiều cao-thấp của chúng tạo điều kiện cho bố cục nhỏ gọn. Trong một số hệ thống có tính tích hợp cao, cầu chì cũng có thể được tích hợp với hộp điện áp cao-dưới dạng khối mô-đun. Các thành phần cấu trúc bằng gốm, chẳng hạn như Vỏ gốm cho Cầu chì, đảm bảo hiệu suất cách nhiệt đồng thời cân nhắc độ nén và độ tin cậy của cấu trúc.

 

 

Hiệu suất của cầu chì DC chủ yếu được xác định bởi các thông số như tích phân Joule (I²t), điện áp định mức, dòng điện định mức và khả năng cắt. I2t phản ánh khả năng chịu đựng năng lượng của cầu chì và là chỉ báo quan trọng để ngăn ngừa sự cố. Điện áp định mức phải phù hợp với mức điện áp của hệ thống để ngăn chặn sự xuất hiện của hồ quang sau khi cầu chì bị đứt.

 

Trong môi trường hoạt động ở nhiệt độ-cao, độ ổn định của vật liệu gốm là đặc biệt quan trọng. Ví dụ: Thân hợp nhất bằng gốm Steatite cách điện có đặc tính cách nhiệt và chịu nhiệt tuyệt vời, đảm bảo-cầu chì hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường trên 50 độ. Đồng thời, công suất ngắt phải bao gồm dòng điện ngắn mạch tối đa-của hệ thống; Hiện nay, các hệ thống lưu trữ năng lượng phổ thông thường sử dụng sản phẩm có công suất cắt từ 100kA trở lên.

 

 

Trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, cầu chì DC chủ yếu được đặt tại các nút chính như cực dương của cụm pin, thanh cái và phía DC của PCS. Về phía cụm pin, chúng được dùng để cách ly các lỗi-cụm đơn lẻ; ở phía thanh cái, chúng cung cấp khả năng bảo vệ-ở cấp độ hệ thống; và về phía PCS, chúng bảo vệ các thiết bị nguồn như IGBT.

 

Các vị trí ứng dụng khác nhau yêu cầu thiết kế kết cấu khác nhau. Ví dụ, trong các kịch bản tích hợp xe điện và lưu trữ năng lượng, Cầu chì gốm cho xe điện và xe hybrid thường được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt lõi để đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy trong môi trường có độ rung cao, nhiệt độ cao và điện áp cao.

 

 

 

Việc lựa chọn cầu chì đòi hỏi phải xem xét toàn diện về việc kết hợp điện áp, kết hợp dòng điện, phối hợp I2t và khả năng cắt. Dòng điện định mức thường được chọn bằng 1,2 đến 1,5 lần dòng điện hoạt động tối đa của hệ thống, đồng thời xem xét việc giảm nhiệt độ. Hơn nữa, trong các hệ thống bảo vệ nhiều cấp-, cần đảm bảo sự phối hợp có chọn lọc, nghĩa là các cầu chì cấp- cấp thấp hơn phải hoạt động trước tiên.

 

Về lựa chọn cấu trúc, hệ thống điện áp cao -nên sử dụng cấu trúc hình khối kết hợp với vật liệu gốm có độ bền- cao như Alumina Ceramic cho Cầu chì Bolted Connect EV để đảm bảo độ ổn định cơ học tuyệt vời và hiệu suất cách điện khi dòng điện tăng vọt.

 

 

Khi hệ thống lưu trữ năng lượng phát triển theo mức điện áp cao hơn (trên 1500V), các yêu cầu cao hơn được đặt ra đối với khả năng dập tắt hồ quang-và hiệu suất vật liệu của cầu chì. Các sản phẩm trong tương lai sẽ phát triển theo hướng có khả năng cắt, thu nhỏ và thông minh hơn, chẳng hạn như tích hợp chức năng chỉ báo cầu chì và giám sát từ xa.

 

Ở cấp độ vật liệu, việc áp dụng gốm alumina có độ tinh khiết cao và cấu trúc gốm tổng hợp sẽ nâng cao hơn nữa hiệu suất. Các cấu trúc như Ống gốm cho Liên kết cầu chì bộ sạc EV và Thân gốm cho Dòng cầu chì bắt vít đang dần trở thành giải pháp chủ đạo trong lĩnh vực bảo vệ DC điện áp cao-.
 

 

 

Là thiết bị bảo vệ lõi trong hệ thống lưu trữ năng lượng, hiệu suất của cầu chì DC ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và ổn định của hệ thống. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe điện và lưu trữ năng lượng, nhu cầu về các bộ phận kết cấu cầu chì có độ tin cậy cao và hiệu suất cách điện cao tiếp tục tăng lên.

 

Tập trung vào xu hướng này, chúng tôi tập trung vào nghiên cứu, phát triển và sản xuất các bộ phận cấu trúc gốm sứ-hiệu suất cao, cung cấp nhiều giải pháp cho dòng sản phẩm, bao gồmThân gốm cầu chì EV, Thân gốm cho cầu chì EV và Thân gốm cho cầu chì phụ trợ xe điện. Tận dụng công nghệ gốm alumina hoàn thiện và khả năng sản xuất chính xác, nó có thể cung cấp khả năng cách điện và hỗ trợ cấu trúc ổn định và đáng tin cậy cho cầu chì DC điện áp cao-, đáp ứng các yêu cầu ứng dụng nghiêm ngặt về năng lượng mới, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng.