Безопасные соединения в модульных батарейных накопителях энергии

Безопасные соединения в модульных батарейных накопителях энергии

Качественные соединения батарейных модулей в накопителях энергии — залог их безопасной и надежной работы. На что обратить внимание при выборе компонентов для таких соединений и какие могут быть варианты, рассмотрим в этой статье.

По прогнозам BloombergNEF, к 2040 году суммарная мощность устанавливаемых батарейных накопителей энергии увеличится в 122 раза (рис. 1), большинство из них будет размещено на транспортных средствах и использоваться в качестве стационарных хранилищ энергии. Это станет возможным благодаря снижению стоимости 1 кВт мощности, получаемой из литий-ионной батареи, к 2030 году в два раза, сообщает агентство. Большая часть накопителей будет предназначена для создания запаса энергии в ночные часы или в периоды максимальной солнечной активности для последующего применения или продажи [1].

 Рост суммарной мощности устанавливаемых накопителей

Рис. 1. Рост суммарной мощности устанавливаемых накопителей

Проекты по использованию накопителей энергии реализуются и в нашей стране. Для поездов «Ласточка» разрабатывается вагон-накопитель для движения по участкам бесконтактной сети [2]. Пилотный проект применения накопителей энергии реализован в компании «Россети Центр» на базе «Белгородэнерго» [3].

 

Соединения в батарейных накопителях

Батарейный накопитель энергии (рис. 2) состоит из системы управления и соединенных между собой батарейных модулей, помещенных в стойку. Такие системы легко масштабируются — стойки с находящимися в них батареями объединяются в общей накопитель в зависимости от требуемой мощности и необходимого запаса энергии.

Внешний вид батарейного накопителя

Рис. 2. Внешний вид батарейного накопителя

Рабочее напряжение современных накопителей достигает 1500 В при максимальном токе до 200 А. Для соединения батарей понадобятся кабели крупного сечения — до 50 мм2. Все соединения в такой системе должны быть надежно зафиксированы.

Сборка батарейных накопителей предполагает установку большого числа батарей и выполнение множества соединений, что создает риски неверной коммутации, чрезмерного изгиба кабелей, неполной фиксации соединений и случайного касания контактов.

Для системного решения вопросов безопасности и надежности батарейных соединений был разработан стандарт UL 4128 «Порядок испытаний соединителей для межэлементных и межуровневых соединений для применения в электрохимических аккумуляторных системах», который расширил требования более общих стандартов в области использования батарей UL 1973, UL 1977 и UL 9540.

 

Соединение батарейных модулей с помощью HARTING Han® S

HARTING Han® S (табл. 1) — электрические соединители, разработанные специально для соединения батарей. Соединение между двумя батареями с помощью Han® S состоит из следующих частей: батарейного (приборного) соединителя, кабельного соединителя, кабеля и еще двух соединителей с противоположной стороны.

Таблица 1. Общие характеристики серии Han® S

Число контактов

1

Номинальный ток

200 А

Номинальное напряжение

1500 В

Номинальное импульсное напряжение

8 кВ

Сопротивление изоляции

108 Ом

Диапазон рабочих температур

–40…+125 °С

Защита от пыли и влаги

IP20

Число циклов соединения

≥ 500

В конструкции интерфейса Han® S предусмотрены (рис. 3):

  • цветовая кодировка: красный цвет соответствует плюсовой клемме, черный — минусу. Таким образом обеспечивается идентификация в процессе сборки системы и при ее обслуживании;
  • механический ключ, который не позволяет соединить черный соединитель с красным;
  • защита от касания — даже если палец попадет внутрь соединителя, коснуться контакта не получится;
  • замок в виде рычага, который наглядно показывает с расстояния в несколько метров от соединения, зафиксировано оно или нет;
  • возможность вращения после фиксации рычага — кабель можно повернуть в удобном направлении на 360°.
Конструкция интерфейса Han® S

Рис. 3. Конструкция интерфейса Han® S

 

Кабельная часть соединения Han® S

Все кабельные соединители имеют угловую конфигурацию для минимального расстояния над передней панелью (рис. 4). Соединитель поставляется в виде двух комплектов деталей: корпуса и контакта.

Устройство кабельных соединителей Han® S

Рис. 4. Устройство кабельных соединителей Han® S

Корпус соединителя универсальный для всех сечений провода из поликарбоната красного или черного цвета и состоит из трех деталей: основания, крышки и гайки хвостовика. Контакт соединителя изготавливается из меди с защитным покрытием и комплектуется полиуретановой манжетой для удержания кабеля по оболочке.

При монтаже соединителя сначала на кабель надеваются гайка хвостовика и манжета, затем обжимается центральный контакт. Обжим выполняется с учетом требований DIN EN 46235. После обжима контакта он устанавливается в основание, которое закрывается крышкой. Далее затягивается гайка хвостовика, и монтаж завершен.

В ассортименте контакты трех типов для провода сечением 25, 35 и 50 мм2. Контакты совместимы с проводами с многопроволочными проводниками в соответствии с МЭК 60228 класс 5. Справочная информация по корпусам и контактам представлена в таблице 2. Подробная документация доступна на сайте.

Таблица 2. Корпуса и контакты кабельной части Han® S

Устройство

Артикул

Кабельные кожухи

09 93 001 0501;

09 93 001 0502

Контакты

09 93 000 6262 (для 25 мм2);

09 93 000 6263 (для 35 мм2);

09 93 000 6264 (для 50 мм2)

 

Приборная часть соединения Han® S

Варианты приборных частей соединения различаются способом установки в панель и конструкцией контакта (табл. 3). Установка в панель возможная на гайку М20 или на четыре винта. Вариант под гайку имеет центральный контакт в виде шпильки М8, под винты — шпильку М8 или контакт с отверстием Ø 8,5 мм для крепления на шину.

Таблица 3. Приборные части Han® S

Вариант монтажа

Артикул

Монтаж «резьбовой контакт» — шпилька М8

09 93 001 0101;

09 93 001 0102

Монтаж на 4 винта, контакт — шпилька М8

09 93 001 0301;

09 93 001 0302

Монтаж на 4 винта для крепления на шину

09 93 001 0303;

09 93 001 0304

Центральные контакты приборных частей могут вращаться в корпусе, что позволяет закрутить шпильку в шину или другой контакт специальным ключом с внешней стороны.

 

Применение Han® S в батарейных модулях

Разработчики батарейных модулей могут использовать приборные части Han® S для вывода контактов батареи на ее корпус. Для этого предпочтительны приборные части с контактом в виде шпильки М8, которую можно закрутить в отверстие М8 в контакте батареи.

Для производителей батарейных накопителей могут быть удобными все варианты приборных частей, но крепление на четыре винта в большей степени препятствует случайному проворачиванию. Винт М8 может закручиваться в другой контакт с помощью специального ключа или использоваться вариант с контактом в виде лепестка с отверстием Ø 8,5 мм для крепления на шину.

При сборке батарейных накопителей удобнее приобрести отрезки кабелей с уже установленными кабельными частями Han® S нужной длины. В таком случае не потребуется обжимной инструмент и не придется разделывать кабели. Все готовые кабели с соединителями Han® S проходят 100%-ную проверку заявленных характеристик.

 

Заключение

В статье представлены удобные и надежные компоненты для соединения батарей в накопителях энергии, отвечающие современным требованиям в этой области. Компания HARTING активно участвует в совершенствовании стандарта для батарейных соединений UL 4128 и будет рада вашему интересу к соединителям Han® S.

Оформить запрос на получение бесплатного образца.


Литература
  1. www.about.bnef.com/blog/energy-storage-investments-boom-battery-costs-halve-next-decade/
  2. www.tass.ru/ekonomika/6387883
  3. kommersant.ru/doc/4072173

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.