แร็คแรงดันสูงติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียม (โดยปกติหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าหรือเท่ากับ 300V) ได้กลายเป็นผู้ให้บริการพลังงานหลักในสถานการณ์เช่นศูนย์ข้อมูลการจัดเก็บพลังงานอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์และรถบรรทุกหนักพลังงานใหม่เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูง อย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้าสูงยังนำความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเช่นความล้มเหลวของฉนวนและการปล่อยอาร์ค ผู้ผลิตทั่วโลกได้สร้างระบบความปลอดภัยในห่วงโซ่เต็มรูปแบบของ "ฉนวนกันความร้อนหลายชั้น+การตรวจสอบที่ใช้งานอยู่+การแยกความผิดพลาด" เพื่อควบคุมความเสี่ยงแรงดันไฟฟ้าสูงในระดับต่ำมากในขณะที่ปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน (เช่น UL 1973, IEC 62133)
1 การออกแบบฉนวนกันความร้อนหลายชั้น: การปิดกั้นการส่งผ่านความเสี่ยงแรงดันสูง
แผน "การป้องกันฉนวนสามครั้ง" ของจีน แบตเตอรี่แบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งสูง 480V 480V ใช้ฉนวนกันความร้อนสามเท่าของระดับ "ระดับโมดูลระดับเซลล์ระดับ": เปลือกเซลล์ใช้การเคลือบเซรามิกที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงได้ (ความหนา 2 มม.) และมีสายดิน (ความต้านทานต่อสายดินน้อยกว่าหรือเท่ากับ 4 Ω) ในเวลาเดียวกันสายเคเบิลแรงดันสูงจะใช้ชั้นฉนวนกันความร้อนยางซิลิโคน (ความต้านทานอุณหภูมิ -60 องศา ~ 200 องศา, ความหนาของฉนวน 5 มม.) และขั้วฉนวนกันความร้อนกันน้ำ (ระดับการป้องกัน IP68) ถูกนำมาใช้ที่ข้อต่อ ในการทดสอบแรงดันไฟฟ้า 1,000V ระบบไม่พบว่าไม่มีการสลายหรือการรั่วไหลและประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุปกรณ์ไอทีในศูนย์ข้อมูล หลังจากถูกนำไปใช้ในศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในเซี่ยงไฮ้ไม่มีอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยเป็นเวลา 3 ปี
เทคโนโลยีคอมโพสิตของ "ฉนวนกันความร้อนอากาศ+ฉนวนกันความร้อน" ในยุโรป แบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งได้ 600v แรงดันสูงในประเทศเยอรมนีใช้การผสมผสานระหว่าง "ฉนวนกันความร้อนของอากาศ (ช่องว่างอากาศ 5 มม., แรงดันไฟฟ้าสลาย 3kV)+ฉนวนกันความร้อนของโซลิดสเตต (การห่อหุ้มอีพอกซีเรซิ่น โหนดไฟฟ้าที่สำคัญจะถูกปิดผนึกด้วยอีพอกซีเรซินเพื่อสร้างชั้นฉนวนหนาแน่นหลีกเลี่ยงการย่อยสลายของฉนวนที่เกิดจากความชื้นและฝุ่น การออกแบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าความต้านทานของฉนวนของระบบยังคงสูงกว่าหรือเท่ากับ 10 ¹Ωแม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงด้วยความชื้น 85 องศาและ 85% ซึ่งสูงกว่าสารละลายฉนวนเดี่ยวแบบดั้งเดิม 10 เท่า การทดสอบโครงการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์ในมิวนิคแสดงให้เห็นว่าระบบไม่ได้ประสบกับความล้มเหลวของฉนวนหลังจากสองปีติดต่อกันของอุณหภูมิสูงและการทำงานที่มีความชื้นสูงด้วยความน่าเชื่อถือ 99.99%
2 เทคโนโลยีการตรวจสอบที่ใช้งานอยู่: การเตือนล่วงหน้าถึงอันตรายแรงดันสูง
ระบบ "การตรวจสอบฉนวนกันความร้อนแบบกระจาย" ในสหรัฐอเมริกา แร็คแรงดันไฟฟ้าสูง 800V ติดตั้งโครงการเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่ในแคลิฟอร์เนียเซ็นเซอร์ตรวจสอบฉนวนกันความร้อน (พร้อมความถี่การสุ่มตัวอย่าง 1kHz และความแม่นยำ± 1K Ω) ที่แต่ละโมดูลรถบัสแรงดันสูงและการชาร์จและการปลดปล่อย ตัวควบคุมกลางใช้ "อัลกอริทึมการวิเคราะห์แนวโน้มความต้านทานฉนวน" เพื่อผลักดันข้อมูลเตือนทันทีและลดอัตราการประจุและอัตราการปลดปล่อย (จาก 1C ถึง 0.5C) เมื่อตรวจจับการลดลงของความต้านทานฉนวนจาก 10 ¹²Ωถึง 10 ⁰Ω หากมันยังคงลดลงเหลือ 10 ⁹Ω (เกณฑ์ความผิดพลาด) ให้ตัดวงจรแรงดันสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการคายประจุอาร์ค ระบบนี้มีระยะเวลาการตรวจจับของความผิดพลาดของฉนวนจาก "หลังความผิดปกติ" เป็น "30 วันก่อนความผิดพลาด" หลังจากการประยุกต์ใช้ในสถานีพลังงานที่จัดเก็บพลังงานบางแห่งประสบความสำเร็จในการหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุลัดวงจรแรงดันไฟฟ้าสูงสองครั้งและลดความสูญเสียทางเศรษฐกิจมากกว่า 5 ล้านหยวน
เทคโนโลยีการตรวจสอบและปราบปรามส่วนโค้งแรงดันไฟฟ้าสูงของจีน ในการตอบสนองต่อความเสี่ยงของการคายประจุอาร์คในสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าสูง, แบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งได้ 400V, แบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งได้<1 μ s) and an "active arc extinguishing device": the sensor detects arc faults within 1 microsecond by detecting ultraviolet light (wavelength 200-400nm) generated by the arc; The arc extinguishing device immediately triggers the high-voltage vacuum contactor (breaking time<10ms), while releasing inert gas (nitrogen) to fill the arc channel, extinguishing the arc within 30 milliseconds. In the simulated high-voltage short-circuit test, this technology successfully cut off the circuit within 0.1 seconds of arc generation without causing equipment damage, which is 10 times higher than traditional fuse protection (response time>100ms) และเหมาะสำหรับสถานการณ์แหล่งจ่ายไฟแรงสูงของรถบรรทุกหนักพลังงานใหม่
3 กลไกการแยกข้อผิดพลาด: การ จำกัด ขอบเขตของการแพร่กระจายความเสี่ยง
สถาปัตยกรรม "แยกความผิดพลาดแบบแยกส่วน" ในยุโรป แบตเตอรี่ลิเธียมแร็คแรงดันสูง 500V ในประเทศเยอรมนีใช้ "N +1 โมดูลซ้ำซ้อน+การแยกพาร์ติชัน" การออกแบบ: ระบบแบ่งออกเป็นโมดูลอิสระตาม 20kWh และแต่ละโมดูลจะติดตั้งฟิวส์แรงดันสูงโดยเฉพาะ เมื่อโมดูลประสบข้อผิดพลาดของลัดวงจรฟิวส์จะละลายภายใน 0.5 วินาทีและคอนแทคก็จะตัดการเชื่อมต่อแยกโมดูลที่ผิดพลาดออกจากระบบ โมดูลที่เหลือยังสามารถรักษากำลังขับ 80% ในเวลาเดียวกันระบบจะถูกแบ่งออกเป็นสามโซนอิสระ (ด้วยไฟร์วอลล์ที่มีขีด จำกัด การป้องกันไฟ 2 ชั่วโมงในแต่ละโซน) และความผิดพลาดในโซนเดียวจะไม่แพร่กระจายไปยังพื้นที่อื่น แอปพลิเคชันในศูนย์ข้อมูลในกรุงเบอร์ลินแสดงให้เห็นว่ากลไกการแยกนี้ควบคุมช่วงผลกระทบของความผิดพลาดภายใน 5%และความพร้อมใช้งานของระบบถึง 99.99%โดยไม่มีการหยุดทำงานของเซิร์ฟเวอร์ที่เกิดจากความล้มเหลวของแบตเตอรี่
โครงการ ในการตอบสนองต่อความผิดพลาดของสายดินสูง (คิดเป็น 60% ของความผิดพลาดแรงดันสูง) แบตเตอรี่ลิเธียมแรงดันไฟฟ้าสูง 380V ได้พัฒนาระบบ "การตรวจสอบการต่อสายดินแบบสองเทอร์มินัล<1 meter); At the same time, based on the magnitude of the fault current (>500ma เป็นความผิดร้ายแรง<100mA is a minor fault), selectively trigger the circuit breaker in the corresponding area - for serious faults, immediately trip and isolate, and for minor faults, reduce the rated operation and alarm. The test of a new energy heavy-duty truck charging station in Tokyo shows that the system can complete positioning and isolation within 1 second of a ground fault, avoiding the overall shutdown of the charging station caused by the expansion of the fault and ensuring the continuity of heavy-duty truck charging services.
ระบบการป้องกันความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งบนแร็คแรงดันสูงกำลังเปลี่ยนจาก "การป้องกันแบบพาสซีฟ" เป็น "ภูมิคุ้มกันที่ใช้งานอยู่" ในอนาคตด้วยการประยุกต์ใช้การทำนายความผิดพลาดของ AI (ขึ้นอยู่กับข้อมูลเช่นความต้านทานฉนวนและอุณหภูมิเพื่อทำนายความเสี่ยง) และอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต (เพื่อแก้ปัญหาฉนวนกันความร้อนที่เกิดจากการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์) และการสำรวจทะเลลึก