DE2409868B2 - Stromzufuehrung fuer elektrische einrichtungen mit auf tieftemperatur gekuehlten leitern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stronuufühine für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern, deren Ende mit einem Normalleiter verbunden ist, der sich in einem Gasstrom eines verdampften Kühlmittels befindet.

Bei elektrischen Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern muß häufig der elektrische Strom den gekühlten Leitern von einer auf höherer Temperatur, insbesondere auf Raumtemperatur, befindlichen Stromversorgung zugeführt werden. Insbesondere gilt dies für elektrische Einrichtungen mit Supraleitern, beispielsweise für supraleitende Kabel, Spulen oder Maschinen, deren Supraleiter auf eine Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur des supraleitenden Materials abgekühlt sein müssen. Da ein Supraleiter schon weit unter Raumtemperatur seine Supraleitfähigkeit verlieren würde, kann zur Überbrückung der TemperaturdifTerenz elektrisch normalleitendes Metall verwendet werden, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, das an einer Stelle, die auf einer Temperatur unterhalb der Sprungtemperalur des Supraleiters gehalten wird, mit dem Supraleiter verbunden ist. Der Normalleiter kann somit von Raumtemperatur bis zu dieser Verbindungsstelle kontinuierlich oder stufenweise abgekühlt werden.

Eine solche stufenweise Abkühlung zur Reduzierung der Xühlmittelverluste einer Stromzuführung ist beispielsweise aus der deutschen OfTenlegungsschrift 21 57 125 bekannt. Bei dieser Strcmzufüh-ung werden mehrere Wärmetauscher verwendet, die sich auf festen Temperaturniveaus befinden.

Neben diesen kaskadenartig gekühlten Stromzuführungen werden jedoch wegen der besseren Wärmeaustauschbedingungen und der einfacheren Konstruktion vielfach mit Abgas kontinuierlich gekühlte Stromzuführungen verwendet. Hierzu kann beispielsweise das unterhalb der Sprungtemperatur gehaltene Ende des Supraleiters in einem Bad eines kryogenen Mediums, beispielsweise einem Heliumbad, angeordnet sein. Der Normalleiter kann dann an der Verbindungsstelle aus einzelnen Drähten, Lamellen oder Netzen bestehen. Eine solche Ausführungsform einer Stromzuführung für hohe Ströme ist bekannt aus »The Review of Scientific Instruments«, Vol. 38, Nr. 12, Dezember 1967, S. 1776 bis 1779. Durch die thermischen Verluste der Stromzuführungsteile wird das flüssige Helium des Bades teilweise verdampft. Das Heliumgas steigt an den Leiterlamellen, Drähten oder dem Leiternetz aufwärts und führt die Joulesche Wärme und die von außen einströmende Wärme ab. Hierbei erwärmt sich das Heliumgas etwa auf Raumtemperatur. Zur Erhöhung der Wärmeabführung kann das Heliumbad auch mit einer zusätzlichen Wärmequelle verschen sein, mit der sich größere Verdampfungsraten erreichen lassen. Auf der oberen Kontaktstelle des Normalleiters mit einer äußeren Stromversorgungsleitung wird das Heliumgas allgemein abgefangen und beispielsweise einer Kältemaschine zur Wiederverflüssigung zugeführt. Da bei solchen abgasgekühlten Stromzuführungen der Wärmeinhalt des gasförmigen Küli!mediums gut ausgenutzt wird, benötigen sie nur einen verhältnismäßig geringen Kühlmittelaufwand.

Der normalleitende Stromleiterquerschnitt einer solchen abgasgekühlten Stromzuführung, kann für einen bestimmten Nennsvrom optimiert sein. Bei diesem Nennstrom sind dann die Verluste der Stromzuführung an flüssigem Helium minimal, und es stellt sich längs des Stromleiters vom warmen Ende auf Raumtemperatur zum kalten Ende im Heliumbad ein

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iontinuierliches Temperaturgefälle ein. Es hat sich besonders vorteilhaften Weiterbildung der Strömen jedoch gezeigt, daß ein solcher idealer Betriebs- zuführung gemäß der Erfindung ist deshalb vor- :ustand nicht immer eingehalten werden kann. Schon gesehen, daß die Einspeisemenge an Kaltgas regelbar ,ei einem geringen Überstrom ist ein solches konti- ist. Zur Durchsatzregelung kann beispielsweise in der zierliches Temperaturgefalle längs des Stromleiters 5 Zuleitung des Kaltgases ein Ventil eingefügt sein, mit licht mehr gegeben. Vielmehr nimmt die Temperatur dem ein schnelles Ausregeln von Lastschwankungen zunächst stark zu, und erst nach einer gewissen, vom vorgenommen werden kann. Das Regelsignal kann Überstrom abhängigen Länge des Leiters fällt sie zweckmäßig von einem Temperaturfühler entnommen zum kalten Ende des Stromleiters hin kontinuierlich werden, der vorteilhaft in dem kritischen Bereich wieder ab. In dem Leiterbereich mit zunehmender io der Ausbauchung des Temperaturprofils angeord-Temperatur besteht deshalb die Gefahr, daß die ihn net ist.

umgebende elektrische Isolation beschädigt wird oder Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren daß der Leiter durchbrennt. Aus Sicherheitsgründen in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbilwird deshalb der Stiomleiterquerschnitt im allgemei- düngen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in nen etwas größer gewählt, als es für einen bestimmten 15 der ein Ausführungsbeispiel einer Stromzuführung Nennstrom erforderlich wäre. Neben diesem gewissen gemäß der Erfindung für ein supraleitendes Kabel Überdimensionieren des Leiterquerschnitts besteht schematisch veranschaulicht ist.
ferner die Möglichkeit, durch eine zusätzl^:che Kühl- Fig. 1 zeigt als Diagramm die Temperaturabhängasmenge, die mittels eines Heizwiderstandes im gigkeit der Leiter einer abgasgekühlten optimierten Heliumbad erzeugt wird, unerwünschte Temperatur- 20 Stromzuführung ohne Kaltgaszwischeneinspeisung in Überhöhungen an den Stromleitern zu verhindern. Abhängigkeit von der Leiterkoordinate, und in
Jedoch wird hierdurch ein Absinken der Temperatur Fig. 2 ist eine Stromzuführung mit Kaltgaszwiam warmen Ende des Stromleiters bewirkt, so daß scheneinspeisung gemäß der Erfindung dargestellt,
dort die Hochspannungsfestigkeit des Isolators durch In dem Diagramm der F i g. 1 ist auf der Ordinate Kondenswasserbildung gefährdet ist. Es kann deshalb 25 die Leitertemperatur T der normalleitenden Leiter eine zusätzliche Heizung erforderlich sein, die einer einer Stromzuführung wiedergegeben. Diese Strom-Kondenswasserbildung an dieser Stelle entgegenwirkt. zuführung ist für einen Betriebsstrom I_ont optimiert, Diese zusätzlichen Maßnahmen haben jedoch zur d. h., sie weist für diesen Strom die geringsten Kühl-Folge, daß die benötigte Menge an flüssigem Helium mittelverluste auf. Das längs ihrer Leiter gemessene über den für die Stromzuführung optimalen Wert hin- 30 Temperaturgefälle in ⁰K erstreckt sich zwischen aus ansteigt. Darüber hinaus hat eine Querschnitts- einem Kühlbad für die an die Stromzuführung angevergrößerung eine erhöhte Wärmeeinleitung in das schlossenen elektrischen Einrichtungen, beispiels-Kühlbad zur Folge, so daß auch im Ruhebetrieb, d. h. weise ein supraleitendes Kabel, und der äußeren wenn durch den Leiter kein Strom fließt, die Kühl- Raumtemperatur. Auf der Abszisse ist der Leitermittelverluste ansteigen. 35 parameter χ dividiert durch / aufgetragen, wobei

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine der- die Leiterlänge und χ die Leiterkoordinate von dem artige abgasgekühlte Stromzuführung zu verbessern, Kühlbad aus in Richtung des Stromzuführungsinsbesondere eine Stromzuführung zu schaffen, bei anschlusses auf Raumtemperatur bedeuten. Im Diader die genannten Schwierigkeiten vermindert oder gramm sind 4 Kurven für den optimierten Leiter dargar beseitigt werden. 40 gestellt. Die unterste, mit I_n bezeichnete Kurve gibt

Diese Aufgabe wird für eine Stromzuführung der den Temperaturverlauf in einer Stromzuführung wiecingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch der, die ohne Strom betrieben wird, während die dargelöst, daß eine zusätzliche Einspeisung eines Kalt- überliegende, mit 0,9 I_0n, bezeichnete Kurve die entgases in den Gasstrom des verdampften Kühlmittels sprechenden Temperaturverhältnisse für einen Bebei einem Temperaturniveau oberhalb der Verdamp- 45 triebsstrom wiedergibt, der 90°/o des Stromes I_0n, fungstemperatur des Kühlmittels vorgesehen ist. beträgt. Wie aus der obersten, mit 1,1 /„„, bezeich-

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neten Kurve zu ersehen ist, kann sich das Temperainsbesondere darin, daß die Stromzuführung gemäß turprofil für Ströme, die über dem optimalen Strom der Erfindung bezüglich ihrer Leiterquerschnitte nur I_0n, liegen, in der Nähe des warmen Endes der für einen durchschnittlichen Betriebsstrom ausgelegt 50 Stromzuführung zu noch höheren Temperaturen aufzu werden braucht. Es können deshalb kleinere Lei- bauchen. Auf Grund dieser Tempcraturüberhöhung terquevschnitte als bei den bisher bekannten Strom- werden die bisher bekannten, abgasgekühlten Stromzuführungen verwendet werden. Die Kühlmittelver- Zuführungen im allgemeinen so ausgelegt, daß ihr luste aufgrund von Wärmeeinleitung über diese strom- Temperaturverhalten bei normalem Betriebsstrom führenden Leiter können somit entsprechend be- 55 etwa dem der Kurve 0,9 /„„, oder einer daruntergrenzt werden. Da sich ferner der relative thermo- liegenden Kurve entspricht. Die Leiter dieser Stromdynamische Wirkungsgrad einer Kältemaschine, die zuführung müssen also für höhere Ströme ausgelegt zur Kühlung der Stromzuführung und der mit ihnen sein, als sie in einem normalen Betriebsfall auftreten, verbundenen elektrischen Einrichtungen erforderlich Eine Stromzuführung gemäß der Erfindung kann ist, mit steigender Temperatur verbessert, ist auf- 60 hirgegen für einen Betriebsstrom optimiert sein, dei grund der zusätzlichen Kaltgaseinspeisung gemäß der dem durchschnittlich auftretenden Strom entspricht Erfindung eine geringere Kälteleistung dieser Ma- Darüber hinaus kann sie so ausgelegt sein, daß ihn scliinc erforderlich, da dann der Einspeisepunkt bei Kühlmittelverluste im zeitlichen Mittel minimal sind einem höheren Temperaturniveau als der Verdamp- Ferner ist als Beispiel in F i g. 1 durch zwei ge fungstemperatur des Kühlmittels liegt. 65 strichelte Linien angedeutet, daß bei einem Leiter

Bei Überströmen kann eine verstärkte Kaltgas- _parameter f. von 0,51 ein Kaltgas mit einer Tempe

einspeisung vorgenommen werden, um die zusätzlich ^l

entstehenden Wärmemengen abzuführen. Nach einer ratur von ca. 80 K in die Stromzuführung eingespeis

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werden kann, d.h. daß etwa in der Mitte der Strom- behälter 5 entstehendes Abgas A' des Kühlmittels A

zuführung eine solche Einspeisung zu erfolgen hat, an seinen beiden Seiten längs der Normalleiter 12 +

da dann vorteilhaft das die Leiter ständig kühlende 13 aufsteigen kann.

Abgas sowie das zusätzlich eingespeiste Kaltgas in Mittels der Stromzuführung werden Strom unc ihren Temperaturen übereinstimmen. 5 Spannung von Raumtemperatur auf Tieftemperatui In Fig. 2 ist eine senkrecht angeordnete Strom- und umgekehrt dem Innen- und Außenleiter de< zuführung eines supraleitenden, koaxialen Phasen- Phasenleiters 1 zugeführt. Zur Stromzuführung dienen leiters 1 eines Drehstromkabels dargestellt. Sie ist die Normalleiter 12 und 13. Die Stromdichte in ihnen beispielsweise für Hochspannungen von 110kV_ct( kann vorteilhaft über Querschnitt und Länge kon- und Ströme von 10⁴A ausgelegt. Der Phasenleiter 1 io stant gehalten werden. Durch ihre große Oberfläche ist in einem vakuumdichten Hohlrohr 2 untergebracht erhält man einen guten Wärmeaustausch mit dem sie und von einem Strahlungsschild 3 konzentrisch um- kühlenden, aus dem Behälter 5 aufsteigenden Abgeben. Er enthält einen hohlzylindrischen Innenleiter gas A'. In einem optimalen Betriebszustand stellt sich auf Hochspannungspotential, der isoliert von einem am warmen Ende 20, 21 der abgasgekühlte Normal-Außenleiter auf Erdpotential konzentrisch umschlos- 15 leiter 12 und 13 Raumtemperatur ein. Aus diesem sen ist. Die Leiter, die in der Figur nicht ausgeführt Grund können zweckmäßig die konzentrisch angesind, können zweckmäßig aus einer Vielzahl von ordneten Normalleiter innen und außen für gleiche supraleitenden Einzeldrähten aufgebaut sein und sind Länge ausgelegt sein, um einen Wärmeaustausch somit für Kühlmittel transparent. über den zwischen ihnen angeordneten Isolator 19 Am oberen Ende des Phasenleiters 1 ist ein Kühl- 20 und damit eine Störung der optimalen Betriebsbedinmittelgefäß 5 angesetzt. Es umschließt konzentrisch gungen zu vermeiden. Zum anderen werden damit das verlängerte obere Endstück 7 des Innenleiters des auch im Isolator 19 mechanische Spannungen in ra-Phasenleiters 1- Sein Boden 8 und seine Außen- dialer Richtung vermieden.

wand 9 sind aus elektrisch leitendem Material wie Zusätzlich können gut wärmeleitendes Material, beispielsweise Kupfer oder Aluminium und dienen als 25 beispielsweise ein Hohlzylinder 22 aus Kupfer, der Stromzuleitung für den Außenleiter des Phasen- am warmen Ende 21 des Normalleiters 12 mit diesem leiters 1. Das Endstück 7 des Innenleiters ist an verbunden ist und dessen Querschnitt groß gegenseinem oberen Ende mit einer scheibenförmigen Kon- über den Normalleiterquerschnitten ist, und ein in taktplatte 11 kontaktiert. Am Außenrand dieser Kon- der Figur nicht näher dargestellter ölkreislauf am taktplatte ist das untere Ende eines rohrförmigen 30 warmen Ende 20, 21 der Normalleiter 12 und 13 inneren Normalleiters 12, der beispielsweise aus einer auch bei nicht optimalen Betriebsbedingungen für die Vielzahl von einzelnen dünnen Kupfer- oder Alu- Aufrechterhaltung der Raumtemperatur als Endtemminiumdrähten aufgebaut ist, elektrisch leitend ver- peratur der Stromzuführung sorgen,
bunden. Um diesen inneren Normalleiter 12 ist iso- An der Stromzuführung erfolgt ferner die Zu- bzw. liert in einem vorbestimmten Abstand ein dem inne- 35 Abfuhr des Kühlmittels für das gesamte Kabel oder ren Normalleiter 12 entsprechender äußerer Normal- einem Teil des Kabels. Bei einer Verwendung von leiter 13 konzentrisch angeordnet. Das untere Ende supraleitenden Leitern in dem Phasenleiter 1 kommt des rohrförmigen äußeren Normalleiters 13 ist an der als Kühlmittel praktisch nur Helium in Frage. Neben Innenseite einer konzentrischen, ringförmigen Platte siedendem Helium A, das den Behälter 5 ausfüllt und 15 elektrisch leitend befestigt. Mit dem Außenrand 40 zur Aufnahme des Stromzuführungsverlustes dient, dieser Kontaktplatte 15 ist das obere, gegenüber dem wird einphasiges Helium B und C in geschlossenen Phasenleiter konzentrisch nach außen erweiterte Ende Kreisläufen unter Druck zur Abführung der Verluste der Außenwand 9 des Kühlmittelbehälters 5 elek- des Phaseninnenleiters bzw. Phasenaußenleiters vertrisch leitend verbunden. Die Kontaktplatte 15 kann wendet. Hierzu wird das beispielsweise einphasige entsprechend der inneren Kontaktplatte 11 aufgebaut 45 Helium B dem Phasenleiter schon auf Hochspansein und umschließt diese ringförmig. Über diese nungspotential in bekannter Weise in einem Hohl-Kontaktplatten 11 und 15 wird somit den Leitern rohr 24, das zentral in dem an einem Stutzen 25 evades Phasenleiters 1 der Strom von den Normalleitern kuierten Innenraum 26 der Stromzuführung angeord-12 bzw. 13 zugeführt. Die Teile 12 und 11 liegen net ist, zugeleitet. In der Mitte der Kontaktplatte 11 dabei auf Hochspannungspotential, die sie umgeben- 50 ist deshalb eine heliumdichte Durchführung 27 vorden Teile 13, 15, 9 und 8 dagegen auf Erdpotential. gesehen. Zur Zufuhr des zur Kühlung des Phasen-Das von den in einer Ebene angeordneten Kon- außenleiter erforderlichen Heliums C auf Normaltaktplatten gebildete Kaltende der Stromzuführung potential ist eine gesonderte Rohrleitung 28 seitlich stellt den Deckel des Kühlmittelbehälters 5 dar, der an dem Phasenleiter 1 in der Nähe der Verbindungsim wesentlichen der Raum zwischen zwei konzentri- 55 stelle zwischen der Stromzuführung und dem Phasenschen Hohlrohren ist und zur Aufnahme eines Kühl- leiter angebracht. Das siedende Helium A kann ebenmittels A dient. Seine innere rohrförmige Wandung falls auf Normalpotential an einer Durchführung 29 wird von einem Isolationskörper 17 gebildet, welcher in der äußeren Kontaktplatte 15 in den Behälter 5 das Endstück 7 des Innenleiters umschließt und gas- eingeleitet werden. Der Spannungsübergang vom dicht an der Kontaktplatte 11 befestigt ist. Die 60 Normal- auf Hochspannungspotential im Heliumbad Außenwand 9 ist dagegen an der äußeren Kontakt- erfolgt gleichmäßig über eine entsprechend große platte 15 gasdicht befestigt. Strecke am unteren Ende 18 des eingezogenen Hochin den Kühlmittelbehälter 5 ragt frei das untere Spannungsisolators 19, der hierfür zweckmäßig mit Ende 18 eines hohlzylindrischen Isolators Ig hinein. einer Potentialsteuerung versehen ist. Das in dem Dieser Isolator 19 ist im oberen Teil der Stromzufüh- 65 Behälter 5 verdampfende Heliumgas A' tritt, nachrung zwischen dem inneren und äußeren Normal- dem es als Kühlgas an den Normalleitern 12 und 13 leiter 12 bzw. 13 und zwischen den beiden Kontakt- vorbeigeströmt ist, außen auf Nullpotential an einem blatten 11 und 15 so angeordnet, daß im Kühlmittel- Austritt 30 und innen auf Hochspannungspotential

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an einem Austritt 31 aus der Stromzuführung aus. Es 41 und 42 und damit die Zufuhrmengen an Kaltgas, kann dann aufgefangen und Heliumverfiüssigern über Er ist beispielsweise ein Germanium- oder Kohlebesondere Zuleitungen zugeführt werden. widerstand.

Die Leiterquerschnitte Q der beiden Normalleiter Neben einer Kaltgaseinspeisung mit gasförmigem

12 und 13 der Stromzuführung können für einen vor- 5 Helium D und E, d. h. mit demselben Kühlmittel wie bestimmten Betriebsstrom I_opl optimiert werden, d. h. es in dem Behälter 5 vorgesehen ist, kann aber auch daß für diesen Strom /₀„, die geringste Wärmeeinlei- ein anderes Kühlmittel als Kaltgas verwendet werden, tung in das Helium A in den Behälter 5 erfolgt. Für So kann beispielsweise dem Abgas A' aus dem Beeine derart optimierte abgasgekühlte Stromzuführung halter 5 ein elektronegatives Gas oder ein elektrobeträgt dann das Verhältnis der Verluste an Kühl- io negativer Dampf oder ein organisches Radikal oder mittel bei einem Betriebsstrom I_0n, zu den Verlusten dessen anorganisches Analogon zugesetzt werden, bei Ruhestrom /₀ = 0 je nach Reinheit des Normal- (deutsche Patentschrift 2164 706). Hiermit erhält leitermaterials etwa 1,3 bis 2,6. Unter Umständen, man zugleich eine Erhöhung der Durchschlagsspaninsbesondere für Betriebszustände mit längeren nung in der Stromzuführung.

Ruhepausen, kann es jedoch, beispielsweise aus wirt- 15 Für Heliumgas nahe Raumtemperatur, das in die-

schaftlichen Gründen, zweckmäßig sein, dieses Ver- sem Falle eine besonders niedrige Durchschlags-

hältnis zu vergrößern, auch wenn dabei die momen- festigkeit besitzt, stehen beispielsweise zwei bekannte

tanen Betriebsverluste höher liegen als bei einer opti- Verfahren zur Überbrückung von Hochspannungs-

mierten Stromzuführung. Die Querschnitte Q werden gefallen zur Verfügung: Einmal kann die Durch-

dann so gewählt, daß die Verluste an verdampftem 20 Schlagsfestigkeit des gasförmigen Heliums durch die

Helium A' im zeitlichen Mittel minimal sind. bereits erwähnte Beimischung eines elektroncgativen

Da für eine so optimierte Stromzuführung die Ge- Gases erhöht werden (deutsche Patentschrift

fahr einer Temperaturüberhöhung in der Nähe ihres 21 64 706), zum anderen kann das gasförmige He-

warmen Endes bestünde, die zu einer Beschädigung lium durch Kapillaren aus einem elektrisch isolieren-

oder sogar zu einer Zerstörung der Normalleiter 12, 25 den Material abgeführt werden (deutsche Patent-

13 sowie des Isolators 19 führen könnte, ist für die schrift 21 63 270).

Stromzuführung gemäß der Erfindung eine besondere Das Verhältnis der Verluste an Helium bei Be-Kaltgaseinspeisung vorgesehen. Hierfür wird vorteil- triebsstrom / zu den Verlusten bei Ruhestrom I₀ läßt haft zusätzliches Kaltgas D und E, beispielsweise sich mit der zusätzlichen Gaskühlung in einfacher Heliumgas von 80 K, an Einspeisepunkten 33 und 34 30 Weise vergrößern, wobei die Kälteleistung der zur den Normalleitern 12 bzw. 13 vorteilhaft an der Kühlung der Stromzuführung erforderlichen Kälte-Stelle zugeleitet, an der das Temperaturniveau des maschine bekanntlich mit zunehmender Temperatur Kaltgases mit dem des aus dem Behälter § stammen- für die Einspeisepunkte sinkt. Aus dem Stromzufühden Abgases^' bei normalem Betrieb der Stromzu- _mcter " _{= konst}. _{einer optimierten}, _ab_ fuhrung, d. h. im Falle des Stromes I_op!, uberem- 35 ^{5 v} Q ^v stimmt. Es wird deshalb das Kaltgas D auf Hoch- gasgekühlten Stromzuführung ergibt sich die maxispannungspotential beispielsweise über eine Zuleitung male Belastbarkeit der Stromzuführung mit Zusatz-36 durch den Innenraum 26 bis zum Einspeisepunkt gaskühlung. Dabei ist / der Strom, / die Länge und Q 33 geleitet, wo es an dem Normalleiter 12 dem aus der Querschnitt der Stromzuführung. Diese Kondem Behälter 5 aufsteigenden Abgas beigemischt 4° stante ist vom verwendeten Material und geringfügig wird. In entsprechender Weise wird mit dem Abgas von der Warmendtemperatur der Stromzuführung abzur Kühlung des Normalleiters 13 das Kaltgas E, das hängig. Im Idealfall kann an den Einspeisepunkten auf Normalpotential über eine Zuleitung 37 an den 33 und 34 die Temperatur der Stromzuführung kon-Einspeisepunkt 34 gelangt, vereinigt. Das Kaltgas D stant gehalten werden. Da gemäß F i g. 1 die Ortsbzw. E tritt dann mit dem entsprechenden Abgas an. 45 koordinate χ dieser Einspeisepunkte kleiner ist als die den Austrittsstellen 31 bzw. 30 aus der Stromzufüh- Gesamtlänge I der Stromzuführung, können dann rung aus. unter der Voraussetzung der Konstanz des Strom-Die Einspeisemengen an Kaltgas D und £ können Zuführungsparameters die Normalleiter 12 und 13 vorteilhaft je nach Überstrom bemessen werden. Es zwischen dem Kaltende im Behälter 5 und den Einist deshalb eine Regelvorrichtung 4jQ vorgesehen, mit 5° speisepunkten 33 und 34 mit einem entsprechen«: der beispielsweise 2 Ventile 41 und 42 gesteuert wer- höheren Strom / belastet werden, ohne daß diesei den können, die in der Zuleitung 36 für das Kalt- Teil der Stromzuführung thermisch instabil wird. Au! gas D bzw. in der Zuleitung 37 für das Kaltgas E an- diese Weise ist es beispielsweise möglich, mit einei geordnet sind. Als Steuerparameter können beispiels- Kaltgaseinspeisung auf 80 K, die gemäß F i g. 1 etw; weise der Strom durch die Normalleiter 12 und 13 55 in der Mitte der Nonnalleiter 12 und 13 zwischei oder ihr Widerstandswert dienen. Ferner ist es auch dem Warmende auf Raumtemperatur und dem Kalt möglich, wie es in der Figur angedeutet ist, mittels ende auf Helium-Temperatur zu erfolgen hat, dei eines oder mehreren Temperaturmeßfühlern die bei Strom zu verdoppeln, ohne daß die Ruheverluste er Überströmen auftretende Temperaturerhöhung an höht werden; denn das Temperaturprofil im oberei den Normalleitern zu messen. Beispielsweise kann ein 60 Teil der Stromzuführung zwischen den Einspeise Temperaturmeßfühler 44 an dem äußeren Normal- punkten 33 und 34 und dem Warmende auf Raum leiter auf Normalpotential vorzugsweise an einer temperatur wird ja durch die zusätzliche Gaskühlun Stelle angebracht sein, an der eine Temperatur- stabil gehalten.

überhöhung auftreten könnte. Dieser Temperatur- Da beispielsweise bei einem Kabel erheblich

fühler auf Nullpotential, der stellvertretend für die 65 Stromänderungen infolge von Lastschwankungen aul

Hochspannungsseite wirken kann, beeinflußt über die treten können, bietet die Zusatzgaskühlung gemä

gestrichelt eingezeichneten Verbindungsleitungen mit- der Erfindung für die Stromzuführung eines supn

tels der Regelvorrichtung 4Q die Stellung der Ventile leitenden Kabels die Möglichkeit einer optimale

Anpassung an die jeweiligen Betriebszustände. Hierdurch wird die Betriebssicherheit wesentlich erhöht, und die benötigte Kültcmaschincnlcisturg kann wesentlich verringert werden; denn der Kältebedarf für Stromzuführungen stellt einen erheblichen Anteil an dem Gesamlkältcbedarf für das supraleitende Kabel dar.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Stromzuführung für ein Kabel mit Supraleitern gewählt, die mit Helium gekühlt werden. Es können jedoch auch entsprechende andere Einrichtungen für andere auf Tieftemperatur gekühlte Leiter, beispielsweise aus Aluminium oder Beryllium, vorgesehen sein, die mit

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anderen Kühlmitteln, beispielsweise mit Wasserstoff gekühlt werden.

Ferner sind neben der im Ausführungsbeispiel be schricbenen Stromzuführung für elektrische Einrich tungen gemäß der Erfindung auch anders gestaltete abgasgekühlte Stromzufiihrungcn verwendbar. Dies« können beispielsweise mit besonderen Vorrichtungei versehen sein, die eine Potentialübergangszone aucl für das Kühlmittel D des Phaseninnenleitcrs inner ίο halb der Stromzuführung schaffen und somit cntsprc chende Hochspanniingsübergangselementc in dei Kühl mittelab- bzw. -Zuleitungen zumindest teihveisi erübrigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern, deren Ende mit einem Normalleiter verbunden ist, der sich in einem Gasstrom eines verdampften Kühlmittels befindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Einspeisung eines Kaltgases (D bzw. E) in den Gasstrom des verdampften Kühlmittels (A') bei einem Tempe- n> raturniveau oberhalb der Verdampfungstemperatur des Kühlmittels (A) vorgesehen ist.

2. Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung in den Gasstrom des verdampften Kühlmittels an der Stelle (33 özw. 34) vorgesehen ist, wo die Temperatur des Kaltgases (D bzw. E) mit der Temperatur des verdampften Kühlmittels (A) übereinstimmt.

3. Stromzuführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperatur des verdampften Kühlmittels (A') die Temperatur gewählt ist, die sich für einen Querschnitt des Normalleiters (12 bzw. 13), der für einen Nennstrom (I_0n,) in bezug auf minimale Kühlmittelverluste optimiert ist, an der Stelle (33 bzw. 34) ohne Kaltgaseinspeisung ergibt.

4. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas (D bzw. £) und das verdampfte Kühlmittel (A') gleiche kryogene Medien sind.

5. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kaltgas (D bzw. £) ein elektronegatives Gas vorgesehen ist.

6. Stromzuführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als kryogenes Medium Hdium vorgesehen ist.

7. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisemenge an Kaltgas (D bzw. E) regelbar ist.

8. Stromzuführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Kaltgasmenge ein Ventil (41 bzw. 42) vorgesehen ist

9. Stromzuführung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ist-Wertgeber für die Regelung des Kaltgaszusatzes mindestens ein Temperaturfühler (44) vorgesehen ist, der im Gasstrom des verdampften Kühlmittels (A) angeordnet ist.

10. Stromzuführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (44) in einem Bereich angeordnet ist, in dem ohne KaItgaseinspeisung bei einem Überslrom( 1,1/„„,) eine Temperaturüberhöhung über die äußere Normaltemperatur der Stromzuführung hinaus aultreten kann.

11. Stromzuführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (44) an der Stelle des Maximums der Temperatur des Normalleiters (13) angeordnet ist.

12. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler (44) Kohle- oder GermEiniumwiderstände vorgesehen sind.