
I. Übersicht
Mit der rasanten Entwicklung der erneuerbaren Energien und der Elektrofahrzeug-Ladesysteme stellen Gleichstromsysteme höhere Anforderungen an Sicherheitsschutzausrüstungen. Traditionelle Wechselstrom-Sicherungen können Gleichstromfehlerströme nicht effektiv unterbrechen, was den dringenden Bedarf an spezialisierten Gleichstrom-Sicherungslösungen hervorruft. Diese Lösung bietet professionelle Schutzkonfigurationen für zwei wichtige Anwendungsszenarien: Photovoltaik (PV)-Stromerzeugungssysteme und Ladesäulen für Elektrofahrzeuge.
II. Gleichstrom-Schutzlösung für PV-Stromerzeugungssysteme
- Analyse der Anwendungsprobleme
• Kurzschlussströme auf der Gleichstromseite von PV-Arrays können bis zu 20 kA erreichen, was die Unterbrechungskapazität traditioneller Sicherungen übersteigt.
• Gleichstrombogenfehler können leicht zu Brandunfällen führen.
• Die Lokalisierung von Fehlern ist schwierig, mit durchschnittlich mehr als 2 Stunden für die Fehlerbehebung.
• Wechselstrom-Sicherungen haben Schwierigkeiten bei der Bogenlöschung und einem langsamen Unterbrechungsgeschwindigkeit in Gleichstromanwendungen.
- Lösungseigenschaften
Kerngeräte: 1500V Gleichstromspezial-Sicherung
• Verwendet Magnetblowout-Bogenlöschnachricht um Gleichstromfehlerströme effektiv zu unterbrechen.
• Integriert Anti-Island-Schutz für PV-Systeme, um die Wartungssicherheit des Stromnetzes sicherzustellen.
• Ein integrierter Bogenfehlererkennungsmodul (AFCI) verhindert effektiv Gleichstrombogenbrände.
• Modulares Design unterstützt schnelle Austauschbarkeit und reduziert die Wartungszeit.
- Technische Parameter
• Nennspannung: DC 1500V
• Unterbrechungskapazität: 25 kA (um 20% höher als der maximale Kurzschlussstrom von PV-Systemen)
• Schutzklasse: IP65 (Außentyp), geeignet für harte Umgebungen
• Betriebslebensdauer: ≥8.000 Zyklen
• Fehlerlokalisierung: Unterstützt Fernkommunikation und Fehleranzeige.
- Umsetzungsergebnisse
Ein Fallbeispiel eines 100MW-PV-Kraftwerks zeigt:
• Die Zeit zur Fehlerlokalisierung wurde von 2 Stunden auf 5 Minuten reduziert.
• Die jährliche mittlere Ausfallzeit infolge von Fehlern sank um 45%.
• Das Risiko von Bränden auf der Gleichstromseite sank um 70%.
III. Gleichstrom-Schutzlösung für Ladesäulen für Elektrofahrzeuge
- Analyse der Anforderungen
• Unterstützung von Hochleistungsschnellladungssystemen über 350 kW.
• Verhinderung von Gleichstromkurzschlüssen während des Ladens.
• Kompatibilität mit gängigen Ladeprotokollstandards.
• Behandlung von Temperaturanstiegen durch Hochstrombetrieb.
- Lösungseigenschaften
Kerngeräte: Flüssigkeitsgekühlte Gleichstrom-Sicherung
• Verwendet Flüssigkeitskühlmitteltechnologie, um einen kontinuierlichen Strom von 500A zu unterstützen.
• Integriert Ladekommunikationsprotokolle wie CCS/CHAdeMO.
• Intelligente Überhitzungsschutzsystem (reduziert automatisch die Last bei 85°C).
• Zweistufiges Schutzarchitektur: Haupt-Sicherung + Nebenschutz.
- Technische Parameter
• Nennspannung: DC 1000V
• Nennstrom: 500A (Hauptsicherung), 250A (Nebenschutz)
• Unterbrechungszeit: <5 ms (ultraschneller Schutz)
• Betriebslebensdauer: 10.000 Zyklen (entspricht den Anforderungen an häufigen Gebrauch)
• Kommunikationsschnittstelle: CAN-Bus/Ethernet
- Typische Konfiguration
350 kW Ladesäulen-Schutzlösung:
• Hauptschutz: 500A flüssigkeitsgekühlte Gleichstrom-Sicherung (1 Einheit)
• Nebenschutz: 250A Gleichstrom-Sicherung (2–4 Einheiten)
• Unterstützung gleichzeitiger Schnellladung mit 4 Ladegeräten ohne Störung.
IV. Zusammenfassung der technischen Vorteile
- Hohe Unterbrechungskapazität: 25 kA Unterbrechungskapazität entspricht den Anforderungen verschiedener Gleichstromsysteme.
- Schnelle Unterbrechung: <5 ms Unterbrechungsgeschwindigkeit begrenzt effektiv die Fehlerausbreitung.
- Intelligente Integration: Kombiniert Bogenfehlererkennung, Temperaturschutz und Kommunikationsfunktionen.
- Hochgradige Zuverlässigkeit: Schutzklasse IP65 und langlebiges Design.
- Systemkompatibilität: Unterstützt gängige PV-Systeme und Ladesäulenstandards.
V. Schlussfolgerung
Diese Gleichstrom-Sicherungslösung adressiert die spezifischen Anforderungen des Sektors erneuerbarer Energien, indem sie spezialisierte Gleichstromfehlerschutzausrüstung bereitstellt. Sie löst effektiv die Herausforderungen bei der Unterbrechung von Gleichstromsystemen, verbessert erheblich die System- und Betriebssicherheit und bietet kritische Sicherheitsunterstützung für PV-Stromerzeugung und Elektrofahrzeug-Ladestrukturen.