|
PRODUSE
Banner exchange
|
|
|
Monitorizarea defectelor pentru sistemele de stocare a energiei in baterii (BESS)
|
Sistemele de stocare a energiei in baterii (BESS) sunt folosite pentru a stoca energie (adesea dintr-o sursa regenerabila) pentru o utilizare ulterioara intr-o perioada critica.
Beneficiile acestor sisteme includ economii de costuri, energie curata si reducerea timpilor de nefunctionare.
Este vital ca integritatea electrica a sistemelor sa fie monitorizata corespunzator pentru a mentine beneficiile.
Ce sunt sistemele de stocare a energiei din baterii ?
Sistemele de stocare a energiei in baterii (BESS) sunt sisteme de baterii reincarcabile care stocheaza energie pentru a fi utilizata ulterior.
In timpul zilei, energia solara curata este folosita pentru a incarca sistemul de stocare a bateriei.
Aceste sisteme sunt utilizate de obicei pentru a realiza acoperirea sarcinii de varf si pentru a asigura stabilizarea retelei.
Scheme de impamantare ale unui BESS
Exista doua tipuri de impamantare care sunt utilizate in prezent cu BESS :
- Sistemul fara impamantare - mai comun, are toti conductorii sistemului izolati de masa.
- Sistemul impamantat mai putin obisnuit, leaga un conductor de sistem direct la pamant. Acesta poate fi conductorul +, conductorul - sau punctul neutru din invertor.
De ce este mai frecvent sistemul fara impamantare ?
Un sistem solid impamantat are un conductor legat la pamant in mod intentionat, care serveste drept cale de intoarcere pentru curent in timpul unei defectiuni la pamant.
O singura eroare la pamant pe un sistem impamantat va genera cantitati mari de curent de eroare la pamant, motiv pentru care BESS trebuie sa fie robust si rezistent.
Acest curent ridicat fie va opri sistemul, fie va cauza defectiuni ale sistemului, cel mai frecvent prin intermediul unui incendiu.
Sistemul izolat fata de pamant nu are conductori legati la pamant, si practic nu exista cale de intoarcere pentru curent in timpul unei prime defectiuni.
BESS poate continua sa functioneze in siguranta in timpul unei prime defectiuni intr-un astfel de sistem.
|
Figura 1: Exemplu simplu de BESS izolat fata de pamant (stanga, cel mai comun) si
BESS impamantat (dreapta, neobisnuit). Impamantarea are loc cel mai frecvent pe conductorul -.
|
Pericole ale unor defecte nedetectate
Desi sistemul poate continua sa functioneze in timpul unei prime defectiuni, este vital ca defectiunea sa fie eliminata cat mai repede posibil.
Daca s-ar dezvolta o a doua defectiune pe conductorul opus, s-ar crea un scurtcircuit faza la faza sau linie la linie prin masa.
Imaginati-va un scenariu in care s-a dezvoltat o defectiune si exista o defectiune ohmica ridicata pe faza opusa.
Este posibil sa nu genereze suficient curent pentru a declansa protectia impotriva curentului, cu toate acestea, poate genera suficienta putere pentru a provoca un incendiu.
Din pacate, aceasta situatie exacta nu este doar teoretica, s-a intamplat in numeroase instalatii solare si BESS.
Sisteme de stocare a energiei in baterii (BESS) - Potential în proiectarea sistemului
Pentru a profita de avantajele inerente ale unui sistem izolat fata de pamant (cum ar fi disponibilitatea ridicata si protectia la incendiu imbunatatita), acesta trebuie sa fie planificat in proiectul original al sistemului.
Aceasta decizie de planificare este simplificata de faptul ca un transformator poate fi utilizat in sistemele industriale de stocare a energiei in baterii, datorita unei puteri mai mari (de exemplu, 500 kW) sau atunci cand este conectat la un nivel de tensiune mai mare, izoland galvanic astfel BESS de distributia principala.
In plus, circuitul DC dintre baterie si invertor este de obicei proiectat ca o retea fara impamantare.
BESS functioneaza cel mai frecvent ca sistem cu nulul izolat (sistem IT), ceea ce inseamna ca toti conductorii de linie sunt izolati in mod intentionat fata de pamant.
Desi aceste sisteme pot continua sa functioneze cu o singura punere la pamant, este vital sa se localizeze si sa se elimine prima defectiune cat mai repede posibil.
Daca defectiunea nu este remediata, si apare o a doua eroare va avea loc un scurtcircuit intre linii.
Dispozitivele de monitorizare a izolatiei (ISOMETER®) de la Bender vor anunta in avans o prima stare de defectiune, ceea ce ofera timp pentru identificarea si eliminarea corecta a defectiunii inainte de a aparea o problema catastrofala.
Bender ofera o gama larga de relee ISOMETER® pentru aproape toate dimensiunile BESS, de la implementari la scara mica in sisteme comerciale si industriale pana la sisteme de utilitate la scara larga.
|
|
Desi majoritatea BESS functioneaza printr-un proiect de sistem izolat fata de pamant, totusi exista instalatii impamantate care trebuie sa aiba o protectie adecvata impotriva defectiunii la pamant pentru a functiona in siguranta.
Aceste sisteme pot fi impamantate la polul + sau - al circuitului DC (baterie) sau la punctul de conectare neutru al invertorului.
Este esential sa se detecteze deteriorarea treptata a izolatiei sau defectiunile la pamant prin intermediul curentilor reziduali.
Acest lucru permite detectarea si rezolvarea problemelor intr-un stadiu incipient, inainte ca acestea sa declanseze un dispozitiv de protectie si/sau sa deterioreze bateriile.
Releele de monitorizare curent rezidual de la Bender sunt capabile sa detecteze defectiuni la pamant de curent alternativ si continuu, de nivel scazut pentru a indica probleme minore inainte ca acestea sa devina probleme majore, cum ar fi incendiile echipamentelor sau opririle nedorite ale sistemului.
Cum se detecteaza si se localizeaza defectele intr-un sistem BESS ?
Intr-o instalatie cu impamantare solida, poate fi utilizat un releu de monitorizare de curent rezidual Bender sensibil DC.
Aceste dispozitive pot detecta curentii de scurgere in diferite parti ale BESS, inclusiv la modul, pachet, container si/sau invertor.
Intr-o instalatie fara impamantare, un dispozitiv de monitorizare a izolatiei (ISOMETER®) Bender poate fi instalat pentru a detecta defectiunile intre punctele de izolare.
Acesta ar fi cel mai frecvent defect de la baterie la primul transformator de izolare.
In plus, poate fi instalat si un sistem de localizare a defectiunii la pamant pentru a localiza si izola automat defectiunea la nivelul dorit.
Figura 2 prezinta un exemplu de localizare comuna a defectiunii si sistem de detectare pe un BESS dintr-un sistem izolat fata de pamant.
Releul iso685...-P va detecta defectiunile la pamant si va ajuta la localizarea defectului injectand un curent de localizare.
Dispozitivul pentru localizare defecte de izolatie EDS440 se conecteaza la maxim 12 transformatoare de masura curent pentru a cauta impulsul de localizare a defectului provenit de la releul iso685...-P.
O defectiune aparuta in sistem va fi detectata de iso685...-P si localizata de EDS440 daca se afla in oricare dintre containerele bateriei sau pe magistrala AC.
|
Figura 2: Structura schematica a unui sistem de stocare a energiei in baterii
|
Tensiuni comune de stocare a energiei si exemplu de alegere a unei solutii de monitorizare cu relee BENDER
Tensiunile DC BESS pot varia drastic in functie de configuratia bateriilor si de aplicatie. De exemplu, un sistem mic la scara, poate transporta o tensiune de magistrala DC de 300V DC.
Un BESS de utilitate mare poate functiona la 1500V DC.
Exista, de asemenea, multe instalatii care functioneaza intre 700 - 1100V DC.
Este important sa se determine tensiunea maxima DC, astfel incat sa poata fi selectat dispozitivul corect de detectare a defectiunii si localizarea defectului.
Sa folosim un exemplu practic bazat pe Figura 2.
Tensiunea magistralei DC este 1200V DC si tensiunea magistralei AC este 480V AC.
Vreau sa gasesc defectul la fiecare suport de baterii, precum si pe partea AC a invertorului.
Trebuie sa selectam un releu de monitorizare izolatie care sa poata localiza defectiunile la 1200V DC, asa ca putem alege releul isoPV1685P.
Daca tensiunea magistralei ar fi in schimb 700V DC, am putea selecta releul iso685-D-P.
Sa presupunem ca nu vrem sa adaugam localizarea defectului, ci vrem pur si simplu sa detectam defectul.
In functie de dimensiunea sistemului, este posibil sa putem selecta isoPV425.
Dupa cum se poate observa, monitorizarea si localizarea defectului pe BESS nu are o solutie "unica".
Este vital sa se discute cu un expert din domeniu pentru a determina implementarea corecta si dispozitivele de utilizat pentru un BESS.
|
Figura 3: relee BENDER utilizate in BESS la diferite niveluri de tensiune.
isoPV425 (0-1000V DC - stânga), iso685 (0-1100V DC - mijloc), isoPV1685 (0-1500V DC - dreapta)
|
Cum functioneaza sistemele izolate fata de pamant cu sistemele de stocare a energiei in baterii (BESS)
O caracteristica a unui sistem fara impamantare este ca conductorii activi nu au nicio legatura la pamant. Carcasele sistemelor electrice sunt inca impamantate.
Figura 2 prezinta structura schematica simplificata a unui sistem industrial de stocare a energiei in baterii - constand din componentele de baza baterii, sistem de management al bateriei (BMS), invertor si transformator.
Toate componentele de culoare galbena din figura se refera la tehnologia de monitorizare.
Modulele bateriei sunt conectate in serie si combinate in aaa-numitele rack-uri. Conexiunea in serie are ca rezultat o tensiune mai mare a sistemului.
Conectarea in paralel a mai multor rack-uri mareste performanta si capacitatea de stocare.
Invertorul trifazat realizeaza conversia bidirectionala a energiei (DC<->AC) si este, pe langa bateria in sine, decisiv pentru fluxul de putere si performanta.
Utilizarea unui transformator este caracteristica atat datorita conectarii la un nivel de tensiune mai mare, cat si datorita puterii mai mari (500 kW).
In cele din urma, acest lucru reduce si pierderile de linie. Transformatorul izoleaza galvanic sistemul de stocare a energiei in baterii de reteaua conectata.
De obicei, circuitul de curent continuu dintre baterie si invertor este proiectat ca o retea fara impamantare.
Daca este prevazuta impamantare, aceasta se face de obicei la transformator. Cu toate acestea, se recomanda ca circuitul AC dintre invertor si transformator sa nu fie impamantat.
In unele cazuri, acest lucru este deja specificat prin intermediul grupului de comutare al transformatorului, de ex. Dd sau Yd.
Acest lucru creeaza un sistem fara impamantare pentru intregul sistem de stocare a energiei in baterii.
Dupa cum se explica mai jos, acest sistem fara impamantare ofera o disponibilitate mai mare si o protectie imbunatatita impotriva incendiilor pentru BESS.
In plus fata de componentele de baza, Figura 2 arata, de asemenea, locatiile posibile ale defectelor. Pot aparea si defecte la masa :
- in circuitul AC intre invertor si transformator
- intr-o celula sau o conexiune in serie a bateriilor
- in circuitul DC intre baterie si invertor
- in magistrala DC a invertorului
Prima defectiune intr-un sistem fara impamantare stabileste o conexiune la masa.
In functie de valoarea defectiunii si de nivelul de izolatie, tensiunea faza-masa a conductorului defect scade pe de o parte, iar tensiunea sau tensiunile faza-masa din conductorii sanatosi creste pe de alta parte.
In cazul extrem al unei defectiuni saturate, tensiunea scade la aproape 0V si tensiunea creste pana la tensiunea linie-linie.
Din cauza conexiunii cu impamantare, nu se poate produce niciun scurtcircuit in timpul primei defectiuni. Sistemul poate fi inca functional in ciuda primei defectiuni.
|
Studiu de caz : Imbunatatirea sigurantei in sistemele de stocare BESS cu detectarea defectului
Sistemele de stocare a energiei in baterii (BESS) joaca un rol vital in modernizarea retelelor energetice si in sprijinirea integrarii energiei regenerabile.
Cu toate acestea, asigurarea sigurantei instalatiilor BESS este primordiala din cauza riscurilor potentiale asociate cu defectiunile la pamant.
Acest studiu de caz exploreaza implementarea tehnologiei Bender de detectare a erorilor la pamant într-o instalatie BESS, evidentiind eficienta acesteia in prevenirea pericolelor electrice si asigurarea functionarii fiabile.
Sistemele de detectare a defectiunilor la pamant sunt esentiale pentru identificarea si atenuarea rapida a pericolelor electrice.
Prezentare generala a studiului de caz
In acest scenariu, clientul cauta sa integreze o ferma solara la reteaua electrica locala.
Acest studiu de caz are in vedere o instalatie BESS de scara medie cu o capacitate de 5 MW / 10 MWh.
BESS cuprinde baterii litiu-ion, invertoare, transformatoare si sisteme de control asociate.
Pentru a asigura siguranta personalului, a echipamentelor si a retelei, a fost integrat in configuratia BESS, un sistem BENDER de detectare a defectiunilor la pamant.
Solutie de detectare a defectiunii la pamant
Sistemul BENDER de detectare a defectiunilor la pamant este proiectat pentru a identifica si localiza defectiunile la pamant in sistemele electrice, minimizând riscul de soc electric, incendiu si timpul de nefunctionare al sistemului.
Sistemul foloseste tehnici avansate de monitorizare a izolatiei pentru a monitoriza continuu integritatea electrica a instalatiei, oferind alerte si date in timp real pentru ca echipele de intretinere sa ia rapid masurile corespunzatoare.
Sistemul de detectare a erorilor la pamant este instalat strategic in puncte cheie din infrastructura BESS:
- La punctul principal de conectare intre ferma solara, BESS si retea
- De-a lungul convertoarelor DC/DC
- La banca de baterii
- Partea fotovoltaica a sistemului in timp ce acesta este monitorizat, locatia defectiunii la pamant nu a fost implementata
A avea mai multe relee de monitorizare izolatie serveste mai multor scopuri.
Releul iso1685 este dispozitivul principal care va monitoriza intregul sistem (BESS si PV).
Odata ce dispozitivul detecteaza o valoare scazuta a rezistentei de izolatie, va comuta intr-un mod de impulsuri.
Releul iso1685 va lucra impreuna cu EDS440 si CT-ul conectat (transformatoare de curent), pentru a localiza acumulatorul defect.
Odata ce defectiunea este detectata, operatorul poate izola bancul de baterii defect odata ce este necesar sa faca acest lucru.
|
Figura 4: Implementarea sistemului de localizare a defectului pentru un sistem hibrid BESS - PV (fotovoltaic)
|
Scopul dispozitivelor suplimentare de monitorizare izolatie la fiecare banc de baterii este de a asigura monitorizarea constanta a bancului izolat.
Toate aceste unitati sunt intr-o stare de asteptare in timp ce celelalte unitati sunt conectate la restul sistemului si intra in functiune numai cand comutatorul DC este deschis.
Scopul iso685-D-B cu AGH150W-4 este de a asigura monitorizarea continua a rezistentei de izolatie a bateriei defectuoase in timpul reparatiei sau intretinerii.
Aceasta abordare permite operatorilor sa stie clar cand bateria defecta a fost reparata corect si este bine si in siguranta sa o readuca online.
Sistemul masoara continuu rezistenta de izolatie si identifica eventualele defectiuni la pamant care ar putea compromite siguranta instalatiei.
Rezultate si beneficii
Implementarea sistemului de detectare a erorilor la pamant de la Bender aduce cateva beneficii semnificative:
Siguranta sporita : sistemul detecteaza prompt defectiunile la pamant si declanseaza alarme, permitand operatorilor sa izoleze sectiunile defecte inainte ca pericolele sa evolueze.
Localizarea automata a defectului : localizarea automata a defectiunilor ofera instrumente de diagnosticare la distanta care elimina nevoia de a avea tehnicieni la fata locului in cazul unei defectiuni.
Reducerea costurilor de intretinere : Scaderea semnificativa a costurilor de intretinere datorita acuratetii detectarii si scaderii nevoii de interactiune umana cu sistemul.
Timp de nefunctionare redus : detectarea rapida a defectiunilor minimizeaza timpul de nefunctionare facilitand intretinerea si reparatiile rapide, mentinand instalatia cat mai mult timp alimentata.
Informatii bazate pe date : sistemul inregistreaza date despre rezistenta izolatiei, ajutand echipele de intretinere sa analizeze tendintele si sa implementeze masuri proactive.
Conformitate : instalatia respecta standardele si reglementarile de siguranta, asigurand protectia angajatilor si respectarea cerintelor industriei
Concluzii
Integrarea sistemului BENDER de detectare a erorilor la pamant in instalatia BESS subliniaza rolul critic al tehnologiilor avansate de siguranta in sistemele energetice moderne.
Oferind monitorizare in timp real si detectarea timpurie a defectiunilor, sistemul asigura siguranta personalului, a activelor si a retelei electrice.
Acest studiu de caz subliniaza importanta masurilor de siguranta proactive pentru a permite functionarea fiabila si durabila a sistemelor de stocare a energiei in baterii.
Pe masura ce tehnologia continua sa evolueze, considerentele viitoare ar putea implica integrarea algoritmilor de inteligenta artificiala si de invatare automata pentru a prezice potentiale defectiuni la pamant pe baza datelor inregistrate.
Acest lucru are potentialul de a spori si mai mult siguranta si fiabilitatea instalatiilor BESS, optimizand in acelasi timp eforturile de intretinere.
Pentru mai multe informatii despre aceste aplicatii sau pentru a afla mai multe despre tehnologia Bender legata de aplicatia dumneavoastra specifica ne puteti contacta pe una din caile uzuale : telefonic, e-mail, WhatsApp.
|
Exemplu de aplicatie pentru producatorii de baterii :
Monitorizarea rezistentei de izolatie si a tensiunii nominale a unei baterii in timpul asamblarii acesteia din celulele individuale ale bateriei
Releul ISOMETER® isoBAT425 este destinat monitorizarii rezistentei de izolatie RF precum si a tensiunii nominale Un a unei baterii in timpul asamblarii acesteia din celulele individuale ale bateriei.
Releul masoara rezistenta de izolatie RF si capacitatea de scurgere a sistemului Ce a bateriei la pamant.
In plus, masoara tensiunea bateriei Un între L+ si L–, precum si tensiunile reziduale UL+e (UL+ la pamant) si UL–e (UL– la pamant).
In primul pas, bateria este asamblata in doua siruri paralele, (sir de plus si minus) care nu sunt interconectate.
In timpul celui de-al doilea pas, cele doua siruri sunt conectate pentru a forma o baterie completa prin intermediul unei alte baterii.
Valorile masurate rezultate permit diagnosticarea tipului si localizarea defectului de izolatie. Pe ecran este afisat conductorul defect cu un semn plus sau minus inainte de valoarea RF.
Defectiunea detectata poate fi atribuita unui releu de alarma prin intermediul meniului.
|
|
In cazul sirurilor de baterii deschise, impedanta de cuplare ZE420 asigura o conexiune de rezistenta scazuta (10 kΩ) intre terminale „L+” si „L-”, necesare pentru functiile de masurare ale releului ISOMETER® isoBAT425.
In cazul bateriilor inchise rezistenta este optionala datorita rezistentei interne a bateriei.
Pe langa aceasta rezistenta, exista si o limitare de curent de 1,5 mA.
Porneste peste tensiunea nominala Un = 25V si creste rezistenta interna a impedantei de cuplare.
Din acest motiv, in cazul unei erori incrucisate, poate fi declansata suplimentar monitorizarea conexiunii la sistem , dar, in acelasi timp, este marita capacitatea de raspuns a detectarii defectiunilor incrucisate.
In plus, impedanta de cuplare contine doua capacitati pentru o capacitate de scurgere minima necesara la pamant.
|
|
|
|
|
|
