Նախապատմություն

Էներգետիկ ճգնաժամը ստիպել է լիթիում-իոնային մարտկոցների էներգիայի պահպանման համակարգերը (ESS) ավելի լայնորեն օգտագործել վերջին մի քանի տարիներին, սակայն եղել են նաև մի շարք վտանգավոր վթարներ, որոնք հանգեցրել են օբյեկտների և շրջակա միջավայրի վնասների, տնտեսական կորուստների և նույնիսկ կորստի: կյանքը։ Հետաքննությունները պարզել են, որ չնայած ESS-ը համապատասխանում է մարտկոցների համակարգերի հետ կապված չափանիշներին, ինչպիսիք են UL 9540 և UL 9540A, տեղի են ունեցել ջերմային չարաշահումներ և հրդեհներ: Հետևաբար, անցյալ դեպքերից դասեր քաղելը և ռիսկերն ու դրանց հակաքայլերը վերլուծելը օգուտ կբերի ESS տեխնոլոգիայի զարգացմանը:

Գործերի վերանայում

Հետևյալն ամփոփում է 2019 թվականից մինչ օրս ամբողջ աշխարհում լայնածավալ ESS-ի դժբախտ պատահարները, որոնք հրապարակայնորեն հաղորդվել են:

Վերոնշյալ վթարների պատճառները կարելի է ամփոփել հետևյալ երկուսի մեջ.

1) Ներքին բջիջի խափանումը առաջացնում է մարտկոցի և մոդուլի ջերմային չարաշահում, և վերջապես հանգեցնում է նրան, որ ամբողջ ESS-ը բռնկվի կամ պայթի:

Բջջի ջերմային չարաշահման հետևանքով առաջացած ձախողումը հիմնականում նկատվում է հրդեհի հետևանքով պայթյուն: Օրինակ՝ 2019 թվականին ԱՄՆ Արիզոնա նահանգի ՄակՄիկեն էլեկտրակայանի և Չինաստանի Պեկին քաղաքում 2021 թվականին Ֆենթայ էլեկտրակայանի վթարները երկուսն էլ պայթել են հրդեհից հետո։ Նման երևույթն առաջանում է մեկ բջջի ձախողման հետևանքով, որն առաջացնում է ներքին քիմիական ռեակցիա՝ ազատելով ջերմություն (էկզոթերմիկ ռեակցիա), իսկ ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ և տարածվել մոտակա բջիջների և մոդուլների վրա՝ առաջացնելով հրդեհ կամ նույնիսկ պայթյուն: Բջջի խափանման ռեժիմը հիմնականում պայմանավորված է գերլիցքավորման կամ կառավարման համակարգի խափանումով, ջերմային ազդեցությամբ, արտաքին կարճ միացումով և ներքին կարճ միացումով (որը կարող է առաջանալ տարբեր պայմաններից, ինչպիսիք են խորշը կամ փորվածքը, նյութական կեղտը, արտաքին առարկաների ներթափանցումը և այլն): ):

Բջջի ջերմային չարաշահումից հետո կարտադրվի դյուրավառ գազ։ Վերևից կարելի է նկատել, որ պայթյունի առաջին երեք դեպքերն ունեն նույն պատճառը, այն է՝ դյուրավառ գազը չի կարող ժամանակին արտանետվել։ Այս պահին հատկապես կարևոր են մարտկոցը, մոդուլը և կոնտեյների օդափոխման համակարգը: Ընդհանուր առմամբ, գազերը մարտկոցից արտանետվում են արտանետվող փականի միջոցով, և արտանետվող փականի ճնշման կարգավորումը կարող է նվազեցնել այրվող գազերի կուտակումը: Մոդուլի փուլում, ընդհանուր առմամբ, կօգտագործվի արտաքին օդափոխիչ կամ կեղևի հովացման դիզայն՝ այրվող գազերի կուտակումից խուսափելու համար: Վերջապես, բեռնարկղային փուլում, այրվող գազերը տարհանելու համար պահանջվում են նաև օդափոխման սարքավորումներ և մոնիտորինգի համակարգեր:

2) արտաքին օժանդակ համակարգի խափանումից առաջացած ԷՍՍ-ի խափանումը

Օժանդակ համակարգի անսարքության հետևանքով առաջացած ընդհանուր ESS խափանումը սովորաբար տեղի է ունենում մարտկոցի համակարգից դուրս և կարող է հանգեցնել արտաքին բաղադրիչների այրման կամ ծխի: Եվ երբ համակարգը մոնիտորինգի ենթարկի և ժամանակին արձագանքի դրան, դա չի հանգեցնի բջջի խափանման կամ ջերմային չարաշահման: Vistra Moss Landing էլեկտրակայանի 1-ին 2021-ի և 2-րդ փուլի 2022-ի վթարների ժամանակ ծուխ և հրդեհ է առաջացել, քանի որ անսարքության մոնիտորինգը և էլեկտրական խափանումների անվտանգ սարքերն անջատվել են գործարկման փուլում և չեն կարողացել ժամանակին արձագանքել: . Այս տեսակի բոցի այրումը սովորաբար սկսվում է մարտկոցի համակարգի դրսից, նախքան այն վերջնականապես տարածվում է բջջի ներսի վրա, այնպես որ չկա կատաղի էկզոտերմիկ ռեակցիա և այրվող գազի կուտակում, և, հետևաբար, սովորաբար ոչ մի պայթյուն: Ավելին, եթե հնարավոր լինի ժամանակին միացնել ջրցանների համակարգը, դա մեծ վնաս չի հասցնի օբյեկտին:

Ավստրալիայի Ջիլոնգ քաղաքում 2021 թվականին «Վիկտորիան էլեկտրակայանի» հրդեհը տեղի է ունեցել մարտկոցի կարճ միացման պատճառով, որն առաջացել է հովացուցիչ նյութի արտահոսքի հետևանքով, ինչը մեզ հիշեցնում է ուշադրություն դարձնել մարտկոցի համակարգի ֆիզիկական մեկուսացմանը: Խորհուրդ է տրվում որոշակի տարածություն պահպանել արտաքին սարքերի և մարտկոցի համակարգի միջև՝ փոխադարձ միջամտությունից խուսափելու համար: Մարտկոցի համակարգը պետք է հագեցած լինի նաև մեկուսացման գործառույթով՝ արտաքին կարճ միացումից խուսափելու համար:

հակաքայլեր

Վերոնշյալ վերլուծությունից պարզ է դառնում, որ ԷՍՍ-ի վթարների պատճառները բջջի ջերմային չարաշահումն է և օժանդակ համակարգի խափանումը: Եթե ​​ձախողումը հնարավոր չէ կանխել, ապա արգելափակման ձախողումից հետո հետագա վատթարացումը նվազեցնելը կարող է նաև նվազեցնել կորուստը: Հակադարձ միջոցները կարելի է դիտարկել հետևյալ ասպեկտներից.

Բջջի ջերմային չարաշահումից հետո ջերմային տարածման արգելափակում

Բջջի ջերմային չարաշահման տարածումը արգելափակելու համար կարող է ավելացվել մեկուսիչ պատնեշ, որը կարող է տեղադրվել բջիջների միջև, մոդուլների միջև կամ դարակաշարերի միջև: NFPA 855-ի (Ստանդարտ էներգիայի պահպանման համակարգերի տեղադրման ստանդարտ) հավելվածում կարող եք գտնել նաև համապատասխան պահանջները: Պատնեշը մեկուսացնելու հատուկ միջոցները ներառում են բջիջների միջև սառը ջրի թիթեղների, օդագելի և լայքերի տեղադրումը:

Հրդեհաշիջման սարքը կարող է ավելացվել մարտկոցի համակարգին, որպեսզի այն կարողանա արագ արձագանքել՝ ակտիվացնելով հրդեհաշիջման սարքը, երբ ջերմային չարաշահումը տեղի է ունենում մեկ խցում: Լիթիում-իոնային հրդեհի վտանգների հետևում գտնվող քիմիան հանգեցնում է էներգիայի կուտակման համակարգերի հրդեհաշիջման տարբեր նախագծման, քան սովորական հրդեհաշիջման լուծումները, ինչը ոչ միայն կրակը մարելու համար է, այլև մարտկոցի ջերմաստիճանը նվազեցնելու համար: Հակառակ դեպքում, բջիջների էկզոտերմիկ քիմիական ռեակցիաները կշարունակեն առաջանալ և կրկին բռնկվել:

Հրդեհաշիջման նյութեր ընտրելիս անհրաժեշտ է նաև լրացուցիչ խնամք: Եթե ​​ջուրը ուղղակիորեն ցողվում է այրվող մարտկոցի պատյանի վրա, կարող է առաջանալ դյուրավառ գազային խառնուրդ: Իսկ եթե մարտկոցի պատյանը կամ շրջանակը պատրաստված է պողպատից, ջուրը չի կանխի ջերմային չարաշահումը։ Որոշ դեպքեր ցույց են տալիս, որ ջուրը կամ այլ տեսակի հեղուկները, որոնք շփվում են մարտկոցի տերմինալների հետ, կարող են նաև սրել հրդեհը: Օրինակ՝ 2021 թվականի սեպտեմբերին Vistra Moss Landing էլեկտրակայանի հրդեհի ժամանակ, հաղորդումները ցույց են տվել, որ կայանի հովացման գուլպաները և խողովակների միացումները խափանվել են, ինչի հետևանքով ջուրը ցողում է մարտկոցների դարակաշարերի վրա և, ի վերջո, մարտկոցների կարճ միացումն ու աղեղը:

1. Այրվող գազերի ժամանակին արտանետում

Վերոհիշյալ դեպքերի բոլոր զեկույցները մատնանշում են այրվող գազերի կոնցենտրացիաները որպես պայթյունների առաջնային պատճառ: Հետևաբար, տեղանքի նախագծումը և դասավորությունը, գազի մոնիտորինգի և օդափոխության համակարգերը կարևոր են այս ռիսկը նվազեցնելու համար: NFPA 855 ստանդարտում նշվում է, որ գազի հայտնաբերման շարունակական համակարգ է պահանջվում։ Երբ հայտնաբերվի այրվող գազի որոշակի մակարդակ (այսինքն՝ LFL-ի 25%-ը), համակարգը կսկսի արտանետվող օդափոխությունը: Բացի այդ, UL 9540A փորձարկման ստանդարտում նշվում է նաև արտանետումների հավաքման և գազի LFL-ի ստորին սահմանը հայտնաբերելու պահանջը:

Բացի օդափոխությունից, խորհուրդ է տրվում օգտագործել նաև պայթյունավտանգ վահանակներ: NFPA 855-ում նշված է, որ ESS-ները պետք է տեղադրվեն և սպասարկվեն NFPA 68-ի (Պայթյունից պաշտպանության ստանդարտ՝ դեֆլագրման օդափոխման միջոցով) և NFPA 69-ի (Պայթյուններից պաշտպանության համակարգերի ստանդարտներ) համաձայն: Այնուամենայնիվ, երբ համակարգը համապատասխանում է Հրդեհի և պայթյունի փորձարկմանը (UL 9540A կամ համարժեք), այն կարող է ազատվել այս պահանջից: Այնուամենայնիվ, քանի որ փորձարկման պայմանները լիովին չեն ներկայացնում իրական իրավիճակը, խորհուրդ է տրվում ուժեղացնել օդափոխությունը և պայթյունից պաշտպանությունը:

2.Օժանդակ համակարգերի խափանումների կանխարգելում

Ծրագրային ապահովման/որոնվածի ոչ համարժեք ծրագրավորումը և գործարկումը/նախապես գործարկվող ընթացակարգերը նույնպես նպաստել են Վիկտորիանական էլեկտրակայանի և Vistra Moss Landing էլեկտրակայանի հրդեհների միջադեպերին: Վիկտորիանական էլեկտրակայանի հրդեհի ժամանակ մոդուլներից մեկի կողմից հարուցված ջերմային չարաշահումը չի հայտնաբերվել կամ արգելափակվել, և հաջորդող հրդեհը նույնպես չի ընդհատվել: Այս իրավիճակի պատճառն այն է, որ այն ժամանակ գործարկումը չի պահանջվում, և համակարգը ձեռքով անջատվել է, ներառյալ հեռաչափական համակարգը, անսարքությունների մոնիտորինգը և էլեկտրական խափանումներից անվտանգ սարքը: Բացի այդ, Վերահսկիչ վերահսկման և տվյալների հավաքագրման (SCADA) համակարգը նույնպես դեռ չէր գործում, քանի որ սարքավորումների միացման հաստատման համար պահանջվեց 24 ժամ:

Հետևաբար, խորհուրդ է տրվում, որ ցանկացած անգործուն մոդուլ ունենա այնպիսի սարքեր, ինչպիսիք են ակտիվ հեռաչափությունը, սխալների մոնիտորինգը և էլեկտրական անվտանգության սարքերը, այլ ոչ թե ձեռքով անջատվեն կողպման անջատիչի միջոցով: Էլեկտրական անվտանգության պաշտպանության բոլոր սարքերը պետք է պահվեն ակտիվ ռեժիմում: Բացի այդ, պետք է ավելացվեն ահազանգման լրացուցիչ համակարգեր՝ տարբեր արտակարգ իրավիճակների հայտնաբերման և արձագանքման համար:

Ծրագրային ապահովման ծրագրավորման սխալ է հայտնաբերվել նաև Vistra Moss Landing Power Station 1-ին և 2-րդ փուլերում, քանի որ գործարկման շեմը չի գերազանցվել, մարտկոցի ջերմատախտակն ակտիվացել է: Միևնույն ժամանակ, ջրի խողովակի միակցիչի խափանումը մարտկոցի վերին շերտի արտահոսքով ջուրը հասանելի է դարձնում մարտկոցի մոդուլին և այնուհետև առաջացնում կարճ միացում: Այս երկու օրինակները ցույց են տալիս, թե որքան կարևոր է ծրագրային ապահովման/որոնվածի ծրագրավորման ստուգումը և վրիպազերծումը նախքան գործարկման ընթացակարգը:

Ամփոփում

Էներգակիրների պահեստավորման կայանում մի քանի հրդեհների վթարների վերլուծության միջոցով բարձր առաջնահերթություն պետք է տրվի օդափոխության և պայթյունի վերահսկմանը, պատշաճ տեղադրման և շահագործման ընթացակարգերին, ներառյալ ծրագրային ապահովման ծրագրավորման ստուգումները, որոնք կարող են կանխել մարտկոցի վթարները: Բացի այդ, պետք է մշակվի արտակարգ իրավիճակների արձագանքման համապարփակ ծրագիր՝ թունավոր գազերի և նյութերի առաջացման հետ կապված: