Présentation

Article

1 - INTÉRÊT DES LIMITEURS DE COURANT

2 - FONCTION LIMITEUR DE COURANT

3 - INTÉGRATION DES DISPOSITIFS SUPRACONDUCTEURS DANS LES RÉSEAUX

  • 3.1 - Intégration dans des réseaux classiques
  • 3.2 - Systèmes supraconducteurs intégrés

4 - TRANSITION DE L’ÉTAT SUPRACONDUCTEUR À L’ÉTAT NORMAL

5 - OBJECTIFS À ATTEINDRE ET PROBLÈMES À RÉSOUDRE

6 - MATÉRIAUX SUPRACONDUCTEURS POSSIBLES

7 - PRINCIPES ET RÉALISATIONS DES LIMITEURS SUPRACONDUCTEURS

| Réf : D3662 v1

Objectifs à atteindre et problèmes à résoudre
Limiteurs supraconducteurs

Auteur(s) : Yves BRUNET, Pascal TIXADOR

Date de publication : 10 nov. 1997

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Yves BRUNET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble

  • Pascal TIXADOR : Centre national de la Recherche scientifique CRTBT/LEG

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Associée aux propriétés de courant critique, la transition des supraconducteurs est une propriété intrinsèque de ces matériaux sans équivalent. Elle permet, en quelques microsecondes, de passer d’un état de résistivité nulle à un état de résistivité finie suffisamment importante pour limiter le passage d’un courant. En moyenne ou haute tension les appareils actuels, les disjoncteurs, ne limitent pas mais interrompent le courant de défaut lors d’un de ces passages par zéro. Le limiteur supraconducteur apparaît par conséquent comme un dispositif particulièrement intéressant pour les réseaux électriques. Outre les nombreux avantages qu’il apporterait aux réseaux, il permettrait d’améliorer la qualité de distribution de l’énergie électrique. Pour limiter un courant, continu ou alternatif, cette propriété peut être utilisée directement (limitation purement résistive) soit indirectement, l’élément supraconducteur étant alors un organe de détection et de déclenchement d’un processus auxiliaire de limitation.

Dans le cas des supraconducteurs à haute température critique (HTc), la transition peut être moins brutale, la résistivité liée à l’écoulement des lignes de flux (flux flow), qui apparaît dès que l’on dépasse la densité de courant critique, pouvant alors contribuer à la limitation du courant.

Plusieurs prototypes qui explorent les diverses dispositions possibles ont été étudiés, tant avec les supraconducteurs classiques à basse température qu’avec les HTc. Ils visent à atteindre les besoins en tension (quelques dizaines de kV) et en courant (quelques dizaines de kA) des applications industrielles : par exemple, en France, avec des conducteurs supraconducteurs alternatifs en NbTi, GEC Alsthom et Alcatel-Alsthom Recherche ont particulièrement étudié les dispositifs à limitation résistive, le CNRS-CRTBT explorant des limitations inductives et Schneider Electric s’intéressant aux propriétés des matériaux HTc ; ABB a installé dans une centrale en Suisse un limiteur supraconducteur triphasé de 1,2 MVA utilisant des tubes massifs (Bi-2212) ; aux États-Unis, plusieurs industriels (Intermagnetics-IGC, Lookheed Martin, Power Superc.) sont engagés dans des projets de plusieurs MVA.

Associés aux régulateurs supraconducteurs basés sur le stockage de l’énergie magnétique (SMES), les limiteurs supraconducteurs devraient être les premiers dispositifs supraconducteurs intégrés aux réseaux électriques.

Nota :

Le lecteur pourra se reporter aux articles des Techniques de l’Ingénieur [42] [43] [44] [45].

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3662


Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(275 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

5. Objectifs à atteindre et problèmes à résoudre

La caractéristique générale d’un limiteur est d’avoir un rapport d’impédance >> 1. Les objectifs à atteindre pour réaliser un limiteur de courant sont :

  • un fonctionnement « automatique » sans système extérieur de détection ou de contrôle ;

  • une limitation du premier pic de courant, donc un fonctionnement en moins de 2 à 3 ms (inférieur à un quart de cycle) ;

  • en régime normal :

    • une impédance, une chute de tension et des pertes très faibles ;

    • le maintien de la qualité du signal (non introduction d’harmoniques par exemple) ;

  • en régime de défaut :

    • une impédance élevée ;

    • un échauffement limité ;

  • un passage de l’état normal à l’état de défaut sans discontinuités susceptibles de faire apparaître des surtensions ou des surintensités transitoires ;

  • une récupération rapide de l’état normal pour conserver une bonne continuité de service (cycle OFO) ;

  • un coût compatible avec les composants classiques des réseaux de transport ;

  • une masse et un encombrement réduits ;

  • un fonctionnement sûr et un entretien limité ; un limiteur doit être disponible et avoir un impact limité en cas de dysfonctionnement.

La mise en série d’un élément de coupure, calibré en fonction du courant nominal (par exemple 3 à 5 fois le courant nominal pour éviter les coupures intempestives liées à des régimes transitoires ou des régimes de défaut acceptables), reste indispensable pour éliminer les défauts et isoler les zones en défaut.

5.1 Dimensionnement : critères

La section totale S d’un conducteur est déterminée par le courant de seuil Ib déclenchant la limitation et la densité critique globale Jc du conducteur utilisé :

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(275 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Objectifs à atteindre et problèmes à résoudre
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FLEISHMAN (L.S.) et al -   Design considerations for an inductive HTc SC fault current limiter,  -  IEEE Trans on Appl SC 3-1, 570 (1993).

  • (2) - VITHAYATHIL (J.J.) et al -   HVDC circuit breaker development and field tests,  -  IEEE PAS 104-10 (1985).

  • (3) - BOENIG (H.J.), PAICE (D.A.) -   Fault current limiter using a SC coil,  -  IEEE Trans Mag, 19-3, 1051 (1983).

  • (4) - BRUNET (Y.), TIXADOR (P.) -   Small scale experiments on static devices using ac superconductors,  -  El Pow Syst Res, 12, 149 (1987).

  • (5) - KOGA (T.) et al -   Fundamental test of a new fault current limiter utilizing LC resonance circuit composed of a SC coil and capacitor,  -  Proc of ASC 96-Pittsburgh, 1996.

  • (6) - RAJU (B.P.) et al -   A current limiting device using superconducting dc bias applications and prospects,  -  IEEE T PAS 101-9, 3173 (1982).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(275 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS