Limitador de Corrente Trifásico
Limitador de Corrente Supercondutor Trifásico de 13,8 kV; 112,5 kVA.
A limitação de corrente em um circuito elétrico, num dado instante, pode ser obtida pelo incremento da impedância do referido circuito ou pelo desligamento do mesmo naquele instante. O princípio básico de um limitador de corrente supercondutor consiste na aplicação da propriedade de transição de um condutor do estado supercondutor para o estado normal. Basicamente três parâmetros são importantes para a manutenção de um limitador de corrente em estado supercondutor: a corrente crítica, a temperatura crítica e a densidade de fluxo magnético crítico. Sob o ponto de vista prático e operacional, a propriedade de transição dos supercondutores, ou o “quench”, funciona como uma chave que habilita ou desabilita uma impedância que está conectada em série no circuito, limitando a corrente que passa pelo material no momento em que este deixa de ser supercondutor.
A utilização de limitadores de correntes baseados em materiais supercondutores apresenta desempenho teoricamente superior às soluções clássicas, pois apresenta eficácia e rapidez de chaveamento nos diversos tipos de defeitos elétricos. Para que o limitador de corrente supercondutor possa operar há necessidade de um sistema de refrigeração, a fim de manter o material no estado supercondutor durante a operação normal do dispositivo limitador de corrente. O princípio da inserção da resistência de estado normal do supercondutor dar-se-á através do princípio da reflexão da impedância em circuito magneticamente acoplado. Como vantagens o limitador de corrente supercondutor pode-se citar a rápida atuação na limitação da corrente, baixa impedância, baixa dispersão e indução magnética, peso e volume reduzidos. Como desvantagens podem-se citar o emprego de temperaturas mais baixas do que as usuais, além da necessidade da inspeção regular.
A utilização de um sistema selado de recuperação do fluido criogênico evaporado pode reduzir a reposição regular do fluido criogênico. O limitador construído é constituído por um núcleo ferromagnético com três colunas. Em cada coluna há um criostato de vibra de vidro onde está alojado o supercondutor, sob banho de fluido criogênico, o nitrogênio líquido. No exterior do criostato encontra-se o enrolamento de excitação, pelo qual flui a corrente de carga, já que o limitador é conectado em série na linha de distribuição. O supercondutor empregado é do tipo “bulk” na forma de um cilindro de cerâmica supercondutora com 100 mm de altura por 60 mm de diâmetro e parede de 2mm. Neste protótipo está sendo empregada a cerâmica supercondutora Bi-2223, de temperatura crítica 108 K, fornecida pela Can Superconductors. A especificação do limitador construído é de potência 112,5 kVA e tensão de 13,8 kV.
Pelo princípio da reflexão da impedância entre os enrolamentos primário e secundário de um transformador, a impedância do enrolamento supercondutor, muito reduzida, é refletida para os enrolamentos de cobre. Como conseqüência, espera-se que o dispositivo apresente uma impedância equivalente muito reduzida durante a operação em regime permanente. Na ocorrência de um curto-circuito a corrente elevada nos enrolamentos de cobre aparece, também, no supercondutor, devido à relação de transformação existente entre estes enrolamentos. Nesta condição, o enrolamento supercondutor deverá transitar para o estado normal aumentando sua resistência elétrica que é refletida aos enrolamentos de cobre.
O projeto possibilitou a capacitação da equipe do LMEAE, e disponibilizou a construção de um equipamento que pode ser empregado para avaliação e testes em outros tipos de supercondutores e condutores.
