DE1438196C - Schutz bzw Überwachungseinrichtung fur ein Gleichstromubertragungssystem mit einem supraleitenden Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung für ein Gleichstromübertragungssystem mit einem wenigstens zwei gegeneinander isolierte Supraleiter enthaltenden supraleitenden Kabel.

Für die Übertragung von großen elektrischen Leistungen in Gleichstromübertragungssystemen sind von der Verwendung von supraleitenden Gleichstromkabeln große Vorteile zu erwarten. Supraleitende Gleichstromkabel mit zwei Supraleitern sind bereits bekannt (»Electrical Engineering«, Februar 1962, S. 122 bis 129).

Besondere Beachtung muß bei Gleichstromübertragungssystemen mit supraleitenden Kabeln dem Schutz und der Überwachung der Kabel gewidmet werden, da unter allen Umständen eine Zerstörung der Supraleitfähigkeit, d. h. ein Übergang des Kabels vom supraleitenden in den elektrisch normalleitenden Zustand, vermieden werden muß. Die Gefahr eines solchen Überganges besteht insbesondere bei lokalen Erwärmungen im Kabel infolge von Fehlern, die innerhalb des Kabels auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung für ein Gleichstromübertragungssystem mit einem wenigstens zwei gegeneinander isolierte Supraleiter enthaltenden supraleitenden Kabel anzugeben, durch welches eine Zerstörung der Supraleitfähigkeit des Kabels verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Mitte der sich zwischen zwei Supraleitern befindenden Isolierschicht ein Hilfsleiter als Nulleiter eingebettet ist und an mehreren Stellen des Kabels je ein Differenzübertrager vorgesehen ist, dessen Primärwicklung über Vorwiderstände mit den Supraleitern und dessen Mittelanzapfung mit dem Nulleiter in Verbindung stehen, und daß das an der Sekundärseite des Differenzübertragers auftretende Signal zur Abschaltung des Kabels auswertbar ist.

Durch diese Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung können lokale, innerhalb des Kabels auftretende Fehler erfaßt und eine rechtzeitige Abschaltung des Kabels bewirkt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, am Anfang und am Ende des Kabels Widerstände vorzusehen, die beim Abtrennen des Kabels vom Stromerzeuger bzw. -verbraucher zwischen beide Supraleiter einschaltbar sind. In diesen Widerständen kann beim Abschalten des Kabels die im Kabel gespeicherte magnetische Energie abgebaut werden, ohne daß das Kabel oder die an den Kabelenden liegenden Trennschalter beschädigt werden. Auf Grund der großen Induktivität des Kabels und des beträchtlichen von dem Kabel geführten Stromes ist die im Kabel gespeicherte magnetische Energie verhältnismäßig groß.

Ferner kann es vorteilhaft sein, das Kabel der Länge nach in mehrere getrennt überwachbare und durch Widerstände überbrückbare Abschnitte zu unterteilen.

An Hand einer Figur, die ein Gleichstromübertragungssystem mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung zeigt, soll die Erfindung noch näher erläutert werden.

In der Mitte zwischen den beiden, beispielsweise schachtförmig ausgebildeten Supraleitern 1 des supraleitenden Kabels 2 ist in der elektrischen Isolation ein Hilfsleiter 3 eingebettet, der an die Mittelanzapfung der Primärspule eines Differenzübertragers 4 angeschlossen ist, während die beiden Enden der Primärspule mit den Supraleitern 1 über Widerstände 5 in Verbindung stehen. An den Enden des Kabels — die Figur zeigt nur ein Ende — sind Gleichstromschalter 6 vorgesehen, die erst geöffnet werden, nachdem die Schalter 7 die Schutzwiderstände 8 zwischen die Supraleiter 1 eingeschaltet haben. Bei einem Unterschied in den Widerständen der Supraleiter 1 entsteht infolge des unterschiedlichen ohmschen Spannungsabfalles an den Leitern auf der Sekundärseite des Differenzübertragers 4 ein entsprechendes Signal, welches dann von einem entsprechenden Relais 9 zur Betätigung der Schalter 6 und 7 ausgewertet wird.

Wie in der Figur angedeutet ist, ist das Kabel 2 in mehrere Abschnitte unterteilt, die getrennt durch je eine Schutzschaltung überprüft und bei Betätigung der Schalter 7 durch die Schutzwiderstände 8 überbrückt werden.

Als Hilfsleiter 3 kann beispielsweise ein Kupferdraht, eine Kupferschicht oder auch ein supraleitender Draht bzw. eine supraleitende Schicht genau in der Mitte zwischen Hin- und Rückleiter des Kabels in die Isolation eingebettet sein.

An den Speise- und Entnahmepunkten des Kabels können beispielsweise mit Supraleitern ausgestattete Maschinen zur Erzeugung bzw. Entnahme der übertragenen Gleichstromenergie angeschlossen sein. Beispielsweise lassen sich bei Verwendung rotierender Maschinen Spannungen pro Bürstenpaar von mehreren 1000 Volt erreichen, so daß die Gleichstromübertragung bei einer Spannung bis zu 50 kV erfolgen kann, wobei Stromstärken bis zu 1000 kA möglich sind.

Claims (3)

Patentansprüche: für

1. Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung
ein Gleichstromübertragungssystem mit einem wenigstens zwei gegeneinander isolierte Supraleiter enthaltenden supraleitenden Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der sich zwischen zwei Supraleitern (1) befindenden Isolierschicht ein Hilfsleiter (3) als Nulleiter eingebettet ist und an mehreren Stellen des Kabels (2) je ein Differenzübertrager (4) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung über Vorwiderstände (5) mit den Supraleitern (1) und dessen Mittelanzapfung mit dem Nulleiter (3) in Verbindung stehen, und daß das an der Sekundärseite des Differenzübertragers auftretende Signal zur Abschaltung des Kabels auswertbar ist.

2. Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang und am Ende des Kabels Widerstände (8) vorgesehen sind, die beim Abtrennen des Kabels vom Stromerzeuger bzw. -verbraucher zwischen beide Supraleiter (1) einschaltbar sind.

3. Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel der Länge nach in mehrere getrennt überwachbare und durch Widerstände überbrückbare Abschnitte unterteilt ist.