تحلیل و ارزیابی حالت گذرای کابل ابررسانای هم‌محور در شبکه توزیع شامل تولید پراکنده بادی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

کابل‌های ابررسانا با توجه به مزایای‌شان در راستای رفع محدودیت‌‌های ناشی از کابل‌های معمولی مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، رفتار گذرا کابل ابررسانای دما بالا تحت شرایط خطا با حضور منابع تولید پراکنده چالش‌هایی را برای طراحی و حفاظت ایجاد می‌کند. در این مقاله، ارزیابی مد عملیاتی کابل در حالت پایدار و گذرا تحت تاثیر تغییر نوع خطا، مقاومت خطا، امپدانس شبکه و مکان تولید پراکنده، به عنوان هدف اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا عملکرد الکتروحرارتی کابل ابررسانای هم‌محور سه فاز، با ولتاژ نامی 9/22 کیلوولت و جریان عملیاتی یک کیلوآمپر با دمای عملیاتی 70 کلوین در شبکه توزیع شامل تولید پراکنده توربین بادی ارزیابی شد. جریان ورودی به کابل، مقاومت و دمای لایه ابررسانا به ‌عنوان مؤلفه‌های عملکردی تحت تأثیر پارامترهای مذکور تحلیل شدند. بر اساس جریان ورودی، مد عملیاتی با توجه به شرایط حرارتی و الکترومغناطیسی، عملکرد کابل را محدود می‌نماید. نتایج نشان داد تغییر مقاومت خطا از 01/0 به 10 اهم، جریان ورودی را 84٪ کاهش می‌دهد. در نتیجه این شرایط مد عملیاتی کابل به حالت عبور شار تغییر می‌یابد. بعلاوه افزایش طول خط، جریان ورودی کاهش و کابل را به سمت حالت مقاومتی سوق می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Transient Analysis and Evaluation of a Coaxial Superconducting Cable in a Distribution Network with Wind-Based Distributed Generation

نویسندگان [English]

  • seyedmeysam seyedbarzegar
  • Seyyedeh Zahra Seyyed Momeni
Faculty of Electrical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

Superconducting cables have been considered due to their advantages in overcoming the limitations of conventional cables. However, the transient behavior of high-temperature superconducting cables under fault conditions in the presence of distributed generation sources poses challenges for design and protection. In this paper, the evaluation of the cable operating mode in steady and transient states under the influence of changing fault type, fault resistance, network impedance, and distributed generation location has been investigated as the main objective. The electrothermal performance of a three-phase coaxial superconducting cable, with a nominal voltage of 22.9 kV and an operating current of 1 kA at an operating temperature of 70 K, was evaluated in a distribution network including distributed wind turbine generation. The cable response to fault scenarios was investigated by varying parameters such as fault type and resistance, network impedance, and distributed generation location. The input current to the cable, resistance, and temperature of the superconducting layer were analyzed as performance components affected by the aforementioned parameters. Based on the input current, the operating mode limits the performance of the cable due to thermal and electromagnetic conditions. The results showed that changing the fault resistance from 0.01 to 10 Ω reduces the input current by 84%. As a result of these conditions, the operating mode of the cable changes to the flux-flow mode. In addition, increasing the line length reduces the input current and pushes the cable towards the quemch mode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superconducting cable
  • distribution network
  • distributed generation
  • operating mode
  • transient state