बीईएसएस के सुरक्षा संरक्षण उपाय क्या हैं?

बीईएसएस के सुरक्षा संरक्षण उपाय क्या हैं?

एक बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (बीईएसएस) मेगावॉट-घंटे की ऊर्जा को एक सीमित स्थान में संकुलित करता है। डिज़ाइन पैरामीटर के भीतर संचालित होने पर, यह वर्षों तक विश्वसनीय रूप से चार्ज और डिस्चार्ज करता है। जब सैकड़ों सेलों के रैक में एक एकल सेल थर्मल रनअवे में प्रवेश करता है, तो इसका प्रभाव श्रृंखलागत रूप से पूरे कंटेनर को कुछ ही मिनटों में नष्ट कर सकता है। एक उचित रूप से डिज़ाइन किए गए बीईएसएस की सुरक्षा वास्तुकला इस जोखिम को चार स्वतंत्र सुरक्षा परतों के माध्यम से संबोधित करती है।

परत एक: बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम के माध्यम से सेल-स्तरीय सुरक्षा

बीईएसएस में प्रत्येक लिथियम-आयन सेल की एक सुरक्षित संचालन सीमा होती है, जो वोल्टेज, तापमान और धारा द्वारा परिभाषित की जाती है। बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) प्रत्येक सेल की निगरानी आधे सेकंड से कम के अंतराल पर करती है। जब चार्जिंग के दौरान किसी सेल का वोल्टेज ४.२५ वी से अधिक हो जाता है—जो वह सीमा है जिसके ऊपर लिथियम प्लेटिंग और आंतरिक शॉर्ट-सर्किट के जोखिम तेज़ी से बढ़ जाते हैं—तो बीएमएस शक्ति परिवर्तन प्रणाली को उस स्ट्रिंग के लिए चार्जिंग धारा को कम करने या बंद करने का आदेश देती है। जब डिस्चार्जिंग के दौरान किसी सेल का तापमान ६०°से से अधिक हो जाता है, तो बीएमएस उस स्ट्रिंग की क्षमता कम कर देती है या उसे पूरी तरह से डिस्कनेक्ट कर देती है।

बीएमएस वास्तविक क्षमता की तुलना नामपट्ट क्षमता से करके स्वास्थ्य की स्थिति को ट्रैक करता है। एक सेल जो मूल क्षमता के 70% तक कमजोर हो गया है, एक स्वस्थ सेल की तुलना में प्रति चार्ज-डिस्चार्ज चक्र में अधिक ऊष्मा उत्पन्न करता है, क्योंकि इसका आंतरिक प्रतिरोध बढ़ गया है। बीएमएस उन सेलों को चिह्नित करता है जिनकी प्रतिस्थापन की आवश्यकता है, इससे पहले कि वे ऊष्मीय खतरे बन जाएँ। अनुभवी एकीकर्ताओं द्वारा विकसित आधुनिक प्रणालियाँ वोल्टेज और तापमान के अतिरिक्त संवेदन का उपयोग करती हैं—प्रत्येक सेल मॉड्यूल के लिए दो स्वतंत्र सेंसर—ताकि एकल सेंसर की विफलता के कारण कोई अदृश्य क्षेत्र न बने।

परत दो: तापीय प्रबंधन और संरक्षण

गर्मी विफलता का एक लक्षण है और एक कारण भी है। ४०°से के वातावरण में सक्रिय शीतलन के बिना काम कर रहे बीईएसएस कंटेनर में, केवल चार्ज-डिस्चार्ज साइकिलिंग के कारण आंतरिक रैक के तापमान में वातावरण से ८–१२°से की वृद्धि हो जाती है। ३५°से से ऊपर लगातार काम करने से सेल के क्षरण की दर घातीय रूप से बढ़ जाती है—नॉमिनल तापमान से १०°से के प्रत्येक वृद्धि पर क्षरण की दर लगभग दोगुनी हो जाती है। तरल शीतलन प्रणालियाँ, जो प्रत्येक मॉड्यूल के सीधे संपर्क में ठंडी प्लेटों के माध्यम से शीतलक का संचार करती हैं, पूरे रैक में सेल-से-सेल तापमान भिन्नता को ±२°से के भीतर बनाए रखती हैं। बल प्रवाह वाली वायु-शीतलित प्रणालियाँ कम घनत्व वाली स्थापनाओं के लिए पर्याप्त हैं, लेकिन ये व्यापक तापमान प्रवणताओं की अनुमति देती हैं।

रैक के भीतर शारीरिक समावेशन एकल-कोशिका विफलता के प्रसार को रोकता है। मॉड्यूलों के बीच स्टील विभाजक प्लेटें स्थानिक ऊष्मा को अवशोषित करती हैं और उसे बिखेरती हैं। आईईसी ६२४८५-५ के अनुसार न्यूनतम ६०-मिनट की अग्नि-प्रतिरोधी रेटिंग वाली अग्नि-प्रतिरोधी बाधाएँ कंटेनर के भीतर बैटरी रैक्स को पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, ट्रांसफॉर्मर्स और स्विचगियर से अलग करती हैं।

तीसरी परत: अग्नि का पता लगाना और दमन

थर्मल रनअवे एक विशिष्ट एरोसॉल संकेत छोड़ता है—इलेक्ट्रोलाइट वाष्प, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन—जिसे समर्पित ऑफ-गैस सेंसर द्वारा कोशिका के वेंट होने या लौ दिखाई देने से ३–५ मिनट पहले पहचाना जा सकता है। जल्दी पता लगाने पर तीन एक साथ कार्य शुरू होते हैं: प्रभावित स्ट्रिंग का विद्युत विच्छेदन, ज्वलनशील गैसों को निकालने के लिए कंटेनर वेंटिलेशन प्रणाली की सक्रियण, और दमन प्रणाली की शुरुआत।

एयरोसॉल-आधारित अग्निशमन एजेंट कंटेनर के आंतरिक भाग को पोटैशियम-आधारित कणों से भर देते हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान पहुँचाए बिना अणुस्तर पर दहन श्रृंखला अभिक्रिया को रोकते हैं और कोई अवशेष नहीं छोड़ते। जल-आधारित स्प्रिंकलर के विपरीत, एयरोसॉल प्रणालियाँ क्लास बी (तरल इलेक्ट्रोलाइट) की आग पर प्रभावी होती हैं और जमा हुए जल के माध्यम से शॉर्ट-सर्किट के मार्ग नहीं बनातीं। NFPA 855 आवश्यकता है कि 50 किलोवाट-घंटा से अधिक क्षमता वाली BESS स्थापनाओं की बैटरी के रसायन विज्ञान के अनुकूल स्वचालित अग्निशमन प्रणाली द्वारा सुरक्षा प्रदान की जाए।

चौथी परत: विद्युत विच्छेदन और ग्रिड विच्छेदन

जब बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (बीईएसएस) कंट्रोलर को कोई दोष स्थिति—तापीय, विद्युत या संरचनात्मक—का पता चलता है, तो पहला सुरक्षा उपाय हमेशा विद्युत अलगाव होता है। डीसी-साइड कॉन्टैक्टर्स बैटरी रैक्स और पावर कन्वर्ज़न सिस्टम के बीच खुल जाते हैं। ग्रिड के साथ सामान्य संयुक्ति बिंदु पर एसी ब्रेकर एक साथ खुल जाता है, जिससे पूरा बीईएसएस ऊर्जा स्रोत (ग्रिड चार्जिंग) और लोड दोनों से अलग हो जाता है। यह गैल्वेनिक अलगाव दोष धारा के प्रसार को रोकता है और सुनिश्चित करता है कि कंटेनर के पास आने वाले प्रथम प्रतिक्रिया कर्मी केवल कम होती हुई संग्रहीत ऊर्जा का सामना करें, न कि कोई सक्रिय रूप से आपूर्ति की गई विद्युत दोष का।

मामला: औद्योगिक बीईएसएस स्थापना ग्रिड झटके को सफलतापूर्वक संभालती है

दक्षिणपूर्व एशिया में एक निर्माण सुविधा ने चीन के लियाओनिंग प्रांत में स्थित एक एकीकृत विद्युत उपकरण आपूर्तिकर्ता से प्राप्त 2 एमडब्ल्यूएच बीईएसएस को शिखर काटने और बैकअप शक्ति के लिए स्थापित किया। जब अप्रत्याशित ग्रिड पुनः संयोजन घटना के कारण 2.7× नाममात्र वोल्टेज अतिवोल्टेज उत्पन्न हुआ, तो बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) ने 4 मिलीसेकंड के भीतर इस अतिवोल्टेज का पता लगाया और सर्ज के बैटरी सेल तक पहुँचने से पहले डीसी संपर्क को अस्वीकृत कर दिया। ग्रिड के स्थिर होने तक सुविधा की उत्पादन लाइन 22 मिनट तक BEESS शक्ति पर संचालित होती रही। घटना के बाद की जाँच में शून्य सेल क्षति पाई गई, जिसे BMS के स्वास्थ्य-अवस्था लॉग्स द्वारा सत्यापित किया गया।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

BESS संचालन के लिए सुरक्षित तापमान सीमा क्या है?

लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP) सेल डिस्चार्ज के लिए -20°C से 60°C और चार्जिंग के लिए 0°C से 45°C के बीच सुरक्षित रूप से संचालित होते हैं। इन सीमाओं के बाहर संचालित करने से क्षरण तेज़ हो जाता है। सक्रिय तापीय प्रबंधन सेल को अधिकतम चक्र आयु के लिए 15–35°C की आदर्श सीमा में बनाए रखता है।

BMS एक आसन्न सेल विफलता का पता कैसे लगाता है?

बीएमएस लोड के तहत वोल्टेज ड्रॉप, आंतरिक प्रतिरोध के प्रवृत्तियों और सेल-टू-सेल वोल्टेज विचलन की निगरानी करता है। यदि किसी सेल का आंतरिक प्रतिरोध आधार रेखा से 30% से अधिक बढ़ जाता है, या उसका वोल्टेज स्ट्रिंग के औसत से 100 मिलीवॉल्ट से अधिक विचलित हो जाता है, तो चेतावनी सक्रिय हो जाती है।

क्या एयरोसॉल अग्नि-शमन प्रणालियाँ बीईएसएस के लिए सुरक्षित हैं?

हाँ। पोटैशियम-आधारित एजेंट्स का उपयोग करने वाली एयरोसॉल प्रणालियों को यूएल 9540ए परीक्षण आवश्यकताओं के अनुसार लिथियम-आयन बैटरी आग के लिए विशिष्ट रूप से मान्यता प्राप्त है। वे कोई चालक अवशेष नहीं छोड़ती हैं और पानी-आधारित प्रणालियों की तरह विद्युत खतरे नहीं पैदा करती हैं।

बीईएसएस कंटेनरों के बीच न्यूनतम पृथक्करण दूरी क्या है?

एनएफपीए 855 के अनुसार, बीईएसएस कंटेनरों के बीच या बीईएसएस कंटेनर और आवासीय संरचना के बीच न्यूनतम 3 फुट (0.9 मीटर) की दूरी आवश्यक है। 250 किलोवाट-घंटा से अधिक के बड़े स्थापनाओं के लिए स्थानीय अग्नि संहिता संशोधनों के अनुसार अधिक पृथक्करण की आवश्यकता हो सकती है।

बीईएसएस सुरक्षा प्रणालियों का परीक्षण कितनी बार किया जाना चाहिए?

बीएमएस वोल्टेज और तापमान कैलिब्रेशन की पुष्टि वार्षिक रूप से की जानी चाहिए। आग शमन प्रणाली की कार्यक्षमता का परीक्षण निर्माता के प्रोटोकॉल के अनुसार छह महीने में एक बार किया जाना चाहिए। रैक स्तर पर पूर्ण डिस्चार्ज क्षमता परीक्षण की अवधि दो वर्ष में एक बार की जाने की सिफारिश की जाती है।

क्या एक बीईएसएस को किसी आबाद इमारत में सुरक्षित रूप से स्थापित किया जा सकता है?

हाँ, आईएफसी 1206 और एनएफपीए 855 के अनुसार उचित संरक्षण और वेंटिलेशन के साथ। एलएफपी रासायनिक संरचना को घरेलू स्थापना के लिए प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि इसका थर्मल रनअवे शुरू होने का तापमान एनएमसी की तुलना में अधिक होता है। साइनोटेक ग्रुप जैसे आपूर्तिकर्ता घरेलू तैनाती के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन की गई बीईएसएस विन्यास प्रदान करते हैं।