Limitation de courant à partir de matériaux supraconducteurs HTC - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Limitation de courant à partir de matériaux supraconducteurs HTC

Résumé

This report deals with the possibility to use HTc superconductors for current limitation. The transition from a superconductive to a high dissipative state could be used to limit inrush currents. This application of superconductivity is very attractive because it's an innovative device for electrical networks without any conventional equivalence at high voltage. This device would allow to improve the density of connections and the continuity of the electrical distribution. This study can be divided into two fields. The aim of the first one is to analyse the behaviour of different HTc superconductors for current limitation. We carried out experimental measurements to characterise those conductors during a nominal AC rating (measurements of losses) and during a fault setting. Particularly, a description of the transition in bulk textured YBCO samples near Tc was made of inhomogeneous transition of the device and to estimate its losses. Finally, a 1 kV / 100 A demonstrator made of 43 meanders of textured YBCO was tested at 90,5 K. Thermal gradients seem to be responsible of the altering of some of the samples. The other part of this study concerns the dynamic of the transition. Near Tc, our experiments showed that the transition is more homogeneous. Experimental measurements also showed the influence of thermal exchanges with the cryogenic surrounding on the transition. This point can be justified if the dissipated energy is locally concentrated.
Ce mémoire traite de la limitation de courant à partir de supraconducteurs HTc. L'utilisation de la transition naturelle d'un état supraconducteur vers un état dissipatif est envisagée pour limiter les courants de défaut sur les réseaux de distribution électrique. Cette application de la supraconductivité est très prometteuse puisque aucune solution conventionnelle ne réalise cette fonctionnalité pour la haute tension. Le gain réalisé par l'installaton de limiteurs de courant serait une densification des réseaux électriques et une amélioration de la qualité de l'énergie distribuée. Cette étude se scinde en deux points. Le premier concerne l'étude expérimentale du comportement de différents matériaux supraconducteurs HTc pour la limitation de courant. Cette caractérisation a été menée en régime nominal alternatif (mesures des pertes) et en régime de défaut. Dans le cadre de cette étude, le matériau YBCO mono domaine a fait l'objet d'une analyse approfondie à haute température. Un travail de modélisation numérique visant à prédire les conséquences d'une transition inhomogène et à estimer les pertes en régime assigné a également été mené. Afin de valider la faisabilité d'un appareillage haute tension, un démonstrateur 1 kV / 100 A constitué de 43 méandres d'YBCO texturé a été testé à une température de 90,5 K. Cette étude s'est également focalisée sur la dynamique de la transition des matériaux supraconducteurs. Nos expériences semblent montrer que la transition est plus homogène au voisinage de Tc. Cette observation est principalement justifiée par la faible valeur de Jc au voisinage de Tc, par des considérations thermiques (meilleure propagation du front de transition) et magnétiques (ancrage magnétique et mécanisme avalancheux de la transition différents près de Tc). Des résultats expérimentaux mettent également le doigt sur l'importance des échanges thermiques latéraux sur la transition des supraconducteurs. L'analyse menée montre que l'énergie dissipée au sein du matériau étudié semble l'être de façon localisée.
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Dates et versions

tel-00004211 , version 1 (19-01-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00004211 , version 1

Citer

Didier Buzon. Limitation de courant à partir de matériaux supraconducteurs HTC. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004211⟩

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