DC MCCB Руководство по зарядным станциям MCCB | Системы 1500 В.

DC MCCB Руководство по выбору и соблюдению требований для EV Ultra Fast Farging и зарядки флота: 1500 В.

Почему защита на стороне DC стала важной для инфраструктуры быстрой зарядки

Глобальная зарядная инфраструктура рост и региональное распределение (2024 → 2025)

Экспоненциальный рост инфраструктуры зарядки электромобилей в корне изменил требования к защите для электрических систем. Согласно недавним отраслевым данным, глобальные общественные зарядные точки увеличились более чем на 40% по сравнению с прошлым годом, а станции быстрого зарядки DC представляют собой наиболее быстрорастущий сегмент. Переход от традиционных зарядных устройств на 50 кВт к 150-350 кВт ультрабывающих систем зарядки создал беспрецедентные требования к оборудованию защиты DC.

Ключевые драйверы рынка включают:

Ультрастрастное развертывание зарядки: 150 кВт+ станции теперь составляют 25% новых установков.

Верж электрификации флота: требует зарядки в коммерческих транспортных средствах 500 кВт+ уровни мощности

Сложность интеграции сетки: более высокие уровни мощности требуют сложной координации защиты

Электрические тяжелые транспортные средства и зарядка флота: более высокое напряжение/последствия тока

Появление электрических грузовых автомобилей и систем зарядки флота ввело новые технические проблемы, которые напрямую влияют на размер проводника, разрыв и энергоэффективность. Когда системы зарядки работают при 1000-1500 В постоянного тока с токами, превышающими 500А, система защиты должна обрабатывать:

Требования к поперечному сечению проводника:

Системы 1500 В/400A требуют минимум проводников 300 мм²

Коэффициенты снижения температуры становятся критическими при высокой плотности тока

Энергия разлома дуги увеличивается в геометрической прогрессии с уровнем напряжения

Последствия нарушения способности:

Токи короткого замыкания могут достигать 15-25 к.а. в централизованных системах зарядки

Вымирание дуги постоянного тока требует специализированных камерных конструкций

Время очистки неисправностей должно быть координировано с защитой восходящего потока

Соображения энергоэффективности:

Потери I²R в защитных устройствах становятся значительными в высоких токах

Контактные характеристики сопротивления напрямую влияют на эксплуатационные расходы

Термическое управление влияет на надежность системы и интервалы обслуживания

Фундаментальные различия между DC MCCB и AC MCCB

DC ARC Persistence и Contact Gap Design

Фундаментальная проблема в защите цепи постоянного тока заключается в вымирании дуги. В отличие от систем переменного тока, где ток естественным образом пересекает ноль дважды за цикл, дуги постоянного тока поддерживают непрерывную подачу энергии, что делает прерывание значительно сложнее.

Ключевые различия в дизайне:

Конфигурация дуговой камеры:

DC MCCB требуют специализированных дуговых желобов с улучшением магнитного поля

Расстояния контакта с разрывами обычно на 1,5-2 раза больше, чем эквивалентные оценки переменного тока

Множественные точки разрыва на полюс необходимы для применений более высокого напряжения

Механизмы вымирания дуги:

Магнитные системы выбросов используют постоянные магниты или электромагниты

Эволюция газа из дуговой камерной материалы способствует охлаждению дуги

Серийные элементы сопротивления ограничивают ток во время разрыва

Контактные материалы и геометрия:

Сплавы серебряного ткани обеспечивают превосходные характеристики прерывания постоянного тока

Спрингс контактов должен поддерживать давление в условиях высокого тока

Каналы дизайна Arc Runner Arc Energy вдали от основных контактов

Понимание уровня напряжения постоянного тока/тока и значений ICU/ICS

Чтение спецификаций DC MCCB требует понимания взаимосвязи между номинальными напряжениями, сломанными возможностями и условиями эксплуатации.

Оценка напряжения постоянного тока интерпретация:

UE (номинальное рабочее напряжение): максимальное непрерывное рабочее напряжение

UIMP (номинальное импульсное напряжение): переходная способность перенапряжения

UI (номинальное напряжение изоляции): диэлектрическая прочность в нормальных условиях

Классификации сломанных способностей:

ICU (Ultimate Comply Circuit Breaking емкость): максимальная возможность прерывания тока разлома

ICS (Service Short Circuit Breaking емкость): номинальная емкость с продолжением возможности обслуживания (обычно 75% ICU)

ICW (короткий протяженный ток): тепловые возможности в условиях неисправности

Практический пример - система постоянного тока 1500 В:

Для системы зарядки DC 1500 В с номинальным током 400A:

Выберите MCCB с UE ≥ 1500 В.

ОИТ должен превышать расчетный ток неисправности на 20%.

Рейтинг ICS определяет требования к эксплуатации

Повышение температуры, окончательная емкость короткого замыкания и многополюсное последовательное соединение в приложениях DC 1000-1500V

Применения высоковольтных постоянных точек зрения часто требуют нескольких полюсов последовательно для достижения адекватных рейтингов напряжения и разрывной способности.

Соображения повышения температуры:

Помещение температуры окружающей среды: 2,5% на ° C выше 40 ° C.

Контактное сопротивление увеличивается с температурой, влияя на потери I²R

Тепловая цикл ускоряет деградацию контактного материала

Многополюсные преимущества конфигурации серии:

Разделение напряжения: каждый полюс обрабатывает часть напряжения системы

Увеличенная пропускная способность: энергия дуги, распределенная по нескольким камерам

Улучшенная надежность: избыточность в контактных системах

Рекомендации по конфигурации:

1000 В постоянного тока: обычно серии с 2 полюсами

1200 В.

1500 В.

Критические соображения дизайна:

Синхронизация полюса обеспечивает одновременную работу

Резисторы для оценки напряжения могут потребоваться для равномерного распределения напряжения

Механическое взаимодействие предотвращает эксплуатацию однополюсного

Соответствие и стандарты: IEC 60947-2: 2024, UL 489/489B Обзор ключевых моментов обзор

IEC 60947-2: 2024 Применимый объем и новые положения для ≤1500 В постоянного тока выключатели постоянного тока.

Стандартные автоматические выключатели IEC 60947-2 управляют промышленными применениями, защищая электроэнергию до 1000 вольт переменного тока и 1500 вольт постоянного тока с номинальными токами от нескольких усилителей до 6300А и выше. Редакция 2024 года вводит несколько критических обновлений для приложений DC:

Новые положения в IEC 60947-2: 2024:

Усовершенствованные процедуры тестирования для проверки пропускной способности постоянного тока

Улучшенные пределы повышения температуры для применения с высоким уровнем тока

Расширенные требования к экологическим тестированию для наружных установок

Обновленные координационные таблицы для схемы селективной защиты

Требования к конкретному постоянному току:

Испытание на пропускную способность на многочисленных уровнях напряжения в пределах номинального диапазона

Тестирование на выносливость с нагрузками постоянного тока, включая моторные и резистивные характеристики

Требования к EMC для электронных поездок в приложениях DC

Координация изоляции для систем с заземленными и неземными конфигурациями

Применение приложения:

Промышленные установки, включая инфраструктуру зарядки электромобилей

Системы хранения энергии и инверторы, связанные с сетью

Системы распределения DC на коммерческих и промышленных объектах

Морские и оффшорные приложения с энергетическими системами постоянного тока

UL 489/489B, Supplement SC и общие заблуждения в приложениях для зарядки и UPS

Семейство стандартов UL 489 обращается к формованным выключателям корпусов на североамериканских рынках, с конкретными добавками для специализированных применений.

UL 489 Стандартное покрытие:

Основные требования MCCB для приложений AC и DC

Требования к маркировке и идентификации

Заводские тестирование и процедуры обеспечения качества

Дополнение UL 489B:

Усовершенствованные требования к высокопроизводительным MCCBS

Расширенные протоколы тестирования для специализированных приложений

Координация с другими защитными устройствами

Дополнение SC (особые условия):

Конкретные требования к ИПС и приложениям для хранения энергии

Повышенная краткосрочная выдерживаемая способность

Специальные требования к маркировке для приложений DC

Общие заблуждения:

«UL 489 охватывает все приложения DC» - Реальность: Оценки DC требуют конкретного тестирования, и может потребоваться дополнение SC

«Оценки переменного тока и постоянного тока взаимозаменяемы» - Реальность: разрыв постоянного тока, как правило, составляет 50-70% эквивалентного рейтинга переменного тока

«Электронные блоки поездок работают одинаково в AC/DC» - Реальность: приложения DC могут потребовать специализированных алгоритмов

Примеры технической документации производителя:

Ведущие производители предоставляют подробные руководства по применению, которые указывают:

Помещение факторов для применений постоянного тока

Координационные таблицы с защитными устройствами вверх по течению

Факторы коррекции окружающей среды

Требования к установке и обслуживанию

Типичная топология системы и координация защиты

Распределенные/централизованные системы выпрямителей и защита шины

Современные установки зарядки EV используют различные архитектурные подходы, каждая из которых имеет конкретные требования к защите.

Архитектура распределенного выпрямителя:

Отдельные выпрямители на точку зарядки

Более низкие уровни тока неисправности, но повышенная сложность

Координация защиты с несколькими источниками

Централизованная архитектура выпрямителя:

Общий автобус DC, обслуживающий несколько точек зарядки

Более высокие токи разлома, требующие надежной защиты

Упрощенная координация, но требования к более высокой пропускной способности

Стратегии защиты автобусов:

Главный DC MCCB при выпрямительном выходе с селективной координацией

Защита фидера для отдельных точек зарядки

Обнаружение разломов дуги для вмешательства раннего разлома

Пример системы - зарядная станция 1 МВт:

Основной выпрямитель (1500 В, 670А)

├ack Main DC McCB (800A, 25 к.

├ack Автобус (1500 В)

├Cy Feeder 1 McCB (125A) → 150 кВт зарядное устройство

├Cy Feeder 2 McCB (125A) → 150 кВт зарядное устройство

├Cy Feeder 3 McCB (250a) → 300 кВт зарядное устройство

└Cy Feeder 4 McCB (400A) → 500 кВт зарядное устройство для флота

Выбор кривой поездки и селективная координация

Надлежащая защита координация гарантирует, что неисправности очищаются от защитного устройства, наиболее близкого к месту разлома.

Характеристики кривой поездки:

Давняя задержка (защита от перегрузки):

Настройки: 80-100% номинального тока

Задержка времени: 10-3600 секунд

Цель: Тепловая защита кабеля и оборудования

Короткая задержка (координация):

Настройки: 150-1000% от номинального тока

Задержка времени: 0,1-0,5 секунды

Цель: селективная координация с нисходящими устройствами

Мгновенная (защита от короткого замыкания):

Настройки: 2-15x.

Задержка времени: <0,1 секунды

Цель: немедленная очистка разломов для токов с высокой разломами

Пример координации:

Для каскадной системы с 800A Main и 125A Feeder:

MAIN MCCB: давний 800A, короткое время 2400A/0,3 с, мгновенный 8000A

Фидер MCCB: давний 125A, короткий срок 375A/0,1S, мгновенный 1250A

Стратегии защиты от разлома земли, обратная мощность и обработка полярности

Системы постоянного тока требуют специализированной защиты для условий, не встречающихся в приложениях переменного тока.

Защита от разлома на земле:

Обнаружение остаточного тока с использованием датчиков эффекта зала

Системы мониторинга изоляции для раннего обнаружения разломов

Селективная координация разломов земли между уровнями

Обратная защита энергии:

Критически критично для систем, связанных с сетью с накоплением энергии

Предотвращает обратную работу во время технического обслуживания

Координация с изоляционными контакторами и разъединениями

Защита отмены полярности:

Механическое ключ разъемов предотвращает неправильные соединения

Электронные схемы обнаружения для целостности кабеля

Блокировка диодов в критических схемах

Интеграция защиты:

Современные системы интегрируют несколько функций защиты:

MCCB обеспечивает перегрузку и защиту от короткого замыкания

Контакторы обеспечивают изоляцию и блокировку обратной мощности

Предохранители обеспечивают резервную защиту для сбоев полупроводника

Реле разлома земли обеспечивает защиту персонала

Контрольный список отбора на основе сценариев

Уровни напряжения: 1000/1200/1500 В.

Системы постоянного тока 1000 В:

Приложения: зарядка средней мощности (50-150 кВт), системы хранения энергии

Конфигурация MCCB: 2-полюсная серия для повышения пропускной способности

Типичные рейтинги: 63A-630A, ICU до 25 кА

Стандарты: IEC 60947-2, UL 489 с рейтингами DC

Системы постоянного тока 1200 В:

Заявки: зарядка коммерческих транспортных средств, промышленное распределение DC

Конфигурация MCCB: 2-3 серия полюсов в зависимости от уровней неисправности

Типичные рейтинги: 125A-800A, ICU до 35KA

Специальные соображения: ограниченная стандартная доступность, обычные решения общие решения

Системы постоянного тока 1500 В:

Приложения: сверхбыстрая зарядка, хранение энергии в масштабе сетки, зарядка тяжелых транспортных средств

Конфигурация MCCB: 3-4 серия полюсов для окончательной производительности

Типичные оценки: 200A-1600A, ICU до 50 кА

Стандарты: сертифицированные системы IEC 60947-2, специально разработанные для высоковольтных приложений

Пропускная способность: на основе пропускной способности на основе пропускной способности площадью 1,2-1,5 × коэффициент безопасности

Надлежащий выбор пропускной способности требует тщательного анализа тока неисправности:

Методология расчета тока неисправности:

Анализ импеданса источника: включайте трансформатор, выпрямитель и кабельные импедансы

Конфигурация системы: рассмотрим все параллельные источники и вклады на хранение энергии

Будущее расширение: учетная запись для запланированных системных дополнений

Применение коэффициента безопасности:

1,2 × фактор: для четко определенных систем с минимальными планами расширения

1,5 × фактор: для систем с запланированным расширением или неопределенными импедансами источника

2,0 × фактор: для критических приложений, требующих максимальной надежности

Практический пример:

Сайт с рассчитанным током неисправности 18ka:

Минимальный рейтинг отделения интенсивной терапии: 18ka × 1,2 = 21,6ka

Рекомендуемый стандартный рейтинг: 25ka

Приложения с высокой надежностью: 35 к.а.

Конфигурация полюса и серии/параллельные соображения для рейтинга напряжения и улучшения охлаждения

Серии подключений: Преимущества:

Улучшение рейтинга напряжения: каждый полюс способствует общему уровню напряжения

Улучшение пропускной способности: распределение энергии дуги в нескольких камерах

Улучшение надежности: избыточные контактные системы

Рекомендации по конфигурации серии:

Механическое взаимодействие: обеспечивает одновременную работу всех полюсов

Оценка напряжения: резисторы или конденсаторы для равномерного распределения напряжения

Координация дуги: синхронизированное вымирание дуги во всех полюсах

Приложения для параллельных соединений:

Повышение рейтинга тока: многочисленные полюсы обмена током нагрузки

Тепловое управление: распределенная тепловая выработка

Избыточность: продолжение работы при сбое с одним полюсом

Стратегии улучшения охлаждения:

Выбор контактного материала: серебристо-ход для превосходной теплопроводности

Конструкция терминала: расширенные возможности радиатора

Управление воздушным потоком: правильное расстояние и вентиляция

Сертификация и экологические требования: UL/IEC, IP Rating, -25 ~+70 ℃, коррекция высоты

Требования к сертификации:

Сертификация UL:

UL 489 для основных требований MCCB

UL 489B для повышения производительности приложений

Дополнение SC для специализированных условий

Сертификация МЭК:

IEC 60947-2 для промышленного применения

Страновые сертификаты (CE, CCC и т. Д.)

Проверка третьей стороны испытательной лаборатории

Защита окружающей среды:

Рейтинги IP (защита от входа):

IP20: внутренние приложения с базовой защитой

IP54: Наружные применения с защитой от пыли и воды

IP65: суровая среда с полной защитой от пыли и воды

Соображения диапазона температуры:

Стандартный рейтинг: от -5 ° C до +40 ° C окружает

Расширенный диапазон: от -25 ° C до +70 ° C с занижающими коэффициентами

Помещение требований: 2,5% на ° C выше 40 ° C

Коррекция высоты:

Стандарт: до 2000 м над уровнем моря

Высокая высота: занижение, требуемое выше 2000 млн.

Коэффициент коррекции: 1% на 100 м выше 2000 м

Тематические исследования и размерная замена

480-1000 В.

Фон проекта:

Крупная логистическая компания модифицировала свою зарядную зарядку с депо от зарядки на основе переменного тока (480 В) до быстрого зарядки DC (1000 В), чтобы сократить время зарядки для своего флота для электроснабжения.

Оригинальная конфигурация системы:

Распределение переменного тока: 480V, 3-фаза

Защита: стандартный AC MCCBS (UL 489)

Зарядка: 22 кВт на транспортное средство

Размер флота: 50 транспортных средств

Ежедневная энергия: ~ 5,5 МВтч

Модернизированная конфигурация системы:

Дистрибутив постоянного тока: 1000 В.

Защита: специализированный DC MCCBS (IEC 60947-2)

Зарядка: 150 кВт на транспортное средство

Размер флота: 50 транспортных средств (расширяется до 100)

Ежедневная энергия: ~ 7,5 МВтч (более быстрый поворот)

Сравнение производительности:

Потери системы:

До: 8,5% потерь системы (в первую очередь на этапах конверсии)

После: 4,2% потерь системы (уменьшенные потери конверсии)

Годовые сбережения: 185 000 долл. США на затраты на энергоносители

Ответ с ошибкой:

Перед: среднее время очистки разломов 150 мс (зависимое от пересечения переменного тока)

После: постоянное время очистки разломов 80 мс (электронные поездки)

Уровень неисправностей: сокращение неприятностей на 60%

Требования к обслуживанию:

До: Ежеквартальная проверка, годовая калибровка

После: полугодовой проверки с мониторингом состояния

Затраты на техническое обслуживание: снижение затрат на рабочую силу на 35%

Запасные части и техническое обслуживание: старение камеры дуговой камеры и инспекция тепловой визуализации

Узоры деградации дуговой камеры:

Приложения DC создают уникальные узоры износа, которые требуют специализированного мониторинга:

Контактный мониторинг эрозии:

Визуальный осмотр: состояние контакта и измерение зазора

Измерение сопротивления: увеличение указывает на деградацию контакта

Испытание на рабочую силу: проверка натяжения пружины

Оценка состояния дуговой камеры:

Инспекция дугового желоба: отслеживание углерода и деградация материала

Тестирование эволюции газа: целостность уплотнения камеры

Сопротивление изоляции: высоковольтный тестирование при 2,5-кратном напряжении

Лучшие практики термической визуализации:

Современные программы технического обслуживания используют тепловую визуализацию для прогнозирующего обслуживания:

Точки мониторинга температуры:

Терминальные соединения (должны быть в пределах 10 ° C после подъема окружающей среды + I²R)

Объект контактов (доступные точки на корпусе внешнего вида)

Приближением дуговой камеры (указывает на внутреннее нагревание)

Анализ тепловой подписи:

Нормальная работа: равномерное распределение температуры

Унижение контактов: горячие точки при терминальных соединениях

Проблемы с камерой дуговой камеры: повышенные температуры вблизи механизма переключения

Оптимизация графика обслуживания:

На основании данных тепловых трендов:

Зеленая зона (<20 ° C): нормальные интервалы проверки

Желтая зона (повышение на 20-40 ° C): повышенная частота мониторинга

Красная зона (> 40 ° C): немедленная проверка и вероятная замена

Стратегия инвентаризации запасных частей:

Полные единицы MCCB: 10% установленной базы для критических приложений

Контактные комплекты: доступны для оправданных поля конструкций

Дуговые камеры: для модульных конструкций, позволяющих заменить компонент

Электронные единицы поездки: отдельное щадящее на системы со съемными единицами

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между выключателями DC MCCB, DC MCB и DC (DCB)?

DC MCCB (выключатель из формованного корпуса):

Ассортимент текущего: 15A-3200а

Напряжение: до 1500 В.

Приложения: промышленные, коммерческие, большие установки

Особенности: Электронные блоки поездок, возможности связи, высокая пропускная способность

DC MCB (миниатюрный выключатель схемы):

Диапазон тока: 1a-125a

Напряжение: обычно до 1000 В.

Приложения: небольшие установки, жилая солнечная энергия, защита панелей

Особенности: Фиксированные тепломагнитные поездки, компактный размер, монтаж DIN RAIL

Выключатель цепи DC (DCB - общий термин):

Охватывает как MCCB, так и MCBS

Может включать в себя специализированные выключатели, такие как SF6 или типы вакуумов

Может обратиться к пользовательским выключателям для конкретных приложений

Критерии отбора:

Текущий уровень: MCB для <125A, MCCB для более высоких токов

Пропускная способность: MCCB предлагают более высокие рейтинги ОРИТ

Функциональность: MCCB обеспечивают расширенную защиту и мониторинг

Стоимость: MCBS более экономично для небольших приложений

Почему системы постоянного тока 1500 В требуют мультиполюсного серийного соединения?

Потребность в соединении многополюсного серии в системах постоянного тока 1500 В связана с несколькими техническими ограничениями:

Ограничения изоляции:

Однополюсные выключатели обычно оцениваются по максимум 1000-1200V DC

Распад изоляции становится критическим выше этих уровней

Серийное соединение распределяет напряжение напряжения по нескольким полюсам

Требования к вымиранию дуги:

Более высокие напряжения создают более постоянные дуги

Многочисленные точки разрыва обеспечивают лучшее прерывание дуги

Каждый полюс способствует общей энергии вымирания дуги

Требования к разрыву контакта:

1500V требует больших контактных пробелов, чем практично в одиночном полюсе

Многополюсная конструкция обеспечивает оптимизацию разрыва каждого полюса

Уменьшенный общий размер упаковки по сравнению с однополюсным эквивалентом

Улучшение пропускной способности:

Энергия дуги разлома увеличивается с квадратом напряжения (V²)

Многочисленные полюсы разделяют бремя энергии дуги

Улучшенная надежность и более длительный контактный срок службы

Типичные конфигурации:

1000 В: 2-полюсная серия (500 В за полюс)

1200 В: 3-полюсная серия (400 В на полюс)

1500 В: 3-4 серии полюсов (375-500 В на полюс)

Как вы проверяете рейтинги, повышение температуры и координацию с распределительными шинами?

I²T Проверка рейтинга:

Оценка I²T (энергия) представляет тепловую энергию, которую устройство может выдержать в условиях неисправности.

Метод расчета:

I²t = ∫ (i²) dt по продолжительности неисправности

Шаги проверки:

Анализ тока ошибки: вычислить максимальный ток неисправности и продолжительность

Координация вверх по течению: Убедитесь, что вверх по течению устройства будет очищать ошибку в отказа от MCCB.

Координация кабеля: убедитесь, что рейтинг кабеля I²T превышает MCCB let-through Energy

Данные производителя: используйте опубликованные кривые let-through для проверки

Проверка повышения температуры:

Устойчивое повышение температуры:

Δt = i²r × θ_thermal

Где:

I = ток нагрузки

R = общее сопротивление цепи

θ_thermal = тепловое сопротивление (° C/W)

Протокол тестирования:

Тестирование нагрузки: примените номинальный ток для указанной продолжительности (обычно 1-8 часов)

Мониторинг температуры: измерьте в критических точках с использованием калиброванных инструментов

Исправление окружающей среды: учетная запись условий установки

Критерии принятия: рост не должен превышать спецификации производителя

Координация Busbar:

Сопоставление плотности тока:

Терминалы MCCB и шины должны иметь совместимую плотность тока

Типичный предел: 1-2 А/мм² для медных проводников

Процесление, необходимое для повышения температуры окружающей среды

Совместимость с тепловым расширением:

Различные показатели расширения могут подчеркнуть соединения

Гибкие подключения могут потребоваться для длинных пробежек

Регулярные интервалы проверки должны учитывать термический велосипед

Контактная проверка сопротивления:

Измерьте сопротивление подключению с помощью микроометра

Типичные значения: <50 микроом для правильно затянутых соединений

Значения сопротивления трендов указывают на деградацию

Лучшие практики установки:

Используйте значения крутящего момента, полученного производителем

Применить соединительное соединение для алюминиевых соединений

Обеспечить надлежащую поддержку для предотвращения механического напряжения

Поддерживать адекватные зазоры для термического расширения

Это руководство предоставляет комплексную техническую информацию для инженеров -электриков, подрядчиков EPC и операторов зарядки станций, участвующих в выборе и применении DC MCCB. Для конкретного выбора продукта и подробных координационных исследований, проконсультируйтесь с квалифицированными инженерами -электриками и специалистами по применению производителей.