蓄电池组保护设计及选型参考

   当蓄电池组一旦出现短路或过流等情况，其破坏性会很强，并会影响UPS系统运行稳定，所以蓄电池组保护设计就至关重要，结合本人经验及相关技术资料，将蓄电池组保护设计过程中注意事项及开关选型建议分享给大家，不能做为设计标准，仅供大家参考学习。

蓄电池组保护设计范围

   蓄电池在多组并联时,组间通常都无均衡措施，若并联组数过多就会导致电池组间出现不均衡现象,从而影响蓄电池的性能及运行寿命。在《蓄电池串并联系安装应用三原则》文中有详细说明。所以本文讨论4组以内蓄电池保护设计及选型范围。

   当一节或多节蓄电池内部成串被短路时(如电池漏液导致),短路电流将会在被短路的电池串中流动,该短路电流不会流过外部保护开关,因此没有装置会主动消除该短路电流。当持续短路导致电池极柱熔断后,电池组将被整体断开,短路电流消失。所以本文讨论的保护范围不涉及蓄电池内部短路时的保护。

   对蓄电池内部短路保护可以配置蓄电池监控系统,通过对单节电池的电压、电流、内阻、温度等进行实时监测,能及时获知电池可能出现的异常,从而防患于未然。

蓄电池组保护系统选型

   蓄电池组保护器件主要有直流断路器和熔断器。

    断路器是线路保护中最为常见的开关器件,它能接通、分断和承载额定电流;当供电回路出现过载或短路等故障电流时,能依据其保护特性在相应时间内完成分闸动作以断开回路,实现故障电流的截止。

   熔断器也是一种线路保护开关器件,当电流超过规定值一定时间后,以自身的热量使熔体熔化从而完成电路分断。熔断器具有良好的“安秒特性”,大电流出现时按照I2t的反时限保护方式快速完成熔断,在不超限的前提下,电流越大则熔断时间越短。熔断器的性能与精度等级相关,精度等级高的熔断器保护会更加精准。

直流断路器和熔断器选型参数要求

1.断路器和熔断器的极限短路分断能力大于故障电流。　

2.断路器和熔断器的额定工作电压大于蓄电池组线路电压。

3.断路器和熔断器须为应用在直流环境的规格，直流电路和交流电路存在较大区别，因交流电的正弦波存在过零点,灭弧相对会更容易;直流电没有过零点,灭弧会更困难。工程上为了降低成本，蓄电池组选用交流断路器或熔断器，这是错误的。

4.对于UPS系统而言电池熔断器通常选用直流750V规格;如果电池配置节数在40节(12V电池)以下,也可采用直流600V的电压规格。

蓄电池组保护设计原则

蓄电池组最佳保护设计架构：主开关选型直流断路器，分组开关选型直流熔断器；

原则一：主开关建议选型直流断路器，如具备良好限流能力的UPS机型,主开关可以采用负荷隔离开关;对于限流能力不足的UPS机型，主开关只能采用直流断路器或直流熔断器。主开关作为短路保护开关和应急时的一次性切断操作开关，由于电压高、电流大，同时性、安全性要求高，不宜采用两个开关并联扩容的简配方式。

原则二：分组开关采用直流熔断器。直流熔断器具有良好的反时限保护特性,具有更好的选择性,应该作为优选方案。采用熔断器方案需要考虑维护的便利性,若不能实现熔芯的可插拔维护则分路需要加装负荷隔离开关。

原则三：分组开关采用直流断路器。若分组开关采用直流断路器,选型容量不能过大,过大可能导致保护不及时致使电池损坏;也需要考虑断路器间的保护配合关系——比如分组断路器全部采用了定时限方案,或者断路器脱扣曲线的短路保护起始点不够高,则可能因单组蓄电池短路时所有分组开关跳闸。

原则四：分组开关不能采用隔离开关,否则单组电池短路或主开关与分组开关之间出现短路时，所有电池均被短路却没有保护措施。