Energiespeichercontainer sind Schlüsselkomponenten in Stromübertragungs- und -verteilungssystemen. Sie dienen hauptsächlich der Spitzenlastregelung, indem sie Strom in Zeiten geringer Netznachfrage speichern und in Zeiten hoher Nachfrage wieder abgeben. Dadurch lässt sich die Netzlast effektiv ausgleichen und die Stromkosten senken.
Im Betrieb steht die Gleichstromschiene im Inneren der Container über einen längeren Zeitraum unter Dauerstrom, was zu Wärmestau führen kann. Gleichzeitig besteht die Gefahr kurzzeitiger Stromüberlastung, die leicht zu einem anormalen Temperaturanstieg führen kann. Werden Temperaturänderungen nicht in Echtzeit überwacht und potenzielle Gefahren nicht frühzeitig erkannt, können elektrische Sicherheitsvorfälle wie Kurzschlüsse und Isolationsalterung auftreten, die den stabilen Betrieb des Energiespeichersystems ernsthaft gefährden.
Basierend auf einem Energiespeichercontainerprojekt in Hangzhou konzentriert sich dieser Artikel auf die Anwendungsgrenzen bestehender Temperaturmesslösungen und optimiert das Design einer stabilen und zuverlässigen Temperaturüberwachungslösung. Dies bietet technische Unterstützung für den sicheren Betrieb und die Wartung von Energiespeichercontainern.
1 Projektübersicht
Dieses Projekt ist ein Modernisierungsprojekt zur Temperaturüberwachung der Gleichstromsammelschiene eines Energiespeichercontainers in Hangzhou.
Der Energiespeichercontainer dient sowohl der Spitzenlastregelung als auch der Notstromversorgung. Er ist eine Schlüsselkomponente zur Verbesserung der Stabilität von Energieübertragungs- und -verteilungssystemen und zur Senkung der Stromkosten von Unternehmen.
Als zentrales Element der Energieübertragung arbeitet die interne Gleichstromsammelschiene über lange Zeit unter Dauerstrom. Dabei entsteht kontinuierlich Wärme, die in Kombination mit kurzzeitigen Überströmen zu Problemen wie lokaler Überhitzung und plötzlichem Temperaturanstieg führen kann.
Aufgrund fehlender Methoden zur langfristigen und präzisen Temperaturüberwachung können die Risiken einer Überhitzung der Sammelschiene nicht rechtzeitig erkannt und untersucht werden, was zu verschiedenen elektrischen Störungen führen kann.
Daher ist die Einrichtung eines Temperaturüberwachungssystems, das für die hohen Temperaturen und den Gleichstrombetrieb von Energiespeichercontainern geeignet ist, eine notwendige Maßnahme, um den langfristig sicheren und stabilen Betrieb der Anlage zu gewährleisten.
2 Produktanforderungen und Konfiguration
Aufgrund der besonderen Betriebsbedingungen der Gleichstromschiene im Energiespeicherbehälter weisen die gängigen Temperaturmesslösungen auf dem Markt, darunter induktive und batteriebetriebene Temperatursensoren, deutliche Anwendungsbeschränkungen auf und erfüllen nicht die Anforderungen der Langzeitüberwachung.
Induktive Temperatursensoren nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur Energiegewinnung. Sie benötigen dynamische Stromänderungen, um induzierte elektrische Energie zu erzeugen. Da der Gleichstrom in Energiespeichersystemen jedoch nicht häufig schwankt, können diese Sensoren nicht ordnungsgemäß starten und keine Temperaturmessung durchführen.
Obwohl batteriebetriebene Funksensoren den Vorteil einer einfachen Installation bieten, beschleunigt die dauerhafte hohe Betriebstemperatur der Stromschiene die Batteriealterung und den Batterieverbrauch, was die Gesamtlebensdauer des Sensors erheblich verkürzt. Die späteren Wartungs- und Austauschkosten sind hoch, und die Stabilität der Geräte ist gering, wodurch sie sich nicht für Anwendungen mit kontinuierlicher Langzeitüberwachung eignen.
Aufgrund dieser betrieblichen Herausforderungen und Einschränkungen bestehender Lösungen verwendet dieses Projekt eine kabelgebundene Temperaturüberwachungslösung, bestehend aus einem Temperaturmessgerät und kabelgebundenen PT100-Temperaturfühlern.
Diese kabelgebundene Temperaturmesskonfiguration eignet sich für die komplexen Bedingungen des stabilen Gleichstrombetriebs und für Umgebungen mit lang anhaltenden hohen Temperaturen. Sie erfasst präzise die Echtzeittemperatur der Sammelschiene. Die Temperaturwerte werden in Echtzeit auf dem digitalen Display des Geräts angezeigt. Gleichzeitig bietet sie Warnfunktionen bei Übertemperatur und Fehlersignalausgabe, wodurch potenzielle Gefahren frühzeitig erkannt und rechtzeitig behoben werden können. So erfüllt sie die Anforderungen an eine langfristige, stabile und zuverlässige Temperaturüberwachung auf der Gleichstromseite von Energiespeichern.
Die Anforderungen an das Temperaturmessgerät sind wie folgt:
- Unterstützung von 8 Kanälen für PT100/PT1000-Temperatursignale;
- Mindestens zwei Öffnerausgänge (DO);
- Temperaturmessbereich: -200 °C bis 600 °C;
- Temperaturmessgenauigkeit: Klasse 0,5;
- RS485-Schnittstelle, MODBUS-Kommunikationsprotokoll.
3 Produkteinführung
Für dieses Projekt wurde das Temperaturmessgerät ARTM-8 in Kombination mit der Temperaturmesslösung PT100 ausgewählt.
Das Gerät zeigt die Temperatur der Gleichstromschiene im Energiespeicherbehälter in Echtzeit auf seinem digitalen Display an. Die Gerätefront ist mit Alarmkontrollleuchten ausgestattet und verfügt über zwei DO-Ausgänge, die Alarm- und Signalausgabe ermöglichen und somit die Überwachung der Gleichstromschienentemperatur im Energiespeicherbehälter gewährleisten.
PT100-Verdrahtungsmethode:
Die Klemmen 11–13 sind die Verdrahtungsklemmen für den ersten Kanal des PT100, die Klemmen 13–15 für den zweiten Kanal usw.
Bei Dreileiteranschluss:
Der A-Draht des ersten PT100 wird an Klemme 11 angeschlossen, die B- und C-Drähte an die Klemmen 12 bzw. 13.
Der A-Draht des zweiten PT100 wird an Klemme 15 angeschlossen, die B- und C-Drähte an die Klemmen 14 bzw. 13.
Die gleiche Verdrahtungsmethode gilt für die weiteren Kanäle.
4 Fotos von der Installation vor Ort
Die PT100-Temperatursensoren dieses Projekts sind hauptsächlich an den Muttern der positiven und negativen Kupfersammelschienen im Inneren des Energiespeicherbehälters montiert.
Sie sind mittels Verschraubung an den Kupfersammelschienen im Gehäuse befestigt.
Die folgenden Abbildungen zeigen den Gleichstrom-Energiespeicherbehälter und die Installation des Temperaturmessgeräts ARTM-8.
5 Erweiterte Produktlösungen
6 Schlussfolgerung
Diese Lösung zeichnet sich durch hohe Temperaturmessgenauigkeit und einen großen Messbereich aus. Sie unterstützt die synchrone Temperaturerfassung auf 8 Kanälen, einen zweikanaligen DO-Alarmausgang sowie RS485-Kommunikationsfunktionen. Dadurch werden die Probleme herkömmlicher Sensoren, die nicht für Gleichstrombetrieb geeignet sind, und die sinkende Batterielebensdauer bei hohen Temperaturen effektiv gelöst.
Das System überwacht Temperaturänderungen an Sammelschienen in Echtzeit. Bei anormalen Temperaturanstiegen durch Wärmestau oder Stromüberlastung gibt es rechtzeitig Alarme aus und bietet Schutzschaltungen, um elektrische Sicherheitsrisiken zu vermeiden.
Diese Lösung bietet eine solide Grundlage für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Energiespeichern.