DE2712872A1 - Supraleitendes kabel - Google Patents

Supraleitendes kabel

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DE2712872A1
DE2712872A1 DE19772712872 DE2712872A DE2712872A1 DE 2712872 A1 DE2712872 A1 DE 2712872A1 DE 19772712872 DE19772712872 DE 19772712872 DE 2712872 A DE2712872 A DE 2712872A DE 2712872 A1 DE2712872 A1 DE 2712872A1
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DE
Germany
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superconducting
superconducting layer
hollow
layer
point
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Application number
DE19772712872
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English (en)
Inventor
Horst Dipl Ing Gerlach
Klaus Dr Ing Mueller
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INST PRUEFFELD ELEKT
Original Assignee
INST PRUEFFELD ELEKT
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06Films or wires on bases or cores
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Titel der Erfindung
  • Supraleitendes Kabel Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein supraleitendes Kabel zum Transport hoher Wechselströme.
  • Charakteristik der bekannten technischen Idsungen Bekannt sind supraleitende Kabel mit mindestens einem normalleitenden Hohlträger, auf oder in dem sich eine mit dem Hohlkörper leitend verbundene supraleitende Schicht befindet. Eine bekannte Ausführung eines solchen Kabels sieht zwei konzentrische Hohlkörper vor, wobei die supraleitende Schicht des innenliegenden Hohlträgers auf dessen Außenfläche, die supraleitende Schicht des äußeren Hohlträgers hingegen auf der Innenfläche desselben liegt. Im Zwischenraum zwischen den supraleitenden Schichten befindet sich eine Isolierstrecke, Als Supraleiter findet vielfach Niobium auf einem gutleitenden Trägermetall Verwendung, da eine solche Kombination die geringsten Verluste hat. Wegen der geringen kritischen Feldstärke werden auch harte Bupraleiter, z. B. Nb-Ti und Nb3Sn, als Supraleitermaterial eingesetzt. Der SursschluB-beanspruchung versucht man dadurch Rechnung zu tragen, daß die Bupraleiter eine hohe Kryostabilisierung erhalten, damit kurzzeitig der unbegrenzte Kurzschlußstrom getragen werden kann, oder die supraleitende Schicht wird Uberdimensioniert, damit der unbegrenzte Kurzschlußstrom nur erhöhte Wechselfeldverluste verursachen kann, Jedoch eine gefahrlose Abschaltung möglich ist.
  • Es ist auch das Dreischichtsystem Cu/Nb-Ti/Nb oder Ou/Nb3Sn/Rb bekannt, das die geringen Wechselfeldverluste des Nb bei Nennbetrieb und die höhere Stromtragfähigkeit der harten Supraleiter im Eurzschlußbetrieb ausnutzt.
  • Im Hinblick auf die Kurzachlußfeatigkeit stellen die bekannten supraleitenden Kabel insgesamt keine zufriedenstellenden Lösungen dar, weil ihre Verwendung in elektrischen Energietib ertragung ast recken ohne Ub erhoht en Materialeinsatz strombegrenzende Einrichtungen vcr aussetzt, um einen sicheren Schutz gegen Uberströme im Kurzschlußfall zu gewährleisten.
  • Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, ein verlustarmes und kostengünstiges supraleitendes Kabel anzugeben, das den im Netzbetrieb auftretenden Belastungen ohne zusätzliche Einrichtungen zur Überstrombegrenzung standhält.
  • Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ßupraleitendes Kabel zu schaffen, das fest gegen im Störungsfall auftretende Uberströme ist und zugleich andere Anlagenteile einer Energieübertragungsstrecke vor Uberströmen schlitze.
  • Erfindungsgeaäß wird dies mit einem Kabel der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß der Hohlträger wendelförmig ausgebildet ist und in Abhängigkeit von der supraleitenden Schicht eine derartige Steigung seiner Wendeln und Ausgestaltung aufweist, daß sein induktiver Widerstand geringer als der Widerstand der supraleitenden Schicht im normalleitenden Zustand ist, jedoch einen solchen Wert hat, daß bei Auftreten eines Überstromes der praktisch durch den induktiven Widerstand begrenzte Uberstrom im Bereich des Nennstromos oder darunter liegt.
  • Die galvanische Verbindung zwischen supraleitender Schicht und Hohlträger erfolgt in gleichen Abständen, z. B. durch eine über den gesamten Umfang gelegte Lötstelle.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der wendelförmige Hohlträger zur Erhöhung der Induktivität nit forromagnetischem Material versehen sein. Dies kann in Porm von Drähten, die zu einem zylindrischen oder rohrförmigen Querschnitt verseilt sind, realisiert werden.
  • Das zu einem rohrförmigen Querscbnitt verformte Material ist vorzugsweise mit Kunststoff abgedichtet, so daß ein Rohr entsteht, das sich beispielsweise für den Transport von Uie nutzen läßt.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, für den Hohlträger anstelle eines normalleitenden Werkstoffes ein supraleitendes Material zu verwenden.
  • Die strombegrenzende Wirkung läßt sich bei Kabeln mit zwei konzentrisch angeordneten Aohlkbrpern gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erhöhen, daß die wendeltörmigen Hohlträger in entgegengesetzter Drallrichtung ausgeführt sind. Bei Kabeln dieser Ausführungsform befindet sich die supraleitende Schicht des inneren Hohlträgers auf seiner Außenfläche, die des außenliegenden hingegen auf der Innenfläche des Hohlträgere. Der innere wendelförmige Hohlträger wirkt daher fUr die mit ihm verbundene supraleitende Schicht als Stützkörper, während der äußere Hohlträger im Hinblick auf die ihm zugeordnete supraleitende Schicht die Funktion einer Bandage tibernimmt.
  • Die volle Wirksamkeit des erfindungsgemäßen supraleitenden Kabels als Strombegrenzungskabel ist gewährleistet, wenn es in Störungsfällen ab einem vorbestimmten Wert des Uberstromes fast schlagartig auf seiner gesamten Länge in den normalleitenden Zustand gelangt. Um dies sicherzustellen, ist das Kabel gemäß der Erfindung mit gewollten Schwach~ stellen versehen, die vorzugsweise gleichmäßig verteilt und durch Einachnurungen der supraleitenden Schicht oder durch stellenweise auf der supraleitenden Schicht aufgebrachte thermische Isolationsschichten gebildet sind.
  • Buafiihrungsbeispiei Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein supraleitendes Kabel mit zwei konzentrischen Hohlträgern im Längs- und Querschnitt dargestellt.
  • Der innenliegende Hohlträger 1 ist auf seiner Außenfläche durch punktweise Lötstellen mit einer supraleitenden Schicht 2, die aus Bändern 20 aufgebaut ist, leitend verbunden. Sie bilden gemeinsam den Innenleiter des supraleitenden Kabels. Der Außenleiter des Kabels setzt sich aus dem äußeren Hohlträger 3 und der an seiner Innenfläche befindlichen supraleitenden Schicht 4 zusammen. Der induktive Widerstand der Hohlträger 1 ;3 ist kleiner bemessen als der Widerstand der ihnen zugeordneten supraleitenden Schichten im normalleitenden Zustand. Bei Uberschreitung des kritischen Anspruch stromes tritt daher schlagartig eine wachsende Stromteilung zwischen den supraleitenden Schichten 2w4 und Hohltragern 1 ;3 ein, so daß nach dem Normalleitendwerden der supraleitenden Schichten 2;4 fast der gesamte Strom durch die Hohlträger 1 ;3 fließt und durch deren induktiven Widerstand auf einen Wert unterhalb eines vorgegebenen Grenzwert es begrenzt wird.
  • Zur Erhöhung des Strombegrenzungseffektes besitzen die Hohlträger 1g3 eine entgegengesetzte Drallrichtung.
  • Zwischen den supraleitenden Schichten 2g4 ist eine Isolationsstrecke 5 vorgesehen.

Claims (5)

  1. Anspruch 1. Supraleitendes Kabel zum Transport hoher Wechselströme mit mindestens einem gutleitenden Hohlträger, auf oder in dem sich eine mit dem Hohlträger leitend verbundene supraleitende Schicht aus Drähten oder Bändern oder in Form eines überzuges befindet, gekennzeichnet dadurch, daß der Hohlträger wendelförmig ausgebildet und in Abhängigkeit von der supraleitenden Schicht eine derartige Steigung seiner Wendeln und Ausgestaltung aufweist, daß sein induktiver Widerstand geringer als der Widerstand der supraleitenden Schicht im normalleitenden Zustand ist, jedoch einen solchen Wert hat, daß bei Auftreten eines Uberstromes der praktisch durch den induktiven Widerstand begrenzte Überstrom im Bereich des Nennstromes oder darunter liegt.
  2. 2. Supraleitendes Kabel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der wendelförmige hohlträger ein ferromagnetisches Material zur Erhöhung des induktiven Widerstandes, vorzugsweise in Form von zu einem Zylinder verseilten Drähten, aufweist.
  3. 3. Bupraleitendes Kabel nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Anordnung mit zwei oder mehreren wendelförmigen äohlträgern diese eine entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.
  4. 4. Supraleitendes Kabel nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die galvanische Verbindung zwischen supraleitender Schicht und Hohlträger in gleichen Abständen vorgenommen ist, vorzugsweise durch eine punktweise Uber den gesamten Umfang gelegte Lötstelle.
  5. 5. Supraleitendes Kabel nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die supraleitende Schicht mit gewollten Schwachst@llen versehen ist, vorzugsweise in Form von Einsohntirungen der supraleitenden Schicht oder durch stellenweise auf der supraleitenden Schicht aufgebrachte thermische Isolationsschicht en.
DE19772712872 1976-06-19 1977-03-24 Supraleitendes kabel Pending DE2712872A1 (de)

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