CN107851992A - 具有线圈和开关的电流限制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在上级电网中限制短路电流的电流限制装置。电流限制装置具有限制电流的线圈装置和与线圈装置电气串联的负载开关，其中开关被设计为负载开关。此外还涉及一种利用这种电流限制装置用于在电网中限制短路电流的方法，其中，流过线圈装置的短路电流借助线圈装置被限制到预设的限制电流，并且流过负载开关的限制电流会通过负载开关的断开而被中断。

Description

具有线圈和开关的电流限制装置
技术领域
本发明涉及一种用于在上级电网中限制短路电流的电流限制装置，其中电流限制装置具有限制电流的线圈装置和与线圈装置电气串联的开关，此外本发明还涉及一种利用这种电流限制装置在电网中限制短路电流的方法。
背景技术
已知的电流限制装置通常具有限制电流的线圈装置，其在短路情况下具有快速并且突然增长的阻抗。这种线圈装置可以特别是超导线圈装置，其中，超导特性在超过临界电流密度时会被破坏。由此，线圈装置的阻抗和温度会非常快速地且自动地增长，所以不需要通过外部控制单元实现开关过程。此外，这种突然的阻抗增长是可逆的，使得在消除短路起因之后，通常可以非常快速的恢复在超导状态的运行。在多数情况下，只需等待很短的时间，超导体就会在短路情况之后重新被冷却到其突变温度以下的运行温度。
限制电流的线圈装置可以例如设计为电阻性线圈装置，其中，线圈的电阻会由于超导特性被破坏而非常快速的增长。或者线圈装置也可以设计为电感性的或电感-电阻性的限制电流的线圈装置，其中，在短路情况下会导致线圈装置电感的强烈的变化。其例如可以被构建为普通导通的或超导的扼流线圈。超导的次级线圈(其不是所保护的电流回路的一部分)额外地可以作为补偿线圈，其屏蔽了扼流线圈的磁场并且因此降低了正常运行情况下扼流线圈的电感。在短路情况下，补偿线圈的超导特性也由于超过临界的感应电流的电流密度而被破坏。由于补偿线圈的屏蔽作用中的突然变化，扼流线圈的电感快速地并且自动地改变，在这种情况下使得短路电流在所保护的电流回路中可以快速且可逆的被限制。或者，对于具有超导线圈的这种电流限制器也可以应用其他改变电感的可能的方法。另一个例子通过被称为接地消弧线圈的已知概念给出。在这种接地消弧线圈中，可移动的含铁的芯，即所谓活动铁芯进入或移出扼流线圈的线圈中心。以这种方式可以改变扼流线圈的电感。
这些已知的电流限制装置的所有变型的共同点是，通过在电流回路中连接的线圈装置从而能够有效的限制短路电流。这种通常是自动的限制是保护电网的第一步。在第二步中，通常通过断开与线圈装置串联的功率开关来断开流过线圈装置的剩余电流，并且通常至少保持到短路的起因被消除。在具有超导线圈的电流限制装置中，这种串联的开关的优点在于，通过断开该开关，电流流过变为普通导电的超导体的时间可以被限制在很短的持续时间内，并且由此可以有效避免例如由于热过载引起的对于超导材料的损害。通过这种两个阶段的限制和开断系统，全部的电流限制装置可以在排除故障之后相对快速地再次用于传导完全电流。同时，与没有用于防止热过载的额外的开关相比，限制电流的线圈装置的线圈可以更节省材料地设计。
根据现有技术，额外的开关迄今为止被设计为功率开关，因此，在紧急情况下在开关和线圈装置之间的线缆段上导致短路的短路电流通过开关的动作被断开。这种在开关和限制电流的线圈装置之间的范围中的短路在不利的电网构造中不会预先通过线圈装置被限制，而是必须只能或者至少主要通过开关的动作来防止。因此，串联的开关被设计为功率开关，其可以可靠地断开电网额定电压下的完全的短路电流。
这种电流限制装置的缺点是，设计为功率开关的串联开关，除了较高的成本和增加的空间需求等外，还需要忍受相对长的开断时间。然而，对于更长的开关的开断时间，在短路情况下在第一步中被限制的电流的剩余电流通过线圈装置的时间会更长。因此线圈装置必须相应地被设计得更稳定，从而至少能够承受该被限制的电流，直到剩余电流由功率开关可靠地断开。尤其是对于具有超导线圈的限制电流的线圈装置，与更快的开关的情况相比，这导致超导材料的高负载以及对超导导体材料更高的需求量。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种克服上述缺点的电流限制装置。特别是应该提供可以将流过线圈装置的已经被限制的剩余电流尽快地断开的电流限制装置。
本发明的另一个任务是，提供一种利用这种电流限制装置限制短路电流的方法。
这些任务通过在权利要求1中描述的电流限制装置以及在权利要求15中描述的方法实现。
根据本发明的电流限制装置用于在上级电网中限制短路电流。其具有限制电流的线圈装置和与线圈装置电气串联的负载开关，其中，开关设计为负载开关。
在此，所述短路电流应该结合本发明理解为所有常见类型的短路电流，不仅仅是系统的两个导线间的直接的两相短路，而且还特别是导线和地之间的单相短路(接地短路)、系统三条导线间的三相短路、两相或三相短路且接地，以及两相接地短路。术语“短路”、“短路电流”、“短路情况”应该因此同样理解为其他故障类型的相应的术语。术语“上级的电网”在此一般理解为根据本发明的电流限制装置在其中作为电气部件应用的电网。在此“上级”与电网的电压等级无关。
在根据本发明的电流限制装置中，限制电流的线圈装置在第一步中用于限制流过该线圈装置的短路电流。在此，串联的负载开关在第二步中用于断开这种被限制的短路电流。负载开关在此被理解为其断开能力是其预设的额定电流的小的倍数的开关，然而其断开能力并不是为断开上级电网的两个导线之间的直接的两相短路的典型的短路电流而设计的。
根据本发明的电流限制装置的主要优点在于，通过将串联的开关设计为负载开关，其可以比相应的设计为功率开关的开关更快地开断。由于相应的更快的固有断开时间，在第一步中被限制的短路电流流经限制电流的线圈单元的持续时间有利地被减小了。由此，限制电流的线圈单元自身可以针对在被限制的短路电流的负载情况下的较短的运行时间设计。特别地，相比于带有功率开关的电流限制装置的设计，线圈装置可以用较少的导体材料用量来设计。因此线圈装置可以被设计得成本更低、更小和/或更轻。另一个优点在于，相比于相应的功率开关，可以成本更低地提供负载开关本身。
对于根据本发明的用于在电网中限制短路电流的方法，使用根据本发明的电流限制装置。在短路情况下，流经线圈装置的短路电流借助线圈装置被限制到预设的限制电流，并且流经负载开关的被限制的电流通过负载开关的断开而被中断。根据本发明的方法的优点类似于上文描述的根据本发明的电流限制装置的优点。
本发明的有利的实施和拓展将在权利要求1的从属权利要求以及以下的说明中描述。在此，所描述的电流限制装置和其方法的实施可以有利地彼此相结合。
负载开关可以与线圈装置的这个连接侧相连，该连接侧是上级电网中的线圈装置的两个连接侧的一侧，其在限制电流的情况下与电网的电流源具有更高阻抗的连接。换言之，开关的方位相对于电网的电流源不是任意的，而是开关被布置在线圈装置的背向上级的电网的电流源的一侧，其与电流源具有更高的阻抗。例如，在相对简单的电网中，线圈装置的一个连接侧可以面向电流源(或者在线圈装置的相同一侧的多个电流源)，并且线圈装置的另一个连接侧可以面向电网的一个或多个负载。在所述实施方式中，负载开关被布置在线圈装置的负载侧。在负载侧，电网在导线随后的延伸中又与电流源相连，从而建立闭合的电流回路。然而在限制电流期间，在负载侧的线圈装置的连接具有比在电流源侧更高的阻抗，因为在负载侧，在线圈装置和电流源之间安置了至少一个负载。换言之，在具有电流源侧和负载侧的简单电网中，开关被布置在线圈装置的负载侧。
在线圈装置的负载侧布置开关的主要优点是，对于在开关和线圈装置之间的导线段上的短路，短路电流仅流过线圈装置，不流过开关。流过线圈装置的短路电流因此由线圈装置自动地限制至预设的限制电流。另外，此开关可以选择性断开，然而在此并没有断开短路电流。在这种情况下，开关不必被设计为功率开关。
对于在线圈装置的两个连接侧上具有多个电流源和/或多个负载的复杂电网，开关在与至少一个电流源更高阻抗地相连的连接侧与线圈装置连接是有利的。在此，为简单起见，这个与更高的阻抗相连的一侧因此应该被称为负载侧。在这种情况下，对于在开关和线圈装置之间的导线段上的短路，流过负载侧的电流比流过对面的电流源侧的电流更小。没有由线圈装置限制的电流大到使得其不再可以被开关断开的这种风险对于在负载侧布置开关的情况较小。在这种复杂的电网中，诸如热电联产设备，光伏发电设备和/或风力发电设备适合作为其它电流源。
负载开关可以有利地相邻于线圈装置安置。换言之，负载开关和线圈装置之间的间隔除了连接电气导体外可以没有电气部件。这种直接相邻的布置具有如下优点，与在此间隔中还有额外的电气部件相比，开关和线圈装置之间的导线段上出现短路的可能性小得多。开关和导线装置之间的距离越短，通常越不可能在此中间区域有短路。
电流限制装置可以有利地不布置与线圈装置串联的功率开关。换言之，负载开关并不是除了传统功率开关之外额外地被使用，而是代替这种功率开关被使用。由此可以节省开关本身的成本，因为负载开关通常可以比功率开关成本更低地实施。电流限制装置特别是可以被构建为没有任何功率开关。
替换地，除了负载开关，布置另一个与线圈装置串联的功率开关在一些情况下可以是有利的。特别是在如下情况下是有利的，在所述情况中，期望由负载开关快速开断，使得流过线圈装置的限制电流被快速中断，另一方面，短路不能被完全排除，其在负载开关侧导致流过负载开关的未被限制的电流。这种短路电流可以很大，仅通过负载开关不可能中断该短路电流。在这种情况下，额外的功率开关(从线圈装置来看其被布置在负载开关的同侧)可以保证，在线圈装置和这两个开关之间的这种短路可以可靠地被中断。
负载开关可以具有如下的断开能力，该断开能力至少对应于流过线圈装置的被限制的电流，并且其小于未被限制的短路电流。换言之，负载开关可以被设计为，其可以有效断开流过线圈装置的限制电流，但其不可以断开例如在没有线圈设备影响的情况下在电网中流动的未被限制的短路电流。对于所述的断开能力，通常其可以特别是负载开关的断开能力。
上级的电流回路通常可以通过预设的额定电流来表示其特征。负载开关可以具有最大对应五倍于上级的电网的预设的额定电流的断开能力。该断开能力特别是可以设定为最高三倍于预设的额定电流。这种开关不能断开例如两条导线之间短路的未被限制的短路电流，然而，其可以用比功率开关(其为显著更高的要切断的电流而设计)更短的断开时间断开通过线圈装置的被限制的电流。
对于额定电压为66kV或更小，负载开关可以具有最高10kA的断开能力。如此设计的负载开关可以有利地在中压电网中用于断开已经由线圈装置限制的电流，其断开能力不足以断开两条导线之间的直接短路的未被限制的短路电流。
负载开关的固有断开时间最大可以是70ms，特别是最大30ms。在应用这种快速开关时，线圈装置相比于较慢开关时间的情况可以有利地用明显更少的导体材料构建。
限制电流的线圈装置可以有利地具有至少一个具有超导导体材料的线圈。这种线圈装置特别适合，在流过电网的电流超过阈值时使得超导特性被破坏，并且其导致线圈装置的电阻和/或电感的快速且可逆的增长。在此，超导体或可以作为上级电网的一部分，例如布置在与负载开关串联的线圈中。在这种情况下，该串联线圈的电阻保持极小的值。替换地或附加地，超导体也可以布置在与上级电网电感耦合的补偿线圈中。
超导导体材料可以有利地具有高温超导体。高温超导体(HTS)是具有高于25K突变温度的超导材料，其具有几种材料类别，例如铜氧化物超导体，高于77K，这种材料的运行温度可以通过利用其它诸如液氦的低温材料冷却来达到。高温超导体可以具有例如二硼化镁或者氧化物陶瓷超导体，例如REBa2Cu3Ox(缩写REBCO)类型的化合物，其中RE代表稀土元素或这种元素的混合。
电流限制装置可以具有低温恒温器，其中不仅是限制电流的线圈装置的至少一部分，还有负载开关的开关距离都被布置在低温恒温器内部。当限制电流的线圈装置具有带有超导导体材料的线圈时，这种布置是特别有利的。然后，这种线圈可以通过低温恒温器冷却到超导体的突变温度以下的运行温度。因此将负载开关的开关距离布置在同一个低温恒温器中是特别有利的，因为在线圈装置和负载开关之间的区域中发生短路的可能性可以被大大地减小。开关也不再必须被设计为还可以断开未被限制的短路电流。负载开关的可能存在的机械驱动在此同样可以不必布置在低温恒温器中。为了达到避免不利的短路的优点，把开关的开关距离布置在低温恒温器内部并且把驱动布置在其外部就足够了。
电流限制装置可以有利地具有至少两个限制电流的线圈装置，其中负载开关布置在两个线圈装置之间。这两个限制电流的线圈装置可以特别是彼此以及与开关电气串联。在这种蝴蝶般的构造中，对于这两个线圈装置的每一个，负载侧，即在限制电流的情况下具有到电网的电流源更高阻抗的一侧，是其他线圈装置面向的一侧。因此在两个线圈装置之间布置的开关对于两个线圈装置来说被布置在了负载侧。这使得，不仅针对具有一个或少量相邻的电流源的简单电网，而且还针对具有多个分布的电流源的复杂电网，对于在任意位置发生的短路，负载开关不必断开完全的未被限制的短路电流。取而代之的是，不论电流源在哪侧，不论短路发生在哪侧，流过负载开关的电流在经过限制电流的线圈的很短的响应时间之后，由至少其中一个线圈限制至限制电流。通过这种蝴蝶构造还可以实现，利用即使不能断开未被限制的电流的负载开关，也可以在电网发生短路之后可靠地切断对于电流源的每种布置类型出现的每种短路的类型。虽然需要两个限制电流的线圈，但是这两个线圈中的每个都可以用很少的导体材料构建，特别是相比于与功率开关串联的只具有一个线圈装置的电流限制装置所需的材料，这两个线圈中的每个都可以用明显少于其一半的导体材料构建。还由于负载开关短得多的断开时间，使得可以节省整体的导体材料，特别是超导导体材料。
除了导电连接，负载开关布置为在两个限制电流的线圈装置之间的唯一的电气部件是特别有利的。
当两个限制电流的线圈装置的每个具有超导的导体材料并且两个线圈装置的至少超导部分与负载开关一起被布置在上级的低温恒温器中时，特别可以实现所描述的蝴蝶构造的优点。
电流限制装置可以具有普通导电的并联阻抗，其与限制电流的线圈装置并联并且与负载开关电气并联。在限制电流情况下，这种并联阻抗可以有利地保持小的限制电流的线圈装置中的电力损耗。特别是对于超导的、电阻性的限制电流的线圈装置，其线圈装置的电阻可以在超导特性被破坏后变得相当高。为了避免超导的导体材料的过热，可以适当地提供并联的电流路径，其在短路情况下可以承受部分剩余电流。反之，在正常运行情况下该并联路径几乎不用于输送电流，因为该并联阻抗通常明显比限制电流的线圈装置的阻抗更大。在短路情况下，在开关断开之后，由线圈装置的阻抗限制的剩余电流可以流经并联阻抗，在此，超导线圈装置不会被加载。
限制电流的线圈装置可以是电阻性限制电流的线圈装置。其特别是可以通过在结合现有技术的介绍中对该限流器类型所描述的特征来进行表征。
替换地，限制电流的线圈装置可以是电感性的或电感-电阻性的限制电流的线圈装置。其也可以通过在结合现有技术的介绍中对该限流器类型所描述的特征来进行表征。
附图说明
随后将参照附图根据一些优选实施例来描述本发明，附图中：
图1示出了根据第一实施例的电流限制装置的示意性等效电路图，
图2示出了根据第二实施例的电流限制装置的示意性等效电路图，
图3示出了具有两个示例性短路位置的第一种上级电网的示意性等效电路图，
图4示出了具有第三种示例性短路位置的第一种上级电网的示意性等效电路图，
图5示出了具有示例性短路位置的第二种上级电网的示意性等效电路图，
图6示出了具有示例性短路位置的第三种上级电网的示意性等效电路图和，
图7示出了具有其他示例性短路位置的第三种上级电网的示意性等效电路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的具有电流限制装置3的示意性等效电路图。电流限制装置具有限制电流的线圈装置5，其与开关7电气串联。这两个部件与额外的并联阻抗17并联。这三个所示的电气部件是根据本发明的该第一实施例的电流限制装置3的基本功能组件，然而并联阻抗17是可选的。限制电流的线圈装置5例如可以具有超导的电阻性的限流线圈，或者其可以具有扼流线圈，其电感在短路情况下会突然增长。扼流线圈自己可以包括超导导体材料，和/或其可以具有导体材料是超导的额外的补偿线圈。在所有这些限制电流的线圈装置的至少一部分具有超导的导体材料的情况下，适合将至少超导部分布置在低温恒温器中。因此在所示例子中，所有超导的限制电流的线圈装置被布置在低温恒温器15中，低温恒温器在此还包围串联的开关7。然而，开关可以选择性地布置在低温恒温器15的外部，因为其不具有超导体。然而，如在此所示的在低温恒温器15中的布置是有利的，这使得在线圈装置和开关之间的区域发生短路的危险被减少。开关7被设计为负载开关，并且具有低于30ms的固有断开时间，并且具有低于10kA的断开能力。负载开关7被布置在线圈装置5的所谓负载侧9b，并且背向所谓的电流源侧9a，其中，上级电流回路中的负载侧相比于电流源侧具有与电流回路的电流源的较高阻抗的连接。
图2中示出了根据本发明的第二实施例的电流限制装置的示例性例子。这种电流限制装置与第一实施例中的类似，然而其除了第一限制电流的线圈装置5a之外还有第二限制电流的线圈装置5b，其中，负载开关7在两个线圈装置5a和5b中间电气串联。这三个部件5a，5b和7一起布置在低温恒温器15内，借此可以冷却限制电流的线圈装置的超导导体元件。对于上级的电流回路，线圈装置5a和5b的外侧分别是电流源侧9a，并且其内侧是负载侧9b，因为在限制电流情况下，这两个线圈装置9a和9b作为大电阻起作用，例如，当超导特性由于超过预设的电流阈值而被破坏时。当该蝴蝶状设计的电流限制装置3被布置在具有多个电流源以及多个负载的复杂电网中时，如下面所示，这两个线圈装置5a和5b的负载侧也位于内侧。
图3示出了根据本发明的具有电流限制装置3、电流源11和负载13的第一简化形式的上级的电网1的示意性单相等效电路图。电流源11和负载13可以在此分别代表多个电流源以及多个负载。电流限制装置3包括限制电流的线圈装置5和负载开关7，两者一起被布置在低温恒温器15中。其实质上对应图1例子中的电流限制装置3，尽管在此为了清楚起见没有绘制可选的并联阻抗。如图1，负载开关7布置在线圈装置5的负载侧9b。通过在中间连接负载13，这一侧在没有开关7的情况下相比于另一侧9a，即电流源侧，具有到电流源11的更高的阻抗。
现在描述不同的可能的短路情况下的系统的响应。第一种可能的短路位置19a在此对应在电流源11附近将两条导线彼此连接的短路。这种短路在所示电网1中导致大的短路电流，其不由所示装置限制。电网1对于这种电流源侧的短路不被保护。第二种可能的短路位置19b对应在负载侧两两条导线之间的短路。对于这种短路，电网通过在中间连接的电流限制装置被保护。对于19b种类的短路，负载13被桥接，首先有很大的短路电流流过限制电流的线圈装置5，然而其很快被限制至预设的限制电流，例如通过破坏线圈装置5中的导体部分的超导特性。随后在检测到这种短路的情况下，触发负载开关7的断开，借此，流过线圈装置的限制电流的持续时间就非常小。通过利用固有断开时间例如小于30ms的负载开关7，这个持续时间相比于利用为更大断开电流设计的功率开关的断开是非常小的。由此，限制电流的线圈装置5可以被设计得更小，因为由流过线圈装置5的限制电流产生的热量在短时间内有效地被减小了。因为在19b类的短路情况下的短路电流在其被负载开关7断开之前已经由线圈装置5限制，所以此开关不必为完全的短路电流而设计。这种考虑普遍适用于19b类的短路情况，无论负载开关7是否位于线圈装置5电流源侧9a还是位于负载侧9b。
图4再次示出了第一种上级电网1的相同的示意性等效电路图，其类似于图4中所示。在此示出了第三种示例性短路类型，在这种情况下，两条导线在短路位置19c发生连接，使得在电流限制装置3的线圈装置5和负载开关7之间区域中发生短路。因此，环形的闭合的短路电流沿着示意性所示的短路电流路径Ik流过。类似于图3中的短路19b，这个环形的短路电流由线圈装置5限制至预设的限制电流。不需要随后断开负载开关7，因为电流Ik由于短路位置而完全没有流经负载开关7。在这种情况下，负载开关7的断开是可选的。重要的是，在电流限制装置的部件之间的这种短路的情况下，负载开关不必断开大于预设限制电流的电流。这通过将线圈装置5布置在负载侧9b来实现。
此外，对于在位置19c处的短路可以有利地在电流源11和线圈装置5之间布置一个或多个额外的在此未示出的负载开关，因为，利用这种额外的负载开关还可以可靠地断开在短路情况19c中流过线圈装置5的已经被限制的电流，并且线圈装置5可以因此针对过热被保护。在这种构造中，由线圈装置5限制的短路电流可以始终由负载开关中断。然而必须根据短路情况断开不同的开关。
为了准确呈现这种负载侧布置的效果，因此在图5中示例性示出了负载开关7在线圈装置5的电流源侧9a的另一种布置。在此示出了在对应的位置19c处，即在负载开关7和线圈装置5之间的区域的短路情况。19c类型的这种短路也导致环形的闭合的短路电流Ik，但是其仅流过开关7，并不流过线圈装置5。该短路电流在这种布置的情况下不会有效地由线圈装置5限制，而是最多可以通过断开开关7来中断。因为该开关7在此设计为负载开关而不是功率开关并且没有串联其他功率开关，所以开关7不可以中断该电流。图5所示的例子也在本发明的范围内，但由于所提及的原因而仅适用于当19c类型的短路以很大可能性可以被排除时。例如通过如下在很大程度上减小这种可能性，即，将如在图1至5中所示的负载开关7和线圈装置5共同布置在低温恒温器中。
图6示出了具有其他电流限制装置3的第三种上级电网1的示意性等效电路图。电流限制装置3包括两个限制电流的线圈装置5a和5b以及在其中间连接的负载开关7，这些一起被布置在低温恒温器15中。这实质上对应图2例子中的电流限制装置3，虽然还是为了清楚起见没有绘制可选的并联阻抗。第三种上级的电网1是具有至少两个电流源11a和11b以及多个负载13的复杂电网。对于完整的电流限制装置3，负载侧和电流源侧并不像图3至图5的简单电网中那样明确对应。然而，对于两个限制电流的线圈装置5a和5b的每个，面向另一个线圈装置5b或5a的一侧可以理解为负载侧9b，背向其的一侧可以理解为电流源侧9a，因为至少在限制电流的情况下，在各个线圈装置5b或5a提高阻抗之后，其是较高阻抗的一侧。
在图6中也绘制了在短路情况下在位置19a处流过的第一短路电流路径Ia，其针对由第一电流源11a馈送的电流产生。对于由第二电流源11b馈送的电流的第二短路电流路径则用Ib表示。如图6所示，类似于图3的例子，对于流经第一短路电流路径19a的电流，电网并不被保护，因为电流限制装置3并不在这条路径上。然而，对于由第二电流源11b馈送的短路电流路径Ib，电流限制装置3发挥其全部效果，并且首先通过两个线圈装置5a和5b的作用限制短路电流至预设的限制电流，随后负载开关7可以完全中断已经被限制的电流。
最后，图7示出了如图6的同样的电网1，但是其具有在其他短路位置19c的短路，该短路位置又被布置在线圈装置5a和负载开关之间的导线区域中。这种短路又导致多个分支电流，其中，流经由第一电流源11a馈送的短路电流路径还是用Ia表示，流经由第二电流源11b馈送的路径用Ib表示。对于两条短路电流路径Ia和Ib，首先由各个位于电流路径中的线圈装置5a或5b限制到预设的限制电流。对于第二电流路径Ib，该限制电流可以在随后的步骤中由负载开关7有效的中断，因为负载开关7就是设计来中断已经被限制的电流。
如在不同的例子中所示，对于图3和4以及图6和7的电网，即使对于在电流限制装置3内部的短路位置19c，所产生的短路电流也可以始终由至少一个限制电流的线圈装置5、5a或5b可靠地限制，并且对于更有利的短路位置19b，甚至可以在随后的步骤中由负载开关7完全中断，而负载开关不是必须被设计为中断完全的、还未由线圈装置限制的短路电流。如果在位置19c处的短路不能有足够的安全性被排除，适合的是，负载开关7布置在各个线圈装置5、5a、5b的背向电流源侧9a的负载侧9b。
对于图7的例子，将两个另外在此未示出的负载开关应用在实际上的电流限制装置3和电流源11a和11b之间在两侧9a是有用的，从而可以控制在位置19c或在第二线圈装置5b附近的相应位置的短路。在这种情况下，在根据图7的蝴蝶布置中，针对各个线圈装置5a和5b可以快速中断针对所有的短路类型的短路电流。

Claims (15)

1.一种在上级的电网(1)中用于限制短路电流的电流限制装置(3)，
-其中，电流限制装置(3)具有限制电流的线圈装置(5)和与线圈装置(5)电气串联的开关(7)，
-其中，开关(7)设计为负载开关。
2.根据权利要求1所述的电流限制装置(3)，其特征在于，负载开关(7)与线圈装置的连接侧(9b)电气相连，该连接侧是上级电网(1)中两个连接侧(9a，9b)中在限制电流的情况下与电网(1)的电流源(11)具有更高阻抗的连接的那一侧。
3.根据权利要求1或2所述的电流限制装置(3)，其中，负载开关(7)相邻于线圈装置(5)布置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其没有与线圈装置(5)串联的功率开关。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，负载开关(7)具有断开能力，该断开能力至少对应由线圈装置(5)限制的电流，并且小于未被限制的短路电流。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，负载开关(7)具有断开能力，该断开能力最大对应五倍于上级电网(1)的预设的额定电流。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，负载开关(7)在额定电压为66kV或更小时具有最大为10kA的断开能力。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，负载开关(7)具有最大为30ms的固有断开时间。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，限制电流的线圈装置(5)至少具有带有超导导体材料的线圈。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其具有低温恒温器(15)，其中，不仅是限制电流的线圈装置(5)的至少一部分，还有负载开关(7)的至少一个连接侧被布置在低温恒温器内。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其至少具有两个限制电流的线圈装置(5a，5b)，其中，负载开关(7)被布置在两个线圈装置(5a，5b)之间。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其具有普通导电的并联阻抗(17)，其与限制电流的线圈装置(5)和与负载开关(7)电气并联。
13.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，限制电流的线圈装置(5)是电阻性的限制电流的线圈装置。
14.根据上述权利要求中任一项所述的电流限制装置(3)，其中，限制电流的线圈装置(5)是电感-电阻性限制电流的线圈装置。
15.一种利用根据权利要求1至14中任一项所述的电流限制装置(3)用于限制电网(1)中的短路电流的方法，其中，在短路情况下，
-流经线圈装置(5)的短路电流借助线圈装置(5)被限制至预设的限制电流，
-流经负载开关(7)的限制电流通过负载开关(7)的断开而被中断。
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