PL222603B1 - Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych - Google Patents

Abstract

Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych przeznaczony do ograniczania prądów zwarciowych w sieciach ma trzy uzwojenia, w tym dwa uzwojenia pierwotne, z których jedno uzwojenie (1) pierwotne umieszczone na karkasie (4) zewnętrznym wykonane jest z drutu miedzianego i drugie uzwojenie (2) pierwotne umieszczone na karkasie (5) wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji oraz trzecie zwarte uzwojenie (3) wtórne umieszczone na karkasie (5) wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji, przy czym uzwojenie (2) pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji jest równolegle i korzystnie zgodnie połączone z uzwojeniem (1) pierwotnym wykonanym z drutu miedzianego, przy czym wszystkie uzwojenia są ze sobą sprzężone magnetycznie.

Description

(21) Numer zgłoszenia: 400335 (51) Int.Cl.

H02H 9/02 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 10.08.2012 (54)

Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych

	(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI, Warszawa, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 17.02.2014 BUP 04/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	JANUSZ KOZAK, Franciszków, PL MICHAŁ MAJKA, Parczew, PL SŁAWOMIR KOZAK, Lublin, PL TADEUSZ JANOWSKI, Lublin, PL
31.08.2016 WUP 08/16	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Bełz

PL 222 603 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych przeznaczony do ograniczania prądów zwarciowych w sieciach elektroenergetycznych.

Z opisu patentowego US5694279 znany jest indukcyjny nadprzewodnikowy ogranicznik prądu składający się z rdzenia, uzwojenia pierwotnego i zwartego nadprzewodnikowego uzwojenia wtórnego. Uzwojenie pierwotne włączone jest szeregowo do zabezpieczanego obwodu. Uzwojenie pierwotne znajduje się na rdzeniu ferromagnetycznym i jest sprzężone magnetycznie z uzwojeniem nadprzewodnikowym stanowiącym zwarte uzwojenie wtórne w postaci cylindra.

Z opisu patentowego WO2006107639 znany jest macierzowy ogranicznik prądu zwarciowego składającego się z modułów, które składają się z elementu nadprzewodnikowego połączonego elektrycznie równolegle z uzwojeniem wyzwalającym, które jest z tym elementem nadprzewodnikowym sprzężone magnetycznie.

Z polskiego opisu patentowego PL178325 znany jest organicznik prądu, mający, co najmniej jeden nadprzewodnik o danej grubości i co najmniej jeden nie wykazujący właściwości nadprzewo dnictwa rezystor bocznikujący połączony równolegle z nadprzewodnikiem, przy czym nadprzewodnik tworzy poprzez pierwszą powierzchnię główną rozległy styk z powierzchnią główną rezystora bocznikującego i tworzy z nim złożony przewód, a pierwsza powierzchnia główna i druga powierzchnia główna izolatora są w rozległym styku ze złożonym przewodem składającym się z nadprzewodnika i rezystora bocznikującego.

Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych według wynalazku ma trzy uzwojenia, w tym dwa uzwojenia pierwotne, z których jedno uzwojenie pierwotne umieszczone na karkasie zewnętrznym wykonane jest z drutu miedzianego i drugie uzwojenie pierwotne umieszczone na karkasie wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji, oraz trzecie zwarte uzwojenie wtórne umieszczone na karkasie wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji. Uzwojenie pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej jest równolegle i korzystnie zgodnie połączone z uzwojeniem pierwotnym wykonanym z drutu miedzianego. Wszystkie uzwojenia są umieszczone współosiowo i są korzystnie ze sobą sprzężone m agnetycznie. Średnica uzwojenia pierwotnego wykonanego z taśmy nadprzewodnikowej jest równa średnicy uzwojenia wtórnego wykonanego z taśmy nadprzewodnikowej i jest mniejsza od średnicy uzwojenia pierwotnego wykonanego z drutu miedzianego. W każdym rowku karkasu wewnętrznego znajdują się zwoje uzwojenia pierwotnego i uzwojenia wtórnego, które są korzystnie ułożone naprzemiennie. Uzwojenie pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej ma taką samą liczbę zwojów jak uzwojenie wtórne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej.

Ułożenie naprzemienne zwojów uzwojenia pierwotnego i uzwojenia wtórnego poprawia sprzężenie magnetyczne, i korzystnie wpływa na obniżenie spadku napięcia na nadprzewodnikowym ogr aniczniku prądu podczas pracy w warunkach znamionowych. Uzwojenie pierwotne z drutu miedzianego podczas zwarcia działa jak dławik ograniczając prąd zwarciowy. Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych według wynalazku posiada zalety klasycznego dławika zwarciowego eliminując jednocześnie niepożądany spadek napięcia na nim w warunkach pracy znamionowej przez zastosowanie uzwojeń nadprzewodnikowych. Zastosowanie konstrukcji trójuzwojeniowej zmniejsza ryzyko uszkodzenia uzwojeń nadprzewodnikowych w porównaniu do ograniczników rezystancyjnych o ko nstrukcji bifilarnej szczególnie na skutek przegrzania uzwojeń podczas zwarcia oraz przebicia izolacji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektryczny nadprzewodnikowego ogranicznika prądów zwarciowych, fig. 2 przedstawia nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych w widoku aksonometrycznym, fig. 3 przedstawia widok uzwojeń wykonanych z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji umieszczonych w rowkach na karkasie wewnętrznym, fig. 4 przedstawia połączenia pomiędzy uzwojeniami w ykonanymi z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji i uzwojeniem wykonanym z drutu miedzianego.

Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych ma trzy uzwojenia, w tym dwa uzwojenia pierwotne, uzwojenie 1 pierwotne wykonane jest z drutu miedzianego i umieszczone na karkasie 4 zewnętrznym w postaci pierścienia. Uzwojenie 2 pierwotne oraz uzwojenie 3 wtórne wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji i umieszczone na karkasie 5 wewnętrznym mającego postać pierścienia z rowkami 15a, 15b, 15c, 15d, w których znajdujące się zwoje uzwojenia 2 pierwotnego i uzwojenia 3 wtórnego są ułożone naprzemiennie, zapewniając dobre sprzężenie magnetyczne. Uzwojenie 2 pierwotne ma taką samą liczbę zwojów jak uzwojenie 3 wtórne. Uzwojenie 2

PL 222 603 B1 pierwotne oraz uzwojenie 3 wtórne składa się z czterech równolegle połączonych taśm nadprzewodnikowych drugiej generacji. Uzwojenie 2 pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji jest elektrycznie równolegle i zgodnie połączone z uzwojeniem 1 pierwotnym wykonanym z drutu miedzianego. Wszystkie uzwojenia są ze sobą sprzężone magnetycznie. Średnica uzwojenia 2 pierwotnego jest równa średnicy uzwojenia 3 wtórnego i jest mniejsza od średnicy uzwojenia 1 pierwotnego. Początek uzwojenia 1 pierwotnego wykonanego z drutu miedzianego jest przykręcony do zacisku 10 zamocowanego do wewnętrznej strony karkasu 4 zewnętrznego i połączony jest przez łącznik 6 z zaciskiem 9, do którego połączony jest także początek uzwojenia 2 pierwotnego wykonanego z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji. Koniec uzwojenia 1 pierwotnego przytwierdzony jest do zacisku 12 zamocowanego do zewnętrznej strony karkasu 4 zewnętrznego i połączony jest przez łącznik 7 z zaciskiem 11, do którego połączony jest koniec uzwojenia 2 wtórnego. Początek uzwojenia 2 pierwotnego połączony jest z zaciskiem 9 zamocowanym do wewnętrznej strony karkasu 5 wewnętrznego, natomiast koniec uzwojenia 2 pierwotnego połączony jest z zaciskiem 11 zamocowanym do zewnętrznej strony korpusu 5 i znajduje się po przeciwnej stronie zacisku 9. Uzwojenie 1 pierwotne umieszczone jest na karkasie 4 zewnętrznym usytuowanym współosiowo i symetrycznie do karkasu 5 wewnętrznego. Początek uzwojenia 3 wtórnego jest połączony za pomocą śrub do zacisku 13 zaś koniec uzwojenia 3 wtórnego jest przykręcony, do zacisku 14, a ponadto uzwojenie 3 wtórne jest zwarte łącznikiem 8 połączonym z zaciskiem 13 i 14.

Naprzemienne ułożenie zwojów uzwojeń 2 i 3 o takich samych średnicach, wykonanych z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji umieszczonej w rowkach 15a, 15b, 15c, 15d umożliwia uzyskanie dobrego sprzężenia magnetycznego, a w konsekwencji zmniejszenie spadku napięcia na nadprzewodnikowym ograniczniku prądu podczas pracy w warunkach znamionowych. Taka sama liczba zwojów uzwojeń 2 i 3 umożliwia jednoczesne przejście obu uzwojeń 2 i 3 ze stanu nadprzewodnictwa do stanu rezystywnego w warunkach zwarciowych.

Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych umieszcza się w kriostacie, nie pokazanym na rysunku, w ciekłym azocie i łączy się z obwodem zewnętrznym przepustami prądowymi, które przyłączone są do łącznika 6 i łącznika 7.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych składający się z uzwojenia pierwotnego składającego się z dwóch uzwojeń i zwartego nadprzewodnikowego uzwojenia wtórnego, znamienny tym, że ma trzy uzwojenia, w tym dwa uzwojenia pierwotne, z których jedno uzwojenie (1) pierwotne umieszczone na karkasie (4) zewnętrznym wykonane jest z drutu miedzianego i drugie uzwojenie (2) pierwotne umieszczone na karkasie (5) wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji oraz trzecie zwarte uzwojenie (3) wtórne umieszczone na karkasie (5) wewnętrznym wykonane jest z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji, przy czym uzwojenie (2) pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej korzystnie drugiej generacji jest równolegle i korzystnie zgodnie połączone z uzwojeniem (1) pierwotnym wykonanym z drutu miedzianego, zaś wszystkie uzwojenia są ze sobą sprzężone magnetycznie.
2. 2. Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica uzwojenia (2) pierwotnego wykonanego z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji jest równa średnicy uzwojenia (3) wtórnego wykonanego z taśmy nadprzewodnikowej drugiej generacji i jest mniejsza od średnicy uzwojenia (1) pierwotnego wykonanego z drutu miedzianego.
3. 3. Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdym rowku (15a, 15b, 15c, 15d) karkasu (5) znajdujące się zwoje uzwojenia (2) pierwotnego i uzwojenia (3) wtórnego wykonane z taśmy nadprzewodnikowej są ułożone naprzemiennie.
4. 4. Nadprzewodnikowy ogranicznik prądów zwarciowych według zastrz. 1, znamienny tym, że uzwojenie (2) pierwotne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej ma taką samą liczbę zwojów jak uzwojenie (3) wtórne wykonane z taśmy nadprzewodnikowej.