はじめに：エネルギー貯蔵の規模化爆発における安全の新たな挑戦
11月5日、第8回虹橋国際経済フォーラムの「新型エネルギー貯蔵高品質発展によるグローバルエネルギー転換促進」分科フォーラムが上海で開催された。現場によりますと、2025年9月現在、中国の新型エネルギー貯蔵設備の規模は歴史的に1億キロワットを突破し、新型電力システムの重要な構成部分となっています。
しかし、設備容量の急増とプロジェクト規模の拡大に伴い、エネルギー貯蔵システムの安全運行は業界の持続的で健全な発展の生命線となっている。特に電池セル内の高エネルギー密度電池の集積により、電気絶縁故障、直流アーク引きなどのリスクが頭上に懸かる「ダルマクレスの剣」となっている。この背景の下で、現代のエネルギー貯蔵システムにはどのような保護措置が必要ですか。以下では議論を展開します。
キャビネット式リチウム電池貯蔵システムの安全措置に対して、複雑なシステム工学であり、電池本体がより安全性の高い電気コア材料（例えばリン酸鉄リチウム）及び構造設計などの元素を選択使用する以外に、通常、電気安全、熱管理、機械構造、消防安全と監視警報などの複数の次元から総合的に防護する。次に、一般的なコアセキュリティ対策を示します。
1.電気安全
絶縁モニタリング：絶縁抵抗をリアルタイムでモニタリングし、漏電と短絡リスクを防止する（例えば磁束ゲートセンサまたは高精度絶縁検出装置を使用する）。
過電流/過電圧保護：BMS（電池管理システム）を配置し、電池電圧、電流をリアルタイムに監視し、遮断保護をトリガする。
接地保護：システムの確実な接地を確保し、静電蓄積と感電リスクを防止する。
2.熱管理
能動/受動放熱：液冷、空冷または相変化材料を用いて、電池温度が安全範囲内（通常15°C-35°C）にあることを制御する。
温度等化：BMSにより単体電池の温度差を監視し、局所的な過熱を避ける。
3.機械構造
防火材料：キャビネットは難燃性又は耐火性材料（例えば鋼板＋防火コーティング）を採用する。
防爆設計：防爆弁、圧力排出通路を配置し、熱暴走による爆発を防止する。
耐震衝撃抵抗：構造設計は耐震基準を満たし、機械損傷を防止する。
4.消防安全
ガス消火：ヘプタフルオロプロパンまたはパーフルオロヘキサノン消火システムを配置し、初期火災を迅速に消火する。
煙/温度警報：煙感、温感センサーを取り付け、消火と停電メカニズムを連動させる。
隔離設計：電池モジュール間に防火遮断を設置し、延焼を阻止する。
5.監視アラート
マルチパラメータモニタリング：電圧、電流、温度、ガス（例えばCO、VOCs）などをリアルタイムでモニタリングし、異常を早期警戒する。
遠隔監視：クラウドプラットフォームを通じてリアルタイムにデータをアップロードし、遠隔故障診断と早期警報をサポートする。
6.運行維持管理
定期巡検：電気接続、絶縁状態、放熱システムなどを検査する。
応急対策案：火災、漏電などの応急処置の流れを制定し、定期的に訓練する。
FR 2 Vシリーズ磁束ゲートリーク電流センサ
FR 2 Vシリーズは磁束ゲート技術（Fluxgate）に基づく電流センサであり、直流システム中の微小リーク電流を高精度に測定することができ、全シリーズは±0.5%の典型的な精度を持ち、典型的な利得誤差も±0.5%だけであり、および極めて高いゼロ点安定性（典型値±20 mV）と極めて低い温度ドリフト（±1.5 mV/K）であり、動作温度範囲内での示度が環境温度の影響をほとんど受けないようにし、実際のリーク信号と温度ドリフトノイズを効果的に区別し、誤警報を回避することができる。このシリーズのレンジ範囲は広く、±10 mAから±300 mAをカバーし、異なる規模のエネルギー貯蔵システムの需要を満たす。そして500 msの応答時間を持ち、リアルタイム保護に適している。また、隔離耐圧が3 kV AC/1 min（IEC 60664-1に適合）に達し、電気ギャップと沿面距離が7.2 mmに達した。これにより、1500 V直流エネルギー貯蔵システムにおいて、瞬時高圧サージが発生しても、センサーは元副辺の間に信頼性の高い安全障壁を構築できることを確保した。
エネルギー貯蔵システムにおけるFR 2 Vシリーズの応用
電池パックは長期の充放電サイクル及び複雑なケースでは、その内部回路、接続端子の絶縁層が老化、振動、湿気により劣化し、対地のリーク電流を発生する可能性がある。適時に発見しないと、漏れ電流が徐々に増大し、最終的には短絡、熱暴走を引き起こし、電池室全体が発火して燃焼する可能性もある。FR 2 Vセンサのソリューションは次のとおりです。
1.直流漏れ電流モニタリング
エネルギー貯蔵システムの絶縁故障検出：FR 2 Vは磁束ゲート技術に基づいて、直流システム中の微小リーク電流（±10 mA）を高精度に測定することができ、エネルギー貯蔵キャビネット中の直流母線対地絶縁状態のリアルタイムモニタリングに適している。絶縁抵抗が低下（老化、湿気、機械的損傷など）すると、リーク電流が増加し、FR 2 Vは電圧信号をタイムリーに検出して出力し、BMSまたは監視ユニットを通じて出力電圧（±5 V）を収集し、閾値（例えば30 mA）を設定して保護動作をトリガすることができる。あるいはオームの法則を結合して、リアルタイムで正負極対地の絶縁抵抗値（Riso）を計算して多段閾値管理を行うことができる：
早期警報（例えばRiso<100 kΩ）：絶縁レベルが低下し、システムはデータトレンドを記録し、計画的メンテナンスを提示する。
アラーム（例えばRiso<50 kΩ）：絶縁が悪化し、音響光学アラームを発し、クラウドプラットフォームに報告する。
故障（例えばRiso<10 kΩ）：深刻な安全リスク、直ちに遮断器の分ブレーキを指令し、ミリ秒級保護を実現する。
その応用フレームワーク図は以下の通りである：
2.バッテリスタックシステムのトラブルシューティング
電池モジュール間絶縁モニタリング：多モジュールスタックされたエネルギー貯蔵キャビネットにおいて、FR 2 Vはモジュール間またはモジュール対地の漏れ電流を検出し、故障モジュールを位置決めすることができる。その動作温度は-10°C ~ 70°C、記憶温度は-40°C ~ 85°Cであり、屋外のエネルギー貯蔵キャビネット環境に適応するが、センサーが寿命を保証するために、長時間>100°C環境（例えば、パワーデバイスに近い）に暴露することも回避する。また、20 mAの電流消費しかなく、システム負担を増加させない。その応用フレームワーク図は以下の通りである：
システム統合と信号処理
出力インタフェース：
電圧信号（±5 V）を出力し、PLC、BMSまたはデータ収集カード（NI、ADIなど）に直接アクセスできる。
負荷抵抗10 kΩを推奨し、測定精度を確保する。
機械的取り付け：
M 4ネジで固定し、取り付けトルク0.9 N・m（±10%）
元の辺の貫通孔Φ20 mmは、標準的なバスバーに適合する。
セキュリティとコンプライアンス
絶縁耐圧：3 kV AC/1 min、エネルギー貯蔵システムの高圧安全要求を満たす。
防火材料：ハウジングUL94-V 0級難燃性であり、貯蔵タンクの防火基準に適合する。
リスクアラートとメンテナンス
定期校正：毎年零点ドリフト（典型±20 mV）を検査し、測定の正確性を確保する。
環境適応性：振動または湿気のある位置に設置することを避け、センサーの性能に影響を与える。
まとめ：
FR 2 VH 00シリーズは高精度、低温漂亮、高速応答と強い隔離特性により、現代エネルギー貯蔵システムの直流漏れ電流モニタリングの好ましい方案であり、特に安全性に対する要求が極めて高いキャビネット型リチウム電池の貯蔵に適している。BMSと消防システムを組み合わせて、多層的な安全防護ネットワークを構築することができる。
エネルギー貯蔵装置が億キロワット級に向かっている現在、FR 2 Vシリーズの漏れ電流センサが提供しているのはすでに1つの部品の機能だけではなく、その価値は1回以上の緊急停電が可能であり、長期的な精度安定性こそ予測性メンテナンスを実現する鍵であり、絶縁抵抗の歴史的減衰曲線を持続的に監視することにより、運行メンテナンスチームが定期的な点検から状態に基づく点検（CBM）に転向するのを助けることができ、正確な意思決定、システムの可用性と全ライフサイクル価値を向上させる。