배터리 저장 장치의 AC 측 전류 감지: 센서 선택 및 절연

배터리 시스템은 충전 상태를 정확하게 보고할 수 있지만, 계통으로의 전력 송출량을 수 킬로와트 정도 잘못 계산할 수도 있습니다. 일반적으로 배터리 관리 시스템(BMS) 자체는 문제가 없습니다. 문제는 교류(AC) 측, 즉 인버터 출력단의 전류 센서나 잘못된 주행 거리에 맞춰 설계되었거나 거꾸로 설치된 계통 연결부에 있는 경우가 많습니다.

이 센서들은 배터리 셀에 비해 설계 과정에서 훨씬 적은 관심을 받습니다. 하지만 그럴 필요가 없습니다. 보호 차단 및 출력 제한은 모두 이 센서들의 측정값을 기반으로 하기 때문입니다.

저장 시스템에서 교류 전류는 실제로 어디로 흐릅니까?

교류 전류는 세 곳에서 발생합니다.

• 충전기 또는 정류기 입력. 여기서 CT는 일반적으로 입력 계측 및 과전류 보호 기능을 제공합니다. 컨버터의 고속 제어 루프에는 일반적으로 자체 션트 또는 홀 센서가 있습니다.

• PCS 또는 인버터 출력승압 변압기 앞에 설치됩니다. 외부 CT는 계측 및 보호 계전기에 사용되며, 내부 제어 루프에는 일반적으로 홀 센서가 사용됩니다.

• 상호 연결 지점. 단일 전류 변압기(CT)가 현장 계량기 또는 에너지 관리 컨트롤러에 전력을 공급하며, 만약 판독값이 잘못되면 잘못된 데이터를 기반으로 수출 제한 기능이 작동하게 됩니다.

CT가 DC 버스에 탑승할 자리가 없는 이유

CT가 저렴하고 수동적이며 절연되어 있다면 왜 팩 출력에 사용하지 않는 걸까요? CT는 유도 방식으로 작동하며, 변화하는 전류만이 2차 코일에 유도 전류를 발생시키기 때문입니다. 더 심각한 것은 직류 성분이 코어를 포화 상태로 만들고 그 위에 얹힌 교류 전류를 왜곡시킨다는 점입니다.

배터리 팩 내부에는 션트와 홀 효과 센서가 이 역할을 수행합니다. 정밀한 저저항 소자인 션트는 정확하고 간단하지만, 팩 전위와 동일한 전압에 노출되므로 절연 증폭기가 필요합니다. 홀 센서는 도체 주변의 자기장을 측정하며 설계상 절연되어 있습니다. BMS 및 PCM 페이지 large-battery.com에서는 배터리 팩 측에서 이러한 측정값을 어떻게 활용하는지 설명합니다.

교류 측에서도 동일한 절연 특성이 CT의 숨겨진 장점입니다. CT의 2차측은 1차측 도체와 전기적으로 연결되어 있지 않으므로 계량기나 릴레이는 훨씬 낮은 절연 전압에서 작동합니다. 2차 회로는 일반적으로 한 지점에서 접지되므로 결합 전압으로 부유되는 것을 방지하고 절연이 파손될 경우 고장 경로를 제공합니다. 또한 절연 정격은 도체를 포함해야 합니다. 아무리 잘 맞더라도 600V 절연 부품은 690V 인버터 출력에 사용해서는 안 됩니다.

CT, 로고스키 코일 또는 홀 센서: 어느 것이 어디에 설치되어야 할까요?

로고스키 코일은 일반적으로 유연한 공심 권선으로, 전류 변화율을 출력하며, 적분기는 이를 전류 값으로 변환합니다. 폐루프 홀 센서는 교류와 직류 모두를 감지할 수 있으며, 이는 교류 측에서도 중요합니다. 계통 연계 규정은 인버터가 주입할 수 있는 직류량을 제한하는데, 기존의 변류기는 이를 감지하지 못합니다.

실제로 많은 스토리지 시스템은 세 가지 모두를 사용하며, 각각의 약점이 가장 덜 중요한 위치에 배치합니다.

CT 데이터시트에서 두 번 읽어볼 가치가 있는 네 줄의 내용

비율

400/5 CT는 1차측 전류 400A에서 2차측 전류 5A를 공급합니다. 그렇다면 1차측 전류는 얼마나 커야 할까요? 많은 초기 설계에서 가정하는 것보다 실제 작동 전류에 더 가깝게 설계해야 합니다. 480V 3상 연결에서 250kW PCS는 정격 부하 시 상당 약 300A를 소모하므로 400/5 CT가 적합합니다. "안전 여유"를 고려하여 600/5 CT를 선택하면 동일한 시스템이 30kW의 공회전 상태일 때 약 36A의 전류를 소모하며, 이는 정격 전류의 6%에 해당합니다.

정확도 등급

정확도 등급은 바로 그 낮은 전류 영역에서 차이를 보입니다. 0.5 등급은 정격 전류에서 비율 오차를 ±0.5%로 제한하지만, 정격 전류의 5% 부근에서는 약 ±1.5%의 오차를 허용합니다. 반면 0.5S 등급은 해당 영역에서 약 ±0.75%의 오차를 허용합니다. 매일 밤 가동을 중단하는 시설의 경우, 이러한 오차 차이는 결국 에너지 비용에 반영됩니다.

5P10 보호 등급은 정격 전류의 최대 10배까지 복합 오차가 5% 이내로 유지됨을 의미합니다. 계측용 CT는 고장 발생 시 포화되어 계측기를 보호하는 역할을 하는 반면, 보호용 CT는 계전기 작동을 위해 선형성을 유지해야 합니다.

부담

5A 2차 권선에서 0.1옴의 저항값을 가진 전선은 그 자체로 2.5VA의 전력을 소모합니다. 5VA 변류기(CT)에서는 정격 용량의 절반이 소모되는 셈입니다. 이를 간과하기 쉽습니다.

해당 전선은 부하의 일부이며, 2차 회로의 총 부하(VA)에 포함되므로 정확도는 정격 수치 내에서만 유지됩니다. 1A 2차 회로에서 동일한 전선은 0.1VA의 부하를 발생시키는데, 이것이 긴 회로에 1A CT가 흔히 사용되는 이유 중 하나입니다.

폼 팩터

분할 코어 CT는 기존 케이블을 감싸는 방식으로 설치되므로 개조 작업이 훨씬 쉬워지지만, 많은 설계에서 정확도가 다소 떨어집니다. 윈도우 크기는 절연 도체의 크기에 맞춰 설계되며, 나동선의 크기에 맞춰 설계되는 것은 아닙니다.

개방형 2차 규칙

일반적인 변류기(CT)의 1차측에 전류가 흐르는 동안 2차측을 절대로 개방해 두지 마십시오. 전류가 흐를 경로가 없으면 코어가 포화되어 2차측 단자에 위험할 정도로 높은 전압이 발생할 수 있으며, 이는 기술자에게 부상을 입히거나 절연체를 파손시킬 수 있습니다. 단자 블록을 단락시키면 계량기를 안전하게 교체할 수 있습니다.

CT가 거꾸로 설치되었습니다.

시운전 중에 현장 계량기는 배터리가 계통에서 충전되고 있음에도 불구하고 수출량을 표시합니다. 고장난 부분은 없습니다. CT(변환기 회로)의 P1과 P2 단자가 반대로 연결되어 계량기가 수입량을 수출량으로 잘못 인식하는 것입니다. 이로 인해 수출량 제한이 오히려 현장에 악영향을 미칩니다.

수리는 몇 분이면 끝납니다. 하지만 원인을 찾는 데는 하루가 걸릴 수도 있는데, 특히 세 개의 CT 중 하나가 반대로 연결되어 총량이 잘못되어 보이는 경우에는 더욱 그렇습니다. 전원을 공급하기 전에 모든 상을 점검하는 것이 가장 저렴한 방법입니다. 이때 P1은 전원 쪽으로, S1과 S2는 해당 계량기 단자에 연결해야 합니다.

제품 사양서에는 나와 있지 않은 정보를 샘플이 어떻게 알려줄까요?

많은 OEM 업체들이 그곳에서 부품을 구매합니다. 중국 전류변압기 제조업체데이터시트만으로는 공급업체를 구분하기 어렵습니다. 차이점은 부품과 서류에서 나타납니다.

• 구매자가 설치한 환경에서 샘플을 테스트했습니다. 시스템이 유휴 상태인 저전압 영역을 포함하여 여러 지점에서 실제 계량기와 연결된 리드선을 사용하여 비율 및 위상 오차를 확인하십시오. 공급업체 실험실에서 등급을 충족하는 부품이라도 부하가 달라지면 등급을 벗어날 수 있습니다.

• 해당 모델에 대한 테스트 보고서입니다. 배치별 정기 검사 기록과 독립 연구소의 형식 검사 결과가 포함됩니다. 유사 모델에 대한 보고서가 납품된 부품에 자동으로 적용되는 것은 아닙니다.

• 북미 프로젝트에 대한 UL 인증은 PDF 파일의 로고가 아닌 UL의 공개 데이터베이스에서 확인되었습니다.

• 리드타임. 표준 비율은 대부분 재고에서 바로 출고되지만, 맞춤형 비율이나 창 크기는 몇 주가 더 소요될 수 있습니다. 샘플 제작 기간이 아닌 생산 소요 기간을 문의하십시오.

중국의 변류기 제조업체와 협력하는 것은 많은 OEM 및 시스템 통합업체에게 일상적인 일이며, 유능한 공급업체는 이러한 질문을 예상합니다. 모호한 답변은 주문을 보류해야 한다는 신호입니다.

오후 시간을 투자할 만한 가치가 있습니다.

누구도 CT(전류 변환기)를 기준으로 설계 검토 일정을 잡지는 않습니다. 하지만 계통 연결부의 CT는 현장 제어기가 전력을 수입하는지 수출하는지 판단하는 데 중요한 역할을 하며, 충전기 입력부의 CT는 보호 회로가 언제 트립되는지를 결정합니다. 전압 비율, 부하, 샘플 벤치 테스트에 시간을 투자하는 것이 3시간이나 떨어진 현장에서 발생하는 사소한 트립 문제를 해결하는 것보다 훨씬 저렴합니다.

FAQ

CT(전류 변환기)로 배터리 팩 내부의 전류를 측정할 수 있습니까? 아니요. CT는 전류 변화에만 반응하므로 직류를 측정할 수 없습니다. 직류는 션트와 홀 센서가 담당합니다.

1A 등급의 부전공이 더 나은가요, 아니면 5A 등급의 부전공이 더 나은가요? 기본 설정값은 둘 다 아닙니다. 1A 보조 저항은 긴 배선 거리에 훨씬 더 잘 견디며, 5A 보조 저항은 짧은 배선 거리와 기존 계량기에 적합합니다.

분할 코어 CT는 정확도를 떨어뜨리는가? 많은 설계에서 약간의 차이가 발생합니다. 기존 계량기를 개조하는 경우, 명시된 정확도 등급이 해당 용도에 적합한 한 이러한 차이는 일반적으로 허용됩니다.