Come collegare in parallelo i pacchi batteria agli ioni di sodio in modo sicuro negli armadi di backup per le telecomunicazioni. Collegamento in parallelo batterie agli ioni di sodio può aumentare la capacità di riserva del sistema, ma un percorso di corrente difettoso, una discrepanza nel SOC, un guasto di comunicazione o un intervento del BMS possono ridurre la capacità utilizzabile o causare lo spegnimento della batteria.
Un armadio affidabile deve funzionare come un unico banco di backup coordinato, con pacchi batteria abbinati, cablaggio bilanciato, corretto coordinamento del sistema di gestione della batteria (BMS), impostazioni del raddrizzatore, controllo della temperatura, comunicazione e monitoraggio remoto durante le fasi di standby, interruzione di corrente, ricarica, espansione e ripristino.
Batteria agli ioni di sodio Kamada Power 12v 100Ah
La capacità di elaborazione in parallelo non garantisce l'affidabilità del sistema in parallelo
Il collegamento in parallelo dei pacchi batteria aumenta, in teoria, la capacità totale e la corrente massima erogabile. Nella pratica, l'affidabilità dipende dal fatto che i pacchi condividano la corrente, si ricarichino, si scarichino e si rigenerino all'unisono.
Se i pacchi batterie sono ben abbinati e il cablaggio dell'armadio è simmetrico, un sistema in parallelo può funzionare bene. In caso contrario, un pacco potrebbe sostenere un carico maggiore, raggiungere prima i limiti di protezione o deteriorarsi più rapidamente. Una ripartizione non uniforme della corrente può verificarsi durante la scarica di emergenza, la ricarica dopo un evento di scarica profonda o il funzionamento con un numero parziale di pacchi.
Per gli armadi di telecomunicazioni agli ioni di sodio, la composizione chimica non elimina la necessità di un cablaggio bilanciato, del coordinamento del sistema di gestione della batteria (BMS) e del monitoraggio a livello di armadio.
La condivisione della corrente è il primo rischio
In una banca di parallelo ideale, ogni gruppo contribuisce in modo uniforme. Nella realtà, gli armadi di telecomunicazioni raramente funzionano in modo ideale.
Piccole variazioni nella lunghezza dei cavi, nella posizione delle sbarre collettrici, nella resistenza dei connettori, nella resistenza dei fusibili, nella coppia di serraggio dei terminali, nell'impedenza interna, nello stato di carica (SOC), nella temperatura e nelle dimensioni del pacco batterie possono influire sulla quantità di corrente trasportata da ciascun pacco. La differenza può essere minima in modalità standby, ma significativa durante la scarica in caso di interruzione di corrente o durante la ricarica.
Il pacco batterie che trasporta più corrente lavora di più, si surriscalda maggiormente, raggiunge prima i propri limiti e può attivare prima la protezione del BMS. Una volta disconnesso, i pacchi rimanenti devono trasportare più corrente. Ciò può innescare un effetto a cascata per cui l'armadio perde capacità più rapidamente del previsto.
Una discrepanza SOC può generare una corrente di equalizzazione nascosta
I pacchi paralleli non devono essere collegati a caso quando presentano livelli di SOC o di tensione diversi.
Se un pacco batterie presenta una tensione superiore rispetto a un altro, durante la procedura di equalizzazione può verificarsi un flusso di corrente tra i pacchi. Tale corrente può essere interpretata dal BMS come un comportamento anomalo di carica o scarica. In un armadio di telecomunicazioni, questo fenomeno può verificarsi in seguito a sostituzione, manutenzione, espansione o ripristino parziale di un pacco batterie.
Una batteria agli ioni di sodio nuova e una usata possono presentare differenze in termini di resistenza interna, capacità utilizzabile, precisione dello stato di carica (SOC), firmware o comportamento di autoscarica.
L'adeguamento SOC prima del collegamento in parallelo impedisce che il banco di batterie entri in conflitto con se stesso prima di alimentare il carico delle telecomunicazioni.
Gli eventi BMS possono propagarsi a cascata all'interno dell'armadio
Ogni pacco batterie agli ioni di sodio può disporre di una propria logica di protezione BMS per tensione, corrente, temperatura, squilibrio e stato della comunicazione. Ciò è necessario per motivi di sicurezza, ma può determinare un comportamento a livello di armadio.
Se un BMS si disconnette durante la scarica, i pacchi rimanenti si trovano immediatamente a sostenere una quota maggiore del carico. Se questi sono vicini ai propri limiti, un altro BMS potrebbe entrare in intervento. L'armadio può disattivare i pacchi uno alla volta fino a quando l'alimentazione di riserva non si riduce o viene meno.
Lo stesso rischio si presenta durante la ricarica se una batteria blocca la ricarica mentre le altre accettano la corrente.
Un intervento del sistema di gestione dell'impianto (BMS) non riguarda solo un gruppo in un armadio parallelo. Riguarda l'intero armadio.
La temperatura dell'armadio fa sì che i pacchi paralleli si comportino in modo diverso
Gli armadi di telecomunicazioni possono creare condizioni termiche non uniformi. I moduli situati vicino alla porta, alla parete dell'armadio, alla fonte di calore del raddrizzatore, al percorso del flusso d'aria o al lato esposto al sole possono funzionare a temperature diverse.
Le differenze di temperatura influiscono sulla resistenza interna, sul calo di tensione, sulla capacità di carica, sul tasso di invecchiamento e sul comportamento del BMS. In ambienti freddi, un pacco batterie potrebbe rimanere bloccato in carica più a lungo. In armadi surriscaldati, un pacco batterie potrebbe invecchiare più rapidamente o subire un declassamento anticipato.
Per i sistemi agli ioni di sodio, un potenziale di scarica a bassa temperatura può risultare utile, ma la ricarica a bassa temperatura richiede comunque un controllo a livello di pacco batterie. Il posizionamento del pacco, il flusso d'aria, il rilevamento della temperatura e il declassamento della carica fanno parte della progettazione parallela.
È la comunicazione a determinare se il governo agisce come un unico organismo
Un armadio di telecomunicazioni in parallelo richiede un coordinamento a livello di armadio, non solo una protezione a livello di modulo.
Se ogni gruppo si collega solo al proprio BMS locale, il controller del sito potrebbe non rilevare lo stato effettivo del banco. Un gruppo potrebbe limitare la corrente di scarica, un altro potrebbe bloccare la carica e un altro ancora potrebbe essere vicino a un basso livello di SOC. L'armadio deve comunque sapere quanta potenza di riserva è disponibile.
Per gli armadi di telecomunicazioni agli ioni di sodio, il monitoraggio dovrebbe indicare quanti pacchi sono attivi, quale pacco sta limitando la corrente, quale pacco è freddo, quale pacco presenta una deriva dello stato di carica (SOC) e se l'armadio è completamente o solo parzialmente pronto per il backup.
Il monitoraggio remoto non dovrebbe limitarsi a segnalare che «la batteria è attiva». Dovrebbe indicare la capacità disponibile, lo stato del pacco batterie, gli allarmi e le condizioni limite.
La capacità di ricarica del raddrizzatore deve corrispondere a quella dell'intero banco di batterie
Dopo un'interruzione di corrente, il raddrizzatore deve ricaricare il banco di batterie e riportare il sito in stato di standby.
I pacchi in parallelo rendono la situazione più complessa. Un raddrizzatore può percepire l'armadio come un'unica batteria, mentre il BMS di ciascun pacco rileva la tensione, la temperatura e lo stato di protezione delle proprie celle. Se il raddrizzatore invia corrente senza rispettare i limiti a livello di pacco, alcuni pacchi potrebbero raggiungere i limiti di tensione o temperatura prima di altri.
I siti a bassa temperatura introducono un ulteriore vincolo. Un pacco batterie in grado di scaricarsi durante un'interruzione di corrente a bassa temperatura potrebbe comunque necessitare di blocco della carica, riduzione della potenza nominale o riscaldamento prima di poter essere ricaricato. Se solo alcuni pacchi batterie sono pronti per la ricarica, l'armadio deve ripristinarsi in modo controllato, anziché trattare tutti i pacchi come se fossero identici.
Un armadio parallelo non è completamente progettato finché non viene definito il comportamento di ricarica.
I pacchi paralleli agli ioni di sodio necessitano di una convalida a livello ministeriale
I pacchi batterie agli ioni di sodio non devono essere considerati come semplici blocchi di Ah in parallelo. Il loro intervallo di tensione, la logica di protezione del BMS, l'autorizzazione alla ricarica a basse temperature, il comportamento di comunicazione e il ripristino delle protezioni devono essere convalidati a livello di armadio.
| Confine parallelo agli ioni di sodio | Perché è importante |
|---|
| Intervallo di tensione del pacco batterie | Definisce la compatibilità dei raddrizzatori e i limiti di carica |
| Limite di corrente in parallelo | Impedisce che un gruppo si sovraccarichi dopo che un altro è andato in blocco |
| Autorizzazione alla ricarica a bassa temperatura | Influisce sulla ricarica e sul recupero in condizioni di freddo |
| Ripristino della protezione BMS | Imposta il riavvio automatico in caso di guasti |
| Protocollo di comunicazione | Facciamo in modo che i limiti a livello di pacco raggiungano il controller dell'armadio |
| Compatibilità dei ricambi | Impedisce che i branchi nuovi e quelli vecchi si allontanino l'uno dall'altro |
| Reportistica sulla capacità utilizzabile | Indica se l'orario di backup è disponibile per intero o solo in parte |
Se questi limiti non sono chiari, il cabinet potrebbe sembrare collegato ma comportarsi in modo imprevedibile in caso di interruzione di corrente.
L'ampliamento e la sostituzione sono momenti ad alto rischio
Gli armadi di telecomunicazioni in configurazione parallela sono spesso soggetti a modifiche sul campo: la sostituzione di un gruppo, l'ampliamento della capacità, l'isolamento di un modulo guasto o l'aggiornamento di una sede.
Questi casi sono rischiosi perché la batteria potrebbe non essere più omogenea. I pacchi nuovi e quelli vecchi possono presentare differenze in termini di impedenza, capacità, firmware, impostazioni del BMS, calibrazione dello stato di carica (SOC), autoscarica e comportamento di comunicazione. Mescolare pacchi senza seguire regole di compatibilità può aggravare i problemi di ripartizione della corrente e di variazione dello stato di carica (SOC).
L'aggiunta di un pacco batterie modifica il comportamento elettrico dell'armadio. Prima di aggiungere o sostituire un pacco batterie, è necessario definire i modelli compatibili, le versioni del firmware, l'intervallo di età, le regole di corrispondenza SOC, le fasi di messa in servizio e i requisiti di monitoraggio.
È necessario pianificare l'operazione N-1 e il declassamento
Un armadio di telecomunicazioni affidabile dovrebbe prevedere cosa succede quando un modulo si disconnette.
Il quadro è ancora in grado di sostenere il carico con un pacco batterie scollegato? Il sistema dovrebbe ridurre automaticamente la potenza? L'allarme è un avviso o un evento critico? Il monitoraggio remoto indica una riduzione del tempo di autonomia? Il raddrizzatore è in grado di ricaricare i pacchi batterie rimanenti senza spingerli oltre i limiti?
Un armadio che perde un modulo non dovrebbe fingere tacitamente che la capacità di backup sia ancora disponibile per intero. Gli operatori devono poter vedere la capacità effettivamente disponibile, l'autonomia residua, lo stato dei moduli e se il sito rientra ancora nei limiti previsti per il backup.
I principali rischi e le soluzioni pratiche
| Confine parallelo dell'armadio | Rischi sul campo | Orientamento verso soluzioni pratiche |
|---|
| Distribuzione non uniforme della corrente | Uno si impegna di più, si stanca prima o invecchia più in fretta | Utilizzare sbarre collettrici e percorsi dei cavi simmetrici; verificare la condivisione in condizioni di carico in caso di interruzione dell'alimentazione |
| SOC o discrepanza di tensione | I pacchi si equalizzano tramite corrente incontrollata | Confrontare i SOC prima della connessione; definire le regole di sostituzione e di espansione |
| Cascata di intervento del sistema di gestione della batteria (BMS) | Un gruppo si disconnette e trasferisce il carico agli altri | Progettazione del margine di corrente, funzionamento in modalità N-1, ridimensionamento e logica di allarme |
| Squilibrio termico | Gli impacchi freddi o caldi hanno un effetto diverso | Posizionamento dei comandi, flusso d'aria, sensori e riduzione della potenza |
| Lacune nella comunicazione | Il sito rileva una banca ma non i limiti a livello di pacchetto | Stato del pacchetto di report, limiti, allarmi e capacità disponibile |
| Disallineamento del raddrizzatore | La ricarica è irregolare, lenta o bloccata | Adeguare la tensione e la corrente del raddrizzatore, il comportamento di riattivazione e le autorizzazioni di ricarica del BMS |
| Ampliamento dei servizi | I pacchetti nuovi e quelli vecchi non condividono il carico in modo prevedibile | Definire i modelli compatibili, il firmware, la fascia d'età, la compatibilità SOC e la messa in servizio |
L'affidabilità in parallelo dipende dall'architettura dell'armadio, non solo dalla capacità del gruppo.
Prima di collegare i pacchi in parallelo, verificare i seguenti punti
| Articolo in fase di messa in servizio | Cosa confermare |
|---|
| Stesso modello di confezione | Evitare differenze di tensione, corrente o nel funzionamento del BMS |
| Firmware e impostazioni | Assicurati che la protezione, la comunicazione e i limiti siano coerenti |
| SOC e adattamento della tensione | Ridurre la corrente di equalizzazione in corrispondenza del collegamento |
| Simmetria dei cavi e delle sbarre collettrici | Migliorare la ripartizione della corrente |
| Resistenza dei fusibili e dei connettori | Evita gli squilibri nascosti |
| Posizione della sonda di temperatura del pacco | Evitare l'uso alternato di impacchi freddi e caldi |
| Impostazioni del raddrizzatore | Abbinare tensione, corrente, ricarica e comportamento di riattivazione |
| Indirizzamento delle comunicazioni | Assicurarsi che ogni pacchetto sia visibile al controller dell'armadio |
| Operazione N-1 | Verificare il declassamento, gli allarmi e l'autonomia di riserva dopo la disconnessione di un pacco batterie |
| Regola di sostituzione | Stabilire in quali casi è possibile mescolare confezioni vecchie e nuove |
Senza questi controlli, un armadio potrebbe superare la fase di installazione ma non reggere alla prima interruzione di corrente grave.
I pacchetti standard funzionano solo quando i confini del cabinet sono semplici
Una batteria agli ioni di sodio standard può funzionare bene quando il modello è fisso, la quantità di celle è limitata, il cablaggio è simmetrico, la temperatura è controllata, il raddrizzatore è compatibile e i requisiti di monitoraggio sono semplici.
Quando il sito è situato in una zona remota, caratterizzata da temperature rigide o elevate, predisposto per un'espansione futura, di difficile manutenzione, esposto a lunghe interruzioni di corrente o richiede un monitoraggio della rete a livello di gruppo, diventa necessario un progetto più robusto a livello di armadio. La domanda fondamentale è se i limiti paralleli convalidati del gruppo standard corrispondano agli obiettivi di affidabilità del sito di telecomunicazioni.
Verificare il malfunzionamento parziale, non solo il funzionamento a piena capacità
Un armadio di telecomunicazioni a ioni di sodio in configurazione parallela non dovrebbe essere approvato solo perché, in laboratorio, tutti i pacchi si scaricano contemporaneamente.
La verifica di funzionamento si concentra sui casi in cui i sistemi paralleli presentano malfunzionamenti: un gruppo con un livello di carica (SOC) diverso dagli altri, un gruppo più freddo rispetto agli altri, un gruppo che si disconnette sotto carico, la ricarica tramite raddrizzatore dopo un'interruzione di corrente, la perdita di comunicazione da un modulo, il funzionamento dell'armadio con un gruppo disattivato e l'espansione con un gruppo di ricambio.
Un risultato "pulito" significa che l'armadio non va in tilt quando un pacco batterie si comporta in modo anomalo. Il sistema riduce la potenza, attiva un allarme, ricarica, segnala la capacità disponibile e si ripristina in modo comprensibile per l'operatore di telecomunicazioni da remoto.
È proprio questo che rende l'armadio pronto per l'uso sul campo.
Conclusione
Parallelo batteria agli ioni di sodio Questi pacchi possono migliorare la capacità di backup delle telecomunicazioni, ma comportano anche rischi in termini di condivisione della corrente, deriva del SOC, effetto a cascata del BMS, equilibrio termico, ripristino del raddrizzatore, monitoraggio, derating ed espansione dei servizi.
Un armadio affidabile dovrebbe gestire tutti i pacchi come un unico sistema di standby coordinato, con percorsi di alimentazione bilanciati, sincronizzazione dei pacchi, monitoraggio a livello di singolo pacco, verifica dei guasti parziali e funzionamento N-1 definito.
Se state progettando un armadio di backup per telecomunicazioni con batterie agli ioni di sodio in configurazione parallela, contattateci con i dettagli del vostro sistema di chiusura. Possiamo aiutarvi a valutare la configurazione della batteria più adatta.