바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")에너지 기술 연구 부서[연구 부서 이사 Hasegawa Hiroo] Yamazaki Hirofumi, 초전도 기술 그룹 등은 다음과 같습니다분산 전원 공급 장치많은 사람들이 소개 될 때 발생할 수 있습니다사고 바카라 족보단락으로 인해 전력 관련 장비의 손상을 방지하기위한 척도로 유망한 바카라 족보 제한기를 실현하려면초전도 산화물우리는 박막을 사용하여 원래 바카라 족보 제한 장치의 용량을 500 V/200 A 클래스로 성공적으로 늘 렸습니다
SuperConductiveThin-Film 바카라 족보 제한 장치는 AIST에 의해 개발되었습니다코팅 열분해 방법 (mod method)정상적인 상황에서 전기 저항이 제로가있는 넓은 면적 초전도 박막에 고해상도 금-실버 합금 층을 부착함으로써 동일한 길이의 기존 장치보다 4 배 이상의 전압 (순수 금 층을 사용)을 적용 할 수 있습니다 따라서 값 비싼 초전도 박막의 필요한 양은 1/4 미만이며 비용이 크게 감소 할 수 있습니다
액체 질소로 냉각 된 장치는 전기 저항이 제로로 237a (RMS)의 바카라 족보를 통과시킬 수있었습니다 고전압을 적용하기 위해 테스트가 수행되었을 때, 바카라 족보 제한 요소가없는 226 ka 인 우발적 인 바카라 족보는 즉시 1/3 미만으로 즉시 억제되었으며, 길이가 20cm에 불과하지만 우발적 바카라 족보는 500V 이상의 높은 전압으로 활성화 될 수 있습니다 이들 모듈 중 8 개를 직렬로 연결함으로써, 3 상 66 kV/200 A 클래스 바카라 족보 리미터의 1 단계를 제조 할 수있다 이를 통해 저렴한 비용, 소형성, 낮은 손실, 실용적 규모 (몇 kV/여러 100A 등급)로 고속 응답이 가능합니다초전도 바카라 족보 리미터실현 전망이 얻어졌습니다
이 연구 개발에 대한 자세한 내용은 2009 년 5 월 13 일부터 15 일까지 Waseda University와 6 월 11 일부터 12 일까지 Kyoto University에서 개최 된 Super Conductivity Applied Power Equipment (Electronic Engineers Society)에서 열릴 저온 공학 및 초전도성 협회에서 발표 될 것입니다
최근에는 풍력과 같은 자연 에너지를 사용하는 분산 전원 (중소형 발전 시설)이 다양한 위치에 건설되었습니다 이러한 분산 된 전원이 기존 전력망에 연결 (연결)에 연결된 경우 전력망을 통과하는 바카라 족보가 단락 (짧은) 사고가 발생하면 전력 관련 장비가 손상 될 수 있습니다 이런 일이 발생하지 않도록 효과적인 조치로서, 우발적 인 바카라 족보를 즉시 억제하는 바카라 족보 리미터가 도입 될 것으로 예상된다 또한 개인 발전기가있는 고객이 상업용 전력 시스템에 연결되는 경우 사고 발생시 순간 전압 감소를 방지하기 위해 현재 리미터가 도입됩니다
앞으로 기상 조건에 의해 영향을받는 풍력 발전과 같은 불안정한 전원을 기존 전력망에 그 어느 때보 다 그 어느 때보 다 우연한 바카라 족보에 대한 조치는 매우 중요한 문제가 될 것입니다 풍력 발전의 경우, 지속적으로 공급 될 수있는 출력과 발전기의 최대 용량 사이에는 큰 차이가 있지만, 단락 사고 바카라 족보는 발전기의 최대 용량에 따라 계산되기 때문에 사고 바카라 족보를 증가시키는 문제는 열 발전보다 더 큰 도전이 될 것으로 예상됩니다
초전도 박막을 사용하는 바카라 족보 제한자는 일반적으로 제로 저항입니다임계 바카라 족보과바카라 족보가 위의 흐름을 초과하면 높은 저항이되고 과바카라 족보를 억제하는 기능이 있습니다 다시 말해, 전력망의 우발적 바카라 족보를 즉시 억제 할 수있는 새로운 전원 장치이며, 분산 전원의 도입을 촉진하는 관점에서, 저비용, 신뢰할 수있는 초전도 바카라 족보 제한 자의 실현에 대한 사회적 요구가 매우 높습니다 그러나, 초전도 바카라 족보 제한체에 사용되는 고가의 초전도 박막은 실질적인 사용의 병목 현상이되었습니다
금속 기판의 차세대 초전도 테이프 와이어를 사용하는 현재의 한계는 어디에서나 개발되고 있지만, 박막의 전체 길이보다 약 100 배 더 오래 전선이 필요하며 정상적인 상황에서 비용, 크기 및 손실 측면에서 박막 바카라 족보 제한 자에 불리한 것으로 간주됩니다
박막 바카라 족보 제한 요소의 기술적 문제는 단락 사고 직후에 먼저Quench온도는 (더 이상 초전도 상태에 있지 않음) 온도가 국부적으로 상승하여 박막이 타 버릴 수있는 핫스팟 현상이 있습니다 AIST는 2004 년 11 월에 기존의 사용 방법에 사용되는 순수 금보다 거의 1 배 높은 금색의 금색 합금이 초전도 방지 층에 삽입되어 션트 보호 층을 형성하고, 배수적이고 비 유도적 흐름 션트 저항을 동시에 연결함으로써 증착된다고 제안했다 (도 1) 바카라 족보 제한 테스트는 소규모 용량 장치의 경우 성공했으며, 초전도 박막의 저항은 높게 유지되어 기존 장치에 비해 단위 길이 당 4 배 이상 전압 (허용 전기장)이 생성되었습니다 이는 초전도 박막의 필요한 길이를 1/4 미만으로 감소시켜 현재 리미터의 비용이 상당히 감소 될 수 있음을 나타냅니다
바카라 족보 제한자는 전력 시스템에서 우발적 인 바카라 족보를 억제하는 데 사용되며, 초전도 핵심 바카라 족보 제한체에 대해 예상되는 정격 바카라 족보는 분배 시스템에 사용되는 소형 용량의 경우 200A 이상, 전력 전송 및 66kV 이상의 코어 시스템의 경우 1 ka 이상입니다 따라서 더 넓은 박막을 사용하거나 병렬로 연결하여 현재 용량을 증가시켜야합니다 바카라 족보 용량이 증가함에 따라 핫스팟 문제가 더욱 심각해졌지만,이 문제를 해결하기 위해, 상업적으로 이용 가능한 커패시터는도 1의 요소에서 외부 저항의 과바카라 족보 션트 함수를 보완하기 위해 박막과 병렬로 연결되었다 1 (그림 2) 외부 저항 및 커패시터는 초전도의 박막과 유사한 액체 질소에 배치됩니다 도 1에 도시 된 구조를 갖는 바카라 족보 제한 요소 일 때 2는 136a (RMS)의 정격 바카라 족보에 해당하는 넓은 박막을 사용하여 제조 및 테스트되었으며, 높은 허용 전기장이 어느 시점에서도 손상되지 않았 음을 확인했습니다 초전도 박막 직후에 전압 상승이 해소되므로 커패시터가 작더라도 큰 바카라 족보가 흐르고 박막의 전압 상승을 억제하며 핫 스팟을 방지하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다
그림 1 : 고유 한 초전도 층 바카라 족보 제한 장치의 개념적 다이어그램
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그림 2 커패시터의 병렬 연결에 의한 핫스팟 억제
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다음으로, 코팅 열분해 방법 (MOD 방법)에 의해 제조 된 대 영역 초전도성yba2Cu3O7(YBCO) 박막(유효 길이 6 cm) 2 시트는 초전도 테이프와 평행하게 연결되었고, 작은 용량 커패시터가 외부 저항과 병렬로 연결된 바카라 족보 제한 요소가 제작되었습니다 (그림 3) 약 260A의 바카라 족보가 전기 저항이 0으로 흐를 수 있음을 확인한 후, 바카라 족보 한계 테스트가 수행되었다 도 4에 도시 된 바와 같이, 바카라 족보 제한 요소없이 대략 27 ka에 도달하는 바카라 족보는 즉시 1/4 미만으로 즉시 억제되었으며, 필름은 파손없이 30V/cm 이상의 높은 전기장에서 구동 될 수있다
그림 3 : mod 방법을 병렬로 사용하여 초전도를 연결하는 장치
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그림 4 병렬 연결 바카라 족보 제한 요소에 대한 단락 바카라 족보 테스트 결과
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이번에는 2 개의 중간 전극을 사용하여 27cm의 폭을 갖는 MOD 방법 YBCO 박막 (필름 두께 : 160 nm)을 사용하여 2 개의 내부 시리즈-연결 바카라 족보 제한 요소가 형성되는 모듈이 2 개의 중간 전극을 사용하여 3 개의 분열에 의해 형성되었으며, 이들 2 가지를 평행하게 생성 하였다 (도 5) 비 유도 성별 와인딩 션트 저항은 박막의 저항의 1/5 미만이므로 박막이 담금질되면 대부분의 바카라 족보는 외부 저항으로 흐릅니다 그림에는 표시되지는 않지만 핫스팟에 대한 대응책으로서, 120 μF의 커패시턴스를 갖는 상업적으로 이용 가능한 커패시터는 각각의 부분 박막과 병렬로 3으로 나뉘어졌다 폭 27cm의 2 개의 평행 YBCO 박막이 280A 이상의 임계 바카라 족보를 생성하고 전극 부분을 제외한 유효 요소 길이 17cm가 보장되어 500 v/200 A 클래스 요소 모듈을 초래하고, 8 개의 시리즈에서, 3 단계 66 kV/200 A Class 바카라 족보 석회질의 1 단계 먼저,도 5의 요소 모듈은 전기 저항이 제로가없는 237a (RMS)의 바카라 족보를 흐르고, 단락 제한 테스트를 사용하여 바카라 족보 제한 시험을 수행하고, 바카라 족보 제한기가없는 경우 226 ka 인 바카라 족보는 즉시 1/3 이하로 제한되었다 (도 6) 550V의 전압이 박막에 걸쳐 적용되며, 5-6cm의 부분 요소로 달성 된 높은 허용 전기장 (> 30 v/cm)이 500V 클래스 요소 모듈로 달성 될 수 있음을 확인했습니다 박막 및 중간 전극의 양쪽 끝에서 금속 기반 초전도 테이프를 사용한 초전도 평행 연결은 핫스팟과 싸우는 데 도움이되며, 대상 허용 전압 값의 실현에 기여하는 것으로 밝혀졌다
그림 5 500 v/200 A 급 초전도 박막 바카라 족보 제한 요소 모듈
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그림 6 : 단락 생성기를 사용한 현재 한계 테스트 결과
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이 연구 개발을 통해 3 단계 66 kV/200 A 급 바카라 족보 리미터는 직경이 70cm이고 높이가 약 2m 인 극도의 극저온 용기에 저장 될 것으로 예상됩니다 또한, 현재 리미터는 용량당 2 백만 엔 미만을 목표로하고있다 그러나 초전도 바카라 족보 제한체의 실제 사용에서 용량 증가, 1 ka 이상, 바카라 족보 제한 작동 조건 조정, 복구 시간 및 장치 구성 최적화와 같은 많은 문제가 남아 있습니다
이 바카라 족보 제한 요소는 직류에도 사용될 수 있으므로 변환기 보호와 같은 새로운 응용 프로그램도 가능합니다 앞으로는 민간 기업과의 공동 연구를 수행하고 이러한 문제를 해결하고자합니다