專利名稱：限流布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有超導(dǎo)線纜的限流布置，超導(dǎo)線纜布置在低溫控制器中，低溫控制
器具有外壁，所述外壁具有相對于彼此同心布置在兩個金屬管，兩個金屬管之間包含真空
絕緣件，所述金屬管包圍冷卻劑流通的自由空間，超導(dǎo)線纜布置在該自由空間中(EP1 681 731 Al)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代技術(shù)中，超導(dǎo)線纜具有以復(fù)合材料構(gòu)成的電導(dǎo)體，所述復(fù)合材料包括陶瓷 材料，所述陶瓷材料在足夠低的溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)。在冷卻充分的情況下，只要不超過 特定電流水平，即臨界電流水平，則相應(yīng)設(shè)計(jì)的導(dǎo)體的直流電阻為零。適當(dāng)?shù)奶沾刹牧侠?YBCO(釔鋇銅氧化物)或BSCCO(鉍鍶鈣銅氧化物)。將諸如此類的材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的 足夠低的溫度例如介于67K和110K之間。適當(dāng)?shù)睦鋮s劑例如為氮、氦、氖和氫或者這些物 質(zhì)的混合物。 上述限流布置首先可以作為一種熔斷器包含在任何期望的電纜系統(tǒng)中，或者作為 傳輸路徑的開關(guān)組件，更大或更小的電流可以經(jīng)由該傳輸路徑傳輸。目的是防止傳輸路徑 上發(fā)生短路時，對其造成損害。在短路時，該布置的電阻抗顯著增大，觸發(fā)一定的機(jī)構(gòu)，由此 將傳輸路徑從供電源斷開。 一旦短路原因消除，傳輸路徑可以再次導(dǎo)通，而且根本不會改變 該限流布置。 上述EP 1 681 731A1說明了用于限流的超導(dǎo)部件。該超導(dǎo)部件包括以超導(dǎo)材料 構(gòu)成的柱狀支撐件，超導(dǎo)體圍繞該支撐件繞制。通常導(dǎo)體與其并行連接。多個這樣的部件 電氣串聯(lián)，從而提供一種限流器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是讓上述布置更為簡單。
該目標(biāo)通過本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)-所述低溫控制器具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁包圍柱狀腔體，而且同樣包括兩個金屬管， 所述金屬管相對于彼此同心布置，兩者之間包含真空絕緣件，所述金屬管位于外壁內(nèi)，并以 自由空間從外壁隔開，-所述超導(dǎo)線纜具有超導(dǎo)體，包圍超導(dǎo)體的介電體和布置在介電體上的超導(dǎo)屏蔽 層，所述超導(dǎo)線纜圍繞內(nèi)壁繞制成螺旋形；禾口
-鐵芯布置在所述柱狀腔體中。 這種布置代表一種超導(dǎo)限流器，例如通過繞制超導(dǎo)線纜制成，且冷介電體圍繞低 溫控制器的內(nèi)壁，內(nèi)壁包圍鐵芯，鐵芯位于柱狀腔體內(nèi)。鐵芯位于線纜低溫控制器外側(cè)的腔 體內(nèi)。因此，鐵芯不會受到位于自由空間內(nèi)的冷卻劑的影響，而是即便在該布置操作過程 中，也保持室溫。安裝該布置的傳輸路徑上發(fā)生短路而產(chǎn)生的短路功率幾乎大部分被必須 適當(dāng)設(shè)計(jì)的鐵芯所吸收。該布置中的超導(dǎo)線纜設(shè)計(jì)成使得屏蔽層的臨界電流水平低于導(dǎo)體上的臨界電流水平。屏蔽層方便地指定為使其臨界電流水平對應(yīng)于高于此電流則會發(fā)生短 路電流限制作用的電流水平。線纜導(dǎo)體具有優(yōu)勢地設(shè)計(jì)成使得短路時的溫度升高以及連續(xù) 操作期間的交流損耗都足夠低，以確保低損耗連續(xù)操作以及短路冷卻時間。
在超導(dǎo)線纜具有冷介電體的情況下，諸如該布置中所使用的情況，流入屏蔽層的 電流從導(dǎo)體感生而來。 一般與導(dǎo)體中流過的電流具有相同幅值，但是相對于導(dǎo)體中的電流 相移180° 。在這種情況下，只要超導(dǎo)屏蔽層在其臨界電流水平以下操作良好，則屏蔽層上 不會檢測到阻抗壓降。在使用本發(fā)明的布置時，一旦屏蔽層到達(dá)臨界電流水平，則屏蔽層的 電流水平幾乎不會再進(jìn)一步升高。導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場則不會再被屏蔽掉。因此，該磁場傳播 到屏蔽層外側(cè)，特別是傳播到鐵芯中，其中超導(dǎo)線纜圍繞該鐵芯布置，并且低溫控制器的內(nèi) 壁插入其中。這樣直接導(dǎo)致導(dǎo)體的電感顯著升高，就是說電氣阻抗增大。因此，流經(jīng)導(dǎo)體的 短路電流明顯并快速地受到限制。因短路電流較高而在已知超導(dǎo)線纜上出現(xiàn)的發(fā)熱效應(yīng)也 相應(yīng)顯著減小。這樣確保了該布置不會被短路電流損壞。在傳輸路徑上的短路原因排除之 后，該傳輸路徑就可以再次操作而不需要采取進(jìn)一步的措施。


附圖中例述了符合本發(fā)明主題的一種示例實(shí)施方式，在附圖中 圖1示出了穿過符合本發(fā)明的布置的縱截面； 圖2示出了沿著線II-II穿過圖1的截面； 圖3示出了穿過可以用在所述布置中的超導(dǎo)線纜的截面。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了穿過低溫控制器KR的截面，該低溫控制器具有外壁AW和內(nèi)壁IW。外 壁AW包括兩個金屬管1和2，這兩個金屬管相對于彼此同心布置，并且兩者之間包含真空絕 緣件3。內(nèi)壁IW布置地與外壁AW隔開一定距離，同樣包括兩個金屬管4和5，金屬管4和 5相對于彼此同心布置并且兩者之間包含真空絕緣件6。管1和2以及4和5具有優(yōu)勢地 由不銹鋼構(gòu)成，且優(yōu)勢在于具有相對較厚的壁，較厚的壁對于該布置的牢固性而言充分滿 足需要，且可以相對于它們的縱向具有橫向波紋。為了簡化，管1和2以及4和5在圖1和 2中僅以單線示出。 用于流過冷卻劑的自由空間FR位于外壁AW和內(nèi)壁AW之間，該自由空間優(yōu)選相對 于低溫控制器的內(nèi)外壁同軸運(yùn)行。超導(dǎo)線纜SK布置在自由空間FR中，并繞制在內(nèi)壁IW周 圍。圖3示出了線纜SK的布局。內(nèi)壁IW包圍柱狀腔體HR，鐵芯7布置在該腔體中，鐵芯穿 過該布置的整個長度延伸，如圖2所示，鐵芯具有方形截面。但是，鐵芯7還可以具有不同 的截面形狀，例如圓形。其相對磁導(dǎo)率Pr具有優(yōu)勢地大于lO。 符合本發(fā)明的布置引入電流傳輸路徑中，用于其操作。為此，傳輸路徑的相應(yīng)線纜
或觸點(diǎn)連接到線纜SK端部11和12，線纜SK以壓力密封方式通過低溫控制器KR。該布置
的總體尺寸取決于傳輸路徑的操作電壓水平，并且它們可以對應(yīng)于商用變壓器。 超導(dǎo)線纜SK是具有冷介電體的線纜。它包括超導(dǎo)導(dǎo)體8、包圍超導(dǎo)導(dǎo)體的介電體
9和抵靠在介電體上的超導(dǎo)屏蔽層10。 BSCC0具有優(yōu)勢地用作導(dǎo)體8的超導(dǎo)材料。但是，還
可以使用YBC0，如果導(dǎo)體8希望利用通常導(dǎo)電材料制作地結(jié)實(shí)的話。導(dǎo)體8設(shè)計(jì)成使其臨界電流水平高于屏蔽層10內(nèi)的臨界電流水平。屏蔽層10具有優(yōu)勢地由YBCO構(gòu)成，并且為了堅(jiān)固性而優(yōu)選沒有通常導(dǎo)體。各臨界電流水平的高低取決于裝備該布置的傳輸路徑的操作電壓水平。 超導(dǎo)線纜SK繞制在低溫控制器KR的內(nèi)壁IW周圍，以便形成如圖1所示的布置。為了制作觸點(diǎn)，其兩端11和12具有優(yōu)勢地彎折成直線，以使它們在完成的配置中伸出低溫控制器KR。此后或者此前，鐵芯7插入柱狀腔體HR中。這樣配裝的內(nèi)壁IW然后引入外壁AW，并盡可能以同軸方式固定在其中。作為示例，端板13和14可以用來實(shí)現(xiàn)這一目的，由此低溫控制器KR及其自由空間FR氣密地密封起來。線纜SK的端部11和12以壓力密封的方式穿過板13和14。端板13和14還裝備有連接元件，用于讓冷卻劑流入流出。
為了使用，通過上述方式制作完成的該布置連接到電流傳輸路徑中。超導(dǎo)線纜SK以后作為傳輸路徑的一部分。超導(dǎo)線纜上發(fā)生的短路導(dǎo)致電流水平升高。如果該電流水平超過線纜SK的屏蔽層IO的臨界電流水平，則電阻將突然急劇升高，使得該布置的電阻抗突然升高。在相應(yīng)的監(jiān)控電路上記錄這種情況，并采取措施立即斷開傳輸路徑。然后可以處理短路原因。 由于電流升高地超過屏蔽層10的臨界電流水平，所以屏蔽層10丟失屏蔽功能，因此來自導(dǎo)體8的磁場進(jìn)入鐵芯7。導(dǎo)體8的電阻以及線纜SK的阻抗因此而突然急劇升高——正如所述——使得傳輸路徑斷開。線纜SK以及整個布置在這種情況下不會損壞。冷卻劑突然短暫加熱不足為慮。這種情況被再次迅速消除，因此一旦傳輸路徑修復(fù)并重新連接，則該布置可以再一次操作。
權(quán)利要求
一種具有超導(dǎo)線纜的限流布置，超導(dǎo)線纜布置在低溫控制器中，低溫控制器具有外壁，所述外壁具有相對于彼此同心布置在兩個外壁金屬管，兩個外壁金屬管之間包含真空絕緣件，所述外壁金屬管包圍冷卻劑流通的自由空間，超導(dǎo)線纜布置在該自由空間中，其特征在于，所述低溫控制器(KR)具有內(nèi)壁(IW)，所述內(nèi)壁包圍柱狀腔體(HR)，而且同樣包括兩個內(nèi)壁金屬管(4、5)，所述內(nèi)壁金屬管相對于彼此同心布置，兩者之間包含真空絕緣件(6)，所述內(nèi)壁位于外壁(AW)內(nèi)，并以自由空間(FR)從外壁隔開，所述超導(dǎo)線纜(SK)具有超導(dǎo)體(8)、包圍超導(dǎo)體的介電體和布置在介電體上的超導(dǎo)屏蔽層(10)，所述超導(dǎo)線纜圍繞所述內(nèi)壁(IW)繞制成螺旋形；和鐵芯(7)布置在所述柱狀腔體(HR)中。
2. 如權(quán)利要求l所述的布置，其特征在于，所述超導(dǎo)線纜(SK)的所述導(dǎo)體(8)內(nèi)的臨 界電流水平高于所述屏蔽層(10)內(nèi)的臨界電流水平。
全文摘要
公開了一種具有超導(dǎo)線纜的限流布置，超導(dǎo)線纜布置在低溫控制器(KR)中，低溫控制器具有外壁，所述外壁具有相對于彼此同心布置在兩個外壁金屬管(1、2)，兩個外壁金屬管之間包含真空絕緣件。所述低溫控制器(KR)包圍冷卻劑流通的自由空間(FR)，超導(dǎo)線纜(SK)布置在該自由空間(FR)中。所述低溫控制器(KR)還具有內(nèi)壁(IW)，所述內(nèi)壁包圍柱狀腔體(HR)，而且同樣包括兩個內(nèi)壁金屬管(4、5)，所述內(nèi)壁金屬管相對于彼此同心布置，兩者之間包含真空絕緣件(6)，所述內(nèi)壁位于外壁(AW)內(nèi)，并以自由空間(FR)從外壁隔開。所述超導(dǎo)線纜(SK)具有超導(dǎo)體(8)、包圍超導(dǎo)體的介電體和布置在介電體上的超導(dǎo)屏蔽層(10)，所述超導(dǎo)線纜圍繞所述內(nèi)壁(IW)繞制成螺旋形。鐵芯(7)布置在所述柱狀腔體(HR)中。
文檔編號H01L39/16GK101783221SQ20101000368
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者雷納·蘇伊卡, 馬克·施泰姆爾 申請人:尼克桑斯公司