Тұрғын үйде төмен кернеуі бар энергия сақтау жүйесі қаншалықты қауіпсіз?

Тұрғын үй ESS үшін төмен кернеудің қауіпсіздік шындықтарын түсіну

'Төмен кернеу' 'ешқандай қауіп жоқ' дегенді білдірмейді: Адам физиологиясы мен ақаулы токтың әрекеті

Төмен кернеулі жүйелер электр қондырғылардың ұлттық ережелеріне (NEC) сәйкес 50 В айнымалы ток немесе 120 В тұрақты токтан төмен жұмыс істеуі мүмкін, бірақ осы сандар қауіпсіздік туралы ешкімді алдауға болмайды. Электр тогына адам денесі тіпті төмен деңгейде болса да қатты реакция береді. Тері арқылы өтетін 5 миллиампер ток адамның сымды ұстап қалуына дейін бұлшық еттерді блоктауы мүмкін. Ал ток шамамен 50 миллиамперге жеткенде не болады? Бұл жүрек ритмін қатты бұзуға жеткілікті. Бұл проблемалар негізінен жүйеде бірдеңе дұрыс емес болған кезде пайда болады. Изоляцияның істен шығуы немесе ылғал бетон едендері немесе металдан жасалған жұмыс үстелдері сияқты беттерде жерге тұйықталу сияқты жағдайларды ойланып көріңіз. Кенеттен 48 В тұрақты ток жүйесі де қауіпті болып табылады, себебі контактілік кедергі 480 Ом шамасындағы қауіпті деңгейге дейін төмендейді де, 100 миллиампер ток еркін өтеді. Содан кейін күтпеген жылу факторы бар. Бұл төмен кернеулі жүйелердегі доғалық разряд секунд ішінде температураны 3500 градус Цельсийден жоғары көтеріп, маңындағы барлық заттарды жандыруы мүмкін. Сондықтан адамдардың кернеу санаттары туралы ойлауын ұмытпаңыз. Бұл жүйелермен жұмыс істейтін электриктер үшін жақсы изоляциялау, дұрыс жерге тұйықтау және ақауларға жедел әрекет ету — тек ұсыныс емес. Бұл қоректендіру көзі жоғары кернеудің дәстүрлі анықтамаларына сай келсе де, келмесе де, міндетті түрде қажет.

Тұрғын үйлердегі кернеу шектері: Төменгі кернеулі ЭЖҚ үшін 48 В тұрақты ток практикалық эталоны

Тұрғын үйлердің энергия сақтау жүйелері қауіпсіздіктің эталондық мәні ретінде барынша қауіпсіз болуы мен қуат тығыздығын теңестіретін 48 В тұрақты токты қолдануды жалғастырып отыр. Халықаралық стандарттар, мысалы IEC 61140, қосымша қорғаныш шараларын талап ететін 60 В тұрақты ток шегінен төмен осы кернеу орналасқан. Жоғары кернеулі нұсқалармен салыстырғанда, 48 В жүйелері өлшенетін қауіпсіздік артықшылықтарын ұсынады:

NEC Class 2 тізбектің белгіленуі бұл тәсілді одан әрі қолдайды, себебі ол шығысты 100 Вт-пен шектейді, ақаулық энергиясын шектейді және негізгі үйдің резервтік қажеттіліктерін қанағаттандыра отырып, қауіпсіз, өзің жинаған орнатуларға мүмкіндік береді

Төмен кернеулі тұрғын үй батареяларындағы жылулық тасып кету және өрт қауіпсіздігі

Химияның маңызы бар: зиянды жағдайларда (UL 9540A) LiFePO₄ және NMC жылулық тұрақтылығы

Төмен кернеулі энергия сақтау жүйелері бар үйлерге орнатылған кезде, аккумуляторлардың қауіпсіздігін анықтайтын негізгі фактор — олардың химиялық құрамы. Көбінесе LiFePO4 деп аталатын литий темір фосфаты оливин кристалдық құрылымының тұрақтылығына байланысты жылулық дәрежеден тыс шығу жағдайларына ұшырамайды. Бұл аккумуляторлар температура 260 градус Цельсийге (шамамен 500 Фаренгейт) жеткен кезде де өте жақсы шыдайды. Ал екінші жағынан, никель-марганец-кобальт ұяшықтары шамамен 200 градус Цельсийге жеткен кезде күшті түрде бұзыла бастайды. Істен шыққан кезде, бұл NMC ұяшықтары ең нашар жағдайларда 900 градустан астам Цельсийге, кейде 1652 Фаренгейтке дейін жетуі мүмкін. UL 9540A стандарты бойынша жүргізілген сынақтар бұны растайды: LiFePO4 ұяшықтары, әдетте, проблемаларды таратпай-ақ өз орнында істен шығады. Алайда, тестілеу кезінде NMC модульдері жағдайдың 10-нан 8 жағдайында жүйе бойынша таралу проблемасын туғызады. Көбінесе үйдегі орнатылымдар пассивті суыту әдістерін қолданады және шектеулі кеңістікке ие болғандықтан, LiFePO4-тің табиғи тұрақтылығы оны төмен кернеулі ESS қолданыстары үшін ең жақсы таңдау етеді. Бұл үй иелерінің қауіпсіздікті сақтау үшін күрделі активті жылулық басқару жүйелеріне мүлдем мұқтажы жоқ екенін білдіреді.

Компактты Төмен Кернеулі Жүйелердегі Қоршап Алу Жобасы мен Тарату Бақылауы

Кіші тұрғын энергия сақтау жүйелерінде дұрыс қорап дизайнның маңызы зор, өйткені ол істен шыққан кезде салдарларды шектеуге көмектеседі. Қазіргі кездегі көп қабатты конструкцияларда жану өнімдерін дұрыс басқаруға мүмкіндік беретін керамикалық жылулық бөгеттер мен қысымға икемді вентиляциялық каналдар қолданылады. Егер жүйенің ішіндегі температура немесе қысым қауіпсіздік шегінен асып кетсе, арнайы жалын тоқтататын вентильдер ыстық газдарды жүйенің басқа бөліктерінен алыстайды. Бір уақытта интумесценттіқ герметиктер зақымдалған модульдердің айналасында кедергілер түзетіндей ұлғаяды. Зерттеулер осындай сипаттамалар болған кезде жылулық авариялар кезінде оттар көршілес ұяшықтардың 5%-нан аз бөлігіне таралатынын көрсетті. Әртүрлі ұяшық топтары бойынша үздіксіз температураны бақылаумен біріктірілген кезде біз UL сертификатталған қауіпсіздік шектерінде проблемаларды жекелендіріп тұратын инженерлік шешімге иеміз. Бұл жүйелер жиі орнатылатын коммуналдық бөлмелер немесе гараж бұрыштары сияқты тар кеңістіктерде де жұмыс істейді.

Қауіпсіздіктің маңызды сипаттамалары: BMS, бақылау және ерте бұзылуларды анықтау

Кернеуден тыс: Төмен кернеулі ESS-тегі ісіну, коррозия мен қосылу ақауларын анықтау

Төмен кернеулі энергия сақтау жүйелерінде қауіпсіздікке келетін болсақ, тек кернеу деңгейлеріне қарап отыру жеткіліксіз. Шын мәнінде маңыздысы — метрге электрлік ақаулар шығар алдында физикалық түрде болып жатқан процестер. Мысалы, элементтердің ісінуін қарастырайық. Элементтер ұлғайа бастаған кезде бұл олардың ішінде газ жинала бастағанын және механикалық кернеу пайда болғанын білдіреді, ал егер уақытылы болдырмау болмаса, бұл жарылуға әкелуі мүмкін. Қазіргі заманғы жүйелер проблемаларды ерте анықтау үшін күш сезгіш сенсорларды кернеуді үнемі бақылаумен үйлестіреді. Тағы бір үлкен қауіп — қосылу нүктелеріндегі коррозия. Бұл компоненттер арасындағы кедергіні арттырады, нәтижесінде қалыпты кернеу алдын ала хабарлауын іске қоспауы мүмкін, бірақ көршілес материалдар үшін үлкен өрт қаупін туғызуы мүмкін. Сонымен қатар, бекітпелердің дұрыс бекітілмеуін де ұмытпау керек. Олар заттар толық бұзылғанға дейін лездік жылу ұстамдарын туғызатын өте кішкентай доғаларды пайда етеді. Ең соңғы аккумуляторларды басқару жүйелері көптеген нүктелер бойынша термалық карталау мен импеданс спектроскопиясы деп аталатын әдістер арқылы нақты осындай проблемаларды анықтай алады. Бұл жүйелер кедергінің 15% шамасындағы өзгерістердің өзін анықтай алады. Бұл неге соншалықты маңызды? Ұлттық өрттен қорғау ассоциациясының 2023 жылғы есебіне сәйкес, тұрғын үйлердегі энергия сақтау жүйелерінің жұмысының бұзылу себептерінің шамамен төрттен бір бөлігі қарапайым артық кернеу немесе артық ток проблемаларынан емес, физикалық ыдырау проблемаларынан туындады.

Тұрғын үйлердегі төмен кернеу жүйелері үшін BMS-тің негізгі мүмкіндіктері

Тиімді тұрғын үй BMS жүйесі негізгі кернеуді реттеуден әлдеқайда асып түседі. Ол мыналарды қамтамасыз етуі тиіс:

• Нақты уақыттағы көп параметрлі бақылау , соның ішінде ұяшықтар арасындағы температура градиенттері, оқшаулау кедергісі, токтың сырқатуы және денсаулық күйін бағалау метрикалары
• Болжауыш бұзылу алгоритмдері , қолданыстан шығу немесе жылулық кернеудің пайда болуын болжау үшін тарихи деградациялық үлгілерге негізделіп оқытылған
• Қосарланған аппараттық деңгейдегі өшіру механизмдері , термиялық өсу немесе импеданс ығысуы сияқты аномалияларды анықтағаннан кейін миллисекунд ішінде ақауларды бөліп алу қабілетіне ие
• Бұлттық интеграцияланған диагностика , қауіпсіз IoT протоколдары арқылы алыстағы хабарламалар мен іс-әрекетке ыңғайлы кеңестер беру

Қазіргі заманның батареяларының ішінде болып тұрған жағдайды тұрақты түрде бақылайтын жүйелермен салыстырғанда, ескі мектептегі кернеу мониторлары бұрынғыдай жұмыс істемейді. Бұл жаңа жүйелер батарея пакетінің әртүрлі бөліктері арасындағы кедергінің өте аз өзгерістері мен жылу алмасуды бақылайды. Нақты пайда шығару – мәселелерді ерте кездеңде шешуге болады. Мысалы, жүйе ұяшықта иілу пайда болғанын анықтаса, жаман нәрсе болар алдында осы аймаққа берілетін қуатты автоматты түрде азайтуы мүмкін. Көбінесе батареялардың істен шығуы да кенеттен пайда болмайды. Саладағы деректерге сәйкес, шамамен 78% бұзылулар аптадан айларға дейінгі уақыт аралығында баяу дамиды. Мұндай ұқтымпаз бақылау батареяның техникалық қызметіне қарағанда толығымен жаңа көзқарасты енгізеді: заттар істен шыққаннан кейін жөндеуден гөрі, нақты ауыр мәселелерге айналар алдында оларды болжауға мүмкіндік береді.

Сертификаттау, орнату стандарттары және қоршаған ортаны қорғау шаралары

Төмен кернеулі энергия сақтау жүйелерін қауіпсіз орнату үшін дұрыс сертификаттар алу және орнату ережелерін сақтау өте маңызды. Жүйенің қауіпсіздігі бойынша UL 9540, ұяшықтың өнімділігі бойынша UL 1973 және өрттен қорғау бойынша NFPA 855 сияқты тәуелсіз сертификаттар жүйелердің дұрыс жұмыс істеуін растайтын үшінші тұрғыдан кепілдік береді. Мұндай жүйелерді орнату кезінде электриктер сонымен қатар жергілікті нормативтік талаптарды сақтауы керек. Солтүстік Америкада олар NEC Article 706-ны, ал әлемнің басқа жерлерінде IEC 62477 стандартын қолданады. Бұл стандарттар рұқсат етілген бөлшектерді пайдалануды, дайындалған жұмысшыларды тартуды және орнатудан кейін изоляциялық кедергіні тексеру, желдету үшін жеткілікті кеңістік болуын, корпус жарамдылығын растау сияқты әртүрлі сынақтарды өткізуді талап етеді. Кеңірек қарағанда, өндірушілер өз өнімдерінің ұзақ мерзімді тағдырына назар аударуы керек. ISO 14001 стандартына сәйкес келетін компаниялар экологиялық таза өнімдер шығарады және ескі қондырғыларды дұрыс жою бағдарламаларын жүргізеді. Өткен жылғы салалық статистикаға сәйкес, сервис көрсетуден кейінгі қауіпсіздікке қатысты мәселелердің шамамен үштен бірі жүйелерді дұрыс жоюдың болмауынан туындайды. Сондықтан бұл жүйелердің нарыққа шығуын, пайдаланылуын және соңында нарықтан шығарылуын басқару қауіпсіздік жоспарының бастапқы күнінен бастап бөлігі болуы керек.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Тұрғын үйде энергия сақтау жүйелерінде төмен кернеу деген не болып саналады?

Тұрғын үйде энергия сақтау жүйелеріндегі төмен кернеу, әдетте NEC нұсқаулықтарына сәйкес 50 В айнымалы токтан немесе 120 В тұрақты токтан төмен жұмыс істейтін жүйелерді білдіреді.

Тұрғын үйде энергия сақтау жүйелері үшін неге 48 В тұрақты ток жиі таңдалады?

48 В тұрақты ток жиі таңдалады, себебі ол қуаттың тығыздығы мен қауіпсіздік арасында теңдестік орнатады. Ол жоғары кернеулі жүйелерге қарағанда электр соғылу қаупін және доға сәулесінің энергиясын айтарлықтай төмендетеді.

Батарея химиясы жылулық тасқын мен өрт қауіпсіздігіне қалай әсер етеді?

LiFePO4 сияқты батареялар NMC ұяшықтарына қарағанда құрылымдарының тұрақтылығына байланысты жылулық тасқынға аз бейім. NMC ұяшықтары жылулық кернеу кезінде қауіпті деңгейде қызып кетуі мүмкін.

Батареяны басқару жүйесі (BMS) қауіпсіздікте қандай рөл атқарады?

BMS параметрлерді бақылау, ескертулерді ерте анықтау және қателерді тез бөліп алу арқылы қауіпсіз жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін маңызды.