DE10222768B3

DE10222768B3 - Quench

Info

Publication number: DE10222768B3
Application number: DE10222768A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Ermisch; Michael Elst; Ralf-Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: WO2003098764A1

Abstract

Um bei einer Schaltungsanordnung (1) zum Erfassen eines Quenchvorganges eines Supraleiters, insbesondere im Bereich der Mittelspannungstechnik, mit wenigstens einem in einem Kühlelement (3) angeordneten supraleitenden Bauelement (6) zur Begrenzung eines Stromes in einer Speiseleitung (2), wenigstens einem Lichtwellenleiter (7), der sich mit einem Sondenabschnitt (8) in dem Kühlelement (3) erstreckt, einer Lichtquelle (9) sowie einem optischen Nachweisgerät (10), das zum Empfang einer in den Lichtwellenleiter (7) eingekoppelten Messstrahlung eingerichtet ist, die Zuverlässigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit bei einem Quenchvorgang zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass mit unterschiedlichen Enden eines supraleitenden Bauelements (6) elektrisch verbundene Potentialgeber (11) vorgesehen sind, die paarweise einen Schaltbereich (13) des Sondenabschnitts (8) begrenzen, wobei jedes supraleitende Bauelement (6) einem Schaltbereich (13) zugeordnet und parallel zu diesem geschaltet ist, und dass das optische Nachweisgerät (10) Mittel zum Nachweis einer Polarisationsänderung der Messstrahlung aufweist.In a circuit arrangement (1) for detecting a quenching process of a superconductor, in particular in the field of medium-voltage technology, with at least one superconducting component (6) arranged in a cooling element (3) for limiting a current in a feed line (2), at least one optical waveguide ( 7), which extends with a probe section (8) in the cooling element (3), a light source (9) and an optical detection device (10) which is set up to receive measurement radiation coupled into the optical waveguide (7), the reliability and To improve the response speed in a quenching process, it is proposed that electrically connected potential transmitters (11) are provided with different ends of a superconducting component (6), which limit in pairs a switching range (13) of the probe section (8), each superconducting component (6 ) is assigned to a switching area (13) and connected in parallel to it, and that the optical detection device (10) has means for detecting a change in polarization of the measurement radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erfassen eines Quenchvorganges eines Supraleiters, insbesondere im Bereich der Mittelspannungstechnik, mit wenigstens einem in einem Kühlelement angeordneten supraleitenden Bauelement zur Begrenzung eines Stromes in einer Speiseleitung, wenigstens einem Lichtwellenleiter, der sich mit einem Sondenabschnitt in dem Kühlelement erstreckt, einer Lichtquelle sowie einem optischen Nachweisgerät, das zum Empfang einer in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Messstrahlung eingerichtet ist.The invention relates to a circuit arrangement for detecting a quenching process of a superconductor, in particular in the field of medium voltage technology, with at least one in a cooling element arranged superconducting component for limiting a current in a feed line, at least one optical waveguide, the extends with a probe section in the cooling element, one Light source and an optical detection device that is used to receive a the optical fiber coupled measuring radiation set up is.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE 41 24 433 A1 bereits bekannt. Die dort offenbarte Schaltungsanordnung umfasst eine Speiseleitung, in deren Strompfad ein supraleitendes Bauelement integriert ist. Beim Unterschreiten einer materialbedingten Schwellentemperatur geht das supraleitende Bauelement in den supraleitenden Zustand über, in dem es Strom nahezu widerstandslos leitet. Um den Supraleiter in den supraleitenden Zustand zu überführen, weist die Schaltungsanordnung daher ein Kühlelement auf. Bei Netzwerkfehlern mit hohen Stromstößen erwärmt sich der Supraleiter des supraleitenden Bauelements. Beim Überschreiten der Schwellentemperatur wird das supraleitende Bauelement normalleitend und wirkt als Strombegrenzer. Dieser Vorgang wird auch als Quenchen bezeichnet. Um eine Überlastung des Strombegrenzers bei zu hohen Strömen zu vermeiden, ist ein als Temperatursensor eingerichteter Lichtwellenleiter vorgesehen, in den Messstrahlung einer Lichtquelle einkoppelbar ist. Zur Erfassung von Temperaturschwankungen des supraleitenden Bauelements ist der Lichtwellenleiter in unmittelbarer Nähe zu diesem angeordnet.Such a circuit arrangement is from the DE 41 24 433 A1 already known. The circuit arrangement disclosed there comprises a feed line, in the current path of which a superconducting component is integrated. If the temperature drops below a material-related threshold temperature, the superconducting component changes into the superconducting state, in which it conducts current almost without resistance. In order to convert the superconductor to the superconducting state, the circuit arrangement therefore has a cooling element. In the event of network errors with high current surges, the superconductor of the superconducting component heats up. If the threshold temperature is exceeded, the superconducting component becomes normally conductive and acts as a current limiter. This process is also known as quenching. In order to avoid overloading the current limiter when the currents are too high, an optical waveguide set up as a temperature sensor is provided, into which measuring radiation from a light source can be coupled. To detect temperature fluctuations of the superconducting component, the optical waveguide is arranged in close proximity to it.

Eine plötzliche Erwärmung des supraleitenden Bauelements bewirkt somit auch eine Temperaturänderung am Lichtwellenleiter und somit eine Änderung seiner optischen Eigenschaften, die aufgrund einer veränderten Rückstreuung oder von partiellen Reflexionen über ein Nachweisgerät detektierbar sind. Ein thermisches Ansprechen des Lichtwellenleiters auf eine Zustandsänderung des Supraleiters ist jedoch ungenau und darüber hinaus im Hinblick auf mögliche Abstandsveränderungen bei längerer Verwendung störanfällig.A sudden warming of the superconducting device thus also causes a temperature change on the optical waveguide and thus a change its optical properties, which changed due to a change backscatter or from partial reflections on a detection device are detectable. A thermal response of the optical fiber on a change of state of the superconductor is, however, inaccurate and, moreover, with regard to possible changes in distance for longer Use prone to failure.

Die DE 197 44 011 A1 offenbart eine Leistungsschaltereinrichtung zur Energieversorgung und -verteilung mit einem hochtemperatur-supraleitenden Strombegrenzer und einem diesem vorgeschalteten Leistungsschalter, der den supraleitenden Strombegrenzer beim Quenchen vom Netz abschaltet. Auf diese Weise wird der supraleitende Strombegrenzer vor zu hohen Strömen über eine längere Zeitdauer hinweg geschützt. Zum Nachweis des Quenchen des supraleitenden Strombegrenzers ist ein Quenchdetektor vorgesehen, der mit einer Steuerelektronik verbunden ist, wobei der Quenchdetektor derart auf die Steuerelektronik einwirkt, dass beim Erkennen eines Spannungsabfalls am supraleitenden Strombegrenzer der Halbleiterschalter unmittelbar in den Sperrzustand gesteuert wird.The DE 197 44 011 A1 discloses a circuit breaker device for power supply and distribution with a high-temperature superconducting current limiter and a circuit breaker connected upstream thereof, which switches the superconducting current limiter off from the mains during quenching. In this way, the superconducting current limiter is protected against excessive currents over a longer period of time. To detect the quenching of the superconducting current limiter, a quench detector is provided, which is connected to control electronics, the quench detector acting on the control electronics in such a way that when a voltage drop at the superconducting current limiter is detected, the semiconductor switch is controlled directly into the blocking state.

In der DE 100 38 192 A1 ist eine Schaltungsanordnung mit mehreren supraleitenden Bauelementen offenbart. Dabei sind die supraleitenden Bauelemente sowohl in Parallel- als auch in Reihenschaltung angeordnet, so dass eine Vielzahl von unabhängig voneinander wirkenden Widerstandselementen bereitgestellt ist.In the DE 100 38 192 A1 discloses a circuit arrangement with a plurality of superconducting components. The superconducting components are arranged both in parallel and in series, so that a large number of independently acting resistance elements is provided.

Zur Entfaltung ihres supraleitenden Effekts müssen supraleitenden Bauelemente gekühlt werden. Die Kühlung der Supralei ter erfolgt in der Praxis üblicherweise mittels flüssigem Stickstoff oder sogar flüssigem Helium, wobei die supraleitenden Strombegrenzungselemente in dem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter angeordnet sind. Stromführende und spannungsbehaftete Leiter müssen daher über zweckmäßige isolierende Durchführungen in den Behälter geführt werden. Da elektrische Leiter auch entsprechend gute Wärmeleiter sind, ist es im Hinblick auf den zur Aufrechterhaltung der Kühlung erforderlichen Aufwand zweckmäßig, die Anzahl metallischer spannungsbehafteter Zu- und Abführungen in das Kühlungselement zu begrenzen.To unfold its superconducting Effect cooled superconducting components become. The cooling in practice, the super conductor is usually carried out using liquid nitrogen or even liquid Helium, the superconducting current limiting elements in the with liquid filled container are arranged. current carrying and live conductors therefore about appropriate insulating bushings in the container guided become. Because electrical conductors are also good heat conductors are, it is in view of that necessary to maintain cooling Expedient, the Number of metallic live inlets and outlets in the cooling element to limit.

Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, Quenchdetektoren, zusätzliche Schaltelemente wie beispielsweise Halbleiterschalter und deren Steuereinrichtung ebenfalls in dem Kühlbehälter anzuordnen, um auf diese Weise keine zusätzlichen Durchführungen an dem Behälter vorzusehen zu müssen. Die Funktionsweise der elektronischen Bauelemente kann jedoch durch die im Kühlelement herrschenden tiefen Temperaturen beeinträchtigt werden, so dass diese Vorgehensweise, insbesondere in der Praxis, wenig Anklang gefunden hat.For this reason, it has already been proposed Quench detectors, additional Switching elements such as semiconductor switches and their control device also to be placed in the cooling container, to avoid additional bushings in this way on the container to have to provide. The operation of the electronic components can, however, by the one in the cooling element prevailing low temperatures are affected, so this Approach, especially in practice, found little response Has.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Schaltungsanordnung so einzurichten, dass die Zuverlässigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit bei einem Quenchvorgang verbessert ist.The invention is based, which set up the circuit arrangement so that the reliability and improves the response speed in a quenching process is.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass mit unterschiedlichen Enden eines der oder des supraleitenden Bauelements elektrische verbundene Potentialgeber vorgesehen sind, die paarweise einen optischen Schaltbereich des Sondenabschnitts begrenzen, wobei jedes supraleitende Bauelement einem optischen Schaltbereich zugeordnet und parallel zu diesem geschaltet ist, und dass das optische Nachweisgerät Mittel zum Nachweis einer Polarisationsänderung der Messstrahlung aufweist.The invention solves this problem in that with different ends of one of the or the superconducting component electrically connected potential sensors are provided in pairs limit an optical switching range of the probe section, wherein each superconducting component is assigned to an optical switching area and is connected in parallel to this, and that the optical detection device means to detect a change in polarization which has measuring radiation.

Erfindungsgemäß wird das Quenchen eines Supraleiters mit Hilfe eines sogenannten elektrooptischen Effekts nachgewiesen, bei dem eine elektrische Einflussgröße die optischen Eigenschaften eines Materials beeinflusst. Beim Quenchvorgang des Supraleiters steigt der Widerstand des supraleitenden Bauelements sprunghaft an, so dass an ihm eine Spannung abfällt. Durch die Parallelschaltung zweier Potentialgeber am Ausgang des supraleitenden Bauelements fällt die an dem supraleitenden Bauelement anliegende Spannung ebenso zwischen den benachbarten Potentialgebern ab, die den optischen Schaltbereich des Sondenabschnitts des Lichtwellenleiters begrenzen. Der sich zwischen den benachbarten Potentialgebern erstreckende Schaltbereich des Lichtwellenleiters wird daher einem elektrischen Feld ausgesetzt, das durch die an dem supraleitenden Strombegrenzer abfallende Spannung erzeugt wird. Bei ausreichend hoher Spannung beeinflusst das elektrische Feld die optischen Eigenschaften des Materials des Schaltbereichs. Das Material wird doppelbrechend, so dass die Polarisation eines durch den optischen Schaltbereich geführten linear polarisierten Messstrahls gedreht wird. Die Drehung der Polarisationsrichtung des Messstrahls ist mit dem Nachweisgerät detektierbar, so dass ein Quenchvorgang über das Polarisationsverhalten der Messstrahlung nachweisbar ist.According to the invention, the quenching of a superconductor is carried out using a so-called electro-optic proven effect, in which an electrical influencing variable influences the optical properties of a material. During the quenching process of the superconductor, the resistance of the superconducting component increases suddenly, so that a voltage drops across it. Due to the parallel connection of two potential sensors at the output of the superconducting component, the voltage applied to the superconducting component also drops between the adjacent potential sensors, which limit the optical switching range of the probe section of the optical waveguide. The switching region of the optical waveguide which extends between the adjacent potential transmitters is therefore exposed to an electrical field which is generated by the voltage drop across the superconducting current limiter. If the voltage is sufficiently high, the electrical field influences the optical properties of the material of the switching area. The material becomes birefringent, so that the polarization of a linearly polarized measuring beam guided through the optical switching region is rotated. The rotation of the polarization direction of the measurement beam can be detected with the detection device, so that a quenching process can be detected via the polarization behavior of the measurement radiation.

Lichtwellenleiter weisen gegenüber elektrischen Leitern eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass beispielsweise ihre Zuführung in einen mit flüssigem Stickstoff oder Helium gefüllten Behälter im Vergleich mit metallischen Zuführungen geringe Probleme bereitet. Darüber hinaus braucht der Licht wellenleiter als typischer Nichtleiter gegenüber dem auf Erdpotential liegenden Gehäuse des Kühlelements nicht isoliert zu werden, so dass erfindungsgemäß auf kostenintensive isolierende Durchführungen verzichtet werden kann.Optical fibers have opposite electrical Conductors have a low thermal conductivity on, so that, for example, they are fed into a liquid nitrogen or helium filled container compared to metallic feeders causes little problems. About that In addition, the optical waveguide needs as a typical non-conductor compared to that housing at ground potential of the cooling element is not to be isolated, so that according to the invention on costly insulating bushings can be dispensed with.

Vorteilhafterweise sind die Potentialgeber fest mit dem optischen Schaltbereich beispielsweise durch Formschluss verbunden.The potential transmitters are advantageously fixed with the optical switching range, for example by positive locking connected.

Bei einer zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung besteht zumindest der optische Schaltbereich des Lichtwellenleiters aus einem kristallinen Material, dessen Kristallsymmetrie kein Inversionszentrum aufweist. Kristalle ohne Inversionszentrum zeigen einen sogenannten Pockelseffekt und können daher im Vergleich zu beispielsweise amorph strukturierten Feststoffen bereits durch Anlegen geringer elektrischer Feldstärken in den doppelbrechenden Zustand geschaltet werden. Materialien mit Inversionszentrum oder amorpher Struktur wie beispielsweise nicht-kristalline Gläser weisen hingegen keinen Pockelseffekt, sondern gegebenenfalls einen sogenannten Kerr-Effekt auf, bei dem vergleichsweise höhere elektrische Feldstärken erforderlich sind, um die zum Nachweis des Quenchvorganges notwendige Doppelbrechung herbeizuführen.With an appropriate further development of the The invention consists at least of the optical switching range of the optical waveguide made of a crystalline material whose crystal symmetry has no center of inversion having. Crystals without an inversion center show a so-called Pockelseffekt and can therefore compared to, for example, amorphous structured solids already by applying small electrical field strengths in be switched to the birefringent state. Materials with Center of inversion or amorphous structure such as non-crystalline glasses on the other hand, do not have a Pockels effect, but if necessary one so-called Kerr effect, in which comparatively higher electrical field strengths are required in order to prove the quench process To cause birefringence.

Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung besteht der oder die optischen Schaltbereiche ausschließlich aus einem kristallinen Material, während die sich zwischen ihnen erstreckenden Abschnitte des Sondenabschnitts aus einem nicht kristallinen Material gezogene Verbindungsstücke sind. In einem solchen Fall sind Kopplungsmittel zwischen den unterschiedlichen Materialien des Sondenabschnittes vorzusehen, über die die durch den Lichtwellenleiter geführte Mess strahlung in die kristallinen optischen Schaltbereiche beziehungsweise anschließend in die nicht kristallinen Bereiche einkoppelbar ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die eingesetzten Kopplungsmittel auch bei den herrschenden tiefen Temperaturen eine ausreichend hohe Einkoppelgüte für die Messstrahlung bereitstellen, so dass am optischen Nachweisgerät eine zur Messung ausreichend hohe Intensität der Messstrahlung bereitgestellt ist.If there is further development in this regard the one or more optical switching areas consist exclusively of a crystalline Material while the sections of the probe section extending between them are connectors drawn from a non-crystalline material. In such a case there are coupling means between the different ones Provide materials of the probe section via which the measurement radiation guided through the optical waveguide in the crystalline optical switching areas or subsequently in the non-crystalline areas can be coupled. It must be taken into account that the coupling agent used also with the prevailing low temperatures a sufficiently high coupling quality for the measuring radiation provide so that one is sufficient for measurement on the optical detection device high intensity the measuring radiation is provided.

Vorteilhafterweise sind die supraleitenden Bauelemente in Reihe geschaltet und weisen zweckmäßig eingerichtete Strom überbrückungsmittel auf, die im Quenchfall einen sogenannten Shunt bereitstellen, so dass ein Stromfluss über das supraleitende Bauelement auch nach dem Quenchen des Supraleiters ermöglicht ist. Durch die Reihenschaltung mehrerer supraleitender Bauelemente erhöht sich die Spannungstragfähigkeit der Schaltungsanordnung.The superconducting components are advantageous connected in series and have appropriately configured current bridging means that provide a so-called shunt in the event of a quench, so that a current flow over the superconducting component even after quenching the superconductor allows is. Through the series connection of several superconducting components elevated the tension carrying capacity the circuit arrangement.

Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung bilden die in Reihe geschalteten supraleitenden Bauelemente verzweigte Parallelstränge aus, die jeweils einem Sondenabschnitt eines Lichtwellenleiters zugeordnet sind. Die Anzahl der Parallelstränge ist somit mit der Anzahl der Sondenabschnitte und somit mit der Anzahl der Lichtwellenleiter verknüpft. Die Parallelverzweigung erhöht die Stromtragfähigkeit der Schaltungsanordnung.According to a related Further development are the superconducting series Components branched parallel strands, each one Probe section of an optical fiber are assigned. The number of parallel strands is therefore with the number of probe sections and thus with the Number of optical fibers linked. The parallel branch elevated the current carrying capacity the circuit arrangement.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das supraleitende Bauelement einen Hochtemperatur-Supraleiter, der zum Überführen in einen supraleitenden Zustand weniger tief gekühlt werden muss. Für Hochtemperatur-Supraleiter ist es beispielsweise ausreichend, diese im flüssigen Stickstoff zu kühlen, das im Vergleich zu flüssigem Helium einen höheren Siedepunkt aufweist und dessen Gewinnung bedeutend billiger ist.Another advantageous Embodiment of the invention includes the superconducting component a high temperature superconductor, the one to be transferred to a superconducting state needs to be cooled less deeply. It is for high temperature superconductors for example, sufficient to cool them in liquid nitrogen compared to liquid Helium a higher one Boiling point and the extraction is significantly cheaper.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist das Kühlelement ein mit flüssigem Stickstoff gefüllter Behälter.According to an expedient further development in this regard is the cooling element one with liquid Nitrogen filled Container.

Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeich nung, wobei sich entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind undFurther advantages and embodiments of the Invention are the subject of the following description of exemplary embodiments the invention with reference to the figures of the drawing, wherein corresponding components are provided with the same reference numerals and

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und 1 a schematic representation of an embodiment of the circuit arrangement according to the invention and

2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Schaltungsanordnung gemäß 1 zeigen. 2 an enlarged detail view of the circuit arrangement according to 1 demonstrate.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1, die eine Speiseleitung 2 zum Zu- und Abführen eines gegebenenfalls zu begrenzenden Stromes aufweist. Die Speiseleitung 2 ist über figürlich nicht dargestellte isolierende Durchführungen in einem mit flüssigem Stickstoff befüllten Kühlungsbehälter 3 als Kühlelement hindurchgeführt. Innerhalb des Kühlungsbehälters 3 verzweigt sich die Speiseleitung 2 unter Ausbildung zweier Parallelstränge 4 und 5, in die in Reihe angeordnete supraleitende Bauelemente 6 integriert sind. 1 schematically shows an embodiment of the circuit arrangement according to the invention 1 who have a feed line 2 for supplying and discharging a current that may have to be limited. The feed line 2 is about insulating bushings, not shown in the figure, in a cooling container filled with liquid nitrogen 3 passed as a cooling element. Inside the cooling tank 3 the feed line branches 2 forming two parallel strands 4 and 5 , in the superconducting components arranged in series 6 are integrated.

Jedem der Parallelstränge 4 und 5 ist ein Lichtwellenleiter 7 zugeordnet, der sich mit einem parallel zu diesem angeordneten Sondenabschnitt 8 ebenfalls innerhalb des Kühlungsbehälters 3 erstreckt.Each of the parallel strands 4 and 5 is an optical fiber 7 assigned, which is arranged with a probe section arranged parallel to this 8th also inside the cooling tank 3 extends.

Zur Erzeugung einer Pulsfolge als Messstrahlung ist ein Pulslaser 9 vorgesehen, dessen Laserstrahl außerhalb des Resonators in Teilstrahlen aufgespalten und die Teilstrahlen in jeweils einen Lichtwellenleiter 7 eingekoppelt werden. Die Teilstrahlen des Pulslasers 9 durchlaufen den jeweiligen Lichtwellenleiter 7, über den sie einem Nachweisgerät 10 zugeführt werden, das zum Messen der Intensität der aus dem Lichtwellenleiter 7 austretenden Pulse in Abhängigkeit der Polarisation der Strahlung eingerichtet ist. Dazu weist das Nachweisgerät beispielsweise eine lichtempfindliche Diode auf, die einem optischen Polarisator nachgeschaltet ist.A pulse laser is used to generate a pulse train as measuring radiation 9 provided, the laser beam split outside the resonator into partial beams and the partial beams in each case an optical waveguide 7 be coupled. The partial beams of the pulse laser 9 pass through the respective optical fiber 7 , through which they use a detection device 10 are fed to measure the intensity of the fiber 7 emerging pulses is set up depending on the polarization of the radiation. For this purpose, the detection device has, for example, a light-sensitive diode which is connected downstream of an optical polarizer.

2 zeigt eine Detaildarstellung der Schaltungsanordnung gemäß 1. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass auf dem Sondenabschnitt 8 des Lichtwellenleiters 7 ringförmige Polgeber oder hier Polringe 11 ortsfest angeordnet sind, die über Querverbindungen 12 mit einem der Parallelstränge 4 verbunden sind. Die Polringe 11 begrenzen paarweise Schalterbereiche 13 auf dem Lichtwellenleiter 7, die jeweils einem supraleitenden Bauelement zugeordnet und parallel zu diesem geschaltet sind. 2 shows a detailed representation of the circuit arrangement according to 1 , In this illustration it can be seen that on the probe section 8th of the optical fiber 7 ring-shaped pole encoder or here pole rings 11 are arranged in a fixed manner, via cross connections 12 with one of the parallel strands 4 are connected. The pole rings 11 limit switch areas in pairs 13 on the optical fiber 7 , each associated with a superconducting component and connected in parallel to it.

Bei unerwünscht hohen Stromstößen erwärmt sich ein Hochtemperatur-Supraleiter als Bestandteil des supraleitenden Bauelementes 6 so sehr, dass seine Temperatur über die sogenannte Schwellentemperatur ansteigt und diesen in seinen normalleitenden Zustand überführt, in dem der Hochtemperatur-Supraleiter einen hohen Widerstand aufweist. Dabei verhindern parallel zum Supraleiter geschaltete Stromüberbrückungsmittel eine sofortige Beschädigung des Supraleiters und machen die Reihenschaltung solcher supraleitenden Bauelement überhaupt erst sinnvoll. Nach dem Quenchen des supraleitenden Bauelementes, also nach dem Überführen seines Supraleiters in den normalleitenden Zustand fällt an dem supraleitenden Bauelement eine Spannung ab. Diese erzeugt über die Polringe 11 ein hohes elektrisches Feld in dem Schalterbereich 13.In the event of undesirably high current surges, a high-temperature superconductor heats up as a component of the superconducting component 6 so much so that its temperature rises above the so-called threshold temperature and converts it to its normally conductive state, in which the high-temperature superconductor has a high resistance. Current bridging means connected in parallel with the superconductor prevent immediate damage to the superconductor and make the series connection of such superconducting components meaningful in the first place. After the superconducting component has been quenched, that is to say after its superconductor has been converted into the normally conductive state, a voltage drops across the superconducting component. This creates over the pole rings 11 a high electric field in the switch area 13 ,

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der gesamte Sondenabschnitt 8 des Lichtwellenleiters 7 aus einem kristallinen Material wie beispielsweise Kaliumdihydrogenphosphat (KDP) oder Lithiumniobat, dessen Kristallsymmetrie kein Inversionszentrum aufweist. Solche Materialien zeigen einen Pockelseffekt und werden durch im Vergleich zu amorphen Strukturen geringe elektrische Feldstärken doppelbrechend.In the exemplary embodiment shown, the entire probe section consists 8th of the optical fiber 7 made of a crystalline material such as potassium dihydrogen phosphate (KDP) or lithium niobate, the crystal symmetry of which has no center of inversion. Such materials show a Pockels effect and become birefringent due to the low electric field strengths compared to amorphous structures.

Die vom Pulslaser 9 erzeugte Messstrahlung ist linear polarisiert und wird aufgrund der induzierten Doppelbrechung des Schalterbereiches 13 gedreht, so dass am Nachweisgerät 10 mit Hilfe der polarisationsabhängigen Detektion der Lichtintensität anhand der nachgewiesenen Intensitätsänderung das Quenchen eines supraleitenden Bauelementes 6 nachgewiesen werden kann.The pulse laser 9 Measuring radiation generated is linearly polarized and is due to the induced birefringence of the switch area 13 rotated so that on the detection device 10 with the help of the polarization-dependent detection of the light intensity on the basis of the detected change in intensity, the quenching of a superconducting component 6 can be demonstrated.

Gemäß einem hiervon abweichenden nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lichtwellenleiter 7 an einem seiner Enden verspiegelt, so dass die Messstrahlung den Sondenabschnitt 8 zweimal durchläuft, wodurch sich die Drehung der Polarisationsrichtung der Messstrahlung verstärkt. Die Detektion der Messstrahlung erfolgt durch übliche Auskopplung der reflektierten Strahlung beispielsweise mittels optischer Isolatoren und Überführen der ausgekoppelten reflektierten Strahlung zum Nachweisgerät, das in diesem Fall in unmittelbarer Nachbarschaft zum Pulslaser 9 angeordnet sein kann.According to an exemplary embodiment that is not shown, the optical waveguide is 7 mirrored at one of its ends so that the measuring radiation hits the probe section 8th passes twice, which increases the rotation of the polarization direction of the measuring radiation. The measurement radiation is detected by customarily coupling out the reflected radiation, for example by means of optical isolators, and transferring the coupled-out reflected radiation to the detection device, which in this case is in the immediate vicinity of the pulse laser 9 can be arranged.

Claims

Circuit arrangement ( 1 ) for detecting a quenching process of a superconductor, in particular in the field of medium-voltage technology, with - at least one in a cooling element ( 3 ) arranged superconducting component ( 6 ) to limit a current in a feed line ( 2 ), - at least one optical fiber ( 7 ), which is connected to a probe section ( 8th ) in the cooling element ( 3 ) extends - a light source ( 9 ) and an optical detection device ( 10 ), which is used to receive an optical fiber ( 7 ) coupled measuring radiation is set up, characterized in that - with different ends of one or the superconducting component ( 6 ) electrically connected potential sensors ( 11 ) are provided which have an optical switching area in pairs ( 13 ) of the probe section ( 8th ) limit, with each superconducting component ( 6 ) an optical switching area ( 13 ) is assigned and connected in parallel to it, and that - the optical detection device ( 10 ) Has means for detecting a change in polarization of the measuring radiation.

Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that at least the optical switching area ( 13 ) of the probe section ( 8th ) consists of a crystalline material whose crystal symmetry has no center of inversion.

Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the superconducting components ( 6 ) are connected in series.

Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the series-connected superconducting components ( 6 ) branched parallel strands ( 4 . 5 ), each with a probe section ( 8th ) assigned.

Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting component ( 6 ) includes a high temperature superconductor.

Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the cooling element is a container filled with liquid nitrogen ( 3 ) is.