Giải pháp Ứng dụng Cầu chì DC trong Lĩnh vực Năng lượng Mới

I. Tổng quan​
Với sự phát triển nhanh chóng của nguồn điện mới và cơ sở sạc xe điện (EV), hệ thống DC đã đặt ra yêu cầu cao hơn đối với thiết bị bảo vệ an toàn. Các công tắc AC truyền thống không thể ngắt hiệu quả dòng điện lỗi DC, tạo ra nhu cầu cấp bách về giải pháp công tắc DC chuyên dụng. Giải pháp này cung cấp cấu hình bảo vệ chuyên nghiệp cho hai kịch bản ứng dụng chính: hệ thống phát điện mặt trời (PV) và cột sạc EV.

​II. Giải pháp bảo vệ DC cho hệ thống phát điện mặt trời PV​

1. ​Phân tích thách thức ứng dụng​
   • Dòng điện ngắn mạch trên phía DC của mảng PV có thể đạt đến 20 kA, vượt quá khả năng ngắt của các công tắc truyền thống.
   • Lỗi hồ quang DC dễ gây ra tai nạn cháy nổ.
   • Việc xác định vị trí lỗi rất khó khăn, với thời gian trung bình để khắc phục sự cố là hơn 2 giờ.
   • Các công tắc AC gặp khó khăn trong việc dập tắt hồ quang và tốc độ ngắt chậm trong các ứng dụng DC.
2. ​Tính năng giải pháp​
   Thiết bị chính: công tắc DC chuyên dụng 1500V
   • Sử dụng công nghệ dập tắt hồ quang bằng từ trường để ngắt hiệu quả dòng điện lỗi DC.
   • Tích hợp bảo vệ chống đảo pha cho hệ thống PV để đảm bảo an toàn khi bảo trì lưới.
   • Mô-đun phát hiện lỗi hồ quang tích hợp (AFCI) để ngăn chặn hiệu quả các vụ cháy do hồ quang DC.
   • Thiết kế mô-đun hỗ trợ thay thế nhanh, giảm thời gian bảo dưỡng.
3. ​Thông số kỹ thuật​
   • Điện áp định mức: DC 1500V
   • Khả năng ngắt: 25 kA (vượt quá dòng điện ngắn mạch tối đa của hệ thống PV 20%)
   • Độ bảo vệ: IP65 (loại ngoài trời), phù hợp với môi trường khắc nghiệt
   • Tuổi thọ hoạt động: ≥8.000 chu kỳ
   • Xác định vị trí lỗi: Hỗ trợ giao tiếp từ xa và chỉ báo lỗi.
4. ​Kết quả thực hiện​
   Một nghiên cứu điển hình về nhà máy điện mặt trời 100MW cho thấy:
   • Thời gian xác định vị trí lỗi giảm từ 2 giờ xuống còn 5 phút.
   • Thời gian ngừng hoạt động do lỗi hàng năm giảm 45%.
   • Nguy cơ cháy bên phía DC giảm 70%.

​III. Giải pháp bảo vệ DC cho cột sạc EV​

1. ​Phân tích yêu cầu ứng dụng​
   • Hỗ trợ hệ thống sạc nhanh công suất cao trên 350 kW.
   • Ngăn chặn lỗi ngắn mạch DC trong quá trình sạc.
   • Tương thích với các tiêu chuẩn giao thức sạc phổ biến.
   • Giải quyết vấn đề tăng nhiệt do hoạt động dòng điện lớn.
2. ​Tính năng giải pháp​
   Thiết bị chính: công tắc DC làm mát bằng chất lỏng
   • Sử dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng để hỗ trợ dòng điện liên tục 500A.
   • Tích hợp các giao thức giao tiếp sạc như CCS/CHAdeMO.
   • Hệ thống bảo vệ quá nhiệt thông minh (tự động giảm tải ở 85°C).
   • Kiến trúc bảo vệ hai cấp: công tắc chính + bảo vệ nhánh.
3. ​Thông số kỹ thuật​
   • Điện áp định mức: DC 1000V
   • Dòng điện định mức: 500A (công tắc chính), 250A (bảo vệ nhánh)
   • Thời gian ngắt: <5 ms (bảo vệ siêu nhanh)
   • Tuổi thọ hoạt động: 10.000 chu kỳ (đáp ứng nhu cầu sử dụng tần suất cao)
   • Giao diện giao tiếp: CAN bus/Ethernet
4. ​Cấu hình điển hình​
   Giải pháp bảo vệ cho cột sạc 350 kW:
   • Bảo vệ chính: công tắc DC làm mát bằng chất lỏng 500A (1 đơn vị)
   • Bảo vệ nhánh: công tắc DC 250A (2-4 đơn vị)
   • Hỗ trợ sạc nhanh đồng thời với 4 súng mà không bị can thiệp.

​IV. Tóm tắt lợi thế kỹ thuật​

1. Khả năng ngắt cao: Khả năng ngắt 25 kA đáp ứng nhu cầu của các hệ thống DC khác nhau.
2. Ngắt nhanh: Tốc độ ngắt <5 ms hạn chế hiệu quả sự lan truyền lỗi.
3. Tích hợp thông minh: Kết hợp các chức năng phát hiện hồ quang, bảo vệ nhiệt và giao tiếp.
4. Độ tin cậy cao: Độ bảo vệ IP65 và thiết kế tuổi thọ dài.
5. Tương thích hệ thống: Hỗ trợ các tiêu chuẩn hệ thống PV và cột sạc phổ biến.

​V. Kết luận​
Giải pháp công tắc DC này đáp ứng nhu cầu cụ thể của ngành năng lượng mới bằng cách cung cấp thiết bị bảo vệ lỗi DC chuyên dụng. Nó giải quyết hiệu quả các thách thức ngắt hệ thống DC, nâng cao đáng kể an toàn và độ tin cậy hoạt động của hệ thống, và cung cấp sự hỗ trợ an toàn quan trọng cho cơ sở hạ tầng phát điện mặt trời và sạc EV.