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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Limitador de corrente eletrica monofasico resistivo supercondutor de alta temperatura critica
Title Alternative: Single phase resistive high critical temperature superconducting fault current limiter
Author: Freitas, Rafael Cassiolato de
Advisor: Ruppert Filho, Ernesto, 1948-
Filho, Ernesto Ruppert
Abstract: 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.

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.
Subject: Supercondutores de alta temperatura
Sistemas de energia elétrica - Proteção
Eletromagnetismo
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2008
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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