一种故障限流器，具有包括一序列超导元件(2a-2f)的超导装置(1、21、31、41、51、61、71、72)，每个超导元件(2a-2f)都具有基底(3a-3d)、超导膜(5a-5d)、以及设置在基底与超导膜之间的中间层(4a-4c)，其中，该序列的相邻超导元件(2a-2f)的超导膜(5a-5d)是电连接的，尤其是串联，其特征在于：超导元件(2a-2d)的基底(3a-3d)是导电基底(3a-3d)；该序列的每个超导元件(2a-2f)的导电基底(3a-3d)都与在该序列中的那些相邻超导元件(2a-2f)的每个导电基底(3a-3d)电绝缘，所述那些相邻超导元件(2a-2f)的超导膜(5a-5d)与所述超导元件(2a-2f)的超导膜(5a-5d)串联地电连接；并且超导元件(2a-2f)的中间层(4a-4c)是电绝缘层(4a-4c)。本发明专利技术的故障限流器在生产中是节约成本的，并且在失超现象后具有较短的恢复时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种故障限流器，该故障限流器具有包括一序列超导元件的超导装置，每个超导元件都具有-导电基底；-超导膜；以及-设置在所述基底与所述超导膜之间电的电绝缘中间层；其中，所述序列的相邻超导元件的超导膜是电连接的，尤其是串联的；其中，所述序列的每个超导元件的导电基底与在所述序列中的那些相邻超导元件的每个导电基底电绝缘，所述那些相邻超导元件的超导膜与所述超导元件的超导膜串联地电连接。
技术介绍
从US 7，071，148B1中获知这种超导装置。超导故障限流器用于在负载侧短路的情况下限制流过电线路的负载侧的电流。在最简单的情况下，故障限流器包括与负载串联连接的超导装置。超导装置能够以很低的损耗传送电流。只要经过超导装置的电流未超过临界电流，超导装置在电线路内就是几乎不可见的，并且是负载的特性，尤其是电阻决定了电线路内的电流。在负载的电阻下降(即，负载内存在短路)的情况下，线路中的电流增大，并且最终超过临界电流。在该情况下，超导装置失超(quench)(即，变为正常导电的)，这导致超导装置的高欧姆电阻。结果，电线路中的电流相应地减小，并且保护负载免受高电流的危害。超导装置的超导体材料必须被冷却至低温以达到其超导状态。为了有利于冷却并且减小冷却的成本，可以使用高温超导体材料(HTS材料)。HTS材料具有高于30K的临界温度，并且通常能够利用液氮仏拟)进行冷却。从美国5，986，536中获知具有使用HTS材料的超导装置的故障限流器。超导装置包括若干个超导元件，每个超导元件都包括沉积在电绝缘(电介质)基底上的HTS膜以及薄的银中间层，该电绝缘基底尤其由允许诸如钇稳定的^O2之类的HTS膜的织构生长的材料制成。超导元件(即它们的HTS膜)是串联连接的。制造这种包括具有沉积在电介质基底上的织构超导膜的超导元件类型的故障限流器是比较昂贵的。另外，这种故障限流器在失超现象后具有较长的恢复时间。DE M10148A公开了一种开关装置，包括以迂回型方式穿孔的多个铝板，板上涂敷有超导层且在板间有氧化铝层。相邻板的超导层通过突出接触部串联连接。US 7,071, 148B1描述了一种结合的超导物，其中两个相邻且相似取向的部分、缓冲层和超导涂层通过设置在两个部分的顶上的这样的第三相对部分电连接，两个相邻且相似取向的部分中的每个包括基于金属的基底。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是引入一种故障限流器，该故障限流器尤其适用于限制AC电流，在生产上是节约成本的，并且能够在失超现象后具有较短的恢复时间。专利技术描述根据本专利技术，该目的通过在开篇中引入的故障限流器实现，该故障限流器的特征在于所述超导元件以环形方式连接。根据本专利技术，故障限流器(=FCL)基本上是包括多个超导元件的超导装置；这些超导元件各自具有沉积在导电基底(尤其是金属基底)上的超导膜，尤其是HTS膜。超导膜和导电基底(至少在很大程度上)相互电绝缘；出于该目的，在导电基底与超导膜之间沉积有电绝缘中间层。注意到的是，例如从美国6，765，151中获知基于导电基底的超导线材， 在该导电基底上沉积有HTS材料。基于导电基底的超导元件在生产上比基于电介质基底的超导元件更节约成本，尤其是因为基底的成本相差大约50倍。另外，通常为金属基底的导电基底也比通常的电介质基底提供了更好的导热性。结果，在通常将超导元件加热到超导膜材料的临界温度以上的失超现象之后，能够较快地冷却超导元件，从而故障限流器能够更迅速地恢复正常操作。作为本专利技术的特性，本专利技术的FCL应用了一序列的超导元件，它们的超导膜电连接，并且它们的导电基底相互电绝缘。本专利技术的设计已经被发现有利于获得较高的故障电阻、以及在电流传输方向上的足够高的可能电压降(电场)，尤其是>2V/cm。因此，允许获得高的故障电阻(即，故障限流器在失超模式下的电阻)，以及允许获得较高的电压降都能够被认为是本专利技术的进一步的目的。当本专利技术的FCL处于故障模式中时，即，当负载具有短路并且超导膜已经失超时， 在故障限流器上或者更准确地说在故障限流器内现在为阻性的(正常导电的)超导膜上的外部电压下降。但是，存在有由附近的超导元件的导电基底所提供的旁路电流路径。如果电压足够高，那么其可以导致从超导膜经电绝缘中间层至导电基底的电压击穿。如果穿过基底的旁路电流路径变为激活，故障限流器的故障电阻将明显下降，而经过FCL的故障电流将增加，并威胁到受保护的负载。此外，处于故障情况下的FLC的欧姆热将增加，从而延长将FCL再次冷却到其超导膜的临界温度以下所需的时间。散热自身也能够破坏FCL中的超导材料，从而限制在电流传输方向上的最大电压降。借助于本专利技术，使得串联连接的相邻(邻近)超导元件的导电基底相互电绝缘。结果，在导电基底的长度上只降低了部分的外部电压，该部分基本上对应于导电基底的长度占FCL中串联连接的超导膜的全部长度的分值。因此，借助于本专利技术的导电基底的隔离，在导电基底的长度上的电压降能够被调节，并且尤其是减小到安全地排除击穿电绝缘层的电压的值。根据本专利技术，在超导装置的所有位置中都不存在穿过电绝缘层的总外部电压的电位差，而只存在总外部电压的一部分的电位差，该部分的电位差没有高到足以导致击穿；因而穿过导电基底的旁路电流路径保持未激活。因此，在本专利技术的FCL中，虽然处于故障模式中，但是能够使超导体电阻保持为较高，并且因此使焦耳热保持为较低。后者减小了 FCL在失超现象后的恢复时间，并且允许超导体膜上的更高的电压降而无损害超导体材料的风险。注意到的是，根据本专利技术，优选地，序列中的每个超导元件的导电基底都与在序列内的其超导膜与所述超导元件的超导膜串联地电连接的所有超导元件的每个导电基底电绝缘。根据本专利技术，导电基底通常是金属的，尤其是具有厚度范围通常在5 μ m到100 μ m 之间的薄带的形式。薄带可以有助于超导膜的冷却，因为它们具有较低的热容并且具有穿过基底的较好的热导性，尤其是允许从顶侧到基底侧对超导元件进行高效的双侧冷却。电连接的超导膜或相邻超导元件通常由连接设备连接，其中超导膜具有未被连接设备覆盖的表面区域部(“自由表面部”)。自由表面部可以延伸，尤其是延伸全部膜表面的10%到98%，并且通常占据全部膜表面的大部分。在本专利技术的故障限流器中，超导元件以环形方式连接。在环电流的情况下，不得不考虑如一序列超导元件的这种环形连接。尤其是，能够以环形方式仅连接两个超导元件。优选地，基底、相应的超导元件作为整体被弯曲以提供基本上是圆环形状的配置。环形(短路的)超导装置用于感应式(基于变压器的)故障限流器，其中，负载串联地连接至一次侧， 而环形超导装置附接在变压器的二次侧以屏蔽处于正常模式下的二次侧。感应式FCL特别适合于限制AC电流。注意到的是，本专利技术的故障限流器的超导装置可以由除上述以外的其它类型的超导元件进一步补充；但是，后者不会被进一步地涉及到。本专利技术的故障限流器能够用在包括恒压源的电线路中，该恒压源尤其是电厂或供电网，其与负载(尤其是变电站)串联连接，并且与本专利技术的故障限流器串联连接。本专利技术尤其适合于高电压源，其具有1000V及以上的电压，尤其是IOkV及以上。专利技术的优选实施方式在本专利技术的故障限流器的一个优选实施方式中，一些相邻超导元件的超导膜是直接电连接的。直接本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种故障限流器，所述故障限流器具有包括一序列超导元件（２ａ－２ｆ）的超导装置（１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、７２），所述超导元件（２ａ－２ｆ）中的每个都具有－导电基底（３ａ－３ｄ）；－超导膜（５ａ－５ｄ）；以及－设置在所述基底与所述超导膜之间的电绝缘中间层（４ａ－４ｃ）；其中，所述序列的相邻超导元件（２ａ－２ｆ）的超导膜（５ａ－５ｄ）是电连接的；其中，所述序列的每个超导元件（２ａ－２ｆ）的导电基底（３ａ－３ｄ）与在所述序列中的那些相邻超导元件（２ａ－２ｆ）的每个导电基底（３ａ－３ｄ）电绝缘，所述那些相邻超导元件（２ａ－２ｆ）的超导膜（５ａ－５ｄ）与所述超导元件（２ａ－２ｆ）的超导膜（５ａ－５ｄ）串联地电连接；其特征在于，所述超导元件（２ａ－２ｆ）以环形方式连接。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·姆福德，A·乌索金，
申请(专利权)人：阿海珐TD简易股份公司，布鲁克HTS有限公司，
类型：发明
国别省市：FR
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