Soluzioni applicative degli interruttori a corrente continua nel settore delle energie rinnovabili

I. Panoramica​
Con lo sviluppo rapido della generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili e delle infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici (EV), i sistemi a corrente continua (CC) richiedono livelli più elevati di dispositivi di protezione. Gli interruttori automatici tradizionali per corrente alternata (CA) non sono in grado di interrompere efficacemente le correnti di cortocircuito in CC, creando un urgente bisogno di soluzioni specializzate per interruttori a corrente continua. Questa soluzione fornisce configurazioni di protezione professionali per due principali scenari applicativi: sistemi di generazione di energia fotovoltaica (PV) e colonnine di ricarica per EV.

​II. Soluzione di Protezione CC per Sistemi di Generazione Fotovoltaica​

1. ​Analisi delle Sfide Applicative​
   • Le correnti di cortocircuito sul lato CC degli array fotovoltaici possono raggiungere fino a 20 kA, superando la capacità di interruzione degli interruttori tradizionali.
   • I guasti dovuti ad archi in CC possono facilmente causare incidenti d'incendio.
   • La localizzazione dei guasti è difficile, con un tempo medio di risoluzione dei problemi superiore alle 2 ore.
   • Gli interruttori automatici per CA affrontano sfide nell'estinzione dell'arco e nella velocità di interruzione in applicazioni CC.
2. ​Caratteristiche della Soluzione​
   Equipaggiamento centrale: interruttore dedicato a 1500V CC
   • Utilizza la tecnologia di estinzione dell'arco mediante soffio magnetico per interrompere efficacemente le correnti di guasto in CC.
   • Integra la protezione anti-isolamento per i sistemi PV per garantire la sicurezza durante la manutenzione della rete.
   • Dispone di un modulo integrato di rilevamento di guasti per arco (AFCI) per prevenire efficacemente gli incendi dovuti agli archi in CC.
   • Design modulare che supporta la sostituzione rapida, riducendo il tempo di manutenzione.
3. ​Parametri Tecnici​
   • Tensione nominale: DC 1500V
   • Capacità di interruzione: 25 kA (superiore del 20% alla corrente massima di cortocircuito dei sistemi PV)
   • Grado di protezione: IP65 (tipo esterno), adatto a ambienti difficili
   • Durata operativa: ≥8.000 cicli
   • Localizzazione dei guasti: supporta la comunicazione remota e l'indicazione dei guasti.
4. ​Risultati di Implementazione​
   Uno studio di caso di una centrale PV da 100MW mostra:
   • Il tempo di localizzazione dei guasti è stato ridotto da 2 ore a 5 minuti.
   • La media annuale di tempi di inattività dovuti ai guasti è stata ridotta del 45%.
   • Il rischio di incendi sul lato CC è stato ridotto del 70%.

​III. Soluzione di Protezione CC per Colonnine di Ricarica EV​

1. ​Analisi dei Requisiti Applicativi​
   • Supporta sistemi di ricarica rapida ad alta potenza superiori a 350 kW.
   • Previene i guasti di cortocircuito in CC durante la ricarica.
   • Compatibile con gli standard di protocollo di ricarica mainstream.
   • Affronta i problemi di aumento di temperatura causati dall'operazione a corrente elevata.
2. ​Caratteristiche della Soluzione​
   Equipaggiamento centrale: interruttore a corrente continua raffreddato a liquido
   • Utilizza la tecnologia di raffreddamento a liquido per supportare una corrente continua di 500A.
   • Integra protocolli di comunicazione di ricarica come CCS/CHAdeMO.
   • Sistema intelligente di protezione contro il sovrarriscaldamento (riduce automaticamente il carico a 85°C).
   • Architettura di protezione a due livelli: interruttore principale + protezione secondaria.
3. ​Parametri Tecnici​
   • Tensione nominale: DC 1000V
   • Corrente nominale: 500A (interruttore principale), 250A (protezione secondaria)
   • Tempo di interruzione: <5 ms (protezione ultra-rapida)
   • Durata operativa: 10.000 cicli (soddisfa le esigenze di utilizzo ad alta frequenza)
   • Interfaccia di comunicazione: bus CAN/Ethernet
4. ​Configurazione Tipica​
   Soluzione di protezione per colonnine di ricarica da 350 kW:
   • Protezione principale: interruttore a corrente continua raffreddato a liquido da 500A (1 unità)
   • Protezione secondaria: interruttore a corrente continua da 250A (2-4 unità)
   • Supporta la ricarica rapida simultanea con 4 pistole senza interferenze.

​IV. Riepilogo dei Vantaggi Tecnici​

1. Alta capacità di interruzione: la capacità di interruzione di 25 kA soddisfa le esigenze di vari sistemi a corrente continua.
2. Rapida interruzione: la velocità di interruzione inferiore a 5 ms limita efficacemente la propagazione dei guasti.
3. Integrazione intelligente: combina funzioni di rilevamento di arco, protezione termica e comunicazione.
4. Alta affidabilità: grado di protezione IP65 e design a lunga durata.
5. Compatibilità del sistema: supporta gli standard mainstream per sistemi PV e colonnine di ricarica.

​V. Conclusione​
Questa soluzione di interruttore a corrente continua risponde alle esigenze specifiche del settore delle energie rinnovabili fornendo attrezzature specializzate per la protezione contro i guasti in CC. Risolve efficacemente le sfide legate all'interruzione nei sistemi a corrente continua, migliorando significativamente la sicurezza e l'affidabilità operativa del sistema, e offre un supporto critico per la sicurezza nelle infrastrutture di generazione di energia fotovoltaica e di ricarica per veicoli elettrici.