Автоматичні вимикачі постійного струму в ланцюгах акумуляторних батарей: критерії вибору та межі доказів

Цей посібник є контрольним списком вхідних даних та підтверджуючих документів для інженерів та закупівельників. Він не містить налаштувань захисних пристроїв і не замінює аналіз захисту системи. Під час перевірки тримайте однолінійну схему та точний технічний паспорт потенційного пристрою поруч.

Перед тим, як присвоїти назву автоматичному вимикачу, визначте схему підключення акумулятора

Вкажіть, чи розташовується пропонований пристрій у ланцюзі акумуляторних батарей, на виході об’єднаного акумуляторного блоку, у відгалуженні системи розподілу постійного струму, у місці підключення перетворювача чи у допоміжній ланцюзі. У цих місцях можуть спостерігатися різні номінальні струми та різні джерела потенційного струму короткого замикання. Відгалуження, в якому з одного боку розташована батарея, а з іншого — силова електроніка, не слід зводити до загальної схеми «джерело-навантаження».

Зафіксуйте режими роботи: заряджання, розряджання, ізоляція для технічного обслуговування, паралельне з’єднання ланцюгів та будь-яке обхідне або альтернативне живлення. Позначте кожен режим на кресленні. Це завдання допомагає з’ясувати, чи може струм протікати в обох напрямках і чи можна встановити вимикач, призначений для конкретної клемної точки джерела, відповідно до пропозиції. Не слід припускати, що струм заряджання та струм короткого замикання протікають одним і тим самим шляхом.

Точно опишіть призначення пристрою. Захист від надструму, комутація, ізоляція та аварійне відключення — це не взаємозамінні характеристики. Якщо потрібно забезпечити виконання більш ніж однієї функції, у технічному завданні проекту слід вказати кожну функцію та відповідні вимоги до її підтвердження. Категорія мініатюрних автоматичних вимикачів постійного струму визначає комерційну групу; це не визначає схему захисту.

Вимірюйте діапазон напруги, а не лише номінальну напругу

Напруга на клемах акумулятора змінюється залежно від ступеня заряду, режиму роботи та температури. Інженер-системотехнік повинен визначити максимальну та мінімальну напруги, що відповідають даному положенню вимикача, а також встановити перехідні режими або умови заряджання, яким пристрій повинен витримувати. Номінальні параметри постійного струму пристрою необхідно перевірити з урахуванням максимальної відповідної напруги в ланцюзі, виходячи з його точної полюсної конфігурації та схеми підключення.

У заголовку каталогу можуть бути вказані кілька значень напруги для різної кількості полюсів або схем підключення. Не слід застосовувати найвище значення до іншої схеми підключення. За необхідності слід запросити у виробника схему, на якій показано запропоноване послідовне підключення полюсів, і зіставити цю схему з кресленням розподільного щита. Номінальна напруга змінного струму не є доказом здатності переривати ланцюг постійного струму.

Також слід задокументувати схему заземлення та провідників акумуляторної системи. Проектувальник повинен знати, які провідники захищені та відключені, що залишається під напругою після завершення роботи, а також чи змінює сценарій замикання на землю траєкторію протікання струму. Це системні питання, а не деталі, які постачальник вимикачів може вивести на основі значення номінальної напруги.

Визначити прогнозний струм короткого замикання у конкретному місці

Вкажіть прогнозований струм короткого замикання на клемах вимикача для відповідних робочих режимів. У розрахунках слід врахувати акумуляторну батарею, міжблокові з’єднання, паралельні ланцюги, перетворювачі та інші джерела, які можуть впливати на ситуацію під час аварії. Не слід замінювати результат розрахунку для конкретного місця аварії номером технічного паспорта елемента, номінальною потужністю зарядного пристрою або загальною ємністю акумуляторної батареї.

Порівняйте розрахований режим роботи з опублікованими даними щодо розривної здатності конкретної моделі при відповідній напрузі та конфігурації полюсів. З’ясуйте, що саме виробник має на увазі під позначенням розривної здатності, а також відповідні умови випробувань або експлуатації. Пристрій, що має достатній номінальний постійний струм, все одно може виявитися непридатним, якщо його задокументований режим розриву не покриває доступний струм короткого замикання.

Якщо технічне обґрунтування є неповним, позначте вибір вимикача як попередній, а не вказуйте приблизне значення струму короткого замикання. Це особливо важливо в тих випадках, коли ланцюги акумуляторів з’єднані паралельно або перетворювач може сприяти виникненню короткого замикання. Відділ закупівель може вимагати діапазон можливих значень, але остаточне затвердження відбувається лише після узгодження результатів технічного обґрунтування та даних виробника.

Відокремити робочий струм від координації захисту

Вкажіть значення постійного струму, очікувані пікові значення заряду та розряду, поведінку під час запуску та тривалість будь-яких нормальних перехідних процесів. Потім визначте провідники та обладнання, які вимикач покликаний захищати. Номінальний струм вимикача слід оцінювати з урахуванням коефіцієнтів зниження номінальних характеристик, зазначених виробником, та умов навколишнього середовища; його не слід обирати просто як найближче каталожне значення, яке перевищує величину окремого навантаження.

Інженер з питань захисту повинен перевірити залежність струму від часу для провідників, захисних пристроїв, розташованих вище та нижче за течією, функції управління акумуляторною батареєю та системи керування перетворювачем. Магнітні та теплові характеристики вимикача не можна визначити лише за шириною його корпусу. Наявність системи управління акумуляторною батареєю також не звільняє від необхідності перевірки фізичної функції відключення, покладеної на вимикач.

З’ясуйте, які режими роботи повинні залишатися скоординованими, а в яких випадках несправності має спрацювати конкретний пристрій. Якщо селективність спрацьовування має значення, запросіть відповідні криві виробника та результати досліджень. Не слід обіцяти селективність на основі двох номінальних значень струму без відповідних даних щодо залежності «час-струм».

Перевірте полярність, напрямок джерела та правила підключення

Переривання постійного струму може залежати від внутрішньої конструкції системи гасіння дуги та способу з’єднання полюсів. Ознайомтеся з інструкціями щодо лінії/навантаження, полярності та послідовного з'єднання полюсів конкретного пристрою. Двонаправлений нормальний робочий струм не є доказом того, що вимикач, чутливий до напрямку струму, буде переривати короткі замикання з обох боків при кожній зазначеній напрузі. І навпаки, навіть якщо пристрій описано як “неполяризований”, все одно потрібно підтвердити його сферу застосування для конкретної моделі.

Розмістіть схему клемних виводів виробника поруч із однолінійною схемою системи. Позначте всі джерела, які можуть живити місце замикання, включаючи підключену силову електроніку, якщо це доречно. Якщо будь-який можливий напрямок замикання суперечить дозволеному підключенню, припиніть вибір і зверніться за альтернативним варіантом або офіційним технічним переглядом. Зміна полярності неперевіреного підключення на місці не є прийнятним обхідним шляхом.

Для більш детального порівняння даних щодо напрямку виводів слід скористатися затвердженими рекомендаціями щодо полярності перед складанням специфікації. На сторінках продуктів для серія двополюсних автоматичних вимикачів постійного струму та серія автоматичних вимикачів постійного струму з підвищеною пропускною здатністю є корисними відправними точками для дослідження, а не доказом того, що будь-яка з цих сімей відповідає цій схемі.

Перевірте корпус та умови встановлення

Зафіксуйте температуру навколишнього середовища, очікувану температуру всередині корпусу, орієнтацію монтажу, систему вентиляції, висоту над рівнем моря (якщо це має значення) та доступний простір на панелі. Ознайомтеся з інструкціями виробника щодо розміру провідників, клем, процедури затягування, відстаней між елементами та будь-яких обмежень потужності сусідніх пристроїв. Теплові характеристики залежать від конкретної конфігурації монтажу; номінальний струм, вказаний у каталозі, не враховує всіх можливих варіантів розміщення всередині корпусу.

Перевірте, чи пристрій буде експлуатуватися вручну, дистанційно чи виключно як автоматичний захисний елемент. Якщо потрібна ізолююча точка, що замикається на замок, переконайтеся, що даний пристрій сертифікований для виконання цієї функції у запропонованій конфігурації. Не слід вважати невеликий вимикач повноцінним пристроєм для відключення акумуляторної батареї лише тому, що його ручка має положення «ВИМКНЕНО».

Складіть порівняльну таблицю на основі фактичних даних

Поле вибору	Вхідні дані проекту	Докази на основі точної моделі
Напруга постійного струму	Максимальна відповідна напруга в ланцюзі	Номінальні параметри для передбачених опор та кабельної мережі
Режим роботи при несправності	Номінальний струм у місці встановлення	Дані та умови переривання постійного струму
Поточний	Профіль безперервної та перехідної роботи	Інструкції щодо визначення номінальних та обмежувальних значень
Напрямок	Шляхи заряду, розряду та протікання струму при несправності	Полярність та інструкції щодо підключення виводів
Встановлення	Корпус та розташування провідників	Документація щодо монтажу та клемних з'єднань

Порівняння слід проводити саме на рівні коду замовлення. Якщо постачальник надсилає загальний каталог, а не специфікацію конкретної моделі, слід вказати поля, щодо яких не визначено значення. Задокументоване значення “невідомо” є кориснішим, ніж припущення «ПРИЙНЯТНО», оскільки воно вказує інженерам та фахівцям із закупівель, що саме слід запитувати далі.

Що слід вказати в запиті на пропозицію

Надішліть інформацію про місце встановлення, однорядкову схему системи, діапазон напруги акумулятора, профіль постійного та перехідного струму, прогнозований струм короткого замикання, очікувані напрямки струму, схему заземлення, вимоги до опор та провідників, умови розміщення, а також бажану функцію захисту або ізоляції. Додайте необхідні документи: точну технічну специфікацію, дані щодо відключення струму постійного струму, схему підключення, інструкцію з монтажу та підтвердження коду замовлення.

Вкажіть, які вхідні дані пройшли перевірку, а які поки що є попередніми. Таке розмежування дозволяє уникнути помилкового сприйняття комерційної пропозиції як остаточного технічного затвердження. Якщо постачальник пропонує альтернативну модель або кількість опор, попросіть надати оновлене порівняння на основі тих самих вхідних даних проєкту. Замінник продукту не повинен автоматично успадковувати затвердження оригінального пристрою без проведення відповідної перевірки.

Скористайтеся Порядок подання запитів до компанії «РІТОКС» щоб надати задокументовані вимоги, зберігаючи при цьому відповідальність за технічне обґрунтування проекту та остаточне затвердження проекту. Чітко сформульований запит на пропозицію дозволяє постачальнику надати конкретні відповіді на питання щодо сумісності, замість того щоб здогадуватися на основі загальних формулювань на кшталт “вимикач для акумулятора”.”

Питання, які інженери повинні вирішити перед випуском

Чи можна підібрати автоматичний вимикач постійного струму, виходячи з ємності акумулятора?

Ні. Номінальна потужність не визначає максимальну напругу в ланцюзі, струм короткого замикання на автоматичному вимикачі, профіль робочого струму або правила підключення. Перед перевіркою відповідної документації слід надати ці дані, що стосуються конкретного проєкту.

Чи потрібний для двонаправленої зарядки неполяризований автоматичний вимикач?

Для цього необхідно перевірити напрямок струму та напрямок замикання на конкретному місці розташування пристрою. Вибір відповідного вимикача та схеми підключення залежить від задокументованої поведінки пристрою в кожному відповідному стані. Не слід вважати загальну позначку полярності вичерпною відповіддю.

Чи вважається прилад, що вказаний у пропозиції, затвердженим, якщо його номінальні характеристики відповідають вимогам?

Ні. Перевірте відключувальну здатність, напругу на передбачуваних опорах, орієнтацію клем, умови монтажу та узгодженість. У дозволі слід вказати точну модель та редакцію креслення, які були перевірені інженером.

Підсумок

Почніть з аналізу ланцюга акумулятора та вивчення його несправностей; потім порівняйте документацію щодо конкретних моделей. Найбільш ґрунтовний аналіз має враховувати як передбачену захисну функцію, так і умови, за яких запропонований автоматичний вимикач постійного струму повинен працювати. Невизначені значення слід залишити відкритими для технічної експертизи, а не перетворювати опис серії виробів на заяву про безпеку.

Література

• IEC, публікація IEC 60947-2 щодо автоматичних вимикачів (див. чинне видання та точну документацію до продукту).
• Міністерство енергетики США, Стратегічний план з безпеки систем накопичення енергії (контекст безпеки акумуляторів на системному рівні).