Научная статья на тему 'Анализ особенностей работы сверхпроводящего индуктивного ограничителя тока с дополнительным сверхпроводящим экраном'

Анализ особенностей работы сверхпроводящего индуктивного ограничителя тока с дополнительным сверхпроводящим экраном Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
120
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА / ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК / СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ЭКРАН / ИНДУКТИВНОСТЬ / МАГНИТНОЕ ПОЛЕ / МАГНИТОПРОВОД / CURRENT LIMITER / HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR / SUPERCONDUCTING SCREEN / INDUCTANCE / MAGNETIC FIELD / FERROMAGNETIC CORE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Данько Владимир Григорьевич, Гончаров Евгений Викторович, Поляков Игорь Владимирович

Проведен анализ режимов работы и конструктивной схемы сверхпроводящего ограничителя тока короткого замыкания индуктивного типа с дополнительным сверхпроводящим экраном. Проведено математическое моделирование магнитной системы ограничителя тока методом конечных элементов в программной среде FEMM. Проведен расчет распределения магнитных полей в различных режимах срабатывания ограничителя тока короткого замыкания на участке между основным и дополнительным экранами, что позволяет определить параметры ограничителя тока.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Данько Владимир Григорьевич, Гончаров Евгений Викторович, Поляков Игорь Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS OF THE OPERATION PECULIARITIES OF THE SUPERCONDUCTING INDUCTIVE CURRENT LIMITER WITH ADDITIONAL SUPERCONDUCTING SCREEN

Purpose. The inductances of magnetic system of a current limiter for the nominal operating mode were determined. The aspects of functioning and a design of a superconducting short-circuit current limiter of inductive type with a superconductive main and additional screens, and superconductive winding, which are placed in a general cryostat on a ferromagnetic core, which ensures an improvement of magnetic field dissipation and in energy efficiency are observed. Methodology. The analysis of distribution of magnetic field of the short-circuit current limiter of inductive type with superconducting high-temperature coil and superconducting main and additional screens, using mathematical modeling by the finite element method in math software package FEMM for different modes of operation is carried out. Results. The calculations of magnetic field dissipation in operational modes are carried out. Originality. The investigations aimed to analyze the influence of distribution of the magnetic field in inductive short-circuit current limiter with superconducting additional screen on its operation modes. First calculation of the distribution of magnetic fields in different modes of operation for the short-circuit current limiter in the area between high-temperature superconducting screens. Practical value. The advantage of additional screen of superconducting short-circuit current limiter is to improve screening from dissipation of the magnetic fields of the magnetic system and reducing the power losses at nominal mode. Using the proposed methodology will identify options acceptable to the current limiter mode of operation.

Текст научной работы на тему «Анализ особенностей работы сверхпроводящего индуктивного ограничителя тока с дополнительным сверхпроводящим экраном»

Електричнi машини та апарати

УДК 621.316.9

В.Г. Данько, £.В. Гончаров, 1.В. Поляков

doi: 10.20998/2074-272X.2017.4.03

АНАЛ1З ОСОБЛИВОСТЕИ РОБОТИ НАДПРОВ1ДНОГО 1НДУКТИВНОГО ОБМЕЖУВАЧА СТРУМУ З ДОДАТКОВИМ НАДПРОВ1ДНИМ ЕКРАНОМ

Проведено анатз режим1в роботи та конструктивноТ схеми надпров1дного обмежувача струму короткого замикання тдуктивного типу з додатковим надпров1дним екраном. Проведено математичне моделювання магттноТ системи обмежувача струму методом сктченних елементы у програмному середовищ1 ГЕММ. Проведено розрахунок розподглу магн1тних пол1в у ргзних режимах спрацювання обмежувача струму короткого замикання на дтянщ м1ж основним Ь додатковим екранами, що дозволяе визначити параметри обмежувача струму. Бiбл. 15, табл. 3, рис. 6. Ключовi слова: обмежувач струму, високотемпературний надпроввдник, надпров1дний екран, вдуктившсть, магштне поле, магштопроввд.

Проведен анализ режимов работы и конструктивной схемы сверхпроводящего ограничителя тока короткого замыкания индуктивного типа с дополнительным сверхпроводящим экраном. Проведено математическое моделирование магнитной системы ограничителя тока методом конечных элементов в программной среде ГЕММ. Проведен расчет распределения магнитных полей в различных режимах срабатывания ограничителя тока короткого замыкания на участке между основным и дополнительным экранами, что позволяет определить параметры ограничителя тока. Библ. 15, табл. 3, рис. 6.

Ключевые слова: ограничитель тока, высокотемпературный сверхпроводник, сверхпроводящий экран, индуктивность, магнитное поле, магнитопровод.

Вступ. Розвиток галузi електроенергетики характеризуется зростанням генераци електроенергп, освоенням збшьшених потужностей, створенням еле-ктроенергетичних систем велико! потужносп. Таким чином, виникли передумови для розвитку електроенергетики на новш технолопчнш основi високотем-пературно! надпровщносп.

Надпровщний високотемпературний обмежувач струму короткого замикання е альтернативою вико-ристання традицшних струмообмежувальних реакто-рiв. За конструктивними особливостями можна видь лити двi основш концепцп надпроввдного обмежувача струму: резистивну та iндуктивну, на них базуються iншi схемнi рiшення [1, 2].

Резистивна конструк^ надпровiдного обмежу-вача струму, заснована на нелшшносп опору надпро-ввдника i може використовувати масивш елементи або котушки [3]. У разi використання надпровiдних коту-шок у якостi надпровiдних елеменпв, вони включа-ються таким чином, щоб повна iндуктивнiсть обмежувача була мшмальною [4]. Основним недолгом резистивного надпроввдного обмежувача струму е значш тепловидiлення i перегрiв при короткому зами-каннi.

У шдуктивнш конструкци, що розглянута у робот Yonsei University, магнiтний зв'язок мiж надпровiдним елементом i обмоткою здшснюеться через тристрижневий магнiтопровiд [5]. Також, на-приклад, у роботi компани АВВ розроблено конс-трукцiю трифазного обмежувача струму (1,2 МВА) з цилшдричним екраном з 16 кшець надпровiдноi керамiки Bi-2212, який пройшов випробування та експлуатувався протягом року [6]. Робота шдукти-вного обмежувача струму пов'язана з наявшстю магштних полiв розсiяння, що може негативно впливати на використання металевого крюстату i збiльшувати втрати потужностi.

Зменшення впливу магнiтних полiв розсiяння можна забезпечити за рахунок використання додатко-вого надпроввдного екрана.

Але особливостi роботи iндуктивного обмежувача струму, що використовуе додатковий надпровiдний екран, не дослщжеш.

Мета та задача дослщження. Метою статтi е дослiдження особливостей роботи обмежувача струму короткого замикання з додатковим надпровщним екраном. Задача роботи - аналiз режимiв спрацювання з визначенням розподiлу магштних полiв у обмежувачi струму.

Загальний вигляд конструктивно! схеми обмежувача струму з додатковим надпроввдним екраном i схема увiмкнення у фазу електромережi з наванта-женням подана на рис. 1 [7].

Рис. 1. Конструктивна схема обмежувача струму

Обмежувач струму короткого замикання знахо-диться у крюстап 1 з струмовводами 2 на середньому стержш феромагштного осердя магнiтопроводу 3. Вiд внутршньо! стiнки крiостата до зовнiшньо! акаально розташованi основний надпровiдний екран 4, ззовш додатковий надпровiдний екран 5, усередиш мiж ними надпровщна обмотка 6. Крiостат заповнюеться рвдким азотом, для охолодження обмотки та екрашв до надпровiдного стану (77 К) [8].

Обмотка 6 послщовно з'еднана з навантаженням i у номшальному режимi крiзь не! проходить струм навантаження 1„. Надпровiдним екраном 4 екрануеться

© В.Г. Данько, С.В. Гончаров, 1.В. Поляков

середнш стержень магштопроводу в1д магн1тного поля, яке створюе обмотка 6.

1ндуктившсть надпровщно! обмотки обмежувача струму при номшальному режим1 [9]:

^ - ~7~ ~ ""37-5

1п 37сой

де Ф - потокозчеплення обмотки; 1п - номшальний струм; гтШ - середнш рад1ус обмотки; Ь - ширина обмотки; ксоц - висота обмотки; м - кшьюсть витюв обмотки; ¡ла - абсолютна магштна проникшсть [10].

Розглянемо, як впливае падшня напруги ись на обмежувач1 струму на зменшення напруги наванта-ження иь по вщношенню до напруги електрично! мереж! и. Використання високотемпературних надпро-вщникш для обмоток обмежувача струму зводить !х ошр практично до чисто шдуктивного (И—*0). Тобто напруга на обмежувач1 струму ись випереджае струм 1п на ~ 90° (рис. 2).

Рис. 2. Векторна д1аграма електричного кола з надпровщним обмежувачем струму

Вщповщно

до

векторно1 д1аграми и - Ць + ись - иь + ксьЦь, де ксь - коефщент сшввщношення ись з напругою навантаження иь.

З векторно! д1аграми напруга навантаження

иь - ' , и _,

ксь +д/1 - СОБ2 (рь ^ + СОБ2 (рь

де - кут зсуву фази характеру навантаження.

В промислових регюнах Укра1ш соБф знаходить-ся в межах 0,9-0,95, тому напругу на обмежувач1 струму варто обмежувати до 0,05 иь, закладаючи в1д-повщш конструктивш параметри обмежувача струму [11]. При соБф - 0,97 можна прийняти кСь - (0,1-0,15). Результати розрахунюв стввщношення м1ж напругою навантаження иь та напругою електрично! мереж1 и в залежносл вщ кСь \ соБфь наведеш в табл. 1.

Таблиця 1

иь як частка вщ и

ксь сОБфЬ

0,85 0,9 0,95 1,0

0,05 0,973 и 0,977 и 0,983 и 0,999 и

0,1 0,947 и 0,954 и 0,965 и 0,995 и

0,15 0,92 и 0,931 и 0,946 и 0,99 и

З табл. 1 видно, що при активному навантаженш електрично! мереж1 надпровщний обмежувач струму, нав1ть при значному падшш напруги на ньому, практично не впливае на зменшення напруги на навантаженш.

Розрахунок розподшу магштного поля. Проведено розрахунок розподшу магштного поля у номша-

льному режим1 роботи обмежувача струму з викорис-танням методу скшчених елеменлв у математичному пакет1 БЕММ [12].

Для розрахунку магштного поля була побудова-на розрахункова геометрична модель магштно! сис-теми обмежувача струму з параметрами, що подаш у табл. 2 [13].

Таблиця 2

Параметри обмежувача струму

Параметр Значення

Номшальна напруга, кВ 6

Номшальний струм, А 400

Рад1ус перер1зу осердя гс, м 0,105

Ширина магштопроводу А, м 0,471

Висота вшна магштопроводу 7, м 0,84

Висота надпровщних екрашв ксг, м 0,82

Висота обмотки ксоц, м 0,81

Кшьюсть витюв обмотки м 367

Зазор м1ж основним екраном та обмоткою дсг, мм 1-5

Розподш магштного поля у вкш магштопроводу обмежувача струму при номшальному режиму який розраховано у пакет БЕММ, подано на рис. 3.

\¥шс!о\¥

Рис. 3. Розподш магштного поля у вшш магштопроводу обмежувача струму

Геометрична модель магштопроводу обмежувача побудована у БЕММ для проведення розрахунюв ш-дуктивност1 з допущенням, що перер1з обмежувача струму прямокутний, а розподш магштного потоку не змшюеться рад1ально [14].

Розрахунок шдуктивного опору екв1валентно! модел1 обмежувача струму у номшальному режим1 виконано на баз1 розрахунку магштного поля та наведено у табл. 3.

Таблиця 3

1ндуктивний ошр Хь при ¡лг - 1

^сДсоЯ, % Хь, Ом ксь

0,1 0,0917 6,1110-03

0,2 0,129 8,61-10-03

0,3 0,165 1,1010-02

0,4 0,199 1,32-10-02

0,5 0,239 1,59-10-02

1ндуктившсть обмотки, що обумовлена магшт-ними потоками розсшння, з урахуванням екрануван-ня, незначна. Повний опiр такого обмежувача струму при номiнaльному режимi роботи електромереш до-сить малий, що не призводить до значного зменшення напруги на навантаженш UCL < 3 % в!д U, а сам характер падшня напруги шдуктивний.

При номшальному режим! роботи додатковий надпровщний екран забезпечуе проходження магшт-ного потоку ззовш обмотки. Магштш поля розс!яння ззовш обмотки екрануються додатковим надпровщ-ним екраном. Магштний потж не проникае у крайш стержш магштопроводу, тому втрати у магштопро-вод! при номшальному режим! ввдсутш. Перехщний процес при спрацюванш екранованого надпровщно-го обмежувача струму може в!дбуватися у дек!лька етап!в.

Можлив! два вар!анти спрацювання обмежувача струму з додатковим екраном. При втрат! надпров!д-ност! додатковим надпров!дним екраном при критич-нш наируженосл магштного поля Hcr, коли струм в обмотц! досягае значения Icr1 = 3In, шдуктившсть обмотки складае L = 0,3 мГн. Магштний потж проходить ззовн! поверхн! основного надпров!дного екрана та проникае у крайш стержш магштопроводу. Розра-хунок розпод!лу магштного поля обмотки з ßr = 1 подано на рис. 4.

Рис. 5. Розподш магнитол шдукцп м1ж екранами

При цьому магнiтна iндукцiя набувае найбшьшо-го значения у середнш частинi секцi! надпроввдно! обмотки.

Так у випадку втрати надпровiдностi основним екраном за умови 1сг2 = 31„, тобто критичнi параметри основного екраиу мають бути нижчi чим для додатко-вого екраиу Нсг1(1сг1) < Нсг2(1сг2). Магнiтний потiк роз-аяния розпорошуеться у вiкиi магнiтопроводу, але проникае тiльки у середнiй стержень осердя магшто-проводу, окрiм крайшх (вiсiсиметрiя). Розрахунок розподiлу магнiтного поля подано на рис. 6, iидукти-вшсть обмотки у цьому випадку складае Ь = 0,24 мГн.

Рис. 4. Розподш магттного поля при втрат надпровщносп додатковим екраном

При втрап надпровiдностi додатковим екраном магнiтний попк проходить вздовж дiлянки, що нале-жить вшиу секцi! магнiтопроводу i утворюе потокоз-чеплення, але це недостатне для забезпечення обме-ження струму короткого замикання. З наступною втратою надпровiдностi основним екраном шсля втрати надпровiдностi додатковим буде налiчувати iнерцiйна складова та поля розаяния. Розподiл магш-тно! шдукцп В вздовж дiлянки вщ зовшшньо! стiнки основного надпровiдного екрану до виутршньо! стш-ки додаткового екраиа, що втратив надпровiднi влас-тивостi, подано на графiку рис. 5.

Рис. 6. Розподш магштного поля при втрат надпровдаост основним екраном

Розподш магштно! шдукцп у дмнш мiж екранами буде аиалогiчним, з пею рiзницею, що магшт-ний потж розсiяння оминае обмотку зови по край-ньому стержню.

При досягаинi струмом у обмотцi критичного значения ввдповщного для основного та додаткового екрашв 1сг1 = 1сг2 = 31„, вiдбудеться одночасно втрата !х надпровiдностi. Магнiтний потiк вiдразу проникае у середнш стержень осердя магштопроводу, збшьшу-еться iидуктивнiсть, що забезпечуе обмеження струму та збшьшуе постiйиу часу наростаиня струму, що в цшому сприятиме спрацюваиню вимикача. Перехвд-ний процес буде вщбуватися у два етапи. У такому випадку математична модель перехвдного процесу визначаеться рiвияниями [15]:

icr1 (t) = Unm- sin(t + Wu -(CL1 ) +

Z,

CL1

Un

Inm sin(Vu -(l sin(Wu -(CL1)

ZCL1

icr2 (() = Unm-sinM( + ^ 1) + Wu -(CL2 ] + ZCL2

ki1I nm -U]nm-sin(tcr1 + Wu -VCL2) ZCL2

2

де Rcl1 = R-CL2 = Po/In - резистивний onip обмотки; F0 - втрати потужносл обмотки;

.2... bw _ r _ wBcwc

iндуктивнiсть

г £ W Т

Ьсп =^0п н>-жгс , 1сЬ2 =-

^Л^пт

обмежувача струму першого i другого етапу; м> - число витав обмотки; - ширина плiвкового проводу;

- товщина плiвкового проводу; гс - радiус перерiзу осердя магнiтопроводу; Вс - шдукцш магнiтного потоку осердя; /сг1 - час зак1нчення першого етапу пере-

хiдного процесу; 2сы = д/Всы + (фЫсп)2 >

"¿си! = у!В-СЬ2 + ( Ысы2 )2 - повний опiр обмежувача

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ф Ьст 1

струму першого i другого етапу; (рсы = аг^-

RCL1

(pCL2 = arctg aL(CL2 - фазовий кут обмежувача стру-

RCL2

му першого i другого етапу; ki1 = 2,5-3 - коефщент перевищення струму.

Висновки. Використання додаткового надпровь дного екрана у iндуктивнoму oбмежувачi струму за-безпечуе екранування магнiтних пoлiв розаяння, за-вдяки чому зменшуються припливи тепла та потуж-нiсть втрат в нoмiнальнoму pежимi, хоча використання додаткового надпроввдного екрана незначно збь льшуе масу осердя магттопроводу.

Аналiз poзпoдiлу магнiтнoгo поля показуе, що ваpiант спрацювання обмежувача струму в момент короткого замикання бшьш прийнятний при першо-чеpгoвiй втрап надпpoвiднoстi основним екраном, для чого доцшьно для нього використовувати матеpiал з нижчими критичними параметрами, наприклад, вю-мутову кеpамiку, а для додаткового екрану використовувати п^еву кеpамiку.

СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ

1. Leung E.M. Superconducting fault current limiters // IEEE Power Engineering Review. - 2000. - vol.20. - no.8. - pp. 1518. doi: 10.1109/39.857449.

2. Paul W., Chen M., Lakner M., Rhyner J., Braun D., Lanz W. Fault current limiter based on high temperature superconductors - different concepts, test results, simulations, applications // Physica C: Superconductivity. - 2001. - vol.354. - no.1-4. - pp. 27-33. doi: 10.1016/s0921-4534(01)00018-1.

3. Bock J., Breuer F., Walter H., Elschner S., Kleimaier M., Kreutz R., Noe M. CURL 10: development and field-test of a 10 kV/10 MVA resistive current limiter based on bulk MCP-

BSCCO 2212 // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. - 2005. - vol.15. - no.2. - pp. 1955-1960. doi: 10.1109/tasc.2005.849344.

4. Elschner S., Breuer F., Noe M., Rettelbach T., Walter H., Bock J. Manufacturing and testing of MCP 2212 bifilar coils for a 10 MVA fault current limiter // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. - 2003. - vol.13. - no.2. - pp. 1980-1983. doi: 10.1109/tasc.2003.812954.

5. Joo M. Reduction of fault current peak in an inductive high-Tc superconducting fault current limiter // Cryogenics. - 2005. - vol.45.

- no.5. - pp. 343-347. doi: 10.1016/j.ciyogenics.2004.11.007.

6. Paul W., Chen M., Lakner M., Rhyner J., Widenhorn L., Guerig A. Test of 1.2 MVA high-Tc superconducting fault current limiter // Superconductor Science and Technology. - 1997.

- vol.10. - no.12. - pp. 914-918. doi: 10.1007/978-4-431-66879-4_292.

7. Пат. 112671 Украша, МПК H02H 9/00. Струмообмежу-ючий реактор з надпpoвiдним комбшованим екраном / Гончаров е.В. - № u 201606722; заявл. 21.06.16; опубл. 26.12.16, Бюл. № 24. - 4 с.: 1 in.

8. Гончаров £.В. Удосконалення екранування надпроввд-ного шдуктивно-резистивного струмообмежувача // Про-блеми сучасно! енергетики i автоматики в системi природо-користування: Матеpiали наук.-техн. конф., м. Кшв 14-18 листопада. - Ки!в: НУБiП - 2016. - С. 107-108.

9. Данько В.Г., Гончаров £.В. Анатз роботи високотемпе-ратурного надпровщникового обмежувача струму короткого замикання // Схдао-Свропейський журнал передових технологи. - 2007. - №6/5(30). - С. 45-48.

10. Гончаров £.В. Еквшалентна магнитна проникшсть над-провщниково! обмотки // Електротехнжа i електpoмеханiка.

- 2010. - №1. - С. 11-13. doi: 10.20998/2074-272X.2010.1.03.

11. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Calculating the parameters of an inductive short-circuit current limiter with a superconducting shield // Russian Electrical Engineering. - 2013. - vol.84. -no.9. - pp. 478-481. doi: 10.3103/s1068371213090046.

12. Meeker D. Finite Element Method Magnetics. FEMM 4.2 11 Oct 2010 Self-Installing Executable. Режим доступа: www.femm.info/wiki/OldVersions.

13. Dan'ko V.G., Goncharov E.V., Polyakov I.V. Analysis of energy efficiency of a superconducting short circuit current limiter // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. -2016. - vol.6. - no.5(84). - pp. 4-12. doi: 10.15587/17294061.2016.84169.

14. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Synthesis aspects of cryogenic high-temperature superconducting shielding inductive short-circuit current limiter // Вюник НТУ «ХП1». - 2016. -№32(1204). - С. 3-7.

15. Данько В.Г., Гончаров £.В. Особливоси роботи надпро-вдаого обмежувача струму при раптовому КЗ // Електротехнжа i електромеханжа. - 2014. - №6. - С. 30-33. doi: 10.20998/2074-272X.2014.6.04.

REFERENCES

1. Leung E.M. Superconducting fault current limiters. IEEE Power Engineering Review, 2000, vol.20, no.8, pp. 15-18. doi: 10.1109/39.857449.

2. Paul W., Chen M., Lakner M., Rhyner J., Braun D., Lanz W. Fault current limiter based on high temperature superconductors

- different concepts, test results, simulations, applications. Fhysica C: Superconductivity, 2001, vol.354, no.1-4, pp. 27-33. doi: 10.1016/s0921-4534(01)00018-1.

3. Bock J., Breuer F., Walter H., Elschner S., Kleimaier M., Kreutz R., Noe M. CURL 10: development and field-test of a 10 kV/10 MVA resistive current limiter based on bulk MCP-BSCCO 2212. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2005, vol.15, no.2, pp. 1955-1960. doi: 10.1109/tasc.2005.849344.

4. Elschner S., Breuer F., Noe M., Rettelbach T., Walter H., Bock J. Manufacturing and testing of MCP 2212 bifilar coils for

R

t

R

a 10 MVA fault current limiter. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2003, vol.13, no.2, pp. 1980-1983. doi: 10.1109/tasc.2003.812954.

5. Joo M. Reduction of fault current peak in an inductive high-Tc superconducting fault current limiter. Cryogenics, 2005, vol.45, no.5, pp. 343-347. doi: 10.1016/j.cryogemcs.2004.11.007.

6. Paul W., Chen M., Lakner M., Rhyner J., Widenhorn L., Guerig A. Test of 1.2 MVA high-Tc superconducting fault current limiter. Superconductor Science and Technology, 1997, vol.10, no. 12, pp. 914-918. doi: 10.1007/978-4-431-66879-4_292.

7. Goncharov E.V. Strumoobmezhuyuchyy reaktor z nad-providnym kombinovanym ekranom [Superconducting current-limiting reactor combined screen]. Patent UA, no. 112671, 2016. (Ukr).

8. Goncharov E.V. Improving shielding of superconducting inductively resistive short-circuit current limiter. Materialy nauk.-tekhn. konf «Problemy suchasnoi enerhetyky i avtomatyky v systemi pryrodokorystuvannia». [Abstracts of Sci.-Techn. Conf. «Problems of modern energy and automation system of nature»]. Kyiv, 14-18 November 2016, pp. 107-108. (Ukr).

9. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Analysis of high-temperature superconducting short-circuit current limiter. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2007, vol.6/5(30), pp. 45-48. (Ukr).

10. Goncharov E.V. Equivalent magnetic permeability of superconducting winding. Electrical engineering & electromechanics, 2010, no. 1, pp. 11-13. (Ukr). doi: 10.20998/2074-272X.2010.1.03.

11. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Calculating the parameters of an inductive short-circuit current limiter with a superconducting shield. Russian Electrical Engineering, 2013, vol.84, no.9, pp. 478-481. doi: 10.3103/s1068371213090046.

12. Meeker D. Finite Element Method Magnetics. FEMM 4.2 32 bit 11 Oct 2010 Self-Installing Executable. Available at: www.femm.info/wiki/OldVersions (accessed 10 March 2014).

13. Dan'ko V.G., Goncharov E.V., Polyakov I.V. Analysis of energy efficiency of a superconducting short circuit current limiter. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016, vol.6, no.5(84), pp. 4-12. doi: 10.15587/17294061.2016.84169.

14. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Synthesis aspects of cryogenic high-temperature superconducting shielding inductive short-circuit current limiter. Bulletin of NTU «KhPI», 2016, no.32(1204), pp. 3-7.

15. Dan'ko V.G., Goncharov E.V. Features of operation of a superconducting current limiter at the sudden short circuit. Electrical engineering & electromechanics, 2014, no.6, pp. 30-33. (Ukr). doi: 10.20998/2074-272X.2014.6.04.

Hadiuwrn (received) 02.06.2017

Данько Володимир Григорович1, д.т.н., проф., Гончаров Свген Вжторович1, к.т.н., Поляков 1горВолодимирович1, к.т.н., доц., 1 Нацюнальний техшчний ушверситет «Харювський полггехшчний шститут», 61002, Харюв, вул. Кирпичова, 2, тел/phone +38 057 7076427, e-mail: [email protected]

V.G. Dan'ko1, E.V. Goncharov1, I.V. Poliakov1

1 National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»,

2, Kyrpychova Str., Kharkiv, 61002, Ukraine.

Analysis of the operation peculiarities of the superconducting

inductive current limiter with additional superconducting

screen.

Purpose. The inductances of magnetic system of a current limiter for the nominal operating mode were determined. The aspects of functioning and a design of a superconducting short-circuit current limiter of inductive type with a superconductive main and additional screens, and superconductive winding, which are placed in a general cryostat on a ferromagnetic core, which ensures an improvement of magnetic field dissipation and in energy efficiency are observed. Methodology. The analysis of distribution of magnetic field of the short-circuit current limiter of inductive type with superconducting high-temperature coil and superconducting main and additional screens, using mathematical modeling by the finite element method in math software package FEMM for different modes of operation is carried out. Results. The calculations of magnetic field dissipation in operational modes are carried out. Originality. The investigations aimed to analyze the influence of distribution of the magnetic field in inductive short-circuit current limiter with superconducting additional screen on its operation modes. First calculation of the distribution of magnetic fields in different modes of operation for the short-circuit current limiter in the area between high-temperature superconducting screens. Practical value. The advantage of additional screen of superconducting short-circuit current limiter is to improve screening from dissipation of the magnetic fields of the magnetic system and reducing the power losses at nominal mode. Using the proposed methodology will identify options acceptable to the current limiter mode of operation. References 15, tables 3, figures 6. Key words: current limiter, high-temperature superconductor, superconducting screen, inductance, magnetic field, ferromagnetic core.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.