故障限流器制造技术

本发明专利技术提供了一种故障限流器，其使用超导体，且能在限流操作后快速恢复超导状态。故障限流器被配置成通过使用超导体来执行限流操作，且包括包括超导体的超导构件（包括保持容器（11）、填充物和超导线的构件）、冷却容器（10）和抑制构件（翅片（12））。冷却容器（10）被配置成在其中保持超导构件，且在其中容纳冷却剂（14），以冷却超导构件。抑制构件（翅片（12））被配置成：在限流操作期间由于超导体的温度升高而使冷却剂在超导构件的表面（保持容器（11）的表面）上沸腾时防止冷却剂（14）的沸腾状态从核沸腾状态转变为膜沸腾状态。

Fault current limiter

The present invention provides a fault current limiter which uses a superconductor and can quickly recover the superconducting state after a current limiting operation. Fault current limiter is configured by using superconductor to perform current limiting operation, and comprises a superconducting component of superconductors (including container (11), filler and component of superconducting wire), cooling container (10) and the inhibitory component (fin (12)). The cooling container (10) is configured to maintain a superconducting member in which a coolant (14) is accommodated to cool the superconducting member. Inhibitory component (fin (12)) is configured to operate in the limit of flow during the superconductor temperature rise and the coolant on the surface of superconducting components (keep container (11) surface) to prevent coolant boiling when (14) the boiling state from boiling to film boiling state.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】故障限流器
本专利技术涉及一种故障限流器，并且更加特别地，涉及一种使用超导体的故障限流器。
技术介绍
通常，已知使用超导体的故障限流器(例如，参见日本专利特开N0.2006-278135(PTDD)0在PTDl中公开的故障限流器包括其中具有超导体的超导故障限流器模块和开关被串联地连接的电路，和并联地连接到电路的外部电阻器。在故障限流器中，当超导故障限流器模块执行通过过多的故障电流触发的限流操作时，电流被旁路到外部电阻器，并且同时开关被打开以停止将电流供应到超导故障限流器模块。当通过故障电流使超导体失超时，在上面描述的故障限流器执行限流操作，然而，在限流操作期间由于故障电流使超导体的温度上升。在上面描述的故障限流器中，为了防止超导体的温度在限流操作期间过多地上升，开关被打开以停止故障电流流入到超导体；然而，在开关故障的情况下或者取决于在其下故障电流已经发生的条件下，超导的温度可以快速地上升到例如大约500K。受到超导体的温度上升的影响，被用于冷却超导体的冷却剂(例如，液氮)的温度也上升并且达到沸腾状态。当热量微弱时，沸腾状态保持在连续地生成小的泡沫的核沸腾状态下；然而，当热量变得比用于核沸腾的临界的热通量大时，沸腾状态转变成其中由大量泡沫的膜覆盖超导体的膜沸腾状态，并且超导体的温度间断地跳变到高温。已经报告，在膜沸腾状态下，从超导体传递到冷却剂(液氮)的热通量仅是用于核沸腾状态的临界的热通量的大约 15% (例如，参见 Masahiro Shiotsu 等人的Transient heat transfer froma silver sheathed high-Tc superconducting tape in liquid nitrogen , Proc.0fthel6th International Cryogenic Engineering Conference/International CryogenicMaterial Conference, Vol.1，p.617-620，1997 年(NPD1 ))。其原因是在膜沸腾状态下，由大量泡沫的膜覆盖超导体，从而使超导体与周围的冷却剂热绝缘。引用列表专利文献PTDl:日本专利特开 N0.2006-278135非专利文献NPDl:Masahiro Shiotsu 等人的 〃 Transient heat transfer from a silversheathed high-Tc superconducting tape in liquid nitrogen ,Proc.0f thel6thInternational Cryogenic Engineering Conference/International CryogenicMaterial Conference, Vol.1, p.617-620，1997 年
技术实现思路
技术问题因此，在故障限流器中已经执行限流操作之后，对于故障限流器来说有必要尽可能早地恢复正常状态(换言之，从超导体生成电阻抗的正常导电状态恢复超导状态)。然而，在传统的故障限流器中，特别在超导体的温度上升并且冷却剂由于超导体的温度上升达到膜沸腾状态的情况下，以比在核沸腾状态下低的冷却速率通过冷却剂冷却超导体，并且从而需要较长的时间恢复超导状态。另外，在冷却剂的沸腾状态达到膜沸腾状态之后，为了降低冷却剂的温度使得将冷却剂从膜沸腾状态返回(转变)到核沸腾状态，对于冷却剂来说有必要通过热通量具有最小值的莱顿弗罗斯特(Leidenfrost point)点，并且从而热通量进一步临时减少(换言之，冷却速率进一步减少)。此事实也延迟了故障限流器恢复超导状态。鉴于前述的问题已经完成了本专利技术，并且因此本专利技术的目的是为了提供一种故障限流器，该故障限流器使用超导体并且能够在限流操作之后快速地恢复超导状态。问题的解决方案根据本专利技术的故障限流器是被配置成通过超导体的使用来执行限流操作的故障限流器。根据本专利技术的故障限流器被设置有超导构件，该超导构件包括超导体、冷却容器、以及抑制构件。冷却容器被配置成将超导构件保持在其中并且将用于冷却超导构件的冷却剂容纳在其中。超导构件被配置成:在限流操作期间由于超导体的温度上升而使冷却剂在超导构件的表面上沸腾的情况下，防止冷却剂的沸腾状态从核沸腾状态转变成膜沸腾状态。因此，在限流操作期间超导体的温度上升的情况下，能够防止被用于冷却超导体的冷却剂的沸腾状态从核沸腾状态转变成膜沸腾状态。因此，能够防止用于冷却超导构件的冷却剂中的热通量变成极其的小(与膜沸腾状态中的热通量一样)。因此，与冷却剂已经被转变成如上所提及的膜沸腾状态相比，能够在限流操作期间防止超导体的温度上升并且也能够在限流操作之后通过使用冷却剂快速地冷却超导构件。即，能够实现在限流操作之后比传统的故障限流器更快地恢复超导状态的故障限流器。本专利技术的有利效果如在上面所描述的，根据本专利技术，能够获得故障限流器，该故障限流器能够在限流操作之后快速地恢复超导状态。【附图说明】图1是图示本专利技术的故障限流器的结构的示意性视图；图2是图示组成在图1中图示的故障限流器的超导元件并且其中保持超导线的冷却容器的结构的示意性的视图；图3是图示沿着图2的线II1-1II的截面的示意性的视图；图4是图示根据本专利技术的第一修改实施例的用于被包括在故障限流器中的超导线的保持容器的截面的示意性的视图；图5是图示根据本专利技术的第二修改实施例的被包括在故障限流器中的超导线组件的截面的示意性的视图；图6是图示根据本专利技术的第三修改实施例的被包括在故障限流器中的超导线和翅片的组件的示意性的视图；图7是图示根据本专利技术的第四修改实施例的被包括在故障限流器中的超导线和翅片的组件的示意性的视图；图8是试验结果的图表；图9是试验结果的图表；图10是试验结果的图表；图11是试验结果的图表；图12是试验结果的图表；以及图13是试验结果的图表。【具体实施方式】在下文中，将会参考附图描述本专利技术的实施例。应注意的是，在下面提及的附图中相同的或者相对应的部分将会给予相同的附图标记，并且将不会重复地描述。将参考图1至图3描述本专利技术的故障限流器。参考图1，本专利技术的故障限流器I具有其中通过导线4并联地连接超导元件2和并联阻抗单元3 (或并联电感单元)的结构。如在图2和图3中所图示，超导元件2包括被设置在冷却容器10内部的超导线20。具体地，通过堆叠形成的超导线组件21，例如，多个超导线20被保持在保持容器11的内部。保持容器11是在如图3中所图示的横截面中具有圆形形状的管。填充物17被设置在保持容器11的内部以填充超导线组件21的周围的空间。此外，翅片12被布置在保持容器11的外圆周周围，每一个翅片12的外圆周形状在如在图2和图3中所图示的平面视图中是圆形的。可替选地，如在下文中将要描述的图6和图7中所图示的，采用其中没有为超导线20提供保持容器并且翅片12被直接地粘附到超导线20的这样的结构是可接受的。作为超导线20，可以使用例如，在室温下具有高电阻抗值的薄膜超导线；然而，如果在室温下能够获得由故障限流器要求的其电阻抗值则使用基于铋的银封装的超导线是可接受的。作为用于保持容器的材料，可以使用例如，诸如SUS的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障限流器（1），被配置成通过使用超导体执行限流操作，所述故障限流器（1）包括：超导构件，所述超导构件包括所述超导体；冷却容器（10），所述冷却容器被配置成在其中保持所述超导构件、并且在其中容纳用于冷却所述超导构件的冷却剂（14）；以及抑制构件（12，22），所述抑制构件被配置成：在限流操作期间由于所述超导体的温度升高而使所述冷却剂在所述超导构件的表面上沸腾的情况下防止所述冷却剂的沸腾状态从核沸腾状态转变为膜沸腾状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 JP 2011-1113281.一种故障限流器(1)，被配置成通过使用超导体执行限流操作，所述故障限流器(I)包括: 超导构件，所述超导构件包括所述超导体； 冷却容器(10)，所述冷却容器被配置成在其中保持所述超导构件、并且在其中容纳用于冷却所述超导构件的冷却剂(14);以及 抑制构件(12，22)，所述抑制构件被配置成:在限流操作期间由于所述超导体的温度升高而使所述冷却剂在所述超导构件的表面上沸腾的情况下防止所述冷却剂的沸腾状态从核沸腾状态转变为膜沸腾状态。2.根据权利要求1所述的故障限流器，其中所述抑制构件(12，22)包括在所述超导构件的表面上形成的突起构件。3.根据权利要求2所述的故障限流器，其中所述突起构件是在所述超导构件的表面上形成的、并且从所述超导构件的表面向外突起的板状构件(12)。4.根据权利要求2所述的故障限流器，其中所述突起构件是在所述超导构件的表面上形成的、并且从所述超导构件的表面向外突起的柱状构件(22)。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的故障限流器，其中 所述超导构件包括: 超导线(20 )，所述超导线(20 )包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：礒岛茂树，长谷川胜哉，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：