Un sistema di batterie può segnalare con precisione lo stato di carica e tuttavia sbagliare di diversi kilowatt la potenza immessa in rete. Il BMS (Battery Management System) di solito funziona correttamente. Il problema risiede sul lato CA, in un sensore di corrente all'uscita dell'inverter o nella connessione alla rete, che potrebbe essere stata dimensionata per un intervallo di potenza errato o montata al contrario.
Questi sensori ricevono molta meno attenzione in fase di progettazione rispetto alle celle. E non dovrebbe. Sia i meccanismi di protezione che i limiti di esportazione partono dalle loro letture.
Dove scorre effettivamente la corrente alternata in un sistema di accumulo?
La corrente alternata si presenta in tre luoghi:
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Ingresso del caricabatterie o del raddrizzatore. In questo caso, un trasformatore di corrente (CT) alimenta solitamente la misurazione in ingresso e la protezione da sovracorrente. I circuiti di controllo rapido del convertitore dispongono in genere di propri shunt o sensori di Hall.
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Uscita PCS o inverter, prima di qualsiasi trasformatore elevatore. I trasformatori di corrente esterni servono per i relè di misurazione e protezione; i circuiti di controllo interni utilizzano in genere sensori di Hall.
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Il punto di interconnessione. Un singolo trasformatore di corrente (CT) alimenta il contatore di sito o il regolatore di gestione energetica e, se la lettura è errata, si attiva la limitazione dell'esportazione in base ai dati non corretti.
Perché un CT non ha posto sul bus DC
Se i trasformatori di corrente (CT) sono economici, passivi e isolati, perché non installarne uno sull'uscita del pacco batterie? Perché un CT funziona per induzione e solo una corrente variabile induce qualcosa nel secondario. Peggio ancora, una componente continua spinge il nucleo verso la saturazione e distorce qualsiasi componente alternata sovrapposta.
All'interno del pacco batterie, shunt e sensori ad effetto Hall svolgono questo compito. Uno shunt, una resistenza di precisione di basso valore, è preciso e semplice, ma si trova al potenziale del pacco e necessita di un amplificatore isolato. Un sensore Hall legge il campo magnetico attorno al conduttore ed è isolato per sua stessa natura. Pagina BMS e PCM Il sito large-battery.com spiega come il pacco batteria utilizza queste letture.
Sul lato CA, lo stesso isolamento rappresenta il vantaggio di silenziosità del trasformatore di corrente (CT). Il suo secondario non ha alcun collegamento elettrico con il conduttore primario, quindi il misuratore o il relè funzionano a una tensione isolata molto più bassa. Il circuito secondario è normalmente messo a terra in un punto, quindi non può fluttuare a una tensione accoppiata e dispone di un percorso di guasto in caso di cedimento dell'isolamento. Inoltre, la tensione nominale dell'isolamento deve essere adeguata al conduttore: un componente da 600 V non è adatto a un'uscita di un inverter da 690 V, per quanto la finestra di tolleranza sia perfetta.
CT, bobina di Rogowski o sensore di Hall: quale va dove?
Una bobina di Rogowski è un avvolgimento con nucleo d'aria, solitamente flessibile, la cui uscita traccia la velocità di variazione della corrente; un integratore trasforma questo segnale in una lettura di corrente. Un sensore di Hall a circuito chiuso gestisce sia la corrente alternata che quella continua, e questo è importante anche sul lato CA. Le normative di interconnessione alla rete limitano la quantità di corrente continua che un inverter può immettere, e un trasformatore di corrente convenzionale non ne tiene conto.
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Sensore |
Misure |
Punti di forza |
Stai attento |
Utilizzo tipico |
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Trasformatore di corrente |
Solo aria condizionata |
Classi di accuratezza passive, isolate e ben definite |
L'offset CC lo satura; pericolo secondario aperto |
Misurazione e protezione al punto di connessione alla rete e all'uscita PCS. |
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Bobina di Rogowski |
Solo aria condizionata |
Nessuna saturazione; si adatta a grandi barre collettrici |
Necessita di un integratore; meno potente a basse correnti. |
Ristrutturazioni, sbarre collettrici ad alta corrente, misurazione armonica |
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Sensore di Hall (a circuito chiuso) |
AC e DC |
Misura entrambi, output isolato |
Necessita di un alimentatore; offset e deriva termica |
Bus CC, circuiti di controllo del convertitore, controlli dell'iniezione CC |
In pratica, molti sistemi di archiviazione finiscono per utilizzare tutti e tre, ciascuno nel punto in cui i suoi punti deboli sono meno rilevanti.
Quattro righe su una scheda dati di una TAC che vale la pena leggere due volte
Rapporto
Un trasformatore di corrente 400/5 eroga 5 A sul secondario con un primario da 400 A. Quanto dovrebbe essere grande il primario? Più vicino alla corrente di esercizio reale di quanto presuppongano molte prime bozze. Un gruppo elettrogeno da 250 kW su una connessione trifase a 480 V assorbe circa 300 A per fase a pieno carico, quindi un 400/5 è adatto. Un componente 600/5 scelto "per margine" vede lo stesso sistema a vuoto a 30 kW, circa 36 A, come il 6% della sua potenza nominale.
Classe di precisione
È proprio in questa fascia bassa che le classi di precisione si differenziano. La classe 0.5 limita l'errore di rapporto a ±0.5% alla corrente nominale, ma ammette circa ±1.5% in prossimità del 5% della corrente nominale; la classe 0.5S si attesta intorno a ±0.75% in quella zona. In un impianto che rimane inattivo tutta la notte, la differenza si ripercuote sui consumi energetici.
La classe di protezione 5P10 indica che l'errore composito rimane entro il 5% fino a dieci volte la corrente nominale. Un trasformatore di corrente di misura è progettato per saturarsi durante un guasto, preservando il contatore, mentre un trasformatore di corrente di protezione deve rimanere lineare per il relè.
Onere
Un decimo di ohm di filo su un secondario da 5 A consuma da solo 2.5 VA. Su un trasformatore di corrente da 5 VA, ciò significa che metà della potenza nominale è andata persa. Facile da non notare.
Quel filo fa parte del carico, ovvero del carico totale in VA del circuito secondario, e la precisione è valida solo entro il valore nominale. Su un circuito secondario da 1 A, lo stesso filo consuma 0.1 VA, motivo per cui i trasformatori di corrente da 1 A sono comuni sui lunghi tratti.
Fattore di forma
I trasformatori di corrente a nucleo diviso si fissano attorno a un cavo esistente, il che semplifica notevolmente gli interventi di ammodernamento, sebbene in molti modelli compromettano leggermente la precisione. La finestra è dimensionata per il conduttore isolato, non per il rame nudo.
La regola dell'istruzione secondaria aperta
Non lasciare mai aperto il secondario di un trasformatore di corrente convenzionale mentre il primario è sotto tensione. Senza un percorso per la corrente, il nucleo si satura e i terminali secondari possono sviluppare una tensione pericolosamente elevata, sufficiente a ferire un tecnico o a danneggiare l'isolamento. I morsetti di cortocircuito consentono di sostituire un contatore in sicurezza.
Il CT che è stato installato al contrario
Durante la fase di messa in servizio, il contatore del sito mostrava un'esportazione, mentre le batterie si stavano chiaramente caricando dalla rete. Non c'era nulla di rotto. Il trasformatore di corrente è stato attivato con P1 e P2 invertiti, quindi il contatore leggeva l'importazione come esportazione. La limitazione dell'esportazione ha quindi avuto effetto negativo sul sito.
La riparazione richiede pochi minuti. Trovare il problema può richiedere un giorno, soprattutto quando uno dei tre trasformatori di corrente è invertito e i totali sembrano anomali anziché errati. Controllare ogni fase prima di alimentare il sistema, con P1 verso la sorgente e S1 e S2 sui terminali corrispondenti del contatore, è il test più economico disponibile in loco.
Cosa ti dicono i campioni che una scheda tecnica non ti dirà
Molti OEM acquistano da un Produttore di trasformatori di corrente in Cinae le schede tecniche raramente distinguono i fornitori. Le differenze emergono nei componenti e nella documentazione:
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Campioni testati nella configurazione del cliente. Verificare il rapporto e l'errore di fase in diversi punti, compreso il punto di minimo dove il sistema è inattivo, con il misuratore e i cavi di lunghezza reale collegati. Un componente che soddisfa i requisiti di classe sul banco del fornitore può non soddisfarli con un onere diverso.
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Rapporti di prova per il modello specifico. Registri dei test di routine per lotto, oltre ai test di tipo eseguiti da un laboratorio indipendente. Un report per un modello simile non copre automaticamente il componente consegnato.
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Il riconoscimento UL per i progetti nordamericani è verificato nel database pubblico di UL, anziché essere ricavato da un logo su un file PDF.
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Tempi di consegna. I rapporti standard sono spesso disponibili a magazzino; per finestre o rapporti personalizzati i tempi di consegna possono allungarsi di diverse settimane. Richiedete i tempi di produzione, non quelli per i campioni.
Collaborare con un produttore di trasformatori di corrente in Cina è una prassi consolidata per molti OEM e integratori, e i fornitori competenti si aspettano queste domande. Una risposta vaga è un segnale per sospendere l'ordine.
Ne vale la pena
Nessuno programma una revisione del progetto in base a un trasformatore di corrente. Eppure, quello alla connessione alla rete decide se il controllore di sito ritiene che stia importando o esportando energia, e quello all'ingresso del caricabatterie decide quando scatta la protezione. Un pomeriggio dedicato a rapporti di trasformazione, carichi e test di laboratorio su campioni costa molto meno che inseguire un falso allarme in un sito a tre ore di distanza.
FAQ
Un trasformatore di corrente (CT) può misurare la corrente all'interno del pacco batterie? No. Un trasformatore di corrente (CT) reagisce solo alle variazioni di corrente, quindi non può misurare la corrente continua del pacco batterie. Gli shunt e i sensori di Hall si occupano di questo aspetto.
È meglio una scuola secondaria di classe 1 A o di classe 5 A? Nessuno dei due di default. Un secondario da 1 A tollera molto meglio lunghi tratti di cavo; un secondario da 5 A è adatto a brevi tratti e a molti contatori esistenti.
La TAC a nucleo diviso compromette la precisione? In molti progetti, leggermente. Per la misurazione retrofit, il compromesso è generalmente accettabile, a condizione che la classe di precisione dichiarata sia ancora adeguata all'applicazione.
