DC 전력망 회로 차단기를 찾는 연구원

직류 전력 전송은 AC보다 효율적이지만 (아래 참조) 고전력 dc는 ac보다 인터럽트하기가 훨씬 어렵습니다. 스위칭 할 전류 제로 크로싱 (zero crossing)이 없으며 아크 가능성이 높습니다.

플로리다 주립 대학교와 협력하고있는이 대학은 '하이브리드'회로 차단기 경로를 사용하고 있는데,이 회로 차단기는 직렬 스위치 실리콘 카바이드 트랜지스터와 같은 반도체 스위치와 기계적 회로 차단기를 병렬로 연결합니다.

기계식 스위치는 일반적으로 모든 전류를 전달하지만 트랜지스터는 스위치를 짧게 단락시켜 전류가 차단되는 동안 전류를 전환 할 수 있습니다.

그러나 트랜지스터는 부하를 오랫동안 처리 할 수있는 크기가 아니므로 기계적 회로가 매우 빠르게 작동해야하므로 압전 액츄에이터가 개발되고 있습니다.

조지아 연구원 루카스 그래버는“우리는 매우 빨라야한다”고 말했다. “250μs 내에서 접점을 분리하고 500μs 내에서 전류를 완전히 차단해야합니다. 따라서 AC 차단기에 공통적 인 스프링 식 또는 유압 액츄에이터를 사용할 수 없습니다. 압전 효과에 의존하는 장치는 우리에게 그렇게 할 수 있습니다.”

또한 GaTech는 극한의 온도를 처리 할 수있는 절연체를 찾고 있습니다. 사진은 Graber (왼쪽 사진)와 연구원 인 Chanyeop Park가 이러한 재료를 플라즈마에서 연구합니다.이 경우 저에너지 아르곤 플라즈마입니다.

모두 계획을 세운다면 3 년 이내에 FSU의 5MW 테스트 시설에서 프로토 타입이 평가 될 것입니다.

이 연구에는 산업 파트너와 미국 정부의 ARPA-E 조직으로부터 약 330 만 달러가 더 많은 BREAKERS (킬로 볼트 유효 등급을 안전하게 달성하기위한 신뢰할 수있는 전자 장치 구축) 프로그램이 있으며 고전력 DC 차단에 대한 다른 접근 방식도 지원합니다.

≥99.97 % 효율 및 ≥60MW / m^삼 밀도 (수동 또는 강제 공기 냉각)는 차단기에서 개발 된 회로 차단기의 목표이며 수명은 최소 30,000 회 30 년입니다. 귀찮은 트리핑 <0.1%.

ARPA-E에 따르면 1,000km 이상의 dc 링크는 AC의 6.7 %와 비교할 때 운반하는 전력의 3.5 % 만 느슨하게해야합니다. Dc는 3 개의 도체가 아닌 2 개의 도체가 필요하며 동일한 도체와 절연체의 경우 1.4 배의 전력을 전달할 수 있습니다.

저압 플라즈마에서 평가되는 재료

새로운 DC 차단기에 사용하기 위해 평가되는 재료는 Georgia Institute of Technology의 저압 플라즈마에서 평가됩니다. 텅스텐 팁이있는 Langmuir 프로브가 플라즈마에 도입됩니다. (사진 설명 : Rob Felt, Georgia Tech)