Hvordan sikre DC-siden på en riktig og ryddig måte(blybatterier)?

[Hyttesol]

Selv om DC-siden gjerne "bare" er 12-48V og vanligvis ufarlig å berøre, så skal vi ikke undervurdere faren ved kortslutninger. Strømmene kan lett komme opp i flere 1000 ampere og brenne både ledninger og lasker.

Batteribanken min er 48V og består av 28 blybatterier som er koblet 7 i parallell, i serie på 4. Koblingene er gjort med patentbånd mellom polene som en billig og enkel løsning. (Grønne streker)

Jeg har 4 12V laderegulatorer og 4 solcellepaneler, hvor hver laderegulator tar seg av "sin" 12V rekke med batterier. Disse er alle montert isolert fra hverandre. (Tegnet med lilla streker)

Ellers er det litt forskjellige laster. Pumpe og dieselbrenner er tilkoblet via stepdown gjennom sikringer like ved batteribanken. Invertere har ikke forankoblet sikring, men har interne sikringer.



Jeg ser forskjellige problemer.
- Jeg har ikke laget noe definert "jordanordning", men taket og en fasade er av bølgeblikk hvor dieselvarmeren er skrudd i metallet og sannsynligvis kobler sammen fasaden med batteribankens 0V.
Videre så er solcellepanelene skrudd på taket (av bølgeblikk) slik at rammene på disse har kontakt med taket. En eventuell kortslutning i et panel mot rammen på panelet, kabel som løsner fra kobling o.l., kan lage kortslutninger på delspenningene på batteribanken. Ledningene som går fra regulator og ut til taket kan også bli skadet og kortsluttes mot ting på fasaden.
- Det er ingen sikringer mellom noen av batteriene, og patentbåndet som kobler sammen batteriene, kan sikkert bli glødende varmt og smelte ved en eventuell kortslutning. Batteriene står på tregulv.
- Jeg stoler ikke på interne sikringer til invertere og tenker det også må eksterne sikringer til.

Dette ble en litt "permanent midlertidig" løsning som ballet på seg etterhvert. Det eneste positive som kan sies, er at det ikke er lithiumbatterier. Men det å skulle sikre alle koblingene mellom 28 batterier, vil jo bli håpløst dyrt, og det finnes vel heller ikke materiell som er beregnet på slikt.
Så hva skal til for å sikre dette ordentlig? Hvordan ser et proft anlegg ut? Uten å bla i alle mulige NEK-bøker osv. Det skal bare være "trygt", ikke "forskriftsmessig", for forskriftsmessig blir det ikke uansett.

[Røilern]

Jeg er ganske sikker på at dette designet er langt unna hva noen ekspert ville anbefale.

Jeg er villig til å gå så langt at jeg vil fraråde det sterkt.

Det å parallellkoble 7 batterier for å sikre 100% lik belastning og lading av alle 7 batteriene er svært vanskelig, nesten umulig.

Å seriekoble 4 slike sett av parallellkoblede 12V batterier til et stort 48V batteri for deretter å lade hver av 12V batteriene med hver sin separate solpanel kan ikke annet enn frarådes.

---

Batterier basert på Lithium celler "må"/(bør) pga sin "oppførsel" sammenkobles med sikringer på cellenivå. Tilsvarende behov finnes ikke for blybatterier.  De sammenkobles til et stort batteri som så sikres med en stor sikring.  Typisk på flere hundre A.

---


Jeg tror det teoretiske grunnlaget du bruker for å tenke "jording" av likestrømsanlegg er feil. Slike anlegg sikres med sikringer, gjerne på både plus og minus, ikke ved jording. Det er ikke noe 0V leder i et likestrømsanlegg.

Jeg skrev denne setningen for en del år siden i en annen tråd her:
^{"Hvis du går på solarpaneltalk.com så finner du mye mer informasjon om dette. I USA så ser det ut som det er krav om dette. Mitt inntrykk er at dette er drevet litt av frykten for lynnedslag, men jeg har ikke studert det inngående. Jeg tror ikke det er riktig å jorde minuspolen"}

[Hyttesol]

Jeg vurderer å kjøpe en 48V victron MPPT kontroller, og å fjerne de PWM kontrollerene jeg har idag. Da forsvinner den problemstillingen. Men jeg ser ikke det store problemet med det slik det er idag. Det blir litt som en BMS på lithiumbatterier med "balance wires" som holder hver celle i balanse.

Men noen ulemper er det. Det går jo 8 ledninger inn på batteribanken, og de bør nok sikres individuelt, i motsetning til når man lader hele batteribanken med 48V uten de mellomkoblingene. Da blir det bare 2 ledninger som må sikres. Ellers hvis jeg er maks uheldig så kan det teoretisk skje at ladekontrolleren blir ødelagt hvis f.eks. en kabel fra som tar seg av 36-48V fra solcellepanelet faller av og får kontakt med taket. Da kan det oppstå en negativ spenning inn på ladekontrolleren som ikke ville vært mulig i et enkelt 12V anlegg.

[Røilern]

.... Men jeg ser ikke det store problemet med det slik det er idag. Det blir litt som en BMS på lithiumbatterier med "balance wires" som holder hver celle i balanse.

Dessverre tar du feil.

Her på Byggehytte er vi opptatt av at de råd man finner er gode og kan anbefales.

Vi har derfor noen innlegg som er merket spesielt og som man bør lese.
For tema om parallellkobling er det derfor nesten obligatorisk å lese følgende innlegg:
http://www.byggehytte.no/index.php?topic=2327.0


Det inneholder en link til Smartgauge som klart dokumenterer hvorfor dette er viktig, og hvordan man kan ommgå problemet.  

Jeg fraråder alle å kopiere din metode for batterisammenkobling.

Jeg har limt inn konklusjonen, du må lese hele og se koblingsskjemaene for å få full forståelse

There really is no excuse whatsoever (apart from, perhaps, incompetence or laziness) for using the first example given at the top of this page.

The other three methods achieve much better balancing with the final two achieving perfect balancing between all four batteries.

I think I am right in saying that this is the only example I have ever come across where doing something the correct way actually looks less elegant than doing it incorrectly.

Finally, if you only have 2 batteries, then simply linking them together and taking the main feeds from diagonally opposite corners cannot be improved upon.

Once the number of batteries gets to 3 or more then these other methods have to be looked at.

With a large number of batteries it may be necessary to go to the 3rd method shown above.

Even with 8 batteries it is possible to get reasonable balancing by placing the main "take off" feeds from somewhere down the chain instead of from the end batteries. Remember, count the number of links each battery needs to run through to reach the final loads and get these as equal as possible.

Finally, if your battery bank has various take off points on different batteries, change it now! It is extremely bad practice. Not only does it mess up the battery balancing, it also makes trouble shooting very much more complicated and looks awful.

And finally, finally, we keep getting asked where the chargers should be connected to. We didn't address this question because it seemed so blatantly obvious where they should be connected that it never occurred to us that anyone might be unsure. The chargers should always be connected to the same points as the loads. Without exception.
.

Jeg ser at du har uisolerte koblinger mellom batteriene, det må ansees som risikabelt. Jeg ville som minimum beskyttet hele batteribanken med noe som isoler mot mulig kortslutning.

[Jgytterdal@gmail.com]

Hei er ganske farlig med så eksponerte kabler ja. Tenk om feks ei rive eller noe med metall skaft skulle dette over disse båndene.
En annen ting som jeg lurer på, har du beregnet "kabel tverrsnitt et" patentbånd gir?
Mange patentbånd har 1,3mm tykkelse og ca 25 mm brede.
Dette gir i teorien drøyt 30mm2 kabel, minus hullene som reduserer betraktelig.
Du ender dermed opp ned et tverrsnitt som kanskje er 20mm2.
Dette er alt for spredt for å få god balansering, og vil gi betydelig tap ved høy belastning.
Anbefaler deg å bruke minimum 35mm2 kobber kabel til dette samt følge rådene til Røilern.

[Støvle]

Hei,

Jeg har selv prøvd med flere blybatterier i parallell og så i serie til 48V.
Men som Røilern og Jgytterdal skriver så fungerer det ikke.
Endte opp med 24 ødelagte batterier. Og jeg brukte 50mm2 kobber og hadde fulladet alle før montering. Men over tid ble det ubalanse mellom dem som førte til sulfatering og uttørking.
Patentband på denne måten er nok ikke innenfor, blir alt for lite tverrsnitt, spesielt mellom bankene. Stor fare for varmgang.

Batterier kan se "uskyldig" ut, men er etter min mening vel så farlig å holde på med som 230V, for det er ikke sikringer eller vern som beskytter. Går noe galt blir mye energi frigjort på kort tid. Eksplosjon, brann og/eller giftige gasser kan oppstå på svært kort tid dersom man kobler feil eller mister en skiftenøkkel over polene. Eller fruen skal rydde litt og stikker opp noe av metall på toppen av banken.

Patentbandet må byttes ut med kabel, og hele toppen av batteribanken bør dekkes til med en gummimatte eller lignende for å beskytte mot kortslutning. Evt beskyttelse av hver pol.

Først da nærmer du deg noe som er trygt.

[Hyttesol]

Patentbåndgreiene skal etterhvert vekk, de batteriene der begynner å bli eldre og slitne (fikk de gratis brukt). Patentbåndet var egentlig midlertidig fordi det var billigere med en rull eller to med til 79kr l, fremfor kobberkabler med kabelsko.
Men er enig med deg og Røilern at det ikke gir helt ideell balanse på belastningen slik.

Jeg har bare hatt beskjedne laster på kanskje 6-7A i snitt så det har gått greit, men stålet leder vel bare noe slikt som en sjettedel av det kobber gjør, og derfor tilsvarer det patentbåndet kanskje 1.5-2mm2 kobber i ledeevne. Men det blir annerledes når jeg skal ha en 3000VA Multiplus. Den vil jo kunne trekke en midlertidig overbelastning på rundt 100A over flere minutter, og da ville nok det patentbåndet der sett ut som en glødende brødrister.  ;D

Men det var derfor jeg opprettet tråden, for å gjøre det skikkelig denne gangen. Jeg har 12 nye batterier jeg skal ta i bruk (og vil kanskje få tilgang på flere).
Det jeg tror jeg gjør da, er at jeg heller kjøper en Victron 48V MPPT regulator og fjerner de 12V PWM regulatorene. Så kobler jeg 4 og 4 batterier i serie, for deretter å parallellkoble disse rekkene med like lange kabler til et stjernepunkt. Ingen parallellkoblinger internt i batteribanken. Kjøper da noen kabler og kabelsko med ordentlig tverrsnitt. 16mm2 eller 35mm2. Jeg skaffer også noen 230-12V strømforsyninger til DC-lastene slik at disse blir isolert fra batteribanken, så slipper jeg å tenke på strøm som kommer på avveie.

Er det hensiktsmessig å sikre mellom hvert enkelt batteri med f.eks. en "ANL sikring" som lask mellom batteriene istedenfor å lage en mellomkabel? Blir fort både billigere og ryddigere uansett. https://www.sparelys.no/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage_ny.tpl&product_id=473&category_id=30&keyword=sikring&option=com_virtuemart&Itemid=39

Eller holder det å sikre hver rekke inn på stjernepunktet? Jeg tenker at ved en eventuell feil på et batteri (intern kortslutning) så vil sikringen koble ut den aktuelle rekken.

[Hyttesol]

Jeg tenkte å gå til innkjøp av litt materiell imorgen og kanskje få koblet dette til helgen.
Noen som har innspill til oppsettet?

Det skulle vise seg å være vanskelig å få tak i "bus bars" (batterilasker i kobber) til seriekobling av batteriene, så jeg tenker å lage til noen ~20cm mellomkabler av 16mm2 til å ha mellom batteriene samt frem til stjernepunktet. Når belastningen fordeles på de 3 rekkene, blir det omtrent det samme som 48mm2 om alt hadde kun vært 1 rekke med seriekoblede batterier (og da anbefaler victron 35mm2)

Fra stjernepunktet og frem til multiplusen tenker jeg å bruke 35mm2 og å ha kort avstand fra batteribanken.

Det hadde vært "mulig" å være høyere tverrsnitt, men strømforbruket kommer fortsatt til å være beskjedent så det vil ikke bli veldig mye spenningstap. Det er bare litt lys, en TV, laptop, kjøleskap som vil gå der, så normalt sett bare 250-300W. Det blir toppen en støvsuger eller en vannkoker som går et par minutter og jeg kan akseptere litt effekttap i de korte periodene dette er.

Jeg er litt usikker på hva jeg skal bruke ved stjernepunktet for å koble sammen batterirekkene. Om det finnes en solid samleskinne med sikringer inn og ut som alle laster og MPPT kan kobles inn på. Helst noe som kan skaffes fra lokale forretninger (har bl.a. tilgang til Biltema, Clas ohlson, Jula, Elektroimportøren, Hyttetorget, Sunwind). Men ikke alltid Hyttetorget og Sunwind har alt inne lokalt. Biltema sine DC sikringholdere og samleskinner tror jeg blir for pinglete.

[Røilern]

Bruk gode kabler med påkrymptede kabelsko type "digre". Til det må du ha en skikkelig tang. Biltema's fungere for meg.

Jeg legger med noen bilder av min pakke som består av 12 stk 2V batterier i serie. Alt koble silk at det er "null" mulighet for kortslutning. For å sikre god og fordelt tilkobling på pluss og minus siden av pakken har en en kraftig kobber "bussbar".

Dessverre er ikke noe av dette spesielt billig. Gode strømledende metaller er relativt dyrt og det er Amp som er kostnadsdriveren. Det finnes ingen vei utenom.

Legger ved noen bilder til inspirasjon

[Hyttesol]

Det ser jo veldig ryddig og fint ut det der. Jeg tror imidlertid jeg kanskje kommer litt billigere unna siden jeg kjører 48V og inverteren min ikke er like stor som din.

Jeg regnet litt på tverrsnitt og effekttap. Hvis jeg tenker "worst case" hvor inverteren belastes med maksimal overbelastning (5500W i inntil 2 min, la oss si 120A DC), og en enkelt batterirekke skulle være så uheldig å få hele denne belastningen alene, så vil hver 15cm mellomkabel gi et effekttap på 2.3W. Hvis jeg tenker det er 2m totalt med mellomkabel per rekke frem til stjernepunktet, vil det resultere i 30W effekttap.

I realiteten vil belastningen fordeles ganske likt på de 3 rekkene, og når vi da regner med 40A per rekke, blir det 0.26W per mellomkabel, og rundt 10W totalt på hele systemet.

I praksis vil belastningen aldri ligge på 5500W, men kanskje på maks 2000W, og allerede da ligger jeg på rundt 1,2W tap totalt. Det mest langvarige blir vel hvis batteriene skal lades med aggregat ved rundt 1600W over noen timer. Mer typisk "normalt forbruk" med TV, PC, lys, kjøleskap m.m (la oss si 250-300W) så blir tapet helt neglisjerbart. (25mW)

Nå er det ikke "tapet" i form av kapasitet jeg er bekymret for, men mer det at kablene ikke skal overopphetes, og skal tåle å stå gjennom en krisetilstand. Du kjører gjerne store laster som komfyr over litt tid, og på 24V, og da vil jo effekttapet hos deg ha en viss betydning for kapasiteten også. Ved maksimal belastning på din inverter (10000W over 2 min) vil du jo ha noe slikt som 420A (!!) som batteribanken din må levere, og da kreves det litt kraftigere kaliber.

Batteribanken min vil nok dessverre ha eksponerte uisolerte kabelsko når det er ferdig siden jeg ikke får tak i de bus barsene jeg egentlig ville ha. Men det får da heller bare gå.

[Røilern]

riktig kabeltykkelse dreier seg vel om 3 ting

- Sikkerhet glødende koblinger er farlig
- Energitap
- Spenningsfall

Tynne kabler gir spenningsfall og det kan i verste fall få inverteren til å koble ut

[Hyttesol]

Jeg er enig der. Jeg kommer til å sikre hver rekke med en 100A sikring, så da kan det levere 300A totalt og havner litt under "worst case" beregningene. Da kan jeg sove komfortabelt om natten.


Har fått koblet opp multiplusen mot eksisterende batteribank på en krakk nå, riktig nok i litt sånn "hu og hast" stil som glir fint inn med patentbåndløsningen. Det er digg å endelig ha kald øl å kjøleskapet igjen, og fjordland som holder seg uten at jeg trenger å tenke på hvilken av dem som blir ødelagt først. "Hva tåler romtemperatur lengst av kålrotstappen, og torsken her" har vært et dilemma de siste turene.  ;D

Og fantastisk å slippe å tenke på å fordele lastene mellom to små invertere!

Nå bør vel også 230V AC-siden egentlig sikres. Det er 2.5mm2 kabling her, så 3000VA-versjonen kan vel egentlig ikke overbelaste kursene, men en multiplus sammen med et aggregat kan vel i prinsippet levere 32A tilsammen så da må det vel sikres likevel. Jeg regner med at selve multiplusen beskytter seg selv mot overbelastninger, og at 230V vernene som settes inn dreier seg om å sikre 230V-elanlegget mot overbelastning, jordfeil osv. Ikke trekket fra multiplusen.

[Røilern]

230V fra inverteren må du behandle som all annen 230V i fast opplegg - det betyr elektriker, sikringsskap, jordfeilbrytere etc etc

[Hyttesol]

Jeg ser nå at battery balanceren jeg vurderte å kjøpe, bare er for to batterier i serie (24V). Jeg trodde det skulle være bankers å skaffe en med balance wires til 4 batterier/48V. Det kan løses med flere battery balancers, men det blir jo fort både dyrt og rotete. BMS/cellebalansering er jo veldig vanlig i lithiumverden men ikke like vanlig i blybatteriverden.

Jeg ser at Linear Technology har utviklet en LTC3305 chip som er perfekt og fungerer ved å hente strøm fra det beste batteriet, og overføre strømmen til det verste, ved hjelp av f.eks. en stor kondensator til å mellomlagre.
https://www.youtube.com/watch?v=d7bIwEB3iWk

Men det er bare chippen, jeg klarer ikke å finne noen som selger et faktisk produkt basert på den chipen. Så var det dette med ebay og kvalitet da. Jeg er ikke så kjempeglad i å koble en spinkel kinaboks til en batteribank som kan levere over 4000A i kortslutningsstrøm.

[Røilern]

Fordi det er nesten umulig å vite faktisk batterikapasitet på et 12V blybatteri gir balansering mellom batterier ingen mening. Det er bare en måte å løse dette på. Alle sammenkoblede batterier må være helt like når de kobles sammen. Parallellkobling bør unngås, og hvis den gjøres så må motstanden være pinlig nøyaktig lik til hvert eneste batteri.

Løsningen for batteripakker baser på blybatterier er å øke størrelsen på hver celle, ikke å parallellkoble.

Min 1100Ah 24V batteribank består av 12stk 2V  1100Ah celler i serie - ingen i parallell. Det er oppskriften for en sunn batteribank basert på blybatterier.

[Hyttesol]

Har du sjekket med jevne mellomrom om cellene dine alltid er i balanse, og at cellespenningen aldri overstiger 2.40V (avhengig av specs) per celle? Hvilken ladespenning og float spenning kjører du på batteribanken?

Jeg er enig i teorien om at det skal være like hvis de behandles likt og er fra samme produksjonsparti osv. Men i praksis vil det bygge seg opp forskjeller over tid, og den eneste måten det retter seg opp uten balansering, er ved at noen av cellene overlades og begynner å gasse for å gi strøm i serie gjennom til de andre. Så skal jo AGM batteriene rekombinere gassen, men noe tapes og ventileres ut slik at de tørker. Hvis noen svekkes fortere enn andre, kan det gjerne forsterke effekten.


Å beregne ladestatus på blybatterier er ganske håpløst ja, for spenningen slingrer jo gjerne 1.5V alt etter om batteriene er i ferd med å lades, eller utlades. Men det skal være en ganske kurant sak å se forskjellen på cellene og justere enkeltceller ved å koble inn en liten last som tapper litt strøm fra den mest oppladede cellen.

[Hyttesol]

Angående diskusjonen om sikringstørrelse på inverter i den andre tråden:

I Går kjørte jeg en 1300w sirkelsag på Victron multiplus 12/2000-80 denne skal gi 1600w kontinuerlig. Når vi sager opp tregulvet og saga går tungt viser BMV 2250w i trekk, men multiplus gir seg ikke, men 2x350ah AGM sliter litt med å levere. Spenningen faller til 9v. Arbeidslampa begynner å blunke litt men saga går. Måtte be broren min kjøre litt penere med saga, men poenget er at Victron imponerer.
Eneste som ga seg var 200A DC sikringen

Imponerende, grunnet til at sikringen ryker er selvfølgelig at strømmen (A) stiger når spenningen (V) synker for å opprettholde samme effekt.

2400W ved 12V trekker 2400/12 = 200A

2400W ved 10V trekker 2400/10 = 240A

Hvor store bør sikringene på DC-siden være? Det er vel batteriet og kablene man skal beskytte, ikke inverteren og andre laster (den beskytter seg selv), med mindre noen av disse spesifikt oppgir at de krever forankoblede sikringer.

Jeg har nå en 100A ANL sikring per rekke med batterier, der 3 rekker er parallellkoblet. Så det vil jo kunne gi ut 300A tilsammen, eller 14.4kW hvis alt er 100% i balanse. Det er "mye mer" enn jeg trenger, men her er tanken å beskytte kabler og batterier mot kortslutning, ikke mot uventet overtrekk fra inverteren. Jeg har 35mm2 frem til inverteren.

Jeg kunne selvsagt ha gått for 50A sikringer, og dermed redusert makseffekt til 7.2kW og det ville nok ha fungert. Men det er ikke helt "usannsynlig" at MP'en kan trekke dette under normal bruk, og da blir marginene litt små. La oss si batterispenningen dipper til 40V en stund, og MP kan levere 5kW i 2 minutter samt litt ujevnt trekk fra batteriene så kan det plutselig kobles ut utilsiktet.

Kan også nevne at jeg tenker å få inn enda en sikring etter der batterirekkene er parallellkoblet for å få litt selektivitet hvis det blir en kortslutning. Kan da bytte den ene sikringen som er gått istedenfor alle 3.

Sålenge kablene tillater det og ikke lasten oppgir at den krever en forankoblet DC sikring, så er det vel greit å overdimensjonere sikringen litt (innen rimelighetens grenser) i forhold til hva man egentlig trenger?

[Røilern]

Det er all grunn til  ha et betydelig buffer. Det er jo kortslutning man beskytter mot.

Sikringen skal ikke slå ut på høyt forbruk fra en inverter.

Min hovedsikring har ikke gått på 10 år, som forventet