Anwendungslösungen für Gleichstrom-Sicherungsautomaten im Bereich der erneuerbaren Energien

I. Übersicht​
Mit der rasanten Entwicklung der erneuerbaren Energien und der Elektrofahrzeug-Ladesysteme stellen Gleichstromsysteme höhere Anforderungen an Sicherheitsschutzausrüstungen. Traditionelle Wechselstrom-Sicherungen können Gleichstromfehlerströme nicht effektiv unterbrechen, was den dringenden Bedarf an spezialisierten Gleichstrom-Sicherungslösungen hervorruft. Diese Lösung bietet professionelle Schutzkonfigurationen für zwei wichtige Anwendungsszenarien: Photovoltaik (PV)-Stromerzeugungssysteme und Ladesäulen für Elektrofahrzeuge.

​II. Gleichstrom-Schutzlösung für PV-Stromerzeugungssysteme​

1. ​Analyse der Anwendungsprobleme​
   • Kurzschlussströme auf der Gleichstromseite von PV-Arrays können bis zu 20 kA erreichen, was die Unterbrechungskapazität traditioneller Sicherungen übersteigt.
   • Gleichstrombogenfehler können leicht zu Brandunfällen führen.
   • Die Lokalisierung von Fehlern ist schwierig, mit durchschnittlich mehr als 2 Stunden für die Fehlerbehebung.
   • Wechselstrom-Sicherungen haben Schwierigkeiten bei der Bogenlöschung und einem langsamen Unterbrechungsgeschwindigkeit in Gleichstromanwendungen.
2. ​Lösungseigenschaften​
   Kerngeräte: 1500V Gleichstromspezial-Sicherung
   • Verwendet Magnetblowout-Bogenlöschnachricht um Gleichstromfehlerströme effektiv zu unterbrechen.
   • Integriert Anti-Island-Schutz für PV-Systeme, um die Wartungssicherheit des Stromnetzes sicherzustellen.
   • Ein integrierter Bogenfehlererkennungsmodul (AFCI) verhindert effektiv Gleichstrombogenbrände.
   • Modulares Design unterstützt schnelle Austauschbarkeit und reduziert die Wartungszeit.
3. ​Technische Parameter​
   • Nennspannung: DC 1500V
   • Unterbrechungskapazität: 25 kA (um 20% höher als der maximale Kurzschlussstrom von PV-Systemen)
   • Schutzklasse: IP65 (Außentyp), geeignet für harte Umgebungen
   • Betriebslebensdauer: ≥8.000 Zyklen
   • Fehlerlokalisierung: Unterstützt Fernkommunikation und Fehleranzeige.
4. ​Umsetzungsergebnisse​
   Ein Fallbeispiel eines 100MW-PV-Kraftwerks zeigt:
   • Die Zeit zur Fehlerlokalisierung wurde von 2 Stunden auf 5 Minuten reduziert.
   • Die jährliche mittlere Ausfallzeit infolge von Fehlern sank um 45%.
   • Das Risiko von Bränden auf der Gleichstromseite sank um 70%.

​III. Gleichstrom-Schutzlösung für Ladesäulen für Elektrofahrzeuge​

1. ​Analyse der Anforderungen​
   • Unterstützung von Hochleistungsschnellladungssystemen über 350 kW.
   • Verhinderung von Gleichstromkurzschlüssen während des Ladens.
   • Kompatibilität mit gängigen Ladeprotokollstandards.
   • Behandlung von Temperaturanstiegen durch Hochstrombetrieb.
2. ​Lösungseigenschaften​
   Kerngeräte: Flüssigkeitsgekühlte Gleichstrom-Sicherung
   • Verwendet Flüssigkeitskühlmitteltechnologie, um einen kontinuierlichen Strom von 500A zu unterstützen.
   • Integriert Ladekommunikationsprotokolle wie CCS/CHAdeMO.
   • Intelligente Überhitzungsschutzsystem (reduziert automatisch die Last bei 85°C).
   • Zweistufiges Schutzarchitektur: Haupt-Sicherung + Nebenschutz.
3. ​Technische Parameter​
   • Nennspannung: DC 1000V
   • Nennstrom: 500A (Hauptsicherung), 250A (Nebenschutz)
   • Unterbrechungszeit: <5 ms (ultraschneller Schutz)
   • Betriebslebensdauer: 10.000 Zyklen (entspricht den Anforderungen an häufigen Gebrauch)
   • Kommunikationsschnittstelle: CAN-Bus/Ethernet
4. ​Typische Konfiguration​
   350 kW Ladesäulen-Schutzlösung:
   • Hauptschutz: 500A flüssigkeitsgekühlte Gleichstrom-Sicherung (1 Einheit)
   • Nebenschutz: 250A Gleichstrom-Sicherung (2–4 Einheiten)
   • Unterstützung gleichzeitiger Schnellladung mit 4 Ladegeräten ohne Störung.

​IV. Zusammenfassung der technischen Vorteile​

1. Hohe Unterbrechungskapazität: 25 kA Unterbrechungskapazität entspricht den Anforderungen verschiedener Gleichstromsysteme.
2. Schnelle Unterbrechung: <5 ms Unterbrechungsgeschwindigkeit begrenzt effektiv die Fehlerausbreitung.
3. Intelligente Integration: Kombiniert Bogenfehlererkennung, Temperaturschutz und Kommunikationsfunktionen.
4. Hochgradige Zuverlässigkeit: Schutzklasse IP65 und langlebiges Design.
5. Systemkompatibilität: Unterstützt gängige PV-Systeme und Ladesäulenstandards.

​V. Schlussfolgerung​
Diese Gleichstrom-Sicherungslösung adressiert die spezifischen Anforderungen des Sektors erneuerbarer Energien, indem sie spezialisierte Gleichstromfehlerschutzausrüstung bereitstellt. Sie löst effektiv die Herausforderungen bei der Unterbrechung von Gleichstromsystemen, verbessert erheblich die System- und Betriebssicherheit und bietet kritische Sicherheitsunterstützung für PV-Stromerzeugung und Elektrofahrzeug-Ladestrukturen.