Ключевые требования к безопасности промышленных шкафов для хранения энергии

Огнестойкость и внутренние системы пожаротушения

Для промышленных шкафов хранения энергии использование огнестойких материалов в сочетании с модульными отсеками и автоматическими системами подавления является необходимым условием для предотвращения нежелательных тепловых явлений. Когда температура внутри этих устройств становится слишком высокой, непроводящие чистые агенты, такие как FM-200 или Novec 1230, активируются при достижении отметки около 150 градусов Цельсия, туша пламя, не повреждая при этом чувствительные электронные компоненты. Активные системы подавления работают совместно с пассивными противопожарными барьерами, способными сдерживать пламя в течение примерно двух часов подряд. В то же время датчики тепла и дыма, расположенные по всему шкафу, на ранней стадии обнаруживают возникновение проблем, прежде чем они перерастут в серьезные инциденты. Что действительно имеет значение? Сегментация на уровне элементов, которая изолирует неисправные модули от остальных. Такой подход снижает риски распространения пожара примерно на 80 процентов по сравнению со старыми моделями без сегментации — факт, подтверждённый недавно опубликованными стандартами NFPA в прошлом году. Все эти меры безопасности в совокупности успешно проходят строгие испытания, установленные стандартом UL 9540A в отношении сценариев теплового разгона.

• Корпуса аккумуляторов с огнестойкими свойствами
• Автоматическое срабатывание подавления при температуре 150°C
• Постоянный мониторинг состава газа

Предотвращение теплового разгона посредством вентиляции и мониторинга

Предотвращение теплового разгона требует эффективного теплового управления, способного оперативно реагировать при начале повышения температуры. Современные системы зачастую комбинируют принудительное воздушное охлаждение с жидкостными теплообменниками, что позволяет отводить тепло примерно на 40 % быстрее по сравнению с использованием исключительно пассивных методов. Это обеспечивает работу оборудования в оптимальном температурном диапазоне — приблизительно от 15 до 35 °C. Датчики, распределённые по всей системе, фиксируют даже незначительные изменения температуры — вплоть до долей градуса. При обнаружении отклонений система немедленно реагирует: усиливает мощность охлаждения, снижает нагрузку или, при необходимости, отключает отдельные элементы. Также важно и то, как воздух циркулирует внутри системы. Грамотно спроектированная система воздушного потока обеспечивает равномерное поступление прохладного воздуха ко всем компонентам и одновременно удаляет нагретый выхлопной воздух из зон, где он может вызвать проблемы. Если разница температур между соседними модулями превышает 5 °C, система выдаёт предупреждение, чтобы техники могли провести диагностику до того, как незначительные неисправности перерастут в серьёзные проблемы.

Электробезопасность: интеграция безопасной зарядки и протоколы изоляции

Когда речь заходит о защите электрических систем, существует три основных уровня защиты, которые постоянно работают совместно. Первый — это гальваническая развязка, которая отделяет цепи постоянного тока аккумулятора от системы переменного тока. Это разделение крайне важно, поскольку предотвращает опасные замыкания на землю и дуговые разряды. Согласно исследованию отрасли DNV GL за 2023 год, примерно один из каждых четырех инцидентов с системами хранения энергии вызван именно электрическими неисправностями. Также применяются и интеллектуальные решения. Современные системы зарядки используют сложные алгоритмы, которые непрерывно отслеживают процессы внутри аккумуляторов. Эти алгоритмы корректируют ток в зависимости от текущего состояния батареи в каждый конкретный момент, позволяя избежать опасных ситуаций перенапряжения, способных повредить оборудование. Помимо этих мер, в общую стратегию защиты входят и другие важные функции безопасности, включая...

• Отключение при неисправности в течение 25 мс
• Испытание на электрическую прочность при напряжении, вдвое превышающем номинальное рабочее напряжение
• Корпуса клеммных соединений со степенью защиты IP54
  В совокупности эти меры обеспечивают безопасное взаимодействие с сетью и полное соответствие требованиям стандарта IEC 62619 к электробезопасности стационарных аккумуляторов.

Основные компоненты шкафа энергонакопления и их интеграция

Система управления батареей (BMS) для мониторинга и управления в реальном времени

Система управления аккумулятором (Battery Management System, или сокращённо BMS) выполняет функции своего рода «мозга» в крупных промышленных системах хранения энергии. Эти системы контролируют множество параметров на уровне отдельных элементов: напряжение, температуру и степень заряда каждого элемента (в процентах). Для этого используются высокочувствительные датчики в сочетании с интеллектуальным программным обеспечением, адаптирующимся к изменяющимся условиям эксплуатации. При обеспечении долговечности аккумуляторов BMS строго ограничивает такие режимы, как перезарядка сверх примерно 4,2 В на элемент или чрезмерный разряд ниже приблизительно 2,5 В. Благодаря такой тщательной управляемости срок службы большинства аккумуляторов увеличивается на 30–40 % по сравнению с эксплуатацией без BMS. Во время циклов зарядки активное балансирование гарантирует, что ни один из элементов не нагружается сильнее остальных, что обеспечивает стабильность общей производительности и снижает износ. Термодатчики фиксируют даже незначительные изменения температуры — с точностью до одного градуса Цельсия — и запускают защитные меры задолго до возникновения потенциально опасных ситуаций. Кроме того, нельзя забывать о функциях прогнозной аналитики, позволяющих выявлять ранние признаки ухудшения состояния аккумулятора и своевременно планировать техническое обслуживание вместо устранения внезапных отказов — что в ряде случаев сокращает простои из-за незапланированных поломок почти вдвое.

Синергия системы преобразования мощности (PCS) и системы управления энергией (EMS)

Когда системы PCS и EMS работают вместе, они создают нечто действительно выдающееся. PCS поддерживает стабильную работу сети с отклонением около половины герца и решает сложные задачи, связанные с реактивной мощностью. В это время EMS постоянно анализирует данные с использованием алгоритмов машинного обучения, изучая прошлые модели потребления энергии, прогнозируя погодные условия на завтра и отслеживая текущее состояние сети в режиме реального времени. Что происходит, когда эти две технологии обмениваются данными? Мы получаем автоматическую арбитражную торговлю энергией, при которой нагрузки сами переносятся на более дешёвые периоды низкого спроса без необходимости нажимать какие-либо кнопки. Кроме того, резервное питание готово почти мгновенно включиться при отключениях электроэнергии благодаря времени переключения менее 20 миллисекунд. Большинство объектов, внедряющих такой уровень координации, начинают окупать свои инвестиции через три-пять лет в зависимости от местных тарифов на электроэнергию и размера системы.

Сертификаты, соответствие требованиям и экологическая устойчивость шкафов для хранения энергии

Обязательные сертификаты: IEC 62619, UN38.3, CE и UL 9540A

Соблюдение глобальных стандартов не является вариантом при выборе промышленных шкафов для хранения энергии. Стандарт IEC 62619 устанавливает основные правила безопасности для стационарных литий-ионных аккумуляторов, включая испытания на сдерживание ситуаций теплового разгона. Затем идет сертификация UN38.3, которая по сути проверяет, способны ли элементы аккумулятора выдерживать транспортные нагрузки, такие как моделирование высоких высот и вибрации при перемещении. Это соответствует требованиям большинства международных зон доставки, хотя и не всех. Знак CE указывает на соответствие правилам Европейского союза в отношении электромагнитных помех и безопасности низкого напряжения. А стандарт UL 9540A предоставляет подтверждение из реальных условий эксплуатации о том, насколько эффективно системы сдерживают возгорания во время опасных тепловых событий. Комплексное применение всех этих стандартов значительно снижает вероятность серьезных сбоев системы. Некоторые недавние исследования 2024 года показывают, что в объектах, правильно соблюдающих эти руководящие принципы сертификации, возникает примерно на две трети меньше проблем.

Устойчивость к воздействию окружающей среды: стойкость к коррозии, сейсмостойкость и корпуса со степенью защиты IP

Промышленному миру требуется оборудование, способное выдерживать значительные нагрузки и при этом надёжно функционировать день за днём. Современные шкафы оснащаются корпусами из нержавеющей стали или порошковым покрытием, специально разработанным для обеспечения коррозионной стойкости, эквивалентной стандарту NEMA 4X, что позволяет им успешно противостоять агрессивным химическим веществам, широко распространённым на промышленных предприятиях. Что касается сейсмических требований, данные устройства соответствуют стандартам IBC по конструктивной прочности в районах, где ускорение грунта достигает 0,3g и выше — это абсолютно необходимо для объектов, расположенных вблизи геологических разломов. Степень защиты IP65 означает, что пыль и струи воды не проникают внутрь корпуса, поэтому эксплуатация продолжается бесперебойно даже при относительной влажности воздуха свыше 90 % или во время продолжительных ливней. Вся эта встроенная надёжность обеспечивает значительно более длительный срок службы по сравнению со стандартными моделями — в среднем на 40–60 % дольше. Это означает меньшее количество ремонтов, снижение простоев и общую экономию на всём протяжении жизненного цикла оборудования.

Часто задаваемые вопросы

Какие меры пожарной безопасности предусмотрены в промышленных шкафах для хранения энергии?

Промышленные шкафы для хранения энергии изготавливаются из огнестойких материалов, оснащаются автоматическими системами подавления пожара с использованием непроводящих чистых агентов, таких как FM-200 или Novec 1230, а также пассивными противопожарными барьерами для локализации тепловых событий. Эти меры соответствуют стандартам, например UL 9540A.

Как система управления батареями (BMS) увеличивает срок службы аккумуляторов?

BMS увеличивает срок службы аккумуляторов за счёт контроля напряжения элементов, предотвращения перезарядки и глубокого разряда, а также обеспечения термического управления. Благодаря этому срок службы аккумуляторов возрастает на 30–40 % по сравнению с неуправляемыми системами.

Какие сертификаты обязательны для промышленных шкафов для хранения энергии?

Обязательные сертификаты включают IEC 62619, UN38.3 (для безопасности при транспортировке), CE (для соответствия требованиям ЕС) и UL 9540A (для обеспечения противопожарной защиты). Эти сертификаты гарантируют безопасность и надёжность систем хранения энергии.