Từ 500 V đến 1500 V-Làm thế nào các bộ ngắt mạch đúc DC tiên tiến bảo vệ các hệ thống năng lượng mặt trời hiện đại, sạc EV và lưu trữ năng lượng

Các vấn đề bảo vệ trên điện áp DC

Năm 2025, tôi đã chứng kiến ​​một bàn điện mặt trời 200MW và mộtDC 500VBộ ngắt mạch trường hợp đúc bắt đầu hút thuốc. Khi được đưa ra ánh sáng, điện áp chuỗi đã tăng lên 580V ở nhiệt độ dưới 0. Đó là khoảnh khắc khiến tôi thấy cách thiết bị bảo vệ DC truyền thống sẽ sớm đối mặt với loại nguy hiểm mà nó chưa từng giải quyết trước đây khi mức điện áp hệ mặt trời đã tăng lên. DC 500V ban đầu đã trở thành DC 1000V ngày nay, cũng như cái chính. Gần đây nhất vẫn là DC 1500V trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng và mỗi bước nhảy điện áp đã vượt qua giới hạn công nghệ cơ bản của DC MCCBS do một cuộc cách mạng điện áp gây ra. Bởi vì tôi là một kỹ sư điện với một thập kỷ chuyên môn về EPC mặt trời, tôi đã thấy xu hướng này trong thiết bị bảo vệ kích thích những tiến bộ công nghệ và tôi nắm bắt được tầm quan trọng của sự cân bằng này giữa hiệu quả hệ thống và độ tin cậy an toàn.

Nguyên tắc hoạt động DC MCCB và AC MCCBS khác nhau về các khía cạnh chính

DC MCCBS hoạt động theo các nguyên tắc tương tự như AC MCCBS. Nguyên tắc hoạt động quan trọng của McCB, là phân tách các điểm tiếp xúc chuyển đổi nhanh chóng để tạo ra một khoảng cách. Không giống như các bộ ngắt mạch AC, trong đó sự tuyệt chủng hồ quang tương đối đơn giản, do dòng điện tự nhiên giảm dần, DC MCCBS phải làm gián đoạn dòng điện liên tục. Sự khác biệt chính là phương pháp quản lý hồ quang, với các cung DC mềm hơn và khó dập tắt hơn. Bởi vì trong dự án năm 2021 ở Mông Cổ bên trong, một DC MCCB được lựa chọn kém cho hệ thống đã không làm gián đoạn dòng ngắn mạch 15KA ở 1000V DC, chúng tôi không thể phụ thuộc vào đánh giá khả năng phá vỡ DC của A AC tương đương. Công nghệ tuyệt chủng ARC xảy ra dưới dạng thổi từ. Ví dụ, trong một DC MCCB, khí cách điện làm mát và phân lập vòng cung giữa nút, làm cho nó đáng tin cậy hơn nhiều so với các thiết kế trước đó.

So sánh mức độ điện áp ba: DC 500V, 1000V, 1500V

Hệ thống DC 500V

Công việc lắp đặt năng lượng mặt trời quy mô tiện ích sớm,DC 500VCác hệ thống thể hiện độ tin cậy đã được chứng minh nhưng thiếu tính linh hoạt cấu hình chuỗi. Ví dụ, làm việc trên nhiều nhà máy 50MW ở Tân Cương trong giai đoạn 2018-2020, tôi đã thấy DC 500V MCCB như sê-ri Schneider NSX cung cấp hiệu suất đáng tin cậy với các chuỗi song song hơn. Kết quả là, phải mất hơn 40 chuỗi trong một gói để nhà máy đạt được sản lượng điện mục tiêu.

Hệ thống DC 1000V

Các hệ thống DC 1000V đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại đối với các nhà máy mặt trời quy mô lớn và giảm 8-12% chi phí BOS so với 500V. Sê-ri ABB từ Tmax XT và Eaton từ Magnum DS MCCBS là những lựa chọn của chúng tôi cho các ứng dụng 1000V do khả năng phá vỡ có sẵn của chúng lên tới 20 ka.

Hệ thống DC 1500V

Các hệ thống DC 1500V chỉ mới bắt đầu mới nổi và hiện đang được sử dụng trong việc lưu trữ năng lượng và một số dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng tiếp tục đẩy ranh giới hiệu quả. Hiện tại, các giải pháp được chứng nhận có sẵn từ các nhà sản xuất cao cấp như Siemens 3VA Series và Mitsubishi.

Kịch bản ứng dụng điển hình

Mảng mặt trời và bảo vệ chuỗi

Trong các hộp Combiner, DC MCCBS đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại các lỗi quá dòng và ngắn mạch. Với một dự án năm 2022 ở Qinghai, tôi cũng đã biết rằng độ cao lắp đặt độ cao 3200m yêu cầu cân nhắc khi các MCCB 1000V tiêu chuẩn cần 15% vì không khí giảm mật độ tản nhiệt.

Sạc EV và Lực kéo đường sắt

Các trạm sạc nhanh tại 800V DC yêu cầuMCCBs với khả năng đạp xe nhanh chóng. Đối với một dự án cơ sở hạ tầng tính phí tại Thượng Hải, chúng tôi đã chỉ định MCCBS với xếp hạng cơ học hơn 20.000 hoạt động để quản lý chuyển đổi tải thường xuyên.

Lưu trữ năng lượng & Trung tâm dữ liệu DC Bus

Các hệ thống lưu trữ năng lượng pin thường xuyên hoạt động ở 1500 V DC để giảm thiểu tổn thất chuyển đổi, chẳng hạn như hệ thống lưu trữ CESI và Huawei ở UAE. Hàm ý của điều này là nhu cầu phối hợp bảo vệ MCCB với các hệ thống quản lý pin; Đây có thể là một sự cân bằng bấp bênh, nhưng tôi đã mài giũa sự hiểu biết của mình thông qua nhiều dự án lưu trữ quy mô tiện ích.

Tiêu chí lựa chọn và nghiên cứu trường hợp trong thế giới thực được trình bày chi tiết trong Bảng 4. Xu hướng thị trường và động lực học thương hiệu hàng đầu được trình bày trong và cài đặt, vận hành & bảo trì các nhu yếu phẩm.

Danh sách kiểm tra bảo trì

• Thực hiện giám sát hình ảnh nhiệt cho các ứng dụng hiện tại cao.
• Đo kháng tiếp xúc hàng năm.
• Kiểm tra trực quan hàng quý để theo dõi hồ quang.
• Kiểm tra chuyến đi cho mỗi khoảng thời gian của nhà sản xuất.
• Kết nối xác minh mô -men xoắn sau khi đi xe đạp nhiệt.

Kết luận: Một tương lai của sự an toàn và số hóa

Sự thay đổi từ các hệ thống DC 500V đến 1500V nhiều hơn một tỷ lệ điện áp đơn giản: nó đại diện cho ngành công nghiệp mặt trời tập trung liên tục vào hiệu quả và giảm chi phí. Khi chúng tôi chuẩn bị làm việc với điện áp cao hơn, DC MCCBS phải trưởng thành vượt ra ngoài các cơ chế bảo vệ đơn giản vào các thành phần hệ thống thông minh có khả năng cung cấp tình trạng sức khỏe thời gian thực và sức khỏe bảo trì dự đoán. Tương lai sẽ yêu cầu sự hợp tác liên tục giữa các nhà sản xuất thiết bị, nhà tích hợp hệ thống và các kỹ sư dựa trên lĩnh vực như chính chúng ta. Cùng với nhau, chúng ta có thể đảm bảo rằng tiềm năng mở rộng của khung hệ thống DC điện áp cao chuyển thành một hệ thống năng lượng tái tạo an toàn và bền vững hơn. Mục tiêu? Bảo mật DC trạng thái rắn và hệ thống 3000V. Các cuộc nổi dậy điện áp đang cháy sáng, và cam kết an toàn của chúng tôi cũng vậy.