Academic Journal
Исследование электромагнитных и тепловых переходных процессов в высокотемпературном сверхпроводящем трансформаторе при коротком замыкании
| Τίτλος: | Исследование электромагнитных и тепловых переходных процессов в высокотемпературном сверхпроводящем трансформаторе при коротком замыкании |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Manusov, V.Z., Ivanov, D.M. |
| Πηγή: | Problemele Energeticii Regionale 58 (2) 1-12 |
| Στοιχεία εκδότη: | 2023. |
| Έτος έκδοσης: | 2023 |
| Θεματικοί όροι: | жидкий азот, Matlab/Simulink, transformator SCTR, modelare matematică, высокотемпературная сверхпроводимость, limitarea curentului de scurtcircuit, azot lichid, ограничение токов короткого замыкания, supraconductivitate la temperatură ridicată, энергоэффективность, eficienţa energetică, transient process, liquid nitrogen, high-temperature superconductivity, ВТСП трансформатор, tranzitoriu, переходный процесс, Mathematical modeling, HTS transformer, short-circuit current limitation, energy efficiency, математическое моделирование |
| Περιγραφή: | Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Российская Федерация Аннотация. Высокотемпературные сверхпроводящие ВТСП ленты, созданные на основе иттриевой ке-рамики YBа2Cu3O7, способны сохранять сверхпроводимость при температуре 77 К. Благодаря свойству этого материала резко повышать свое активное сопротивление при потере сверхпроводимости, создаются ВТСП токоограничители и трансформаторы. Эти машины способны ограничивать ударный ток короткого замыкания КЗ при авариях, не оказывая негативного влияния на электросетевой комплекс в нормальном режиме работы. Однако, переход сверхпроводника в резистивное состояние в момент токоограничения может вызвать существенные тепловые потоки, способные нарушить целостность обмоток трансформа-тора. Целью работы является обеспечение оптимальных технических характеристик ВТСП трансформа-тора для достижения эффективного ограничения тока КЗ и предотвращения теплового срыва его обмоток. Для достижения поставленной цели была разработана математическая модель ВТСП трансформатора, ре-ализованная в программно-вычислительном комплексе Matlab/Simulink. Модель учитывает материал и геометрию сверхпроводящей ленты, критические параметры сверхпроводника ток и температуру, осо-бенности криогенной жидкости, зависимости удельных сопротивлений и теплоемкостей слоев ВТСП ленты от температуры. Наиболее важным результатом является возможность получения оптимальных электрических и тепловых параметров обмоток ВТСП трансформатора в момент ограничения тока КЗ, а также обеспечение тепловой устойчивости сверхпроводящей ленты при потере и возврате сверхпроводи-мости. Проведено численное моделирование включения ВТСП трансформатора с закороченной вторичной обмоткой на диапазон напряжений от 40 В до 120 В. В результате работы получены осциллограммы токов и температур в ВТСП обмотках при коротком замыкании, с достаточной точностью описывающие пере-ходный процесс. Полученные результаты являются значимыми при проектировании и эксплуатации ВТСП трансформаторов. Для эффективной и безопасной работы в режиме токоограничения необходимо учиты-вать тепловыделения на обмотках трансформатора, чтобы сверхпроводник успел вернуться в сверхпрово-дящее состояние, не вызывая значительный перегрев обмоток. Benzile supraconductoare la temperatură ridicată SCTR bazate pe ceramică de ytriu YBa2Cu3O7 sunt capabile să mențină supraconductivitatea la o temperatură de 77 K. Aceste mașini sunt capabile să limiteze curentul de supratensiune al unui scurtcircuit SC în caz de accidente, fără a afecta negativ complexul rețelei electrice în funcționare normală. Cu toate acestea, trecerea unui supraconductor la o stare rezistivă în momentul limitării curentului poate provoca fluxuri de căldură semnificative care pot perturba integritatea înfășurărilor transformatorului. Scopul lucrării este de a oferi caracteristici tehnice optime ale transformatorului SCTR pentru a obține o limitare eficientă a curentului de scurtcircuit și pentru a preveni defalcarea termică a înfășurărilor sale. Pentru a atinge acest obiectiv, a fost elaborat un model matematic al unui transformator SCTR, implementat în software-ul și sistemul de calcul Matlab/Simulink. Modelul ia în considerare materialul și geometria benzii supraconductoare, parametrii critici ai supraconductorului curent și temperatură, caracteristicile lichidului criogenic și dependențele de temperatură ale rezistențelor specifice și capacităților termice ale straturilor de bandă SCTR. Cel mai important rezultat este posibilitatea de a obține parametrii electrici și termici optimi ai înfășurărilor transformatorului SCTR în momentul limitării curentului de scurtcircuit, precum și asigurarea stabilității termice a benzii supraconductoare în cazul pierderii și revenirii supraconductivității. S-a realizat modelarea numerică a pornirii unui transformator SCTR cu o înfășurare secundară scurtcircuitată pentru un interval de tensiune de la 40 V la 120 V. Ca rezultat al lucrării, se obțin oscilograme ale curenților și temperaturilor în înfășurările SCTR în timpul unui scurtcircuit, care descriu procesul tranzitoriu cu suficientă acuratețe. Rezultatele obținute sunt semnificative în proiectarea și funcționarea transformatoarelor SCTR. Today, high-temperature superconducting HTS current limiters and transformers allow to limit the surge short circuit current during failure without negatively affecting on the power grid com-plex at the normal operation mode. However, the transition of a superconductor to a resistive state at the moment of current limitation can cause significant heat generation, which can destroy the transformer windings. The research goal is to provide optimal technical characteristics of the HTS transformer to achieve effective short circuit current limitation and prevent thermal breakdown of its windings. To achieve this goal, a mathematical model of a HTS transformer was developed. The presented method considers the material type and geometry of the superconducting tape, the critical parameters of the superconductor current and temperature, the parameters of the cryogenic liquid, dependence of the resistance and heat capacity of the HTS tape layers on temperature. The simulation model was created in the Matlab/Simulink software. The most important result is the possibility of obtaining optimal elec-trical and thermal parameters of the HTS transformer windings during the short circuit current limitation, as well as ensuring the thermal stability of the superconducting tape at the quench moment. The obtained results are significant in the design and operation of HTS transformers. For efficient and safe operation in the current-limiting mode, it is necessary to take into account heat generation on the transformer windings. It is important for the superconductor returning to the superconducting state without causing significant overheating of the windings. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | Russian |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://ibn.idsi.md/vizualizare_articol/180936 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.od......4168..ad6b7eb5ea4f93d960102a4a7c9c45d2 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| Η περιγραφή δεν είναι διαθέσιμη |