DE2436929B2 - Strombegrenzungseinrichtung fuer ein elektrisches netz - Google Patents

Strombegrenzungseinrichtung fuer ein elektrisches netz

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DE2436929B2 DE19742436929 DE2436929A DE2436929B2 DE 2436929 B2 DE2436929 B2 DE 2436929B2 DE 19742436929 DE19742436929 DE 19742436929 DE 2436929 A DE2436929 A DE 2436929A DE 2436929 B2 DE2436929 B2 DE 2436929B2
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Description

J ein«
Spannung
einfaehercr
Prim.,-»nd S*u«U,n» tang d=.
Z transformators angeordnet, so ist es ausrechend. te η auf beiden Stirnseiten des Supraleiters s.ch, ub«r die Breite des Supraleiters erstreckende, magnetisch iritende Bleche vorgesehen sind, zwischen denen sich paraHel zur Achse des Suprale.ters verlaufende, ih leitende Umlenkbleche erstrecken.
dune nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
F1g 1 einen koaxial zu einem Lufttransformator
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strombegrenzungseinrichtung für ein elektrisches Netz, die einen mit dem Netz verbundenen Supraleiter aufweist.
Eine derartige Strombegrenzungseinrichtung ist aus der DT-PS 19 62 704 bekannt. Diese bekannte Strombegrenzungseinrichtung ist so aufgebaut, daß der Supraleiter durch sein eigenes magnetisches Feld in den normalleitenden Zustand geschaltet wird. Somit muß jede Strombegrenzungseinnchtung für einen bestimmten Überstrom ausgelegt werden und kann dann jeweils nur entsprechend diesem Überstrom eingesetzt werden. Eine willkürliche Auslösung der bekannten Strombeerenzungseinrichtung ist nicht möglich.
^irSnÄinSien axial unterteilten WicWungen eines Lufttransformators angeordneten Supraleiter fts 3 einen entsprechend Fig.l angeordneten Supraleiter mit einer als Blockschaltbild dargestellten elektronischen Meßeinrichtung.
In F i g 1 sind mit ft S, Tdie drei Phasen eines Netzes bezeichnet. Von den in jeder Phase anzuordnenden Strombegrenzungseinnchtungen ,st nur d»e in der Phase
Se„ der Primär- und Sekundärwicklung erreicht oTsekundärwicklung 3 ist durch e.nen Supraleiter kurzgeschlossen. Die Reaktanz des Supraleiters 4 wird mögHcS klein gehalten, so daß bei Netzstromen unterhalb eines bestimmten Grenzwertes durch d.e
Sekundärwicklung 3 eine solche Gegendurchflutung zu der durch die Primärwicklung erzeugten Durchflutung ausgebildet wird, daß nur ein sehr kleiner Streufluß auftritt der den Spalt zwischen der Primär- und Sekundärwicklung durchsetzt und nur einen geringfügigen Spannungsabfall an der Primärwicklung 1 bewirkt Der Supraleiter wird beispielsweise durch flüssiges oder gasförmiges Helium gekühlt und ist in einem thermischen Isolierkörper 5 eingeschlossen. Außerhalb des thermischen Isolierkörpers 5 ist em geschlossener '° Eisenschirm 6 angebracht. Dem Eisenschirm 6 ist eine Magnetisierungsspule 7 zugeordnet durch die der Eisenschirm 6 quermagnetisiert werden kann.
Die Strombegrenzungseinrichuing nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Einrichtung nach Fig. 1 nur '5 dadurch, daß der Supraleiter zwischen den axial unterteilten Wicklungen eines Lufttransformators 2 angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung des Supraleiters 4 kann auf einen geschlossenen Eisenschirm verzichtet werden. Es genügt, wenn zu beiden Stirnseiten des Supraleiters 4 magnetisch leitende Bleche 8 vorgesehen sind, die sich über die Breite des Supraleiters 4 erstrecken. Durch diese Bleche 8 wird der zwischen der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung 3 austretende Streufluß über die ganze Breite des Supraleiters 4 verteilt. Zwischen den beiden Blechen 8 sind Umlenkbleche 9 angeordnet, die parallel zur Achse des Supraleiters verlaufen. Durch diese Umlcnkoleche 9 wird der Streufluß zwischen den beiden Blechen 8 bis zur Sättigung der Umlenkbleche 9 geführt. Den Umlenkblechen 9 sind wiederum Magnetisierungsspulen 7 zugeordnet. In F i g. 2 ist eine solche Magnetisierungsspule nur für ein Umlenkblech 9 dargestellt. Der Supraleiter 4 ist jeweils wieder in einen in F i g. 2 nicht näher dargestellten Isolierkörper eingebettet.
Die in F i g. 3 dargestellte Strombegrenzungseinrichtung entspricht in ihrer räumlichen Anordnung der Strombegrenzungseinrichtung nach F i g. 1 Der Supraleiter 4 ist über einen Schnellschalter 10 an die Sekundärwicklung 3 des Lufttransformators 2 angeschlossen. Mittels dieses Schnellschalters 10 kann der Supraleiter 4 von der Sekundärwicklung 3 abgeschaltet werden. Die dem geschlossenen Eisenschirm 6 zugeordnete MagnetKierungsspule 7 ist an eine Meßeinrichtung
11 angeschlossen. Die Meßeinrichtung 11 ist außerdem mit einem in der Phase 7" angeordneten Stromwandler
12 verbunden.
Die Stromtragfähigkeit eines Supraleiters hängt bekanntlich von der Feldstärke eines au? den Supraleiter einwirkenden magnetischen Feldes ab. Die Stromtragfähigkeit nimmt mit steigender Feldstärke ab. Diese Eigenschaft des Supraleiters wird bei der beschriebenen Strombegrenzungseinrichtung ausgenutzt.
Der geschlossene Eisenschirm 6 bzw die Bleche 8 und die Umlenkbleche 9 sind so ausgelegt und die Anordnung des Supraleiters gegenüber dem Lufttransformator so getroffen, daß der bei Netznennstrom auftretende Streufluß den Eisenschirm 6 bzw. die Bleche 8 und die Umlenkbleche 9 nicht zu sättigen vermag. Der zwischen der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung 3 auftretende Streufluß kann somit nicht den Supraleiter 4 beeinflussen. Durch die dem Eisenschirm 6 bzw. den Umlenkblechen 9 zugeordneten Magnetisierungsspulen 7 besteht nunmehr die Möglichkeit, den Eisenschirm 6 bzw. die Umlenkbleche 9 durch Quermagnetisierung in die Sättigung zu treiben. Mit Erreichen der Sättigung verlieren der Eisenschirm 6 bzw. die Umlenkbleche 9 ihre Abschirmwirkung. Der Supraleiter 4 wird somit schlagartig dem magnetischen Streufeld des Lufttransformators 2 ausgesetzt Infolge der hohen magnetischen Feldstärke sinkt die Stromtragfähigkeit des Supraleiters 4 ab, und der Supraleiter geht in den normalleitenden Zustand über.
Die Sekundärwicklung 3 ist jetzt nicht mehr kurzgeschlossen, sondern durch den im Supraleiter 4 auftretenden Widerstand belastet Die durch die Sekundärwicklung 3 hervorgerufene Gegendurchflutung sinkt sehr rasch ab, und die von der Primärwicklung 1 erzeugte Durchflutung kann rasch ansteigen und einen sich über die ganze Innenfläche der Wicklung ausdehnenden magnetischen Fluß erzeugen. Mit dem Ansteigen der Durchflutung ist ein Anstieg des Spannungsabfalles in der Primärwicklung 1 verbunden. Dieser Spannungsabfall steigt gegenüber dem kurzgeschlossenen Zustand der Sekundärwicklung 3 auf ein Vielfaches an, wodurch der Strom im Netz begrenzt wird. Da der Supraleiter 4 bei steilem Stromanstieg in weniger als 0.2 bis 0,3 Millisekunden von seinem supraleitenden in den normalleitenden Zustand übergeht, kann ein Stoßkurzschlußstrom auf einen niederen Wert begrenzt werden.
Durch die an den Stromwandler 12 angeschlossene elektronische Meßeinrichtung 11 wird sowohl die Stromsteilheit als auch die Stromhöhe selbst gemessen. Über die Meßeinrichtung U kann somit die Quermagnetisierung jeweils bei einer solchen Stromhöhe eingeschaltet werden, bei der das Streufeld ausreichend groß ist, um den Supraleiter schlagartig vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand zu schalten. Somit ist ein schlagartiges Umschalten des Supraleiters 4 unabhängig von der Stromsteilheit gewährleistet.
Die für die Quermagnetisierung des Eisenschirms 6 bzw. der Bleche 8 und der Umlenkbleche 9 erforderliche Energie wird zweckmäßigerweise von Kondensatoren geliefert. Diese Kondensatoren werden durch die Meßeinrichtung 11 auf die Magnetisierungsspulen 7 geschaltet. Die Kondensatoren sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Besonders vorteilhaft ist es, den Supraleiter 4 über einen Schnellschalter 10 an die Sekundärwicklung 3 des Lufttransformators 2 anzuschließen. Mittels dieses Schnellschalters 10. der beispielsweise durch die Meßeinrichtung 11 gesteuert werden kann, wird der Supraleiter 4 kurze Zeit nach dem Übergang von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand von der Sekundärwicklung 3 getrennt. Hierdurch wird ein Verdampfen des Kühlmittels durch die im normalleitenden Zustand des Supraleiters auftretenden Verluste stark eingeschränkt.
Bei der beschriebenen Strombegrenzungseinrichtung kann das Kippen des Supraleiters in den normalleitenden Zustand zu einem wählbaren Zeitpunkt herbeigeführt werden. Die Strorrbegrenzungseinrichtung muß daher nicht für einen bestimmten festen Überstromwert dimensioniert werden. Der Anschluß des Supraleiters 4 an die Sekundärwicklung eines Transformators 2 bietet weiterhin den Vorteil, daß der Supraleiter 4 für eine gegenüber der Netzspannung wesentlich niedrigere Spannung ausgelegt werden kann. Auch hinsichtlich der Spannungsfestigkeit kann der Supraleiter für wesentlich niedrigere Werte dimensioniert werden. Durch den Lufttransformator 2 wird der Supraleiter gegen steil einfallende Wanderwellen geschützt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sh zu schaffen, die willkür-
1. Strombegrenzungseinnchtung für ein elektrisches Netz, die einen an das Netz angeschlossenen Supraleiter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter <4> durch magnetisch leitende Abschirmmittel gegen das von einer vom Netzstrom durchflossenen Wicklung ei zeugte magnetische Feld abgeschirmt ist und den Abschirmmitteln steuerbare Magnetisierungsspulen (7) zugeordnet sind, durch die die Abschirmmittel bis zur Sättigung quermagnetisierbar sind.
2 Strombegrenzungseinrichiung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet daß als Wicklung ein ι Lufttransformator (2) vorgesehen ist dessen Primärwicklung (1) im Zuge des Netzes (T) liegt und an dessen Sekundärwicklung (3) der Supraleiter (4) angeschlossen ist.
3. Strombegrenzungseinrichiung nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter (4) mittels eines Schnellschalters (10) von der Sekundärwicklung (3) abschaltbar ist
4. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter (4) von einem geschlossenen Eisenschirm (6) umgeben und koaxial zu der konzentrisch ineinanderliegenden Primär- und Sekundärwicklung (1, 3) des Lufttransformators (2) angeordnet ist.
5. Strombegrenzungseinnchtung nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter (4) zwischen den axial unterteilten Wicklungen (1,3) des Lufttransformators (2) angeordnet ist, wobei zu beiden Stirnseiten des Supraleiters (4) sich über die Breite des Supraleiters erstreckende, magnetisch leitende Bleche (8) vorgesehen sind, zwischen denen sich parallel zur Achse des Supraleiters (4) verlaufende, magnetisch leitende Umlenkbleche (9) erstrecken.
6. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmittel aus Eisen mit niedriger Koerzitiv-Feldstärke bestehen und sehr fein lamelliert sind.
7. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch * 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der
steuerbaren Magnetisierungsspulen (7) Kondensatoren vorgesehen sind.
8. Strombegrenzungseinnchtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren durch eine die Stromsteilheit und die Stromhöhe erfassende elektronische Meßeinrichtung (11) an die Magnetisierungsspulen (7) geschaltet sind.
10 Aufgabe gelingt nach der Supraleiter durch magne- ^hiSfnfe AbSÄud gigen das von einer vom
tisch leItenX^uflossenen Wicklung erzeugte magneti-Netzstrom durchflossenen e Abschirmmittel
^aSSr zugeordnet sind,
St drS bis zur Sättigung
quermagneüsierbarsind Erfindung ist als
DE19742436929 1974-07-31 1974-07-31 Strombegrenzungseinrichtung für ein elektrisches Netz Expired DE2436929C3 (de)

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FR7523389A FR2280994A1 (fr) 1974-07-31 1975-07-25 Dispositif limiteur de courant pour reseau electrique
JP50091000A JPS5135044A (de) 1974-07-31 1975-07-25
US05/600,372 US4015168A (en) 1974-07-31 1975-07-30 Current limiting device for an electrical network
SE7508643A SE7508643L (sv) 1974-07-31 1975-07-30 Strombegrensningsanordning

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DE2436929A1 DE2436929A1 (de) 1976-02-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0315976A2 (de) * 1987-11-09 1989-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Supraleitender strombegrenzender Apparat

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EP0315976A2 (de) * 1987-11-09 1989-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Supraleitender strombegrenzender Apparat
EP0315976A3 (en) * 1987-11-09 1990-07-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Superconducting current limiting apparatus

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FR2280994A1 (fr) 1976-02-27
DE2436929A1 (de) 1976-02-19
CH586478A5 (de) 1977-03-31
FR2280994B3 (de) 1979-04-27
SE7508643L (sv) 1976-02-02
US4015168A (en) 1977-03-29

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