Kuinka natriumioniakkuja kytketään turvallisesti rinnan tietoliikenteen varavirtakaappeihin. Rinnankytkentä natrium-ioniakut voi lisätä tietoliikenteen varakapasiteettia, mutta yksi heikko virrankulkureitti, SOC-arvojen epäsuhta, viestintävirhe tai BMS-laukaisu voi vähentää käyttökelpoista kapasiteettia tai aiheuttaa koko ketjun sammutumisen.
Luotettavan kaapin on toimittava yhtenä koordinoituna varavirtalähteenä, jossa on yhteensopivat akustokokonaisuudet, tasapainoinen johdotus, asianmukainen BMS-koordinointi, tasasuuntaajan asetukset, lämpötilan hallinta, tiedonsiirto ja etävalvonta valmiustilan, sähkökatkon, latauksen, laajennuksen ja palautumisen aikana.
Kamada Power 12v 100Ah natriumioniakku
Rinnakkaiskapasiteetti ei takaa rinnakkaistoiminnan luotettavuutta
Akkupakettien rinnakkaiskytkentä lisää teoriassa kokonaiskapasiteettia ja virrankestoa. Käytännössä luotettavuus riippuu siitä, jakavatko akkupaketit virtaa keskenään, latautuvatko ne yhdessä, purkautuvatko ne yhdessä ja palautuvatko ne yhdessä.
Jos akustojen kapasiteetit on sovitettu toisiinsa hyvin ja kaapin johdotus on symmetrinen, rinnakkaisjärjestelmä voi toimia hyvin. Muussa tapauksessa yksi akustoista saattaa kantaa suuremman kuormituksen, saavuttaa suojakynnyksen aikaisemmin tai kulua nopeammin. Epätasainen virranjako voi ilmetä katkospurkauksessa, syväpurkauksen jälkeisessä latauksessa tai osittaisella akustojen käytöllä.
Natrium-ioni-telekoteloiden kohdalla kemiallinen koostumus ei poista tarvetta tasapainotetulle johdotukselle, BMS-järjestelmän koordinoinnille ja kotelotason valvonnalle.
Virran jakautuminen on suurin riski
Ihanteellisessa rinnakkaisjärjestelmässä jokainen ryhmä osallistuu tasapuolisesti. Todellisuudessa tietoliikennekaapit toimivat harvoin ihanteellisesti.
Pienet erot kaapelin pituudessa, virtakiskon sijainnissa, liittimen vastuksessa, sulakkeen vastuksessa, liittimen kiristysmomentissa, sisäisessä impedanssissa, akun varaustilassa (SOC), lämpötilassa ja akkupaketin koossa voivat vaikuttaa siihen, kuinka paljon virtaa kukin akkupaketti johtaa. Ero voi olla vähäinen valmiustilassa, mutta merkittävä katkosvaiheen purkautumisen tai lataamisen aikana.
Akusto, joka kuljettaa enemmän virtaa, rasittuu enemmän, kuumenee enemmän, saavuttaa rajoituksensa aikaisemmin ja saattaa laukaista BMS-suojauksen aikaisemmin. Kun se irtoaa, jäljelle jäävien akustojen on kuljetettava enemmän virtaa. Tämä voi aiheuttaa ketjureaktion, jossa akkukotelon kapasiteetti heikkenee odotettua nopeammin.
SOC-epäsuhta voi aiheuttaa piilevää tasausvirtaa
Rinnakkaispaketteja ei saa kytkeä toisiinsa huolimattomasti, jos niiden lataustila (SOC) tai jännitetaso on erilainen.
Jos yhden akun jännite on korkeampi kuin toisen, virtaa voi kulkea akkujen välillä niiden tasapainottautuessa. BMS voi tulkita tämän virran epänormaaliksi lataus- tai purkautumiskäyttäytymiseksi. Tietoliikennekaapissa tämä ilmiö voi ilmetä laitteen vaihdon, huollon, laajennuksen tai osittaisen akkukorjauksen jälkeen.
Uuden natriumioniakun ja vanhan akun välillä voi olla eroja sisäisessä vastuksessa, käyttökapasiteetissa, lataustilan (SOC) tarkkuudessa, laiteohjelmistossa tai itsestään purkautumisessa.
SOC-tasoituksen suorittaminen ennen rinnakkaiskytkentää estää akustoa aiheuttamasta sisäisiä ristiriitoja ennen kuin se alkaa syöttää virtaa tietoliikennekuormalle.
BMS-häiriöt voivat levitä koko kaappiin
Jokaisessa natriumioniakussa voi olla oma BMS-suojauslogiikka jännitteen, virran, lämpötilan, epätasapainon ja tiedonsiirtotilan valvontaan. Tämä on turvallisuuden kannalta välttämätöntä, mutta se voi aiheuttaa kaappitasolla tapahtuvia toimintoja.
Jos yksi akkujärjestelmän hallintajärjestelmä (BMS) kytkeytyy pois päältä purkautumisen aikana, jäljellä olevien akustojen kuormitus kasvaa välittömästi. Jos ne ovat lähellä kapasiteettinsa rajoja, toinen BMS saattaa laueta. Laitteisto voi siirtyä akustosta toiseen, kunnes varavirtalähde heikkenee tai katkeaa.
Sama riski ilmenee latauksen aikana, jos yksi akku estää lataamisen, kun muut ottavat virtaa vastaan.
BMS-laukaisu ei ole pelkästään rinnakkaiskotelossa tapahtuva akkukokonaisuuden vika. Se on koko kotelon vika.
Kaapin lämpötila vaikuttaa rinnakkaispakkausten käyttäytymiseen
Telekoteloissa lämpöolosuhteet voivat olla epätasaiset. Laitteet, jotka sijaitsevat oven, kotelon seinän, tasasuuntaajan lämmönlähteen, ilmavirran reitin tai auringonvalolle altistuvan sivun lähellä, voivat toimia eri lämpötiloissa.
Lämpötilaerot vaikuttavat sisäiseen vastukseen, jännitteen laskuun, latauskykyyn, vanhenemisnopeuteen ja BMS:n toimintaan. Kylmissä olosuhteissa jokin akkupaketti saattaa estää lataamisen pidempään. Kuumissa kaapeissa jokin akkupaketti saattaa vanhentua nopeammin tai menettää tehoaan aikaisemmin.
Natrium-ioni-akkujärjestelmissä alhainen purkausjännite voi olla hyödyllistä, mutta kylmä lataus vaatii edelleen akkupakettitasoista ohjausta. Akkupaketin sijoittelu, ilmankierto, lämpötilan mittaus ja lataustehon rajoittaminen ovat osa rinnakkaissuunnittelua.
Viestintä ratkaisee, toimiiko hallitus yhtenäisenä kokonaisuutena
Rinnakkaistietoliikennekaapin suunnittelu edellyttää kaapitason koordinointia, ei pelkästään pakettitason suojausta.
Jos kukin akustoyksikkö raportoi vain omalle paikalliselle BMS-järjestelmälleen, laitoksen ohjausyksikkö ei välttämättä näe akustojen todellista tilaa. Yksi akustoyksikkö saattaa rajoittaa purkausvirtaa, toinen estää latausta ja kolmas olla lähes tyhjä. Laitekotelon on kuitenkin tiedettävä, kuinka paljon varavirtaa on käytettävissä.
Natrium-ioni-telekoteloiden valvonnassa tulisi näkyä, kuinka monta akkuyksikköä on käytössä, mikä akkuyksikkö rajoittaa virtaa, mikä akkuyksikkö on kylmä, minkä akkuyksikön SOC-arvo on poikennut normaalista ja onko kotelo täysin vai vain osittain valmiina varakäyttöön.
Etävalvonnan ei pitäisi tyytyä ilmoittamaan vain, että ”akku on verkossa”. Sen tulisi näyttää käytettävissä oleva kapasiteetti, akkupaketin tila, hälytykset ja rajoittavat olosuhteet.
Tasasuuntaajan palautuskapasiteetin on vastattava koko akustoa
Sähkökatkon jälkeen tasasuuntaajan on ladattava akusto ja palautettava laitos valmiustilaan.
Rinnakkaiskytketyt akkupaketit monimutkaistavat tilannetta. Tasasuuntaaja saattaa tulkita akkukotelon yhtenä akkuna, kun taas kunkin akkupaketin BMS-järjestelmä tunnistaa oman kennojännitteensä, lämpötilansa ja suojausasetuksensa. Jos tasasuuntaaja syöttää virtaa ottamatta huomioon akkupakettitasoisia rajoituksia, joidenkin akkupakettien jännite- tai lämpötilarajat voivat täyttyä aikaisemmin kuin toisten.
Kylmät tilat asettavat uuden rajoituksen. Akku, joka pystyy purkautumaan kylmäkatkoksen aikana, saattaa silti tarvita latausestoa, tehonrajoitusta tai lämmitystä ennen kuin se voidaan ladata uudelleen. Jos vain osa akuista on valmiina latautumaan, kaapin on palaututtava hallitusti sen sijaan, että kaikkia akkuja käsiteltäisiin samalla tavalla.
Rinnakkaiskytkentäistä kaappia ei voida pitää täysin suunniteltuna, ennen kuin sen latauskäyttäytyminen on määritelty.
Natrium-ioni-akkujen rinnakkaispaketit vaativat ministeriötason hyväksynnän
Natrium-ioniakkuja ei pidä käsitellä pelkkinä rinnakkain kytkettyinä ampeerituntilohkoina. Niiden jännitealue, BMS-suojauslogiikka, latausmahdollisuus alhaisissa lämpötiloissa, tiedonsiirtokäyttäytyminen ja suojauksen palautuminen on validoitava kaappitasolla.
| Natriumionien rinnakkaisraja | Miksi sillä on merkitystä |
|---|
| Akun jännitealue | Määrittelee tasasuuntaajan yhteensopivuuden ja latausrajoitukset |
| Rinnakkaisvirran rajoitus | Estää yhden pakkauksen ylikuormittumisen, kun toinen laukeaa |
| Lataaminen alhaisessa lämpötilassa sallittu | Vaikuttaa kylmäpaikan latautumiseen ja palautumiseen |
| BMS-suojauksen palautus | Määrittää automaattisen uudelleenkäynnistyksen vikojen jälkeen |
| Viestintäprotokolla | Annetaan pakettitason rajoitusten välittyä kaappiohjaimelle |
| Yhteensopivuus varaosien kanssa | Estää uusien ja vanhojen ryhmien hajautumisen |
| Käytettävissä olevan kapasiteetin raportointi | Ilmaisee, onko varmuuskopiointiaika kokonaan vai osittain käytettävissä |
Jos nämä rajat ovat epäselvät, kaappi saattaa näyttää olevan kytkettynä, mutta käyttäytyä arvaamattomasti sähkökatkon aikana.
Laajennus ja uusinta ovat riskialttiita vaiheita
Rinnakkaiskäytössä olevissa tietoliikennekaapeissa tehdään usein muutoksia paikan päällä: yksi paketti vaihdetaan, kapasiteettia laajennetaan, viallinen moduuli eristetään tai laitteistoa päivitetään.
Nämä tilanteet ovat riskialttiita, koska akustojen yhdenmukaisuus ei välttämättä enää ole taattu. Uusien ja vanhojen akustojen välillä voi olla eroja impedanssissa, kapasiteetissa, laiteohjelmistossa, BMS-asetuksissa, SOC-kalibroinnissa, itsestään purkautumisessa ja tiedonsiirtokäyttäytymisessä. Akustojen sekoittaminen ilman yhteensopivuussääntöjä voi pahentaa virranjakoa ja SOC-poikkeamia.
Akun lisääminen muuttaa kaapin sähköistä toimintaa. Ennen akun lisäämistä tai vaihtamista laitoksessa on määriteltävä yhteensopivat akkumallit, laiteohjelmistoversiot, ikäluokka, SOC-yhteensopivuussäännöt, käyttöönottovaiheet ja valvontavaatimukset.
N-1-toiminta ja tehonrajoitus on suunniteltava
Luotettavan tietoliikennekaapin tulisi määrittää, mitä tapahtuu, kun yksi laite menettää yhteyden.
Pystyykö akkukotelo edelleen kantamaan kuormaa, vaikka yksi akkupaketti olisi irrotettu? Pitäisikö järjestelmän tehoa alentaa automaattisesti? Onko hälytys varoitus vai kriittinen tilanne? Näkyykö etävalvonnassa varakäyttöajan lyhentyneen? Pystyykö tasasuuntaaja lataamaan jäljellä olevat akkupaketit ylikuormittamatta niitä?
Kaappi, josta yksi akku on tyhjentynyt, ei saisi antaa hiljaisesti ymmärtää, että varakapasiteettia olisi edelleen täysimääräisesti käytettävissä. Käyttäjien on voitava nähdä todellinen käytettävissä oleva kapasiteetti, jäljellä oleva käyttöaika, akkujen tila sekä se, onko laitteisto edelleen varatavoitteen rajoissa.
Tärkeimmät riskit ja käytännön ratkaisut
| Rinnakkaisten kaappien välinen raja | Kenttätyön riskit | Käytännön ratkaisuehdotus |
|---|
| Epätasainen virranjako | Toinen ryhmä työskentelee kovemmin, lähtee aikaisemmin matkaan tai vanhenee nopeammin | Käytä symmetrisiä virtakiskoja ja kaapelireittejä; varmista jakautuminen katkoskuormituksessa |
| SOC- tai jännitepoikkeama | Akut tasapainottuvat hallitsemattoman virran avulla | Tarkista SOC ennen yhteyden muodostamista; määritä korvaus- ja laajennussäännöt |
| BMS-laukaisuketju | Yksi paketti irtoaa ja siirtää kuormitusta muihin | Virranvarauksen suunnittelu, N-1-toiminta, tehonrajoitus ja hälytyslogiikka |
| Lämpötasapainon häiriö | Kylmä- ja lämpöpakkaukset toimivat eri tavalla | Säätimien sijoittelu, ilmavirta, anturit ja tehonrajoitus |
| Viestinnän puutteet | Sivusto näyttää pankkirajat, mutta ei pakettikohtaisia rajoituksia | Raportoi paketin tila, rajoitukset, hälytykset ja käytettävissä oleva kapasiteetti |
| Tasasuuntaajan epäsuhta | Lataaminen on epätasaista, hidasta tai estynyt | Sovita tasasuuntaajan jännite, virta, herätyskäyttäytyminen ja BMS:n latausluvat |
| Palvelutarjonnan laajentaminen | Uudet ja vanhat pakkaukset eivät jaa kuormitusta ennustettavalla tavalla | Määritä yhteensopivat mallit, laiteohjelmistot, ikäluokat, SOC-yhteensopivuus ja käyttöönotto |
Rinnakkaiskäytön luotettavuus riippuu kaappirakenteesta, ei pelkästään akustojen kapasiteetista.
Ennen kuin liität akkuja rinnakkain, tarkista seuraavat seikat
| Käyttöönottokohde | Mitä vahvistaa |
|---|
| Sama pakkausmalli | Vältä jännitteen, virran tai BMS:n poikkeavaa käyttäytymistä |
| Laiteohjelmisto ja asetukset | Pidä suojaus, viestintä ja rajat johdonmukaisina |
| SOC ja jännitteen sovitus | Vähennä tasausvirtaa liitännässä |
| Kaapelin ja virtakiskon symmetria | Paranna virranjakoa |
| Sulakkeen ja liittimen vastus | Vältä piileviä epätasapainotiloja |
| Paketin lämpötila-asento | Vältä kylmä- tai kuumapakkauksien vaihtelua |
| Tasasuuntaajan asetukset | Jännitteen, virran, lataamisen ja heräämisen käyttäytyminen |
| Viestinnän osoitteistus | Varmista, että jokainen pakkaus on näkyvissä kaapin ohjausyksikölle |
| N-1-toiminto | Varmista tehonrajoitus, hälytykset ja varakäyttöaika yhden akun irrottamisen jälkeen |
| Korvaava sääntö | Määritä, milloin vanhoja ja uusia pakkauksia saa sekoittaa keskenään |
Ilman näitä tarkastuksia laite saattaa läpäistä asennustarkastuksen, mutta pettää ensimmäisen vaativan sähkökatkon aikana.
Vakiopaketit toimivat vain, kun kaapin rajat ovat yksinkertaiset
Tavallinen natriumioniakku voi toimia hyvin, kun malli on kiinteä, rinnakkaisten akkujen määrä on rajallinen, johdotus on symmetrinen, lämpötilaa säädellään, tasasuuntaaja on yhteensopiva ja valvontavaatimukset ovat yksinkertaiset.
Vankempi kaappitason rakenne on tarpeen, kun laitteistopaikka sijaitsee syrjäisellä alueella, on kylmä tai kuuma, on laajennusvalmis, vaikeasti huollettava, altis pitkille käyttökatkoksille tai vaatii pakettitason verkonvalvontaa. Keskeinen kysymys on, täyttääkö vakiopaketin validoitu rinnakkaisraja tietoliikennelaitteistopaikan luotettavuustavoitteen.
Tarkista osittainen vika, älä pelkästään täyttä kapasiteettia
Rinnakkaista natriumionipohjaista tietoliikennekaappia ei pitäisi hyväksyä pelkästään sen vuoksi, että kaikki akut purkautuvat kerralla laboratoriossa.
Tämä hyödyllinen validointi kohdistuu tilanteisiin, joissa rinnakkaisjärjestelmät pettävät: yksi akustoyksikkö, jonka varaustila (SOC) poikkeaa muista; yksi akustoyksikkö, joka on muita kylmempi; yksi akustoyksikkö, joka irtoaa kuormituksen alla; tasasuuntaajan lataus sähkökatkon jälkeen; viestintäkatkos yhdestä moduulista; kaapin toiminta yhden akustoyksikön ollessa pois käytöstä; sekä järjestelmän laajennus korvaavalla akustoyksiköllä.
Puhdas tulos tarkoittaa, että laite ei kaadu, vaikka yksi akkupaketti toimisikin poikkeavasti. Laite alentaa tehoa, antaa hälytyksen, lataa akkuja, ilmoittaa käytettävissä olevan kapasiteetin ja palautuu toimintakuntoon tavalla, jonka teleoperaattori voi ymmärtää etäyhteyden kautta.
Juuri tämä tekee kaapista käyttövalmiin.
Päätelmä
Rinnakkainen natrium-ioniakku akustot voivat parantaa tietoliikenteen varakapasiteettia, mutta ne lisäävät myös riskejä virranjakelussa, SOC-arvon vaihtelussa, BMS-ketjureaktiossa, lämpötasapainossa, tasasuuntaajan palautumisessa, valvonnassa, tehonrajoituksessa ja palvelun laajentamisessa.
Luotettavan jakelukaapin tulisi käsitellä kaikkia akustoja yhtenä koordinoituna varajärjestelmänä, jossa on tasapainotetut virrankulkureitit, akustojen yhteensovitus, akustojen tason valvonta, osittaisten vikojen tunnistus sekä määritelty N-1-toiminta.
Jos suunnittelet tietoliikenteen varakaappia, jossa on rinnakkaisia natrium-ioni-akkuja, Ota yhteyttä antamalla avainjärjestelmänne tiedot. Autamme teitä valitsemaan sopivan akkukokoonpanon.