I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   6 ,   No . 1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   6 3 ~ 69   I SS N:  2252 - 8814          63       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n li n e/in d ex . p h p /I J AAS   Ana ly sis  of Super co nducting  Fault  Curren Li m it er i n D C   Sy ste m  w ith  Rene w a ble Energ y  Sources       S.Sa nje ev a   Ra y ud u,  C. G a ne s h,  B . Vig nes h Na i k   De p a rtme n o f   El e c tri c a &   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   A n n a m a c h a r y a   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y   &   S c ien c e ,   In d ia        Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 1 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Feb   1 6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Feb   2 1 ,   2 0 1 7       S u p e rc o n d u c ti n g   f a u lt - c u rre n li m it e rs  (S F C L s)  h a v e   b e e n   th e   su b jec o f   re se a rc h   a n d   d e v e lo p m e n f o m a n y   y e a rs  a n d   o f f e a n   a tt ra c ti v e   s o lu ti o n   t o   th e   p ro b lem   o f   risin g   fa u lt   lev e l in   e lec tri c a d istri b u ti o n   sy st e m s.    S F CL s   c a n   g re a tl y   re d u c e   f a u lt   c u rre n ts  a n d   th e   d a m a g e   a th e   p o in o f   fa u lt ,   a n d   h e lp   im p ro v e   th e   sta b il it y   o f   a   p o w e s y ste m .   S u p e rc o n d u c ti n g   f a u lt - c u rre n t   li m it e rs  (S F CL p ro v id e   a     n e w   e ff icie n a p p ro a c h   t o   t h e   re li a b le  h a n d li n g   o f   su c h     f a u lt s.(S CF L s)  c a n   b e   u se d   f o v a rio u n o m in a v o l tag e a n d   c u rre n ts,   a n d   c a n     b e     a d a p ted     to     p a rti c u la   li m it in g     c h a ra c teristics     in     c a s e     o f     sh o rt    c ircu it s.  In   t h is  p r o jec t,   d c   re sistiv e   t y p e   su p e rc o n d u c t in g   f a u lt   c u rre n li m it e (S F CL is  p re se n ted .   T h is  S F CL   is  d e sig n e d   f o th e   HV DC  sy st e m .     Un if o rm   c u rre n a n d   v o lt a g e   sh a rin g   a m o n g   th e   S F CL   m o d u les   c a n   b e   o b se rv e d   th ro u g h   c o n tac re sista n c e   tes ts,   d c   f lo w - th ro u g h   tes ts,   a n d   a c   f lo w - th ro u g h   tes ts.   Re su lt o f   tes ts  sh o w   th a e a c h   li m it in g   m o d u le  h a g o o d   u n i f o r m it y   in   h ig h e c u rre n t   sy ste m .   T h e   p ro p o se d   c o n c e p t   c a n   b e   im p lem e n ted   u sin g   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s.  T h e   re su lt a re   p re se n ted   b y   u sin g   M a tl a b /sim u li n k   p latf o rm .     K ey w o r d :   DC   s y s te m   R en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   R esi s ti v e - t y p s u p er co n d u cti n g   f au lt c u r r en t li m iter   ( SF C L )   Sh o r t c ir cu it c u r r en t   Un i f o r m it y   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   S.Sa nje ev a   Ra y ud u   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  &   E l ec tr o n ics E n g i n ee r in g ,     An n a m ac h ar y I n s ti tu te  o f   T e ch n o lo g y   &   Scie n ce ,   I n d ia.       1.   I NT RO D UCT I O N   DC   p o w er   s y s te m s   ar e   w id el y   u s ed   b ec au s e   o f   it s   f le x ib le,   l o w   m ai n te n an ce   co s t   an d   f a s t   tr an s ien t   ca p ab ilit y .   Ho w e v er ,   f o r   b u l k   p o w er   tr an s m i s s io n   o v er   lo n g   d is tan ce s   h i g h   v o lta g d ( HVDC)  tr an s m is s io n   lin es   ar p r ef er r ed .   Du to   th h i g h   p o w er   ca p ac it y ,   r e liab l an d   s a f et y   p er f o r m an ce   ar cr itical  f o r   s u c h   d c   s y s te m s .   Size  o f   co n d u cto r   in   d tr an s m i s s io n   ca n   b r ed u c ed   as  th er is   n o   s k i n   e f f ec t.  Ho w e v er ,   f o r   lar g e -   p o w er   tr an s m is s io n   o v er   lo n g   d is ta n ce s ,   HVD C   tu r n s   o u to   b ec o n o m ical.     I n   o r d er   to   ac h iev s a f et y   p er f o r m a n ce ,   f au lt  p r o tectio n   an d   to ler an ce   ar u s u all y   r e q u ir ed .   I n   d g r id s ,   t h f au lt  cu r r en h as  n o   ze r o   cr o s s in g   p o in a s   t h ac   cu r r en d o es.  So   it  i s   d if f ic u lt  to   o p en   th o v er   c u r r en f a u lt  tr an s m is s io n   lin e.   Su p er co n d u cti n g   f a u lt  c u r r en t   li m iter   ( SF C L )   is   o n o f   t h m o s id ea cu r r en li m iti n g   d e v ices  to   p r o tect  th s y s te m   a n d   elec tr ical  eq u ip m en ts .   I ca n   li m it  t h f au l cu r r en ef f ec ti v el y   i n   p o w er   s y s te m s   an d   p r ev en t   d am a g to   th cir cu it    co m p o n en ts   w it h i n   s ev er al  m illi s ec o n d s .   Ov er   th y ea r s ,   HVDC  tr a n s m i s s io n   h as  b ee n   co n s ta n tl y   d ev e lo p in g   i n   C h i n a.   Mu ltip le  HVD C   tr an s m i s s io n   lin es  h av b ee n   b u il in   C h in [ 1 ] ,   [ 2 ] .   W ith   th i n cr ea s o f   p o w er   s y s te m   ca p ac it y   a n d   th d e v elo p m en o f   tr an s m is s io n   tec h n iq u e,   th s h o r cir cu i t   cu r r en w i ll   r ea ch   t h p ea k   cu r r en w h ic h   r an g es  b et w ee n   k ilo a m p er an d   te n s   o f   k i lo a m p er es  w it h i n     s ev er al  m illi s ec o n d s .     A p r ese n t,  u s in g   cir cu i b r ea k er s   to   cu o f f   t h f a u lt  cu r r e n is   w id el y   ap p lied   in   th d s y s te m   to   en s u r th w h o le  s y s te m   s a f et y .   Ho w ev er ,   t h r ated   u lti m ate   b r ea k in g   ca p ac it y   i s   li m ited ,   w h ic h   w ill  n o m ee t   th r eq u ir e m e n o f   co n s ta n i n cr ea s i n   s h o r cir cu it   cu r r e n le v el.   R ec e n tl y ,   t h d b r e ak er   d ev elo p ed   b y   A B B   ca n   c u o f f   1 6   k A   f a u lt  c u r r en w it h i n   2   m s   w h ile   its   r ated   v o lta g is   3 2 0   k [ 3 ] ,   an d   A ls to m   h as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 7 :   64     70   64   d ev elo p ed   d b r ea k er   th at  ca n   cu o f f   7 . 5   k A   f a u lt  c u r r en w ith in   1 . 6   m s   w h ile  th r ate d   v o ltag i s   1 2 0   k V   [ 4 ] .   T h SF C L   co u ld   b r in g   a   s o lu tio n   to   t h m ain   b o ttle n ec k   o f   t h d n et w o r k s   an d   th i n ter r u p tio n   o f     th f a u lt c u r r en t.   Mo s o f   th S FC L   p r o to t y p es  u p   to   n o w   h a v b ee n   d esig n ed   f o r   ac   s y s te m s   [ 5 ] [ 8 ] .   T h is   p ap er   in tr o d u ce s   d SF C L   p r o to t y p e.   T h is   r esis t iv t y p SF C L   p r o to ty p h as  b ee n   d esi g n ed   an d   co n s tr u cted   b y   Sh a n g h ai  J iao   T o n g   U n i v er s it y .   T h p r o to t y p w ill  b a p p lied   in   an   is o lated   d n et w o r k   as  a n   I n g r id   d em o n s tr atio n   to   p r o v e   th e   c u r r en li m iti n g   ab ilit y   o f   S FC L   i n   d c   s y s te m s .   I n   th i s   p ap e r ,   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce   ca n   b ap p lied   at  th in p u s id e.   HVDC  ca n   co n n ec r e m o te  s o u r ce s   o f   ele ctr ical  p o w er   o f te n   e m is s io n s - f r ee   r en e w ab le  en e r g y   s o u r ce s   lik h y d r o   o r   w in d   g en er atio n     to   lo ad   ce n tr es  w h er it  is   n ee d ed ,   h u n d r ed s   o r   ev en   t h o u s a n d s   o f   k ilo m eter s   a w a y .   Fo r   r ea g ir d   d e m o n s tr atio n ,   t h u tili tie s   r eq u ir t h S FC L   to   p r o v id g o o d   cu r r en li m iti n g   p er f o r m a n ce .   So   t h HT tap es  ar ch o s e n   b ased   o n   t h eir   c h ar ac ter is tic s .   T h en   s i m u latio n s   ar ca r r ied   o u to   o p tim ize  t h li m iti n g   e f f ec a n d   d eter m i n t h S FC L   p ar a m eter s .   s er ies   o f   e x p er i m e n ts   ar co n d u cted   to   test   th c h ar ac ter is tic s   o f   s i n g le  m o d u le  an d   th w h o le  S F C L   p r o to t y p b ef o r d e m o n s tr atio n .       2.   H I G H   T E M P E RATUR E   SU P E RCO NDUC T O T AP E T E ST     h i g h   p o w er   d s h o r c ir cu it  tes p lat f o r m   is   b u ilt   to   v er if y   t h li m i tin g   ef f ec t   o f   t h s ec o n d   g en er atio n   ( 2 G)   h i g h   te m p e r atu r s u p er co n d u cto r   ( HT S)   tap es  in   d p o w er   s y s te m s .   T h p latf o r m   i s   co m p o s ed   o f   s tep - d o w n   tr a n s f o r m er ,   a n   u n co n tr o lled   r ec tif ier   b r id g a n d   s h o r t - cir c u it  co n tr o cir cu i t,  as   s h o w n   i n   Fi g u r   1 .   T h s y s te m   v o ltag is   p r o v id ed   b y   a n   i s o lated   tr an s f o r m er   w h ic h   h as   v ar iab le  s ec o n d ar y   2 0 /4 0 /1 0 0   VA C .     T h e   lo w   v o ltag lev el   is   g o o d   f o r   th s af e t y   o f   t h te s s y s te m ,   s o   t h ex p er i m en ts   ar co n d u cted   w h e n   t h v o ltag is   2 0   V AC   a n d   4 0   V A C .   So   th e   d v o lta g e   b eh in d   th r ec ti f ier   b r id g e   is   ab o u 2 8   an d   5 6   V.   W ith o u t h s u p er co n d u c tin g   li m iti n g   m o d u le,   t h n o r m al  cu r r en an d   th s h o r cir cu it  cu r r e n ar e,   r esp ec tiv el y   6 . 7   A   a n d   1 7 5 0   A   w h e n   t h tr an s f o r m er   p r o v id es  2 0   VA C   s i g n a ls a n d   th e y       ar e,   r esp ec tiv el y   1 3 . 3   A   an d   3 1 5 0   A   w h e n   t h t r an s f o r m er   p r o v id es  4 0   V A C   s ig n al s .   B ec au s o f   t h ca p ac i to r   an d   r esis to r s   o r elea s cir cu it,  th f a u lt c u r r en t is n o t li n ea r .   Su p er co n d u cti n g   li m it in g   m o d u le  o f   t w o   t y p e s   o f   HT tap es,  r esp ec tiv el y   p r o d u ce d   b y   t h P h y s ic s   Dep ar t m en t   o f   S h an g h ai  J iao   T o n g   Un i v er s it y   ( SJ T U)   an d   Am er ica n   S u p er co n d u cto r   C o r p o r atio n   ( A MS C ) ,   ar ap p lied   to   th d s y s te m   to   p r o v th cu r r en t li m iti n g   ab il it y   o f   s u p er co n d u ct in g   m ater ia ls .           F ig u re   1 .   Ov e ra ll   T e st P latf o rm       T a b l e   1 .   P a r a me t e r s o f   H T S   T a p e s         T h cr itical  cu r r en ts   o f   b o t h   t w o   t y p e s   o f   HT S tap es a r 2 5 0   A .   T h len g th   o f   HT S tap es   co n s is ted   in   th l i m iti n g   m o d u le  ar 6   m e ter s .   T h p ar a m eter s   o f   t w o   t y p e s   o f   HT tap es   ar s h o w n   in   T ab le  1 .   Sh o r t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n a lysi s   o f S u p erco n d u ctin g   F a u lt C u r r en t Limite r   in   …    ( S . S a n jeev a   R a yu d u )   65   cir cu it  e x p er i m e n t s   w i th   th e   l i m iti n g   m o d u le   ar co n d u c ted   w h e n   th e   tr an s f o r m er   s u p p li es  2 0   V AC   a n d   4 0   VAC.  T h cir cu it  c u r r en i s   o b tain ed   b y   test i n g   t h v o lta g o f   th li n r esi s to r .   T h d u r atio n   o f   s h o r cir cu it  i s   1 0 0   m s .   S h o r cir cu it  c u r r en an d   th r esi s ta n ce   o f   t h s u p er co n d u ctin g   li m it in g   m o d u le  i n   2 0   VAC  an d   4 0   VAC s y s te m s   ar s h o w n   i n   Fi g u r   2 .   So m c h ar ac ter is t ics  o f   li m iti n g   e f f ec t i n   t h d s y s te m   ar g o f r o m   t h e   ex p er i m e n ts ,   as  s h o w n   i n   T ab le  I I .   Fr o m   Fi g u r   2   an d   T a b le  I I ,   w o b s er v th at  s u p er co n d u cti n g   m ater ial s   also   h a v t h ab il it y   o f   li m it in g   c u r r en i n   d s y s te m s .   T h SJ T tap is   n ar r o w er   an d   th i n n er   th a n   t h a t   p r o d u ce d   b y   A MS C ,   s o   it  h a s   lar g er   r o o m   te m p er at u r r e s is ta n ce   a n d   th f au lt  c u r r en t   in   t h cir cu i w it h   SJ T ta p es  is   s m al ler .   Ho w e v er ,   th A MS C   tap h as  b ette r   h ea d is s ip atio n   b ec au s o f   i ts   th ic k er   s tab ilized   co p p er   lay er .   B esid es,   SJ T tap h as   b i g g er   n   v a lu e,   lead in g   to   a   f a s ter   q u en c h   r esp o n s e .   I t is   also   o b s er v ed   th at  b o th   SJ T an d   A MS C   ta p es c o u ld   li m it t h f au l t c u r r e n t b ef o r th c u r r en t r ea ch e s   t h p ea k   v al u e.       T ab le  2 .   C h ar ac ter is tic  P ar am eter s   o f   L i m i tin g   E f f ec t           ( a )   ( b )     F ig u re   2 .   (a S h o rt  Circu it   C u rre n t .   (b Re sista n c e   o f   th e   S u p e r - c o n d u c ti n g   L i m it in g   M o d u le       3.   DE S I G O F   SFCL M O DULE   B ased   o n   th HT ta p es  test s   in   Sectio n   I I ,   s u p er - co n d u c tin g   m ater ial s   ar p r o v ed   t o   h av t h e   li m it in g   ab ili t y   in   d n et w o r k .   T h is   p ar w ill   in tr o d u ce   d SF C L   p r o to t y p w h ic h   w i ll  b ap p lied   in to   r ea l   is o lated   d n et w o r k .   T h cr iti ca cu r r en t   s h o u ld   n o o n l y   b e   g r ea ter   t h an   th e   n o r m al  c u r r en t,  b u t   also   h a v a   ce r tain   s a f et y   m ar g in .   So   ac c o r d in g   t h r ea i s o lated   DC   s y s te m ,   t h cr itica c u r r en o f   t h S FC L   m o d u le   is   s et  as 5   k A .   C o n s id er in g   t h v o ltag to ler an ce   o f   YB C co a ted   co n d u cto r s   [ 9 ] ,   th len g t h   o f   th HT S tap es i n   s er ies is   s e t a s   6 6   m .   Do u b le - i n s er t   YB C O   tap es  p r o d u ce d   b y   A M SC   ar u s ed   i n   th e   SF C L   p r o to t y p to   s a v t h m o d u le   s p ac e.   T h cr it ical  cu r r en o f   t h d o u b le - in s er YB C tap es  is   5 0 0   A ,   s o   1 0   m o d u les  ar n ee d ed   to   m ee t   th e   r eq u ir e m en o f   5   k A   cr itical  cu r r en t.  T h s tr u ctu r o f   s in g l cu r r en li m it in g   m o d u le  [ 1 0 ]   is   s h o w n   i n   Fig u r e   3 .   E ac h   m o d u le  co n tain s   1 1 6   p iece s   o f   0 . 5 7   m   lo n g   YB C O   tap es  w h ic h   ar co n n ec ted   i n   co m b i n atio n   o f   s er ies  a n d   p ar allel.   E v er y   5 8   YB C tap es   ar co n n ec ted   i n   s er ies  to   f o r m   o n c u r r en t   p at h   at   o n s id o f   G1 0   f o r m er   a n d   t w o   p at h s   ar co n n ec ted   in   p ar allel.   E v er y   t w o   ta p es  ar s o ld er ed   to g eth er   at  t h en d s   w it h   s h o r t   YB C tap an d   ar f ix ed   o n   th G1 0   f o r m er   w it h   co p p er   te r m in a ls .   T h er ar t o tall y   3 3   m   lo n g   YB C tap es  in   s er ie s   a n d   t w o   cu r r e n p ath s   in   o n li m i tin g   m o d u le.   T h e   SF C L   m o d u le  n ee d s   6 6   m   lo n g   YB C tap e s   i n   s er ies  a n d   1 0   p ar alleled   b r an c h es.  So   t h w h o le  SF C L   m o d u le  i s   d es ig n ed   as   s h o w n   i n   F ig u r e     4 ( a)   an d   th e   r ea SF C L   m o d u le  is   s h o w n   in   Fig u r   4 ( b ) .   I co n s i s ts   o f   t wo   p ar ts   in   s er ies  a n d   ea ch   p ar h as  5   G1 0   f o r m er s   in   p ar allel  w h ic h   h a v 1 0   p ar a lleled   tap es.  T h p er f o r m an ce s   o f   s in g le  m o d u le  a n d   th la b o r ato r y   test   o f   t h e   w h o le  S FC L   p r o to ty p h a v b ee n   f u ll y   co n d u cted   an d   th e   r esu lt s   w i ll  b p r ese n ted   i n   t h e   p ap er .   An d   in - g ir d   test   w ill s tar t in   Octo b er   2 0 1 3 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 7 :   64     70   66       Fig u r 3 .   Stru ct u r o f   Sin g le   C u r r en L i m it in g   Mo d u le           Fig u r 4 .   ( a)   Stru ctu r o f   th W h o le  SF C L   Mo d u le.   ( b )   R ea l SFC L   Mo d u le.       4.   M O DULE   T E S T S   4 . 1 .   Co nta ct   Resis t a nce  T est  F o Sin g le  M o du le      T h er ar 1 0   lim iti n g   m o d u le s   in   p ar allel  in   t h i s   SF C L .   I f   t h cu r r en i s   n o eq u al l y   d is tr i b u ted   an d   o n m o d u le  h as  h i g h er   c u r r e n t h a n   o th er s ,   th e   cu r r e n p a th   q u e n c h es  f ir s a n d   o th er s   f o llo w   e v en   w it h o u t   f au lt.  Un b ala n ce d   cu r r en d is tr ib u tio n   m a y   lead   to   d is as ter   d u r in g   th n o r m al  o p er ati o n .   So   th co n tac r esis ta n ce   o f   cu r r e n p ath s   h as  to   b m ea s u r ed   to   en s u r e   th u n i f o r m it y   o f   t h c u r r en o f   ea c h   li m iti n g   m o d u le.   C o n tact  r esis ta n ce s   o f   2 0   cu r r en p ath s   ar s h o w n   i n   T ab le  3 .   T ab le  3   s h o w s   t h at   co n tact  r esis ta n ce s   o f   m o s c u r r en t   p ath s   ar b et w ee n   0 . 1 0   m Ω   to   0 . 1 2   m Ω .   So m o f   t h co n tact   r esis ta n c es  ar a   litt le   lar g e r   b ec au s o f   th s o ld er in g   tech n iq u e.   T h m ax i m u m   a n d   m i n i m u m   co n tact  r esi s ta n ce s   ar e,   r esp ec tiv el y   0 . 1 6 3   m Ω   an d   0 . 1 0 1   m Ω .   T o   s o lv th u n i f o r m i t y   p r o b le m ,   th d ata  o f   co n tact  r esis tan ce s   h a s   b ee n   o p ti m ized .   2 0   cu r r en p ath s   ar d iv id ed   in to   p air s .   E ac h   p air   o f   cu r r en p ath s   h a s   s i m ilar   v al u o f   co n tact  r esi s tan ce   an d   is   tr ea ted   as  th t w o   s id es   o f   a   li m it in g   m o d u le.   Fo r   e x a m p le,   p at h   1 0   a n d   p ath   2 0   s h ar in g   th e   b ig g est   v alu e   ar c h o s en   to   f o r m   t h t w o   s id es o f   li m iti n g   m o d u le  w i th   th e   b ig g est   co n tact  r esis ta n ce .   T h en   th e   te n   li m iti n g   m o d u les   ar d iv id ed   in to   t w o   g r o u p s .   Fi v o f   th e m   h a v in g   lar g er   co n ta ct  r esis tan ce   ar in   g r o u p   an d   lab eled   as  p ar I .   An d   th e n   th o t h er s   w it h   s m aller   co n tact  r esi s ta n ce   ar in   g r o u p   an d   lab eled   as  p ar I I .   I n   th is   w a y ,   t h e   cu r r en u n if o r m it y   o f   ea c h   l i m itin g   m o d u le  i s   i m p r o v ed .   T h m a x i m u m   a n d   m in i m u m   co n t ac t r esis ta n ce s   o f   a   s in g le   li m iti n g   m o d u le  ar e   ab o u 0 . 0 8 1   m Ω   a n d   0 . 0 5 2   m Ω ,   r esp ec tiv el y .   T o   an al y ze   t h e   d is tr ib u tio n   o f   d c   cu r r en t,  s o m e   ca lc u latio n s   ar e   p er f o r m ed   o n   t h b asi s   o f   s u c h   m o d u le   co n tact   r esis tan ce s .     T h m o d u les  w it h   th b ig g e s a n d   s m alles co n tact  r esis ta n ce s   ac co u n f o r   ab o u 1 6 . 0 5 an d   2 2 . 0 3 o f   t h to tal  c u r r en t,   r esp ec tiv el y .   T h p er ce n ta g d if f er en ce   is   5 . 9 8 %.       T a b le 3 .   Co n tac Re sista n c e   o f   2 0   Cu rre n P a th s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n a lysi s   o f S u p erco n d u ctin g   F a u lt C u r r en t Limite r   in   …    ( S . S a n jeev a   R a yu d u )   67   4 . 2 .   DC  F lo w - T hro ug h T est   T h SF C L   m o d u le   is   ass e m b l ed   af ter   t h 1 0   li m iti n g   m o d u l es  h a v b ee n   o p ti m ized   an d   g r o u p ed .   I n   o r d er   to   test   th cu r r en u n i f o r m it y   o f   ea c h   li m iti n g   m o d u le  i n   liq u id   n itro g e n   ( L N2 ) ,   th d f lo w - th r o u g h   test   is   ca r r ied   o u t   f o r   th e   w h o le   S FC L   m o d u le.   Di f f er e n d c   cu r r en ts   ar ap p lied   to   th e   w h o l SF C L   m o d u le   i n   L N2 .   W u s m u lti - ch a n n el  d ata  ac q u is itio n   s y s te m   to   m ea s u r t h cu r r en o f   ev er y   li m iti n g   m o d u le.   T h cu r r en t is  s h o w n   i n   Fi g u r 5 .   Fig u r 5   s h o w s   t h at   th e   c u r r en ts   o f   m o s m o d u le s   ar s i m ilar .   T h m a x i m u m   an d   th m i n i m u m   v alu e s   o f   t h cu r r en ts   ar s h o w n   i n   T ab le  4 .   Fro m   th T ab le  4 ,   it  is   o b s er v ed   th at  t h p er ce n ta g d if f er en ce   is   ab o u 6 . 1 %.  T h is   p er ce n tag e   d if f er e n ce   o f   e x p er i m e n ts   is   a   litt le   b ig g er   t h a n   t h at   in   p ar b y   ca lcu la tio n   b ec au s e   co n t ac r esis tan ce   also   co n tain s   t h j o in r es is ta n ce   b et w ee n   li m it in g   m o d u le s   a n d   th co p p er   cu r r en b u s .   T h i s   co n tact   r esis tan ce   b r in g s   m o r u n b alan ce d   cu r r e n t.   A cc o r d in g   to   th s y s te m   c u r r en an d   t h p er ce n tag d i f f er e n ce   in   T ab le  I V,   th d if f er en c b et w ee n   t h m ax i m u m   a n d   m i n i m u m   c u r r en ts   o f   li m it in g   m o d u les  is   ab o u 1 5 2 . 5   A .   T h m a x i m u m   cu r r en o f   s i n g le  li m it in g   m o d u le   w it h   t w o   cu r r en p at h s   is   ab o u 5 9 5   A ,   w h i ch   i s   s a f to   YB C O   tap es.  An d   th d i f f er en ce   o f   cu r r en ts   i s   ac ce p tab le  f o r   th w h o le  SF C L .                                                                                 F ig u re   5.   Distr ib u ti o n   o f   th e   DC C u rre n t       T a b le 4 .   M a x im u m   a n d   M in im u m   V a lu e o f   th e   Cu rre n ts         4 . 3 .   A F lo w - T hro ug h T est   T h d cu r r en s o u r ce   ca n   p r o v id m ax i m u m   cu r r en o f   8 7 5   A .   So   ac   f lo w - t h r o u g h   ex p er i m en is   co n d u cted   to   tes t h u n i f o r m i t y   o f   ev er y   li m i tin g   m o d u le   in   h i g h er   cu r r e n s y s te m .   A n d   th te s r es u lt s   w il l   b u s e f u f o r   th e   p o w er   ca p ac i t y   ac   s y s te m   i n   th e   f u t u r e.   T h s y s te m   v o ltag e   is   p r o v id ed   b y   v o ltag e   r eg u la - to r   w h ich   ca n   v ar y   u p   to   6 6 0   V.   T h v o ltag r eg u lato r   is   co n n ec ted   w i th   2 2 0   V/5   s tep - d o w n   tr a n s f o r - m er .   T h test   cir cu it   is   s h o w n   i n   Fig u r e .   6 ( a)   an d   th d SF C L   p r o to ty p w i th   a   s h u n r esis to r   is   s h o w n   i n     Fig u r e .   6 ( b ) .        T h SF C L   p r o to t y p is   co n n e cted   in   p ar allel  w it h   s h u n r esis to r .   T h lin r esi s tan ce   i s   in   s er ies   w it h   t h tr an s f o r m er   a n d   SF C L .   A   s er ie s   o f   test s   h a v b ee n   p er f o r m ed   at  d if f er e n v o l tag lev el s .   C u r r en t   f lo w i n g   t h r o u g h   t h S FC L   i s   m ea s u r ed   b y   ac   cu r r en t se n s o r   an d   th v o lta g o f   e v er y   li m i t in g   m o d u le  i s   test ed   b y   m u lti - ch a n n el  o s cillo s co p YOKO G A W A   D L 8 5 0 .   T h test   d ata  is   s h o w n   i n   T ab le  V.         T ab le   5   s h o w s   t h at  th m o d u l 1 5   h av lar g er   v o lta g es  t h an   m o d u le  6 1 0   b ec au s th f o r m er   h a s   b ig g er   co n tact  r e s is ta n ce s   th a n   th latter .   Ho w e v er ,   th v o ltag es  o f   m o d u le  1 5   ar v er y   s i m ilar ,   s o   i s   th e   m o d u le  6 1 0 .   T h r esu lts   s h o w   t h at  ea ch   l i m i tin g   m o d u le  h as  g o o d   u n i f o r m i t y   i n   h i g h e r   cu r r en s y s te m .   I ca n   m ee t t h r eq u ir e m en ts   o f   t h r ea l iso lated   d s y s te m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 7 :   64     70   68       F ig u re   6 .   (a A F lo w - T h ro u g h   T e st P latf o rm .   (b DC S F CL   P r o to t y p e       T a b le 5 .   A F lo w - T h ro u g h   T e st         T a b le 6 .   L im it in g   E ff e c ts  o f   Di ff e re n S h u n Re sisto r         5.   M O DE L I N G   AN SI M UL AT I O     B ef o r th I n g r id   test ,   s i m u l atio n s   ar ca r r ied   o u to   r ese ar ch   th cu r r e n li m iti n g   e f f e ct.   T h d c   n et w o r k   i s   b u ilt  in   Ma t lab /s i m u lin k   b ased   o n   t h r ea p ar a m eter s   o f   th i s o lated   s y s te m .   T h SF C L   m o d el   [ 1 1 ]   is   u s ed   i n   t h s y s te m   to   s i m u late  it s   i m p ac o n   t h d n e t w o r k .   T h s i m u latio n   m o d el  i n   Ma tlab / s i m u l in k   is   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .   A   s er ie s   o f   s i m u latio n s   ar ca r r ied   o u to   d eter m in e   th e   v al u o f   s h u n r esi s to r .   T h r o o m   te m p er at u r r esis ta n ce   o f   SF C L   is   ab o u 0 . 4 5 2   Ω .   S o   th v alu o f   s h u n r esis to r   s h o u ld   b ar o u n d   0 . 5   Ω .   T h cu r r en li m it in g   ef f ec t s   o f   d if f er e n s h u n r esis to r s   ar s h o w n   in   T ab le  VI .   C o n s id er in g   th li m iti n g   ef f ec a n d   t h co o p er atio n   w it h   o th er   elec tr ical  eq u ip m en ts ,   th e   s h u n t   r esis to r   in   p ar allel  w it h   th e   s u p er co n d u cto r   is   s et  as  0 . 6   Ω   to   a d j u s th li m ited   cu r r en an d   to   av o id   th o v er - v o ltag es.  T h d c   s y s te m   i s   s tab le  at  =   0 . 7   s .   Si m u latio n s   ar ca r r ied   o u t   w it h   th e   s h o r t - cir cu it  f a u lt  h ap p en ed   at   =   0 . 8   s   ( 0   s   a t h e   b eg in n i n g   o f   t h s i m u la tio n ) ,   an d   th e   f a u lt   w ill b clea r   a 1 . 0   s .   T h to tal  s i m u latio n   ti m i s   2 0 0   m s .   Sh o r t   cir cu it  cu r r e n ts   w i th   a n d   w it h o u SF C L   ar s h o w n   i n   Fi g u r 8 .       T h s h o r cir cu it  c u r r en t s   in   F ig u r 8 ( a)   ar e   d am p ed   o s ci llatio n   cu r v es   b ec au s o f   t h lar g in d u ctan ce   a n d   lar g e   ca p ac ito r   b eh i n d   th e   r ec tif ier   b r id g e   u s ed   to   s tab ilize  t h d c u r r en t   a n d   v o lta g e.   Fro m   F ig u r 8 ( a) ,   it  is   o b s er v ed   t h at  t h s h o r t - cir cu i c u r r en i s   s ig n i f ica n tl y   li m ited   b y   S FC L .   T h r esp o n s ti m o f   SF C L   i s   ab o u t   1 . 5   m s ,   as  s h o w n   in   Fig u r 8 ( b ) .   T h e   p ea k   v a lu e   o f   f a u lt   c u r r en i s   li m ited   to   ab o u t   5 0 o f   t h f a u lt   cu r r e n w i th o u SF C L   w it h in   2   m s .   T h e   s i m u lat io n   r esu l ts   s h o w   SF C L   h as  th cu r r e n li m iti n g   ab ilit y   i n   t h r ea is o lated   d n et w o r k   an d   w il p r o v id e   th i m p o r ta n t r ef er en ce   f o r   th e   f ield   test   i n   I n g r id   d e m o n s tr atio n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n a lysi s   o f S u p erco n d u ctin g   F a u lt C u r r en t Limite r   in   …    ( S . S a n jeev a   R a yu d u )   69   Fig u r e.   7 .     Si m u latio n   Mo d el  o f   th D C   Net w o r k       Fig u r e   8 .   ( a)   Sh o r C ir cu it C u r r en t C u r v e s   W ith   an d   W it h o u t   SF C L .   ( b )   R is i n g   E d g o f   S h o r t Ci r cu it  C u r r en t C u r v e s   W ith   an d   W it h o u S FC L       6.   CO NCLU SI O N   T h d esig n   an d   a n al y s i s   o f   d SF C L   w it h   R en e w ab le  e n er g y   s o u r ce   h as   b ee n   i n tr o d u ce d   in   t h i s   p ap er .   A   s er ies  o f   test s   o f   HT tap es  p r o d u ce d   b y   SJ T an d   A MS C   ar ca r r ied   o u to   test   th tap e   ch ar ac ter is tic s   an d   to   p r o v th cu r r en l i m iti n g   ab ilit y   o f   s u p er co n d u cti n g   m ater ia ls .   SF C L   m o d u les  ar e   ass e m b led   to g eth er   t h r o u g h   o p ti m izi n g   th co n tact  r esis tan ce   d ata  o f   1 0   lim iti n g   m o d u le s .   DC   a n d   AC   f lo w - th r o u g h   te s ts   ar ca r r ied   o u to   m ea s u r th u n i f o r m i t y   o f   ea ch   li m iti n g   m o d u le.   T h test   r esu lt s   s h o w   t h at  t h e   m o d u le  u n i f o r m it y   ca n   m ee t   th r eq u ir e m en ts   o f   th r ea is o lated   d n et w o r k .   B ased   o n   th test   d ata,   s i m u lat io n s   ar p er f o r m ed   to   r esear ch   t h i m p ac o f   S FC L   o n   r ea d s y s te m   an d   d eter m i n th SF C L   p ar am eter s   s u itab le  f o r   th n e t w o r k .   Si m u latio n   r esu l ts   i n d icate   th at  th d SF C L   n ee d s   6 6   m   YB C tap es  i n   s er ies  a n d   1 0   li m i tin g   m o d u le s   i n   p ar allel.   T h SF C L   w it h   0 . 6   Ω   s h u n t   r esis to r   is   ab le  to   r ed u ce   th f a u l t   cu r r en t to   5 0 . 7 6 % o f   th o r ig i n al  v al u e.       RE F E R E NC E S   [1 ]   Y.  Hu a n g   a n d   Z .   Xu ,   S t u d y   o n   th e   p u re   d c   tran sm issio n   sc h e m e   f o r   Ch in a ’s  f u tu re   p o w e tran s m i ss io n   f o rm   th e   w e st t o   e a st,” i n   Pr o c .   IEE E   Po w e r E n g .   S o c .   Ge n .   M e e t. ,   2 0 0 4 ,   p p .   1 4 5 9   1 4 6 3 .   [2 ]   H.  Hu a n g ,   Z.   X u ,   W .   Wan g ,   a n d   C.   W a n g ,   T ra n sie n sta b il it y   a n a ly sis  o f   sh a n g h a p o we g rid   w it h   m u lt ip l e   HV DC l i n k s,” in   Pro c .   In t .   POW ER CON S y st.  T e c h n o l . ,   p p .   1 6.   [3 ]   L .   X iao ,   S .   Da i,   L .   L in ,   Z .   Zh a n g ,   a n d   J.   Zh a n g ,   HT S   p o w e tec h n o l o g y   f o f u tu re   DC  p o w e g rid ,   IEE T ra n s.   Ap p l .   S u p e rc o n d . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   3 ,   p .   5 4 0 1 5 0 6 ,   Ju n .   2 0 1 3 .   [4 ]   G .   F .   T a n g ,   M u lt ip le - term in a D p o w e tran s m issio n   a n d   DC  p o w e r   g rid   tec h n o lo g y ,   p re se n ted   a th e   F ra g ra n t   Hill   S c i.   M e e ti n g ,   Be ij in g ,   C h i n a ,   S e p .   2 7 2 9 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   L .   Ye   a n d   L .   L in ,   S tu d y   o f   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n l im it e rs  f o s y ste m   in teg r a ti o n   o f   w in d   f a r m s,”  IEE T ra n s.  Ap p l.   S u p e rc o n d . ,   v o l .   2 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 3 3 1 2 3 7 ,   Ju n .   2 0 1 0.   [6 ]   O.  B.   Hy u n ,   H.   R.   Kim ,   J.  S i m ,   Y.  H.  Ch u n g ,   K.   B.   P a rk ,   B.   W .   L e e ,   a n d   I.   S .   Oh ,   6 . 6   k V   re sistiv e   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n li m it e r   b a se d   o n   YBCO   f il m s,   I EE T ra n s.  A p p l.   S u p e rc o n d . ,   v o l.   1 5 ,   n o .   2 ,   p p .   2 0 2 7   2 0 3 0 ,   J u n .   2 0 0 5 .   [7 ]   L .   M a rti n i,   M .   Bo c c h i ,   M .   A sc a d e ,   A .   V a lza sin a ,   V .   Ro ss i,   C.   Ra v e tt a ,   a n d   G .   A n g e l,   L iv e - g rid   in sta ll a ti o n   a n d   f ield   tes ti n g   o f   th e   f irst  Italian   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n li m it e r,   IEE T ra n s.  A p p l .   S u p e rc o n d . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   3 ,   p .   5 6 0 2 5 0 4 ,   Ju n .   2 0 1 3 .   [8 ]   H.  S h i n ,   S .   C h o ,   J.  H u h ,   J.  Kim ,   a n d   D.  Kw e o n ,   A p p li c a ti o n   o n   o f   S F CL   in   a u t o m a ti c   p o w e c h a n g e o v e s w it c h   s y ste m   o f   e lec tri c   ra il w a y s,”  IEE E   T ra n s.  A p p l.   S u p e rc o n d . ,   v o l.   2 2 ,   n o .   3 ,   p .   5 6 0 0 7 0 4 ,   J u n .   2 0 1 2 .   [9 ]   M .   No e ,   A .   Ho b l ,   P .   T ix a d o r,   L .   M a rti n i ,   a n d   B .   Du t o it ,   C o n c e p t u a d e sig n   o f   a   2 4   k V ,   1   k A   re sistiv e   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n li m it e r,   IEE T r a n s.  Ap p l.   S u p e rc o n d . ,   v o l .   2 2 ,   n o .   3 ,   p .   5 6 0 0 3 0 4 ,   Ju n .   2 0 1 2 .   [1 0 ]   Z.   Ho n g ,   J.  S h e n g ,   J.  Zh a n g ,   B.   Li n ,   L .   Yin g ,   Y.  L i,   a n d   Z.   Jin ,   Th e   d e v e lo p m e n a n d   p e rf o r m a n c e   tes o a   1 0   k r e sistiv e   t y p e   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n l im it e r,   IEE T ra n s.   Ap p l.   S u p e rc o n d . ,   v o l.   2 2 ,   n o .   3 ,   p .   5 6 0 0 5 0 4 ,     Ju n .   2 0 1 2 .   [1 1 ]   Y.  Ch e n ,   S .   L i,   J.  S h e n g ,   Z.   Ji n ,   Z.   Ho n g ,   a n d   J.  G u ,   Ex p e rime n tal  a n d   n u m e rica stu d y   o f   c o - o rd i n a ti o n   o f   re sistiv e - t y p e   su p e rc o n d u c to f a u lt   c u rre n t   li m it e a n d   re lay   p ro te c ti o n ,   J .   S u p e rc o n d .   No v e M a g n . ,   v o l.   2 6 ,   n o .   1 1 ,   p p .   3 2 2 5 3 2 3 0 ,   No v .   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.