限流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别是低压和中压技术的开关网络的供配电用限流器。
在低压电网和中压电网中，迄今为止采用了空气-气体绝缘式断路器来实现供配电。断路器的接通和断开是由在不同工作状态中的各主导电流决定的。为了安全起见，当在额定电流工作状态下超过了预定电流值和在短路工作状态时，就中断供配电。原则上借助机械驱动装置起动的断路器是通过触发装置控制的，所述触发装置监控现存于电网中的电流情况并在超过预定临界值时引起断路。
触发装置逐步通过电子元件得以实现，这些电子元件在较短的时间里结束了被认为有缺陷的工作状态，从而大大限制了对电网和与其相连的配电器的损坏。
断开供电网的时间长短是一个直接与在供电回路中的各装置部件的电流负载能力参数成比例的基准参数。
在西门子EV报告3/97中提出了这样的建议为了在有缺陷的情况下限制装置部件的短路电流负荷，采用了所谓的高温超导限流器。例如，在远未达到短路电流第一峰值之前，这种限流器通过从超导状态转入正常导电状态而限制了短路电流。在这里没有拟定特殊的短路电流误差识别措施，这是因为短路电流本身因超导材料温度升高而造成超过临界温度并进而因有效电阻的提高而转入正常导电状态。在这种情况下，人们提到了在较短时间内从超导状态转入正常导电状态的电阻型限流器。这种限流器的冷却例如是通过液氮实现的。稳定的液氮热交换曲线基本上由H．Merte和J.A.Clark的测量结果公开了(见《Adv.Cryogen,Engng.》，卷7,P546-P550,1962)。
另外，表面看起来佯谬的事实，即可以通过带绝热层的表面涂层明显抑制过热物体在液体中的冷却由Y.Kikuchi、T.Hori和I.Michiyoshi(见《ProceedingsICE9》,Kobe,Japan,1982)和G.Guido等人(AM.J.Phys.60(7),P593-P597,1992)公开了。
基于此，本发明的任务在于利用与带有特别是低压和中压技术的开关网络的供配电用超导限流器有关的本身公知的性能并最佳地发挥开关网络的功能，同时显著改善开关网络的安全性。
根据本发明，通过以下特征实现了上述任务该限流器是由一个表面有涂层的导电片构成的，所述导电片主要是由一种适用于高温超导层沉积的且具有一个涂覆于一侧或两侧上的高温超导层的衬底材料构成的，所述高温超导层的边界是由一个与其相连的分流层限定的，在所述衬底材料的自由外表面区和所述分流层的自由外表面区上设有一个绝热外表面层。
在将限流器设计成复层导电片的情况下，满足了对特别是低压和中压领域的开关网络的要求。之所以有这样的效果主要是因为，例如在由短期出现的不允许过载引起的断流后紧接着可以在不允许的过载衰减后重新完全恢复供电。在导热表面层变差的情况下，当层厚度、导热性和导电片表面处于适当状态时，很快速的传热是有效的，传热造成很短暂的限流器再冷却时间。在这种开关网络中，短于0.5秒的断流时间还是可以容忍的。由于向涂有超导层的和没有涂层的衬底材料侧面供应冷却剂，所以绝热表面层涂覆在两侧面上。
本发明的有利设计方案规定了所述表面层是由一个涂漆层实现的；或者所述表面层是由一个环氧树脂粘结层实现的，例如它是由一个苯乙烯浇注层(Stycastbeschichtung)实现的。漆层和环氧树脂粘结层都是表面层，它们分别是通过简单方式且用少量工具获得的。作为涂层材料，可以考虑采用除上述材料外的、其导热性能大大小于1W/Km的且在快速变化温度周期内也保持附着在导电片上的所有材料。例如，它可以是所谓的“浇注树脂”、特氟龙等。显然，这些材料必须是适于低温的材料。另外，不但超导体而且分流层都不会受化学和/或物理方面的损害。
根据本发明的上述有利设计方案，通过下述技术特征获得了限流器控制方法导电片布置在一个容器内且该导电片完全被液氮包围，导电片被冷却到77K温度范围内，导电片在从超导状态过渡到正常导电状态的过程中造成了长达50微秒的电流中断。
因此，通过绝对温度为77K的液氮冷却电阻型限流器的导电片。在限流过程中，即在从超导状态过渡到正常导电状态时，高温传导层在50微秒内散发出大量热，以致将其加热到接近300K的室温。通过随后中断电流(超导体处于正常导电状态)而不再产生热量，从而再次通过液氮冷却导电片。在传热过程较差的情况下，在现存的超高温下的冷却是在所谓的“液氮的薄膜沸腾区”内实现的，这对应于约1秒的再冷却时间。而导热差的导电片表面层产生了一个温度梯度，所述温度梯度在其层厚度和导热性能适当的情况下扩大了，以致存在于导电片表面上的主导温度在所谓的“液氮气泡沸腾区”内。这对应于缩短了超过50％的再冷却时间，从而允许限流器有小于0.5秒的恢复时间。为此，这样的限流器也可被用于在特别是低压和中压技术的开关网络中蓄电。在这种开关网络中，如此长短的断电时间还是允许的。
通过一个实施例来进一步描述本发明，其中简略地示出了限流器的组成结构。
限流器是由导电片PE实现的，该导电片如横截面图所示，被制成层状结构。在作为载体的衬底材料SK的一侧或两侧上涂覆有高温超导层HS，所述衬底材料事先配有一个未示出且未标出的双轴向织构型缓冲层，而分流层SS与所述高温超导层HS相连。所述分流层SS是由一个金属银层构成的，但在这里也可以想象到用金层构成上述分流层。对高温超导层HS来说，所述分流层就象热-电分流器那样发挥着作用且它同时使高温超导层HS不受外界的化学影响。还可以看到，在导电片PE的两个外表面区内涂覆有统一的表面层OS。导电片PE完全布置在一池液氮NF中。这样一来，在不允许的高过流和短路电流的情况下，短暂地减弱了限流器的加热，从而获得了快速的重新供电能力。为此，限流器被装入一个未示出的封闭容器内。
权利要求
1．一种特别是低压和中压技术的开关网络的供配电用限流器，其特征在于，该限流器由一个表面有涂层的导电片(PE)构成，所述导电片(PE)主要由一种适合于高温超导层(HS)沉积的衬底材料(SK)构成，其一侧或两侧涂覆高温超导层(HS)，高温超导层(HS)的边界由一个与其相连的分流层(SS)限定，在所述衬底材料(SK)的自由外表面区和所述分流层(SS)的自由外表面区上设有一个绝热外表面层(OS)。
2．如权利要求1所述的开关网络限流器，其特征在于，所述表面层(OS)由一个涂漆层实现。
3．如权利要求1所述的开关网络限流器，其特征在于，所述表面层(OS)由一个环氧树脂粘结层实现，例如由一个苯乙烯浇注层实现。
4．一种控制如权利要求1和2以及权利要求1和3所述的限流器的方法，其特征在于，导电片(PE)布置在一个容器内且该导电片完全被液氮(NE)包围，导电片(PE)被冷却到77K温度范围，导电片(PE)在从超导状态过渡到正常导电状态的过程中，电流中断在50微秒左右。
全文摘要
本发明涉及一种特别是低压和中压技术的开关网络的供配电用限流器。该限流器是由一个其核心是一种适于高温超导层沉积的衬底材料(SK)的导电片(PE)构成的,通过一个分流层(SS)封闭所述衬底材料的一侧或两侧,所述衬底材料从外面被一个整体型绝热表面层(OS)包围着,所述限流器完全被作为冷却剂的液氮(NF)包围着。这样的电阻型限流器尤其是在低压和中压技术的开关网络中被用于供配电。
文档编号H01L39/16GK1218300SQ9812582
公开日1999年6月2日 申请日期1998年11月11日 优先权日1997年11月11日
发明者斯蒂芬·费希尔 申请人:西门子公司
文档序号 :
【 6807130 】
技术研发人员：斯蒂芬.费希尔
技术所有人：西门子公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
技术研发人员：斯蒂芬.费希尔
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