Lage-kosten laag-verlies DC boogvrije schakelaaroplossing voor spoorvervoer
I. Oplossingsoverzicht
Deze oplossing voldoet aan de beschermingsbehoeften van DC-systemen (met name voor treinvoeding) tegen kortsluitingen door een DC-schakelaaroplossing voor te stellen die is gebaseerd op een geoptimaliseerde mechanische schakelaarconstructie. Het bereikt onderbreking zonder boog door middel van condensatorspanningscontrole, met een combinatie van lage geleidingsverliezen en hoge betrouwbaarheid, waardoor het geschikt is voor scenario's met frequente bediening.
II. Kernprincipe
Gebruikt een snelle mechanische schakeltopologie in combinatie met vooraf opgeladen condensatoren en overvoltagebeveiligingen:
- Stabiele Bedrijfsvoering: De stroom loopt door de mechanische schakelaar (hoofdcircuit), met een geleidingsweerstand op micro-ohm niveau, wat resulteert in extreem lage verliezen.
- Foutonderbreking:
• Bij detecteren van een kortsluiting wordt de mechanische schakelaar snel geopend.
• Het condensatormodule wordt ingeschakeld, waarbij de spanning over de mechanische schakelaar onder de boogontstekingsdrempel wordt gehouden, waardoor onderbreking zonder boog mogelijk is.
• De kortsluitstroom wordt omgeleid naar het parallelle condensator- en overvoltagebeveiligingsspoor, waar de overvoltagebeveiliging energie absorbeert en overspanningen dempt.
III. Technische Parameters
|
Parameter Item |
Waarde/Kenmerk |
|
Onderbrekingstijd |
<10 ms |
|
Nominale Stroom |
800A - 5000A (aanpasbaar) |
|
Geleidingsverlies |
μΩ-niveau weerstand, typische waarde ≤50 μΩ |
|
Bedieningsfrequentie |
≥200 schakelbewegingen per dag |
|
Toepasbare Spanningsniveau |
DC 1.5kV/3kV (treinvoeding) |
IV. Toepasselijke Scenarios
• Treinvoedingsystemen: Voldoet aan eisen voor frequente schakeling en lage verliezen.
• Stedelijke DC-verdelingsnetwerken: Middel- en laagspannings DC-systeem foutbescherming.
• Industriële DC-stroomsystemen: Toepassingen met hoge betrouwbaarheidsvereisten.
V. Voordelen en Beperkingen
Voordelen:
- Lage Geleidingsverliezen: De mechanische schakelaar blijft geleidend tijdens normale bedrijfsvoering, waardoor semiconductieverhitting wordt voorkomen.
- Gestuurde Kosten: Geen noodzaak voor volledig vastestoffen schakelapparatuur, waardoor het kosteneffectiever is dan hybride schakelaars.
- Onderbreking Zonder Boog: Actieve boogsuppressie via condensatorspanningscontrole verlengt de levensduur van de schakelaar.
Beperkingen:
- Capaciteitsvereisten: Hoogspanningscondensatormodules zijn groot, vereisen een geoptimaliseerde ontwerp op basis van systeemspanning.
- Stroomoverdrachtstijd: Relieert op energieverbruik door overvoltagebeveiligingen, wat resulteert in iets langzamere kortsluitstroomoverdracht vergeleken met volledig vastestoffen oplossingen.
- Onderhoudsbehoefte: Mechanische componenten vereisen periodisch onderhoud, hoewel minder frequent dan traditionele schakelaars.
VI. Implementatieaanbevelingen
- Condensatorselectie: Gebruik multi-module parallelle condensatorgroepen om de precisie van spanningscontrole en grootte-eisen in balans te brengen.
- Aandrijvingsoptimalisatie: Uitrusten met hoge-snelheid aandrijfmechanismen (bijv. elektromagnetische afstotingsmechanismen) om de onderbrekingsreactietijd <2 ms te garanderen.
- Overvoltagebeveiligingconfiguratie: Selecteer niet-lineaire weerstanden (MOVs) met energieabsorptiecapaciteit berekend op basis van systeemkortsluitcapaciteit.
VII. Samenvatting
Deze oplossing combineert innovatie in mechanische constructie met condensatorspanningscontrole om lage kosten, lage verliezen en onderbreking zonder boog in DC-schakelaars te realiseren. Het is bijzonder geschikt voor scenario's met frequente bediening zoals treinvoeding, biedt een betrouwbare weg voor foutbescherming in middel- en laagspannings DC-systemen.
