JP2014113046A - 高速電流シャント - Google Patents
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Abstract
本発明の1つの課題は超常電磁パルスが電力供給システムの電気部品であって、当該電力供給システムの導電経路上に配置された電気部品に到達し動作できなくするのを防止するための方法および装置を提供する。
【解決手段】
本発明の方法および装置はパルスが電気部品に到達して動作できなくする前に導電路上のパルスの存在を検出するステップまたは手段を含む。パルスが電気部品に到達して動作できなくする前に、パルスは電気部品に比べて低インダクタンス大電流容量回路により電気部品を迂回させる。上記発明は平たい導電性金属ストラップ高速電流シャントを有利に使用し、シャントには画成された電流測定領域と、電流測定領域に結合されたテーパー状の平行プレート伝送線マッチング・トランスと、同軸ケーブルを経由した出力とを有する。
【選択図】図2
Description
本出願はカーティス・エー・バーンバックによる電磁パルス保護のための方法および装置と題する2008年9月19日付米国特許出願第61/192,591号から優先権を主張する。
本発明は,例えば核爆発や太陽嵐などにより発生する超常電磁パルス(EEMP)が電力発電系および送電系の電気部品に到達して動作できないようにするのを防止するための方法および装置に関連する.さらに詳しく説明すると,超常電磁パルス(EEMP)は電力系の部品に到達してこれを動作できなくする十分な強度を備えた核爆発(NEMP)や、非核電磁パルス(NNEMP)で発生するような、集合的にEMPと呼ばれるトランジェント・パルス、または太陽嵐によるコロナ質量放出の結果としての地磁気誘導電流(GIC)と定義される。本発明のさらなる態様はGICパルスの検出に使用することができる高速電流シャントに関連する。
現代社会に対する電力系の重要な性質は十分に認識されている。例えば、電磁パルス(EMP)攻撃による米国に対する脅威評価委員会の報告によると、重要な米国内インフラストラクチャについて、米国政府印刷局、2008年4月では、17ページで以下のように述べている。
1.機器の製造をガイドしてEEMPイベントから電力系の電気部品を保護するリアルタイム・モニタリング手段を提供する。
2.制御回路用に高速出力を提供する。
3.システムオペレータにEEMPイベントを通知する高速出力を提供する。
従って、高速電流パルス測定用の直接技術を提供するのが望ましい。
本発明の1つの態様では超常電磁パルスが電力供給システムの電気部品に到達してこれを動作不能にするのを防止するための方法および装置を提供し、電気部品はパルスを受電する電力供給システムの導電路上に位置するものとする。本発明の方法および装置はパルスが電気部品に到達して動作不能にする前に導電路上でのパルスの存在を検出するステップ又は手段を含む。パルスが電気部品に到達してこれを動作不能にする前に電気部品に対して低インダクタンス大電流容量回路を用いて電気部品から迂回させる。
図1Aから図1Cは電力送電グリッドの代表的な部分を示し、またグリッドが受電する可能性のある超常電磁パルス(EEMP)の様々な種類を示す。
Z=電流測定領域171のインピーダンス
lth=電流測定領域171の長さ
W=導電性ストラップ170の幅
t=導電性ストラップ170の厚み
f=周波数(立ち上がり時間)
μ=導電性ストラップ171の透磁率(H/m)
σ=導電性ストラップ171の導電率(1/Ω−m)
注:空気中で動作する銅製シャントでは透磁率は1とする。
Claims (8)
- 高速電流シャントであって、
a)平坦な導電性金属ストラップを含み、前記ストラップの各端には第1と第2の電極を備え、前記ストラップを通して電流を受電するための外部回路への接続を行い、前記ストラップは第1の直線部分から第2の直線部分へ前記ストラップの全長に沿って延在するように画成された電流測定領域を有するストラップと、
b)テーパー状並列プレート送電線マッチング・トランスを含み、当該トランスは
i)形状においてテーパー状の第1と第2のプレートは相互に相対的に広い端部と狭い端部を有しそれぞれのテーパー状プレートは前記金属ストラップの幅の約10倍の長さを有する第1と第2のプレートと、
ii)前記第1のプレートはその広い方の端部で前記画成された測定領域の前記第1の直線部分にハンダにより取り付けられ、前記第2のプレートはその広い方の端部で前記画成された測定領域の前記第2の直線部分にハンダにより取り付けられることと、
iii)中心導体がハンダにより前記第1のプレートの狭い方の端部に取り付けられシールドが前記第2のプレートの狭い方の端部にハンダにより取り付けられる同軸ケーブルと
を含むことを特徴とする高速電流シャント。 - 前記ハンダは重量比5%を超える銀含量の銀ハンダのそれと少なくとも同じ程度に高い導電性を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。 - 前記導電性金属ストラップは重量比少なくとも94%の銅含有量を有する市販グレードの銅のそれと少なくとも同じ程度に高い導電性を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。 - 前記ストラップと前記第1のプレートの前記広い方の端部の接合点から前記第1のプレートの前記狭い方の端部を超えて延在し前記同軸ケーブルの中心導体の下を長さ方向の全長に沿ってまたほぼ並列に延在するスロット内へ延在する前記第1のプレートの下に置かれた第1の電気絶縁をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載のスロット。 - 前記ストラップと前記第2のプレートの前記広い方の端部との接合点から前記同軸ケーブルに向かう方向に前記第2のプレートの全長の半分未満にならない長さで延在する前記第2のプレートの下の第2の電気絶縁をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。 - 前記テーパー状プレートのそれぞれの幅は前記平坦な金属ストラップの幅とほぼ等しい
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。 - 前記同軸ケーブルのインピーダンスは50オームである
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。 - 前記同軸ケーブルの直径は少なくとも12.77ミリメートルである
ことを特徴とする請求項1に記載のシャント。
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