We investigated the fault current characteristics of the separates three-phase flux-lock type superconducting fault current limiter(SFCL) according to the variation of inductances. The single-phase flux-lock type SFCL consists of two coils. The primary coil is wound in parallel to the secondary coil on an iron core. And superconductor is series connected on secondary coil. Superconductor is using the YBCO coated conductor. The separated three-phase flux-lock type SFCL consists of single-phase flux-phase type SFCL in each phase. To analyze the current limiting characteristics of a three-phase flux-lock type SFCL, the short circuit experiments were carried out fault such as the triple line-to-ground fault. The experimental result shows that fault current limiting characteristics of additive polarity winding was better than subtractive polarity winding and when the inductances of coil 2 was lower, resistances of YBCO CC was more generated.
Kim, Heesun;Han, Young Hee;Yang, Seong-Eun;Yu, Seung-Duck;Park, Byung Jun;Park, Kijun;Yoo, Jaeun;Kim, Hye-Rim;In, Sehwan;Hong, Yong Joo;Yeom, Hankil
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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제1권1호
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pp.141-144
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2015
The superconducting fault current limiter (SFCL) is an electric power device that limits the fault current immediately in a power grid. Korea Electric Power Corporation (KEPCO) has been developing a 154 kV, 2 kA SFCL since 2011 to protect power grids from increasing fault current and improve the stability and quality of electric power. This SFCL adopts 2G YBCO wires and operates at 71 K and 5 bars. In this paper, a cooling system for the 154 kV SFCL and its cooling test results are reported. This cooling system uses a Stirling-type cooler to make sub-cooled liquid nitrogen ($LN_2$), which cools the superconductor modules of the SFCL. The $LN_2$ is circulated between the cooler and the cryostat that contains superconductor modules. The $LN_2$ also plays the role of a high voltage insulator between the modules and the cryostat, so the pressure was maintained at 5 bars for high insulation performance. After installation in a test site, the cooling characteristics of the system were tested. In this operation test, some important data were measured such as temperature distribution in $LN_2$, pressure change, performance of the heat exchanger, and cooling capacity of the total system. Consequently, the results indicate that the cooling system operates well as designed.
We experiment to analyze on current limiting and recovery characteristics of trigger type SFCL as the composition of the contact. Generally, some superconductor of SFCL is relatively largely loaded due to limit the fault current by oneself and recovery time is affected until the fault cleared. However, in the fault, the proposal trigger type SFCL transfer the fault current to current limiting reactor(CLR) using power switch so it could reduce the recovery time and load of the superconductor. However, because of applying the additional power switches, that could generate some power loss. Therefore, to solve this problem, we proposed the composition method of the double contact for a trigger type SFCL and analyzed on current limiting and recovery characteristics for ones.
In this paper we analyzed the electromagnetic behavior of a superconducting fault current limiter (SFCL) under the quench state using FEM. The analysis model used in this work is 5.5 KVA meander-line type SFCLs which are currently developed by Superconductor Power System Lab in Korea Electric Power Research Institute. Meshes of 3,650 triangular elements were used in the analysis of this SFCL. Analysis results showed that the distribution of current density was concentrated to inner curved line in meander-line type SFCL and the maximum current density was 14.61 A/$m^2$ and also the maximum Joule heat was 2,030 W/$m^2$ in this region. We think that the new and the modified structure must be considered for an uniform distribution of the electromagnetic field.
In this paper, we investigated the fault current limiting characteristics according to the increase of voltage in the separates three-phase flux-lock type high-Tc superconducting fault current limiter using YBCO CC. The separated three-phase flux-lock type SFCL consists of single-phase flux-phase type SFCL in each phase. Superconductor was using the YBCO CC. To analyze the current limiting characteristics of a three-phase flux-lock type SFCL, the short circuit experiments were carded out fault such as the triple line-to-ground fault. The experimental result shows that fault current limiting characteristics was improved on the high voltage level.
The matrix-type superconducting fault current limiter (SFCL) using YBCO thin film consists of the trigger and current-limiting parts. We fabricated the matrix-type SFCL with the integrated current limiting modules. we carried out the experiment of matrix-type SFCL with the integrated current limiting modules connected in series or parallel. We saw current characteristics due to ratio of change the shunt resistance and turns. We confirmed that the difference of critical current between superconducting units was decreased by increment of current flowing into the reactor which applied the magnetic field into the superconducting units..
When the accident occurred in power distribution system, it needs to control efficiently the fault current according to the fault angle and location. The flux-lock type superconducting fault current limiters (SFCL) can quickly limit when the short circuit accidents occurred and be made the resistance after the fault current. The flux-lock type SFCL has a single triggering element, detects and limits the fault current at the same time regardless of the size of the fault current. However, it has a disadvantage that broken the superconductor element. If the flux-lock type SFCL has separated structure of the triggering element and the limiting element, when large fault current occurs, it can reduce the burden of power and control fault current to adjust impedance. In this paper, this system is composed by triggering element and limiting element to analyze operation of limiting current. When the fault current occurs, we analyzed the limiting and operating current characteristics of the two triggering current level, and the compensation characteristics of bus-voltage sag according to the fault angle and location.
KEPCO Research Institute has been researching a Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) which is considered one of solutions of fault current problems with Korea Institute of Machinery & Materials (KIMM) and Hanyang University since 2011. In this paper, we fabricated a current limiting module and conducted electrical short circuit tests for checking the validity of the transmission level SFCL design. Based on the short circuit characteristics of the second generation High Temperature Superconductor (HTS), we analyzed the short circuit characteristics of 3 parallel connected superconducting wires. The structure of the HTS wire is as follows: the stainless steel stabilizer of $100{\mu}m$ is laminated on the superconductor layer and under the substrate, both of which are electrically jointed with solder. We fabricated the current limiting module which has 40 series and 6 parallel connections and studied the short circuit characteristics of the module under various voltage levels.
Interruption system with the transformer type superconducting fault current limiter(TSFCL) is proposed in this paper. The interruption system with a TSFCL is a technology that it maximizes the interruption function of a mechanical DC circuit breaker using a transformer and a superconducting fault current limiter. By a TSFCL, the system limits the fault current till the breakable current range in the fault state. Therefore, the fault current could be cut off by a mechanical DC circuit breaker. The Interruption system with a TSFCL were designed using PSCAD/EMTDC. In addition, the Interruption system with a TSFCL was applied to the DC test circuit to analyze characteristics of a current-limiting and a interruption operation. The simulation results showed that the Interruption system with a TSFCL interrupted the fault current in a stable when a fault occurred. Also, The current-limiting rate of the Interruption system with a TSFCL was approximately 69.55%, and the interruption time was less than 8 ms.
At present, the demand for electric power increases, the electric power system is complicated. The size of the line-to-ground fault and the line-to-line fault occurred with complication of electric power system continue to increase, therefore several issues are raised. To address these issues effectively, the superconducting fault current limiter (SFCL) has been proposed, this study is ongoing. In this paper, we applied the SFCL in three-phase transformer and comparative analysis of the electric power burden to the SFCL. The superconductor is combined to the third winding of transformers in connection structure. In case of a third line-to-line fault, we did comparative analysis of the electric power burden to the SFCL based on the turn ratio of transformer third winding. In this case, we could confirm as the third turn ratio increased, electric power impressed to the superconducting element increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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