ZHCAEY1 January 2025 AMC131M02 , AMC3330 , ISO7731
1 引言
儲能電站是一個復雜的工業系統，涉及儲能轉換器、儲能電池和管理系統等電氣設備，可避免系統短路或泄漏電流對用戶造成很大影響，為此，儲能電站的絕緣檢測系統對儲能電站操作人員的安全至關重要。同時，絕緣監測還可以避免絕緣故障對終端設備造成損壞，從而延長設備的使用壽命。
如果您可以確保在觸摸任何兩點時絕緣良好，則可以提高安全性。在儲能系統運行時，圖 1-1的正極側表示高壓電池包的正極側、負極側表示高壓電池的負極側，而 PE 表示外殼。RisoP 為高壓負端與機箱之間的等效電阻。RisoN 為高壓正端與機箱之間的等效電阻。V1 為 BMS 監測到的、高壓負端與機箱之間的電壓，V2 為 BMS 監測到的、高壓正端與機箱之間的電壓；如果 RisoP 或 RisoN 的任何一個電阻值設計大于國家標準規定的閾值，則即使人體誤碰高壓正端、高壓負端和機箱的任意兩個地方也是安全的。
圖 1-1 儲能系統中的絕緣系統針對儲能系統的系統性能，GB/T34131 給出了一些電壓、電流、溫度采樣和絕緣電阻監測指標：
| 范圍 | 誤差 | 周期 | |
|---|---|---|---|
| 電池電芯電壓 | <5V | ≤0.005V | ≤100ms |
| 5 大約 15V | ≤0.2% | ||
| 電池組電壓 | <500V | ≤5V | ≤100ms |
| ≥500V | ≤1% | ||
| 電池組電流 | <200A | ≤2A | ≤50ms |
| ≥200A | ≤1% | ||
| 電芯溫度 | -20 大約 65 | ≤1℃ | ≤1s |
| [-40,-20)U(65,125] | ≤2℃ | ||
| 絕緣電阻 (≥400V) | R≤75kΩ | ≤±15kΩ | |
| R>75kΩ | ≤±20% |
在儲能絕緣監測設計中，爬電距離和電氣間隙也是需要重要關注的點。在歐洲市場的儲能領域，供應商主要參考 IEC62619，在北美市場，供應商主要參考的法規為 UL1973。在這兩個地區的法規中有關電氣間隙和爬電距離的部分都參考了 IEC60664。因此，本文總結了 IEC60664 中 1000V/1500V/2000V 系統的電氣間隙和爬電距離。
| 電壓 | 類型 | 污染等級 | CTI | OVC | 海拔/m | CLR/mm | CRP*/mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1000V | 基礎型 | Ⅱ | Ⅰ | OVC-Ⅱ(6000) | <2000m | 5.5 | 5.5 |
| 4000m | 7.1 | 7.1 | |||||
| OVC-Ⅲ(8000) | <2000m | 8 | 8 | ||||
| 4000m | 10.4 | 10.4 | |||||
| 增強 | OVC-Ⅱ(8000) | <2000m | 8 | 8 | |||
| 4000m | 10.4 | 10.4 | |||||
| OVC-Ⅲ(12000) | <2000m | 14 | 14 | ||||
| 4000m | 18.1 | 18.1 |
| 電壓 | 類型 | 污染等級 | CTI | OVC | 海拔/m | CLR/mm | CRP*/mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1500V | 基礎型 | Ⅱ | Ⅰ | OVC-Ⅱ(8000) | <2000m | 8 | 8 |
| 4000m | 10.4 | 10.4 | |||||
| OVC-Ⅲ(10000) | <2000m | 11 | 11 | ||||
| 4000m | 14.2 | 15.1 | |||||
| 增強 | OVC-Ⅱ(12000) | <2000m | 14 | 15.1 | |||
| 4000m | 18.1 | 18.1 | |||||
| OVC-Ⅲ(16000) | <2000m | 19.4 | 19.4 | ||||
| 4000m | 25.1 | 25.1 |
GB/T 34131也需要絕緣電壓測試和介電強度測試。以 1500V BMS 為例，絕緣電壓測試是指以下四個位置(①②③④) 應能連續一分鐘承受 1500V 的直流電壓，絕緣電阻值不應小于10MΩ。
- 連接電池的采集端和接地端之間。
- 通信端和接地端之間。
- 采集端和通信端之間。
- 電源端和通信端之間。
圖 1-2 絕緣電壓測試介電強度測試是指以下五個位置 (①②③④⑤) 應能連續 1 分鐘承受 4380V 的直流電壓，而不出現絕緣擊穿和飛弧現象且泄漏電流須小于 10mA。
- 連接電池的采樣端和接地端之間。
- 通信端和接地端之間。
- 采樣端和電源端之間。
- 采樣端和通信端之間。
- 電源端和通信端之間。
圖 1-3 介電強度測試測試提示：
- 非電氣化、斷開 PE、高壓和通信；
- 在進行 ① 測試時，在高壓（BAT+/BAT-）和 PE 之間，因電池簇電壓包含在其中，電路需要能承受 5880V (4380V +1500V)。