Alacsonköltséges alacsony veszteségű ívesmentes áramköri törési megoldás vasúti közlekedéshez

I. Megoldás áttekintése​
Ez a megoldás az IEE-Business DC rendszerek (különösen a vasúti trakció energiaellátása) rövidzárló hibákkal szembeni védelmi igényeit kezeli, optimalizált mechanikus átmeneti elem alapján javasolva egy DC átmeneti elem megoldást. A kondenzátor feszültség-irányítás segítségével arckötélmentes megszakítást ér el, kombinálva alacsony működési veszteséget és magas megbízhatóságot, ami gyakori működési helyzetekre alkalmas.

​II. Alapvető elv​
Gyors mechanikus kapcsoló topológiát használ, előfeltöltött kondenzátorokkal és védőelemekkel:

1. ​Szabályozott működés: Az áram a mechanikus kapcsolón keresztül (fő áramkör) halad, melynek működési ellenállása mikro-ohm szintű, ami nagyon alacsony veszteséget eredményez.
2. ​Hiba megszakítása:
   • Rövidzárló hiba esetén a mechanikus kapcsolót gyorsan megnyitják.
   • A kondenzátor modul bekapcsolódik, irányítva a mechanikus kapcsoló feletti feszültséget, hogy az arckötél kibillentési küszöbé alá maradjon, ezzel arckötélmentes megszakítást lehetővé téve.
   • A rövidzárló áram a párhuzamos kondenzátor és védőelem hurokba kerül, ahol a védőelem energiafelvétellel és túlfeszültség-nyomás csökkentéssel foglalkozik.

​III. Technikai paraméterek​

​IV. Alkalmazási helyzetek​
• Vasúti trakció energiaellátási rendszerek: Gyakori kapcsolási igényekhez és alacsony veszteséghez való alkalmazkodás.
• Városi DC elosztó hálózatok: Közép- és alacsony-feszültségű DC rendszer hiba-védelem.
• Ipari DC energiaellátási rendszerek: Magas megbízhatóságra vonatkozó igények.

​V. Előnyök és korlátozások​
​Előnyök:

1. ​Alacsony működési veszteség: A mechanikus kapcsoló normál működés közben vezető marad, elkerülve a fémes anyagok hőtartási problémáit.
2. ​Társult költség: Nincs szükség teljesen szilárd állapotú kapcsolóeszközökre, ami gazdaságiesebb, mint a hibrid átmeneti elemek.
3. ​Arckötélmentes megszakítás: Aktív arckötél-elnyomás kondenzátor feszültség-irányítás segítségével meghosszabbítja a kapcsoló élettartamát.

​Korlátozások:

1. ​Kondenzátor igény: A magas-feszültségű kondenzátor modulok nagyméretűek, így a rendszer feszültségének függvényében optimalizált tervezés szükséges.
2. ​Áramerősség továbbítási ideje: A védőelem energiafelvételére támaszkodik, ami ennek eredményeképpen kissé lassabb rövidzárló áramerősség továbbítást eredményez, mint a teljesen szilárd állapotú megoldások.
3. ​Karbantartási igény: A mechanikus elemek rendszeres karbantartást igényelnek, bár kevesebb időközönként, mint a hagyományos átmeneti elemek.

​VI. Implementációs ajánlások​

1. ​Kondenzátor kiválasztása: Többmodulus párhuzamos kondenzátor csoportokat használjon, hogy egyensúlyt teremtsen a feszültség-irányítás pontossága és a méret korlátozásai között.
2. ​Meghajtási optimalizálás: Felszerelje magas-sebességű aktuálási mechanizmusokkal (pl. elektromos repulziós mechanizmusokkal), hogy biztosítsa a megszakítási válasz <2 ms időtartamát.
3. ​Védőelem konfigurációja: Válasszon nemlineáris ellenállásokat (MOVs) energiatudatos képességekkel, amelyeket a rendszer rövidzárló kapacitása alapján számítanak ki.

​VII. Összefoglalás​
Ez a megoldás a mechanikus szerkezet innovációját kombinálja a kondenzátor feszültség-irányításával, hogy alacsony költségen, alacsony veszteséggel és arckötélmentesen hajtsa végre a DC átmeneti elemek működését. Különösen alkalmas a gyakori működési helyzetekre, mint például a vasúti trakció, biztosítva egy megbízható utat a közepes- és alacsony-feszültségű DC rendszerek hiba-védelméhez.