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Des rubans supraconducteurs pour un limiteur de courant de défaut

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Par publié le à 01h58

Des rubans supraconducteurs pour un limiteur de courant de défaut

La deuxième génération améliore la conductivité de 90 %

Première mondiale, Nexans met en service un limiteur de courant de défaut utilisant des rubans supraconducteurs, ce qui réduit de 90 % les pertes déjà faibles dans ces matériaux travaillant à -180°C. Des retombés du projet européen Ensystrob.

Le spécialiste des câbles Nexans annonce la mise en service du premier limiteur de courant de défaut supraconducteur (SFCL) résistif au monde, reposant sur des rubans supraconducteurs de deuxième génération. Il été installé pour protéger des courts-circuits l'alimentation en moyenne tension des concasseurs de la centrale à lignite de Boxberg (Allemagne) de Vattenfall Europe Generation AG. Il prend la suite d’un SCFL de première génération installé en 2009, qui utilisait des matériaux supraconducteurs massifs.

Ces rubans réduisent d’environ 90 % les pertes déjà faibles dans le matériau conducteur, et donc les coûts d’exploitation. En outre, ils réagissent encore plus rapidement à un court-circuit que les matériaux de première génération.

Ce SCFL est conçu pour un courant nominal de 560 A à 12 000 V, mais il autorise également le bref passage de courants allant jusqu’à 2 700 A sans se déclencher. Il s’agit d’une condition essentielle pour que les concasseurs puissent tirer sans problème un courant élevé lors de leur démarrage.

Le fonctionnement d’un SCFL

Le limiteur de courant fonctionne selon un principe similaire à un disjoncteur basse tension dans les habitations, mais au niveau du réseau moyenne/haute tension. De plus, une fois déclenché, il n’interrompt pas entièrement le flux d’électricité.

En temps normal, ses éléments supraconducteurs laissent passer le courant pratiquement sans résistance. Si un niveau critique de courant est dépassé, par exemple en cas de court-circuit, le conducteur quitte son état supraconducteur en l’espace de quelques millisecondes pour se transformer en une résistance électrique élevée. Seul un courant résiduel, défini précisément, continue alors à passer, ce qui permet au système de protéger l’ensemble des composants en aval, tels que les disjoncteurs, contre une surcharge susceptible de les endommager.

L’un des principaux avantages du SFCL réside dans sa sécurité intrinsèque : en effet, il réagit à un court-circuit sans avoir besoin d’un signal de déclenchement externe. A la différence des systèmes pyrotechniques qui doivent être remplacés après déclenchement, il peut revenir en mode normal dès que le court-circuit a disparu et que le matériau retrouve son état supraconducteur.
« Nous disposons désormais d’une seconde option de matériaux supraconducteurs pour la fabrication de systèmes d’énergie, ce qui ouvre la voie à un éventail encore plus large d’applications pour nos limiteurs de courant de défaut, afin d’aider nos clients à renforcer la sécurité de leur personnel et de leur équipement, tout en réduisant leurs coûts d’infrastructure. La modernisation et l’expansion des réseaux d’énergie en vue de répondre aux besoins en évolution rapide de nos clients exigent des solutions intelligentes et de nouvelles fonctionnalités », explique Jean-Maxime Saugrain, Directeur Technique de Nexans.

Des conducteurs déposés

Ce limiteur de courant de défaut utilise des rubans supraconducteurs en YBCO (oxyde mixte d’yttrium, de baryum et de cuivre), également appelés ‘‘conducteurs déposés’’. A des températures inférieures à -180°C, la mince couche de céramique devient supraconductrice et offre une conductivité électrique environ 10 000 fois supérieure à celle du cuivre.

Les composants limiteurs de courant à rubans supraconducteurs de deuxième génération ont été développés au cours des deux dernières années dans le cadre du projet Ensystrob. Les partenaires de ce projet sont Nexans SuperConductors GmbH, le Karlsruhe Institute of Technology (KIT), les universités technologiques de Cottbus et de Dortmund, ainsi que le groupe énergétique Vattenfall. Le Ministère fédéral allemand de l’Economie et de la Technologie (BMWi) a cofinancé le projet à hauteur d’environ 1,3 millions d’euros.

Pour le constructeur, cette installation dans une centrale ne constitue que l’une des nombreuses applications potentielles de la technologie SCFL. Par exemple, dans le secteur des énergies renouvelables où la capacité à fournir plus de puissance est souvent bridée par le niveau des courants de court-circuit.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.nexans.com



 

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