Hogyan lehet biztonságosan párhuzamosan kapcsolni a nátrium-ion akkumulátorcsomagokat a távközlési tartalék áramellátó szekrényekben. Párhuzamos nátrium-ion akkumulátorok növelheti a távközlési tartalék kapacitást, de egy gyenge áramút, a SOC-értékek eltérése, kommunikációs hiba vagy a BMS kioldása csökkentheti a használható kapacitást, vagy az akkumulátorlánc leállását okozhatja.
Egy megbízható akkumulátorállomásnak egy összehangolt tartalékáramforrásként kell működnie, amelyben az akkumulátorcsomagok össze vannak hangolva, a vezetékezés kiegyensúlyozott, a BMS-koordináció megfelelő, az egyenirányító beállításai helyesek, valamint a hőmérséklet-szabályozás, a kommunikáció és a távfelügyelet is biztosított a készenléti, áramkimaradási, újratöltési, bővítési és helyreállítási fázisokban egyaránt.
Kamada Power 12v 100Ah nátrium-ion akkumulátor
A párhuzamos kapacitás nem garantálja a párhuzamos megbízhatóságot
Az akkumulátorcsomagok párhuzamos összekapcsolása elvileg növeli a teljes kapacitást és az áramfelvételi képességet. A gyakorlatban azonban a megbízhatóság attól függ, hogy az akkumulátorcsomagok megosztják-e egymás között az áramot, együtt töltődnek-e, együtt merülnek-e le, és együtt állnak-e helyre.
Ha az akkumulátorcsomagok jól össze vannak hangolva, és a szekrény bekötése szimmetrikus, a párhuzamos rendszer jól működhet. Ellenkező esetben előfordulhat, hogy az egyik akkumulátorcsomag nagyobb terhelést visel, hamarabb elérik a védelmi küszöbértéket, vagy gyorsabban kopik. Az egyenlőtlen áramelosztás előfordulhat áramkimaradás utáni kisülés, mélykisülés utáni újratöltés vagy részleges akkumulátorcsomag-üzemeltetés során.
A nátrium-ionos távközlési szekrények esetében a kémiai folyamatok nem szüntetik meg a kiegyensúlyozott kábelezés, a BMS-koordináció és a szekrény szintű felügyelet szükségességét.
Az árammegosztás jelenti az első kockázatot
Egy ideális párhuzamos kapcsolású rendszerben minden csomag egyenlő mértékben járul hozzá a teljesítményhez. A valós távközlési szekrények azonban ritkán viselkednek ideális módon.
A kábelhossz, a gyűjtősín elhelyezkedése, a csatlakozó ellenállása, a biztosíték ellenállása, a kapcsok meghúzási nyomatéka, a belső impedancia, az akkumulátor töltöttségi szintje (SOC), a hőmérséklet és az akkumulátorcsomag mérete közötti apró eltérések befolyásolhatják, hogy az egyes akkumulátorcsomagok milyen áramot képesek vezetni. Ez az eltérés készenléti állapotban csekély lehet, de áramkimaradás esetén történő kisülés vagy újratöltés során jelentős szerepet játszhat.
Az a akkumulátorcsomag, amely nagyobb áramot vezet, nagyobb terhelésnek van kitéve, jobban felmelegszik, hamarabb éri el a határértékeket, és előbb aktiválhatja a BMS védelmi rendszerét. Amint ez lekapcsolódik, a többi akkumulátorcsomagnak nagyobb áramot kell vezetnie. Ez olyan láncreakciót indíthat el, amelynek következtében a szekrény kapacitása a vártnál gyorsabban csökken.
A SOC-eltérés rejtett kiegyenlítő áramot okozhat
A párhuzamosan kapcsolt akkumulátorcsomagokat nem szabad véletlenszerűen összekapcsolni, ha azok töltöttségi szintje vagy feszültsége eltérő.
Ha az egyik akkumulátorcsomag feszültsége magasabb, mint a másiké, az egyenlítődés során áram folyhat a csomagok között. Ezt az áramot a BMS rendellenes töltési vagy kisütési viselkedésként értelmezheti. Távközlési szekrényben ez cserét, szervizelést, bővítést vagy az akkumulátorcsomagok részleges helyreállítását követően jelentkezhet.
Egy új nátrium-ion akkumulátor és egy régebbi akkumulátor eltérhet egymástól a belső ellenállás, a használható kapacitás, a töltöttségi szint (SOC) pontossága, a firmware vagy az önkisülés tekintetében.
A párhuzamos kapcsolás előtti SOC-egyeztetés megakadályozza, hogy az akkumulátorcsomag saját magával kerüljön konfliktusba, mielőtt a távközlési fogyasztót ellátná.
A BMS-hibák láncreakciót okozhatnak a teljes rendszerben
Minden nátrium-ion akkumulátorcsomag rendelkezhet saját BMS védelmi logikával a feszültség, az áram, a hőmérséklet, az egyensúlyhiány és a kommunikációs állapot tekintetében. Ez a biztonság szempontjából elengedhetetlen, de a szekrény szintjén is hatással lehet a rendszer működésére.
Ha egy BMS kiszakad a kisütés során, a fennmaradó akkumulátorcsomagok azonnal nagyobb terhelést kapnak. Ha ezek már a határértékük közelében vannak, egy másik BMS is kioldhat. A szekrény akkumulátorcsomagonként csökkentheti a terhelést, amíg a tartalék áramellátás le nem csökken vagy meg nem szűnik.
Ugyanez a kockázat merül fel a feltöltés során is, ha az egyik akkumulátor megakadályozza a töltést, míg a többi fogadja az áramot.
A BMS-kioldás nem csupán egy csomag eseménye egy párhuzamos szekrényben. Hanem a szekrény egészét érintő esemény.
A szekrény hőmérséklete miatt a párhuzamos csomagok eltérően viselkednek
A távközlési szekrényekben egyenetlen hőmérsékleti viszonyok alakulhatnak ki. Az ajtó, a szekrény falának, az egyenirányító hőforrásának, a légáramlás útjának vagy a napfénynek kitett oldal közelében elhelyezett berendezések eltérő hőmérsékleten működhetnek.
A hőmérséklet-különbségek hatással vannak a belső ellenállásra, a feszültségesésre, a tölthetőségre, az öregedési sebességre és a BMS viselkedésére. Hideg környezetben előfordulhat, hogy egy akkumulátorcsomag hosszabb ideig nem engedélyezi a töltést. Meleg szekrényekben előfordulhat, hogy egy akkumulátorcsomag gyorsabban öregszik vagy korábban csökken a teljesítménye.
A nátrium-ionos rendszerek esetében az alacsony hőmérsékletű kisülési feszültség előnyös lehet, de a hideg feltöltéshez továbbra is szükség van az akkumulátorcsomag szintjén történő vezérlésre. Az akkumulátorcsomag elhelyezése, a légáramlás, a hőmérséklet-érzékelés és a töltési teljesítmény csökkentése mind a párhuzamos tervezés részét képezik.
A kommunikációtól függ, hogy a kabinet egységesen működik-e
Egy párhuzamos távközlési szekrény esetében nem csupán a berendezésszintű védelemre van szükség, hanem a szekrény szintjén történő összehangolásra is.
Ha minden akkumulátorcsomag kizárólag a saját helyi BMS-ének jelenti az állapotát, előfordulhat, hogy a telephelyvezérlő nem látja a bank valós állapotát. Előfordulhat, hogy az egyik akkumulátorcsomag korlátozza a kisülési áramot, egy másik megakadályozza a töltést, míg egy harmadik alacsony töltöttségi szinthez közeledik. A szekrénynek azonban továbbra is tudnia kell, hogy mennyi tartalék energia áll rendelkezésre.
A nátrium-ionos távközlési szekrények esetében a felügyeletnek jelznie kell, hogy hány akkumulátorcsomag van bekapcsolva, melyik csomag korlátozza az áramot, melyik csomag hűvös, melyik csomag töltöttségi szintje eltér a vártól, valamint hogy a szekrény teljes mértékben vagy csak részben készen áll-e a tartaléküzemre.
A távfelügyeletnek nem csupán azt kell jelenítenie, hogy „az akkumulátor csatlakoztatva van”. Meg kell jelenítenie a rendelkezésre álló kapacitást, az akkumulátorcsomag állapotát, a riasztásokat és a korlátozó feltételeket is.
Az egyenirányító teljesítményének meg kell felelnie az egész akkumulátorcsomag teljesítményének
Áramkimaradás után az egyenirányítónak fel kell töltenie az akkumulátorcsomagot, és a telepet ismét készenléti állapotba kell állítania.
A párhuzamosan kapcsolt akkumulátorcsomagok bonyolítják a helyzetet. Előfordulhat, hogy az egyenirányító az akkumulátorcsomagot egyetlen akkumulátorként érzékeli, míg az egyes csomagok BMS-rendszerei a saját celláik feszültségét, hőmérsékletét és védelmi állapotát figyelik. Ha az egyenirányító a csomagszintű korlátozások figyelmen kívül hagyásával továbbít áramot, egyes csomagok feszültség- vagy hőmérsékleti határértékeit másoknál hamarabb elérhetik.
A hideg helyszínek további korlátokat jelentenek. Azok az akkumulátorcsomagok, amelyek hideg leállás alatt is képesek kisülni, a feltöltés megkezdése előtt még mindig töltésgátlásra, teljesítménycsökkentésre vagy fűtésre szorulhatnak. Ha csak egyes akkumulátorcsomagok készek a töltésre, a szekrénynek szabályozott módon kell helyreállnia, ahelyett, hogy minden akkumulátorcsomagot egyformán kezelne.
Egy párhuzamos kapcsolószekrény tervezése addig nem tekinthető teljesnek, amíg a feltöltési viselkedését nem határozták meg.
A nátrium-ionos párhuzamos akkumulátorcsomagok miniszteri szintű jóváhagyást igényelnek
A nátrium-ion akkumulátorcsomagokat nem szabad egyszerű, párhuzamosan kapcsolt amperórás blokkokként kezelni. Az akkumulátorcsomag feszültségtartományát, a BMS védelmi logikáját, az alacsony hőmérsékleten történő töltés engedélyezését, a kommunikációs viselkedést és a védelmi rendszer helyreállítását szekrény szinten kell ellenőrizni.
| Nátrium-ion párhuzamos határ | Miért fontos |
|---|
| A csomag feszültségtartománya | Meghatározza az egyenirányítók kompatibilitását és a töltési határértékeket |
| Párhuzamos áramkorlátozás | Megakadályozza, hogy az egyik akkumulátor túlterhelődjön, miután a másik kioldott |
| Alacsony hőmérsékletű töltés engedélyezése | Hatással van a hideg helyszínen történő újratöltésre és helyreállításra |
| A BMS védelmi rendszer helyreállítása | Meghatározza a hibák utáni felügyelet nélküli újraindítást |
| Kommunikációs protokoll | A csomagszintű korlátozások eljussanak a szekrényvezérlőhöz |
| Cserélhetőség | Megakadályozza, hogy az új és a régi csomagok egymástól eltávolodjanak |
| A kihasználható kapacitásról szóló jelentés | Megmutatja, hogy a biztonsági mentés ideje teljes egészében vagy csak részben áll-e rendelkezésre |
Ha ezek a határok nem egyértelműek, a szekrény külsőleg összekapcsoltnak tűnhet, de áramkimaradás esetén kiszámíthatatlanul viselkedhet.
A bővítés és a cserék kockázatos pillanatok
A párhuzamos távközlési szekrényeknél gyakran szükség van helyszíni módosításokra: egy csomag cseréje, a kapacitás bővítése, egy meghibásodott modul leválasztása vagy egy telephely korszerűsítése.
Ezek a helyzetek kockázatosak, mivel a rendszer már nem feltétlenül működik egységesen. Az új és a régi akkumulátorcsomagok eltérhetnek egymástól az impedancia, a kapacitás, a firmware, a BMS-beállítások, a töltöttségi szint (SOC) kalibrálása, az önkisülés és a kommunikációs viselkedés tekintetében. Az akkumulátorcsomagok összekeverése kompatibilitási szabályok figyelmen kívül hagyásával ronthatja az áramelosztást és a töltöttségi szint eltéréseit.
Egy akkumulátorcsomag beépítése megváltoztatja a szekrény elektromos viselkedését. Az üzemnek még az akkumulátorcsomag beépítése vagy cseréje előtt meg kell határoznia a kompatibilis akkumulátorcsomag-modelleket, a firmware-verziókat, az életkor-tartományt, a töltöttségi állapot (SOC) összehangolási szabályait, az üzembe helyezési lépéseket és a felügyeleti követelményeket.
Az N-1 üzemmódot és a teljesítménycsökkentést előre meg kell tervezni
Egy megbízható távközlési szekrénynek meg kell határoznia, hogy mi történik, ha egy modul lekapcsolódik.
A szekrény képes-e továbbra is ellátni a terhelést, ha az egyik akkumulátorcsomag le van kapcsolva? A rendszernek automatikusan csökkentenie kell a teljesítményt? A riasztás figyelmeztetés vagy kritikus esemény? A távfelügyelet jelzi-e a csökkentett tartalék üzemidőt? Az egyenirányító képes-e feltölteni a fennmaradó akkumulátorcsomagokat anélkül, hogy azok a határértékeket túllépnék?
Egy olyan szekrény, amelyből egy akkumulátorcsomag lemerült, nem tehet úgy, mintha a teljes tartalék kapacitás továbbra is rendelkezésre állna. Az üzemeltetőknek látniuk kell a ténylegesen rendelkezésre álló kapacitást, a fennmaradó üzemidőt, az akkumulátorcsomagok állapotát, valamint azt, hogy a telephely még mindig a tartalékcélhatáron belül van-e.
A főbb kockázatok és gyakorlati megoldások
| Párhuzamos szekrényhatár | Kockázatok a terepen | Gyakorlati megoldási irányok |
|---|
| Egyenlőtlen áramelosztás | Az egyik csomag többet dolgozik, hamarabb elfogy, vagy gyorsabban romlik | Használjon szimmetrikus gyűjtősíneket és kábelvezetékeket; ellenőrizze a terhelésmegosztást üzemszüneti terhelés mellett |
| SOC- vagy feszültségeltérés | A csomagok szabályozatlan árammal egyenlítik ki a feszültséget | A csatlakozás előtt illessze össze a SOC-t; határozza meg a helyettesítési és kiterjesztési szabályokat |
| BMS kioldási láncreakció | Az egyik egység leválik, és a terhelést a többire terheli át | Áramtartalék tervezése, N-1 üzemmód, teljesítménycsökkentés és riasztási logika |
| Hőegyensúly-zavar | A hideg- és melegpakolások eltérő módon hatnak | A vezérlő elhelyezése, a légáramlás, az érzékelők és a terheléscsökkentés |
| Kommunikációs hiányosságok | A webhely látja a bankot, de nem látja a csomagszintű korlátozásokat | Jelentés a csomag állapotáról, korlátairól, riasztásairól és a rendelkezésre álló kapacitásról |
| Egyenirányító eltérés | A töltés egyenetlen, lassú vagy megakad | Az egyenirányító feszültségének, áramának, ébresztési viselkedésének és a BMS töltési engedélyeinek összehangolása |
| Szolgáltatások bővítése | Az új és a régi csomagok terhelése nem oszlik meg kiszámítható módon | Határozza meg a kompatibilis modelleket, a firmware-t, a korosztályt, a SOC-kompatibilitást és az üzembe helyezést |
A párhuzamos megbízhatóság nem csupán a csomag kapacitásától, hanem a szekrény felépítésétől is függ.
A csomagok párhuzamos futtatása előtt ellenőrizze az alábbiakat
| Üzembe helyezési tétel | Mit kell megerősíteni |
|---|
| Ugyanaz a csomagmodell | Kerülje el a feszültség, az áram vagy a BMS eltérő viselkedését |
| Firmware és beállítások | A védelem, a kommunikáció és a határok legyenek következetesek |
| SOC és feszültség-illesztés | Csökkentse a csatlakozási kiegyenlítő áramot |
| Kábelek és gyűjtősínek szimmetriája | A jelenlegi megosztás javítása |
| Biztosítékok és csatlakozók ellenállása | Kerülje el a rejtett egyensúlyhiányt |
| A csomag hőmérsékletének helyzete | Kerülje a hideg- és melegpakolások közötti eltérést |
| Egyenirányító beállítások | A feszültség, az áram, az újratöltés és az ébredési viselkedés összehangolása |
| Címzés | Gondoskodjon arról, hogy minden csomag látható legyen a szekrény vezérlőjének |
| N-1 művelet | Ellenőrizze a teljesítménycsökkentést, a riasztásokat és a tartalék üzemidőt, miután az egyik akkumulátor leválasztásra került |
| Csereszabály | Határozza meg, mikor keverhetők a régi és az új csomagok |
Ezen ellenőrzések nélkül előfordulhat, hogy egy szekrény átmegy a telepítésen, de az első komolyabb áramkimaradáskor meghibásodik.
A standard csomagok csak akkor működnek, ha a szekrény határai egyszerűek
Egy hagyományos nátrium-ion akkumulátorcsomag akkor működhet jól, ha a modell rögzített, a párhuzamos áramfelvétel korlátozott, a bekötés szimmetrikus, a hőmérséklet szabályozott, az egyenirányító kompatibilis, és a felügyeleti követelmények egyszerűek.
Erősebb, szekrény szintű kialakításra akkor van szükség, ha a telephely távoli, hideg vagy meleg éghajlati viszonyok között található, bővítésre alkalmas, nehezen karbantartható, hosszú áramkimaradásoknak van kitéve, vagy csomagszintű hálózati felügyeletet igényel. A legfontosabb kérdés az, hogy a standard csomag validált párhuzamos határai megfelelnek-e a távközlési telephely megbízhatósági célkitűzésének.
Ne csak a teljes kapacitást, hanem a részleges meghibásodásokat is ellenőrizzék
Egy párhuzamos nátrium-ionos távközlési szekrényt nem szabad jóváhagyni pusztán azért, mert a laboratóriumi körülmények között az összes akkumulátor egyszerre lemerült.
A hasznos validálás azokat a helyzeteket veszi célba, amikor a párhuzamos rendszerek meghibásodnak: egy akkumulátorcsomag eltérő töltöttségi szintje, egy akkumulátorcsomag hőmérséklete alacsonyabb a többinél, egy akkumulátorcsomag terhelés alatt történő leválása, az áramszünet utáni egyenirányító általi újratöltés, egy modul kommunikációs kapcsolatának megszakadása, a szekrény működése egy akkumulátorcsomag lekapcsolt állapotában, valamint a rendszer bővítése egy cserekészlettel.
A „tiszta eredmény” azt jelenti, hogy a berendezés nem áll le, ha egy akkumulátorcsomag eltérően viselkedik. A rendszer csökkenti a teljesítményt, riasztást ad, újratölt, jelenti a rendelkezésre álló kapacitást, és olyan módon áll helyre, hogy a távközlési szolgáltató távolról is könnyen értelmezhesse a helyzetet.
Ez teszi a szekrényt használatra kész állapotúvá.
Következtetés
Párhuzamos nátrium-ion akkumulátor Az akkumulátorcsomagok javíthatják a távközlési hálózatok tartalék kapacitását, ugyanakkor kockázatokat is jelentenek az árammegosztás, a SOC-eltérés, a BMS-láncreakció, a hőegyensúly, az egyenirányító visszaállítása, a felügyelet, a teljesítménycsökkentés és a szolgáltatásbővítés terén.
Egy megbízható szekrénynek minden akkumulátorcsomagot egyetlen összehangolt készenléti rendszerként kell kezelnie, kiegyensúlyozott áramútvonalakkal, az akkumulátorcsomagok egymáshoz igazításával, az akkumulátorcsomagok szintjén történő felügyelettel, a részleges meghibásodások ellenőrzésével és meghatározott N-1 üzemmóddal.
Ha párhuzamos nátrium-ion akkumulátorcsomagokkal ellátott távközlési tartalék szekrényt tervez, kapcsolatfelvétel a kulcsrendszer adataival. Segítünk kiválasztani a megfelelő akkumulátor-konfigurációt.