Designfall eines 8-Kanal-AC-Eingangs-Sammelschienenschranks

1.Ziele und Anforderungen

Entwerfen Sie einen AC-Combiner-Schrank mit 8 Eingängen und 1 Ausgang. Da es sich um ein netzunabhängiges Projekt handelt, ist lediglich Combiner-Funktionalität erforderlich.

Gemäß dem Prinzipdiagramm oben betragen die Schaltschrankspezifikationen 3000 kVA/800 V. Der Gesamtstrom, der in den Schrank gelangt, beträgt: 350 kW * 8 / 800 V / 1,732 ≈ 2020 A. Der durchschnittliche Strom pro Zweig beträgt 253 A.

2.Berechnung und Konstruktion der Hauptausrüstung

Eingangs-Kompaktleistungsschalter (MCCBs)

Menge: 8 Einheiten, passend zur „8-Zoll“-Topologie. Ein Leistungsschalter pro Eingangszweig für unabhängigen Schutz, der nur den fehlerhaften Zweig isoliert, ohne andere zu beeinträchtigen.

Nennstrom: Gesamtausgangsstrom ~2020A. Bei gleichmäßiger Aufteilung auf 8 Zweige ergibt sich ein Maximum von ~253 A pro Zweig. Ein 400-A-Schutzschalter wurde ausgewählt, um eine Überlastauslösung bei längerem Betrieb zu verhindern. (Formel: I_total=(P_total) / (√3 * V_LL) )

Pole: 3P (drei-Phasen). Der Kern des netzunabhängigen Wechselstromsystems ist der dreiphasige Stromkreis. Der Neutralleiter wird separat über Klemmen angeschlossen (nicht durch den Leistungsschalter unterbrochen), was die Konstruktion vereinfacht und einen zuverlässigen Schutz für den dreiphasigen Hauptstromkreis gewährleistet.

Ausschaltvermögen: Größer oder gleich 50 kA, kann den geschätzten Kurzschlussstrom in einem Zweig (~31,5 kA) bei 800 V schnell unterbrechen, wodurch Lichtbogenschäden vermieden werden und eine zuverlässige Fehlerisolierung gewährleistet wird.

Ausgangsrahmen-Leistungsschalter (FCB)

Menge: 1 Stück, passend zur „1-Out“-Topologie. Ein Hauptschalter steuert den kombinierten Ausgang der 8 Eingänge.

Aktueller Nennwert: Gesamtstrom ~2020A. Es wird ein 4000-A-Rahmenschalter ausgewählt (unter Berücksichtigung nicht-kontinuierlicher Volllast und Redundanz in Sammelschienen/Kabeln), der kurzzeitige Überlastung unterstützt und hohe-Leistungsanforderungen erfüllt.

Unterspannungsverzögerungsauslösung: Netzunabhängige-Systeme haben keine Netzunterstützung und sind anfällig für Spannungsschwankungen. Die Verzögerungsfunktion verhindert Fehlauslösungen bei vorübergehenden Spannungseinbrüchen und gewährleistet so die Stabilität der Stromversorgung.

Pole: 3P, geeignet für die dreiphasige Hauptsammelschiene. Der Neutralleiter ist unabhängig verdrahtet, verläuft nicht durch den Hauptschalter und konzentriert den Schutz (Überlastung, Kurzschluss) auf den dreiphasigen Hauptstromkreis.

Ausschaltvermögen: Größer oder gleich 63 kA, wodurch der geschätzte gesamte Bus-Kurzschlussstrom (~40 kA) effektiv unterbrochen wird, mit schnellem Ausschalten und guter Lichtbogenlöschung, wodurch eine Fehlereskalation verhindert wird.

Drehtrennschalter (Trennschalter)

Nennstrom: Entspricht dem maximalen Strom der Ausgangsseite von 2020 A, um eine Erwärmung während der Isolierung zu verhindern.

Funktion: Für die Wartung in netzunabhängigen Systemen sorgt er für eine physische, lichtbogenfreie Unterbrechung im dreiphasigen Hauptstromkreis und bietet so eine zuverlässigere Isolierung als ein Leistungsschalter für die Sicherheit des Personals.

Pole: 3P, trennt gleichzeitig alle drei Phasen des Hauptstromkreises, passend zur Konfiguration des Leistungsschalters. Der Neutralleiter erfordert keine Isolierung (er wird während der Wartung separat bestätigt), was den Betrieb vereinfacht und gleichzeitig die Sicherheitsstandards erfüllt.

AC-Überspannungsschutzgerät (SPD)

Nennspannung: Entspricht der Nennspannung von 800 V AC des Systems, um einen SPD-Ausfall zu verhindern.

Nennentladungsstrom (In): Off-Netzszenarien verfügen über keinen koordinierten Netz-Blitzschutz. Es muss Blitzstoßspannungen selbstständig standhalten. Eine Kapazität von 100 kA deckt den Bedarf für Bereiche mit mittlerem Blitzschlag ab und absorbiert Blitzenergie.

Pole: 4P (Drei-Phase + Neutralleiter). Obwohl es sich bei Leistungsschaltern um 3P-Leistungsschalter handelt, benötigt die Neutralleiterleitung dennoch einen Überspannungsschutz, um Geräteschäden durch Blitzüberspannung am Neutralleiter zu verhindern und so einen umfassenden Stromkreisschutz zu gewährleisten.

3. Geräteauswahl und Stückliste (BOM)

Wählen Sie basierend auf den Systemspezifikationen (3000 kVA/800 VAC, 8 Eingänge, 1 Ausgang, 253 A pro Zweig, 2020 A insgesamt) die geeignete Ausrüstung aus.

Schrankgehäuse

Abmessungen: Breite 1000 mm, Tiefe 1000 mm, Höhe 2200 mm. Muss 8 Eingangsschalter, 1 großen Ausgangsschalter, Sammelschienen, Stromwandler usw. aufnehmen. Breite, Tiefe und Höhe müssen die Komponentenanordnung, den Kühlraum und die Kabelführung berücksichtigen.

Material: Metall für hohe mechanische Festigkeit, Beständigkeit gegen Korrosion und Stöße im Freien, geeignet für die mögliche Installation im Freien in netzunabhängigen Szenarien.

Schutzart: IP54 für Staub- und Wasserschutz, verhindert Eindringen, das Kurzschlüsse mit Hochspannung verursachen könnte, und gewährleistet die Sicherheit beim Betrieb im Freien.

Zusammenfassung der Geräteauswahl (Tabelle)

4.Zeichnungen

Verdrahtungsblockdiagramm

Elektrisches schematisches Diagramm