Recently. the high-tc superconducting fault col-rent limiters (SFCL) are studied worldwide to be classified as a resistive type or an inductive type such as a magnetic shielding type and a inductive type. The high-tc SFCL wish an open core belongs to the magnetic shielding type SFCL. Unlike conventional magnetic shielding type SFCLS it uses the open core to reduce the mechanical vibrations and installation space, The high-tc SFCL with an open core was designed and manufactured by stacking three BSCCO 2212 tubes. It was tested in the maximum source voltage of 400 Vrms. The results such as the reduction of fault current and impedance of the SFCL are described in this paper. The results show that the fault current in the source voltage of 400 Vrms was reduced to be about 123 Apeak. about 3.9 times greater than the normal state current. Also, the impedance of the high-tc SFCL was about 9${\Omega}$ about 9 times greater than the normal state impedance. The impedance of the SFCL appears just after the fault, and its size is dependent on the source voltage. From the impedance, the inductance of the SFCL was calculated.
Three-phase inductive superconducting fault current limiter (SFCL) with DC reactor rated on 6.6 $KV_{rms}/200 A_{rms}$ has been developed in Korea. This system consists of one DC reactor, AC/DC power converter, and a three-phase transformer, which is called magnetic core reactor (MCR). This paper deals with the short-circuit analysis of the SFCL. The DC reactor was the HTS solenoid coil whose inductance was 84mH. The power converter was performed as the dual-mode operation for dividing voltage between the rectifying devices. The short-term normal operation (1 see) and short-circuit tests (2∼3 cycles) of this SFCL were performed successfully. In regular short-circuit test, the fault current was limited as 30% of rated short-circuit current at 2 cycles after the fault. The experimental results have a very similar tendency to the simulation results. Using the technique for the fault detection and SCR firing control, the fault current limiting rate of the SFCL was improved. From this research, the parameters for design and manufacture of large-scale SFCL were obtained.
Nam, Seokho;Lee, Woo Seung;Lee, Jiho;Hwang, Young Jin;Ko, Tae Kuk
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.15
no.4
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pp.26-29
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2013
Smart fault current controller (SFCC) proposed in our previous work consists of a power converter, a high temperature superconducting (HTS) DC reactor, thyristors, and a control unit [1]. SFCC can limit and control the current by adjusting firing angles of thyristors when a fault occurs. SFCC has complex structure because the HTS DC reactor generates the loss under AC. To use the DC reactor under AC, rectifier that consists of four thyristors is needed and it increases internal resistance of SFCC. For this reason, authors propose a hybrid type superconducting fault current limiter (SFCL). The hybrid type SFCL proposed in this paper consists of a non-inductive superconducting coil and two thyristors. To verify the feasibility of the proposed hybrid type SFCL, simulations about the interaction of the superconducting coil and thyristors are conducted when fault current flows in the superconducting coil. Authors expect that the hybrid type SFCL can control the magnitude of the fault current by adjusting the firing angles of thyristors after the superconducting coil limits the fault current at first peak.
Inductive superconducting fault current limiter(SFCL) with DC reator rated on 6.6k $V_{rms}$/200 $A_{rms}$ has been developed in Yonsei University. The development of the DC reactor is the key technology in this type SFCL. This paper deals with the fabrication and characteristic test of the DC reactor. For the development of this magnet, the winding machine for high-Tc superconducting solenoid was manufactured. Using this machine, a large-scale HTS solenoid using Bi-2223 tape was fabricated successfully. This coil has 5 layers which are connected in series each other. The inductance of the DC reactor coil is 84mB. The cooling system was the sub-cooled nitrogen whose temperature is about 65K. The characteristic test of the coil was performed. The full quench current of this coil is about 490A.90A.
Proceedings of the Korea Institute of Applied Superconductivity and Cryogenics Conference
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2003.10a
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pp.234-236
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2003
The cryogenic system for inductive superconducting fault current limiter (SFCL) has been investigated recently. In this investigation, the sub-cooled nitrogen cryogenic system was adopted to enhance the performance of DC reactor for 6.6㎸/200A inductive SFCL. In sub-cooled nitrogen state at 64K, the critical current value and the thermal conductivity are larger than those of saturated nitrogen state at 77K and the electrical insulation capacitance should be remarkably enhanced. The solenoid type of 84mH superconducting DC reactor was fabricated and cooled down to 64K by using sub-cooled cooling method with GM-cryocooler and rotary pump. The fabrication techniques of cryogenic system and some experimental results such as cooling down characteristic are introduced in this study. Moreover, the sub-cooled nitrogen cryogenic system was detailedly introduced in this paper.
The conceptual design of integrated three phase superconducting fault current limiter (SFCL) is presented. And through simulation of power system where this SFCL is installed, the characteristics of this SFCL is analyzed. It is like three-phase transformer. So it has the same characteristics with inductive single phase SFCL. But it has more merits than single phase SFCL. Differently to single phase SFCL, integrated three phase SFCL induces impedance at all phase by any single phase fault to protect the power system more safely.
So, Jooyeong;Choi, Kyeongdal;Lee, Ji-kwang;Kim, Woo-Seok
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.23
no.2
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pp.19-23
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2021
We have studied the breaking system that combines a resistive superconducting fault current limiter (SFCL) and a DC circuit breaker for DC fault current. To verify the design of the 15 kV DC SFCL, which was driven from the previous work, a 500 V DC system was built and a scale-down SFCL were manufactured. The manufactured SFCL module was designed as a bifilar coil which is a structure that minimizes inductive reactance. The manufactured SFCL module has been experiment to verify characteristics of the current-limiting performance in the DC 500 V system. Also, the manufactured FCL module was combined with the DC circuit breaker to be experimented to analyze the breaking performance. As a result of the experiment, when SFCL was combined to the DC circuit breaker, the energy dissipation received by the DC circuit breaker was reduced by up to 84% compared to when the DC circuit breaker operates alone. We are preparing methods and experiments for the optimal method for much higher performance as a future work.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.16
no.3
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pp.74-83
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2002
The maximun short circuit current of modern power system is becoming so large that circuit breaker is not expected to be able to shut down the current in the future In order cut over-currents, a system composed of a superconducting fault current limiter(SFCL) and traditional breaker seems to provide a promising solution for furture power operation. In present paper, three line-to-ground fault is assumed to happen at the center of 345kV transmission lines in a large capacity electric power system. The superconducting fault current limiter was represented using a commutation type, which consists of a non-inductive superconducting coil and current limiting element (resistor or reactor). from the viewpoint of current limiting performance, the prevention of the voltage drop at the load bus and comparision characteristics for two type SFCL. Desired design specification and operation parameters of SECL were also given qualitatively by the performance.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.16
no.12S
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pp.1292-1298
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2003
In this paper, dc reactor lot the inductive high-Tc superconducting fault current limiter (SFCL) was optimally designed by finite element method(FEM). The Prototype high-Tc do reactor was manufactured and compared to the results of design. This dc reactor consists of 4∼stacked double pancake coils which are wounded with Bi-2223 wire coated with SUS315L. Kapton tape is used for the insulation of turn to turn and layer to layer. Each pancake is connected in series by soldering Finally, optimal design and manufacture method lot the dc reactor is suggested in this paper. Through the comparison of result of optimal design and experimental result of prototype high-Tc superconducting dc reactor, reliance on the design of the high-Tc dc reactor tot the 1.2 kV/80 A SFCL is proved.
In this investigation, the 6.6kV/200A Inductive Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) was designed and fabricated. The type of DC reactor for Inductive SFCL was determined as solenoid type during the period of $1${st}$ year research. The 5 bobbins for DC reactor were fabricated and each bobbin was wound with 4 stacked High-Tc superconducting (HTS) tapes and the 5 bobbins were connected in series. The critical current and inductance of DC reactor were simulated by Finite Element method (FEM) and compared with the measured results. The characteristics of DC reactor were enhanced in sub-cooled nitrogen system rather than in liquid nitrogen system. The procedures to accomplish the sub-cooled nitrogen system and the experimental results were introduced in detail. Moreover, the design of sub-cooled nitrogen cryogenic system for next year research was introduced in brief.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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