CN101840775A - 限流设备 - Google Patents

限流设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101840775A
CN101840775A CN201010136528A CN201010136528A CN101840775A CN 101840775 A CN101840775 A CN 101840775A CN 201010136528 A CN201010136528 A CN 201010136528A CN 201010136528 A CN201010136528 A CN 201010136528A CN 101840775 A CN101840775 A CN 101840775A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
stage
conductor
stage conductor
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010136528A
Other languages
English (en)
Inventor
马克·施泰默
雷纳·索伊卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
Publication of CN101840775A publication Critical patent/CN101840775A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/34—Cable fittings for cryogenic cables
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

一种利用超导材料构成的部件(4、5、6)限制电流的设备，所述部件布置在低温控制器(KR)中，该低温控制器包括两个金属管件(1、2)，所述金属管件相对于彼此同心布置，并且在它们之间配装真空绝缘(3)，所述低温控制器包围流经冷却剂的自由空间(FR)。所述部件(4、5、6)各自包括3个以稀土基超导材料(ReBCO)构成的阶段导体(7、8、9)，所述阶段导体布置成彼此绝缘并且相对于彼此同心。“n”个部件(4、5、6)布置在低温控制器(KR)中，并且它们的阶段导体周期性地彼此导电连接，以使每一个部件的内部阶段导体(7)连接到第二部件的中央阶段导体(8)，而该中央阶段导体(8)连接到第三部件的外部阶段导体(9)，n＝3或者3的整数倍。

Description

限流设备
技术领域
本发明涉及使用由超导材料构成的部件来限制电流的设备，所述部件布置在低温控制器中，该低温控制器包括两个金属管件，所述金属管件相对于彼此同心布置并且它们之间配装有真空绝缘，所述低温控制器包围冷却剂流经的自由空间(free space)(EP1681731A1)。
背景技术
作为示例，超导材料用作电力传输所用线缆中的导体。在现代技术中，超导材料包括复合材料，所述复合材料包含陶瓷材料，所述复合材料在足够低的温度下变成超导状态。如果充分冷却，则以这种方式构造的导体的直流电阻为零，只要不超过特定的电流水平，即临界电流水平。作为示例，适当的陶瓷材料是稀土(ReBCO)基氧化物材料，特别是YBCO(钇钡铜氧化物)或BSCCO(铋锶钙铜氧化物)。作为示例，足够将这种材料变成超导状态的低温介于67K和110K之间。作为示例，适当的冷却剂是氮、氦、氖和氢或者这些物质的混合物。
开始提到的这种限流设备可以作为一种熔断器安装在任何期望的传输路径中，诸如线缆路径或者其他开关组件中，或大或小幅值的电流通过该传输路径传输。目的是在受保护的传输路径上发生短路时，防止对受保护的传输路径造成严重损坏。发生短路时，所述设备的电阻显著增大，从而该设备本身明显减小峰值短路电流。然后，可以由断路器将所述传输路径断开，以便消除短路。一旦短路的原因消除，则传输路径可以再次连通，不需要对该限流设备进行任何改动。
开始引用的EP1681731A描述了一种具有至少一个用于限流的超导部件的设备。所述部件包括由超导材料构成的柱状支撑件，超导体绕制在该支撑件周围，且普通导体与其并联。多个这种部件布置成电气串联或并联，从而形成一种限流器。
发明内容
本发明的目的是使得开始提到的这种设备更为简化。
根据本发明，该目的得以实现在于：
所述部件各自包括由ReBCO材料构成的三个阶段导体(phaseconductor)，所述阶段导体布置成彼此绝缘并且相对于彼此同心布置；和
“n”个部件布置在低温控制器中，并且它们的阶段导体周期性地彼此导电连接，以使每一个部件的内部阶段导体连接到第二部件的中央阶段导体，而该中央阶段导体连接到第三部件的外部阶段导体，其中n＝3或者3的整数倍。
ReBCO材料是所谓的第二代超导材料。由ReBCO材料构成的导体较之第一代材料构成的导体来说，在通常导电范围内具有明显更低的电阻。所述部件的阶段导体有利地设计成它们的临界电流水平对应于这样的电流水平幅值，即，超过该电流水平幅值将会发生短路限流作用。一旦达到该电流水平时，阶段导体的超导材料变成普通导电状态。在这种状态下，ReBCO材料不良导电，因此直接导致阶段导体阻抗的显著增大，就是说，部件的电阻增大。因此，流经所述设备的电流受到明显且快速的限制。短路电流向所述部件引入的能量导致它们被加热。一旦短路电流受到限制，则所述设备将从所述传输路径迅速断开，以允许所述部件快速冷却下来。这样保证了所述设备不会被短路电流损坏。在短暂的冷却时间之后，并且在传输路径上的短路原因消除之后，所述设备将准备好再次操作，而不需要采取任何措施。
在所述设备的一种优选实施方式中，如果仅使用超导线缆构成的3个部件，则只需要少量的触点来连接阶段导体。这样降低了接触造成的损耗，特别是在使用第一代超导体例如BSCCO导体来连接各阶段导体的情况下。将设备的3个不同的阶段导体周期性地贯穿连接特别具有优势，因为使得整个设备具有特别均匀的阻抗。带有三个部件的设备还允许所述设备制作地非常紧凑，使得低温控制器具有相对较小的表面积，并且热损耗相应地较小。在正常操作过程中，相互补偿意味着不会有电磁场出现在每个部件的阶段导体的同心结构的外侧。因此，不会在低温控制器中感生出涡流，所述涡流可能会引起损耗。
附图说明
符合本发明的主体内容的实施例在附图中示出。
在附图中：
图1示出了根据本发明的设备的侧视示意图；
图2以放大显示的方式示出了图1所示设备的细节，；
图3同样以示意图的形式示出了所述设备的实施方式，该实施方式相对于图1所示内容进行了改动；
图4示出了所述设备的部件之间的导电连接布局。
具体实施方式
在以下内容中将解释用于3个(n＝3)部件的根据本发明的布置，每个部件具有3个超导阶段导体。利用适当的设计，两个或更多个单元也可以容纳在一个低温控制器中，每个单元具有3个这种部件。
图1示出了包括两个金属管件1和2的低温控制器KR，所述金属管件相对于彼此同轴布置。真空绝缘3位于管件1和管件2之间，所述管件也可以相对于它们的纵向横向地成波纹状。低温控制器KR包围冷却剂流经的自由空间FR，在该自由空间FR中布置三个部件4、5和6，每个部件具有3个阶段导体7、8和9，所述阶段导体彼此绝缘且相对于彼此同心布置。
超导阶段导体7、8和9具有优势地包括ReBCO构成的带材，准确地说，优选由YBCO构成的带材。内部阶段导体7构造在支撑件10周围，而该支撑件在所示实施例中，呈管件形式，具有优势地由玻璃纤维加强的塑料构成。绞合线可以用作支撑件10。阶段导体7被中央阶段导体8隔开一定距离地同心包围，而中央阶段导体8本身同样被外部阶段导体9隔开一定距离地同心包围。阶段导体之间的同心间隙是阶段导体7和8之间的绝缘层11与阶段导体8和9之间的绝缘层12。
绝缘层11和12具有优势地为自由间隙，如果支撑件10表现为管件形式，则在所述设备的操作过程中，流过低温控制器的冷却剂可以以通过支撑件10的相同方式通过该自由间隙。这允许一旦短路被纠正则所述设备可以更快地冷却下来。如果阶段导体适当地保持，则阶段导体之间的所述自由间隙可以在它们的端部被保持，而不需要额外的协助。但是，也可以将由绝缘材料构成且用料很少的间隔件配合在阶段导体之间的阶段导体跨度范围内的少数点上，所述间隔件几乎不会对流经阶段导体之间的冷却剂形成阻碍。还可以使用绝缘材料构成的管件作为绝缘层11和12，例如由玻璃纤维加强的塑料构成的管件。
在图1所示实施方式中，3个部件4、5和6可以布置在低温控制器KR中，使得在所述设备操作过程中，它们不会彼此接触而且冷却剂可以在它们周围流动。但是，如图2所示的绝缘层13也可以配合在部件4、5和6的外部阶段导体9上。
阶段导体7、8和9具有优势地包括施加了YBCO材料的带材，所述带材围绕它们各自的基片缠绕至少两层。包括所述带材的层彼此绝缘。多条带材在单个层中彼此并排布置，同样彼此绝缘，而且电气并联。为了实现尽可能长的YBCO材料长度，所述带材具有优势地以较短的绞距(lay)绕制。各个层的绕制方向优选为相反方向。除了带材之外，还可以使用施加了YBCO材料的导线。带材的绞距长度和绞距方向被选择成使得导体7、8和9具有尽可能小的电感。
从图1可以看出，部件4、5和6彼此并排布置在低温控制器KR中。这种设置允许所述设备轴向短且紧凑。但是，从图3中可以看出，部件4、5和6还可以前后地配合在低温控制器KR中，这样可以缩小低温控制器KR的直径。在这两个实施方式中，低温控制器具有相对较小的外表面区域，以及对应的较小热损耗。
三个部件4、5和6的阶段导体7、8和9彼此电气连接。由BSCCO构成的连接导体14具有优势地用于此目的。从图4中可以看出，连接是周期性的，且空间交换，以使所述设备中的每条阶段导体都能占据三个可能位置每一个。
在这一方面，作为示例，部件4的外部阶段导体9连接到部件5的内部阶段导体7，并且继续向远处前进到部件6的中央阶段导体8。部件4的中央阶段导体8连接到部件5的外部阶段导体9，并且继续向远处前进到部件6的内部阶段导体7。部件4的内部阶段导体7类似地连接到部件5的中央阶段导体8，继续向远处前进到部件6的外部阶段导体9。相应的连接导体14在图6中以交叉线示出。
以这种方式制造的所述设备连接到电流传输路径中，发挥作用。部件4、5和6则作为该传输路径的一部分。如果供电系统中发生短路，则电流水平升高的电流流过该传输路径。如果该电流水平高于部件4、5和6的阶段导体7、8和9中的临界电流水平，则它们的电阻将突然显著升高，导致所述设备的电阻突然增大。这种情形记录在适当的监控电路中，并导致传输路径断开。这样将允许部件4、5和6立即冷却下来。一旦短路原因消除，则传输路径可以再次连通。

Claims (8)

1.一种利用由超导材料构成的部件来限制电流的设备，所述部件布置在低温控制器中，该低温控制器包括两个金属管件，所述金属管件相对于彼此同心布置，并且在它们之间配有真空绝缘，所述低温控制器包围冷却剂流经的自由空间，其特征在于，
所述部件(4、5、6)各自包括3个以稀土基超导材料(ReBCO)构成的阶段导体(7、8、9)，所述阶段导体布置成彼此绝缘并且相对于彼此同心；和
“n”个部件(4、5、6)布置在低温控制器(KR)中，并且它们的阶段导体周期性地彼此导电连接，以使每一个部件的内部阶段导体(7)连接到第二部件的中央阶段导体(8)，而该中央阶段导体(8)连接到第三部件的外部阶段导体(9)，其中n＝3或者3的整数倍。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阶段导体(7、8、9)包括支撑所述超导材料的带材，所述带材彼此绝缘并在支撑件周围缠绕至少两层，所述层彼此绝缘并且优选以较短的绞距长度彼此叠置。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述带材的绞距长度和绞距方向设计成让所述阶段导体(7、8、9)具有尽可能小的电感。
4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于，各个所述层的所述带材电气并联。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述部件(4、5、6)物理上彼此并排布置。
6.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述部件(4、5、6)物理上前后布置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述阶段导体(7、8、9)由YBCO构成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，由BSCCO构成的超导体用作所述部件(4、5、6)的所述阶段导体(7、8、9)之间的连接导体(14)。
CN201010136528A 2009-03-13 2010-03-12 限流设备 Pending CN101840775A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09290181A EP2228806B1 (de) 2009-03-13 2009-03-13 Anordnung zur Strombegrenzung
EP09290181.8 2009-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101840775A true CN101840775A (zh) 2010-09-22

Family

ID=40823066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010136528A Pending CN101840775A (zh) 2009-03-13 2010-03-12 限流设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8304650B2 (zh)
EP (1) EP2228806B1 (zh)
JP (1) JP2010251713A (zh)
KR (1) KR20100103373A (zh)
CN (1) CN101840775A (zh)
AT (1) ATE519204T1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522277A (zh) * 2011-12-10 2012-06-27 中国科学院电工研究所 一种高温超导熔断器
CN103295695A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 尼克桑斯公司 具有超导性三相电力传输元件的系统
CN111541231A (zh) * 2020-05-19 2020-08-14 中天集团上海超导技术有限公司 一种增强三相同轴式超导电缆抗故障电流能力的方法
EP3891765A4 (en) * 2018-12-05 2022-08-17 Advanced Conductor Technologies LLC CABLES WITH SUPERCONDUCTING MAGNETS CONNECTED IN SERIES

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2690737T3 (en) * 2012-07-25 2017-12-11 Nexans Arrangement with three superconducting phase conductors
WO2015006350A2 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Advanced Conductor Technologies Llc Multiphase coaxial superconducting cables and corc degaussing system
EP3121860B1 (de) * 2015-07-21 2020-11-25 Nexans Anordnung zur strombegrenzung in einem der stromversorgung dienenden netzwerk
KR101676199B1 (ko) * 2015-12-02 2016-11-15 주식회사 포스코 열전도율 및 열팽창계수가 낮은 초전도 케이블용 강재 및 이를 포함하는 초전도 케이블
KR20230129393A (ko) 2020-11-18 2023-09-08 베어, 인크. 초전도 전력 전송 선로들의 냉각을 위한 시스템들 및 방법들
JP2023549521A (ja) 2020-11-18 2023-11-27 ヴェイル，インコーポレイテッド 懸垂型伝送線路又は地中伝送線路用の導体システム
US11581109B2 (en) 2020-11-18 2023-02-14 VEIR, Inc. Suspended superconducting transmission lines

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3643002A (en) * 1969-03-19 1972-02-15 Gen Electric Superconductive cable system
US6759593B2 (en) * 2000-11-14 2004-07-06 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Superconducting cable
US20030183410A1 (en) * 2003-06-09 2003-10-02 Sinha Uday K. Superconducting cable
EP1681731A1 (en) 2005-01-12 2006-07-19 Nexans Compact superconducting current limiting component in coil configuration with low inductance
US8360254B2 (en) * 2006-06-28 2013-01-29 Rtc Industries Inc. Angled support for displaying products
US20080194411A1 (en) * 2007-02-09 2008-08-14 Folts Douglas C HTS Wire

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522277A (zh) * 2011-12-10 2012-06-27 中国科学院电工研究所 一种高温超导熔断器
CN102522277B (zh) * 2011-12-10 2014-03-19 中国科学院电工研究所 一种高温超导熔断器
CN103295695A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 尼克桑斯公司 具有超导性三相电力传输元件的系统
EP3891765A4 (en) * 2018-12-05 2022-08-17 Advanced Conductor Technologies LLC CABLES WITH SUPERCONDUCTING MAGNETS CONNECTED IN SERIES
US11587701B2 (en) 2018-12-05 2023-02-21 Advanced Conductor Technologies Llc Series-connected superconducting magnet cables
CN111541231A (zh) * 2020-05-19 2020-08-14 中天集团上海超导技术有限公司 一种增强三相同轴式超导电缆抗故障电流能力的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2228806A1 (de) 2010-09-15
ATE519204T1 (de) 2011-08-15
US20100230126A1 (en) 2010-09-16
JP2010251713A (ja) 2010-11-04
US8304650B2 (en) 2012-11-06
EP2228806B1 (de) 2011-08-03
KR20100103373A (ko) 2010-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101840775A (zh) 限流设备
KR101548404B1 (ko) 초전도 도체 밴드로 구성된 2개 이상의 복합 도체를 구비한 저항성 스위칭 소자용 도체 배치 구조
US7558030B2 (en) Resistive superconducting fault current limiter
US6275365B1 (en) Resistive fault current limiter
US8532725B2 (en) Parallel connected HTS utility device and method of using same
JP2005100777A (ja) 超電導ケーブル
AU754643B2 (en) Electrical power transmission system using superconductors
US20080194411A1 (en) HTS Wire
CN103177815A (zh) 超导电缆
US8948831B2 (en) Transmission system with a superconducting cable
KR101781426B1 (ko) 초전도성 직류 전기 케이블
CN101361143A (zh) 超导电缆
CN101752036A (zh) 具有超导线缆的装置
CN103456454A (zh) 超导磁铁装置
JP4604775B2 (ja) 超電導ケーブル
CN102385955A (zh) 有至少一条超导性电缆的装置
CN103295695B (zh) 具有超导性三相电力传输元件的系统
KR102033032B1 (ko) 초전도성 직류 케이블 시스템을 구비한 배열
KR20090110258A (ko) 두 개의 초전도체 케이블을 위한 연결장치
CN104134921B (zh) 一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法
KR101620495B1 (ko) 전류 제한 장치
KR100777182B1 (ko) 고온 초전도 전력 케이블
JP5742006B2 (ja) 常温絶縁型超電導ケーブルの端末構造
Escamez et al. Towards the development of new DC railway system architectures with the use of superconducting devices
JP2000067663A (ja) 超電導導体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100922