이번 달 연구원들은 아크를 해소하고 초 임계 이산화탄소 유체로 결함을 제거 할 수있는 고전압 회로 차단기를 테스트하기 시작할 것입니다. 최초의 자리 장치는 강력한 온실 가스 황 6 헥사 플루오 라이드 또는 SF를 사용하는 기존의 고전압 차단기를 대체 할 수 있습니다.6. 이러한 장비는 응급 상황에서 전류의 흐름을 막기위한 방법으로 전원 그리드 전체에 널리 퍼져 있습니다.
“SF6 환상적인 절연체이지만 환경에는 매우 나쁘다. 요한 엔슬린미국 Advanced Research Projects Agency -Energy의 프로그램 책임자 (하프 -E), 연구에 자금을 지원했습니다. SF의 온실 온난화 잠재력6 그는 이산화탄소보다 거의 25,000 배 높다고 지적했다.
성공하면 조지아 기술 연구소 (Georgia Institute of Technology)의 연구원들이 개발 한이 발명은 온실 가스 배출에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 수십만 개의 회로 차단기가 전 세계적으로 전원 그리드를 도트로, 거의 모든 고전압은 SF로 절연됩니다.6.
GE Vernova에서 만든 고전압 회로 차단기 인터럽트는 기계적으로 간격과 아크를 생성 한 다음 갭을 통해 고압 가스를 폭파하여 전류를 중지합니다. 이는 가스의 유전체 강도가 증가함에 따라 유리 전자를 흡수하고 아크를 켄칭함으로써 전류를 중단시킨다.GE VERNOVA
게다가 Sf6 부산물이 있습니다 인간에게 독성. 가스가 아크를 켄 렌치 후에는 호흡기 시스템을 자극 할 수있는 물질로 분해 될 수 있습니다. SF에서 일하는 사람들6-조정 장비는 완전한 호흡기와 보호 의류를 착용해야합니다. 그만큼 유럽 연합 그리고 캘리포니아 SF의 사용을 위상하고 있습니다6 전기 장비의 다른 불소화 가스 (F- 게이즈) 및 여러 다른 조절제가 소송을 따르고 있습니다.
이에 따라 전 세계 연구원들이 경주하고 있습니다 대안을 개발하십시오. 지난 5 년 동안 ARPA-E는 15 개의 다른 초기 회로 차단기 프로젝트에 자금을 지원했습니다. 그리고 GE VERNOVA F-gas를 포함하는 가스 혼합물을 사용하지만 기존 SF의 농도의 일부에서 유럽 시장을위한 제품을 개발했습니다.6 차단기.
초 임계 공동으로 회로 차단기 재창조2
그리드 규모의 회로 차단기의 작업은 번개 타격으로 인한 결함과 같이 무언가 잘못 될 때 전류의 흐름을 방해하는 것입니다. 이 장치는 변전소, 발전소, 전송 및 유통 네트워크 및 장비가 수십 ~ 수백 킬로 볼트로 작동하는 산업 시설 전체에 배치됩니다.
작은 공기 갭으로 결함을 분리 할 수있는 홈 회로 차단기와 달리 그리드 스케일 브레이커는 더 실질적인 것이 필요합니다. 가장 높은전압 차단기 SF를 포함하는 인클로저에 보관 된 기계적 인터럽트에 의존6, 비전도 단열 가스. 결함이 발생하면 장치는 기계적으로 간격과 아크를 생성하여 회로를 깨뜨린 다음 갭을 통해 고압 가스를 폭파하여 유리 전자를 흡수하고 가스의 유전 강도가 증가함에 따라 아크를 켄 칭합니다.
Georgia Tech의 디자인에서 초 임계 이산화탄소가 아크를 켄 렌치합니다. 유체는 CO를 넣어 생성됩니다2 매우 높은 압력과 온도 하에서 가스와 액체 사이의 물질로 바꿉니다. 초 임계 공동2 매우 밀도가 높습니다. 전자의 모멘텀을 줄임으로써 아크를 해소하고 새로운 아크의 통치를 피할 수 있습니다.
이끄는 루카스 그래버조지아 테크의 플라즈마 및 유전체 연구소 책임자 인 연구 그룹은 4 월 말부터 위스콘신-밀워키 대학교 (University of Wisconsin-Milwaukee)의 합성 시험 회로를 통해 72kV 프로토 타입 AC 차단기를 운영 할 예정이다. 그들은 또한 245-kV 버전을 구축하고 있습니다.
사용 초 임계 공동2 새로운 것이 아닙니다그러나 주위에 회로 차단기를 설계하는 것은입니다. 과제는 초 임계 공동을 유지하는 데 필요한 고압을 견딜 수있는 구성 요소로 차단기를 구축하는 것이 었습니다.2Graber는 말합니다.
팀은 석유 산업으로 돌아와 부품을 찾았고 부싱을 제외한 모든 것을 발견했습니다. 이 중요한 구성 요소는 장비 인클로저를 통해 전류를 운반하기위한 공급 공급 역할을합니다. 그러나 120 대기의 압력을 견딜 수있는 부싱은 존재하지 않았습니다. 그래서 Georgia Tech는 미네랄로 채워진 에폭시 수지, 구리 도체, 강관 및 빈 플랜지를 사용하여 자체적으로 만들었습니다.
Enslin은“그들은 전체 차단기를 만들기 위해 부싱 디자인의 기초로 돌아 가야했습니다. “그것이 그들이 내 눈에 가장 큰 기여를하고있는 곳입니다.” 조지아 테크의 브레이커의 소형 디자인은 또한 전력 밀도를 희생하지 않고 더 단단한 공간에 맞출 수 있다고 그는 말했다.
변전소의 기존 회로 차단기를이 설계로 교체하려면 차단기의 열 관리를 위해 인근에 히트 펌프를 추가하는 등 약간의 조정이 필요합니다.
합성 회로의 테스트가 잘 진행되면 Graber는 실제 시뮬레이션 배터리를 통해 차단기를 실행할 계획입니다. 케마 실험실‘Chalfont, Penn. 위치 —A 골드 표준 인증 시설.
조지아 테크 팀은 매우 높은 압력의 초 임계 CO2를 견딜 수있는 부품으로 회로 차단기를 구축했습니다.알폰소 호세 크루즈
GE Vernova 시장 SF6- 대안 회로 차단기
조지아 테크의 서킷 브레이커가 시장에 나오면 SF 개발에 20 년의 헤드 스타트가있는 GE Vernova와 경쟁해야합니다.6-무료 회로 차단기. 2018 년에 회사는 첫 번째 SF를 설치했습니다6-유럽에서는 가스 절연 변전소가 포함되어 있습니다 145 KV 클래스 AC 회로 차단기 그것은 g라고하는 가스 혼합물로 절연됩니다3. CO로 구성됩니다2산소 및 소량의 c4에프7N 또는 Heptafluoroisobutyronitrile.
이 불소화 온실 가스는 환경에도 좋지 않습니다. 그러나 가스 혼합물의 5 % 미만으로 구성되므로 SF에 비해 온실 온난화 잠재력을 최대 99 %로 낮 춥니 다.6. 그것은 온난화 잠재력이 여전히 CO보다 훨씬 크게 만듭니다.2 그리고 메탄이지만 시작입니다.
“이 기술을 사용하는 이유 중 하나는 SF를 만들 수 있기 때문입니다.6-실제로 동등한 SF의 정확한 기초에 올릴 수없는 회로 차단기6 차단기”라고 말합니다 토드 어윈GE Vernova의 고전압 회로 차단기 선임 제품 전문가. 그는“변전소로 바로 미끄러 져 들어가는”드롭 인 교체품이라고 그는 말했다. 작업자는 SF와 같이 기계를 유지 관리하거나 고정 할 때 여전히 완전 보호 장비를 착용해야합니다.6 Irwin은 장비라고 말합니다. 회사는 또한 a 특정 유형의 브레이커는 라이브 탱크 회로 차단기라고 불렀습니다 없이 그는 형광성 성분이라고 말한다.
Georgia Tech의 초 임계 공동을 포함한 이러한 모든 접근 방식2, 회로를 열고 닫는 기계적 동작에 의존합니다. 이것은 결함이 발생할 때 소중한 시간이 걸립니다. 영감을 받았습니다 많은 연구자들은 반도체로 돌아가서 훨씬 더 빨리 전환 할 수 있으며 전류를 끄기 위해 가스가 필요하지 않습니다.
Arpa-E의 Enslin은“기계적으로는 결함을 제거하는 데 최대 4-5주기가 걸릴 수 있으며 이는 너무 많은 에너지가 흡수해야합니다. 그는 반도체가 잠재적으로 밀리 초 이하로 그것을 수행 할 수 있다고 말했다. 그러나 이러한 고형 상태 회로 차단기의 상업적 개발은 여전히 초기 단계에 있으며 중간 전압에 중점을 둡니다. Enslin은“필요한 고전압에 도달하는 데 약간의 시간이 걸릴 것입니다.
작업은 틈새 일 수 있지만 그 영향은 높을 수 있습니다. 에 대한 SF의 1 %6 누출 전기 장비에서. 2018 년에는 그로 번역되었습니다 9,040 톤 (8,200 톤)의 Sf6 전 세계적으로 방출되어 그해 지구 온난화 가치의 약 1 %를 차지했습니다.
