Ein Batteriesystem kann den Ladezustand zuverlässig melden und dennoch die Netzeinspeisung um mehrere Kilowatt falsch berechnen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) funktioniert in der Regel einwandfrei. Die Ursache liegt auf der Wechselstromseite, entweder an einem Stromsensor am Wechselrichterausgang oder an der Netzverbindung, die für den falschen Bereich dimensioniert oder falsch herum montiert wurde.
Diese Sensoren erhalten bei der Entwicklung deutlich weniger Aufmerksamkeit als die Zellen. Das sollte nicht so sein. Schutzauslösungen und Exportgrenzwerte basieren beide auf ihren Messwerten.
Wo fließt der Wechselstrom in einem Speichersystem tatsächlich?
Wechselstrom tritt an drei Stellen auf:
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Ladegerät- oder Gleichrichtereingang. Ein Stromwandler dient hier üblicherweise der Eingangsmessung und dem Überstromschutz. Die schnellen Regelschleifen des Umrichters verfügen in der Regel über eigene Shunts oder Hall-Sensoren.
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PCS- oder Wechselrichterausgang, vor jedem Aufwärtstransformator. Externe Stromwandler dienen der Messung und den Schutzrelais; interne Regelkreise verwenden typischerweise Hall-Sensoren.
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Der Verbindungspunkt. Ein einzelner Stromwandler (CT) speist den Zähler vor Ort oder den Energiemanagement-Controller, und wenn dieser falsche Werte misst, läuft die Exportbegrenzung auf Basis fehlerhafter Daten.
Warum ein CT im DC-Bus nichts zu suchen hat
Wenn Stromwandler günstig, passiv und isoliert sind, warum sollte man dann nicht einen am Ausgang des Akkupacks verwenden? Weil ein Stromwandler induktiv arbeitet und nur ein sich ändernder Strom etwas im Sekundärkreis induziert. Schlimmer noch: Eine Gleichstromkomponente treibt den Kern in die Sättigung und verzerrt den darüberliegenden Wechselstrom.
Im Inneren des Akkus übernehmen Shunts und Hall-Sensoren diese Aufgabe. Ein Shunt, ein präziser Widerstand mit niedrigem Wert, ist genau und einfach, liegt aber auf Akkupotenzial und benötigt einen isolierten Verstärker. Ein Hall-Sensor misst das Magnetfeld um den Leiter und ist konstruktionsbedingt isoliert. BMS- und PCM-Seite Auf large-battery.com wird erklärt, wie die Akkuseite diese Messwerte nutzt.
Auf der Wechselstromseite liegt der eigentliche Vorteil des Stromwandlers in dieser Isolation. Seine Sekundärseite ist nicht mit dem Primärleiter verbunden, sodass Messgerät oder Relais mit einer deutlich niedrigeren, isolierten Spannung arbeiten. Der Sekundärkreis ist normalerweise an einem Punkt geerdet, sodass er nicht auf eine gekoppelte Spannung hochschwingen kann und bei einem Isolationsfehler einen Fehlerpfad aufweist. Die Isolationsfestigkeit muss den Leiter abdecken: Ein 600-V-Bauteil darf nicht an einen 690-V-Wechselrichterausgang angeschlossen werden, selbst wenn die Öffnung optimal passt.
Stromwandler, Rogowski-Spule oder Hall-Sensor: Welcher Sensor gehört wohin?
Eine Rogowski-Spule ist eine luftgefüllte, meist flexible Wicklung, deren Ausgangssignal die Stromänderungsgeschwindigkeit erfasst; ein Integrator wandelt dieses Signal in einen Strommesswert um. Ein Hall-Sensor mit geschlossenem Regelkreis verarbeitet sowohl Wechsel- als auch Gleichstrom, was auch auf der Wechselstromseite relevant ist. Netzanschlussregeln begrenzen die vom Wechselrichter einzuspeisende Gleichstrommenge, die ein herkömmlicher Stromwandler nicht berücksichtigt.
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Sensor |
Maßnahmen |
Stärken |
Achten Sie auf |
Typische Verwendung |
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Stromwandler |
Nur Wechselstrom |
Passive, isolierte, klar definierte Genauigkeitsklassen |
Gleichstrom-Offset führt zur Sättigung; Gefahr eines offenen Sekundärkreises |
Messung und Schutz am Netzanschluss und am PCS-Ausgang |
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Rogowski-Spule |
Nur Wechselstrom |
Keine Sättigung; passt um große Stromschienen |
Benötigt einen Integrator; schwächer bei niedrigen Strömen |
Nachrüstungen, Hochstrom-Sammelschienen, Oberwellenmessung |
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Hall-Sensor (geschlossener Regelkreis) |
AC und DC |
Misst beides, isolierter Ausgang |
Benötigt eine Stromversorgung; Offset und Temperaturdrift |
Gleichstromzwischenkreis, Umrichter-Regelkreise, Gleichstromeinspeisungsprüfungen |
In der Praxis nutzen viele Speichersysteme letztendlich alle drei, und zwar jeweils dort, wo ihre Schwachstellen am wenigsten ins Gewicht fallen.
Vier Zeilen auf einem CT-Datenblatt, die es wert sind, zweimal gelesen zu werden
Ratio
Ein 400/5-Stromwandler liefert 5 A auf der Sekundärseite bei 400 A Primärstrom. Wie groß sollte die Primärseite sein? Näher am tatsächlichen Betriebsstrom, als in vielen ersten Entwürfen angenommen. Ein 250-kW-Stromwandler an einem 480-V-Drehstromanschluss zieht unter Volllast etwa 300 A pro Phase, daher ist ein 400/5-Wandler ausreichend. Ein 600/5-Wandler, der „zur Reserve“ gewählt wurde, sieht dasselbe System im Leerlauf mit 30 kW, also etwa 36 A, was 6 % seiner Nennleistung entspricht.
Genauigkeitsklasse
Im unteren Bereich unterscheiden sich die Genauigkeitsklassen. Klasse 0.5 begrenzt den Fehler des Übersetzungsverhältnisses auf ±0.5 % bei Nennstrom, erlaubt aber etwa ±1.5 % nahe 5 % des Nennstroms; Klasse 0.5S hält dort etwa ±0.75 % ein. Bei einer Anlage, die jede Nacht im Leerlauf ist, schlägt sich dieser Unterschied in den Energiekosten nieder.
Die Schutzklasse 5P10 bedeutet, dass der Gesamtfehler bis zum Zehnfachen des Nennstroms innerhalb von 5 % bleibt. Ein Messstromwandler (CT) soll im Fehlerfall in die Sättigung gehen und so den Zähler schützen, während ein Schutzstromwandler (CT) für das Relais linear bleiben muss.
Belastung
Ein Zehntel Ohm Drahtwiderstand an einer 5-A-Sekundärwicklung verbraucht allein 2.5 VA. Bei einem 5-VA-Stromwandler ist das die Hälfte der Nennleistung. Leicht zu übersehen.
Dieser Draht ist Teil der Last, der Gesamtlast des Sekundärkreises in VA, und die Genauigkeit gilt nur innerhalb des Nennwerts. Bei einem 1-A-Sekundärkreis kostet derselbe Draht 0.1 VA, was ein Grund dafür ist, dass 1-A-Stromwandler bei langen Leitungen üblich sind.
Formfaktor
Stromwandler mit geteiltem Kern werden um ein vorhandenes Kabel geklemmt, was Nachrüstungen deutlich vereinfacht, allerdings geht dies in vielen Ausführungen mit einem gewissen Genauigkeitsverlust einher. Das Messfenster ist auf den isolierten Leiter, nicht auf das blanke Kupfer, ausgelegt.
Die Regel der offenen Sekundärschule
Lassen Sie die Sekundärseite eines herkömmlichen Stromwandlers niemals offen, solange die Primärseite unter Spannung steht. Ohne Strompfad sättigt sich der Kern, und an den Sekundärklemmen kann eine gefährlich hohe Spannung entstehen, die einen Techniker verletzen oder die Isolierung beschädigen kann. Durch Kurzschließen der Klemmenblöcke lässt sich ein Zähler sicher austauschen.
Der falsch herum eingebaute Stromwandler
Während der Inbetriebnahme zeigte der Zähler vor Ort eine Einspeisung an, obwohl die Batterien offensichtlich über das Netz geladen wurden. Es ist nichts defekt. Der Stromwandler wurde mit vertauschten Anschlüssen (P1 und P2) angeschlossen, sodass der Zähler fälschlicherweise eine Einspeisung anzeigt. Die Einspeisungsbegrenzung wirkt sich somit negativ auf die Anlage aus.
Die Behebung des Problems dauert nur wenige Minuten. Die Fehlersuche kann einen Tag in Anspruch nehmen, insbesondere wenn einer von drei Stromwandlern verpolt ist und die Summenwerte eher ungewöhnlich als korrekt erscheinen. Die kostengünstigste Testmethode vor Ort ist die Überprüfung jeder Phase vor der Inbetriebnahme, wobei P1 zur Quelle und S1 und S2 an den entsprechenden Zählerklemmen angeschlossen sind.
Welche Beispiele zeigen Ihnen, was ein Datenblatt nicht aussagt?
Viele OEMs kaufen von einem Stromwandlerhersteller in ChinaUnd die Datenblätter helfen selten, die verschiedenen Anbieter zu unterscheiden. Die Unterschiede zeigen sich in den Bauteilen und den Unterlagen:
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Die Muster wurden in der Einrichtung des Käufers getestet. Überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und den Phasenfehler an mehreren Punkten, insbesondere im Leerlaufbereich des Systems, mit angeschlossenem Messgerät und den tatsächlichen Leitungslängen. Ein Bauteil, das auf dem Prüfstand des Lieferanten die Anforderungen erfüllt, kann bei anderer Belastung außerhalb dieser Anforderungen liegen.
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Testberichte für das genaue Modell. Routinemäßige Prüfprotokolle pro Charge sowie Typprüfungen durch ein unabhängiges Labor. Ein Prüfbericht für ein ähnliches Modell deckt das gelieferte Teil nicht automatisch ab.
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Die UL-Anerkennung für nordamerikanische Projekte wurde in der öffentlichen Datenbank von UL überprüft und nicht anhand eines Logos in einer PDF-Datei ermittelt.
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Lieferzeiten. Standardverhältnisse sind oft ab Lager lieferbar; Sonderanfertigungen können die Lieferzeit um Wochen verlängern. Bitte erfragen Sie die Produktionszeit, nicht die Lieferzeit für Muster.
Die Zusammenarbeit mit einem Stromwandlerhersteller in China ist für viele OEMs und Systemintegratoren Routine, und kompetente Lieferanten erwarten diese Fragen. Eine unklare Antwort ist ein Signal, die Bestellung zu stoppen.
Es hat sich gelohnt, den Nachmittag zu verbringen
Niemand plant eine Designprüfung um einen Stromwandler herum. Doch der Stromwandler am Netzanschluss entscheidet, ob die Anlagensteuerung Strom importiert oder exportiert, und der am Ladegeräteingang bestimmt, wann der Schutz auslöst. Ein Nachmittag, der für Übersetzungsverhältnis, Belastung und einen Labortest mit Mustern aufgewendet wird, ist deutlich günstiger als die Fehlersuche nach einer Fehlauslösung an einer drei Stunden entfernten Anlage.
FAQ
Kann ein Stromwandler den Strom im Inneren des Akkus messen? Nein. Ein Stromwandler reagiert nur auf Stromänderungen und kann daher keine Gleichspannung messen. Dafür werden Shunts und Hall-Sensoren verwendet.
Ist eine 1A- oder eine 5A-Sekundärkamera besser? Keines von beiden standardmäßig. Eine 1A-Sekundäruhr verträgt lange Vorlaufstrecken deutlich besser; eine 5A-Sekundäruhr eignet sich für kurze Vorlaufstrecken und viele bestehende Zähler.
Geht bei einem geteilten Computertomographen Genauigkeit verloren? Bei vielen Ausführungen geringfügig. Für die Nachrüstung von Messgeräten ist der Austausch in der Regel akzeptabel, sofern die angegebene Genauigkeitsklasse noch für die Anwendung geeignet ist.
