Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki (ORNL) araştırmacılar, modern ABD elektrik şebekesini modernize etmek için daha yüksek düzeylerde doğru akımı (DC) verimli ve uygun maliyetli bir şekilde yönetebilen gelişmiş orta gerilim devre kesicileri geliştirdiler. Bu yeni yarı iletken tabanlı kesiciler, sürekli akışlarına bağlı olarak DC için uygun olmayan geleneksel mekanik kesicilerden çok daha hızlı çalışıyor. Bu da “Devre Kesicilerle Elektrik Maliyetlerinde Düşüş” diyebiliriz. Ancak bu konuda daha çok çalışmanın da yapılması gerekmekte.
Bu ilerleme, AC odaklı kesicilerin sınırlamalarını ele alıyor ve daha verimli elektrik dağıtımı, azalan maliyetler ve artan şebeke kapasitesine yol açabilir. Yüz kat daha hızlı çalışarak, bu kesiciler mevcut enerji ihtiyaçları ve teknolojileriyle daha uyumlu olan DC sistemlerinin daha geniş çapta benimsenmesini destekliyor.
Devre Kesicilerle Elektrik Maliyetlerinde Düşüş Nasıl?
DC sistemleri, enerji iletimi sırasında daha az kayıpla çalıştıkları ve DC tabanlı elektronikler ile AC şebekesi arasında dönüşüm gerektirmedikleri için avantajlıdır. Bu verimlilik, enerji taleplerinin yüksek olduğu yapay zeka veri merkezleri gibi projeler için kritiktir.
Daha önceki yarı iletken tabanlı kesiciler, maliyet açısından engelliydi ve voltaj kapasitesi olarak 2,000 volttan daha azını yönetebiliyordu. ORNL’nin çözümü, bu kesicilerin ilk kez ekonomik olarak rekabet edebilmesini sağlayan uygun maliyetli bir yarı iletken olan tristörleri kullanıyor. Tristörler doğrudan kapatılamasa da, ORNL ekibi 1,400 voltta, 50 mikro saniyeden daha kısa sürede akımı hızla kesmek için bir harici devre geliştirdi.
Daha yüksek voltaj kapasitesi için, araştırmacılar hızlı tepki sürelerini ve tüm cihazlar arasında eşit voltaj dağılımını sağlayarak birden fazla kesiciyi seri olarak bağladılar. 1,800 volta kadar test edilen ekipman, gelecekteki DC şebekesi ihtiyaçlarını karşılamak için bunu 10,000 volta çıkarmayı planlıyor. Araştırma bulguları 2024 IEEE Enerji Dönüşüm Kongresi ve Fuarı’nda (ECCE) yayınlandı.
Makalenin kısa özetinden bir bölmü sizlerle paylaşalım.
Makale, kısa arıza kesme süresi ve minimal kapatma devresi özelliklerine sahip, SCR teknolojisine dayalı bir orta gerilim katı hal devre kesiciyi (SSCB) tanıtmaktadır. SSCB tasarımı, arıza kesme süresini esasen belirleyen SCR tutma/kapatma süresi tq’yu azaltmak için geliştirilmiş özel bir SCR ve komütasyon devresi içermektedir. Tasarımı doğrulamak amacıyla simülasyon analizi gerçekleştirilmiş ve 1,5 kV 300 A kapasiteli SSCB prototipi üretilip test edilmiştir. Sonuçlar, SSCB’nin 200 A yük akımını 50 μs’den daha kısa bir sürede kesme yeteneğine sahip olduğunu göstererek, önerilen tasarım yaklaşımının etkinliğini doğrulamaktadır. Önerilen SCR tabanlı SSCB, DC uygulamaları için geliştirilmiş olup AC uygulamaları için de kullanılabilir.
Kaynaklar:
- techxplore.com/news/2025-08-medium-voltage-circuit-breaker-electricity.html
- ieeexplore.ieee.org/document/10860928
