Solucions d'aplicació de interruptors de circuit DC al sector d'energies renovables

I. Resum​
Amb l'acceleració del desenvolupament de la generació d'energia elèctrica a partir d'energies renovables i les instal·lacions de càrrega per a vehicles elèctrics (VE), els sistemes DC han imposat requisits més elevats per a l'equipament de protecció. Els interruptors de circuit AC tradicionals no poden interrompre efectivament els corrents de falla DC, creant una necessitat urgente de solucions especialitzades d'interruptor de circuit DC. Aquesta solució proporciona configuracions de protecció professional per a dos escenaris d'aplicació principals: sistemes de generació d'energia fotovoltaica (PV) i punts de càrrega per a VE.

​II. Solució de Protecció DC per a Sistemes de Generació d'Energia Fotovoltaica​

1. ​Anàlisi dels reptes de l'aplicació​
   • Les corrents de curtcircuït al costat DC de les xarxes PV poden arribar a 20 kA, superant la capacitat d'interrupció dels interruptors de circuit tradicionals.
   • Les falles d'arc DC poden causar fàcilment accidents incendi.
   • La localització de falles és difícil, amb un temps mitjà de solució de problemes superior a 2 hores.
   • Els interruptors de circuit AC tenen dificultats en l'extinció d'arc i una velocitat d'interrupció lenta en aplicacions DC.
2. ​Característiques de la solució​
   Equipament central: interruptor de circuit DC dedicat de 1500V
   • Utilitza tecnologia d'extinció d'arc magnètic per interrompre efectivament les corrents de falla DC.
   • Integra protecció antillotjada per a sistemes PV per assegurar la seguretat de la manutenció de la xarxa.
   • Mòdul integrat de detecció de falles d'arc (AFCI) per prevenir eficientment els incendis d'arc DC.
   • Disseny modular que suporta la substitució ràpida, reduint el temps de manteniment.
3. ​Paràmetres tècnics​
   • Tensió nominal: DC 1500V
   • Capacitat d'interrompiment: 25 kA (superant el màxim corrent de curtcircuït dels sistemes PV en un 20%)
   • Grau de protecció: IP65 (tipus exterior), adequat per a entorns durs
   • Vida útil operativa: ≥8.000 cicles
   • Localització de falles: Suporta comunicació remota i indicació de falles.
4. ​Resultats de la implementació​
   Un estudi de cas d'una planta de generació de PV de 100MW mostra:
   • El temps de localització de falles s'ha reduït de 2 hores a 5 minuts.
   • La mitjana anual de temps d'aturada per falles s'ha reduït en un 45%.
   • El risc d'incendi al costat DC s'ha reduït en un 70%.

​III. Solució de Protecció DC per a Punts de Càrrega de Vehicles Elèctrics​

1. ​Anàlisi dels requisits de l'aplicació​
   • Suporta sistemes de càrrega ràpida de alta potència superior als 350 kW.
   • Prevé falles de curtcircuït DC durant la càrrega.
   • Compatible amb els estandards de protocol de càrrega més comuns.
   • Aborda els problemes de pujada de temperatura causats per l'operació de corrents elevades.
2. ​Característiques de la solució​
   Equipament central: interruptor de circuit DC refrigerat per líquid
   • Utilitza tecnologia de refrigeració per líquid per suportar una corrent contínua de 500A.
   • Integra protocols de comunicació de càrrega com CCS/CHAdeMO.
   • Sistema intel·ligent de protecció contra sobretemperatura (reduïeix automàticament la càrrega a 85°C).
   • Arquitectura de protecció de dos nivells: interruptor de circuit principal + protecció de branca.
3. ​Paràmetres tècnics​
   • Tensió nominal: DC 1000V
   • Corrent nominal: 500A (interruptor de circuit principal), 250A (protecció de branca)
   • Temps d'interrompiment: <5 ms (protecció ultra-ràpida)
   • Vida útil operativa: 10.000 cicles (satisfà les demandes d'ús de freqüència elevada)
   • Interfície de comunicació: bus CAN/Ethernet
4. ​Configuració típica​
   Solució de protecció per a punt de càrrega de 350 kW:
   • Protecció principal: interruptor de circuit DC refrigerat per líquid de 500A (1 unitat)
   • Protecció de branca: interruptor de circuit DC de 250A (2-4 unitats)
   • Suporta la càrrega ràpida simultània amb 4 pistoles sense interferències.

​IV. Resum de les avantatges tècniques​

1. Alta capacitat d'interrompiment: la capacitat d'interrompiment de 25 kA compleix les necessitats de diversos sistemes DC.
2. Interrupció ràpida: la velocitat d'interrompiment <5 ms limita eficientment la propagació de falles.
3. Integració intel·ligent: combina detecció d'arc, protecció contra la temperatura i funcions de comunicació.
4. Alta fiabilitat: grau de protecció IP65 i disseny de llarga vida útil.
5. Compatibilitat del sistema: suporta els estandards de sistemes PV i punts de càrrega més comuns.

​V. Conclusió​
Aquesta solució d'interruptor de circuit DC aborda les necessitats específiques del sector de l'energia nova proporcionant equipament de protecció especialitzat per a falles DC. Resol eficientment els reptes d'interrompiment dels sistemes DC, millora significativament la seguretat i la fiabilitat operativa del sistema, i ofereix un suport crític de seguretat per a la infraestructura de generació d'energia fotovoltaica i la càrrega de vehicles elèctrics.