Kim, Geon-woong;Jeong, Ji-sol;Park, Sang-yong;Choi, Hyo-sang
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제23권3호
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pp.51-54
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2021
The DC system has less power loss compared to the AC system because there is no influence of frequency and dielectric loss. However, the zero-crossing point of the current is not detected in the event of a short circuit fault, and it is difficult to interruption due to the large fault current that occurs during the opening, so the reliability of the DC breaker is required. As a solution to this, an LC resonance DC circuit breaker combined a superconducting element has been proposed. This is a method of limiting the fault current, which rises rapidly in case of a short circuit fault, with the quench resistance of the superconducting element, and interruption the fault current passing through the zero-crossing point through LC resonance. The superconducting current limiting element combined to the DC circuit breaker plays an important role in reducing the electrical burden of the circuit breaker. However, at the beginning of a short circuit fault, superconducting devices also have a large electrical burden due to large fault currents, which can destroy the element. In this paper, the reactor is connected to the source side of the circuit using PSCAD/EMTDC. After that, the change of the fault current according to the reactor capacity and the electrical burden of the superconducting element were confirmed through simulation. As a result, it was confirmed that the interruption time was delayed as the capacity of the reactor connected to the source side increased, but peak of the fault current decreased, the zero-crossing point generation time was shortened, and the electrical burden of the superconducting element decreased.
Park Dong-Keun;Ahn Min-Cheol;Yang Seong-Eun;Lee Chan-Joo;Seok Bok-Yeol;Yoon Yong-Soo;Ko Tae-Kuk
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제8권2호
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pp.29-32
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2006
An advanced superconducting fault current limiter (SFCL) using $high-T_c$ superconducting (HTS) wire has been developed. The SFCL has a non-inductively wound magnet for reducing loss in normal state. Two types of non-inductively wound magnets, the solenoid type and the pancake type, were designed and manufactured by using Bi-2223 wire in this research. Short-circuit tests of the magnets were performed in sub-cooled $LN_2$ cooling system of 65 K. The magnets are thermally more stable and have a higher critical current in 65 K sub-cooled $LN_2$ cooling system than in 77 K saturated one. Because the resistivity of matrix at 65 K is lower than the resistivity at 77 K, the magnets generate a small resistance to reduce the fault current when the quench occurs. The magnets could limit the fault current to low current level with such a small resistance. The current limiting characteristic of the magnets was analyzed from the test result. The solenoid type was wound in parallel to make it non-inductive. The pancake type was also connected in parallel to be compared with the solenoid type in the same condition. The solenoid type was found to have a good thermal stability compared with the pancake type. It also had as large resistance as the pancake type to limit the fault current in sub-cooled $LN_2$ cooling system.
A variety of safety issues were investigated for chemical reactors using a toluene solvent in case of a fire at small to middle scale chemical plants. The issues covered the operation of pressure-relieving valves and the subsequent discharges of the toluene to the atmosphere either directly or through an absorber, which represent the current practice at most small chemical plants. It was shown that the safety valve on the reactor may not operate within about twenty minutes after an external fire breaks out, but, once relieved, the toluene vapor released directly to the atmosphere may form a large explosion range on the ground. It was also shown that if the discharge is routed to an existing absorber used for the scrubbing of volatile organic compounds or dusts, the column may not operate normally due to excessive pressure drops or flooding, resulting in the hazardous release of toluene vapors. This study proposed two ways of alleviating these risks. The first is to ruduce the discharge itself from the safety valve by using adequate insulation and protection covers on the reactor and then introduce it into the circulation water at the bottom of the absorber through a dip linet pipe equipped with a ring-shaped sparger. This will enhance the condensation of toluene vapors with the reduced effluent vapors treated in the packing layers above. The second is to install a separate quench drum to condense the routed toluene vapors more effectively than the existing absorber.
A Hybrid Fault Current Limiter(FCL) which has more advantages in fast response and thermal characteristics than a simple resistive FCL had been proposed by our group. The Hybrid FCL consists of a resistive FCL for the magnitude of the first peak of fault current, and a fast switch for detecting fault current and generating the repulsive force within a cycle in fault situation. In ideal case, the impedance of the fast switch wound with two other kinds of HTS tape is negligibly zero in normal operation. But, during the fault situation, each HTS tape has different quench characteristics because of asymmetric current distribution. And this phenomenon causes effective flux and this flux opens the switch through the repulsive force applied to a metal plate of the fast switch. The magnitude of the repulsive force affects the switching characteristics of the fast switch. It should be large enough to raise the metal plate up. Otherwise the arc re-out break which are caused by not enough repulsive force to raise the metal plate up can cause unintended operation of the fast switch. In this paper, the numerical calculation of the repulsive force applied to the metal plate of the fast switch in various combinations of HTS tapes was performed by using the short-circuit test and finite element method.
자속구속형 초전도 한류기는 1차 권선과 초전도 소자가 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 변압기로 구성되어 있다. 이 초전도 한류기는 결선방향에 따라 감.가극 결선으로 나누어진다. 1차 권선과 2차 권선의 인덕턴스 비에 따라 자속구속형 초전도 한류기는 사고전류의 제한특성을 제어할 수 있다. 본 논문에서는 인가전압에 따른 자속구속형 초전도 한류기의 전압 전류 특성을 분석하였다. 감 가극 결선된 자속구속형 초전도 한류기의 인가전압을 증가시켰을 때, 초기에 제한되는 전류 및 초전도 소자의 ??치 시간은 증가하였다. 초전도 소자의 회복시간은 인가전압이 증가함에 따라 증가하였다. 그러므로 자속구속형 초전도 한류기의 회복특성은 초전도 소자의 소비전력이 증가하기 때문에 초전도 소자에서 소비되는 에너지에 크게 의존한다는 것을 확인할 수 있었다.
Rubeli, Thomas;Colangelo, Daniele;Dutoit, Bertrand;Vojenciak, Michal
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제17권1호
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pp.10-13
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2015
High-temperature superconducting coated conductors (HTS-CCs) are good candidates for resistive superconducting fault current limiter (RSFCL) applications. However, the high current density they can carry and their low thermal diffusivity expose them to the risk of thermal instability. In order to find the best compromise between stability and cost, it is important to study the heat transfer between HTS-CCs and the liquid nitrogen ($LN_2$) bath. This paper presents an experimental method to monitor in real-time the temperature of a quenched HTS-CC during a current pulse. The current and the associated voltage are measured, giving a precise knowledge of the amount of energy dissipated in the tape. These values are compared with an adiabatic numerical thermal model which takes into account heat capacity temperature dependence of the stabilizer and substrate. The result is a precise estimation of the heat transfer to the liquid nitrogen bath at each time step. Measurements were taken on a bare tape and have been repeated using increasing $Kapton^{(R)}$ insulation layers. The different heat exchange regimes can be clearly identified. This experimental method enables us to characterize the recooling process after a quench. Finally, suggestions are done to reduce the temperature increase of the tape, at a rated current and given limitation time, using different thermal insulation thicknesses.
This paper deals with design of heater trigger switching in a persistent current system(PCS) by finite element method(FEM) analysis of YBCO coated conductor(CC) tape. Most promising superconducting wire is YBCO coated conductor tape in these days for its high n value and critical current independency from external magnetic field. It is expected to be used many superconducting application such as fault current limiter and cable etc. The superconducting magnet which is operated in persistent current mode in SMES, NMR, MRI and MAGLEV has many advantages such as a high uniformity of a magnetic field and reducing a thermal loss. A PCS system consists of magnet power supply (MPS) which energized current to a magnet, heater, a coated conductor tape for switching, and superconducting magnet. In this paper, the characteristic of thermal quench of the YBCO CC tape and BSCCO tape by heater trigger analyzed by FEM. And optimal length of heater is calculated by temperature and time analysis. This heater trigger analysis is expected to be a basic concept of PCS application design.
We fabricated and tested a novel hybrid superconducting fault current limiter (SFCL) of three-phase $24kV_{rms}/630A_{rms}$ rating. In order to apply conventional resistive SFCLs into electric power systems, the urgent issues to be settled are as follows, such as initial installation price of SFCL, operation and maintenance cost due to ac loss of superconductor and the life of cryostat, and high voltage and high current problems. The ac loss and high cost of superconductor and cryostat system are main bottlenecks for real application. Furthermore in order to increase voltage and current ratings of SFCL, a lot of superconductor components should be connected in series and parallel which resulted in extreme high cost. In addition, the method to quench all components at the same instant needs very sophisticated skill and careful operation. Due to these problems, the practical applications of SFCL were pending. Therefore, in order to make practical SFCL, the price of SFCL should be lowered and should meet the demand of utilities. We designed novel hybrid SFCL which combines superconductor and conventional electric equipment including vacuum interrupter, power fuse and current limiting reactor. The main purpose of hybrid SFCL is to drastically reduce total usage of superconductor by adopting current commutation method by use of superconductor and high fast switch. Consequently, it was possible to get the satisfactory test results using this method, and further works for field tests are in the process.
This paper describes on concerning electromagnetical and thermal behaviors during normal transition in Bi-2223/Ag superconducting multifilamentary tapes by conduction cooling. Some experiments were carried with operating temperature, 10-40K, and transport current as parameters in zero magnetic field. Sample tapes are transited normally with heater to intiate a quench. The voltage and temperature properties which accord to normal transition are measured by voltage taps and thermocouples attached to sample tapes, we also calculated longitudinal and transverse directions normal-zone propagation velocities from the voltage traces.
The commercial contract was made firstly in the world for one set of high temperature superconducting(HTS) cable system between buyer, Korea Electric Power Research Institute and seller, Sumitomo Electric Industries, Ltd. in August 2004. After fabrication, test and examination, the HTS cable system will be installed at the KEPRI's test field in Gochang, Jeonbuk province from the time of July 2005. KEPRI is preparing measurement and test facilities for field test of the HTS cable system and carrying out researches into the design and construction of superconducting cable test building, evaluation of cooling performance, measurement of AC loss, analysis of the quench phenomena due to excess current and means of linking the HTS cable system to the existing electric power supplying system. The constitution of, the method to install and the plan of test operation of the HTS cable system will be presented in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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