Ультрабыстрый выключатель-разъединитель (UFD) в гибридном высоковольтном преобразователе постоянного тока ABB

Гибридное решение для силовых выключателей постоянного тока

Гибридное решение для силовых выключателей постоянного тока объединяет отличные коммутационные возможности силовых электронных устройств (например, IGBT) с низкими потерями механических коммутационных устройств. Этот дизайн обеспечивает, что, если прерывание не требуется, ток не проходит через полупроводниковые элементы в основном выключателе. Это достигается за счет механического обходного пути, который состоит из сверхбыстрого разъединителя (UFD) и вспомогательного коммутационного выключателя, соединенных последовательно, как показано на рисунке.

Принцип работы

Нормальная работа:

В нормальном режиме работы ток проходит через механический обходной путь, при этом UFD и вспомогательный коммутационный выключатель находятся в закрытом положении. Таким образом, ток не проходит через полупроводниковые элементы в основном выключателе, что снижает потери.

Обнаружение неисправности и прерывание:

При обнаружении неисправности вспомогательный коммутационный выключатель быстро переключает ток с обходного пути на параллельный основной выключатель. Этот процесс обеспечивает, что UFD может разомкнуть свои контакты при почти нулевом токе, тем самым предотвращая образование дуги и перегрев.

Роль UFD:

• Полная диэлектрическая изоляция: UFD должен обеспечивать полную диэлектрическую изоляцию между своими контактами после того, как основной выключатель сработал (то есть после прерывания тока), чтобы предотвратить повторное проведение тока.

• Максимальный номинальный ток: UFD должен быть способен выдерживать максимальный номинальный ток системы, чтобы обеспечить надежную работу во всех условиях.
  Быстрая реакция: В случае непредвиденных отказов подсистем UFD должен быть способен немедленно выполнить операцию закрытия, чтобы защитить всю систему от повреждений.

Объяснение схемы

На схеме сверхбыстрый разъединитель обозначен буквой b. Расположение всей системы следующее:

• Механический обходной путь: состоит из UFD и вспомогательного коммутационного выключателя, соединенных последовательно.

• Основной выключатель: содержит силовые электронные устройства (например, IGBT) для быстрого прерывания тока при возникновении неисправностей.

• Вспомогательный коммутационный выключатель: быстро переключает ток с обходного пути на основной выключатель при обнаружении неисправности.

Заключение

Гибридное решение для силовых выключателей постоянного тока обеспечивает эффективное и надежное прерывание тока, объединяя быстрые коммутационные характеристики силовых электронных устройств с низкими потерями механических выключателей. Ключевая роль UFD заключается в обеспечении быстрого и безопасного прерывания тока и предоставлении необходимой диэлектрической изоляции при возникновении неисправностей, тем самым защищая систему от повреждений.