11月5日，第八屆虹橋國際經(jīng)濟(jì)論壇之“新型儲(chǔ)能高質(zhì)量發(fā)展促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型”分論壇在滬舉行。從現(xiàn)場獲悉，截至2025年9月，中國新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模已歷史性突破1億千瓦，成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。

然而，隨著裝機(jī)容量的激增和項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全運(yùn)行成為了行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的生命線。特別是電池艙內(nèi)高能量密度電池的聚集，使得電氣絕緣故障、直流拉弧等風(fēng)險(xiǎn)成為懸在頭頂?shù)摹斑_(dá)摩克利斯之劍”。在此背景下，現(xiàn)代儲(chǔ)能系統(tǒng)需要什么樣的保護(hù)措施？下文將展開討論。

儲(chǔ)能系統(tǒng)常見的安全措施

針對(duì)柜式鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全措施，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除去電池本體選用安全性更高的電芯材料（如磷酸鐵鋰）以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等元素外，通常從電氣安全、熱管理、機(jī)械結(jié)構(gòu)、消防安全和監(jiān)測預(yù)警等多個(gè)維度進(jìn)行綜合防護(hù)。以下是常見的核心安全措施：

1. 電氣安全

• 絕緣監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測絕緣電阻，防止漏電和短路風(fēng)險(xiǎn)（如使用磁通門傳感器或高精度絕緣檢測裝置）。
• 過流/過壓保護(hù)：配置BMS（電池管理系統(tǒng)）實(shí)時(shí)監(jiān)控電池電壓、電流，觸發(fā)斷路保護(hù)。
• 接地保護(hù)：確保系統(tǒng)可靠接地，防止靜電積累和觸電風(fēng)險(xiǎn)。

2. 熱管理

• 主動(dòng)/被動(dòng)散熱：采用液冷、風(fēng)冷或相變材料，控制電池溫度在安全范圍內(nèi)（通常15°C–35°C）。
• 溫度均衡：通過BMS監(jiān)控單體電池溫度差異，避免局部過熱。

3. 機(jī)械結(jié)構(gòu)

• 防火材料：柜體采用阻燃或耐火材料（如鋼板+防火涂層）。
• 防爆設(shè)計(jì)：配置防爆閥、泄壓通道，防止熱失控導(dǎo)致爆炸。
• 抗震抗沖擊：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足抗震標(biāo)準(zhǔn)，防止機(jī)械損傷。

4. 消防安全

• 氣體滅火：配置七氟丙烷或全氟己酮滅火系統(tǒng)，快速撲滅初期火情。
• 煙霧/溫度報(bào)警：安裝煙感、溫感探測器，聯(lián)動(dòng)滅火和斷電機(jī)制。
• 隔離設(shè)計(jì)：電池模組間設(shè)置防火隔斷，阻止火勢蔓延。

5. 監(jiān)測預(yù)警

• 多參數(shù)監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓、電流、溫度、氣體（如CO、VOCs）等，預(yù)警異常。
• 遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過云平臺(tái)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)，支持遠(yuǎn)程故障診斷和預(yù)警。

6. 運(yùn)維管理

• 定期巡檢：檢查電氣連接、絕緣狀態(tài)、散熱系統(tǒng)等。
• 應(yīng)急預(yù)案：制定火災(zāi)、漏電等應(yīng)急處置流程，定期演練。

FR2V系列磁通門漏電流傳感器

FR2V系列是基于磁通門技術(shù)（Fluxgate）的電流傳感器，能高精度測量直流系統(tǒng)中的微小漏電流，全系列擁有±0.5% 的典型精度，典型增益誤差也僅為±0.5%，，以及極高的零點(diǎn)穩(wěn)定性（典型值±20mV）和極低的溫度漂移（±1.5mV/K），使其在工作溫度范圍內(nèi)讀數(shù)幾乎不受環(huán)境溫度影響，能有效區(qū)分真實(shí)的漏電信號(hào)與溫漂噪聲，避免誤報(bào)警。該系列量程范圍廣，覆蓋±10mA至±300mA，滿足不同規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求。并具有500ms響應(yīng)時(shí)間，適用于實(shí)時(shí)保護(hù)。并擁有隔離耐壓高達(dá)3kV AC/1min（符合IEC 60664-1），電氣間隙與爬電距離均達(dá)到7.2mm。這確保了在1500V直流儲(chǔ)能系統(tǒng)中，即使出現(xiàn)瞬時(shí)高壓浪涌，傳感器也能在原副邊之間建立可靠的安全屏障。

FR2V系列在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

電池包在長期充放電循環(huán)及復(fù)雜工況下，其內(nèi)部線路、連接端子的絕緣層可能因老化、震動(dòng)、潮濕而劣化，產(chǎn)生對(duì)地的漏電流。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，漏電流會(huì)逐漸增大，最終可能引發(fā)短路、熱失控，甚至導(dǎo)致整個(gè)電池艙起火燃燒。FR2V傳感器的解決方案如下：

1.直流漏電流監(jiān)測

儲(chǔ)能系統(tǒng)絕緣故障檢測：FR2V基于磁通門技術(shù)，能高精度測量直流系統(tǒng)中的微小漏電流（如±10mA），適用于儲(chǔ)能柜中直流母線對(duì)地絕緣狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)絕緣電阻下降（如老化、受潮或機(jī)械損傷），漏電流會(huì)增加，F(xiàn)R2V可及時(shí)檢測并輸出電壓信號(hào)，通過BMS或監(jiān)控單元采集輸出電壓（±5V），可設(shè)定閾值（如30mA）觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作?；蛘呓Y(jié)合歐姆定律，可實(shí)時(shí)計(jì)算正負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻值（Riso）進(jìn)行多級(jí)閾值管理：

• 預(yù)警（如 Riso < 100 kΩ）：絕緣水平下降，系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)趨勢，提示計(jì)劃性維護(hù)。
• 告警（如 Riso < 50 kΩ）：絕緣已惡化，發(fā)出聲光告警，上報(bào)云平臺(tái)。
• 故障（如 Riso < 10 kΩ）：嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)，立即指令斷路器分閘，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)保護(hù)。

其應(yīng)用框架圖如下：

2.電池堆疊系統(tǒng)的故障診斷

電池模組間絕緣監(jiān)測： 在多模組堆疊的儲(chǔ)能柜中，F(xiàn)R2V可檢測模組間或模組對(duì)地的漏電流，定位故障模組。其工作溫度為-10°C~70°C，存儲(chǔ)溫度為-40°C~85°C，適應(yīng)戶外儲(chǔ)能柜環(huán)境，但也避免傳感器長時(shí)間暴露在>100°C環(huán)境（如靠近功率器件），以保證壽命。另外其僅有20mA電流消耗，不增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。其應(yīng)用框架圖如下：

系統(tǒng)集成與信號(hào)處理

輸出接口：

• 輸出電壓信號(hào)（±5V），可直接接入PLC、BMS或數(shù)據(jù)采集卡（如NI、ADI）。
• 推薦負(fù)載電阻10kΩ，確保測量精度。

機(jī)械安裝：

• 使用M4螺釘固定，安裝力矩0.9N·m（±10%）。
• 原邊過孔Φ20mm，適配標(biāo)準(zhǔn)母排。

安全與合規(guī)性

• 絕緣耐壓：3kV AC/1min，滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓安全要求。
• 防火材料：外殼UL94-V0級(jí)阻燃，符合儲(chǔ)能柜防火標(biāo)準(zhǔn)。

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與維護(hù)

• 定期校準(zhǔn)：每年檢查零點(diǎn)漂移（典型±20mV），確保測量準(zhǔn)確性。
• 環(huán)境適應(yīng)性：避免安裝在振動(dòng)或潮濕位置，影響傳感器性能。

總結(jié)：

FR2V H00系列憑借高精度、低溫漂、快速響應(yīng)和強(qiáng)隔離特性，是現(xiàn)代儲(chǔ)能系統(tǒng)直流漏電流監(jiān)測的優(yōu)選方案，尤其適用于對(duì)安全性要求極高的柜式鋰電池儲(chǔ)能。結(jié)合BMS和消防系統(tǒng)，可構(gòu)建多層次安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

在儲(chǔ)能裝機(jī)邁向億千瓦級(jí)別的今天，F(xiàn)R2V系列漏電流傳感器提供的已不僅是一個(gè)元器件的功能，其價(jià)值可遠(yuǎn)不止一次緊急斷電，長期的精度穩(wěn)定性才是實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)的關(guān)鍵，通過持續(xù)監(jiān)測絕緣電阻的歷史衰減曲線，可助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)從定期檢修轉(zhuǎn)向基于狀態(tài)的檢修（CBM），精準(zhǔn)決策，提升系統(tǒng)可用性與全生命周期價(jià)值。