Uporabniški rešitve polovodičnih preklopnikov v sektorju obnovljivih virov energije

I. Pregled​
Z hitrim razvojem proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov in naprav za polnenje električnih vozil (EV) so DC sistemi postavili višje zahteve glede varnostne zaščitne opreme. Tradicionalni preklopniki za stik z AC ne morejo učinkovito prekinuti krivulj pri krivicah v DC, kar povzroča nujno potrebo po posebnih rešitvah s preklopniki za DC. Ta rešitev zagotavlja strokovne konfiguracije za varnostna zaščita za dva glavna uporabniška scenarija: fotovoltaične (PV) sisteme za proizvodnjo električne energije in stolpi za polnenje EV.

​II. Rešitev za DC zaščito sistemov za proizvodnjo PV energije​

1. ​Analiza izzivov v uporabi​
   • Kratki tokovi na DC strani fotonaponskih polj lahko dosežejo do 20 kA, kar presega prekinitveno zmogljivost tradicionalnih preklopnikov.
   • Krivulje v DC lahko lažje povzročijo požarne nesreče.
   • Lokalizacija krivulj je težka, povprečen čas odpravljanja teh nižnjih težav je več kot 2 uri.
   • Preklopniki za AC imajo težave z ugasanjem krivulj in počasnim prekinitvom v uporabi DC.
2. ​Značilnosti rešitve​
   Osnovna oprema: 1500V DC poseben preklopnik
   • Uporablja tehnologijo uganjanja krivulj z magnetnim pritiskom za učinkovito prekinitev krivulj pri krivicah v DC.
   • Vključuje zaščito pred otočenostjo za PV sisteme, da se zagotovi varnost vzdrževanja omrežja.
   • Vgrajeni modul za zaznavanje krivulj (AFCI) za učinkovito preprečevanje požarnih nesreč zaradi krivulj v DC.
   • Modulsko oblikovanje podpira hitro zamenjavo, kar zmanjša čas vzdrževanja.
3. ​Tehnični parametri​
   • Nominirana napetost: DC 1500V
   • Prekinitvena zmogljivost: 25 kA (preseganje največjega kratkega toka v PV sistemih za 20%)
   • Stopnja zaščite: IP65 (namizo tip), primerna za težke okoljske pogoje
   • Dolžina življenja: ≥8.000 ciklov
   • Lokalizacija krivulj: Podpora za oddaljeno komunikacijo in kazalo krivulj.
4. ​Rezultati implementacije​
   Študija primera 100MW PV elektrarne kaže:
   • Čas lokalizacije krivulj zmanjšan s 2 ur na 5 minut.
   • Letni povprečni čas onesposobljenosti zaradi krivulj zmanjšan za 45%.
   • Tveganje požara na DC strani zmanjšano za 70%.

​III. Rešitev za DC zaščito stolpov za polnenje EV​

1. ​Analiza zahtev v uporabi​
   • Podpora za sisteme za hitro polnjenje z močjo nad 350 kW.
   • Preprečevanje krivulj pri kratkih tokovih v DC med polnjenjem.
   • Kompatibilnost z glavnimi standardi protokolov za polnjenje.
   • Reševanje težav z povečanjem temperature zaradi delovanja z visokim tokom.
2. ​Značilnosti rešitve​
   Osnovna oprema: Tekočinsko hlajen DC preklopnik
   • Uporaba tekočinske hladilne tehnologije za podporo zveznemu toku 500A.
   • Integracija protokolov za komunikacijo pri polnjenju, kot sta CCS/CHAdeMO.
   • Pametni sistem za prekomerno temperaturno zaščito (samodejno znižanje obremenitve pri 85°C).
   • Dvostranska arhitektura za zaščito: glavni preklopnik + vejna zaščita.
3. ​Tehnični parametri​
   • Nominirana napetost: DC 1000V
   • Nominirani tok: 500A (glavni preklopnik), 250A (vejna zaščita)
   • Čas prekinitve: <5 ms (ultra hitra zaščita)
   • Dolžina življenja: 10.000 ciklov (zadostuje za visoko frekventno uporabo)
   • Komunikacijski vmesnik: CAN bus/Ethernet
4. ​Tipična konfiguracija​
   Rešitev za zaščito stolpa za polnjenje 350 kW:
   • Glavna zaščita: 500A tekočinsko hlajen DC preklopnik (1 enota)
   • Vejna zaščita: 250A DC preklopnik (2–4 enote)
   • Podpora za hkratno hitro polnjenje z 4 pištolami brez motenj.

​IV. Povzetek tehničnih prednosti​

1. Visoka prekinitvena zmogljivost: 25 kA prekinitvena zmogljivost zadostuje za potrebe različnih DC sistemov.
2. Hiter preklop: <5 ms hitrost preklopa učinkovito omejuje širjenje krivulj.
3. Pametna integracija: Kombinira funkcije za zaznavanje krivulj, temperaturno zaščito in komunikacijo.
4. Visoka zaupanja vrednost: Stopnja zaščite IP65 in dolgoletno oblikovanje.
5. Sistemsko združljivost: Podpora glavnim standardom PV sistemov in stolpov za polnjenje.

​V. Zaključek​
Ta rešitev s preklopniki za DC obravnava specifične potrebe sektorja obnovljive energije s ponudbo posebne opreme za zaščito pred krivicami v DC. Učinkovito reši izzive pri preklopu DC sistemov, zelo izboljša varnost in zanesljivost delovanja sistema in zagotavlja ključno varnostno podporo za infrastrukturo proizvodnje električne energije iz sončne energije in polnjenja EV.