İndüktif tip süperiletken hatalı akım sınırlayıcı cihaz tasarımı ve çalıştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında süperiletken hatalı akım sınırlayıcı özelliği taşıyan üç farklı trafo kısa devre testleri gerçekleştirilerek üretilmiştir. Üretilen her bir trafo manyetik akı transferi yöntemiyle çalışmaktadır. Bu çalışmadaki temel yaklaşım, Lenz Kanunu ve süperiletken halka fiziğinin özelliklerini kullanarak trafo geliştirmektir. Birincil ve ikincil nüveler arasındaki manyetik akı transferi süperiletken halka vasıtasıyla yapılmıştır. Süperiletken halkanın normal duruma geçmesinden sonra manyetik akı transferi büyük ölçüde kesilmiştir. Dolayısıyla üretilen trafoların süperiletken hatalı akım sınırlayıcı (SHAS) olarak kullanılması mümkündür. Trafolar 2,5 kVA tek-fazlı aynı geometride nüvelere sahip, 2,5 kVA tek-fazlı farklı geometride nüvelere sahip ve 6 kVA 3-fazlı olacak şekilde üretilmiştir. 2,5 kVA tek-fazlı aynı geometride nüveler kullanılarak üretilen trafo için; uygulama açısından farklı olarak, süperiletken halkaya kontrol edilebilir ekstra doğru akım (400 A) verilmiş ve oluşan şok geçişle birlikte ikincil tarafta akım sınırlandırılmıştır. Trafo tasarımı sırasında yapılan simülasyon çalışmalarında COMSOL MP programı kullanılmıştır. Yapılan simülasyon çalışmalarında birbirinden bağımsız olan iki tane demir nüve arasındaki manyetik akı transferinin süperiletken halka vasıtasıyla % 100 oranında yapıldığı gösterilmiştir. Birincil ve ikincil bobinlere ait akım-gerilim dalga grafikleri zamanın fonksiyonu olarak PicoScope üzerinde kaydedilmiştir. Trafoların birincil ve ikincil taraflar için voltaj düşümleri ve maksimum hatalı akım değerleri deneysel veriler kullanılarak hesaplanmıştır.

In this thesis, three different transformers with superconducting fault current limiting properties have been produced with executed short circuit tests. Produced each transformer works with magnetic flux transfer method. The basic approach in this work is to develop the transformer by using superconducting loop physics and Lenz Law. Magnetic flux transfer between primary and secondary iron cores have been made via superconducting loop. After the transition from superconducting state to normal state of superconducting loop, magnetic flux transfer has been limited majorly. Due to the situation, it is possible that produced transformers are used as a Superconducting Fault Current Limitter (SFCL). The transformers are produced 2,5 kVA single phase together with iron core as a same geometry, 2,5 kVA single phase together with iron core as a different geometry and 6 kVA 3-phase transformers. For the 2,5 kVA single-phase transformer having same geometry iron core, so as to be a difference for an application, controllable extra DC current (400 A) has been given to the superconducting ring so current has been limited on the secondary side because of quench. COMSOL MP software has been used during the simulation work for the trafo design. 100 % magnetic flux transfer has been shown via superconducting loop between the two different independent iron cores in executed simulation works. Current-voltage wave graphs of primary and secondary side of transformers have been saved as a function of time using PicoScope. Voltage drops of primary and secondary side and the maximum value of fault currents have been calculated using experimental data for transformer.