[实用新型]一种用于BESS系统的电力电子开关装置

说明书

本实用新型提供了一种用于BESS系统的电力电子开关装置，包括电池模组，若干个电池模组并联汇集后组成一个BESS储能单元，所述电池模组连接有用于实时监测电池模组直流电变化率的电力电子开关，所述电力电子开关与直流母线连接设置，所述电力电子开关由电子开关DC、直流传感器TA2和熔断器F3组成；本实用新型结构简单，操作便捷，能够在BESS储能系统发生故障时，实时有效的切除故障部分。

技术领域

本实用新型涉及储能电站检测技术领域，特别是一种用于BESS系统的电力电子开关装置。

背景技术

储能电站电池系统部分，由电芯构成模组，由模组构成电池模组，由电池模组构成电池储能系统(BESS)，拓扑有采用低压并联汇集及中高压串联直挂两种方式，目前以低压并联汇集为主流方式。BESS系统电压多为1000V、1500V，通过PCS与交流电网交换功率。

当BESS发生短路故障时，故障电流上升是非常迅速，按照头部电池企业实测提供数值，单电池模组容量为372.7kWh时，短路电流在0.66ms上升峰值为10.65kA。在极短的时间内给BESS系统设备造成热/电损害。

而目前在BESS的保护策略方面，绝大多数集成商均采用“隔离开关+熔断器”的进行保护。现BESS直流保护示意图如图1所示：

图中①为电池模组，②主控箱，③为直流母线。其中①内部由若干电芯bat、内熔断器F2等组成，②内部由隔离开关QS1、直流接触器K1～K3、预充电阻R1、电流互感器TA1、主回路熔断器F1等组成。若干电池模组并联汇集后组成一个BESS单元。

采用该种方案存在的问题如下：

F1、F2熔断器的系统时间常数决定暂态电流上升时间，当选用较小的时间常数(2.5ms)，熔断器可以快速开断，要求熔断器本体材料能快速进行能量吸收并冷却电弧，当选用较大的时间常数(6ms)，熔断器熔断材料的温度上升缓慢，电弧最终形成时，不能被能量吸收材料并充分冷却。目前选用额定分断能力为250kA，时间常数≤5ms，额定电流100A～450A的熔断器，需要订制，价格较高；

该方案最小分断电流为5In，对于BESS，可能出现的1.1In～5In电流，无法分断，为应对小电流、拉负荷电流，需考虑快速隔离开关配合使用；

无法提供自动重新供电保护，一旦短路动作，需全部更换；

BESS系统内F1、F2熔断器以及上级PCS直流侧熔断器参数均选择一致，无法形成级差配合；

动作时间为ms级别，一般为20～50ms，在熔断器未熔断之前，短路电流持续增加，电池电芯本身需要承受较大的短路电流，对电池设备的要求较高，BESS成本增加的同时系统的风险也在增加；

由于熔断器熔片本身具有离散性，当作为主短路保护器件时，熔断的时间较长，模组内部尚设置有内熔断器F2；

BESS今后发展的趋势，单电池模组的容量还将进一步增大，意味着短路电流的水平还将进一步增大，额定电流也将超过450A，意味着现有的熔断器设备对于未来发展的趋势难以适应。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种能够在BESS储能系统发生故障时，实时有效的切除故障部分的用于BESS系统的电力电子开关装置。

本实用新型采用以下方法来实现：一种用于BESS系统的电力电子开关装置，包括电池模组，若干个电池模组并联汇集后组成一个BESS储能单元，所述电池模组连接有用于实时监测电池模组直流电变化率的电力电子开关，所述电力电子开关与直流母线连接设置，所述电力电子开关由电子开关DC、直流传感器TA2和熔断器F3组成。

进一步的，所述电子开关DC的输出端与所述熔断器F3连接设置，所述电子开关DC的输入端与所述直流母线的正负极连接设置，所述熔断器F3经所述直流传感器TA2与所述电池模组连接。