We tried to combine a transformer with a superconducting element and investigated the current limiting characteristics. When a superconducting element was connected to third winding of the transformer, the fault current was limited to about 90 % effectively. The fault current and consumption power were able to be controlled by the turn's ratio of secondary and third windings. It gives flexibility of the rating of a transformer in the power grid. As a result, power burden of a superconducting element was reduced by the decrease of turn's ratio in third winding of a transformer. It was because the voltage behavior of a superconducting element was dependent on turn's ratio of a transformer while the current characteristic was independent.
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.
In this paper, 3-D magnetostatic finite element simulation of a rotux type Low-Tc superconducing (LTS) superconducting power supply, finite element method, cryogenic system, superconducting foil by generated magnetic flux from the rotating pole. The magnetic flux density on the superconducting foil caused by two exciters is therefore sufficiently greater than its critical magnetic flux density and it is an essential point in LTS power supply design. To establish the sufficient flux path of this machine, ferromagnetic materials is used in this power supply. When ferromagnetic materials is used at extremely low temperature, its characteristic of magnetization differs to that at room temperature. For this reason, special consideration is needed in the magnetic analysis of cryogenic systems. When the excitation current is 10A, the normal spot appears on superconducting foil. The results of this analysis are calculated and compared with the experimental results. The linkage flux due to the excitation current of 10, 20, 30, 40 and 50A are respectively $1.30{\times}10-4$, $2.67{\times}10-4$, $5.08{\times}10-4$ and $6.15{\times}10-4Wb$.
This paper deals with finite element analysis of 2GVA superconducting generator which has slitted electrothermal shield in d-axis (SES). Three phase fault is considered torque of the S.C.G. Using the result, generator parameters are calculated by F.E.M. The results are compared with superconducting generator having conventional electrothermal shield (CES). The result shows that quick response excitation could be applied to superconducting generator with slitted electrothermal shield.
These days, SFCLs are being developed in order to limit fault current. However, the superconducting elements that limit the fault current have such problems as capacity increase and require auxiliary devices including cooling device. If devices that comprise the current power network can withstand fault current for at least one cycle, it is possible to limit the fault current with current limiting elements by bypassing it on the fault line. In this study, the fault current limiter was configured with current transformer, vacuum interrupter, and current limiting element. Through the experience, it was confirmed that the fault current was limited within one cycle. The superconducting element, as a current limiting element, limited the fault current by 80 % within one cycle from fault occurrence, and the passive element limited it more than 95 %. Also, through the comparison between resistance curve and power consumption curve, it was confirmed that the current limiting element using a passive element was more stable than the superconducting element that required capacity increase and other auxiliary devices. It was considered that the FCL proposed in this study could limit fault current stably within one cycle from fault occurrence by using the existing power technologies such as fault current detection and solenoid valve operating circuit.
In this paper, we analyzed the operational characteristics of the fault current limiting according to the amplitude of the fault current for the transformer type superconducting fault current limiter (SFCL). If the fault current happens, the superconducting element connected to the secondary coil is occurred quench and the fault current is limited. When the larger fault current occurs, the superconducting element connected to the third coil is occurred additional quench and the peak fault current is limited. We found that the fault current can be more effectively controlled through the analysis of the fault current limiting and the short-circuit tests.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제9권6호
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pp.255-259
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2008
The magnetic field application effect on resistance of a high-$T_c$ superconducting (HTSC) element comprising a flux-lock type superconducting fault current limiter (SFCL) was investigated. The YBCO thin film, which was etched into a meander line using a lithography, was used as a current limiting element of the flux-lock type SFCL. To increase the magnetic field applied into HTSC element, the capacitor was connected in series with a solenoid-type magnetic field coil installed in the third winding of the flux-lock type SFCL. There was no magnetic field application effect on the resistance of HTSC element despite the application of larger magnetic field into the HTSC element when a fault happened. The resistance of HTSC element, on the contrary, started to decrease at the point of four periods from a fault instant although the amplitude of the applied magnetic field increased.
Design of current lead for 21T superconducting magnets is presented. The current lead is composed of a normal metal element, conducting the current from room temperature to intermediate temperature, and an HTS element, conducting the current down to liquid helium temperature. The metal element is disengaged from the HTS element without breaking vacuum after excitation. The optimization of the lead is performed to minimize the thermal heat load when carrying operational current with some margin. In order to confirm the feasibility of our new design, the intermediate joint between a normal metal and HTS element is fabricated and the reliability is tested during engage and disengage performance. The effects of vacuum level and performance cycle on the electrical contact resistance are also investigated.
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.
In this paper, we analyzed the power consumption and the accumulated energy in HTSC (high-TC superconducting elements) according to the resistance of HTSC element and the winding current of transformer type SFCL (superconducting fault current limiter) using double quench. For the analysis, two different inductances of the one secondary winding among two secondary windings comprising the transformer type SFCL were selected and the short-circuit tests were carried out. The consumed power and the accumulated energy in HTSC element connected into the secondary winding with larger inductance were analyzed to be larger compared to the one connected into the secondary winding with lower inductance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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