近年來全球儲能呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，2024年全球儲能新增裝機(jī)量約175.4GWh，據(jù)預(yù)測，2025年全球新增儲能容量將達(dá)247GWh，同比增長35%。隨著儲能不斷增長，安全事故也呈現(xiàn)出上升趨勢，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2025年1-5月全球新增18起儲能相關(guān)的安全事故，其中系統(tǒng)層面的缺陷占比高達(dá)72%，絕緣故障和漏電就像儲能系統(tǒng)的“隱形殺手”，本文聚焦儲能系統(tǒng)中絕緣故障，探討磁通門漏電傳感器在儲能系統(tǒng)中的安全應(yīng)用。

儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與漏電風(fēng)險(xiǎn)源分析?

1. 儲能系統(tǒng)架構(gòu)

這里講的儲能系統(tǒng)是指電化學(xué)儲能系統(tǒng)（ESS），其基本組成：電池組、PCS（能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）、BMS（電池管理系統(tǒng)）、EMS（能量管理系統(tǒng)）。

下圖為電化學(xué)儲能框架圖，其中紅線為電力流向，展示電能在系統(tǒng)中的傳輸路徑，藍(lán)線表示通信數(shù)據(jù)流向，展示各模塊之間的數(shù)據(jù)交互和通信路徑。

儲能系統(tǒng)的漏電危害：

?直流側(cè)漏電：電池簇間短路、絕緣失效導(dǎo)致熱失控。

?交流側(cè)漏電：接地故障引發(fā)設(shè)備損壞或人身觸電。

直流側(cè)的漏電通常稱為“絕緣故障”，是儲能系統(tǒng)安全的核心隱患，因?yàn)橹绷麟娀”冉涣麟娀「y熄滅，危險(xiǎn)性極高。

直流側(cè)漏電風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)詳解

1. 電池內(nèi)部

電芯漏液：電池因過充、過熱、內(nèi)部短路或外力損傷導(dǎo)致殼體破裂或防爆閥開啟，電解液發(fā)生泄漏。電解液是導(dǎo)電的（尤其是鋰鹽溶液）。一旦泄漏，會污染電池模組、托盤和箱體，在電池極柱（高壓）與電池外殼（通常與地/機(jī)箱相連）之間形成一條導(dǎo)電通路，產(chǎn)生持續(xù)的漏電流。這是非常典型的漏電故障。

隔膜損壞：制造缺陷、鋰枝晶刺穿或長期老化導(dǎo)致內(nèi)部隔膜局部破損。隔膜破損會導(dǎo)致正負(fù)極之間發(fā)生微短路（Micro-short）。雖然未立即引發(fā)嚴(yán)重短路，但會形成一個(gè)持續(xù)的異常漏電流通道，并隨時(shí)間推移不斷惡化，最終可能引發(fā)熱失控。

1. 電池模組與電池簇層級

連接點(diǎn)異常：模組之間的連接銅排（Busbar）螺栓松動、連接面腐蝕、被污染（如安裝時(shí)留有金屬碎屑）。異常連接點(diǎn)會導(dǎo)致接觸電阻增大，局部持續(xù)過熱，燒毀周圍的絕緣材料（如青稞紙、塑料支架），最終使高壓導(dǎo)體直接暴露并與金屬固定件或機(jī)柜接觸，造成對地漏電。

高壓線纜與銅排：線纜因長期振動與金屬邊緣摩擦、安裝時(shí)被劃傷、高溫老化導(dǎo)致絕緣層（橙色的直流專用絕緣層）破損。 裸露的導(dǎo)體一旦接觸到電池簇的金屬框架、托盤或箱體，就會立即發(fā)生漏電。電池簇內(nèi)部空間緊湊，高壓線路密集，此類風(fēng)險(xiǎn)極高。

BMS采樣線束：用于監(jiān)測電壓和溫度的采樣線通常較細(xì)，其絕緣層可能因磨損、高溫而破損。采樣線本身是低壓線路。如果其絕緣破損的位置與高壓部件接觸，可能導(dǎo)致高壓電串入低壓的BMS控制系統(tǒng)，造成整個(gè)BMS癱瘓甚至引發(fā)火災(zāi)。

1. 電池系統(tǒng)層級

冷卻液泄漏：原因是冷卻管道接頭密封失效、管道因振動疲勞斷裂或被腐蝕破洞。液冷系統(tǒng)特有風(fēng)險(xiǎn):冷卻液（通常是水-乙二醇混合液，具有導(dǎo)電性）泄漏后，會噴灑或滴落到電池模組、高壓接線箱、銅排等帶電部件上，在多個(gè)帶電體之間或帶電體與地之間形成導(dǎo)電橋梁，引發(fā)大規(guī)模絕緣下降甚至短路。

灰塵與凝露：一般原因是系統(tǒng)密封不嚴(yán)，灰塵侵入。在晝夜溫差大的環(huán)境下，空氣中的水汽在冰冷的金屬表面和電路板上凝結(jié)成水珠?；覊m與水汽混合后，會在絕緣表面（如PCB電路板、連接器）形成一層導(dǎo)電膜，顯著降低絕緣電阻，導(dǎo)致爬電（電流沿著表面泄漏）。

安裝與維護(hù)問題:安裝或維護(hù)過程中，工具（如螺絲刀）意外跌落磕碰、遺留的金屬工具或零件落在帶電部件上。此類問題直接造成正極或負(fù)極與機(jī)柜的短路和漏電。

儲能漏電監(jiān)測的技術(shù)方案對比

鑒于以上危害，建議除了在設(shè)計(jì)初期采用冗余絕緣設(shè)計(jì)和故障隔離措施，還要加強(qiáng)環(huán)境控制（防潮、防塵、防腐蝕）外，定期進(jìn)行絕緣電阻測試和漏電流監(jiān)測，如有條件，在直流側(cè)采用高靈敏度漏電流傳感器（如磁通門傳感器）實(shí)時(shí)監(jiān)控。

結(jié)論：磁通門技術(shù)更適合儲能系統(tǒng)對微小漏電流和快速響應(yīng)的嚴(yán)苛需求。

FR2V H00 系列簡介

FR2V系列是芯森電子自主研發(fā)的基于磁通門技術(shù)的高精度電流傳感器，專為直流漏電流監(jiān)測設(shè)計(jì)，測量漏電范圍從±15mA到±300mA。在電化學(xué)儲能系統(tǒng)中，可用于電池堆絕緣故障檢測，預(yù)防直流側(cè)短路引發(fā)的熱失控。

產(chǎn)品特性：

• 電壓輸出
• 原材料符合UL 94-V0（黑色）
• 高精度
• 非常低的零點(diǎn)溫漂
• 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

n IEC 60664-1:2020

n IEC 61800-5-1:2022

n IEC 62109-1:2010

參數(shù)特點(diǎn)：

• 電壓輸出
• 供電電壓：±12V~±15V
• 額定量程：±10~300mA
• 測量范圍：±15~360mA
• 工作范圍：-40~70°C
• 典型精度：±0.5%
• 響應(yīng)時(shí)間：500ms
• 絕緣耐壓：3kV
• 理論增益：500V/A
• 線性度：0.5%
• 零點(diǎn)溫漂：±1.5mV/k

產(chǎn)品尺寸：

典型應(yīng)用電路：