Hochvolt-DC-Schütze (HGÜ-Schütze) spielen in modernen Stromversorgungssystemen eine entscheidende Rolle. Um den richtigen Schütz auszuwählen, müssen Sie seine wichtigsten Parameter kennen, um seine Zuverlässigkeit und Effizienz in verschiedenen Anwendungsszenarien sicherzustellen.
HVDC-Schütze sind für eine optimale Leistung in modernen Stromversorgungssystemen von Spannung, Strom und Isolationswerten abhängig.
Auswahl des richtigen Schützes wirkt sich auf Leistung, Sicherheit und Kosteneffizienz aus. Lassen Sie uns diese Parameter genauer untersuchen.
Warum sind Spannungswerte bei HVDC-Schützen so wichtig?
Die Nennspannung definiert die Fähigkeit eines Schützes, Hochspannungs-Gleichstromkreise zu handhaben. Dies ist der erste Parameter, der bei jeder Anwendung bewertet werden muss.
Die Nennspannung bestimmt die Fähigkeit des Schützes, in einem Hochspannungs-Gleichstromkreis zu arbeiten. Dies ist der erste Parameter, der bei der Auswahl eines Schützes bewertet werden muss. Laut der Parametertabelle im Bild kann die maximale Betriebsspannung des Schützes der HCF-Serie 2000 VDC erreichen, und seine verschiedenen abgeleiteten Modelle unterstützen Lastspannungen von 450 V, 800 V, 1000 V, 1500 V und 2000V beziehungsweise.
Wie sich Nennspannungen auf die Leistung auswirken
Die Nennspannung im Hochspannungs-Gleichstromsystem beeinflusst nicht nur die Sicherheit des Schützes, sondern bestimmt auch seine Zuverlässigkeit im tatsächlichen Einsatz. Beispielsweise ist die HCF200A Schütz:
- 450V Modell unterstützt eine elektrische Lebensdauer von 1200-mal (ohmsche Last), geeignet für industrielle Automatisierungsgeräte oder Mittel- und Niederspannungsanwendungen.
- 1000V-Modelle eignen sich für Photovoltaikanlagen und andere Bereiche und erreichen 500 Ausschaltvorgänge (150A) und 6000 Einschaltvorgänge.
- Modelle ab 1500 V sind speziell für Elektrofahrzeug Laden und Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, können höheren Spannungen standhalten und bieten unter bestimmten Belastungen eine Lebensdauer von 10,000 Bremsvorgängen.
| Nennspannung (V) | Anwendungen | Wichtige Überlegungen |
|---|---|---|
| 100-500 | Industrielle Automatisierungsausrüstung | Mäßige Anforderungen an die Isolierung |
| 500-1000 | Erneuerbare Energiesysteme | Hohe Isolierung zur Vermeidung von Lichtbögen |
| Vor 1000 | Laden von Elektrofahrzeugen, Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssysteme | Erfordert moderne Isoliermaterialien |
Optimierungsvorschläge:
Bei Photovoltaikanlagen müssen Spannungsspitzen während des Betriebs vermieden werden. Um einen dauerhaft stabilen Betrieb zu gewährleisten, empfiehlt sich der Einsatz von Schützen mit einer Nennspannung von mindestens 1000V.
Welche Rolle spielt die Strombelastbarkeit?
Die Strombelastbarkeit spiegelt die Leistung des Schützes bei kontinuierlichem Laststrom wider.
Beispielsweise beträgt der Nennstrom des Schützes der HCF-Serie 200 A und die kurzfristige Strombelastbarkeit kann die folgenden Werte erreichen:
- 250A: 15 Мinuten
- 320A: 5 Мinuten
- 600A: 30 Sekunden
- 2000A: 0.6 Sekunden
Überlastkapazitätsanalyse
In Hochspannungsumgebungen muss der Schütz außerdem eine gute Überlastabschaltkapazität aufweisen. Am Beispiel des 450-V-Modells beträgt sein maximaler Abschaltstrom 2000 A, was in Energiespeichersystemen oder Gleichstrom-Schnellladesäulen entscheidend ist, um die Sicherheit der Geräte unter extremen Bedingungen zu gewährleisten.
Optimierungsvorschlag:
Für Szenarien, die eine langfristige Hochstrombelastbarkeit erfordern, wie etwa Ladestationen für Elektrofahrzeuge, ist es besonders wichtig, Schütze mit starker Überlastfähigkeit und hoher kurzfristiger Strombelastbarkeit auszuwählen.
Wie wirkt sich der Kontaktwiderstand auf die Leistung aus?
Der Kontaktwiderstand wirkt sich direkt auf Energieverlust und Wärmeentwicklung aus.
Beispielsweise überschreitet der Kontaktspannungsabfall des Schützes der HCF-Serie bei einem Nennstrom von 200 A nicht 0.1 V und der entsprechende Kontaktwiderstand beträgt weniger als 0.5 mΩ, was eine effiziente Stromleitung gewährleistet und den Energieverbrauch senkt.
Wärme und Leben – Beziehung
Ein zu hoher Kontaktwiderstand führt zu einer Wärmestauung und beschleunigt die Alterung der Schützkomponenten.
Tiefer eintauchen: Warum es wichtig ist
Ein hoher Kontaktwiderstand führt zu einer Wärmeentwicklung, die die Schützkomponenten beschädigen kann. Hersteller geben diesen Wert häufig in Milliohm an. Suchen Sie für hocheffiziente Systeme nach Schützen mit einem Widerstand unter 0.5 mΩ.
| Kontaktwiderstand (mΩ) | Energieeffizienz | Wartungshäufigkeit |
|---|---|---|
| <0.5 | Ausgezeichnet | Selten erforderlich |
| 0.5-3.0 | Konservativ | Mäßige Intervalle |
| > 3.0 | schlecht | Regelmäßige Inspektionen erforderlich |
Optimierungsvorschlag:
In hocheffizienten Systemen (wie Photovoltaik-Wechselrichtern und Energiespeichersysteme), sind Modelle mit geringerem Kontaktwiderstand vorzuziehen, um den Wärmeverlust im Langzeitgebrauch zu verringern.
Warum ist die Isolationsstärke ein wichtiger Parameter?
Die Isolationsfestigkeit ist ein wichtiger Indikator für Schütze, um Lichtbogenbildung oder Durchschlag unter extremen Spannungen zu vermeiden. Schütze der HCF-Serie weisen die folgende Isolationsleistung zwischen den Hauptkontakten und der Spule auf:
- Spannungsfestigkeit: ≥4000 VAC vor dem Test, ≥2500 VAC nach dem Test (1 Minute)
- Isolationswiderstand: vor dem Test ≥1000MΩ (1000VDC), nach dem Test ≥50MΩ (1000VDC)
Isolierungsdesign und Materialien
Die Isolierung besteht häufig aus Spezialkunststoffen oder Keramik. Diese Materialien gewährleisten Zuverlässigkeit unter Belastung, insbesondere in Umgebungen mit schwankenden Lasten wie Netzen für erneuerbare Energien.
| Dämm Material | Vorteile | Anwendungen |
|---|---|---|
| Ausnutzen | Flexibel und kostengünstig | EV aufladen |
| Keramik | Hitzebeständig und langlebig | Industrielle Automatisierung |
Mechanische Eigenschaften und Umweltanpassungsfähigkeit
HVDC-Schütze müssen in rauen Umgebungen funktionieren, daher sind auch mechanische Eigenschaften und Umgebungsanpassungsfähigkeit von entscheidender Bedeutung. Schütze der HCF-Serie haben die folgenden Eigenschaften:
- Vibrations-Resistenz: 5.79 G (zufällige Vibration, 10–2000 Hz)
- Schlagfestigkeit:
- Funktionalität: 20G, Halbsinuswelle 11ms
- Zerstörungskraft: 50G, Halbsinuswelle 6ms
- Einzugszeit: maximal 30ms
- Veröffentlichkeitsdatum: maximal 10ms
Mechanische Lebensdauer
Die mechanische Lebensdauer kann 200,000 Schaltvorgänge erreichen, was für Szenen geeignet ist, die eine häufige Bedienung erfordern.
Optimierungsvorschlag:
Wählen Sie für Anwendungen, die eine längere mechanische Lebensdauer erfordern, wie etwa industrielle Automatisierung oder Energiespeichergeräte, Modelle mit höherer Vibrationsfestigkeit und längerer Lebensdauer.
Optimierung der Spulenparameter
Die Spulenparameter wirken sich direkt auf die Reaktionsgeschwindigkeit und den Energieverbrauch des Schützes aus.
Beispielsweise beträgt der vom Schütz der Serie HCF 200A unterstützte Spulenspannungsbereich:
- 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC
- Anzugsspannung: < 75 % der Nennspannung (z. B. weniger als 9 V bei einer 12-V-Spule)
- Auslösespannung: > 10 % Nennspannung (z. B. mehr als 1.2 V bei einer 12-V-Spule)
Der Stromverbrauch der Spule beträgt etwa 6 W und die maximal zulässige Spannung beträgt das 1.33-fache der Nennspannung (beispielsweise beträgt die maximale Spannung einer 12-V-Spule 16 V).
Optimierungsvorschlag:
Wählen Sie in Systemen mit geringem Stromverbrauch Spulenversionen mit geringerem Stromverbrauch und kürzerer Reaktionszeit, um Energieeinsparungen zu erzielen.
Empfehlungen für Anwendungsszenarien
In Kombination mit der obigen Parameteranalyse werden im Folgenden die empfohlenen Anwendungsszenarien und anwendbaren Modelle aufgeführt:
- Photovoltaikanlage: Modelle über 1000 V, mit hervorragender Isolationsleistung und Kontaktwiderstandsleistung.
- Ladesäule für Elektrofahrzeuge: 1500-V-Modell, Nennstrom 200 A, ausgezeichnete Überlastschutzfähigkeit.
- Energiespeichersystem: 450-V-Modell, lange mechanische Lebensdauer und kurze Anzugszeit.
Fazit
Durch eine eingehende Analyse dieser Kernparameter können wir das optimale Schützmodell entsprechend den spezifischen Anforderungen auswählen, um einen effizienten, sicheren und langfristig stabilen Betrieb des Systems zu erreichen. Hochspannungs-Gleichstromschütze sind das Rückgrat moderner Stromversorgungssysteme. Wichtige Parameter wie Nennspannung, Stromkapazität, Kontaktwiderstand und Isolationsstärke bestimmen ihre Leistung. Die Auswertung dieser Kennzahlen gewährleistet Zuverlässigkeit und Sicherheit in unterschiedlichsten Anwendungen.
