CN1351774A - 一种超导电缆中过流保护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于过流保护的方法和超导电缆,该超导电缆串联地插入一个包括断路器或限流器的检流器,该检流器可由一种这样的超导材料构成,即它在电流低于该超导电缆的电缆导线电流下断开。当超导材料中的电流变得太高时,就要花一小段时间来将其输送给一个冷分流器,该冷分流器与该超导电缆的电缆导线平行相连。在过了这一小段时间后,电流被输送给一个热分流器,该热分流器平行地连接在电缆的电缆导线外面,从而在室温下散热。通过采用本发明的方法和电缆,万一超导电缆如因冷却失败而失去其超导性,就可防止电缆受到损坏,于是就可很快地继续正常操作,而无需修复损坏。
Description
本发明涉及一种超导电缆中过流保护的方法。此外，本发明涉及一种超导电缆。
当在高压系统中使用超导电缆时，所述电缆的过流保护是重要的，因为超导电缆的电缆线中的过载电流会使其失去超导性。这意味着，由于传导电流的超导带根本不适于传输大电流，所以在它们不具有超导性时电缆会很快受到损坏。
对超导电缆的一个典型要求就是应避免其电流过载。
这种保护要求可以是这样的，即电缆1秒钟应能承受大约40kA的电流。
本发明的目的在于提供一种保护超导电缆的方法，从而满足上面规定的要求。
本发明的目的可通过一种如权利要求1的前序部分限定的方法完成，该方法的特征在于，超导电缆的电缆线串联地插入一个可由部分或全部电缆构成的检流器。
因此，其确保了在操作中对超导电缆中的电流进行恒定的监控，这样如果电流超过某些预定极限的话，就会在电缆被破坏性地、严重地加热之前将电流中断或限制住电流。
如权利要求2所述，通过插入至少一个作为检流器的超导件，就能可靠地实现过流检测，由于超导件若因电流过高会退出其超导状态，所以会在超导件中产生大量的热量。
接着，可利用这种热量的产生，如权利要求3所述，将一个熔断器作为断路器插入，从而中断输送给超导电缆的电缆线的电流。
为了接纳断路器中的延时，尤其是不可避免的、由通过断路器中断电流所必要的时间限定的延时，有利的是，如权利要求4所述，平行于超导电缆的电缆线插入一个冷分流器，该冷分流器被设计成能在0.1秒内承载40KA的电流。
为在经过上述的0.1秒后使输送到超导电缆的电流转向，如权利要求5所述，优选的是平行于电缆的电缆线和检流器插入一个导电体，所述导电体的阻抗高于超导电缆在超导状态下的阻抗。
因而，当超导状态停止时，允许电流在热分流器中转向。
本方法其它合适的实施例在权利要求6-8中阐述。
正如早已提及的那样，本发明还涉及一种超导电缆。
该电缆属于权利要求9的前序部分限定的类型，且其特征在于，该电缆的电缆线与一检测过流的检流器、一断路器或一限流器串联地相连。
电缆的合适实施例在权利要求8-14中阐述。
下面将参照附图中示出的示范性实施例更详细地描述本发明，其中：
图1示出了本发明有过流保护的超导电缆的基本结构；
图2示出了本发明有过流保护的电缆实施例的更详细的结构；
图3示出了在过流情况下图2电缆中流动的电流相对于时间的关系；而
图4示出了本发明有过流保护的超导电缆的透视和局部横切图。
在图1中，超导电缆由1表示，众所周知，所述超导电缆可能由一个型芯构成，一层或多层超导带卷绕在其上。
检流器3、4与该电缆的端部相连，检流器具有内设的断路器或限流器。
例如，检流器可包括带有内设断路器的超导件如YBCO或Bi2212，可这样设计其尺寸，即电流在低于实际电缆的超导体电流下断开，也就意味着，如果超导件中的电流超过某值，那么在过了一短时间后便中断进入超导电缆的电流。
由于使用了限流器，自然也就限制住了电流。
一个热分流器(hot shunt)与超导件的一连串连接件和超导电缆的电缆线平行连接，如果检流器断开电流或限流器限制住电流，那么所述分流器能使输送的电流转向一段短的时间。
图2示出了本发明超导电缆的更详细的实施例。
在该图中，13表示检流器，它们与那些在图1中用3和4表示的检流器相对应。
附图标记7表示一个与图1的电缆1相对应的超导电缆。平行于该电缆的电缆线设有一个冷分流器(cold shunt)，该分流器由附图标记11表示。该分流器被冷却至超导体的温度。该冷分流器的外部上有一低温恒温器8，而该低温慢温器8的外部上有一电绝缘体9。
在该电绝缘体9的内部上设有一导电体10，其由铜制得并用作环境温度下的热分流器，参看下面的文字。
现在参照图3的电流图更详细地说明超导电缆中检流器的操作。
如果确定太高的电流在超导件3、4或13中流动，那么电流将会在短时间内流到冷分流器11中。
接着，电流会被输送给热分流器10，在热分流器10中电流会急剧增大，如图3中0.1秒时刻的虚线所示。同时，冷分流器11中的电流会急剧减小。
因而，超导电缆在丧失其超导性的情况下可避免受到损坏，这意味着，它变得有电阻，并最终不能传导可在超导状态下传导的普通电流。
图4透视并局部割开地示出了实际使用的超导电缆，其可与前面附图中所述的电流保护装置一起使用。
在该图中，12表示一个保护罩，在其外部上有一个套14。该套的内部有一个卷绕在外钢管16上的电介质绝缘体15。
该钢管16的内部布置有多个隔垫17，它们由与内钢管19贴合的铝箔18支承。
该内钢管19的内部有许多卷绕在空芯21上的超导带20。
通过向空芯的通道22输送致冷剂，可冷却超导带。
附图标记23表示冷分流器可被放置在如上所述的位置，而附图标记24表示电介质绝缘体内热分流器可被放置的位置。
Claims (14)
1.一种超导电缆中过流保护的方法，其特征在于，超导电缆的电缆线串联地插入一个可由部分或全部电缆构成的检流器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将至少一个超导件作为检流器插入。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将一个熔断器作为断路器插入。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，平行于该超导电缆的电缆线插入一个冷分流器。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的方法，其特征在于，平行于该超导电缆的电缆线和该检流器或限流器插入一个导电体，所述导电体的阻抗高于超导状态下的超导电缆的阻抗。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于，将这样的一种材料作为检流器插入，即其包括一种在电流低于超导电缆电流下断开(quenching)的超导材料。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的方法，其特征在于，该检流器包括一个继电器或一个熔断器、一个半导体闸流管、一个晶体管或相似的功率电子元件。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的方法，其特征在于，该检流器由一电流相关的(current-dependent)电阻构成。
9.一种超导电缆，其特征在于，该电缆的电缆线与一用于过流检测的检流器和一断路器或限流器串接。
10.如权利要求9所述的超导电缆，其特征在于，该断路器包括一熔断器。
11.如权利要求8或9所述的超导电缆，其特征在于，该检流器由超导材料如YBCO或Bi2212构成。
12.如权利要求8-11中任何一项所述的超导电缆，其特征在于，一冷分流器与电缆的电缆导线平行相连，该冷分流器在通常操作中是这样卷绕的，即以其电流降至最小的方式被卷绕的。
13.如权利要求10-12中任何一项所述的超导电缆，其特征在于，在环境温度下的分流器与该超导电缆中的超导材料和该检流器平行相连。
14.如权利要求9所述的超导电缆，其特征在于，该断路器包括高速功率电子器件。
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