Aplikační řešení stejnosměrných vypínačů v sektoru nové energie

I. Přehled​
S rychlým rozvojem výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů a zařízení pro nabíjení elektrických vozidel (EV) na DC systémy byly uvaleny vyšší požadavky ohledně bezpečnostních ochranných zařízení. Tradiční spínací přístroje pro střídavý proud nemohou efektivně přerušit chybové proudy stejnosměrného proudu, což vytváří naléhavou potřebu specializovaných řešení pro DC spínací přístroje. Toto řešení poskytuje profesionální ochranné konfigurace pro dva hlavní scénáře použití: fotovoltaické (PV) systémy na výrobu elektřiny a nabíjecí sloupky pro EV.

​II. Řešení DC ochrany pro PV systémy na výrobu elektřiny​

1. ​Analýza výzev aplikace​
   • Chybové proudy na DC straně PV polí mohou dosahovat až 20 kA, překračují tím přerušovací kapacitu tradičních spínacích přístrojů.
   • DC obloukové poruchy snadno mohou způsobit požáry.
   • Lokalizace poruch je obtížná, s průměrným časem odstraňování poruch přes 2 hodiny.
   • Spínací přístroje pro střídavý proud čelí výzvám při uhašování oblouku a mají pomalou rychlost přerušení v aplikacích se stejnosměrným proudem.
2. ​Vlastnosti řešení​
   Klíčové zařízení: 1500V DC speciální spínací přístroj
   • Využívá technologii uhašování oblouku magnetickým proudem pro efektivní přerušení chybových proudů stejnosměrného proudu.
   • Zahrnuje ochranu proti ostrovnímu provozu pro PV systémy, aby zajistila bezpečnost údržby sítě.
   • Obsahuje integrovaný modul detekce obloukových poruch (AFCI) pro efektivní prevenci požárů způsobených DC obloukem.
   • Modulární návrh podporuje rychlou výměnu, což snižuje dobu údržby.
3. ​Technické parametry​
   • Nominální napětí: DC 1500V
   • Přerušovací kapacita: 25 kA (překračuje maximální chybový proud PV systémů o 20%)
   • Stupeň ochrany: IP65 (venkovní typ), vhodné pro tvrdé prostředí
   • Doba životnosti: ≥8,000 cyklů
   • Lokalizace poruch: Podporuje vzdálenou komunikaci a indikaci poruch.
4. ​Výsledky implementace​
   Případová studie 100MW PV elektrárny ukazuje:
   • Čas lokalizace poruchy byl snížen z 2 hodin na 5 minut.
   • Průměrný roční čas výpadku kvůli poruchám byl snížen o 45%.
   • Riziko požáru na DC straně bylo sníženo o 70%.

​III. Řešení DC ochrany pro nabíjecí sloupky EV​

1. ​Analýza požadavků aplikace​
   • Podpora vysokovýkonových rychlonabíjecích systémů nad 350 kW.
   • Prevence DC krátkých spojů během nabíjení.
   • Kompatibilita s hlavními standardy nabíjecích protokolů.
   • Řešení problému s teplotním nárůstem způsobeným vysokým proudem.
2. ​Vlastnosti řešení​
   Klíčové zařízení: Tečivě chlazený DC spínací přístroj
   • Používá tečivé chlazení pro podporu kontinuálního proudu 500A.
   • Integruje nabíjecí komunikační protokoly jako CCS/CHAdeMO.
   • Inteligentní ochrana před přetopením (automatické snížení zatížení při 85°C).
   • Dvouúrovňová ochranná architektura: hlavní spínací přístroj + odvětvová ochrana.
3. ​Technické parametry​
   • Nominální napětí: DC 1000V
   • Nominální proud: 500A (hlavní spínací přístroj), 250A (odvětvová ochrana)
   • Čas přerušení: <5 ms (ultra rychlá ochrana)
   • Doba životnosti: 10,000 cyklů (splňuje požadavky na časté používání)
   • Komunikační rozhraní: CAN sběrnice/Ethernet
4. ​Typická konfigurace​
   Řešení ochrany pro 350 kW nabíjecí sloupek:
   • Hlavní ochrana: 500A tečivě chlazený DC spínací přístroj (1 kus)
   • Odvětvová ochrana: 250A DC spínací přístroj (2–4 kusy)
   • Podpora současného rychlonabíjení 4 nabíjecích pistolí bez vzájemného rušení.

​IV. Shrnutí technických výhod​

1. Vysoká přerušovací kapacita: 25 kA přerušovací kapacita splňuje potřeby různých DC systémů.
2. Rychlé přerušení: <5 ms rychlost přerušení efektivně omezí šíření poruch.
3. Inteligentní integrace: Kombinuje detekci oblouků, ochranu před přetopením a funkce komunikace.
4. Vysoká spolehlivost: Stupeň ochrany IP65 a dlouhodobý návrh životnosti.
5. Kompatibilita sítě: Podporuje hlavní standardy PV systémů a nabíjecích sloupků.

​V. Závěr​
Toto řešení DC spínacího přístroje reaguje na specifické potřeby sektoru nové energie tím, že poskytuje specializovaná zařízení pro ochranu před DC poruchami. Efektivně řeší výzvy přerušování DC systémů, významně zvyšuje bezpečnost a spolehlivost provozu systému a poskytuje klíčovou bezpečnostní podporu pro infrastrukturu výroby elektřiny z fotovoltaických panelů a nabíjecí infrastruktury pro elektrická vozidla.