T-CIAPS 0015-2022 預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)抑制裝置測試方法

F19預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)抑制裝置測試方法Testmethodforfiresuppressiondeviceofprefabricatedcompartmentlithium-ionT/CIAPS0015-2022IT/CIAPS0015-2022 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4技術(shù)要求 4.1抑制劑要求 4.2火災(zāi)抑制裝置要求 4.3環(huán)境適應(yīng)性能要求 5測試方法 5.1試驗前檢查 5.2絕緣性測試 5.3降溫性能測試 5.4材料相容性測試 5.5生物毒性測試 5.6噴放功能測試 5.7存儲性能測試 5.8零部件測試 5.9電磁兼容性能測試 5.10環(huán)境適應(yīng)性測試 5.11火災(zāi)抑制性能測試 T/CIAPS0015-2022本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)牽頭起草單位：華中科技大學(xué)。本標(biāo)準(zhǔn)參與起草單位：華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司、浙江藍盾電工新材料科技有限公司、武漢瑞科美新能源有限責(zé)任公司、深圳因特安全技術(shù)有限公司、深圳市城市公共安全技術(shù)研究院有限公司、廣東銳捷安全技術(shù)股份有限公司、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司、杭州新紀(jì)元消防科技有限公司、深圳庫博能源科技有限公司、江蘇天合儲能有限公司、國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院、上海同泰火安科技有限公司、天津力神電池股份有限公司、國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司、煙臺創(chuàng)為新能源科技股份有限公司、浙江諾盾消防科技有限公司、四川千頁科技股份有限公司、北京及安盾科技有限公司、浙江華云信息科技有限公司、平高集團儲能科技有限公司、福建星云電子股份有限公司、深圳市嘉名科技有限公司、北京慕成防火絕熱特種材料有限公司、萬真消防技術(shù)(廣東)有限公司、陜西安益消防科技有限公司、廣東振興消防設(shè)備有限公司、科華數(shù)據(jù)股份有限公司、上海派能能源科技股份有限公司、國家電投集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司、易事特集團股份有限公司、瑞浦能源有限公司、北京前沿之錘儲能技術(shù)有限公司、哲弗智能系統(tǒng)（上海）有限公司、東莞市巴能檢測技術(shù)有限公司、遠景能源有限公司、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司、中節(jié)能太陽能科技有限公司、南京空鷹系統(tǒng)工程有限公司、深圳市德蘭明?？萍加邢薰尽⒅袊娊瘓F江西省電力建設(shè)有限公司、浙江南都能源互聯(lián)網(wǎng)有限公司、安徽成威消防科技公司、格力鈦新能源股份有限公司、中國質(zhì)量認證中心、新風(fēng)光電子科技股份有限公司、國安達股份有限公司、浙江班尼戈智慧管網(wǎng)股份有限公司、青島中陽消防科技股份有限公司、湖北億緯動力有限公司、比亞迪汽車工業(yè)有限公司、天津瑞能電氣有限公司、天津天霧智能科技有限公司、維龍（鎮(zhèn)江）機電科學(xué)研究院有限公司、廣州智光儲能科技有限公司、深圳供電局有限公司、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：曹元成、張煒鑫、樓平、湯舜、朱靜、鐘允暉、李首頂、白殿濤、劉益民、馮毅、徐麗、王俊揚、鐘麗偉、朱翔、劉盛終、鄒麗、吳玲玲、焦春雷、管敏淵、相波、王殿奎、曾小川、文寶玉、許君杰、田剛領(lǐng)、劉震、張毅鴻、慕雷、李智、齊亮、歐陽慧安、曾春保、徐繼銘、白寧、梁銓、劉思、陳雷、薛彩霞、賴春花、錢振華、張鑫、張會學(xué)、尹金鋃、尹相柱、涂春雷、項海峰、陳壯農(nóng)、蔣世用、陳文武、任其廣、熊孝新、余張法、許修行、魏澤席、李善鵬、趙家欣、趙彥卿、王洪旗、石本星、杜進橋、江衛(wèi)良、劉勇。本標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布。1T/CIAPS0015-2022預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)抑制裝置測試方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)中抑制劑及火災(zāi)抑制裝置的技術(shù)要求、測試方法等內(nèi)本標(biāo)準(zhǔn)適用于預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)中抑制劑和火災(zāi)抑制裝置的性能要求和測試方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50370氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB/T507-2002絕緣油擊穿電壓測定法GB/T2423.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫GB/T2423.2-2001電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B：高溫GB/T2423.4-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環(huán)GB/T2423.17-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ka：鹽霧GB/T2423.22-2016電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化GB/T17626.2-2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗GB/T21605-2008化學(xué)品急性吸入毒性試驗方法3術(shù)語和定義3.1抑制劑Inhibitor鋰離子電池儲能系統(tǒng)專用火災(zāi)抑制劑（以下簡稱“抑制劑”）是一種用來抑制熱失控蔓延，撲滅鋰離子電池儲能系統(tǒng)中由鋰離子電池?zé)崾Э鼗螂姎夤收弦鸬拿骰鸬牡奈镔|(zhì)。3.2火災(zāi)抑制裝置Firesuppressiondevice鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)抑制裝置（以下簡稱“火災(zāi)抑制裝置”）由測控模塊、采集模塊、抑制劑存儲裝置、噴嘴、連接管路管件和主控單元等組成，用于抑制儲能系統(tǒng)中鋰離子電池初期由于電池?zé)崾Э鼗螂姎夤收系纫l(fā)的燃燒、爆炸。3.3局部應(yīng)用控火Localapplicationextinguishing以設(shè)計噴射強度向熱失控電池模塊直接噴射抑制劑，并持續(xù)一定時間的控火方式。3.4應(yīng)急啟動Emergencystart2T/CIAPS0015-2022當(dāng)電子監(jiān)控失效而無法正?？刂坡?lián)動火災(zāi)抑制裝置時，采取物理、機械等方式緊急啟動火災(zāi)抑制裝置。3.5工作壓力Workingpressure抑制劑瓶組容器閥出口處的壓力。注：抑制劑瓶組上的容器閥若不帶減壓功能，系統(tǒng)的工作壓抑制劑瓶組上的容器閥若具有減壓功能，系統(tǒng)的工作壓力即為經(jīng)減壓后容3.6啟動延時Startdelay啟動延時是系統(tǒng)在自動狀態(tài)或手動狀態(tài)下，從接收到來自主控單元啟動指令，到系統(tǒng)啟動部件動作所需要的時間。3.7啟動響應(yīng)時間Startresponsetime啟動響應(yīng)時間指溫度、煙霧等傳感器做出響應(yīng)到火災(zāi)抑制裝置完全動作所需的時間。3.8最不利點電池箱Themostdisadvantageousbatterybox最不利點電池箱指預(yù)制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)中距離抑制劑輸送管道最遠端一個電池架中的電池箱。4技術(shù)要求4.1抑制劑要求4.1.1控火方式要求抑制劑支持局部應(yīng)用控火。4.1.2絕緣性要求按5.2規(guī)定的方法測試，液體類滅火劑浸泡電極間距3mm，擊穿電壓應(yīng)大于20kV。4.1.3降溫性能要求按5.3規(guī)定的方法測試，抑制劑具備持續(xù)降溫能力，噴下120s內(nèi)鑄鋁加熱板溫度由300℃降到200℃4.1.4材料相容性要求按5.4規(guī)定的方法測試，對容器、閥、檢漏裝置等與抑制劑長期接觸的金屬部件材料樣品腐蝕率應(yīng)不大于2mg/(d·dm2)。4.1.5生物毒性要求按5.5規(guī)定的方法測試，急性吸入LC50＞2000mg/m3，依據(jù)急性毒性分級標(biāo)準(zhǔn)（GB/T21605-2008表C.6）判定抑制劑急性吸入毒性為低毒。4.2火災(zāi)抑制裝置要求4.2.1基本要求3T/CIAPS0015-2022a)布置在預(yù)制艙內(nèi)的裝置在溫度15℃~35℃（預(yù)制艙全部配備空調(diào)系統(tǒng)）、濕度不超過75%（任何情況下無凝露）、海拔范圍-1000m～4500m的環(huán)境中應(yīng)能正常工作；b)裝置各組件應(yīng)無明顯加工缺陷或機械損傷，部件外表面應(yīng)進行防腐處理，防腐涂層、鍍層應(yīng)完整、均勻。4.2.2噴放功能要求按5.6規(guī)定的方法進行測試，應(yīng)滿足如下要求：a)裝置具備局部噴放功能，通過自動、手動方式實現(xiàn)局部噴放，在最不利點電池箱控制噴放抑制劑的啟動響應(yīng)時間不大于1s；b)裝置具備應(yīng)急啟動噴放功能，裝置通過應(yīng)急啟動方式啟動，要求啟動響應(yīng)時間≤5s。4.2.3啟動延時要求a)自動狀態(tài)時，預(yù)警裝置設(shè)置延時0s～10s可調(diào)，默認延時0s；b)手動狀態(tài)時，預(yù)警裝置設(shè)置延時0s～30s可調(diào)，默認延時30s。4.2.4電源要求a)預(yù)警控制主機支持AC220V和DC24V兩種工況下運行；b)當(dāng)交流供電電壓變動幅度在額定電壓（220V）的110%和85%范圍內(nèi)，頻率為50Hz±1Hz時，預(yù)警控制主機應(yīng)能正常工作；c)火災(zāi)抑制裝置應(yīng)具有可充電備用電源，其容量應(yīng)可使控制器在監(jiān)視狀態(tài)下工作8h，且裝置能正常啟動；d)火災(zāi)抑制裝置主、備用電源均應(yīng)有工作狀態(tài)指示燈、故障指示燈。4.2.5存儲要求按5.7規(guī)定的方法進行存儲性能試驗，應(yīng)滿足如下要求：a)溫度循環(huán)泄漏要求，不應(yīng)大于抑制劑充裝量的0.125%；b)抑制劑存儲裝置壓力泄漏至報警臨界點時，應(yīng)能發(fā)出報警信號，報警誤差為設(shè)定值的±5%。4.2.6零部件要求按5.8規(guī)定的方法進行零部件性能試驗，應(yīng)滿足如下要求：a)所有在系統(tǒng)噴放時會發(fā)生動作的零部件，均應(yīng)做動作可靠性測試；b)所有零部件均應(yīng)滿足密封性要求、強度要求；c)局部噴放用控制閥，應(yīng)能滿足在最大工作壓力下，完成打開與關(guān)閉。4.2.7控火要求按5.11規(guī)定的方法進行，局部控火要求，主要針對鋰離子電池火災(zāi)，明火出現(xiàn)至撲滅時間不超過5s。4.2.8電磁兼容性能要求按照5.9規(guī)定的方法進行，試驗點包括控制或連接區(qū)域內(nèi)的任意點，應(yīng)至少符合GB/T17626.2-2018中規(guī)定的靜電放電發(fā)生器接觸放電的8kV/30A第4級試驗。4.3環(huán)境適應(yīng)性能要求4T/CIAPS0015-20224.3.1高低溫性能按5.10.1規(guī)定的方法試驗，火災(zāi)抑制裝置在-10℃~50℃的環(huán)境中應(yīng)能正常工作。4.3.2耐溫度變化性能按5.10.2規(guī)定的方法試驗，火災(zāi)抑制裝置在試驗后應(yīng)能正常工作。4.3.3耐鹽霧性能按5.10.3規(guī)定的方法試驗，火災(zāi)抑制裝置在試驗后應(yīng)能正常工作。4.3.4耐濕熱性能按5.10.4規(guī)定的試驗方法，火災(zāi)抑制裝置在試驗后應(yīng)能正常工作。5測試方法5.1試驗前檢查5.1.1產(chǎn)品使用手冊檢查使用手冊應(yīng)至少包含下列內(nèi)容：a)抑制劑的充裝方式；b)火災(zāi)抑制裝置簡介；c)火災(zāi)抑制裝置主要性能參數(shù)；d)火災(zāi)抑制裝置示意圖；e)火災(zāi)抑制裝置操作程序；f)裝置部件的名稱、型號規(guī)格、主要性能參數(shù)、安裝使用及維護說明、注意事項；g)制造單位名稱、詳細地址、郵編和電話；h)定期維護說明；i)售后服務(wù)。5.1.2外觀檢查采用目測檢查管道、存儲裝置組成及其固定方式；檢查裝置標(biāo)簽、銘牌等；目測樣品有無加工缺陷、表面涂覆缺陷、機械損傷等現(xiàn)象。5.1.3試驗要求a)火災(zāi)抑制試驗應(yīng)在40尺集裝箱（GB型，內(nèi)長度12.032m，內(nèi)寬度2.352m，內(nèi)高度2.385m；外長度12.192m，外寬度2.438m，外高度2.591m）或其它等同環(huán)境內(nèi)進行，測試前預(yù)制艙內(nèi)環(huán)境溫度控制在15℃~35℃;b)試驗過程溫度探測采用k型熱電偶，量程滿足-200℃~800℃,熱電偶直徑不大于1mm；c)數(shù)據(jù)記錄，采用無紙記錄儀自動記錄，記錄儀采集頻率不小于10Hz；d)管道壓力監(jiān)測傳感器選用準(zhǔn)確度等級不低于0.5的壓力變送器；e)電磁靜電點火器輸入電壓AC220V，輸出電壓50kV，輸出方式高壓明火電弧，輸出頻率不小于5.2絕緣性測試5T/CIAPS0015-2022抑制劑絕緣性測試方法應(yīng)參照GB/T507-2002。5.3降溫性能測試5.3.1試驗基本條件抑制劑降溫試驗?zāi)Ｐ腿鐖D1所示：a)測試環(huán)境為室內(nèi)環(huán)境20℃±5℃,測試環(huán)境濕度不做硬性要求，開啟空調(diào)的情況下試驗?zāi)Ｐ椭車?m出風(fēng)速不得超過0.3m/s；b)鑄鋁加熱板尺寸長100mm×寬100mm×厚20mm，加熱板正向抑制劑噴嘴面開3個深度1mm的φ1mm圓孔，置于半封閉式不銹鋼容器內(nèi)，加熱板與容器間放置隔熱墊層（隔熱墊層的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2mk/w），墊層厚度≥2mm；c)抑制劑噴嘴與加熱板間距100mm±10mm，噴嘴不宜使用360度噴嘴；d)抑制劑使用量為500g，抑制劑噴放剩余率不大于5%，抑制劑噴射到加熱板表面的投影面積不得超過加熱板表面積的50%；e)插入熱電偶采集實時溫度值。圖1降溫模型布置示意圖，M1～M3為熱電偶5.3.2降溫試驗a)開啟加熱，觀察溫度值達到300℃±10℃,關(guān)閉加熱；5.3.3降溫性能評價抑制劑噴放后加熱板應(yīng)在120s內(nèi)降至200℃以下，應(yīng)符合4.3.1要求。5.4材料相容性測試抑制劑材料相容性測試方法參照GB25972-2010第5.4條，試驗樣品材質(zhì)需更換為和抑制劑存儲裝置的材質(zhì)相同。測試方法如下：儀器、材料：a.外形尺寸75mm×15mm×1.5mm；b.200號及400號水砂紙；c.無水乙醇；d.電熱鼓風(fēng)干燥箱；e.PE樣品瓶或PET樣品瓶；f.分析天平；g.游標(biāo)卡尺；f.10%檸檬酸二氫鈉水溶液。操作步驟：6T/CIAPS0015-2022a)取樣品4片，用200號水砂紙打磨，去掉氧化膜，再用400號水砂紙磨光，用硬毛刷在自來水中沖刷、洗凈，最后用無水乙醇洗滌擦干。將處理好的鋼片放入60±2℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥30min，冷卻至室溫稱量樣品重量，并編號；b)用游標(biāo)卡尺測量每個樣品的長、寬、厚，計算鋼片的表面積；然后密封瓶口；d)將樣品瓶放入38℃±2℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，連續(xù)保持14d；e)從樣品瓶中取出樣品，分別用硬毛刷在自來水中沖刷腐蝕生成物（若洗不掉，用10%檸檬酸二氫鈉水溶液浸泡至洗凈用無水乙醇洗滌、擦干。然后放入60℃±2℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥30min，取出冷卻至室溫稱量樣品重量，計算平均值。腐蝕率按下列公式（1）計算：C=1000×(m1－m2)/(14×A)………………（1）式中：C-腐蝕率，單位為毫克每天每平方米[mg/(d·dm2)]；m1-每個樣品浸泡前的質(zhì)量，單位為克（gm2-每個樣品浸泡后的質(zhì)量，單位為克（gA-每個樣品的表面積，單位為平方分米（dm2取四個樣品的平均值作為試驗結(jié)果。5.5生物毒性測試生物毒性測試方法參照GB/T21605-2008中5.3.1的靜式染毒法，將實驗動物放在一定體積的密閉容器（染毒柜）內(nèi)，加入一定量的受試樣品，并使其揮發(fā)，造成試驗需要的受試樣品濃度的空氣。5.6噴放功能測試5.6.1試驗?zāi)Ｐ团c布置抑制劑存儲裝置內(nèi)充裝抑制劑等體積水，并充壓至存儲壓力，搭建40尺集裝箱模型，集裝箱內(nèi)兩側(cè)根據(jù)應(yīng)用場景布滿電池架，最遠端一個電池架根據(jù)圖紙安裝電池箱模型，內(nèi)部設(shè)置應(yīng)急啟動、溫度傳感并參照GB50370開設(shè)泄壓口。如圖2所示，在抑制劑存儲裝置出口處、局部釋放管道的最不利點噴嘴處分別安裝壓力變送器，采用記錄儀同時監(jiān)測驅(qū)動裝置電壓信號和壓力變送器信號。圖2集裝箱內(nèi)布置示意圖7T/CIAPS0015-20225.6.2局部噴放試驗a)自動模式下啟動局部噴放，火災(zāi)抑制裝置控制系統(tǒng)設(shè)置到自動狀態(tài)，觸發(fā)最不利點的電池箱傳感器，抑制劑存儲裝置能根據(jù)設(shè)定程序啟動容器閥和控制閥，其抑制劑（水替代）噴放到對應(yīng)電池箱內(nèi)；驅(qū)動裝置從監(jiān)測到啟動電壓信號（抑制劑瓶組啟動，抑制劑開始從瓶組進入管道）至最不利點處的壓力信號不小于0.5MPa（管道內(nèi)抑制劑到達末端噴嘴處開始釋放）的時間應(yīng)滿足4.2.2的要求。測試動作流程如圖3所示：圖3自動啟動動作流程b)手動啟動局部噴放，控制系統(tǒng)上手動隨機啟動控制閥，觀察對應(yīng)的電池箱釋放抑制劑（水替5.6.3應(yīng)急啟動屏蔽電子監(jiān)控設(shè)備，觸發(fā)應(yīng)急啟動裝置，抑制劑存儲裝置應(yīng)能將抑制劑（水替代）從全淹沒管道噴放，記錄應(yīng)急啟動觸發(fā)時間與抑制劑存儲裝置開始噴放的時間節(jié)點，其時間差應(yīng)滿足4.2.2的要求。5.7存儲性能測試5.7.1低壓報警測試低壓報警開關(guān)安裝在壓力容器上，緩慢泄壓，測試其動作響應(yīng)時的壓力，反復(fù)測試三次，取其平均值，也可采用模擬量實時采集存儲裝置壓力代替低壓報警裝置。5.7.2溫度循環(huán)泄漏測試抑制劑存儲裝置年泄漏率的測試方法參照GB25972-2010第5.2.7條，測試結(jié)果應(yīng)滿足4.2.5要5.8零部件測試5.8.1零部件動作可靠性測試容器閥、控制閥、單向閥、驅(qū)動裝置、信號反饋裝置等零部件的動作可靠性測試方法參照GB25972-2010第6.6的規(guī)定進行。5.8.2零部件密封性、強度要求8T/CIAPS0015-2022容器閥、控制閥、單向閥、驅(qū)動裝置、信號反饋裝置等零部件的動作可靠性測試方法參照GB25972-2010第6.3、6.4章節(jié)的規(guī)定進行。5.9電磁兼容性能測試火災(zāi)抑制裝置按GB/T17626.2-2018規(guī)定的方法進行電磁兼容測試，結(jié)果應(yīng)符合4.2.8的要求。5.10環(huán)境適應(yīng)性測試5.10.1高低溫試驗火災(zāi)抑制裝置按GB/T2423.1規(guī)定的方法進行低溫試驗，按GB/T2423.2規(guī)定的方法進行高溫試驗，結(jié)果應(yīng)符合4.3.1的要求。5.10.2耐溫度變化性能按GB/T2423.22中試驗規(guī)定的方法進行試驗。試驗時的高溫和低溫分別設(shè)置為工作溫度的上下限；在每一種溫度中的放置時間為2h；溫度轉(zhuǎn)換時間為20min～30min；循環(huán)次數(shù)為5次。恢復(fù)到室溫后，使火災(zāi)抑制裝置處