Badania krioprzepustów prądowych... / Politechnika Lubelska

Środki finansowe przyznane przez Narodowe Centrum Nauki na realizację działania naukowego

Tytuł projektu: Badania krioprzepustów prądowych do nadprzewodnikowych ograniczników prądu chłodzonych

Tytuł w j. angielskim: Investigation of cryogenic current leads for contact-cooled superconducting fault current limiters

Numer umowy: DEC-2021/05/X/ST8/00635

Okres realizacji: 03.11.2021 - 02.11.2022

Wartość projektu: 49.949,00 PLN

Wartość przyznanych środków: 49.949,00 PLN

Kierownik projektu: dr hab. inż. Michał Majka

Słowa kluczowe: chłodzenie kontaktowe, kriogenika, nadprzewodnictwo, przepusty prądowe

Streszczenie:

W projekcie naukowym prowadzone są badania przepustów prądowych dla nadprzewodnikowych ograniczników prądu zwarciowego. Badania naukowe prowadzone są w dyscyplinie automatyka, elektronika i elektrotechnika. Przepusty prądowe łączącą urządzenia zewnętrzne pracujące w temperaturze pokojowej z elektrycznymi urządzeniami nadprzewodnikowymi pracującymi w temperaturach kriogenicznych. Ciepły koniec krioprzepustu prądowego przyłączony do źródła prądu ma temperaturę pokojową (293 K), zimy koniec przepustu prądowego, przyłączony do urządzenia nadprzewodnikowego pracuje w temperaturach kriogenicznych (< 120 K). Straty mocy powstające w krioprzepustach prądowych wynoszą około 30 – 50% całkowitych strat mocy w kriostacie. Zredukowanie strat w krioprzepustach prądowych ma kluczowe znaczenie przy obniżeniu kosztów chłodzenia, znacząco wpływa na stabilność pracy urządzeń nadprzewodnikowych oraz zmniejsza koszty eksploatacji urządzeń nadprzewodnikowych. Dotychczas opracowano kilka metod doboru parametrów geometrycznych krioprzepustów prądowych chłodzonych parami gazów lub kriochłodziarką. Metody te zostały jednak opracowane dla układów zasilających elektromagnesy nadprzewodnikowe. Wiele elektromagnesów nadprzewodnikowych jest eksploatowana z pełnym prądem roboczym tylko przez krótki okres czasu, a najczęściej pracują one z obniżonym prądem roboczym lub są utrzymywane przez dłuższy okres czasu w trybie czuwania. W przypadku nadprzewodnikowych ograniczników prądu mamy do czynienia z innymi warunkami pracy krioprzepustów prądowych. W normalnych warunkach pracy sieci elektroenergetycznej przez krioprzepusty prądowe i ogranicznik prądu płynie prąd znamionowy, natomiast w warunkach zwarciowych przepływ prądu zwarciowego o wartości kilkukrotnie wyższej od prądu znamionowego powoduje bardzo szybkie nagrzewanie przepustów prądowych do bardzo wysokiej temperatury. Inne warunki pracy krioprzepustów prądowych w nadprzewodnikowych ogranicznikach prądu powoduje konieczność opracowania nowych metod obliczania parametrów geometrycznych krioprzepustów prądowych dla ograniczników prądu.
Celem projektu jest wykonanie badań eksperymentalnych miedzianych przepustów prądowych chłodzonych kriochłodziarką. Układ pomiarowy składa się z kriostatu próżniowego oraz kriochłodziarki Sumitomo RDK-408 z kompresorem helowym CSW-71 o mocy chłodniczej 34 W na pierwszym stopniu w temperaturze 40 K. Badania eksperymentalne pozwolą na określenie maksymalnej dopuszczalnej wartości prądu dla krioprzepustów prądowych w różnych temperaturach pracy oraz określenie optymalnych wymiarów geometrycznych przepustów prądowych w celu zminimalizowania strat energii w przepustach prądowych.