پیشنهادهای کاربردی قطعکننده‌های مدار مستقیم در بخش انرژی‌های نوین

I. مروری بر کلیات​
با توسعه سریع تولید انرژی الکتریکی از منابع نو و زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی (EV)، سیستم‌های مستقیم جریان (DC) نیازهای بالاتری برای تجهیزات محافظت ایمنی دارند. مداربرهای جریان متناوب (AC) سنتی نمی‌توانند به طور موثر جریان‌های خطا در سیستم‌های DC را قطع کنند، این موضوع نیاز فوری به راه‌حل‌های تخصصی مداربُرهای DC را می‌آفریند. این راه‌حل پیکربندی‌های محافظتی حرفه‌ای را برای دو سناریوی کاربردی اصلی ارائه می‌دهد: سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک (PV) و دستگاه‌های شارژ خودروهای برقی.

​II. راه‌حل محافظت DC برای سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک​

1. ​تجزیه و تحلیل چالش‌های کاربردی​
   • جریان‌های خطا در سمت DC آرایه‌های PV می‌توانند تا ۲۰ kA برسند، که فراتر از ظرفیت قطع مداربرهای سنتی است.
   • خطاهای خمیدگی DC می‌توانند به راحتی منجر به حوادث آتش‌سوزی شوند.
   • محل‌یابی خطا دشوار است، با مدت زمان متوسط تشخیص خطا بیش از ۲ ساعت است.
   • مداربرهای AC در کاربردهای DC با چالش‌های خاموش کردن خمیدگی و سرعت کند قطع مواجه هستند.
2. ​ویژگی‌های راه‌حل​
   تجهیزات اصلی: مداربُر DC اختصاصی ۱۵۰۰V
   • از فناوری خاموش کردن خمیدگی مغناطیسی استفاده می‌کند تا به طور موثر جریان‌های خطا در DC را قطع کند.
   • محافظت ضد جزیره‌ای برای سیستم‌های PV را یکپارچه می‌کند تا ایمنی نگهداری شبکه را تضمین کند.
   • ماژول تشخیص خطا خمیدگی (AFCI) داخلی برای جلوگیری موثر از آتش‌سوزی‌های خمیدگی DC.
   • طراحی ماژولار امکان تعویض سریع را فراهم می‌کند و زمان تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.
3. ​پارامترهای فنی​
   • ولتاژ اسمی: DC ۱۵۰۰V
   • ظرفیت قطع: ۲۵ kA (بیش از ۲۰٪ جریان خطا بزرگترین سیستم‌های PV)
   • درجه محافظت: IP65 (نوع بیرونی)، مناسب برای محیط‌های سخت
   • عمر عملیاتی: ≥۸,۰۰۰ دوره
   • محل‌یابی خطا: ارتباط از راه دور و نشانه‌گذاری خطا را پشتیبانی می‌کند.
4. ​نتایج اجرایی​
   مطالعه موردی یک نیروگاه PV ۱۰۰MW نشان می‌دهد:
   • زمان محل‌یابی خطا از ۲ ساعت به ۵ دقیقه کاهش یافته است.
   • میانگین زمان توقف خطا در سال ۴۵٪ کاهش یافته است.
   • ریسک آتش‌سوزی سمت DC ۷۰٪ کاهش یافته است.

​III. راه‌حل محافظت DC برای دستگاه‌های شارژ خودروهای برقی​

1. ​تجزیه و تحلیل نیازهای کاربردی​
   • حمایت از سیستم‌های شارژ سریع بالا-قدرت بیش از ۳۵۰ kW.
   • جلوگیری از خطاهای خطا DC در حین شارژ.
   • سازگار با استانداردهای اصلی پروتکل‌های شارژ.
   • رسیدگی به مشکلات افزایش دما ناشی از عملیات با جریان بالا.
2. ​ویژگی‌های راه‌حل​
   تجهیزات اصلی: مداربُر DC خنک‌کننده مایع
   • از فناوری خنک‌کننده مایع برای حمایت از جریان پیوسته ۵۰۰A استفاده می‌کند.
   • پروتکل‌های ارتباطی شارژ مانند CCS/CHAdeMO را یکپارچه می‌کند.
   • سیستم محافظت هوشمند از دمای بالا (به طور خودکار بار را در ۸۵°C کاهش می‌دهد).
   • معماری محافظت دو سطحی: مداربُر اصلی + محافظت شاخه.
3. ​پارامترهای فنی​
   • ولتاژ اسمی: DC ۱۰۰۰V
   • جریان اسمی: ۵۰۰A (مداربُر اصلی)، ۲۵۰A (محافظت شاخه)
   • زمان قطع: <۵ ms (محافظت سریع)
   • عمر عملیاتی: ۱۰,۰۰۰ دوره (درخواست‌های استفاده بالا-فرکانس را برآورده می‌کند)
   • رابط ارتباطی: کانال کنترلی (CAN)/اترنت
4. ​پیکربندی نمونه​
   راه‌حل محافظت برای دستگاه شارژ ۳۵۰ kW:
   • محافظت اصلی: مداربُر DC خنک‌کننده مایع ۵۰۰A (۱ واحد)
   • محافظت شاخه: مداربُر DC ۲۵۰A (۲-۴ واحد)
   • حمایت از شارژ سریع همزمان با ۴ اسلحه بدون تداخل.

​IV. خلاصه مزایای فنی​

1. ظرفیت قطع بالا: ظرفیت قطع ۲۵ kA نیازهای مختلف سیستم‌های DC را برآورده می‌کند.
2. قطع سریع: سرعت قطع <۵ ms به طور موثر انتشار خطا را محدود می‌کند.
3. یکپارچگی هوشمند: تشخیص خمیدگی، محافظت دما و توابع ارتباطی را ترکیب می‌کند.
4. قابلیت اطمینان بالا: درجه محافظت IP65 و طراحی عمر طولانی.
5. سازگاری سیستم: حمایت از استانداردهای اصلی سیستم‌های PV و دستگاه‌های شارژ.

​V. نتیجه‌گیری​
این راه‌حل مداربُر DC نیازهای خاص بخش انرژی‌های نو را با ارائه تجهیزات محافظتی تخصصی خطا DC برآورده می‌کند. این راه‌حل به طور موثر چالش‌های قطع سیستم‌های DC را حل می‌کند، ایمنی و قابلیت اطمینان عملیاتی سیستم را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و حمایت ایمنی مهمی برای زیرساخت‌های تولید برق PV و شارژ خودروهای برقی ارائه می‌دهد.