Penyelesaian Pemutus Litar Berdaya Rendah Tanpa Busur DC untuk Pengangkutan Rel
I. Gambaran Keseluruhan Penyelesaian
Penyelesaian ini mengatasi keperluan perlindungan sistem DC (terutamanya bekalan kuasa traksi pengangkutan rel) terhadap kesalahan sambungan pendek dengan mencadangkan penyelesaian pemutus litar DC berdasarkan struktur pemutus mekanikal yang dioptimumkan. Ia mencapai penghentian tanpa busur melalui kawalan voltan kapasitor, menggabungkan kehilangan rendah dalam keadaan hidup dan kebolehpercayaan tinggi, menjadikannya sesuai untuk skenario operasi sering.
II. Prinsip Utama
Menggunakan topologi beralih mekanikal pantas digabungkan dengan kapasitor yang telah diisi awal dan pelindung:
- Operasi Keadaan Stabil: Arus mengalir melalui beralih mekanikal (litar utama), dengan rintangan dalam keadaan hidup pada tahap mikro-ohm, menghasilkan kehilangan yang sangat rendah.
- Penghentian Kesalahan:
• Apabila kesalahan sambungan pendek dikesan, beralih mekanikal dipicu untuk dibuka dengan cepat.
• Modul kapasitor dimasukkan, mengawal voltan di seberang beralih mekanikal untuk tetap berada di bawah ambang penghidupan busur, membolehkan penghentian tanpa busur.
• Arus sambungan pendek dialihkan ke litar paralel kapasitor dan pelindung, di mana pelindung menyerap tenaga dan menekan overvoltan.
III. Parameter Teknikal
|
Item Parameter |
Nilai/Ciri |
|
Masa Penghentian |
<10 ms |
|
Arus Berperingkat |
800A - 5000A (boleh disesuaikan) |
|
Kehilangan Dalam Keadaan Hidup |
μΩ-tingkat rintangan, nilai tipikal ≤50 μΩ |
|
Frekuensi Operasi |
≥200 operasi beralih setiap hari |
|
Taraf Voltan Yang Sesuai |
DC 1.5kV/3kV (pengangkutan rel) |
IV. Skenario Aplikasi
• Sistem bekalan kuasa traksi pengangkutan rel: Memenuhi keperluan beralih sering dan kehilangan rendah.
• Rangkaian pengagihan DC bandar: Perlindungan kesalahan sistem DC tekanan sederhana dan rendah.
• Sistem kuasa DC industri: Aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan tinggi.
V. Kelebihan dan Keterbatasan
Kelebihan:
- Kehilangan Rendah Dalam Keadaan Hidup: Beralih mekanikal kekal konduktif semasa operasi normal, mengelakkan isu pemanasan semikonduktor.
- Kos Terkawal: Tiada keperluan untuk peranti beralih semua pepejal, menjadikannya lebih ekonomi daripada pemutus litar hibrid.
- Penghentian Tanpa Busur: Pemadam busur aktif melalui kawalan voltan kapasitor memanjangkan jangka hayat beralih.
Keterbatasan:
- Keperluan Kapasitansi: Modul kapasitor tekanan tinggi bersaiz besar, memerlukan reka bentuk yang dioptimumkan berdasarkan voltan sistem.
- Masa Peralihan Arus: Bergantung pada penggunaan tenaga pelindung, mengakibatkan aliran arus sambungan pendek sedikit lebih perlahan berbanding penyelesaian semua pepejal.
- Keperluan Pemeliharaan: Komponen mekanikal memerlukan pemeliharaan berkala, walaupun kurang kerap daripada pemutus litar tradisional.
VI. Cadangan Pelaksanaan
- Pilihan Kapasitor: Gunakan kumpulan kapasitor modul selari untuk menyeimbangkan ketepatan kawalan voltan dan batasan saiz.
- Optimisasi Pemacu: Bekalkan mekanisme pengaktuan pantas (contohnya, mekanisme tolakan elektromagnetik) untuk memastikan respons penghentian <2 ms.
- Konfigurasi Pelindung: Pilih resistor bukan linear (MOVs) dengan kapasiti penyerapan tenaga dikira berdasarkan kapasiti sambungan pendek sistem.
VII. Ringkasan
Penyelesaian ini menggabungkan inovasi struktur mekanikal dengan kawalan voltan kapasitor untuk mencapai kos rendah, kehilangan rendah, dan penghentian tanpa busur dalam pemutus litar DC. Ia sangat sesuai untuk skenario operasi frekuensi tinggi seperti pengangkutan rel, menyediakan laluan yang boleh dipercayai untuk perlindungan kesalahan dalam sistem DC tekanan sederhana dan rendah.
