حلول تطبيقات محدّدات الدائرة المباشرة في قطاع الطاقة الجديدة

I. نظرة عامة​
مع التطور السريع لتوليد الطاقة الكهربائية من مصادر الطاقة الجديدة ومرافق شحن السيارات الكهربائية (EV)، فرضت الأنظمة الكهربية المتصلة بالتيار المستمر متطلبات أعلى للتجهيزات الواقية. لا يمكن للقواطع الكهربية التقليدية أن تفصل بشكل فعال التيار الكهربائي المتصادم في الدائرة الكهربية، مما يخلق الحاجة الملحة لحلول خاصة للقواطع الكهربية المتصلة بالتيار المستمر. توفر هذه الحلول تكوينات حماية احترافية لسيناريوين رئيسيين للتطبيق: أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية وأنظمة شحن السيارات الكهربائية.

​II. حل الحماية الكهربية المتصلة بالتيار المستمر لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية​

1. ​تحليل تحديات التطبيق​
   • يمكن أن يصل التيار الكهربائي المتصادم على الجانب الكهربائي للمصفوفات الكهروضوئية إلى 20 كيلوا أمبير، مما يتجاوز قدرة القطع التقليدية للقواطع الكهربية.
   • يمكن أن تسبب أعطال القوس الكهربائي في الدائرة الكهربائية بسهولة حوادث حرائق.
   • من الصعب تحديد موقع الأعطال، مع متوسط وقت استكشاف الأخطاء والتصحيح لأكثر من ساعتين.
   • تواجه القواطع الكهربية التقليدية تحديات في إطفاء القوس الكهربائي وسرعة القطع البطيئة في التطبيقات الكهربائية المتصلة بالتيار المستمر.
2. ​خصائص الحل​
   المعدات الأساسية: قاطع دارة متصل بالتيار المستمر مخصص بـ 1500V
   • يستخدم تقنية الإطفاء المغناطيسي للقوس الكهربائي لتقطع بشكل فعال التيار الكهربائي المتصادم في الدائرة الكهربائية.
   • يدمج حماية ضد الانفصال الذاتي لأنظمة الطاقة الكهروضوئية لضمان سلامة صيانة الشبكة.
   • يحتوي على وحدة اكتشاف أعطال القوس الكهربائي (AFCI) لمنع بشكل فعال الحرائق الناتجة عن القوس الكهربائي.
   • تصميم معياري يدعم الاستبدال السريع، مما يقلل من وقت الصيانة.
3. ​المعلمات الفنية​
   • الجهد المعتمد: DC 1500V
   • القدرة على القطع: 25 kA (تتجاوز التيار الكهربائي المتصادم الأقصى لأنظمة الطاقة الكهروضوئية بنسبة 20%)
   • تصنيف الحماية: IP65 (نوع خارجي)، مناسب للبيئات القاسية
   • العمر التشغيلي: ≥8,000 دورة
   • تحديد موقع العطل: يدعم الاتصال عن بعد وإشارة العطل.
4. ​نتائج التنفيذ​
   دراسة حالة لمحطة طاقة كهروضوئية بقدرة 100MW تظهر:
   • تم تقليل وقت تحديد موقع العطل من ساعتين إلى خمس دقائق.
   • تم تخفيض متوسط وقت التوقف بسبب الأعطال سنوياً بنسبة 45%.
   • تم تقليل خطر الحرائق على الجانب الكهربائي بنسبة 70%.

​III. حل الحماية الكهربية المتصلة بالتيار المستمر لأنظمة شحن السيارات الكهربائية​

1. ​تحليل متطلبات التطبيق​
   • يدعم أنظمة الشحن السريعة ذات القوة العالية فوق 350 كيلو وات.
   • يمنع أعطال التيار الكهربائي المتصادم أثناء الشحن.
   • متوافق مع معايير بروتوكولات الشحن الرئيسية.
   • يعالج مشكلة ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن تشغيل التيار العالي.
2. ​خصائص الحل​
   المعدات الأساسية: قاطع دارة متصل بالتيار المستمر بتبريد سائل
   • يستخدم تقنية التبريد السائل ليدعم تيار مستمر يصل إلى 500A.
   • يدمج بروتوكولات اتصال الشحن مثل CCS/CHAdeMO.
   • نظام حماية ذكي من الحرارة الزائدة (يقلل من الحمل تلقائيًا عند 85°C).
   • هيكل حماية ثنائي المستوى: قاطع دارة رئيسي + حماية فرعية.
3. ​المعلمات الفنية​
   • الجهد المعتمد: DC 1000V
   • التيار المعتمد: 500A (قاطع الدارة الرئيسي)، 250A (حماية الفرع)
   • وقت القطع: <5 مللي ثانية (حماية سريعة جدًا)
   • العمر التشغيلي: 10,000 دورة (يلبي متطلبات الاستخدام عالية التردد)
   • واجهة الاتصال: CAN bus/Ethernet
4. ​تكوين نموذجي​
   حل حماية لمجموعة شحن بقدرة 350 كيلو وات:
   • الحماية الرئيسية: قاطع دارة متصل بالتيار المستمر بتبريد سائل بقدرة 500A (وحدة واحدة)
   • حماية الفروع: قاطع دارة متصل بالتيار المستمر بقدرة 250A (2-4 وحدات)
   • يدعم الشحن السريع المتزامن بأربع أجهزة دون تداخل.

​IV. ملخص المزايا الفنية​

1. قدرة عالية على القطع: قدرة القطع 25 kA تلبي احتياجات أنظمة التيار المستمر المختلفة.
2. سرعة القطع السريعة: سرعة القطع <5 مللي ثانية تحد بشكل فعال من انتشار الأعطال.
3. التكامل الذكي: يجمع بين اكتشاف القوس الكهربائي وحماية الحرارة ووظائف الاتصال.
4. الموثوقية العالية: تصنيف الحماية IP65 وتصميم عمر خدمة طويل.
5. توافق النظام: يدعم أنظمة الطاقة الكهروضوئية الرئيسية ومعايير محطات الشحن.

​V. الخلاصة​
تقدم هذه الحلول لقواطع الدارة المتصلة بالتيار المستمر احتياجات القطاع الجديد للطاقة من خلال توفير تجهيزات حماية خاصة للأعطال الكهربائية المتصلة بالتيار المستمر. تقوم بحل تحديات القطع في الأنظمة الكهربائية المتصلة بالتيار المستمر بشكل فعال، وتزيد بشكل كبير من سلامة وأداء النظام التشغيلي، وتوفر دعمًا أمنيًا مهمًا لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية وبنية تحتية لشحن السيارات الكهربائية.