LIMITADOR DE CORRENTE ELÉTRICA SUPERCONDUTOR RESISTIVO MONOFÁSICO RAFAEL C. FREITAS † , ERNESTO RUPPERT FILHO † , ROBERTO P. HOMRICH ‡ , CARLOS A. BALDAN * , CARLOS Y. SHIGUE * , DALTRO G. PINATTI * † Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Departamento de Sistemas e Controle de Energia, Laboratório de Dinâmica de Máquinas Elétricas Caixa Postal 6101 – CEP 13083-970 - Campinas, SP, Brasil ‡ UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul, Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica, Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia, Av. Oswaldo Aranha, 103 - CEP 90035-190 - Porto Alegre, RS, Brasil * Faculdade de Engenharia Química de Lorena, Departamento de Engenharia de Materiais, Laboratório de Supercondutividade Caixa Postal 116 - CEP 12600-000 - Lorena, SP, Brasil E-mails: rafael@dsce.fee.unicamp.br, ruppert@fee.unicamp.br homrich@eletro.ufrgs.br, cabaldan@demar.faenquil.br, cyshigue@demar.faenquil.br, pinatti@demar.faenquil.br Abstract⎯ This paper presents the analysis, design, construction and ac test results of low voltage single-phase resistive superconductor electrical current limiters. Two different types of resistive superconductor current limiter are presented: the first one is built with three concentric, cylindrical and helicoidal coils connected in parallel and the second one is built with two superposed cylindrical helicoidal coils connected in series and in opposite magnetic polarities. Both are built using the GEC Alstom CuNi matrix superconductor type C wire for ac applications, wound on fiberglass tubes and the final assembly is mechanically arranged and immersed in a cryostat filled with liquid helium at 4K. The superconductor material in this wire is the NbTi alloy. Keywords⎯ Current limiter, superconductor, electrical protection, electromagnetic calculation. Resumo⎯ Este artigo apresenta a análise, projeto, construção e resultados de ensaio em c.a. de um limitador de corrente elétrica supercondutor resistivo monofásico de baixa tensão. Dois diferentes tipos de limitadores de corrente elétrica supercondutores resistivos são apresentados: o primeiro é construído com três bobinas cilíndricas, helicoidais e concêntricas conectadas em paralelo e o segundo é construído com duas bobinas cilíndricas, helicoidais, concêntricas e deslocadas axialmente conectadas em série e com polaridades magnéticas opostas. Ambas são enroladas em tubos de fibra de vidro com fio supercondutor tipo C de matriz CuNi para aplicações em c.a. da GEC Alstom. A montagem final do conjunto é imersa em um criostato contendo hélio líquido a 4K. O material supercondutor deste fio é formado por uma liga de NbTi. Palavras-chave⎯ Limitador de corrente, supercondutor, proteção elétrica, cálculo eletromagnético. 1 Introdução Com a contínua expansão dos sistemas de distribuição elétrica nos modernos parques industriais, os níveis de curto-circuito em alguns pontos podem exceder a capacidade de proteção das chaves e dos disjuntores instalados. O custo de instalação de novas chaves e disjuntores pode ser muito alto o que torna economicamente atrativa a instalação de um limitador de corrente elétrica supercondutor resistivo (LCSR), capaz de limitar a corrente de curto-circuito de forma muito rápida e segura e a níveis capazes de serem interrompidos pelos disjuntores e por chaves sub-dimensionadas para aquele sistema. Quando ocorre um aumento na intensidade da corrente elétrica devido a um curto- circuito ou a condições de sobrecarga, o material supercondutor transita do estado supercondutor para o estado normal de condução, fenômeno denominado “quench”, em um curto espaço de tempo, menos de 1ms o que representa menos de 1/16 de um ciclo de corrente alternada a 60Hz. Através desta transição, uma resistência em série é introduzida no sistema, aumentando sua impedância e limitando a corrente elétrica a um valor pré-determinado. Vários artigos relatam os desenvolvimentos neste tipo de equipamento, entre eles (Michael,1995) e (Teklletsadik,1999) podem ser citados. Neste artigo são apresentados detalhes adicionais do projeto de um LCSR monofásico. É também apresentada a construção e ensaios de dois tipos de LCSR monofásicos utilizando o fio de NbTi tipo C da Alstom, refrigerado a 4 K com hélio líquido, cujas características c.c. e c.a. são apresentadas na Figura 1. 2 Projeto Eletromagnético do LCSR Para cada valor de corrente elétrica existe um valor correspondente de densidade de campo magnético na