Fault Tolerant Current Limiting Superconducting Cable for Cryo-Electrified Systems

用于低温电气化系统的容错限流超导电缆

基本信息

  • 批准号:
    2894117
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Currently, copper-and-aluminum-based cables are the most common devices to deliver the demanded energy by the costumersbut they have high power loss, massive weight, and large size [1],[2]. High temperature superconducting (HTS) cable is a solution to these problems, especially for grids connected to offshore wind turbines. HTS cables can deliver 5-10 times higher power and have 3-5 times compacter sized compared to their conventional copper counterparts [3]. This is due to higher current carrying capacity of HTS materials compared with conventional conductors. Also, due to the nature of superconductors, the amount of energy loss in HTS cables is about zero. The HTS cables are a promising option for electric transportation applications as well as for power system apparatuses, especially those with wind farms.Although HTS cables offer a wide range of opportunities for energy transfer, they are highly vulnerable against fault currents,due to that the rapid temperature rise during faults. Consequently, this would not only jeopardize the safety and stability of power system but also, will cause economic concerns as energy transfer would be stopped when HTS cable is isolated because of high temperature (above 400 K) [4],[5]. This is where "fault tolerant current limiting (FTCL)" HTS cable can play a significant role as a feasible solution. In this PhD program, we aim to design and develop a lab-scale FTCL-HTS cable that is able to tolerate short circuit faults for hundreds of cycles without the possibility of burnout. This cable could be further used in power grid applications, electrified transportations such as high-speed trains, electric ships, and hydrogen-electric aircraft.
目前,铜铝电缆是最常见的提供客户所需能源的设备,但它们具有高功率损耗、重量大和尺寸大的特点[1],[2]。高温超导(HTS)电缆可以解决这些问题,特别是对于连接海上风力涡轮机的电网而言。与传统铜电缆相比,HTS 电缆可提供高 5-10 倍的功率,尺寸紧凑 3-5 倍 [3]。这是因为与传统导体相比,高温超导材料具有更高的载流能力。此外,由于超导体的性质,高温超导电缆的能量损失量大约为零。高温超导电缆对于电力运输应用以及电力系统设备(尤其是风电场)来说是一个有前途的选择。虽然高温超导电缆提供了广泛的能量传输机会,但它们非常容易受到故障电流的影响,因为故障时温度快速升高。因此,这不仅会危及电力系统的安全性和稳定性,而且还会引起经济问题,因为当高温超导电缆因高温(400 K以上)而被隔离时,能量传输将会停止[4],[5]。这正是“容错限流 (FTCL)”HTS 电缆作为可行解决方案发挥重要作用的地方。在这个博士项目中,我们的目标是设计和开发一种实验室规模的 FTCL-HTS 电缆,该电缆能够承受数百次循环的短路故障而不会烧坏。该电缆可进一步应用于电网应用、高铁、电动船舶、氢电飞机等电气化交通。

项目成果

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