Intermediate cooling for current lead is used of thermal link in conduction cooling and cooled of itself in liquid cooling because it is put in liquid. If a existing formula for cooling load and optimal diameter-length of current lead is applied, it generate some more cooling load. Therefore, variation of thermal link height and holding depth in liquid is considered. This result is used of reducing cooling load of current lead occupying most of superconducting system load and applying liquid/conduction cooling systems.
Recently, Research and development activity of HTS (High Temperature Superconducting) power application is very progressive worldwide. Especially, HTS cable system and HTSFCL (HTS Fault current limiter) system are proceeding to practical stages. In such system and equipment, cryogenic cooling system, which makes HTS equipment cooled lower than critical temperature, is one of crucial components. In this article, cryogenic cooling system for HTS application, mainly cable, is reviewed. Cryogenic cooling system can be categorized into conduction cooling system and immersion cooling system. In practical HTS power application area, immersion cooling system with sub-cooled liquid nitrogen is preferred. The immersion cooling system is besides grouped into open cycle system and closed cycle system. Turbo-Brayton refrigerator is a key component for closed cycle system. Those two cooling systems are focused in this article. And, each design and component of the cooling system is explained.
A cooling system for a 22.9kV, 1.25kA 100m HTS power cable has been installed and tested. The cooling system consists of decompression cooling system with the cooling capacity of 3kW and a closed circulation system of subcooled liquid nitrogen. This paper describes the outline of the installed cooling system and performance test results.
In, Sehwan;Hong, Yong-Ju;Yeom, Hankil;Ko, Junseok;Kim, Hyobong;Park, Seong-Je;Han, Young-Hee
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제20권2호
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pp.34-39
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2018
A cryogenic cooling system is designed for a 154 kV/ 2 kA three-phase hybrid type superconducting fault current limiter (SFCL). The superconducting modules of the SFCL have the operating condition of 71 K at 500 kPa. The total heat load of the SFCL including the cooling system is estimated at 9.6 kW. The cooling system of the closed loop is configured to meet the operating condition, depending on cooling methods of forced flow cooling and re-liquefaction cooling. The cooling system is composed of three cryostats with superconducting modules, cryocoolers, liquid nitrogen circulation pumps, a subcooler and a pressure builder. The basic cooling concept is to circulate liquid nitrogen between three SFCL cryostats and the cryocooler, while maintaining the operating pressure. The design criterion for the cooling system is based on the operation results of the cooling system for a 154 kV/2 kA single-phase hybrid SFCL. The specifications of system components including the piping system are determined according to the design criterion.
The sub-cooled nitrogen cooling system at 65 K with GM cryo-cooler is developed for cooling down the DC reactor of 6.6 ㎸-200 A class HTS Fault Current Limiter(SFCL). The sub-cooled nitrogen cooling is more economic than saturated nitrogen cooling, because the length of HTS wire is reduced in the same capacity, as well as, more stable. The cooling system with the GM cryo-cooler installed on the cryostat is not only compact but also efficient for energy saving. In the nitrogen vessel, after evacuating with vacuum pump to saturated nitrogen at 65 K, sub-cooled nitrogen at 65 K is made by putting in gas helium to 1 atm. During the short circuit test occurring the fault current of 1000 A, the sub-cooled nitrogen cooled DC reactor for SFCL is kept the state of sub-cooled nitrogen at 65 K.
The cryogenic system for 6.6 kV/200 A inductive superconducting fault current limiter (SFCL) was developed at Yonsei university in 2003. The sub-cooled nitrogen cryogenic system could be applied to not only SFCL but also many other applied high-Tc superconducting (HTS) devices like superconducting motor, superconducting generator and superconducting magnetic energy storage (SMES). Generally, the cooling capacity of GM-cryocooler depends on the load temperature. Therefore it is necessary to perform the cooling capacity test at no load condition to calculate the exact cooling power and heat load of cryogenic system. In this research, the cooling capacity test of GM-cryocooler was executed and the heat load of developed cryogenic system was calculated. The long run operation test results of sub-cooled nitrogen cryogenic system were successful in pressure and temperature condition. Moreover, the design and fabrication method of cryogenic system were introduced and the test results were described.
The characteristic of the superconducting magnetic energy storage(SMES) system is faster response, longer life time, more economical, and environment friendly than other uninterruptible power supply(UPS) using battery. So, the SMES system can be used to develop methods for improving power quality where a short interruption of power could lead to a long and costly shutdown. Recently, cryogen free SMES has developed using BSCCO(Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide) wire. We fabricated and tested the conduction cooling system for the 600 kJ class HTS SMES. The experiment was accomplished for the simulation coils. The simulation coils were made of aluminium, it is equivalent to thermal mass of 600 kJ HTS SMES coil. The coil is cooled with two GM coolers through the copper conduction bar. In this paper, we report that the test results of cool-down and heat loads characteristics of the simulation coils. The developed conduction cooling system adapted to 600 kJ HTS SMES system and cope with the unexpected sudden heat impact, too.
The heat loads invaded from the environment to several parts of superconduct cable cooling system were measured by liquid boiloff calorimetry. The measuring system was verified by the measurement to a uniform heat loads. The heat loads by the tubes for relief and pressure gauges were greater than the estimated.
Kim Do-Hyung;Kim Choon-Dong;Park In-Son;Jang Hyun-Man;Lee Su-Kil
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제8권2호
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pp.46-49
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2006
The 30m, 3phase, 22.9kV HTS (High Temperature Superconducting) power cable system was produced by LS Cable Ltd. The project aims for a commercial HTS cable. The designing, the manufacturing and the initial operating of HTS cable system were completed by 2004. Then, we have performed a long term operational test since February, 2005. This paper mainly reports the result of the HTS cable cooling operation.
In order to cool the SMES coil to the operating temperature, conduction cooling is generally used. However, it often consumes a large amount of electric power because of it's continuous cryocooler operation. This can also lead to poor thermal stability and serious protection problems of the system. Solid nitrogen (SN2) can counter those disadvantages in the conduction cooling system because it has a large heat capacity. Particularly, a large amount of enthalpy with a minimal weight to the cold body of SN2 makes a compact and portable system by increase a recooling to recooling time period (RRTP) value. A conceptual design of the proto-type SN2 cooling system for a portable HTS superconducting magnetic energy storage (SMES) system will be introduced in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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