Влияние импульсных перенапряжений на аккумуляторы и другие химические источники тока

Влияние импульсных перенапряжений на аккумуляторы и другие химические источники тока

  1. Пробой/повреждение управляющей и защитной электроники:
    • БМС (Battery Management System), встроенные преобразователи, балансиры, логика — наиболее уязвимая часть. Импульсные перенапряжения могут вызвать их выход из строя или нестабильную работу (перезаряд, переразряд).
    • Особенно уязвимы литиевые аккумуляторы, которые критичны к отклонениям напряжения.
  2. Пробой изоляции в соединениях батарейных модулей:
    • Высоковольтные импульсы (даже кратковременные) могут вызывать локальные перекрытия изоляции между ячейками или к корпусу, особенно в условиях загрязнённой, влажной среды.
  3. Индуктивные всплески на шинах DC:
    • Быстрое нарастание тока (например, при ударе молнии или коммутации мощной нагрузки) вызывает импульсные перенапряжения на DC-шинах. Эти всплески могут воздействовать на цепи батарей, даже если они находятся на расстоянии.
  4. Химические и термические эффекты:
    • Хотя сам электролит и активные материалы обычно инерционны, импульсная энергия может локально вызывать нагрев, выделение газов, деградацию сепараторов.
    • В литий-ионных — возможно образование литиевых дендритов при локальном пробое, что грозит коротким замыканием.
  5. Уменьшение срока службы:
    • Частые перенапряжения вызывают постепенное снижение ёмкости, увеличение внутреннего сопротивления, разгерметизацию.

⚠️ Факторы риска, усиливающие влияние импульсных перенапряжений

  • Длинные кабели между аккумуляторными блоками и нагрузкой.
  • Отсутствие фильтрации, варисторов, УЗИП на входах.
  • Наличие общих цепей заземления с другими силовыми устройствами.

  • Работа на открытом воздухе (солнечные электростанции, телеком-объекты).

    Косвенные данные и кейсы

  • В электросетях телеком-операторов были зафиксированы массовые отказы аккумуляторных шкафов после гроз из-за отсутствия УЗИП (типичная ситуация в базовых станциях BTS).

  • В ИБП на объектах нефтегаза повреждение DC-ввода ИПН приводило к отключению защит, а аккумуляторы начинали перегреваться или вздуваться из-за неправильной зарядки.

    Рекомендации

  • Устанавливать УЗИП на DC-цепях в непосредственной близости к аккумулятору.
  • Применять варисторы, TVS-диоды, RC-фильтры.
  • Разделять заземление силовых и управляющих цепей.
  • Применять экранирование и правильную укладку проводников.