ინვესტიციული კვლევა რეზისტიული სუპერკონდუქტიური შემთხვევითი დენის ლიმიტატორების ოპტიმალური რეზისტორების შერჩევის შესახებ გადამწყვეტი დირექტური DC ტრანსმისიის სისტემებით

1 რეზისტიული სუპერდიდაქტორული შეცდომის თავისუფალი მიმართულების შეზღუდვის მოწყობილობა

1.1 მუშაობის პრინციპი

როგორც ელექტრო ქსელის მასშტაბები გარეშემო გაიზრდება, შორტკირტის მოცულობა სახელმწიფო ელექტრო სისტემებში სწრაფად ზრდის მიერ განხილული პრობლემები ქსელის აგებასა და მუშაობას შესაძლოა მისცეს დიდი გადაწყვეტილებები. შეცდომის მეტი შეზღუდვის პრობლემის გადაჭრისთვის სუპერდიდაქტორული პრინციპიზე დაფუძნებული სუპერდიდაქტორული შეცდომის თავისუფალი მიმართულების შეზღუდვის მოწყობილობები (SFCLs) უფრო მეტ ყურადღებას მიიღებენ. SFCL-ების დამატებით მახასიათებლად, როდესაც ისინი ჩადებულია მაღალ რეზისტიულ სიმდიდრეში, ისინი შეიძლება განხილული იყოს რეზისტიული და ინდუქტიური ტიპები.

ამ შორის, რეზისტიული სუპერდიდაქტორული შეცდომის თავისუფალი მიმართულების შეზღუდვის მოწყობილობა ხარისხით მარტივი სტრუქტურა, პატარა ზომის და მცირე წონის აქვს, მისი მუშაობის პრინციპი ცხადია. როდესაც ის შედის მაღალ რეზისტიულ სიმდიდრეში, მისი შეზღუდვის იმპედანსი სწრაფად ზრდის, რაც უზრუნველყოფს ძლიერ შეცდომის მიმართულების შეზღუდვას. ადგილების შესაძლოა განახორციელოს სუპერდიდაქტორების სერიული ან პარალელური კონფიგურაციებით. ბოლო წლებში სარდაკის ტემპერატურაზე სუპერდიდაქტორული მასალების გადარჩენის შესახებ განხილული იყო, რაც აკადემიურ და ინდუსტრიულ მხარეებს რეზისტიული SFCL-ების მიმართ მიმართულების მიერ მომავალი განვითარების მთავარი მიმართულებად ხელს უწყობს.

კრიტიკული მიმართულება, კრიტიკული მაგნიტური ველი და კრიტიკული ტემპერატურა არის სამი საკლუსური ფიზიკური პარამეტრი, რომლებიც განსაზღვრავენ სუპერდიდაქტორი სუპერდიდაქტორულ სიმდიდრეში მდგომარეობს თუ არა. როდესაც ეს პარამეტრები მისი კრიტიკული მნიშვნელობის გასაშლელად აღწევენ, სუპერდიდაქტორი გადადის სუპერდიდაქტორული სიმდიდრიდან დასხმის სიმდიდრეში. დასხმის პროცესი შედგება ორი ეტაპიდან: პირველი, ფლქვის მიმართულების სიმდიდრე, შემდეგ ნორმალური რეზისტიული სიმდიდრე. როდესაც სუპერდიდაქტორის მიმართულების სიმკვრივე მისი კრიტიკული მიმართულების სიმკვრივეზე აღწევს, სუპერდიდაქტორი შედის ფლქვის მიმართულების სიმდიდრეში.

სადაც: E არის ელექტრო ველის ძალა; EC არის კრიტიკული ელექტრო ველის ძალა; J არის მიმართულების სიმკვრივე; JCT არის კრიტიკული მიმართულების სიმკვრივე; α არის მუდმივა; Tt1 და Tt2 არიან სუპერდიდაქტორის ტემპერატურები დროებ t1 და t2-ში; QRS არის რეზისტორი Rs-ის მიერ შექმნილი თეპლო t1-დან t2-მდე; QC არის სუპერდიდაქტორის და მისი გარშემო მდებარე გარემოს შორის დროთა ინტერვალში t1–t2 შეცვლილი თეპლო; Cm არის სუპერდიდაქტორის სპეციფიკური თეპლოს მეტრი; JCT(77) არის კრიტიკული მიმართულების სიმკვრივე 77 K-ზე (77 K არის სარდაკის ტემპერატურა); TC არის კრიტიკული ტემპერატურა; T არის სუპერდიდაქტორის ტემპერატურა.

რიცხვითი განტოლების (1) თანახმად, როდესაც მიმართულების სიმკვრივე J ზრდის, სუპერდიდაქტორის ელექტრო ველის ძალა E სწრაფად ზრდის, რაც მის რეზისტიულობის ზრდას იწვევს. რეზისტიულობის ზრდა აუმჯობესებს თეპლოეფექტს, რითაც რიცხვითი განტოლების (2) თანახმად სუპერდიდაქტორის ტემპერატურა ზრდის.

რიცხვითი განტოლების (3)-ის თანახმად, ცნობილია, რომ ტემპერატურის ზრდა კრიტიკულ მიმართულების სიმკვრივეს შემცირებს, რაც კიდევ უფრო ზრდის ელექტრო ველის ძალას E-ს, რაც სუპერდიდაქტორის რეზისტიულობის უწყვეტ ზრდას იწვევს. რეზისტიულობის ზრდის მიხედვით, სუპერდიდაქტორის მიერ შექმნილი თეპლო ნაკლებ ხდება გარემოს მიერ გადართული თეპლოს შესაბამისად, და ტემპერატურა სტაბილიზდება, ბოლოს მიიღებს ნორმალური რეზისტიული სიმდიდრე.

1.2 R-SFCL-ის გამოყენება საერთო დიდი მიმართულების სისტემებში

საერთო დიდი მიმართულების ტრანსპორტის სისტემებში, DC მიმართულება არ აქვს ბუნებრივი ნულ-გადაკვეთა. როდესაც შორტკირტის შეცდომა ხდება, შეცდომის მიმართულება სწრაფად ზრდის, რაც სერიოზული გამოწვევა წარმოადგენს სისტემის ელექტრო მოწყობილობებისთვის. სისტემის ნდობის დასაზრებლად, ცირკვიტბრეიკერებმა უნდა სწრაფად გამოიყოს შეცდომის ხაზი. ამჟამად, DC ცირკვიტბრეიკერები სრული პრაქტიკული გამოყენების მოთხოვნებს არ აკმაყოფილებენ.

როდესაც დიდი მიმართულების ხაზზე შეცდომა ხდება, აკადემიური ხაზის ცირკვიტბრეიკერები ჩართული ხდება, მაგრამ ეს უნდა შეგიძლია მიიყვანოს კონვერტორის სადგურის გარჩევა, და სისტემაში სიმძლავრეს მიერ მუშაობის დროს ელექტრონული მოწყობილობები შეიძლება დაიზიანონ. DC დაცვა უნდა დასრულოს თავისი დაცვის მთელი სექვენცია რამდენიმე მილისექუნდში, ხოლო უსაზღვრო ცირკვიტბრეიკერების უსაზღვრო დრო ჩვეულებრივ არის 50 მილისექუნდი, რაც არ უზრუნველყოფს სისტემის ელექტრონული მოწყობილობების ეფექტურ დაცვას.

ამჟამინდელი ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა R-SFCL-ებს მისი ნორმალური რეზისტიული სიმდიდრის მისაღებად დაახლოებით 3 მილისექუნდში. რეზისტიული სუპერდიდაქტორული შეცდომის თავისუფალი მიმართულების შეზღუდვის მოწყობილობა შეცდომის შესაძლო შეზღუდვის სიმდიდრეში შედის ბევრად სწრაფად რელეიური დაცვის მუშაობის მიმართ, და მიიღებს მაღალი იმპედანსის სიმდიდრეს შეცდომის გასასუფთავებლად, რითაც ეფექტურად შემცირებს შორტკირტის მიმართულებას.

2 დიდი მიმართულების შეცდომების ქარაქტერისტიკები საერთო დიდი მიმართულების სისტემებში

შეცდომის წერტილის მდებარეობა არ არის მხოლოდ სისტემის იმპედანსის შესახებ, არამედ არ შეცვლის მიმართულების მიმართ ან შორტკირტის შეცდომის ფუნდამენტურ ქარაქტერისტიკებს. მოდელირების სასარგებლოდ, შეცდომა დათვლილია დიდი მიმართულების ხაზის შუა წერტილში და დაუშვებელი შორტკირტის რეჟიმი. PSCAD/EMTDC-ის გამოყენებით შექმნილი არის და შექმნილი არის R-SFCL-ის მოდელი, რომელიც შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არის და შექმნილი არ......