Tipi u Applikazzjonijiet ta’ Medium Voltage DC Circuit Breaker

Il-kuturizzaturi ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju huma adatti għall-applikazzjonijiet fuq fusti, metru politiku, treni elettriku, mikrogrid (veċċel elettriku), ġenerazzjoni distribwita (enèrgija soġġi), u sistemi bazejt fuq batteġġ (ċentri ta' data).

Il-resistanza relattivament żgħira tal-ċirkuwit fi kazz dċjoli telleġġa amplitudini akbar ta' ħalq diretti. Fuqs, billi l-windings tal-transformaturi ma jkontribuwx għal konstanti ta' timp fil-sistemi dċjoli, il-konstanti ta' timp komplet ikun qas u ħalq diretti jista’ jkun għandu tempi ta' salit b'reġister ta' msellum.

Biex tintqaqsu l-interruzzjonijiet tal-konverturi, l-errur għandha tkun solvta fl-għoxrin msellum, speċjalment għal stazzjonijiet li ma jsirux mokkessi mal-linja jew il-kablu defektivi.

Tipi ta' kuturizzaturi ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju fuq is-suq:
Tliet tipi prinċipali ta' kuturizzaturi tal-ħalq fil-suq LVDC u MVDC huma l-kuturizzaturi solid-state (SSCBs), l-kuturizzaturi mekanika (MCBs), u l-kuturizzaturi ibrid (HCBs) li huwa mix ta' SSCB fil-parallelu ma’ switch mekaniku super veloċi (UFMS).

Il-MCBs tradizzjonali b’aria u b’Sulphur Hexafluoride (SF6) għal LV u MV AC għandhom kapabbiltà limitata ta’ interrompiment dċjolu li tikseb biss kelka kilovolti u kelka Ampere.

Kuturizzaturi ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju solid-state:
It-topoloġiji għal SSCBs huma tipikament bsieġġa fuq numru cert ta’ Integrated Gate Commutated Thyristors (IGCTs), Gate Turn-Off Thyristors (GTOs), jew Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), miċħud fis-silġ. Anki r-risposti huma veloċi waħda, l-perditi fl-on state huma sostanzjali, tipikament fil-lanġas 15-30% tas-sidil tal-stazzjon VSC.

L-is-soddis tal-komponenti, l-mankanza ta’ isolazzjoni galvanika, u l-kapaċità termika inadequata huma disavvantaggi oħra.

Ir-Rispett 1 turi x’tip ta’ dissen ta’ kuturizzatur solid-state ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju:

Rispett 1: a) Kuturizzatur bidirezzjonali solid-state ta' voltagġ medju bażat fuq IGCT, (b) Kuturizzatur bidirezzjonali solid-state ta' voltagġ medju bażat fuq IGCT, (c) Kuturizzatur bidirezzjonali solid-state bażat fuq GTO

Dissenj diversi ta’ SSCB saruu proposti. Ikkuntant, l-akbar parti minnhom huma għal voltagġi ≤ 1 kV, speċjalment għal korrenti ≤ 1000 A. Jgħoli notati li l-aċċidenti ppijkolassar ta’ teknoloġija SSCB huwa l-perdita on state għoli, u anki dawn l-artikoli jrapportaw SSCB MV satisfattiv għal livelli ta’ voltagġ MV bħal 6-15 kV, dawn huma tipikament għal korrenti ratificati infeżer minn 1000 A, iżda l-kapaċità ta’ manġement tal-enèrgija ser tkun bejn ftit MWs sa ftit dizjinn MWs b’moddu minimu ta’ 3 moduli paralelli (3P:3*3.72 MW).

Fl-għalb, id-disvilupp ta’ DC CB b’potenza ratifikata infeżer minn 10 MW għal architetture MVDC tat-tul jista’ jiġi kkunsiderat kemm quasi inutili. It-teknoloġiji attwal tal-semikonduktör non possu soddisfari dan livelli ta’ potenza; bil-konsegwenza, SSCBs għal architetture MVDC tat-tul non portara a un design compatto ed efficiente dal punto di vista dei costi. In questo contesto, sono necessari ventilatori d'aria relativamente grandi con capacità intorno ai seimila piedi cubici al minuto e/o raffreddamento attivo ad acqua per gestire le perdite in stato on da multi-kilowatt previste per correnti elevate.

Kuturizzaturi ibrid ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju (HCBs):
Il-kuturizzaturi ibrid ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju inklużu path ta' konduzzjoni ta' korrent u path ta' interrupzzjoni ta' korrent.

Il-kuturizzatur ibrid ikombina s-soddis fl-on state bassi tal-switch ultra veloċi pura mal-prestazzjoni veloċi tal-kuturizzatur solid-state fil-path parallelu. Il-kuturizzatur prinċipali huwa pożizjonat fuq path parallelu u huwa format mill-switches solid-state seriali u paralelli miċħud fis-silġ.

In-nifs sviluppaw HCB modulari u modulu waħed bħal jgħid Rispett 2, b'voltagġ u korrent ratifikati, u kapabbiltà ta' interrompiment tal-korrient ta' 6.2 kV, u 600 A rispettivament.

Huwa important li n-notaw li l-kamra tal-arc tal-switch ultra veloċi għandha ssoddisfa biss li tproduċi voltagġ sufficjenti biex tkomunikaw il-korrent u tagebil fil-filosofija ta’ moduli paralelli. F’dawn l-SSCB u l-HCB, huwa neċessarju dikjaratur tal-korrent residwa (RCD) u rezistor shunt biex imisshar il-korrent bħal jgħid Rispett 2. Meta l-korrent tiddeket għal valur baż għal current leakage tal-metal oxide varistor (MOV), l-dikjaratur jifftax, jisolja s-sistema u jpreveni xi current leakage permezz tal-semiconductors u MOV.

Rispett 2: Kuturizzatur ibrid ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju

Il-path prinċipali tal-UFMS għandu ssoddisfa biss li jproduċi voltagġ sufficjenti biex jkommutaw il-korrent għal full IGBT breaker parallelu. Il-resistanza tal-kuturizzatur DC ausiliarju, Rdson għal 2 kA, u l-switch mekaniku veloċi għandhom ikunu infeżer minn 20 mW biex ikollhom karatteristiċi similari għal kuturizzatur elektromeccaniku. L-użu tal-UFMS fil-path prinċipali jresulta f’soddis fl-on state u voltagġ fl-anterjor infeżer minn full SSCB.

Id-disenju proponut jista’ jkun benefiċju fuq l-HCBs ta’ alta voltagġ prodotti mill-ABB u Alstom, għaliex (1) ma jkunx hemm soddis fl-on state tal-semiconductor, (2) il-kitba tal-kontroll ser tkun sempliċi, u (3) it-“Power Electronic Switch” kostos fil-path prinċipali, jista’ jiġi evitat. Infatti, biss wahda UFMS tista’ tisostitu haddithom “Power Electronic Switch”, u l-fast disconnector proponut mill-ABB għal path prinċipali.

Iwa, huwa neċessarju li ssigura li r-resistanza tal-kontatt tal-UFMS ma tkunx aktar minn kontatti elektromeccaniki ekwivalenti u tħoss tal-forza ta’ 4.45×10-7 I2 N (jiġifieri > 178 N għal 10x in-rush ratifikat b’2 kA b’fattur ta’ sigurtà 2x jew 356 N).

Switch Meccaniku Ultra Veloċi fil-kuturizzatur ibrid ta' ħalq mhux diretti għad-dċjola fil-voltagġ medju:
Il-sfidanti għall-realizzazzjoni tal-filosofija menzjonata huma (1) jekk switches ultra veloċi dawn jistgħu jiġu sviluppati għal livelli MV, (2) jekk il-buildup tal-voltagġ tal-arc għad-determinazzjoni hija sufficjenti, u (3) jekk id-disenju stess huwa possibli għal RCB. Ir-risposta tista’ tkun IXI għal kull domanda bħal jiġi diskussjonat hawn taħt.

L-aktuatori Thomson coil (TC) elettromagnetici operanti bsieġġa fuq forzi attrattivi jew repulsivi bejn konduċturi ta’ korrent huma assai adeguati għal switching veloċi għaliex jistgħu jragġungu accelerazzjonijiet għoli permezz tal-kontroll preċiż. Sa hawn, żewġ teċnikijiet bsieġġa fuq TC saruu proposti u spiegati b’mod approfondit għal switches meccaniki ultra veloċi, fejn s-sistema b’kojls seriali surclassò s-sistema bsieġġa fuq induzzjoni meta t-effiċjenza. Dan żewġ teċnikijiet inhuwwu ukoll confrontati permezz ta’ modello finit elementi Multiphysics.

FCLCB b’voltagġ nominali ta’ 12 kV (nominal voltage) u 2 kA (korrent nominali) / 20 kA (ħalq diretti) u 24 kV, 3 kA / 40 kA FCLCB li jagħti l-possibilità lill-arc li jiġi estint senza raffreddament forzat tal-arc fi 100-300 μs saruu disegnat u kkstruit.

Is-switch veloċi bsieġġa fuq induzzjoni b’korrent nominali ta’ 7 kA accelera kontatt HCB ta’ ~2 kg b’accelerazzjoni inizjali ta’ ~44,900 m/s2 li jresulta f’4 mm separazzjoni tal-kontatt wara ~422 μs, sufficjenti biex is-soddisfi l-voltagġ nominali ta’ 3 kV.

Dan moviment veloċi għandu jdampjaw fl-aħħar tal-travel biex jiġi prevenut l-overtravel, l-bounce, l-fatigue, u effetti indesiġnerati oħra.