System fotowoltaiczny z podwójną baterią: centralna konfiguracja i analiza awarii zewnętrznych słonecznych lamp ulicznych
Zewnętrzne lampy uliczne, zwykle podłączone do systemu fotowoltaicznego z akumulatorami, który działa w napędach szeregowych lub równoległych, aby zapewnić zasilanie i przedłużyć akumulatorów. wspólne działanie podwójnych akumulatorów oznacza, że awaria dowolnego z akumulatorów może mieć wpływ na cały system. Poniżej znajdują się typowe problemy, podwójne akumulatory z punktu widzenia, zasady, przyczyny i przyczyny.
I. Zjawiska awarii: typowe objawy nieprawidłowych systemów podwójnych akumulatorów
1. Zwarcie (bezpośrednie połączenie między biegunem dodatnim i ujemnym dowolnego akumulatora)
- Latarnia uliczna wyłącza się nagle i nie może wznowić działania nawet po wystawieniu na działanie światła słonecznego;
- W komorze baterii lub obszarze przewodów połączeniowych panuje nienormalnie wysoka temperatura, której może towarzyszyć zapach spalenizny wydobywający się z warstwy izolacyjnej;
- Uszkodzony akumulator puchnie, przecieka (w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych) lub ma pękniętą obudowę (w przypadku akumulatorów litowych); w układach szeregowych drugi akumulator może być podgrzewany jednocześnie;
- Kontrolka sterownika jest wyłączona lub wyświetla kod zabezpieczenia przed przeciążeniem i nie można go normalnie uruchomić.
2. Usterka obwodu otwartego (odłączenie dowolnego obwodu akumulatora)
- Oświetlenie uliczne nie działa w pełni, brak reakcji zasilania nawet przy wystarczającym nasłonecznieniu;
- Bateria nie ma widocznych uszkodzeń zewnętrznych, nie jest przegrzana ani nie wycieka;
- W układach szeregowych całkowite napięcie mierzone za pomocą prostego narzędzia do wykrywania napięcia wynosi 0; W układach równoległych całkowite napięcie spada do poziomu pojedynczego akumulatora i nie jest w stanie napędzać obciążenia;
- Sterownik może wyświetlać komunikaty takie jak „Zerwane połączenie akumulatora” lub „Za niskie napięcie”.
II. Zasady łączenia i skutki awarii podwójnych baterii
Tryby szeregowe i równoległe systemu podwójnego akumulatora określają ścieżkę i zakres propagacji uszkodzenia:
1. Połączenie szeregowe (nakładanie się napięć, np. dwa akumulatory 12 V tworzące system 24 V)
- Jeśli jeden akumulator ma przerwę w obwodzie: Cały obwód zostaje przerwany, system nie dostarcza napięcia wyjściowego i latarnia przestaje działać, ale drugi akumulator pozostaje nieuszkodzony;
- Jeżeli akumulator ma zwarcie: Wewnętrzna rezystancja zwartego akumulatora gwałtownie spada, zmuszając drugi akumulator do wypuszczenia dużego prądu do obwodu zwarciowego, co powoduje przeładowanie, przegrzanie lub nawet uszkodzenie. Całkowite napięcie systemu spada gwałtownie do poziomu pojedynczego akumulatora, nie zapewniając zasilania ładunku;
- Skutki długoterminowe: Jeśli wydajność jednego akumulatora ulegnie pogorszeniu (pojemność spadnie o ponad 30%), spowoduje to częste przeładowywanie i rozładowywanie drugiego akumulatora, skracając jego żywotność o ponad 50%.
2. Połączenie równoległe (nakładanie się pojemności, np. dwa akumulatory 100Ah tworzące system 200Ah)
- Jeśli jeden akumulator ma przerwę w obwodzie: Całkowita pojemność systemu zmniejsza się o połowę, słoneczna latarnia uliczna może działać, ale żywotność baterii jest krótsza o 50%, a drugi akumulator działa samodzielnie bez uszkodzeń;
- W przypadku zwarcia jednego akumulatora: Pętla zwarcia podnosi napięcie systemu do prawie 0 V, powodując natychmiastowe nadmierne rozładowanie drugiego akumulatora, spalenie płytek lub wyrzucenie ogniw, a system zostaje całkowicie sparaliżowany;
- Skutki długoterminowe: akumulator o obniżonej wydajności będzie odwracał prąd, powodując, że drugi akumulator będzie działał pod długotrwałym dużym obciążeniem, przyspieszając spadek pojemności.
III. Najczęstsze przyczyny awarii w systemach z dwoma akumulatorami
Główną przyczyną awarii podwójnego akumulatora jest złożone środowisko zewnętrzne:
1. Przyczyny zwarć
- Woda deszczowa przedostaje się do komory, odprowadzająca większość wody pomiędzy zaciskami (szczególnie do wylotu systemów równoległych, które są odprowadzane na gromadzenie się wody);
- Warstwa izolacyjna linii jest zużywana przez metalowe elementy wewnątrz słupa świetlnego, co prowadzi do bezpośredniego kontaktu pomiędzy przewodami dodatnimi i ujemnymi;
- Starzenie się baterii powoduje uszkodzenie wewnętrznej membrany (akumulatory litowe) lub zrzucanie i gromadzenie się płytek (akumulatory kwasowo-ołowiowe);
- Chwilowe wysokie napięcie pioruna przerywa warstwę izolacyjną, powodując zwarcie w miejscu podłączenia podwójnych akumulatorów.
2. Przyczyny otwartych obwodów
- Utlenianie i korozja zacisków przyłączeniowych (w warunkach ulewnego deszczu lub dużej wilgotności), prowadzące do złego styku lub nawet pęknięcia;
- Poluzowanie punktów lutowniczych na zaczepach akumulatora (w scenariuszach długotrwałych wibracji, takich jak latarnie uliczne w wietrznych obszarach);
- Niskie temperatury powodują krzepnięcie elektrolitu w akumulatorach (akumulatorach kwasowo-ołowiowych), powodując wewnętrzne rozwarcie obwodów;
- Uszkodzenia zewnętrzne (takie jak kolizje na placu budowy) skutkujące przerwaniem linii lub uszkodzeniem obudowy akumulatora.
IV. Ochrona i rozwiązania dla systemów podwójnej baterii
W oparciu o wspólne cechy podwójnych akumulatorów należy podjąć działania w trzech aspektach: wybór, ochrona i konserwacja:
1. Optymalizacja wyboru systemu
- Zastosuj kontroler z „podwójną ochroną równowagi baterii”, aby automatycznie wykrywać stan poszczególnych baterii i zapobiegać przeładowaniu i nadmiernemu rozładowaniu;
- Podwójne baterie muszą odpowiadać marce, modelowi i pojemności (błąd ≤5%); zabrania się mieszania starych i nowych baterii;
- W systemach szeregowych priorytetem są ogniwa o wysokiej tolerancji, a w systemach równoległych dodawane są indywidualne bezpieczniki dla każdego akumulatora.
2. Lepsza ochrona na zewnątrz
- Komora baterii ma wodoodporną konstrukcję IP67; w zaciskach zastosowano niklowane materiały przeciwutleniające; Ochraniacze izolacyjne są instalowane we wspólnych punktach połączeń równoległych;
- Przewody prowadzone są przez rury, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu z elementami metalowymi, przy czym długości buforów są zarezerwowane na łukach;
- Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) instaluje się w obszarach narażonych na burze, a rezystancja uziemienia sterownika ≤4Ω.
3. Punkty regularnej konserwacji
- Comiesięczna kontrola zacisków przyłączeniowych podwójnego akumulatora pod kątem luzów i korozji; w przypadku stwierdzenia problemów natychmiast oczyścić i dokręcić;
- Kwartalna kontrola pojemności każdego akumulatora (test rozładowania); Proszę wymienić sparowane baterie w czasie, gdy różnica przekracza 10%;
- Wymień cały zestaw akumulatorów po osiągnięciu żywotności wynoszącej 3 lata (kwasowo-ołowiowe) lub 5 lat (litowe), aby uniknąć uszkodzenia łańcucha spowodowanego różnicami między nowym a starym.
Streszczenie
System fotowoltaiczny z podwójną baterią stanowi podstawową konfigurację zewnętrznych słonecznych lamp ulicznych, a jego charakterystyka szeregowa i równoległa określa łańcuchowy wpływ awarii. Identyfikując typowe zjawiska zwarć i obwodów otwartych, rozumiejąc rolę zasad połączeń w propagacji zwarć oraz wzmacniając ukierunkowaną ochronę i konserwację, można znacznie zmniejszyć awaryjność systemu, zapewniając długoterminową stabilną pracę oświetlenia ulicznego.