Niskocijenit i nisko-gubitni uređaj za prekid struje na naponu jedne polaritete s funkcijom sprečavanja lukove za prometna sredstva
I. Pregled rješenja
Ovo rješenje odgovara potrebama za zaštitom DC sustava (posebno za napajanje trakcijskog struje u željezničkom prometu) protiv kratičnih kvarova, predlažući rješenje prekidnika na bazi optimizirane mehaničke strukture prekidnika. Postiže prekid bez lukova putem upravljanja naponom kondenzatora, kombinirajući niske gubitke u stanju uvjedbe i visoku pouzdanost, što ga čini prikladnim za scenarije česte upotrebe.
II. Osnovni princip
Koristi topologiju brzog mehaničkog prekidača kombiniranu s prenapetim kondenzatorima i zaštitnim elementima:
- Rad u stabilnom stanju: Struja teče kroz mehanički prekidač (glavnu vezu), s otpornosti u stanju uvjedbe na mikro-ohm nivou, što rezultira izuzetno niskim gubitcima.
- Prekid greške:
• Nakon otkrića kratičnog kvara, mehanički prekidač se brzo aktivira.
• Uključuje se modul kondenzatora, kontrolirajući napon na mehaničkom prekidaču da ostane ispod praga zapaljenja luka, omogućujući prekid bez lukova.
• Kratična struja preusmjerava se na paralelnu petlju kondenzatora i zaštitnog elementa, gdje zaštitni element apsorbira energiju i suzbija previsoki napon.
III. Tehnički parametri
|
Parametar |
Vrijednost/Karakteristika |
|
Vrijeme prekida |
<10 ms |
|
Nominirana struja |
800A - 5000A (prilagodljivo) |
|
Gubitci u stanju uvjedbe |
μΩ-razina otpornosti, tipična vrijednost ≤50 μΩ |
|
Frekvencija rada |
≥200 preklapanja dnevno |
|
Primjenjivi naponski nivo |
DC 1.5kV/3kV (željeznički promet) |
IV. Primjenjive situacije
• Sustavi napajanja trakcijskog strujnog toka u željezničkom prometu: Ispunjava zahtjeve za čestim preklapanjem i niskim gubitcima.
• Gradske DC distribucijske mreže: Zaštita od kvarova u srednjih i niskih naponskih DC sustavima.
• Industrijski DC strujni sustavi: Primjene koje zahtijevaju visoku pouzdanost.
V. Prednosti i ograničenja
Prednosti:
- Niski gubitci u stanju uvjedbe: Mehanički prekidač ostaje provodljiv tijekom normalnog rada, izbjegavajući probleme zagrijavanja poluprovodnika.
- Kontrolirani troškovi: Nema potrebe za cijeločvrstotnim prekidačima, što ga čini jeftinijim od hibridnih prekidnika.
- Prekid bez lukova: Aktivna suzbijanja luka putem upravljanja naponom kondenzatora proširuje vijek trajanja prekidača.
Ograničenja:
- Zahtjevi za kapacitetom: Moduli kondenzatora visokog napona su obujmlji, stoga je potrebno optimizirano dizajniranje temeljeno na naponskom nivou sustava.
- Vrijeme preusmjeravanja struje: Ovisi o apsorbiranju energije zaštitnim elementom, što rezultira malo sporijim preusmjeravanjem kratične struje u usporedbi s cijeločvrstotnim rješenjima.
- Potrebna održavanja: Mehanički dijelovi zahtijevaju periodičko održavanje, iako manje često nego tradicionalni prekidnici.
VI. Preporuke za implementaciju
- Izbor kondenzatora: Koristite više-modulne paralelne grupe kondenzatora kako biste uravnotalili preciznost upravljanja naponom i ograničenja veličine.
- Optimizacija pogona: Opremite visokobrzim mehanizmom pokretanja (npr., elektromagnetskim odbijanjem) kako biste osigurali odgovor na prekid <2 ms.
- Konfiguracija zaštitnog elementa: Odaberite nelinearne otpornike (MOV-e) s apsorpcijskom sposobnošću energije izračunatom na temelju kapaciteta kratične struje sustava.
VII. Sažetak
Ovo rješenje kombinira inovacije u mehaničkoj strukturi s upravljanjem naponom kondenzatora kako bi postiglo niske troškove, niske gubitke i prekid bez lukova u DC prekidnicima. Posebno je prikladno za scenarije česte upotrebe poput željezničkog prometa, pružajući pouzdan put za zaštitu od kvarova u srednjih i niskih naponskim DC sustavima.
