超导错误电流限制器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电流控制装置，且特别涉及一种用于限制错误电流的设备。
【背景技术】
[0002]错误电流限制器(fault current limiter)例如在电力传输网路中是用于提供预防电流骤增(current surge)的保护。超导错误电流限制器(Superconducting FaultCurrent Limiter, SCFCL)是一种操作在低温下的装置，并且一般是用于承受高电压及高电流的电传输与配线。在一个电阻式的SCFCL中，电流通过SCFCL的超导体构件，使得当高错误电流开始时超导体会淬熄(quench).换言之，超导体变成普通导体，而在其中的电阻会急剧且快速的升高。
[0003]—个SCFCL装置的的核心可由多个利用非超导连接器而并联及串联的超导元件来构成，非超导连接器可能会消耗功率及增加低温负载。在正常的操作模式下，SCFCL装置冷却至低温以使超导元件，例如磁带，进入超导状态。当沿着传输线发生电流骤增时，电流可进入SCFCL，此时电流传导通过超导元件。如果电流骤增超过在超导磁带中电流密度的临界值时，超导材料可转变成普通导体(即淬熄)。一旦在普通传导状态下，超导体材料得到对电流的有限电阻，有限电阻可将传导通过SCFCL的电流加以限制成可接受的程度，从而调节沿着传输线传导的电流。
[0004]在传统的SCFCL系统中，在正常操作的期间SCFCL对于电流负载呈现几乎零阻抗，并且在一个错误条件的事件中，例如短路，插入大限制阻抗以降低错误电流。对于SCFCL的适当操作的附加要求是在错误条件清除后，SCFCL在几秒内快速恢复至其之前的超导状态，以限制可能会产生在其他错误事件的电流。
[0005]目前，剩下的主要挑战是在于当在恢复期间负载电流传输通过SCFCL时SCFCL的恢复能力。SCFCL正在积极发展包括(但不限于)使用二硼化镁丝、钇钡铜氧(YttriumBarium Copper Oxide, YBCO)的磁带或祕锁I丐铜氧(Bismuth Strontium Calcium CopperOxide, BSSC0)的材料的系统，将他们冷却至低于各自的超导转变温度(TJ以发挥设计的功能。以YBCO及BSSCO为基础的装置是受注目的，因为典型的商业材料中T。的范围在90° -105° K内，而允许SCFCL装置使用相对便宜的液氮或氮气沸腾冷却来进行操作。
[0006]然而当例如为YBCO及BSSCO的SCFCL淬熄且在错误期间进入有限电阻的状态时，通过这样的SCFCL的负载电流的一致性可能是有问题的。特别是，通过具有有限电阻的YBCO或BSSCO(或其他)元件的负载电流可能会导致超导体元件不欲有的加热。即使是温和的电流通过SCFCL亦可延迟超导体材料返回至其超导状态，从而连累错误限制系统的效率。在最坏的情况下，SCFCL系统不能完全恢复，并且SCFCL的超导元件可能维持为普通状态的导体。因此对于改进现有的SCFCL的需求是显而易见的。
【发明内容】
[0007]提供本
【发明内容】
以利用简化的形式选择性地介绍本发明概念，本发明概念会进一步阐述在下面的实施方式中。本
【发明内容】
并不用于确认权利要求发明标的的关键特征或必要特征，亦不是用来辅助决定权利要求发明标的的范围。
[0008]在一实施例中，电流限制器系统包括超导错误电流限制器(SCFCL)，此超导错误电流限制器在超导错误电流限制器处于超导状态的正常操作状态期间经操作以传导负载电流。电流限制器系统亦包括分路电抗器以及保护开关。分路电抗器以电性并联方式连接超导错误电流限制器，并且经配置以在正常操作状态传导相较于超导错误电流限制器更少的电流。保护开关连接超导错误电流限制器及分路电抗器，并且经配置以在错误电流超过临限电流值之后的错误条件期间将超导错误电流限制器由负载电流路径断开而持续预定时间。
[0009]在另一实施例中，超导错误电流限制器(SCFCL)系统安置在一电路中。超导错误电流限制器系统包括第一电路径以及第二电路径。第一电路径包含超导错误电流限制器，并且经配置以在正常操作状态期间传导负载电流。在正常操作状态超导错误电流限制器是处于超导状态。第二电路径电性并联于第一电路径，且包含分路电抗器以及保护开关。分路电抗器经配置以在正常操作状态传导相较于超导错误电流限制器更少的电流。保护开关经配置形成与包含超导错误电流限制器的第一电路径的串联连接，且在第二电路径包含分路电抗器的情形下，在当错误电流超过临限电流值的错误条件期间，保护开关还配置以沿着包含超导错误电流限制器的第一电路径产生开路而持续预定时间，在错误条件时无电流传导通过超导错误电流限制器。
【附图说明】
[0010]图1是依照一实施例所显示的电流限制系统。
[0011]图2是依照另一实施例所显示的电流限制系统。
[0012]图3A显示用于使用在一电流限制系统的示例性保护开关。
[0013]图3B显示图3A的保护开关的更详细的操作。
[0014]图4A是依照另一实施例所显示的使用电流限制系统的范例。
[0015]图4B显示图4A的使用电流限制系统的另一范例
[0016]图4C显示图4A的使用电流限制系统的再另一范例。
[0017]图4D显示图4A的使用电流限制系统的又另一范例。
[0018]图5是依照另一实施例所显示的另一电流限制系统。
[0019]图6是依照另一实施例所显示的再另一电流限制系统。.
[0020]图7是依照本发明实施例表示用于SCFCL的示例性电流曲线。
[0021]图8表示恢复电磁开关的详细结构。
【具体实施方式】
[0022]以下，参照附图来更彻底地描述本发明，其中列出本发明的实施例。然而，此发明可实施成很多不同形式，不应理解为局限于本文提出的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使得本发明彻底和完整，并将完全地传达本发明的范围至本领域技术人员。在图式中，所有同样的标号代表相同的元件。
[0023]为了满足在前面提及的SCFCL的一些不足，本文所描述的实施例提供改进的SCFCL架构和效能。如上所述，在传统的SCFCL系统中，在正常操作期间，SCFCL对于电流负载呈现几乎为零阻抗，并且当SCFCL不再处于超导状态，在错误条件期间，SCFCL对于电流呈现非常大的阻抗。然而，在错误事件清除后的错误恢复期间，在传统的SCFCL系统中通过SCFCL的持续负载电流可能会阻碍SCFCL返回至超导状态。
[0024]为了解决这种情况，本实施例提供一种保护系统，例如一个保护开关或断路器，串联连接于SCFCL，以在恢复期间使SCFCL与负载电流断开。有益的是，此系统允许在有限电阻状态的SCFCL的超导体元件历经转变更迅速地回到超导状态。术语“有限电阻状态”和“有限电阻率状态”皆代表超导体材料的状态，在上述状态中超导体材料处于一个非超导状态，其以金属、半金属或半导体的电阻特性为特征。当超导材料具有的温度超过超导性的临界温度T。和/或当通过超导材料的电流超过临界电流，超导材料会处于有限电阻状态。
[0025]更有益的是，保护系统可利用负载或错误电流来启动保护电路。更具体来说，保护系统可经配置以藉由负载或错误电流来驱动。因此避免需要复杂的电路。透过此安排而的得到的其他优点是降低整个SCFCL系统的设计复杂性，且减少SCFCL元件所需的超导体材料的量。
[0026]图1是依照本发明实施例所显示之SCFCL系统100的一般架构。SCFCL系统100包括SCSFL 102，其相对于以下说明可以是传统的SCFCL(除非在本文中另有说明)。SCFCL系统还