Lavkostnad, lavtapp DC buefri sirkuitbryterløsning for sporveitrafikk
I. Løsningsoversikt
Denne løsningen tilfredsstiller beskyttelsesbehovet for DC-systemer (spesielt strømforsyning for sporvei) mot kortslutningsfeil ved å foreslå en DC-sirkuitbryterløsning basert på optimalisert mekanisk bryterstruktur. Den oppnår forstyrrelsesfri avbryting gjennom kondensatorspenningkontroll, kombinert med lav ledningsforlust og høy pålitelighet, som gjør den egnet for hyppige driftssituasjoner.
II. Kjerneprinsipp
Bruker en rask mekanisk switch-topologi kombinert med forhåndsoppladet kondensatorer og trykklimiterere:
- Stabil drift: Strøm går gjennom den mekaniske switchen (hovedkretsen), med ledningsmotstand på mikro-ohm-nivå, som resulterer i ekstremt lav forbruk.
- Feilavbryting:
• Når det oppdages en kortslutningsfeil, aktiveres den mekaniske switchen raskt for å åpnes.
• Kondensatormodulen engasjeres, kontrollerer spenningen over den mekaniske switchen for å holde den under tæringsoppstartstrømmen, som muliggjør forstyrrelsesfri avbryting.
• Kortslutningsstrømmen omledes til parallelle kondensator- og trykklimitererkretsen, der trykklimitereren absorberer energi og demper overvoltage.
III. Tekniske parametre
|
Parameter |
Verdi/Egenskap |
|
Avbrytnings tid |
<10 ms |
|
Nominell strøm |
800A - 5000A (tilpasselig) |
|
Ledningsforlust |
μΩ-nivå motstand, typisk verdi ≤50 μΩ |
|
Driftsfrekvens |
≥200 skifteoperasjoner daglig |
|
Anvendelig spenningsnivå |
DC 1.5kV/3kV (sporvei) |
IV. Anvendelige scenarioer
• Sporveispådragningssystemer: Oppfyller kravene for hyppig skifte og lav forbruk.
• Bylige DC-distribusjonsnettverk: Medium- og lavspenning DC-system feilbeskyttelse.
• Industrielle DC-strømforsyningsystemer: Anvendelser som krever høy pålitelighet.
V. Fordeler og begrensninger
Fordeler:
- Lav ledningsforlust: Mekanisk switch forblir ledende under normal drift, unngår halvlederoppvarmingsproblemer.
- Kostnadskontrollert: Trenger ikke alle faste skifteenheter, gjør den mer kostnadseffektiv enn hybrid sirkuitbrytere.
- Forstyrrelsesfri avbryting: Aktiv tæringsundertrykkelse gjennom kondensatorspenningkontroll forlenger switchens levetid.
Begrensninger:
- Kapasitetskrav: Høyspenningkondensatormoduler er voluminøse, krever optimalisert design basert på systemspenning.
- Strømoverføringstid: Avhenger av trykklimitererenergikonsum, som resulterer i litt treigere kortslutningsstrømoverføring sammenlignet med alle faste løsninger.
- Vedlikeholdsbehov: Mekaniske komponenter krever periodisk vedlikehold, men mindre ofte enn tradisjonelle sirkuitbrytere.
VI. Implementeringsanbefalinger
- Kondensatorvalg: Bruk flermodul parallell kondensatorgrupper for å balansere spenningkontrollpresisjon og størrelsesbegrensninger.
- Drevenhetsoptimalisering: Utrust med hurtig aktivering mekanismer (f.eks. elektromagnetisk repulsjon mekanismer) for å sikre avbrytningsrespons <2 ms.
- Trykklimiterer konfigurasjon: Velg ikke-lineære motstandere (MOVs) med energiabsorbsjon kapasitet beregnet basert på systemets kortslutningskapasitet.
VII. Sammendrag
Denne løsningen kombinerer innovasjon i mekanisk struktur med kondensatorspenningkontroll for å oppnå lav kostnad, lav forbruk og forstyrrelsesfri avbryting i DC-sirkuitbrytere. Den er spesielt egnet for høyfrekvente driftssituasjoner som sporvei, og gir en pålitelig vei for feilbeskyttelse i medium- og lavspenning DC-systemer.
