Моделирование процесса отключения постоянного тока

Д.Ф. Алферов, М.Р. Ахметгареев, Д.В. Евсин,
LOGO
А.И. Будовский, Л.М. Фишер, Е.В. Цхай
СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ
ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ОАО «НИИТФА»,
115230, г. Москва, Варшавское шоссе, д.46
Вступление
• Резистивный сверхпроводниковый ограничитель
тока может использоваться для защиты цепи
постоянного тока при коротких замыканиях.
• Требуемое количество ВТСП-ленты определяется
напряжением в сети и временем токоограничения.
• Предложено использовать сверхпроводниковый
токоограничивающий выключатель (СТВ),
содержащий последовательно соединенные
вакуумный выключатель постоянного тока и
резистивный ВТСП-модуль.
Параметры свехпроводниковых
лент для ограничителей тока
ВТСП-модуль
Максимальное напряжение
3.5 кВ
Номинальный ток
850 А
Критический ток на ленту
360 А
Длина одной ленты
24.4 м
Количество ленты
97.6 м
Допустимая температура
нагрева
200К – 250К,
при длительности режима
токоограничения Δt ≤
10 мс
Макет содержит 4 соединенных
последовательно ВТСП элемента,
каждый из которых содержит 4
параллельно соединенных ленты
длиной по 6.1 м каждая.
Размеры криостата (внутр.) : Ø 0,34
м; h=1,2 м.
Принципиальная схема СТВ
БВ – быстродействующий вакуумный выключатель постоянного тока;
ВТСП – сверхпроводящий модуль на лентах 2-го поколения SF12100 (Super
Power);
СУ – система управления.
Макет сверхпроводникового
выключателя постоянного тока
(СТВ)
Вакуумный выключатель
постоянного тока
ВТСП-модуль
Схема экспериментального
стенда
Осциллограммы тока через
ВТСП-модуль, ожидаемого тока
КЗ, и напряжения на СТВ
U0 = 3 кВ
Осциллограммы напряжения и тока
в СТВ
Нагрев ВТСП-ленты в процессе токоограничения
и ее охлаждение
Заключение
• Выполненные эксперименты продемонстрировали эффективность
нового подхода к проблеме ограничения и отключения тока короткого
замыкания в цепях постоянного напряжения.
• В сети постоянного напряжения 3.5 кВ допустимый нагрев ВТСП
обеспечивается при длительности токоограничения менее 10 мс.
• Время восстановления сверхпроводимости ВТСП зависит от
интенсивности его охлаждения и определяется конструктивным
исполнением ВТСП модуля. Выбранная конструкция ВТСП модуля
обеспечила время восстановления сверхпроводящего состояния
ВТСП при нагреве ленты до 230 К не более 1.5 с.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
13
Быстродействующий управляемый выключатель
(БУВ):
U = 10 кВ, I = 1000 A, ton = 10 мс, toff = 6 мс
Экспериментальный
образец
быстродействующего
управляемого
выключателя на
напряжение 10 кВ и
номинальный ток
1000 А в
однополюсном
исполнении
Электродная система
Рис. 1 Электродные системы: а)
РВУ-10; б) РВУ-47.
16