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rapporti - Deliverable

Limitatori di corrente superconduttivi: modellazione numerica, progettazione, realizzazione e caratterizzazione sperimentale di avvolgimenti per SFCL a base di nastri SAT

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Limitatori di corrente superconduttivi: modellazione numerica, progettazione, realizzazione e caratterizzazione sperimentale di avvolgimenti per SFCL a base di nastri SAT

Nell’arco del 2020, l’attività condotta da RSE sui dispositivi SFCL (Superconducting Fault Current Limiters) si è mossa in diverse direzioni. Sono stati caratterizzati e simulati numericamente sia nastri sia avvolgimenti SAT (Superconduttori ad Alta Temperatura) per il Progetto Europeo FASTGRID; è stata sviluppata una metodologia per la misura della resistenza dei nastri SAT con l’utilizzo di cryocooler; è stato inoltre affrontato il tema dei nastri SAT non-isolati e i loro potenziali benefici per lo sviluppo di dispositivi SFCL, riassumendo i risultati in un articolo sottomesso alla conferenza internazionale ASC 2020; sono state infine eseguite diverse simulazioni numeriche del comportamenti dei nastri SAT al variare dello spessore dello strato di laminazione. Per tutti questi studi, il presente Deliverable sintetizza i risultati principali.

In questo Deliverable sono riportati i risultati dell’attività condotta da RSE nel 2020 relativamente allo studio dei dispositivi SFCL (Superconducting Fault Current Limiters). Nell’ambito del progetto europeo correlato FASTGRID, che si propone di migliorare significativamente l’applicabilità dei REBCO conductors ai dispositivi SFCL per reti HVDC (High Voltage Direct Current). RSE, come leader del Work Package (WP) 4 “Validation and Demonstration Test”, nel corso del 2020 ha eseguito principalmente dei test alla temperatura di 65 K su vari campioni di nastro SAT (Superconduttori ad Alta Temperatura) prodotti da THEVA (incluse prove di sovracorrente AC); sono state inoltre eseguite delle caratterizzazioni DC a 77 K per la misura della corrente critica di un avvolgimento pancake 5kV/1kA realizzato dal partner Supergrid. RSE ha anche affrontato il problema della misura della resistenza dei materiali SAT e dei materiali metallici che vengono usati nelle sperimentazioni. È stata in particolare sviluppata una metodologia innovativa per il calcolo di tale resistenza che si basa sull’utilizzo di un cryocooler che raffredda il nastro SAT “a secco”, ovvero senza l’impiego di un liquido criogenico. Questo approccio consente di raggiungere temperature molto più basse e molto più stabili. Sulla base di quanto già sviluppato durante l’annualità 2019, è stato inoltre approfondito lo studio degli avvolgimenti SAT, con particolare riguardo alla possibilità di realizzare avvolgimenti nonisolati. Questa soluzione appare particolarmente conveniente per la stabilità termica degli avvolgimenti in caso di quench, tuttavia porta con sé anche una complicazione: la corrente tende a distribuirsi tra gli strati di nastro superconduttore anche prima che le condizioni di quench vengano raggiunte. Tutti questi aspetti sono stati considerati con la collaborazione dell’Università di Bologna, giungendo a riassumere i risultati principali in un articolo sottomesso alla conferenza virtuale Applied Superconductivity Conference 2020, che è poi stato accettato per la pubblicazione. Infine, sono state eseguite una serie di simulazioni numeriche per studiare il comportamento di diversi nastri SAT al variare del materiale e dello spessore dello strato di laminazione. Si tratta di uno studio molto importante per il progetto del dispositivo SFCL 9kV / 1kA e, in particolare, per la scelta del nastro più adatto a questo tipo di applicazione.

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