Limitador de corrente eletrica monofasico resistivo supercondutor de alta temperatura critica
Rafael Cassiolato de Freitas
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP F884L
[Single phase resistive high critical temperature superconducting fault current limiter]
Campinas, SP : [s.n.], 2008.
157 [33]p. : il.
Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Resumo: O crescimento da demanda de energia elétrica nos centros urbanos e industriais tem levado à necessidade de expansão dos sistemas de energia elétrica o que tem causado aumento nos níveis de curto-circuito, atingindo o limite da capacidade dos sistemas de proteção existentes exigindo sua...
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Resumo: O crescimento da demanda de energia elétrica nos centros urbanos e industriais tem levado à necessidade de expansão dos sistemas de energia elétrica o que tem causado aumento nos níveis de curto-circuito, atingindo o limite da capacidade dos sistemas de proteção existentes exigindo sua substituição por outros de maior capacidade. Nessa situação nem sempre a recapacitação dos sistemas de proteção resolve o problema sendo necessário duplicar circuitos. Para postergar investimentos ou para funcionar na rede juntamente com o disjuntor ou ainda, para proteger os circuitos existentes quando conectados a geradores distribuídos, os limitadores de corrente instalados em série com os disjuntores atuais permitem limitar a corrente de falta, principalmente nos primeiros 100ms até a atuação do sistema de proteção. Dentre os diversos tipos de dispositivos limitadores de corrente elétrica existentes no mercado e também ainda em pesquisa
atualmente, os construídos a partir de materiais supercondutores possuem a vantagem de
proporcionar limitação de corrente elétrica praticamente instantânea causando mínima
interferência no funcionamento normal dos sistemas de energia elétrica. Neste trabalho foram
estudadas diversas configurações de limitadores de corrente elétrica utilizando fitas de materiais
cerâmicos supercondutores de alta temperatura crítica (HTS), de modo especial os limitadores
resistivos em forma de bobinas helicoidais enroladas com fita supercondutora BSCCO. Foi
desenvolvida metodologia para o cálculo eletromagnético, projeto, construção e ensaio das
bobinas supercondutoras do limitador de corrente, bem como se procurou caracterizar
eletricamente a fita HTS sob influência de campo magnético externo com o objetivo de
determinar as condições de corrente elétrica e de campo magnético sobre ela aplicado para a
transição do estado supercondutor para o estado condutor normal do material ("quench"). Ao
final do trabalho foram construídos e ensaiados dois protótipos limitadores de corrente elétrica
supercondutores mostrando que, apesar da fita HTS de BSCCO ainda não possuir características
adequadas para aplicação em limitadores de corrente, com a esperada evolução destes materiais
já existe disponível a técnica para projetá-los e construí-los.
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atualmente, os construídos a partir de materiais supercondutores possuem a vantagem de
proporcionar limitação de corrente elétrica praticamente instantânea causando mínima
interferência no funcionamento normal dos sistemas de energia elétrica. Neste trabalho foram
estudadas diversas configurações de limitadores de corrente elétrica utilizando fitas de materiais
cerâmicos supercondutores de alta temperatura crítica (HTS), de modo especial os limitadores
resistivos em forma de bobinas helicoidais enroladas com fita supercondutora BSCCO. Foi
desenvolvida metodologia para o cálculo eletromagnético, projeto, construção e ensaio das
bobinas supercondutoras do limitador de corrente, bem como se procurou caracterizar
eletricamente a fita HTS sob influência de campo magnético externo com o objetivo de
determinar as condições de corrente elétrica e de campo magnético sobre ela aplicado para a
transição do estado supercondutor para o estado condutor normal do material ("quench"). Ao
final do trabalho foram construídos e ensaiados dois protótipos limitadores de corrente elétrica
supercondutores mostrando que, apesar da fita HTS de BSCCO ainda não possuir características
adequadas para aplicação em limitadores de corrente, com a esperada evolução destes materiais
já existe disponível a técnica para projetá-los e construí-los.
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Abstract: The growth in demand of electric energy in urban and industrial centers has lead to the need of expansion of the electrical systems which has caused increase in short circuit levels, reaching the limit capacity of the existing protection systems requiring its replacement by others of...
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Abstract: The growth in demand of electric energy in urban and industrial centers has lead to the need of expansion of the electrical systems which has caused increase in short circuit levels, reaching the limit capacity of the existing protection systems requiring its replacement by others of greater capacity. In these situations the upgrade of protection systems does not always solve the problem being necessary the circuit's duplication. To postpone investments, to operate together in the electrical system with the circuit breakers or even to protect the existing circuits when connected to distributed generators, fault current limiters should be installed in series with the circuit breakers allowing to limit fault currents, specially in the first 100m until the protection system is triggered. Among the many different types of fault current limiter devices existing in the market and which are under development, the ones made of superconducting materials have the
advantage of providing practically instantaneous fault current limitation causing minimum
interference in the normal operation of the electrical systems. In this work many configurations of
electric fault current limiters were studied using superconducting ceramic materials of high
transition temperature (HTS), specially the resistive superconducting fault current limiters in
form of helical coils with BSCCO superconducting tapes. The methodology for the
electromagnetic calculation, project, construction and tests of the superconducting coils of the
fault current limiter was carried out along with the HTS tape characterization under external
magnetic field influence in order to determine the conditions of electric current and magnetic
field for the transition from superconducting state to normal conducting state (quench). At the
end of this work two fault current limiters were built and tested showing that, although BSCCO
HTS tapes yet do not have good characteristics for fault current limiters application, when these
materials which tend to be developed reach applicability level, the technique to design and built
them is already available.
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advantage of providing practically instantaneous fault current limitation causing minimum
interference in the normal operation of the electrical systems. In this work many configurations of
electric fault current limiters were studied using superconducting ceramic materials of high
transition temperature (HTS), specially the resistive superconducting fault current limiters in
form of helical coils with BSCCO superconducting tapes. The methodology for the
electromagnetic calculation, project, construction and tests of the superconducting coils of the
fault current limiter was carried out along with the HTS tape characterization under external
magnetic field influence in order to determine the conditions of electric current and magnetic
field for the transition from superconducting state to normal conducting state (quench). At the
end of this work two fault current limiters were built and tested showing that, although BSCCO
HTS tapes yet do not have good characteristics for fault current limiters application, when these
materials which tend to be developed reach applicability level, the technique to design and built
them is already available.
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Ruppert Filho, Ernesto, 1948-
Orientador
Baldan, Carlos Alberto, 1952-
Coorientador
Shigue, Carlos Yujiro
Avaliador
Brittes, José Luiz Pereira, 1959-
Avaliador
Limitador de corrente eletrica monofasico resistivo supercondutor de alta temperatura critica
Rafael Cassiolato de Freitas
Limitador de corrente eletrica monofasico resistivo supercondutor de alta temperatura critica
Rafael Cassiolato de Freitas
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