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Leistungsgesteuerte, steckbare Stromzuführung für HTS-Transformatoren

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017542D
Original Publication Date: 2001-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 3 page(s) / 136K

Publishing Venue

Siemens

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Jürgen Rieger: AUTHOR [+3]

Abstract

HTSL-Betriebsmittel in der Energietechnik (z.B. Transformatoren) werden bei tiefen Temperaturen betrieben. Durch Wärmeleitung längs der SZF treten thermische Verluste auf und durch den ohmschen Widerstand der SZF bei Stromtransport elektrische Verluste. Die SZF liefern damit einen erheblichen Beitrag zu den Verlusten eines Gesamtsystems. SZF werden auf einen bestimmten Nennstrom IN hin verlustoptimal ausgelegt. Ist der Betriebsstrom I B = 0 dominieren die thermischen Verluste und die SZF kann vereisen. Fließt ein I B >>I N nehmen die ohmschen Verluste zu und die SZF heizt sich stark auf. Für schwankende Lastzustände (Leerlauf mit I B =0 oder Überstrom I B >>I N ) sind die SZF daher nie optimal. Erst eine lastabhängige Anpassung der SZF ermöglicht für Leerlauf (I B =0), Nennbetrieb (I B =I N ) und Überstrombetrieb (I B =IDauer) den jeweils.optimalen Betriebszustand.

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Energie

Leistungsgesteuerte, steckbare Stromzuführung für HTS-Transformatoren

Idee: Jürgen Rieger, Erlangen; Wolfgang Nick, Nürnberg; Peter Massek, Forchheim

HTSL-Betriebsmittel in der Energietechnik (z.B. Transformatoren) werden bei tiefenTemperaturen betrieben. Durch Wärmeleitung längs der SZF treten thermische Verluste auf unddurch den ohmschen Widerstand der SZF bei Stromtransport elektrische Verluste. Die SZFliefern damit einen erheblichen Beitrag zu den Verlusten eines Gesamtsystems. SZF werden aufeinen bestimmten Nennstrom IN hin verlustoptimal ausgelegt. Ist der Betriebsstrom I B  = 0dominieren die thermischen Verluste und die SZF kann vereisen. Fließt ein I B >>I N  nehmen dieohmschen Verluste zu und die SZF heizt sich stark auf. Für schwankende Lastzustände (Leerlaufmit I B =0 oder Überstrom I B >>I N ) sind die SZF daher nie optimal. Erst eine lastabhängigeAnpassung der SZF ermöglicht für Leerlauf (I B =0), Nennbetrieb (I B =I N ) und Überstrombetrieb(I B =IDauer) den jeweils.optimalen Betriebszustand.

Bislang existieren zwei Konzepte für SZF. Bad- bzw. Abgasgekühlte SZF stehen in direktemKontakt mit einem siedenden LN 2 -Bad bzw. der Gasatmosphäre über dem Bad. In Systemen,die bei 65 K (unterkühlter Stickstoff) betrieben werden, müssen leitungsgekühlte SZF verwendetwerden. Sie werden aus dem Druckbehälter des Kryostaten durch den Vakuumraum nach außengeführt. Typischerweise werden feste Zuleitungen meist aus Massiv-Material oder FlechtLitzebenutzt. Es werden auch verschiedene Materialien (Cu, Ms) kombiniert.

Die vorliegende Idee beschreibt steckbare, leitungsgekühlte SZF für HTSL-Transformatoren, diein flüssigem Stickstoff betrieben werden. Im Leerlaufbetrieb I B =0 wird von außen gesteuert dieSZF mechanisch getrennt. Die Wärmeeinleitung von der RT-Seite wird damit unterbrochen undim System fallen nur noch die Kryostatverluste durch die thermisch isolierten Wände an. Diethermischen Verluste sinken damit auf typischerweise weniger als 10% gegenüber dereingesteckten SZF, das schafft ökonomische Vorteile. Weiter ergeben sich vorteilhaftebetriebliche Aspekte durch längere Standzeiten im Leerlaufbetrieb. In diesem Modus besteht nunauch keine Vereisungsgefahr mehr für die Isolatoren, so dass bei Wiederinbetriebnahme desTransformators dort nicht mit Hochspannungsüberschlägen gerechnet werden muss. FürOberstrombetrieb I B >>I N  lassen sich weiter...