Soluções de Aplicação de Interruptores de Circuito CC no Setor de Energias Renováveis

I. Visão Geral​
Com o rápido desenvolvimento da geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis e das instalações de carregamento de veículos elétricos (VE), os sistemas DC impõem requisitos mais elevados para equipamentos de proteção de segurança. Os disjuntores AC tradicionais não conseguem interromper eficazmente as correntes de falha DC, criando uma necessidade urgente de soluções especializadas de disjuntores DC. Esta solução fornece configurações de proteção profissionais para dois principais cenários de aplicação: sistemas de geração de energia fotovoltaica (FV) e pilhas de carregamento VE.

​II. Solução de Proteção DC para Sistemas de Geração de Energia Fotovoltaica​

1. ​Análise dos Desafios de Aplicação​
   • As correntes de curto-circuito no lado DC das matrizes FV podem atingir até 20 kA, excedendo a capacidade de interrupção dos disjuntores tradicionais.
   • As falhas de arco DC podem causar facilmente acidentes de incêndio.
   • A localização de falhas é difícil, com um tempo médio de resolução de problemas superior a 2 horas.
   • Os disjuntores AC enfrentam desafios na extinção de arcos e na velocidade de interrupção em aplicações DC.
2. ​Características da Solução​
   Equipamento central: disjuntor DC dedicado de 1500V
   • Utiliza tecnologia de extinção de arco por sopro magnético para interromper eficazmente as correntes de falha DC.
   • Integra proteção anti-ilhamento para sistemas FV para garantir a segurança da manutenção da rede.
   • Módulo de Detecção de Falhas de Arco (AFCI) integrado para prevenir eficazmente incêndios de arco DC.
   • Design modular que suporta substituição rápida, reduzindo o tempo de manutenção.
3. ​Parâmetros Técnicos​
   • Tensão nominal: DC 1500V
   • Capacidade de interrupção: 25 kA (excedendo a corrente de curto-circuito máxima dos sistemas FV em 20%)
   • Classificação de proteção: IP65 (tipo externo), adequado para ambientes rigorosos
   • Vida útil operacional: ≥8.000 ciclos
   • Localização de falhas: Suporta comunicação remota e indicação de falhas.
4. ​Resultados da Implementação​
   Um estudo de caso de uma usina FV de 100MW mostra:
   • O tempo de localização de falhas foi reduzido de 2 horas para 5 minutos.
   • A paralisação anual média devido a falhas foi reduzida em 45%.
   • O risco de incêndio no lado DC foi reduzido em 70%.

​III. Solução de Proteção DC para Pilhas de Carregamento VE​

1. ​Análise dos Requisitos de Aplicação​
   • Suporta sistemas de carregamento rápido de alta potência acima de 350 kW.
   • Previne falhas de curto-circuito DC durante o carregamento.
   • Compatível com padrões de protocolos de carregamento mainstream.
   • Aborda questões de aumento de temperatura causadas pela operação com correntes elevadas.
2. ​Características da Solução​
   Equipamento central: disjuntor DC refrigerado a líquido
   • Utiliza tecnologia de refrigeração a líquido para suportar uma corrente contínua de 500A.
   • Integra protocolos de comunicação de carregamento como CCS/CHAdeMO.
   • Sistema inteligente de proteção contra superaquecimento (reduz automaticamente a carga a 85°C).
   • Arquitetura de proteção de dois níveis: disjuntor principal + proteção de ramo.
3. ​Parâmetros Técnicos​
   • Tensão nominal: DC 1000V
   • Corrente nominal: 500A (disjuntor principal), 250A (proteção de ramo)
   • Tempo de interrupção: <5 ms (proteção ultra-rápida)
   • Vida útil operacional: 10.000 ciclos (atende às demandas de uso de alta frequência)
   • Interface de comunicação: barramento CAN/Ethernet
4. ​Configuração Típica​
   Solução de proteção para pilha de carregamento de 350 kW:
   • Proteção principal: disjuntor DC refrigerado a líquido de 500A (1 unidade)
   • Proteção de ramo: disjuntor DC de 250A (2 a 4 unidades)
   • Suporta carregamento rápido simultâneo com 4 pistolas sem interferência.

​IV. Resumo das Vantagens Técnicas​

1. Alta capacidade de interrupção: capacidade de interrupção de 25 kA atende às necessidades de diversos sistemas DC.
2. Interrupção rápida: velocidade de interrupção <5 ms limita eficazmente a propagação de falhas.
3. Integração inteligente: combina detecção de arco, proteção térmica e funções de comunicação.
4. Alta confiabilidade: classificação de proteção IP65 e design de longa duração.
5. Compatibilidade do sistema: suporta sistemas FV mainstream e padrões de pilhas de carregamento.

​V. Conclusão​
Esta solução de disjuntor DC aborda as necessidades específicas do setor de energias renováveis, fornecendo equipamentos de proteção especializados contra falhas DC. Resolve eficazmente os desafios de interrupção de sistemas DC, aumenta significativamente a segurança e a confiabilidade operacional do sistema, e oferece suporte crítico de segurança para a infraestrutura de geração de energia FV e carregamento de VE.