Catarino, IsabelPina, JoãoDurão, Diogo Miguel Dias2024-02-192024-02-192023-11http://hdl.handle.net/10362/163752Superconducting fault current limiters (SFCLs) are recognized as one of the large-scale applications of high-temperature superconducting (HTS) materials with the highest potential to reach the commercial market. SFCLs can be integrated into multiple locations in electrical grids, contributing to the electrification of the energy system and, thus, to the Energy Transition. Besides limiting the levels of short-circuit currents, SFCLs allow, e.g., increasing the penetration of renewable generation while keeping the ratings of existing protections and postponing investments by utilities. Several topologies of SFCLs have been developed, with the two most mature being the resistive and inductive, with the latter existing in two different types named saturated cores and transformer-type SFCL. The transformer-type SFCL is the focus in this dissertation and is comprised of a three-phase transformer with three short-circuited HTS secondary windings as its secondaries. By inducing voltage in these superconducting secondaries, AC losses are generated, which should be estimated before creating proper cryogenic solutions for these SFCLs. Another important aspect of the SFCL power loss behaviour when connected to the distribution grid is the effect of unbalanced currents on this device, which also may increase AC losses. This dissertation aimed to study theAC loss behaviour of such devices in environments with distinct load balance via extensive experimental measurements as an effort to learn how to improve the SFCL, especially its cryostat design. This objectivewas accomplished by creating three HTS windings from HTS tapes using methods for superconductor jointing and build instrumentation which can effectively measure the current and electromotive force of these secondaries while operating as part of a Transformer-type SFCL. The results obtained in this work characterize these AC losses and demonstrate that there is a relevant effect on the losses in the secondaries due to unbalanced loads.Limitadores de corrente de falha supercondutores (SFCLs) são reconhecidos como uma das aplicações em grande escala dos materiais supercondutores de alta temperatura (HTS) com maior potencial para entrar no mercado comercial. SFCLs podem ser integrados em múltiplos locais das redes elétricas, contribuindo para a eletrificação do sistema energético e, por isso, para a Transição Energética. Além de limitaram a corrente de curtos-circuitos, SFCLs permitem, por exemplo, aumentar a penetração de geração renovável enquanto se mantém a qualidade da proteção existente e se prolonga investimentos dos serviços. Várias topologias de SFCLs foram desenvolvidas, com as duas mais avançadas sendo os resistivos e os indutivos, este último tendo dois tipos chamados SFCL de núcleos saturados e de tipo transformador. O de tipo transformador é o foco desta dissertação e é composto por um transformador trifásico com três enrolamentos HTS curto-circuitados como secundários. Ao induzir tensão nestes secundários supercondutores, perdas AC são geradas, que devem ser estimadas antes de se criar as soluções criogénicas apropriadas. Outro importante aspeto do comportamento das perdas energéticas do SFCL quando conectado a uma rede de distribuição é o efeito das correntes desequilibradas, que possivelmente aumentam as perdas AC. Esta dissertação dedicou-se ao estudo do comportamento das perdas AC destes dispositivos em ambientes com equilíbrio de cargas distintos através de medidas experimentais para se aprender como aprimorar os SFCLs, sobretudo os modelos dos seus criostatos. Este objetivo foi cumprido ao produzir três enrolamentos HTS a partir de fita HTS usando métodos de junção de supercondutores e construindo instrumentação que consegue efetivamente medir a corrente e força eletromotriz dos secundários enquanto operam como componente de um SFCL classe transformador. Os resultados experimentais obtidos neste trabalho caracterizam estas perdas AC e demonstram que há efeitos relevantes destas perdas nos secundários devido às cargas desequilibradas.engTransformer-type SFCLAC lossesHTS windingUnbalanced loadsThreephaseCryostatsmaster thesis