Нискоценово решение за прекъсвач без DC дъга с ниски загуби за железнодорожен транспорт
I. Общ преглед на решението
Това решение отговаря на нуждите за защита на DC системи (особено за транзитна тракция с електрическа тяга) срещу късо-замкване, като предлага решение за DC автоматичен ключ, основано на оптимизирана механична структура. То постига прекъсване без дъга чрез контрол на напрежението в кондензатора, комбинирайки ниско загуби при проводимост и висока надеждност, което го прави подходящо за сценарии с честа експлоатация.
II. Основен принцип
Използва топология на бърз механичен ключ, комбинирана с предварително заредени кондензатори и ограничители:
- Стабилна операция: Електрическият ток протича през механичния ключ (главен контур), със съпротивление при проводимост на микроомовско ниво, което води до изключително ниски загуби.
- Прекъсване при дефект:
• При обнаружаване на късо-замкване, механичният ключ се активира, за да се отвори бързо.
• Модулът с кондензатор се задейства, контролирайки напрежението върху механичния ключ, за да остане под прага за възпламеняване на дъга, позволявайки прекъсване без дъга.
• Токът при късо-замкване се отклонява към паралелния контур на кондензатора и ограничителя, където ограничителят абсорбира енергията и поддържа наднорменото напрежение.
III. Технически параметри
|
Параметър |
Стойност/Характеристика |
|
Време за прекъсване |
<10 мс |
|
Номинален ток |
800А - 5000А (подредим) |
|
Загуби при проводимост |
съпротивление на микроомовско ниво, типична стойност ≤50 μΩ |
|
Честота на експлоатация |
≥200 переключвания дневно |
|
Ниво на приложимо напрежение |
DC 1.5кВ/3кВ (транзитна тяга) |
IV. Применими сценарии
• Системи за транзитна тяга: Отговаря на изискванията за често переключване и ниски загуби.
• Урбани DC разпределителни мрежи: Защита при дефект в средно- и нисковолтови DC системи.
• Индустриални DC енергийни системи: Приложения, изискващи висока надеждност.
V. Предимства и ограничения
Предимства:
- Ниски загуби при проводимост: Механичният ключ остава проводим по време на нормална операция, избягвайки проблеми с нагряване на полупроводници.
- Контролирани разходи: Няма нужда от напълно твърди переключвателни устройства, което го прави по-икономично от хибридни автоматични ключове.
- Прекъсване без дъга: Активно потушаване на дъга чрез контрол на напрежението в кондензатора продължава живота на ключа.
Ограничения:
- Изисквания за капацитет: Високонапреговите модули с кондензатори са громоздки, изискващи оптимизиран дизайн въз основа на напрежението в системата.
- Време за прехвърляне на тока: Разчита на абсорбиране на енергия от ограничителя, което води до леко по-бавно прехвърляне на тока при късо-замкване в сравнение с напълно твърди решения.
- Изисквания за поддръжка: Механичните компоненти изискват периодична поддръжка, макар и по-рядко от традиционните автоматични ключове.
VI. Рекомендации за приложение
- Избор на кондензатори: Използвайте многомодулни паралелни групи кондензатори, за да балансирате точността на контрола на напрежението и ограниченията по размер.
- Оптимизация на привода: Оборудвайте с високоскоростни механизми за актива (например, електромагнитни репулсивни механизми), за да се осигури отговор на прекъсването <2 мс.
- Конфигурация на ограничителите: Изберете нелинейни резистори (MOVs) с капацитет за абсорбиране на енергия, изчислен на базата на капацитета на системата за късо-замкване.
VII. Резюме
Това решение комбинира иновации в механичната структура с контрол на напрежението в кондензатора, за да постигне ниски разходи, ниски загуби и прекъсване без дъга в DC автоматични ключове. То е особено подходящо за сценарии с честа експлоатация, като транзитна тяга, предоставяйки надежден път за защита при дефект в средно- и нисковолтови DC системи.
