Développement d'outils pour l'étude de la distribution du courant critique dans des rubans supraconducteurs de type ReBCO

Les limiteurs de courants supraconducteurs de type résistif (rSFCLs) sont des dispositifs prometteurs pour les Second Generation (2G) High Temperature Superconductors (HTS) Coated Conductors (CCs). Le comportement intrinsèque des supraconducteurs est favorable pour ce genre d'application puisqu'il est possible d'utiliser la transition de l'état supraconducteur vers un état hautement résistif électriquement, communément appelé le quench. Le limiteur de courant serait donc idéal en opération normale puisqu'il n'ajouterait pas d'impédance au réseau. De plus, le limiteur de courant ne nécessite pas de contrôle externe pour fonctionner, celui-ci étant passif. L'architecture de base du CC assure que le courant transfère vers les couches stabilisatrices qui enrobent le supraconducteur lorsqu'il y a un court-circuit sur le réseau. Le rSFCL est extrêmement non-linéaire et il y a un fort couplage entre les parties thermique et électrique du dispositif. Une modification légère au niveau de l'architecture du ruban peut grandement modifier la réaction du limiteur de courant lors d'un court-circuit parce qu'il faut considérer la masse thermique, la conductivité électrique lors du quench ainsi que la conductivité thermique, tout cela dans un système évoluant dans le temps. Il est nécessaire d'avoir des outils permettant de simuler et tester l'architecture sélectionnée avant de l'implémenter dans des réseaux électriques à grande échelle. De plus, d'autres variables complexifiant le problème s'ajoutent lors de la fabrication des rubans. Malgré les efforts des producteurs, il reste des irrégularités locales au niveau du courant critique pouvant circuler dans le rSFCL. Selon l'amplitude du courant de défaut sur le réseau électrique, cela rend possible l'apparition de points chauds. Finalement, il faut aussi traiter l'interface entre les couches, qui peut autant être un oxyde natif ou un matériau déposé. La présence d'une interface résistive a été démontrée favorable pour accélérer la propagation de la chaleur dans les rSFCLs, ce qui permet de minimiser l'impact des points chauds sur le dispositif. Les rFSCLs doivent être en mesure de fonctionner sous diverses conditions du réseau électrique. Il peut s'agir d'un sursaut de courant aussi bien qu'un court-circuit complet. L'amplitude ainsi que la durée de l'incident peuvent faire varier la réaction du limiteur de courant. Les types de quenchs se divisent en deux catégories. Il y a d'abord le quench non-homogène, qui apparaît lorsque le sursaut de courant n'est pas suffisant pour affecter le ruban complet. Il y a alors création de divers points chauds.