专利名称：过流限制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的过流限制装置。
在DE443481中公开了紧凑的可逆的过流限制装置，其具有串联连接的多个限流模块，其中在盘形的绝缘体的两侧能够分别设有弯曲的由高温超导体构成的导体连接带和具有良好导电性的平面接触的一般导体。在高温超导体和一般导体之间是2μm厚的银层。导体连接带能够在超导体一侧或者一般导体一侧与绝缘体进行平面接触。一般导体与超导体的并联连接使沿着超导体的电压分配更加均匀。因此发现在不同的超导体元件相继连接时存在不同的电压降。因为现在每一个超导体元件只能承受一个确定的最大电压，所以串联电路的负载能力是很低的，该电压是均匀分配的。在没有元件的n倍切换功率的情况下，串联电路的切换功率是通过n个超导体元件实现的。
本发明有关的现有技术例如已在日本专利摘要，E-759,1989，卷13213号或者EP0406636A1中有所描述。在EP0406636A1中揭示的过流限制装置是一个接在一并联支路上的扼流圈，这个电路连接了一个氧化的、与磁场有强依赖关系的高温超导体，这个高温超导体安置在所述的扼流圈内，与扼流圈串联连接有一个线圈串联电阻。还可以与高温超导体并联连接一个非超导体的分路电阻和一个开启装置，这个开启装置当短路时受外部信号控制在1毫秒内开启，断开电路，从而使通流的高温超导体的电阻增大，其操作延时可以在0.5毫秒-5毫秒的范围内调节，实现对短路电流的限制。
在限流期间，多次和/或者通过长时间承载的高温超导体出现这样一种趋势，即形成一些局部过热点，失效几率相应上升。有时由于很小的不均匀性的存在，例如在临界电流密度，会出现局部电压过高现象。这样将导致大量能量耗散，逐渐加热所述的不均匀点，结果使局部电阻增加过高，同时电压下降过大。如果这种承载现象持续过长，将导致超导体的局部损坏。另一个使用过流限制装置的问题是关于该过流限制装置从一次过流限制过程消逝后到能够返回其标称电流工作状态的恢复时间问题，这个恢复时间的时间间隔一般显然要高于100毫秒，这对于电力网的自动重接显然是太长了，不能适应电力网的正常运行要求。
根据本发明的权利要求1所限定的本发明技术方案实现了这样一个目的，它改善了本文开头部分所述的过流限制装置，提高了其可用性。
本发明的各优选实施技术方案体现在从属权利要求的主题中。
本发明的优点是能够提高过流限制装置的寿命。
根据本发明的一个优选实施技术方案，提供一种过流限制装置，它利用一个由压敏电阻器和超导器件组成的并联电路显著提高过流限制装置的稳定性。这些压敏电阻器保障了在超导器件上的压降的均匀性达到±5％，从而提高了过流限制装置的总功率。
在一个与由一个超导体和一个开关组成的串联电路的并联支路中含有一个感性的电阻，尤其是一个螺线管。如果该开关在短路电流限制之后导通以保护超导体，而该电流只流过螺线管。没有更多的加载超导体能够再一次恢复并且没有冷却的电流回路必需断开。
如果在一个由第1超导体和第2超导体构成的并联支路上连接一个换接开关，则过流限制装置可在一次过流限制过程后同样经过很少的恢复时间恢复正常工作状态。因此通过两个超导体的并联连接，过流限制装置的标称功率在短时间内被加倍。
下面将根据一些实施例说明本发明。附图为
图1一个处于电流传导中的过流限制装置的原理图；图2过流限制装置的另一个实施例，带有多个与超导体或者超导体段并联连接的压敏电阻器；以及图3图1的过流限制装置的另一实施形式，带有由两个超导体相互并联构成的电流支路。
在各附图中的相同的部分采用相同的标号表示。
图1展示了一条受过流限制保护的通流线路(5)，它具有一个开启装置或称开关(S1)，这些开关由外部控制信号(STl)控制操作。与开关(S1)并联连接的过流限制装置(1)带有四个电流支路，当开关(S1)的一个开启装置从通流线路(5)接收了一个超过预定的电流值的过流时，过流限制装置(1)进行限流。在最简单的实施例中，通过划线端子标出的开启装置(S1)被完全删去，并且过流限制装置(1)串联在即将被保护的通流线路(5)。过流限制装置(1)能够具有另外的并联电流支路或者只具有如图1所示的四个电流支路的一部分。
在与开关(S1)并联连接的第一并联支路中，一个超导体或称第一高温超导体(SLa)与一个开关(Sa)相串联，这个开关由一个外部控制信号(STa)控制操作。在与开关(S1)并联连接的第二并联支路中，一个超导体或称第二高温超导体(SLb)与一个开关(Sb)相串联，这个开关由一个外部控制信号(STb)控制操作。开关(Sa)和开关(Sb)最好构成换接开关，也就是说，当开关(Sa)闭合时，开关(Sb)断开，或者反之，这样，可以选择性地接通第一高温超导体(SLa)或第二高温超导体(SLb)。由于具有这种冗余设计，人们可以获得较短的恢复时间，也就是说，人们可以在过流限制过程后经过较短的时间重新具备限流中断能力。这两个开关(Sa,Sb)具有同样的工作特性，于是可以将过流限制装置(1)的标称功率提高一倍，即将恢复时间已提高到尽可能短的极值状态。
在与开关(S1)并联连接的第三并联支路中连接了一个非超导体的欧姆电阻(2)，它可以用作第一和第二高温超导体(SLa)和(SLb)这两个超导体中每一个的直接的旁路电阻，如图中虚线所示。
在与开关(S1)并联连接的第四并联支路中连接了一个扼流圈或称感性电阻(3)，它与一个开关(S3)串联连接，后者受外部控制信号(ST3)的控制操作。扼流圈(3)的作用是当出现电流升高时辅助进行限流，在需要时扼流圈(3)由开关(S3)断开。
图2展示了一个过流限制装置(1′)，它带有n(n≥1)个串联连接的高温超导体(SL1-SLn)，它们与一个开关(S4)串联连接，后者由一个外部控制信号(ST4)控制操作，与这n个高温超导体(SL1-SLn)中每一个均并联连接一个压敏电阻器(U1-Un)。这种压敏电阻器保证了在每一个超导体上(SL1-SLn)上的电压降不会超出最大值。
图3展示了带有第一和第二支路的过流限制装置(1″)，这个过流限制装置(1″)与图1所示的过流限制装置(1)相近似。代替图2中的过流限制装置(1′)的压敏电阻器(U1-Un)，这里采用扼流圈或感性电阻(Z1-Zn)分别与第一电流支路(SLa)的串联超导体(SL1-SLn)并联连接，同样地，第二电流支路(SLb)含有一个单独的高温超导体，其通过至少一个抽头进行分段。对于此分段同样并联连接有扼流圈或者感性电阻(Z1’-Zn’)。
在一个与开关(Sa,S4)和高温超导体(Sla,SL1-SLn)的串联支路并联连接的支路中连接一个扼流圈或称感性电阻(3)，如果没有这个感性电阻(3)，短路或者过载的限制电流在较长时间内流过超导体(Sla,SL1-SLn)致使该超导体发热，其恢复时间持续好几秒之久。按照本发明该开关(Sa,S4)在实现短路电流限制之后打开，并且该电流只流过感性电阻(3)。这通过开关(Sa,S4)在短路之后实现在交流电网上，尤其是在电流的第一次过零时。通过感性电阻(3)的合适测量能够达到预定的较小恢复时间。
与高温超导体(SLa,SLb)并联连接的组件(Z1-Zn、Z1’-Zn’)，应当满足以下要求，即在一般正常情况下，没有电流从中流过，而当高温超导体(SLa,SLb)之一或者此高温超导体的一部分损坏后，能够由跨接的并联组件承受电流，以使过流限制装置(1,1′,1″)在各种情况下可能出现的损害降至最小化。
开关(S1,S3,S4,Sa,Sb)可以是机械式的或者是电磁式的，或者带有一个由形状记忆合金构成的开关元件。
实施例1一个图2所示的过流限制装置(1′)，如果标称电压为10kV，标称电流为200A，则将20个换向电压为550V的压敏电阻器(U1-Un)分别与第一高温超导体(SLa)的各抽头或分接点并联连接。
实施例2一个图2所示的过流限制装置(1′)，如果标称电压为10kV，标称电流为200A，则将一个电感值为50mWb/A的感性电阻(3)与一个由开关(S4)和高温超导体(SL1-SLN)串联连接的支路并联连接(注意没有压敏电阻器(U1-Un))。在短路发生后，开关(S4)打开，使短路电流流过感性电阻(3)。采用这种电路，可以实现过流限制装置(1′)所需的合适的恢复时间。
实施例3一个图3所示的过流限制装置(1″)，如果标称电压为10kV，标称电流为200A，则将20个电感值各为2.5mWb/A的扼流圈或感性电阻(Z1-Zn)或(Zl′-Zn′)并联连接到第一或第二高温超导体(SLa,SLb)的分接点上。
权利要求
1．过流限制装置，包括A)一个第一串联电路，其由至少一个第一高温超导体(SLa)和一个第一开关(Sa)组成，和B)一个感性电阻(3)，其特征在于，C)感性电阻(3)与第一串联电路并联连接。
2．根据权利要求1的过流限制装置，其特征在于，该感性电阻(3)是一个扼流圈，并且该第一高温超导体(SLa)位于扼流圈的外部。
3．根据权利要求1的过流限制装置，其特征在于没有另一个电阻与感性电阻(3)串联，该感性电阻与第一串联电路并联。
4．根据权利要求1的过流限制装置，其特征在于含有一个与第一串联电路并联的第二串联电路，该第二串联电路由至少一个第二高温超导体(SLb)和一个第二开关(Sb)组成。
5．根据权利要求4的过流限制装置，其特征在于两个开关(Sa,Sb)含有相反的开关状态。
6．根据权利要求1过流限制装置，其特征在于与第一串联电路并联的一个开关(S3)与感性电阻(3)串联连接。
7．根据权利要求1的过流限制装置，其特征在于并联于高温超导体的至少两个部分或者并联于至少两个串联连接的高温超导体(SL1-SLn)分别是一个感性电阻(Z1-Zn；Z1’-Zn’)或者一个压敏电阻器(U1-Un)。
8．根据前述权利要求之一的过流限制装置的工作方法，其特征在于该开关(Sa)在实现过流限制之后打开。
9．根据权利要求8的过流限制装置的工作方法，其特征在于几乎在该电流第一次过零时，该开关(Sa)在实现过流限制之后打开。
全文摘要
由高温超导体(SLa,SLb)组成的过流限制装置(1),为了提高可利用性,这里在至少一个与第一高温超导体并联的并联支路中安装有至少一个感性电阻(3)。此外在至少另一个与第一高温超导体并联的并联支路中安装有至少一个另一个高温超导体(Sb),后者与一个开关(S3)串联连接,每个压敏电阻器和/或一个总感性电阻与一个高温超导体(SLa,SLb)的至少两个分接点并联连接或者与至少两个串联连接的高温超导体(SLl－SLn)并联连接。
文档编号H02H9/02GK1221243SQ9812544
公开日1999年6月30日 申请日期1998年12月18日 优先权日1997年12月19日
发明者M·陈, M·拉克纳, W·保罗 申请人:Abb研究有限公司