平均電壓開關將解鎖電力數量，節省

OK -RIGA能源部國家實驗室的研究人員用更快的自動斷路器克服了技術障礙，以確保和保護現代電網。 ORNL團隊已經開發了一個自動平均電壓斷路器，該電壓斷路器可以以較低的成本（提前）處理直接電流的增加，這可以幫助降低未來的電力成本並增加美國網格超載中的功率。

領先的研究人員普拉卡德·坎德拉（Pracad Candula）說：“直流電流的平均電壓開關的缺失已成為電力傳遞靈活性的障礙。” “這項技術的開發有助於安全，可靠地保存網絡，同時保持更大的能量以支持我們不斷增長的人口和經濟。”

電路開關是電網中長期存在的安全函數，如果電流超過系統中的估計值或故障，它會自動中斷電流的流動，使電流可以遵循無意的路徑。例如，如果電源線適用於地面，機械開關或機械電路的保險絲可以降低電流流量，從而降低火停放或關閉電源的風險。

傳統開關與交替的電流或空調很好地運行，這是一種流經大多數能源系統的電力。 AC很容易中斷，因為它會將方向更改為每秒60次。但是直流電或直流僅向一個方向流動。

“一旦您移動到DC，“零電流”的這一刻將消失 – 並且沒有它，機械開關就不足以在加熱之前停止誤差，而火勢開始，”坎迪拉說，它負責ORNL網格的硬件組。

為了解決這個問題，ORNL研究人員基於半導體開發和擴展了新型斷路器的能力，該半導體可以比機械開關快一百倍。這提供了DC在電網中的更廣泛使用，因為它對能源系統的設計師變得更具吸引力，它與現代能源和負載相關的效率，靈活性和兼容性。

DC系統可以為經濟發展的能源項目（例如人工智能數據處理中心）提供更多負擔得起的電力。這是由於以下事實：直流通過電源線以較小的電阻流動，從而減少了能量。當不應基於直流電流和基於交流電流的網絡之間轉換電流時，可以防止其他損失。

當將這些因素一起消除時，直接電流的系統僅花費減少電力的功率和降低能源成本，而對現代電網強大功能的多方向流的最佳支持。

平均電壓電路的電路對於使直流電源現實的分佈至關重要。 DC系統依靠具有快速效果的電子設備，這需要同樣快速的保護。半導體為直流系統提供速度和更大的安全性。傳統的機械違規者依靠物理差距，在停止DC時效果不佳，這能夠在爆炸能量的弧線中造成差距。為了避免乘以off的可能性，可以通過半導體裝置將電流引向，從而大大降低了森林火災的安全性和風險。

到目前為止，半導體開關太昂貴了，無法在經濟上與交替的機械斷裂競爭，或者可以促進直接電流網絡的擴展使用。沒有類型的商業斷路器可以處理2000伏以上的DC，並且大多數伏特不能加倍。

Candula和他的團隊決定找到一種經濟有效的解決方案來填補這一績效空白。他們專注於一個更古老的行業半導體，稱為晶閘管。 Candula說：“我們選擇了可靠，有效和便宜的基本技術。”晶閘管足夠訪問，可以首次製作基於半導體的開關。

晶閘管不能直接“關閉”，因此團隊還必須制定外部計劃以迫使電流。在ORNL或Grid-C的研究與開發中心的工程師中心 構建並測試了電路開關的原型 要在小於50微秒的情況下以1400伏的水平中斷電流 – 比晶桿前證明的速度快六倍。作品發表在期刊上 2024 IEEE國會能源大會與博覽會（ECCE）場地

為了證明可以提高技術來處理更高電壓，研究人員將系列中的開關連接起來 – 根據同一電路，同時考慮到一個接一個地考慮。該方法具有多個技術任務：首先，應將電壓均勻分為所有開關，以免過載，並且不可能執行任何單獨的設備。其次，許多開關的創建不應推遲系統反應的快速時間。

ORNL研究人員開發了解決方案，並通過運行高達1800伏的一系列開關進行了測試。他們已經在努力增加一個系列，以最終擴展多達10,000伏，預計未來DC網絡的能源需求更大。