Investigation of the nanocomposite material YBa2Cu3O7−δ + ZrO2 as a resistive superconducting fault-current limiter

Abstract

The influence of CuO nanoscale inclusions as the second component of the composites on the transport properties of superconducting polycrystals YBa 2 Cu 3 O 7 was studied. Samples of YBa 2 Cu 3 O 7-δ with different content of CuO nanoparticles were synthesized. The analysis of magnetic properties was carried out within the framework of the extended critical state model. It was found that the addition of 20 wt.% CuO nanoparticles leads to an increase in the critical current density at T = 77 K. A further increase to 30 wt.% reduces the critical current density. The results of the experimental studies of a switching superconducting fault current limiter in AC voltage networks based on high-temperature superconductors (HTSC) of the 2 nd generation are given in this work. The testing equipment contains a series-connected HTSC module and a highspeed current switch with a break time of 9 ms. The high efficiency of the samples made from the YBa 2 Cu 3 O 7-δ + CuO nanocomposite material as an active element of a resistive current limiter is shown.

Properties of YBCO Ceramics Depending on Oxygen Doping

“…Из рисунка 5а и таблицы 1, видно, что как для микрокристаллической, так и компактированной керамики повышение температуры спекания на 1 °С приводит к росту ρ 300 всего на ~10 %, хотя абсолютные значения (ρ 300 ) для этих керамик различаются более чем в три раза. В то же время известно [24], что добавление наночастиц (до 12.6 % масс.) ZrO 2 (диэлектрик) в матрицу YBCO не приводит к существенному изменению ρ 300 (на уровне ~0.001 Ом•см).…”

“…При этом нестехиометрия по кислороду приводит либо к возникновению областей, в которых вакансии разупорядочены, либо образованию кластеров, представляющих собой смесь фаз с вакансионным упорядочением и разупорядочением, т. е. структур с отсутствием четких границ между фазами с различными, в среднем, значениями кислородной стехиометрии. Такие композитные материалы YBCO перспективны в качестве резистивного сверхпроводящего ограничителя тока короткого замыкания [43] и для создания электростатических конденсаторов [50]. Путем повышения содержания нанопорошков в таких материалах в виде «усов» и наночастиц CuO возможно [46] обеспечение высокой плотности тока благодаря сложному пиннингу вихрей.…”

Current-limiting characteristics of a modified flux-coupling type superconducting fault current limiter and its effects on the transient stability of a multi-machine power system

“…by researchers [6][7][8][9] . Among them, resistive-type SFCLs are advantageous owing to their low loss in the superconducting state, and can exhibit impedance without an external trigger, limiting the fault current in the quench state.…”