Rezistif Süperiletken Arıza Akımı Sınırlayıcı MATLAB-Simulink Modeli ve Uygulaması

Yıl 2022, , 803 - 815, 30.09.2022

Buğra Yılmaz , Muhsin Gençoğlu

https://doi.org/10.35234/fumbd.1038735

Öz

Günümüzde, nüfus artışı, yerleşim yerlerinin ve endüstriyel alanların genişlemesi ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte elektrik tüketiminde önemli bir artış görülmektedir. Buna paralel olarak üretim kapasitelerinin de artması ile elektrik güç sistemlerinde çeşitli sebeplerle meydana gelen arızaların sebep olduğu yüksek akım seviyeleri, sistemdeki elemanlar için tehlikeli durumlar oluşturmaktadır. Arıza akımlarının sınırlandırılması, bu akımların zorlayıcı termal, dinamik ve elektromanyetik etkilerinden sistemin ve sistem elemanlarının korunmasını sağlar. Bu çalışmada, modern arıza akımı sınırlandırma yöntemlerinden biri olan Rezistif Süperiletken Arıza Akımı Sınırlayıcıların (R-SFCL) yapısı ve çalışma prensibi incelenmiştir. Ayrıca, bir R-SFCL tasarımı yapılmış ve oluşturulan deney sisteminde arızalar gerçekleştirilerek elde edilen gerçek veriler ile MATLAB/Simulink’de gerçekleştirilen simülasyon sonuçları karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Arıza akımı, Arıza akımı sınırlandırma, Rezistif SFCL, Simülasyon, Tasarım.

Destekleyen Kurum

FÜBAP

Proje Numarası

MF.20.02

Teşekkür

Bu çalışma FÜBAP MF.20.02 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir.

Resistive Fault Current Limiter Design and Realization of Prototype

Öz

Today, there is a significant increase in electricity consumption with population growth, expansion of residential areas and industrial areas, and the development of technology. Parallel to this, with the increase in production capacity, high current levels caused by faults in the system for various reasons create dangerous situations for the system and the elements in the system. Limitation of fault currents provides protection of the system and system elements from the compelling thermal, dynamic and electromagnetic effects of these currents. In this study, the structure and working principle of Resistive Superconducting Fault Current Limiters (R-SFCL), which is one of the modern fault current limiting methods, are investigated. In addition, the real data obtained by performing the R-SFCL design in the laboratory environment and performing the faults in the created experimental system, and the simulation results performed with MATLAB/Simulink are compared.

Anahtar Kelimeler

Fault current, Fault current limitation, Resistive SFCL, Simulation, Design.

Proje Numarası

MF.20.02

Kaynakça

• E. M. Leung, “Superconducting fault current limiters,” IEEE Power Eng. Rev., vol. 20, no. 8, pp. 15–18, 30, 2009, DOI: 10.1109/39.857449.
• H. Seyedi and B. Tabei, “Appropriate Placement of Fault Current Limiting Reactors in Different HV Substation Arrangements,” Circuits Syst., vol. 03, no. 03, pp. 252–262, 2012, DOI: 10.4236/cs.2012.33035.
• M. Firouzi, S. Aslani, G. B. Gharehpetian, and A. Jalilvand, “Effect of Superconducting Fault Current Limiters on Successful Interruption of Circuit Breakers,” Renew. Energy Power Qual., no. May 2014, pp. 120–124, 2012, DOI: 10.24084/repqj10.245.
• Sander A. Franke, “Master of Science Thesis Fault Current Control in the Transmission Network,” 2012.
• SuperOx, “Superconducting Fault Current Limiters.” http://www.superox.ru/upload/FCL-full-information.pdf.
• M. J. Bright C.G., Hirst M., Husband M., Mackay A., “The design and benefits of MgB2 Superconducting Fault Current Limiters for future Naval applications,” 2011.
• R. Dommerque et al., “First commercial medium voltage superconducting fault-current limiters: Production, test and installation,” Supercond. Sci. Technol., vol. 23, no. 3, pp. 1–9, 2010, doi: 10.1088/0953-2048/23/3/034020.
• M. Moyzykh et al., “First Russian 220 kV superconducting fault current limiter for application in city grid,” IEEE Trans. Appl. Supercond., no. August 2017, pp. 1–7, 2021, doi: 10.1109/TASC.2021.3066324.
• C. Schacherer, J. Langston, M. Steurer, and M. Noe, “Power Hardware-in-the-Loop testing of a YBCO coated conductor fault current limiting module,” IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 19, no. 3, pp. 1801–1805, 2009, doi: 10.1109/TASC.2009.2018048.
• M. Noe and M. Steurer, “High-temperature superconductor fault current limiters: Concepts, applications, and development status,” Supercond. Sci. Technol., vol. 20, no. 3, 2007, doi: 10.1088/0953-2048/20/3/R01.
• M. Tsuda, Y. Mitani, K. Tsuji, and K. Kakihana, “Application of resistor based superconducting fault current limiter to enhancement of power system transient stability,” IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 11, no. 1 II, pp. 2122–2125, 2001, doi: 10.1109/77.920276.
• Y. Zenitani and J. Akimitsu, “Discovery of the new superconductor MgB2 and its recent development,” Oyobuturi, vol. 71, no. 1, pp. 17–22, 2002, doi: 10.11470/oubutsu1932.71.17.
• S. Y. Kim and J. O. Kim, “Reliability evaluation of distribution network with DG considering the reliability of protective devices affected by SFCL,” IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 21, no. 5, pp. 3561–3569, 2011, doi: 10.1109/TASC.2011.2163187.
• “High-temperature superconductivity.” https://en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconductivity.
• M. Akbari, H. Chavda, J. Chitroda, and N. Kothadiya, “Review paper on Fault analysis and its Limiting Techniques .,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 4, no. 2, pp. 566–571, 2017, [Online]. Available: https://irjet.net/archives/V4/i2/IRJET-V4I2107.pdf.
• W. T. B. de Sousa, “Transient Simulations of Superconducting Fault Current Limiters,” Saf. Sci., vol. 33, no. 3, pp. 1–6, 2015, doi: 10.1016/j.ssci.2015.04.023.