直流屏并联电池组的限流保护方案探讨—基于电流传感器的应用分析

直流屏是通过整流模块将交流电转换为稳定的直流电，为变电站、发电厂、IDC数据中心等场所的设备提供直流电源，在交流电源中断后，其蓄电池仍可持续给设备供电，以保护设备正常运行。直流屏蓄电池一般采用多组蓄电池并联使用，在使用过程中如果电池组间出现短路或者容量差异过大，很容易引发相互“倒灌”电流，造成母排过热、熔断器熔断甚至设备损坏，那么，如何防止这现象发生呢？只需在电池组之间设置限流保护即可，本文探讨一种通过电流传感器在直流屏电池组间限流保护的可行技术路径。

直流屏并联电池的隐患与间限流保护需求

电池并联工作模式中，总电压与单个电池电压相同，总电流为各电池电流之和，例如4节12Ah，12V电池并联后，总容量为48Ah，总电压仍为12V。电池并联后在长期使用过程中，若存在电压差异，或者某一组内部短路，或者电池组老化导致电阻差异过大，或者人为误操作导致短路/短接等，在这些情况下，可能导致电流从高压电池快速流向低压电池，或者健康电池组会向故障支路快速充电或放电，瞬间电流可能远超额定值，如果缺乏有效的电流检测，可能在瞬间造成严重损坏。所以电池组之间要有限流保护，在发生过流瞬间，第一时间切断故障支路。

限流保护的常见技术方案对比

电流传感器方案：

为实现并联电池组的限流保护，常见的技术方案包括：

其中，基于电流传感器的电子式保护方案因其微秒级响应、可重复动作、支持智能控制等优势，被广泛应用于高可靠性系统中。

基于电流传感器的限流保护技术路径

通过在每组电池的正极或负极母排上安装隔离型电流传感器，实时采集支路电流信号。传感器输出的模拟量（如0–5V或4–20mA）接入控制单元（如PLC、保护继电器或BMS），由控制逻辑判断是否发生过流。

一旦检测到电流超过预设阈值（如额定电流的1.5倍），控制系统立即触发执行机构（如直流接触器或固态继电器）切断故障支路，实现快速限流保护。

为确保系统可靠运行，推荐电流传感器满足以下基本性能指标：

目前市场上已有多种符合上述要求的霍尔效应开环或闭环电流传感器可供选择(例如芯森的AS1V系列)，设计时应根据系统电压等级、空间布局和成本预算综合评估。

安装注意事项:

· 量程选择：额定电流建议取正常最大工作电流的1.2~1.5倍；

· 尽量让母排与传感器过孔紧密贴合，有助于提升动态响应特性。

· 尽量避免传感器信号线与强干扰电源线平行走线，以提高测量稳定性。

· 在高温或高湿环境下，应加强散热与绝缘措施，防止性能下降。

结语

随着直流供电系统电压等级和容量的不断提升，传统被动式保护元件（如保险丝、熔断器）已难以满足快速响应和智能化运维的需求。基于电流传感器的电子式限流保护方案，凭借其高精度、快速响应、可编程控制等优势，正在成为高可靠性直流系统的重要技术手段。

未来，随着数字孪生、边缘计算和AI预测技术的发展，此类监测系统有望实现从“故障响应”向“故障预警”的演进，进一步提升电力系统的本质安全水平。