Lågkostnadslösning för strömavbrottsuttag utan DC-båge med låga förluster för spårbaserad trafik
I. Löstningsoversikt
Denna lösning adresserar skyddsbehoven för DC-system (särskilt spårvägstraktion) mot kortslutningsfel genom att föreslå en DC-kretsavbrytarlösning baserad på en optimerad mekanisk avbrytarstruktur. Den uppnår bågfri avbrott genom kondensatorspänningskontroll, kombinerat med låg ledningsförlust och hög tillförlitlighet, vilket gör den lämplig för scenarier med frekventa operationer.
II. Kärnprincip
Använder en snabb mekanisk växelschaklingstopologi kombinerad med förinladdade kondensatorer och överspanningsbekämpare:
- Stillastående drift: Ström flödar genom den mekaniska växeln (huvudkrets), med ledningsmotstånd på mikro-ohm-nivå, vilket resulterar i extremt låga förluster.
- Felavbrott:
• Vid detektering av ett kortslutfel utlöses den mekaniska växeln snabbt för att öppnas.
• Kondensatormodulen aktiveras, kontrollerar spänningen över den mekaniska växeln för att hålla den under tändningsgränsen för bågar, vilket möjliggör bågfritt avbrott.
• Kortslutningsströmmen ledas till den parallella kondensator- och överspanningsbekämparkretsen, där överspanningsbekämparen absorberar energi och dämpar överspänning.
III. Tekniska parametrar
|
Parameterobjekt |
Värde/Egenskap |
|
Avbrotts tid |
<10 ms |
|
Nominalström |
800A - 5000A (anpassningsbar) |
|
Ledningsförlust |
μΩ-nivå resistans, typisk värde ≤50 μΩ |
|
Driftfrekvens |
≥200 växlingsoperationer dagligen |
|
Tillämplig spänningsnivå |
DC 1.5kV/3kV (spårväg) |
IV. Tillämpliga scenarier
• Spårvägstraktionssystem: Uppfyller kraven för frekventa växlingar och låga förluster.
• Stadsbaserade DC-fördelningsnät: Felkyrning för medium- och lågspännings DC-system.
• Industriella DC-strömsystem: Användningar som kräver hög tillförlitlighet.
V. Fördelar och begränsningar
Fördelar:
- Låg ledningsförlust: Mekanisk växel förblir konduktiv under normal drift, undviker halvledarsemikonductoruppvärmning.
- Kostnadseffektivitet: Ingen behov av fullständigt fastställande växlar, vilket gör den kostnadseffektivare än hybridkretsavbrytare.
- Bågfritt avbrott: Aktiv bågbekämpning via kondensatorspänningskontroll förlänger växlars livslängd.
Begränsningar:
- Kondensatorkrav: Högspänningskondensatormoduler är stora, kräver optimerad design baserat på systemets spänning.
- Strömkopplingstid: Beroende av överspanningsbekämparens energiförbrukning, vilket resulterar i något långsammare kortslutningsströmkoppling jämfört med fullständigt fastställande lösningar.
- Underhållsbehov: Mekaniska komponenter kräver periodiska underhåll, dock mindre ofta än traditionella kretsavbrytare.
VI. Implementeringsrekommendationer
- Kondensatorval: Använd flera moduler parallella kondensatorgrupper för att balansera spänningskontrollprecision och storlek.
- Drivoptimering: Utrusta med höghastighetsdrivmekanismer (t.ex. elektromagnetiska repulsionsmekanismer) för att säkerställa avbrottsrespons <2 ms.
- Överspanningsbekämparkonfiguration: Välj icke-linjära resistorer (MOVs) med energiabsorptionskapacitet beräknad baserat på systemets kortslutningskapacitet.
VII. Sammanfattning
Denna lösning kombinerar innovation inom mekanisk struktur med kondensatorspänningskontroll för att uppnå låg kostnad, låga förluster och bågfritt avbrott i DC-kretsavbrytare. Den är särskilt lämplig för scenarier med hög frekvens, som spårväg, och erbjuder en tillförlitlig väg för felkyrning i medium- och lågspännings DC-system.
