Quench/Thermal Runaway Detection and Protection Technique for Conduction-cooled HTS Conductors

传导冷却高温超导导体的淬火/热失控检测与保护技术

基本信息

批准号：
16360138
负责人：
HAYAKAWA Naoki
金额：
$ 8.32万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16360138/
关键词：
Superconductivity Energy storage SMES Conduction-cooling Critical current Normal zone propagation Quench Thermal runaway

项目摘要

Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) is expected to play a significant role in a highly reliable electric power supply system. For size and cost reduction, conduction-cooled SMES system with Bi2212 HTS wire has been investigated. For the reliable operation of conduction-cooled HTS SMES, thermal runaway characteristics of Bi2212 coil should be evaluated and understood.From the viewpoint mentioned above, this research project investigated thermal runaway characteristics of conduction-cooled Bi2212 HTS coil with 4K-GM cryocooler system. We measured temperature and voltage distribution of the HTS solenoidal coil for typical current patterns of load fluctuation compensation and so on at different ambient temperatures from 5K to 20K. The voltage in the innermost layer of solenoidal coil increased rapidly under the current pattern and the HTS coil reached thermal runaway. Then, we carried out thermal analysis including heat generation, conduction and transfer under conduction-cooling condition. We reproduced the experimental results by thermal analysis, and evaluated the thermal runaway characteristics. The critical current for thermal runaway increased with the temperature decrease and saturated at the temperature lower than 10K. Furthermore, we found key parameters for evaluation of thermal runaway characteristics of conduction-cooled HTS coils, and suggested a criterion for the diagnosis of HTS SMES system.

超导磁能存储（SME）有望在高度可靠的电力供应系统中发挥重要作用。为了减小尺寸和成本，已经研究了带有BI2212 HTS线的传导冷却中小型企业。对于传统冷却的HTS中小型企业的可靠操作，应评估和理解BI2212线圈的热失控特性。从上面提到的角度来看，该研究项目研究了带有4k-gm gm Crocooler系统的导管冷却BI2212 HTS线圈的热失控特性。我们测量了HTS螺线管线圈的温度和电压分布，以实现典型的载荷波动补偿模式，等等在不同的环境温度从5K到20K处。在当前模式下，螺线管线圈最内向的电压迅速增加，HTS线圈达到了热失控。然后，我们进行了热分析，包括在传导冷却条件下进行热量产生，传导和转移。我们通过热分析重现了实验结果，并评估了热失控的特性。热失控的临界电流随温度降低并在温度低于10k的温度下饱和。此外，我们发现了用于评估传导冷却HTS线圈热失控特性的关键参数，并建议用于诊断HTS SMES系统的标准。

项目成果

期刊论文数量（33）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electrical and Thermal Characteristics of Cryocooler Conduction-cooled HTS Coil

制冷机传导冷却高温超导线圈的电气和热特性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Annual Conference on Power & Energy Society, IEE of Japan
影响因子：
0
作者：
S.Noguchi;et al.
通讯作者：
et al.

伝導冷却SMES用Bi2212/Ag超電導線材の臨界電流特性

传导冷却SMES用Bi2212/Ag超导线的临界电流特性

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
電気関係学会東海支部連合大会
影响因子：
0
作者：
S.Noguchi;et al.;H.Kojima;H.Kojima;N.Hayakawa;野口真希;野口真希;H.Kojima;野口真希
通讯作者：
野口真希

Temperature Dependence of Critical Current at 4.2K-55K of Conduction-cooled Bi2212/Ag Wires

传导冷却 Bi2212/Ag 线在 4.2K-55K 时临界电流的温度依赖性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
IEEE Trans. on Applied Superconductivity 15・2
影响因子：
0
作者：
T.Uemura;K.Sekine;K.Matsuda;M.Yamamoto;ポリマーがいし材料表面の放電特性評価と劣化現象調査専門委員会;H.Kojima
通讯作者：
H.Kojima

伝導冷却SMES用高温超電導コイルにおける熱暴走検出・状態監視に関する考察

传导冷却SMES高温超导线圈热失控检测和状态监测的思考