WO2012168317A1

WO2012168317A1 - Device for limiting current

Info

Publication number: WO2012168317A1
Application number: PCT/EP2012/060734
Authority: WO
Inventors: Uwe Kaltenborn; Josef Karl; Raimund Summer; Katrin BÄUML; Rainer Stein; Peter Beer
Original assignee: Schneider Electric Sachsenwerk Gmbh
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2012-12-13
Also published as: DE102011103619A1; DE102011103619B4

Abstract

The invention relates to a device for limiting current in a current line, wherein the device comprises a primary coil to be connected in series to the current line and a superconductive apparatus inductively coupled to the primary coil, wherein the superconductive apparatus comprises at least two separate superconductive short-circuit elements that are each inductively coupled to the primary coil, substantially ring-shaped or coil-shaped and arranged at a distance from one another, and a normally conductive short-circuit element that is inductively coupled to the at least two superconductive short-circuit elements.

Description

Vorrichtung zur Strombegrenzung Device for current limitation

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung, wobei die Vorrichtung eine mit der Stromleitung in Serie zu schaltende Primärspule und eine mit der Primärspule induktiv gekoppelte supraleitende Einrichtung umfasst. Derartige Vorrichtungen zur Strombegrenzung sind typischerweise nach der Art eines Transformators aufgebaut, wobei die supraleitende Einrichtung ein ringförmiges supraleitendes Kurzschlusselement umfasst, das mit der Primärspule derart induktiv gekoppelt ist, dass die Primärspule und das supraleitende Kurzschlusselemente im Wesentlichen von demsel- ben magnetischen Fluss durchdrungen werden. Im supraleitenden Zustand des ringförmigen supraleitenden Kurzschlusselements werden aufgrund der nahezu unendlich hohen elektrischen Leitfähigkeit des supraleitenden Materials elektrische Ströme in dem supraleitenden Kurzschlusselement induziert, die das von der Primärspule erzeugte magnetische Feld vollständig kompensieren, so dass jegliches magnetisches Feld aus dem Inneren der Primärspule und des supraleitenden Kurzschlusselements verdrängt wird. The present invention relates to a device for current limiting in a power line, wherein the device comprises a primary coil to be switched in series with the power line and a superconducting device inductively coupled to the primary coil. Such current limiting devices are typically constructed in the nature of a transformer, the superconductive device comprising an annular superconducting shorting element inductively coupled to the primary coil such that the primary coil and the superconducting shorting elements are substantially penetrated by the same magnetic flux. In the superconducting state of the annular superconducting short-circuiting element, due to the almost infinite electrical conductivity of the superconducting material, electric currents are induced in the superconducting short-circuit element which completely compensate for the magnetic field generated by the primary coil, so that any magnetic field from inside the primary coil and the superconducting one Shorting element is displaced.

Aufgrund der Verdrängung des Magnetfelds aus der Primärspule im sup- raleitenden Zustand des supraleitenden Kurzschlusselements stellt die Primärspule in diesem Fall nur eine vernachlässigbar kleine elektrische Impedanz dar, so dass der zu begrenzende Strom praktisch verlustfrei durch die Primärspule der strombegrenzenden Vorrichtung fließen kann. Wenn der durch die Primärspule fließende, zu begrenzende Strom einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, so überschreitet die in dem supraleitenden Kurzschlusselement resultierende elektrische Stromdichte bzw. die durch das supraleitende Kurzschlusselement verdrängte magne- tische Flussdichte oder die Temperatur des supraleitenden Kurzschlusselements einen vorbestimmten kritischen Wert. Infolge dessen verliert das supraleitende Material des supraleitenden Kurzschlusselements seine supraleitende Eigenschaft und geht in den normalleitenden Zustand über, in dem der elektrische Widerstand des supraleitenden Kurzschlussele- ments stark erhöht ist. Dabei geht der magnetfeld-verdrängende Effekt des supraleitenden Kurzschlusselements verloren, so dass sich die an den Anschlussklemmen der Primärspule sichtbare Impedanz der Vorrichtung stark erhöht und die gewünschte strombegrenzende Wirkung der Vorrichtung eintritt. Due to the displacement of the magnetic field from the primary coil in the superconducting state of the superconducting short-circuit element, the primary coil in this case represents only a negligibly small electrical impedance, so that the current to be limited can flow virtually loss-free through the primary coil of the current-limiting device. When the current to be limited flowing through the primary coil exceeds a predetermined limit, the electric current density resulting in the superconducting short-circuit element, or the magnetic flux density displaced by the superconducting short-circuit element or the temperature of the superconducting short-circuit element exceeds a predetermined critical value. As a result, the superconducting material of the superconducting short-circuiting element loses its superconducting property and becomes the normal conducting state in which the electric resistance of the superconducting short-circuiting element is greatly increased. In this case, the magnetic field-displacing effect of the superconducting short-circuit element is lost, so that the visible at the terminals of the primary coil impedance of the device greatly increases and the desired current-limiting effect of the device occurs.

Problematisch bei den bekannten Vorrichtungen ist es, dass zum Zeitpunkt des Übergangs des supraleitenden Kurzschlusselements von dem supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand eine hohe thermische Belastung des supraleitenden Kurzschlusselements auftritt, da der elektrische Widerstand des supraleitenden Materials sprunghaft ansteigt und unmittelbar nach Eintritt des Übergangs ein relativ hoher elektrischer Strom in dem supraleitenden Kurzschlusselement fließt. Um Beschädigungen oder gar die Zerstörung des supraleitenden Kurzschlusselements zu verhindern, muss das supraleitende Kurzschlusselement dementspre- chend für eine relativ hohe elektrische Strombelastung während desThe problem with the known devices is that at the time of the transition of the superconducting short-circuit element from the superconducting state to the normal-conducting state, a high thermal load of the superconducting short-circuit element occurs because the electrical resistance of the superconducting material increases sharply and immediately after the transition occurs a relative high electric current flows in the superconducting short-circuit element. In order to prevent damage or even the destruction of the superconducting short-circuit element, the superconducting short-circuit element must accordingly be for a relatively high electrical current load during the

Übergangs von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand ausgelegt sein. Dazu ist eine relativ große Menge an supraleitendem Material erforderlich, welches eine hohe Güte und insbesondere eine hohe Reinheit aufweist. Die Bereitstellung derartiger hochwertiger supraleitender Mate- rialien ist sehr aufwendig und teuer, so dass die Herstellung der strombe- grenzenden Vorrichtung insgesamt mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden ist. Transition from the superconducting to the normal conducting state be designed. For this purpose, a relatively large amount of superconducting material is required, which has a high quality and in particular a high purity. The provision of such high-quality superconducting materials is very complicated and expensive, so that the production of the current bordering device is associated with a high overall cost.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Strombegrenzung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit verringertem wirtschaftlichen Aufwand bereitgestellt werden kann und bei deren Betrieb gleichzeitig Beschädigungen der supraleitenden Einrichtung wirksam und zuverlässig vermieden werden. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. The object of the invention is to provide a device for limiting the current of the type mentioned, which can be provided with reduced economic effort and at the same time damage to the superconducting device are effectively and reliably avoided in their operation. The object is achieved by a device having the features of claim 1.

Die supraleitende Einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung um- fasst wenigstens zwei separate, mit der Primärspule jeweils induktiv gekoppelte supraleitende Kurzschlusselemente, die im Wesentlichen ring- oder spulenförmig ausgestaltet sind und die voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie ein normalleitendes Kurzschlusselement, das mit den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen induktiv gekoppelt ist. The superconducting device of the device according to the invention comprises at least two separate superconducting short-circuit elements which are respectively inductively coupled to the primary coil and are substantially ring-shaped or coil-shaped and spaced apart from each other, and a normally conducting short-circuit element connected to the at least two superconducting short-circuit elements is inductively coupled.

Erfindungsgemäß werden also zwei supraleitende Kurzschlusselemente und zusätzlich ein normalleitendes Kurzschlusselement vorgesehen, welches mit den zwei supraleitenden Kurzschlusselementen induktiv gekoppelt ist. Thus, according to the invention, two superconducting short-circuit elements and additionally a normally conducting short-circuit element are provided, which is inductively coupled to the two superconducting short-circuit elements.

Unter der induktiven oder "magnetischen" Kopplung zweier Elemente, beispielsweise zwischen einem der supraleitenden Kurzschlusselemente und dem normalleitenden Kurzschlusselement, wird verstanden, dass das supraleitende Kurzschlusselement und das normalleitende Kurzschlus- selement über eine nicht-verschwindende Gegeninduktivität miteinander gekoppelt sind. Das bedeutet, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist und dass das supraleitende Kurzschlusselement und das normalleitende Kurzschlusselement so angeordnet sind, dass ein magnetischer Fluss, der das supraleitende Kurzschlusselement - z.B. in dessen nicht- supraleitendem Zustand - durchsetzt , zumindest teilweise und bevorzugt vollständig auch das normalleitende Kurzschlusselement durchsetzt und umgekehrt. Das Vorliegen einer solchen Gegeninduktivität bewirkt, dass in dem supraleitenden Zustand des supraleitenden Kurzschlusselements, in dem das supraleitende Kurzschlusselement aufgrund seiner supraleitenden Eigen- schaft nur von einem verschwindenden magnetischen Fluss durchsetzt ist, auch das normalleitende Kurzschlusselement von keinem oder nur einem geringen magnetischen Fluss durchsetzt ist. Die induktive Kopplung bedeutet also mit anderen Worten, dass das normalleitende Kurzschlusselement durch das supraleitende Kurzschlusselement von einem von außen, beispielsweise durch die Primärspule, eingeprägten magnetischen Feld abgeschirmt wird. The inductive or "magnetic" coupling of two elements, for example between one of the superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element, is understood to mean that the superconducting short-circuit element and the normally conducting short-circuit element are connected to one another via a non-vanishing mutual inductance are coupled. This means that the device is configured and that the superconducting short-circuit element and the normal-conducting short-circuit element are arranged so that a magnetic flux passing through the superconducting short-circuit element - eg in its non-superconducting state, at least partially and preferably completely also the normally conducting Short circuit element interspersed and vice versa. The presence of such a mutual inductance causes that in the superconducting state of the superconducting short-circuit element, in which the superconducting shorting element is traversed only by a vanishing magnetic flux due to its superconducting property, the normal-conducting short-circuit element of no or only a small magnetic flux is interspersed , In other words, the inductive coupling means that the normally-conducting short-circuit element is shielded by the superconducting short-circuit element from a magnetic field impressed from outside, for example, by the primary coil.

Der Grad der induktiven Kopplung zweier Elemente lässt sich durch den Kopplungsfaktor k der zwischen beiden Elementen vorliegenden Gegenin- duktivität M ausdrücken. Wenn hierin von einer induktiven Kopplung zweier Elemente die Rede ist, ist damit insbesondere eine starke induktive Kopplung gemeint, die einem Kopplungsfaktor von nahe 1 , z.B. wenigstens 0,5, wenigstens 0,8, wenigstens 0,9 oder wenigstens 0,95 entspricht. Aufgrund der induktiven Kopplung zwischen dem normalleitenden Kurzschlusselement und den supraleitenden Kurzschlusselementen ist im supraleitenden Zustand der supraleitenden Kurzschlusselemente auch das normalleitende Kurzschlusselement von etwaigen durch die Primärspule induzierten magnetischen Feldern abgeschirmt, so dass in diesem Zustand in dem normalleitenden Kurzschlusselement keine elektromagne- tische Induktion stattfindet und das normalleitende Kurzschlusselement somit keine zusätzliche an den Anschlussklemmen der Primärspule sichtbare Impedanz der Vorrichtung darstellt. Durch die Verwendung zweier supraleitender Kurzschlusselemente wird dabei eine wirksame Abschir- mung des normalleitenden Kurzschlusselements bei größtmöglicher Flexibilität hinsichtlich der geometrischen Anordnung der supraleitenden Kurzschlusselemente und des normalleitenden Kurzschlusselements erreicht. Streuverluste aufgrund einer unvollständigen magnetischen Abschirmung des normalleitenden Kurzschlusselements werden weitestge- hend vermieden. The degree of inductive coupling of two elements can be expressed by the coupling factor k of the mutual inductance M present between the two elements. If this is an inductive coupling of two elements, this means in particular a strong inductive coupling, which corresponds to a coupling factor of near 1, for example at least 0.5, at least 0.8, at least 0.9 or at least 0.95. Due to the inductive coupling between the normal-conducting short-circuit element and the superconducting short-circuit elements, the superconducting state of the superconducting short-circuit elements also shields the normally-conducting short-circuit element from any magnetic fields induced by the primary coil, so that in this state in the normally conducting short-circuit element no electromagnetic radiation is present. Table induction occurs and the normal-conducting short-circuit element thus represents no additional visible at the terminals of the primary coil impedance of the device. The use of two superconducting short-circuit elements achieves effective shielding of the normally-conducting short-circuit element with the greatest possible flexibility with regard to the geometric arrangement of the superconducting short-circuit elements and of the normally conducting short-circuit element. Scattering losses due to incomplete magnetic shielding of the normally conducting short-circuit element are largely avoided.

Beim Übergang der supraleitenden Kurzschlusselemente vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand geht die magnetische Abschirmung des normalleitenden Kurzschlusselements verloren und in dem normallei- tenden Kurzschlusselement wird ein elektrischer Strom induziert, der dem von der Primärspule erzeugten magnetischen Feld entgegen wirkt. During the transition of the superconducting short-circuit elements from the superconducting to the normal conducting state, the magnetic shielding of the normally-conducting short-circuit element is lost and an electrical current is induced in the normal-conducting short-circuit element which counteracts the magnetic field generated by the primary coil.

Das normalleitende Kurzschlusselement übernimmt also beim Übergang der supraleitenden Kurzschlusselemente vom supraleitenden in den nor- malleitenden Zustand einen Teil der Gegeninduktion, die durch die supraleitenden Kurzschlusselemente im supraleitenden Zustand hervorgerufen wird, wodurch die Strombelastung der supraleitenden Kurzschlusselemente während dieses Übergangs reduziert wird. Dadurch können Beschädigungen der supraleitenden Kurzschlusselemente wirksam vermie- den werden und es wird ermöglicht, relativ kleine supraleitende Kurzschlusselemente mit einer geringen Menge an supraleitendem Material einzusetzen, sowie auch weniger hochwertige supraleitende Kurzschlusselemente, die eine geringere spezifische Strombelastbarkeit am Übergang von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand aufweisen. Die Erfindung schafft auf diese Weise eine Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung, die mit verringertem Aufwand herstellbar ist und die dabei Beschädigungen der supraleitenden Einrichtung wirksam und zuverlässig vermeidet. Thus, during the transition of the superconducting short-circuit elements from the superconducting to the normally conducting state, the normally-conducting short-circuit element takes over part of the mutual induction caused by the superconducting short-circuit elements in the superconducting state, thereby reducing the current load on the superconducting short-circuit elements during this transition. As a result, damage to the superconducting short-circuit elements can be effectively avoided, and it is possible to use relatively small superconducting short-circuit elements with a small amount of superconducting material, as well as less high-quality superconducting shorting elements, the lower specific current carrying capacity at the transition from the superconducting to the normal conducting state exhibit. The invention provides in this way a device for limiting the current in a power line, which can be produced with reduced effort and thereby effectively and reliably avoids damage to the superconducting device.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims, the description and the drawings.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das normal- leitende Kurzschlusselement im Wesentlichen ring- oder spulenförmig ausgestaltet. Das normalleitende Kurzschlusselement kann dabei zum Beispiel einen oder mehrere elektrisch leitfähige Kurzschlussringe umfassen und/ oder eine oder mehrere elektrisch leitfähige kurzgeschlossene Spulen mit einer oder mehreren Windungen. Bei dieser Ausgestaltung kann das normalleitende Kurzschlusselement einen erheblichen Teil der von den supraleitenden Kurzschlusselementen bewirkten Gegeninduktion übernehmen, so dass die supraleitenden Kurzschlusselemente bei dem Übergang von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand besonders wirksam entlastet werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the normal-conducting short-circuit element is designed substantially annular or coil-shaped. The normally conducting short-circuit element may comprise, for example, one or more electrically conductive short-circuiting rings and / or one or more electrically conductive short-circuited coils with one or more turns. In this embodiment, the normally-conducting short-circuit element can take over a considerable part of the mutual induction caused by the superconducting short-circuit elements, so that the superconducting short-circuit elements are particularly effectively relieved in the transition from the superconducting to the normally conducting state.

Die supraleitenden Kurzschlusselemente umfassen bevorzugt jeweils einen oder mehrere Kurzschlussringe und/ oder eine oder mehrere kurzgeschlossene Spulen mit jeweils einer oder mehreren Windungen. Die Entlastung der supraleitenden Kurzschlusselemente bei dem Übergang von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand kann noch weiter erhöht werden, wenn das normalleitende Kurzschlusselement mit zumindest einem der wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente und bevorzugt beiden supraleitenden Kurzschlusselementen jeweils elektrisch verbunden ist, da in diesem Fall der Anteil der von dem normal- leitenden Kurzschlusselement bewirkten Gegeninduktion noch weiter erhöht ist. Das normalleitende Kurzschlusselement ist bei dieser Ausführungsform folglich mit zumindest einem supraleitenden Kurzschlusselement nicht nur induktiv gekoppelt, sondern zusätzlich auch elektrisch. The superconducting short-circuit elements preferably each comprise one or more short-circuiting rings and / or one or more short-circuited coils each having one or more turns. The discharge of the superconducting short-circuit elements in the transition from the superconducting to the normal conducting state can be further increased if the normally-conductive short-circuit element is electrically connected to at least one of the at least two superconducting short-circuit elements and preferably both superconducting short-circuit elements, since in this case the proportion of from the normal conductive short-circuit element caused mutual induction is further increased. The normally-conducting short-circuit element is therefore not only inductively coupled with at least one superconducting short-circuit element in this embodiment, but additionally also electrically.

Bevorzugt sind die Primärspule und die supraleitenden Kurzschlusselemente so angeordnet, dass die supraleitenden Kurzschlusselemente im supraleitenden Zustand das Innere der Primärspule zumindest annähernd vollständig von einem von der Primärspule erzeugten magnetischen Feld abschirmen. Ebenso schirmen die supraleitenden Kurzschlusselemente im supraleitenden Zustand das normalleitende Kurzschlusselement zumindest annähernd vollständig von einem von der Primärspule erzeugten magnetischen Feld ab. Dabei wird bevorzugt durch die geometrische Anordnung der Primärspule, der supraleitenden Kurzschlusselemente und des normalleitenden Kurzschlusselements sichergestellt, dass diese Komponenten im Wesentlichen von demselben magnetischen Fluss durchdrungen werden. Dadurch werden durch das magnetische Feld hervorgerufene Streuverluste weitgehend vermieden und es wird eine besonders geringe Impedanz der strombegrenzenden Vorrichtung im Betriebszustand gewährleistet. Preferably, the primary coil and the superconducting short-circuit elements are arranged so that the superconducting short-circuit elements in the superconducting state shield the interior of the primary coil at least approximately completely from a magnetic field generated by the primary coil. Likewise, the superconducting short-circuit elements in the superconducting state shield the normally-conducting short-circuit element at least approximately completely from a magnetic field generated by the primary coil. In this case, it is preferably ensured by the geometric arrangement of the primary coil, the superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element that these components are penetrated substantially by the same magnetic flux. As a result, scattering losses caused by the magnetic field are largely avoided and a particularly low impedance of the current-limiting device in the operating state is ensured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das normalleitende Kurzschlusselement sowie die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet, wobei die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente bevorzugt in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und das normalleitende Kurzschlusselement bevorzugt in axialer Richtung zwischen den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders wirksame Abschirmung zwischen der Primärspule, den supraleitenden Kurzschlusselementen und dem normalleitenden Kurzschlusselement und eine kompakte Gesamtanordnung. According to an advantageous embodiment of the invention, the normally-conductive short-circuit element and the at least two superconducting shorting elements are arranged substantially coaxially to each other, wherein the at least two superconducting shorting elements are preferably spaced apart in the axial direction and the normally conducting shorting element preferably arranged in the axial direction between the at least two superconducting shorting elements is. In this way, a particularly effective shield between the results Primary coil, the superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element and a compact overall arrangement.

Um eine starke induktive Kopplung zwischen der Primärspule, den supra- leitenden Kurzschlusselementen und/ oder dem normalleitenden Kurzschlusselement zu schaffen und zu gewährleisten, dass diese Komponenten im Wesentlichen von demselben magnetischen Fluss durchdrungen sind, kann die Vorrichtung ein magnetisierbares Element wie zum Beispiel einen magnetisierbaren Eisenkern umfassen. Bevorzugt weisen dabei die Primärspule, die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente und das normalleitende Kurzschlusselement jeweils wenigstens eine um das magnetisierbare Element herum verlaufende Windung auf und sind über das magnetisierbare Element nach der Art eines Transformators mit magnetischem Kern induktiv miteinander gekoppelt. Unter einer Windung wird hierin prinzipiell sowohl eine Windung einer Spule als auch ein Kurzschlussring verstanden. Auf diese Weise wird eine besonders starke induktive Kopplung zwischen der Primärspule, den supraleitenden Kurzschlusselementen und dem normalleitenden Kurzschlusselement geschaffen, so dass eine maximale magnetische Abschirmwirkung des Supralei- ters geschaffen wird. Das magnetisierbare Element kann insbesondere einen Ringkern bilden, wobei bevorzugt wenigstens eine Windung der supraleitenden Kurzschlusselemente, wenigstens eine Windung der Primärspule und wenigstens eine Windung des normalleitenden Kurzschlusselements um einen Arm des Ringkerns herum verlaufen. In order to provide a strong inductive coupling between the primary coil, the superconducting shorting elements and / or the normally conducting shorting element and to ensure that these components are substantially penetrated by the same magnetic flux, the device may comprise a magnetizable element such as a magnetizable iron core include. In this case, the primary coil, the at least two superconducting short-circuit elements and the normally-conducting short-circuit element each have at least one turn around the magnetizable element and are inductively coupled to one another via the magnetizable element in the manner of a magnetic core transformer. A winding is understood to mean in principle both a winding of a coil and a short-circuiting ring. In this way, a particularly strong inductive coupling between the primary coil, the superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element is created so that a maximum magnetic shielding effect of the superconductor is created. The magnetizable element may in particular form a toroidal core, wherein preferably at least one turn of the superconducting short-circuit elements, at least one turn of the primary coil and at least one turn of the normally-conducting short-circuit element extend around an arm of the toroidal core.

Ebenso können die Primärspule, die normalleitenden Kurzschlusselemente und das normalleitende Kurzschlusselement in einem Spalt des bevorzugt ringförmigen magnetisierbaren Elements angeordnet sein und dabei insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise wird nach der Art eines Transformators mit Luftspalt sichergestellt, dass die Primärspule, die supraleitenden Kurzschlusselemente und das normalleitende Kurzschlusselement im Wesentlichen von demselben magnetischen Fluss durchdrungen werden, so dass die Vorrichtung im supraleitenden Zustand der supraleitenden Kurzschlusselemente im Wesentlichen ver- lustfrei arbeitet. Likewise, the primary coil, the normal-conducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element can be arranged in a gap of the preferably annular magnetizable element and in particular be arranged coaxially with one another. In this way, it is ensured according to the type of an air-gap transformer that the Primary coil, the superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element are penetrated substantially by the same magnetic flux, so that the device operates in the superconducting state of the superconducting short-circuit elements substantially without loss.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zwei supraleitenden Kurzschlusselemente und das normalleitende Kurzschlusselement innerhalb des Umfangs der Primärspule angeordnet und von der Primärspule umgeben sind. Dadurch wird zum einen eine besonders wirksame magnetische Abschirmung der Primärspule und des normalleitenden Kurzschlusselements durch die supraleitenden Kurzschlusselemente und zum anderen ein besonders kompakter Aufbau der Gesamtanordnung gewährleistet. An advantageous development of the invention provides that the two superconducting short-circuit elements and the normal-conducting short-circuit element are arranged within the circumference of the primary coil and surrounded by the primary coil. This ensures, on the one hand, a particularly effective magnetic shielding of the primary coil and of the normally conducting short-circuit element by the superconducting short-circuit elements and, on the other hand, a particularly compact design of the overall arrangement.

Die supraleitenden Kurzschlusselemente werden im Betrieb der Vorrichtung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur gekühlt, bis zu der sie ihre supraleitende Eigenschaft aufweisen, d.h. ihrer kritischen Temperatur. Die supraleitenden Kurzschlusselemente können zum Beispiel ein supraleitendes Material mit einer kritischen Temperatur im Bereich oberhalb von 77 K umfassen, insbesondere ein keramisches Hochtemperatur- Supraleitermaterial wie zum Beispiel ein Yttrium-Barium-Kupferoxid- Material (YBCO). Die Vorrichtung kann zumindest ein kryostatisches Gefäß umfassen, in dem zumindest eines der wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente aufgenommen ist, so dass das supraleitende Kurzschlusselement auf eine Temperatur unterhalb seiner kritischen Temperatur gekühlt wird. In dem kryostatischen Gefäß ist dazu bevorzugt flüssiger Stickstoff oder ein anderes geeignetes Kühlmittel enthalten. Die Vorrichtung kann auch mehrere kryostatische Gefäße umfassen, in denen jeweils eines der wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente aufgenommen ist. Diese Ausgestaltung erlaubt die Verwendung von kleineren kryostatischen Gefäßen, wodurch die Flexibilität hinsichtlich der Gesamtanordnung er- höht wird und der Aufwand für die Bereitstellung der kryostatischen Gefäße und für die Kühlung der supraleitenden Kurzschlusselemente verringert wird. The superconducting short-circuit elements are cooled during operation of the device to a temperature below the temperature to which they have their superconducting property, ie their critical temperature. For example, the superconducting shorting elements may comprise a superconductive material having a critical temperature in the range above 77 K, in particular a high temperature ceramic superconducting material such as an yttrium-barium-copper oxide (YBCO) material. The device may comprise at least one cryostatic vessel in which at least one of the at least two superconducting short-circuit elements is received, so that the superconducting short-circuit element is cooled to a temperature below its critical temperature. The cryostatic vessel preferably contains liquid nitrogen or another suitable coolant for this purpose. The device can Also include a plurality of cryostatic vessels, in each of which one of the at least two superconducting short-circuit elements is added. This embodiment allows the use of smaller cryostatic vessels, thereby increasing the flexibility with regard to the overall arrangement and reducing the expense of providing the cryostatic vessels and cooling the superconducting short-circuit elements.

Die Primärspule ist bevorzugt außerhalb des wenigstens einen kryostati- sehen Gefäßes angeordnet. Sie kann jedoch auch in den Kryostaten eingebaut werden. The primary coil is preferably arranged outside the at least one cryostatic vessel. However, it can also be installed in the cryostat.

Das normalleitende Kurschlusselement kann prinzipiell außerhalb oder innerhalb des kryostatischen Gefäßes angeordnet sein. Bei einer Anord- nung des normalleitenden Kurzschlusselements außerhalb des kryostatischen Gefäßes ist das normalleitende Kurzschlusselement bevorzugt über eine thermisch isolierende elektrische Durchführung des kryostatischen Gefäßes elektrisch mit dem innerhalb des kryostatischen Gefäßes angeordneten supraleitenden Kurzschlusselement verbunden. The normally conducting short circuit element can in principle be arranged outside or inside the cryostatic vessel. In the case of an arrangement of the normally conducting short-circuit element outside the cryostatic vessel, the normally-conducting short-circuit element is preferably electrically connected to the superconducting short-circuit element arranged inside the cryostatic vessel via a thermally insulating electrical feedthrough of the cryostatic vessel.

Insbesondere bei einer Anordnung des normalleitenden Kurzschlusselements außerhalb eines kryostatischen Gefäßes eines supraleitenden Kurzschlusselements muss das normalleitende Kurzschlusselement so ausgestaltet sein, dass es die gewünschte Gegeninduktion beim Übergang der supraleitenden Kurzschlusselemente von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand bewirkt, ohne dabei aufgrund der durch den Stromfluss in dem normalleitenden Kurzschlusselements bewirkten thermischen Belastung beschädigt zu werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das normalleitende Kurzschlusselement als unabhängig von der Primärspule und den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen mechanisch selbsttragendes Element ausgebildet. Dies hat zum einen den Vorteil, dass das normallei- tende Kurzschlusselement vorgefertigt und erst am Schluss der Herstellung in die Vorrichtung eingefügt werden kann, wodurch der Herstellungsaufwand für die Vorrichtung insgesamt verringert wird. Ferner ist ein derartiges selbsttragendes Kurzschlusselement mechanisch besonders robust und thermisch besonders belastbar. Ferner wird es durch die frei- tragende Ausgestaltung des normalleitenden Kurzschlusselements ermöglicht, dieses so in der Vorrichtung anzuordnen, dass es im Wesentlichen von allen Seiten her gekühlt werden kann, da es nicht oder nur an einzelnen Stellen mechanisch mit den weiteren Komponenten der Vorrichtung, z.B. der Primärspule, den supraleitenden Kurzschlusselementen oder einem etwaig vorhandenen magnetisierbaren Element der Vorrichtung verbunden werden muss. In particular, in an arrangement of normal-conducting short-circuit element outside a cryostatic vessel of a superconducting short-circuit element, the normally-conductive short-circuit element must be designed so that it causes the desired mutual induction in the transition of the superconducting shorting elements of the superconducting to the normal conducting state, without due to the current flow in the normally conducting short-circuit element caused thermal stress to be damaged. According to an advantageous embodiment, the normal-conducting short-circuit element is designed as a self-supporting element that is independent of the primary coil and the at least two superconducting short-circuit elements. On the one hand, this has the advantage that the normal-conducting short-circuit element can be prefabricated and inserted into the device only at the end of production, as a result of which the manufacturing outlay for the device as a whole is reduced. Furthermore, such a self-supporting short-circuit element is mechanically particularly robust and thermally particularly resilient. Furthermore, the free-carrying configuration of the normally-conducting short-circuit element makes it possible to arrange it in the device in such a way that it can be cooled substantially from all sides, since it is not mechanically connected to the other components of the device, or only at individual points the primary coil, the superconducting short-circuit elements or any existing magnetizable element of the device must be connected.

Das normalleitende Kurzschlusselement kann wenigstens einen elektrischen Leiter umfassen, der zumindest bereichsweise von einer einen elektrisch isolierenden Feststoff enthaltenden Mantelschicht ummantelt ist. Dadurch kann eine gute elektrische Isolation des elektrischen Leiters des normalleitenden Kurzschlusselements erreicht werden. Die Mantelschicht kann dabei insbesondere eine Spannungsfestigkeit von mehr als 72 kV, bevorzugt wenigstens 100 kV und besonders bevorzugt wenigstens 140 kV aufweist. Ein isolierender Bypass ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. The normally conducting short-circuit element may comprise at least one electrical conductor, which is encased, at least in regions, by a jacket layer containing an electrically insulating solid. As a result, good electrical insulation of the electrical conductor of the normally-conducting short-circuit element can be achieved. The cladding layer may in particular have a dielectric strength of more than 72 kV, preferably at least 100 kV and particularly preferably at least 140 kV. However, an insulating bypass is not essential.

Der Feststoff kann dabei zum Beispiel ein Material aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Harz, ein Gießharz, ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, ein gehärtetes Kern-Hülle-Polymer, ein Silikon- modifiziertes Epoxidharz mit einer geringen Bruchzähigkeit und ein eine bi-modale Teilchengrößen -Verteilung aufweisendes, füllstoffverstärktes Epoxidharz und faserverstärkte Prepregs umfasst. Diese Materialien eignen sich besonders, um ein mechanisch selbsttragendes normalleitendes Kurzschlusselement mit einer hohen Spannungsfestigkeit und einer hohen thermischen Belastbarkeit herzustellen. The solid may, for example, comprise a material selected from the group consisting of a resin, a cast resin, a fiber-reinforced plastic material, a hardened core-shell polymer, a silicone rubber, modified epoxy resin having a low fracture toughness and a bi-modal particle size distribution, the filler-reinforced epoxy resin and fiber-reinforced prepregs. These materials are particularly suitable for producing a mechanically self-supporting normal-conducting short-circuit element with a high dielectric strength and a high thermal stability.

Die Ummantelung des normalleitenden Kurzschlusselements ist dabei bevorzugt durch einen Gießvorgang herstellbar. Insbesondere kann das normalleitende Kurzschlusselement durch Umwickeln eines Leiterabschnitts mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial und anschließendes Aushärten des Kunststoffmaterials herstellbar sein. The sheathing of the normally conducting short-circuit element is preferably produced by a casting process. In particular, the normally conductive short-circuit element can be produced by wrapping a conductor section with a fiber-reinforced plastic material and then curing the plastic material.

Das normalleitende Kurzschlusselement umfasst bevorzugt ein Material mit einem geringeren spezifischen elektrischen Widerstand als der spezifische elektrische Widerstand, den das supraleitende Material eines supraleitenden Kurzschlusselements im normalleitenden Zustand annimmt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das normalleitende Kurzschlusselement einen ein Stahlmaterial enthaltenden Leiterabschnitt. Dadurch kann eine besonders hohe thermische Belastbarkeit bei gleichzeitig hoher Leitfähigkeit des normalleitenden Kurzschlusselements gewährleistet werden. Die Primärspule kann zum Beispiel einen ein Kupfermaterial enthaltenden Leiterabschnitt umfassen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das normalleitende Kurzschlusselement wenigstens einen elektrischen Leiterabschnitt auf, der einen im Wesentlichen flachen Querschnitt mit einer größeren Breite als Höhe aufweist. Dabei ist bevorzugt die Breitenrichtung des Leiterabschnitts relativ zu der Längsachse des normalleitenden Kurz- Schlusselements geneigt oder im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des normalleitenden Kurzschlusselements angeordnet. Durch den Querschnitt des Leiterabschnitts wird eine erhöhte Oberfläche des Leiterabschnitts geschaffen, die eine wirksame Kühlung desselben erleichtert. Wenn die Breitenrichtung des Leiterabschnitts geneigt oder parallel zu der Längsachse des normalleitenden Kurzschlusselements angeordnet ist, wird es ermöglicht, mehrere solche Leiterabschnitte in mehreren Lagen um die Längsachse des normalleitenden Kurzschlusselements herum zu führen. Dadurch kann auf einer geringen Länge des normalleitenden Kurzschlusselements eine große Anzahl von Windungen des normalleiten- den Kurzschlusselements realisiert werden, wodurch eine besonders kompakte Gesamtanordnung geschaffen wird. Außerdem erlaubt diese Anordnung das Vorsehen von in Längsrichtung des normalleitenden Kurzschlusselements durch das normalleitende Kurzschlusselement verlaufenden Kühlkanälen, wodurch eine besonders effiziente Kühlung ermög- licht wird. The normally-conductive short-circuit element preferably comprises a material having a lower electrical resistivity than the specific electrical resistance which the superconducting material of a superconducting short-circuit element assumes in the normally conducting state. According to an advantageous embodiment of the invention, the normal-conducting short-circuit element comprises a conductor portion containing a steel material. As a result, it is possible to ensure a particularly high thermal load-bearing capacity with simultaneously high conductivity of the normally-conducting short-circuit element. The primary coil may comprise, for example, a conductor portion containing a copper material. According to an advantageous embodiment of the invention, the normally-conductive short-circuit element has at least one electrical conductor section which has a substantially flat cross-section with a greater width than height. In this case, the width direction of the conductor section is preferably inclined relative to the longitudinal axis of the normally-conducting short-circuiting element or substantially parallel to the longitudinal axis of the normal conducting shorting element arranged. The cross-section of the conductor portion provides an increased surface area of the conductor portion which facilitates efficient cooling thereof. When the width direction of the conductor portion is inclined or parallel to the longitudinal axis of the normal-conducting short-circuit element, it is possible to guide a plurality of such conductor portions in a plurality of layers around the longitudinal axis of the normal-conducting short-circuit element. As a result, a large number of turns of the normally-conducting short-circuit element can be realized over a small length of the normally-conducting short-circuit element, thereby creating a particularly compact overall arrangement. In addition, this arrangement allows the provision of cooling channels extending in the longitudinal direction of the normally-conducting short-circuit element through the normally-conducting short-circuit element, which enables particularly efficient cooling.

Das normalleitende Kurzschlusselement umfasst bevorzugt wenigstens einen Leiterabschnitt, der einen über seine Länge variierenden Abstand zu der Längsachse des normalleitenden Kurzschlusselements aufweist. Auf diese Weise kann derselbe Leiterabschnitt in mehreren Lagen um dieThe normal-conducting short-circuit element preferably comprises at least one conductor section, which has a varying distance over its length to the longitudinal axis of the normal-conducting short-circuit element. In this way, the same conductor section in several layers around the

Längsachse des normalleitenden Kurzschlusselements herum verlaufen, so dass auf diese Weise ebenfalls eine Vielzahl an Windungen auf einer geringen Länge des normalleitenden Kurzschlusselements realisiert werden können. Longitudinal axis of the normal-conducting short-circuit element run around, so that in this way also a plurality of turns on a small length of the normal-conducting short-circuit element can be realized.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das normalleitende Kurzschlusselement wenigstens zwei Windungen und einen Kühlkanal, der sich zwischen den zwei Windungen erstreckt und der von einem According to an advantageous embodiment, the normal-conducting short-circuit element comprises at least two windings and a cooling channel which extends between the two windings and that of a

Kühlmittel durchflössen ist, wobei die Längsrichtung des Kühlkanals be- vorzugt zumindest abschnittsweise gegenüber der Längsachse des normal- leitenden Kurzschlusselements geneigt oder parallel dazu verläuft. Durch diese Ausgestaltung der Kühlkanäle wird eine besonders effiziente Ableitung von verdampftem Kühlmittel in Längsrichtung des normalleitenden Kurzschlusselements gewährleistet. Dadurch wird verhindert, dass ver- dampftes Kühlmittel gemäß dem Leidenfrost-Phänomen eine gasförmige Schicht auf dem normalleitenden Kurzschlusselement bildet, die das normalleitende Kurzschlusselement thermisch isoliert. Stattdessen wird eine zuverlässige Nachleitung von unverdampftem Kühlmittel und dadurch eine besonders zuverlässige Kühlwirkung erreicht. Coolant is flowed through, wherein the longitudinal direction of the cooling channel preferably at least in sections relative to the longitudinal axis of the normal conductive shorting element inclined or parallel thereto. This embodiment of the cooling channels ensures a particularly efficient dissipation of vaporized coolant in the longitudinal direction of the normally-conducting short-circuit element. This prevents vaporized coolant according to the Leidenfrost phenomenon from forming a gaseous layer on the normally-conductive short-circuit element which thermally insulates the normally-conducting short-circuit element. Instead, a reliable tracking of unvaporized coolant and thus a particularly reliable cooling effect is achieved.

Eine besonders gute Kühlwirkung wird ferner erreicht, wenn das normalleitende Kurzschlusselement einen Leiterabschnitt mit zumindest einer sich durch den Leiterabschnitt hindurch erstreckenden Durchlassöffnung für ein Kühlmittel aufweist, wobei sich die wenigstens eine Durchlassöff- nung bevorzugt quer zu der Längsrichtung des Leiterabschnitts oder in Längsrichtung des Leiterabschnitts durch den Leiterabschnitt hindurch erstreckt. A particularly good cooling effect is furthermore achieved when the normally-conductive short-circuit element has a conductor section with at least one passage opening for a coolant extending through the conductor section, wherein the at least one passage opening preferably extends transversely to the longitudinal direction of the conductor section or in the longitudinal direction of the conductor section extends through the conductor section.

Die Vorrichtung kann insbesondere zur Strombegrenzung im Niederspan- nungs- Mittelspannungs- und Hochspannungsbereich ausgebildet sein, wobei ein Nennstrom der Vorrichtung zum Beispiel bis zu 15 KA betragen kann. Die Vorrichtung eignet sich zum Einsatz in elektrischen Erzeu- gungs- Übertragungs- und Verteilungsnetzen und insbesondere auch zum Einsatz in Großkraftwerken. In particular, the device can be designed to limit the current in the low-voltage medium-voltage and high-voltage range, wherein a rated current of the device can amount, for example, to 15 KA. The device is suitable for use in electrical generation transmission and distribution networks and in particular also for use in large-scale power plants.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Hereinafter, the present invention will be described purely by way of example with reference to an advantageous embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it: Fig. 1 is a partially sectioned side view of a device for current limiting in a power line according to an embodiment of the invention; Fig. 2 is a partially sectioned side view of a device for limiting the current in a power line according to another embodiment of the invention;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Vor- richtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 3 shows a partially cutaway perspective view of a device for limiting the current in a power line according to a further embodiment of the invention;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und 4 is a partially cutaway perspective view of a current limiting device in a power line according to another embodiment of the invention; and

Fig. 5a) -fj beispielhafte Leiterabschnitte eines normalleitenden Kurzschlusselements einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit und ohne Durchlassöffnungen für ein Kühlmittel. FIGS. 5a) -fj show exemplary conductor sections of a normal-conducting short-circuit element of a device according to an embodiment of the invention with and without passage openings for a coolant.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 shows a partially sectioned side view of a device for current limiting in a power line according to an embodiment of the invention.

Die Vorrichtung umfasst eine Primärspule 10 mit zwei Anschlussklemmen 12, die mit einer den zu begrenzenden Strom führenden Stromleitung elektrisch in Serie zu schalten ist. Die Vorrichtung umfasst ferner zwei separate, als Kurzschlussringe ausgebildete supraleitende Kurzschlusselemente 14, die im Inneren der Primärspule 10 angeordnet sind und um einen Arm eines magnetisierbaren Ringkerns 16 herum verlaufen. The device comprises a primary coil 10 with two terminals 12 which is to be electrically connected in series with a power line leading to the current to be limited. The apparatus further comprises two separate short-circuiting superconducting short-circuit elements 14, which are arranged inside the primary coil 10 and extend around an arm of a magnetizable ring core 16.

Die beiden supraleitenden Kurzschlusselemente 14 sind jeweils elektrisch mit einer Windung eines als kurzgeschlossene Spule ausgebildeten normalleitenden Kurzschlusselements 18 verbunden, welches zwischen den beiden supraleitenden Kurzschlusselementen 14 angeordnet ist. In Fig. 1 ist das normalleitende Kurzschlusselement 18 zum Zweck einer funktionalen Darstellung seitlich zu den supraleitenden Kurzschlusselementen 14 versetzt dargestellt. In der Praxis verlaufen die Windungen des normalleitenden Kurzschlusselements 18 aber bevorzugt ebenfalls um den Ringkern 16 herum und weisen einen Radius auf, der dem Radius der supra- leitenden Kurzschlusselemente 14 im Wesentlichen entspricht, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Insbesondere sind die Primärspule 10, die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 und das normalleitende Kurzschlusselement 18 bevorzugt so ausgestaltet, dass deren Längsachsen 20, die in Fig. 1 getrennt dargestellt sind, zumindest annähernd zusammen- fallen, d.h. diese Komponenten im Wesentlichen koaxial angeordnet sind (siehe ebenfalls Fig. 3 und 4). The two superconducting short-circuit elements 14 are in each case electrically connected to one turn of a normally conducting short-circuit element 18 designed as a short-circuited coil, which is arranged between the two superconducting short-circuit elements 14. In Fig. 1, the normally-conductive short-circuit element 18 is shown offset to the side of the superconducting short-circuit elements 14 for the purpose of a functional representation. In practice, however, the turns of the normal-conducting short-circuit element 18 preferably also extend around the ring core 16 and have a radius that substantially corresponds to the radius of the superconducting short-circuit elements 14, as shown in FIGS. 3 and 4. In particular, the primary coil 10, the superconducting short-circuit elements 14 and the normal-conducting short-circuit element 18 are preferably designed such that their longitudinal axes 20, which are shown separately in FIG. 1, at least approximately coincide, i. these components are arranged substantially coaxially (see also Figs. 3 and 4).

Im Folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erläutert. In the following the operation of the device shown in Fig. 1 will be explained.

Die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 verdrängen in ihrem supraleitenden Zustand das magnetische Feld derart, dass der magnetische Fluss durch jeden der beiden supraleitenden Kurzschlussringe 14 im Wesentlichen verschwindet. Dadurch wird der Fluss in dem magnetisierbaren Ringkern 16 an den Stellen unterbrochen, an denen sich die beiden sup- raleitenden Kurzschlusselemente 14 um den Ringkern 16 herum erstrecken. Aufgrund der Magnetisierbarkeit des bevorzugt ferromagnetischen Ringkerns 16 kann auf diese Weise das gesamte von dem Ringkern 16 eingenommene Volumen im Wesentlichen magnetfeldfrei gehalten werden, d.h. insbesondere auch der gesamte Bereich des Ringkerns 16, um den herum die Primärspule 10 und das normalleitende Kurzschlusselement 18 herum verlaufen, so dass die Primärspule 10 und das normalleitende Kurzschlusselemente 18 magnetisch abgeschirmt werden und deren Inneres im Wesentlichen magnetfeldfrei gehalten wird. Um auch bei größeren Dimensionen eine besonders wirksame magnetische Abschirmung zu erreichen und den Einfluss von magnetischen Streufeldern weitestgehend zu reduzieren, können optional auch noch ein oder mehrere weitere wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellte supraleitende Kurzschlusselemente 14' eingesetzt werden, die um den Ringkern 16 herum verlaufen und bevorzugt, wie in Fig. 1 gezeigt, mit dem normalleitenden Kurzschlusselement 18 elektrisch verbunden sind. The superconducting shorting elements 14 in their superconducting state displace the magnetic field such that the magnetic flux through each of the two superconducting shorting rings 14 substantially disappears. As a result, the flow in the magnetizable toroid 16 is interrupted at the points where the two superconducting RALeitenden shorting elements 14 extend around the ring core 16 around. Due to the magnetizability of the preferred ferromagnetic ring core 16, the entire volume occupied by the ring core 16 can thus be kept essentially free of magnetic field, ie in particular also the entire region of the ring core 16, around which the primary coil 10 and the normal-conducting short-circuit element 18 run around. so that the primary coil 10 and the normal-conducting short-circuit elements 18 are magnetically shielded and the interior of which is kept substantially free of magnetic field. In order to achieve a particularly effective magnetic shielding even with larger dimensions and to reduce the influence of stray magnetic fields as far as possible, one or more additional as shown in broken lines in Fig. 1 superconducting short-circuit elements 14 'may be optionally used around the ring core 16 around run and preferred, as shown in Fig. 1, are electrically connected to the normal-conducting short-circuit element 18.

In dem supraleitenden Zustand der supraleitenden Kurzschlusselemente 14 wird somit das Innere der Primärspule 10 im Wesentlichen magnetfeld- frei gehalten, wodurch eine sehr geringe an den Anschlussklemmen 12 sichtbare Impedanz der Vorrichtung erreicht wird, so dass der zu begrenzende Strom praktisch verlustfrei durch die Vorrichtung fließen kann. In the superconducting state of the superconducting short-circuit elements 14, the interior of the primary coil 10 is thus kept substantially free of magnetic field, whereby a very low apparent at the terminals 12 impedance of the device is achieved, so that the current to be limited can flow virtually lossless through the device ,

Überschreitet der Strom in der Primärspule 10 seinen vorgegebenen Ma- ximalwert, bricht die Supraleitung in den supraleitenden Kurzschlusselementen 14 zusammen. Dadurch bricht auch die magnetische Abschirmung des normalleitenden Kurzschlusselements 18 zumindest teilweise zusammen, so dass in dem normalleitenden Kurzschlusselement 18 Ströme induziert werden, die dem durch den Strom in der Primärspule 10 erzeugten Magnetfeld entgegen wirken. Das normalleitende Kurzschlus- selement 18 übernimmt somit einen Teil der im supraleitenden Zustand von den supraleitenden Kurzschlusselementen 14 bewirkten Gegeninduktion, so dass die Strombelastung der supraleitenden Kurzschlusselemente 14 beim Übergang von dem supraleitenden in den normalleitenden Zu- stand verringert wird. If the current in the primary coil 10 exceeds its predetermined maximum value, the superconductivity in the superconducting short-circuit elements 14 collapses. As a result, the magnetic shielding of the normally-conducting short-circuit element 18 also at least partially collapses, so that currents are induced in the normal-conducting short-circuit element 18 which counteract the magnetic field generated by the current in the primary coil 10. The normally conducting short-circuit selement 18 thus takes over a part of the mutual induction effected in the superconducting state by the superconducting short-circuit elements 14, so that the current load of the superconducting short-circuit elements 14 is reduced during the transition from the superconducting to the normal conducting state.

Da bei dem Übergang der supraleitenden Kurzschlusselemente 14 von dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand die vollständige magnetische Abschirmung zwischen der Primärspule 10 und dem Ring- kern 16 zusammenbricht und nur noch eine unvollständige Kompensation der durch die Primärspule 10 erzeugten Magnetfelder erfolgt, wird die an den Anschlussklemmen 12 sichtbare Impedanz der Vorrichtung stark erhöht, so dass der in der Primärspule 10 fließende Strom wirksam begrenzt wird. Since the transition of the superconducting short-circuit elements 14 from the superconducting to the normal conducting state, the complete magnetic shield between the primary coil 10 and the ring core 16 collapses and only an incomplete compensation of the magnetic fields generated by the primary coil 10, the at the terminals 12 greatly increases the apparent impedance of the device so that the current flowing in the primary coil 10 is effectively limited.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei in Fig. 2 die spulenförmige Ausgestaltung des in Fig. 1 nur schematisch dargestellten normalleitenden Kurzschlusselements 18 deutlich erkennbar ist. FIG. 2 shows a device which essentially corresponds to the device shown in FIG. 1, the coil-shaped configuration of the normally-conducting short-circuit element 18 shown only schematically in FIG. 1 being clearly recognizable in FIG.

Ferner umfasst die Vorrichtung von Fig. 2 einen Ringkern 16, der zwei zusätzliche, in Fig. 2 durch gestrichelte Linien 22 angedeutete Arme aufweist, die ebenfalls jeweils in erfindungsgemäßer Weise mit einer Primärspule 10, wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen 14 und einem normalleitenden Kurzschlusselemente 18 versehen sein können, um somit insgesamt eine dreiphasige Strombegrenzungsvorrichtung zu bilden. Furthermore, the device of FIG. 2 comprises a toroidal core 16, which has two additional arms, indicated by dashed lines 22 in FIG. 2, which likewise each comprise a primary coil 10, at least two superconducting short-circuit elements 14 and a normally conducting short-circuit element 18 in accordance with the invention may be, so as to form a total of a three-phase current limiting device.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Vor- richtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei in Fig. 3 die Primärspule 10 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 und das normalleitende Kurzschlusselement 18 sind in Fig. 3 der besseren Unterscheidbarkeit halber mit entgegengesetzt gerichteten Schraffuren dargestellt. In Fig. 3 ist zusätzlich ein kryostatisches Gefäß 24 gezeigt, in dem die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 und das normalleitende Kurzschlusselement 18 aufgenommen sind. Außerdem sind die elektrischen Durchverbindungen 26 zwischen den supraleitenden Kurzschlusselementen 14 und dem normalleitenden Kurzschlusselement 18 dargestellt. Fig. 3 shows a partially cutaway perspective view of a device for current limiting in a power line according to another Embodiment of the invention, which substantially corresponds to the device shown in Fig. 1, wherein in Fig. 3, the primary coil 10 is not shown for the sake of clarity. The superconducting short-circuit elements 14 and the normally-conducting short-circuit element 18 are shown in FIG. 3 for better distinctness with oppositely directed hatchings. FIG. 3 additionally shows a cryostatic vessel 24, in which the superconducting short-circuit elements 14 and the normal-conducting short-circuit element 18 are accommodated. In addition, the electrical interconnections 26 between the superconducting short-circuit elements 14 and the normal-conducting short-circuit element 18 are shown.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfassen bei dieser Ausführungsform die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 und das normalleitende Kurzschlussele- ment 18 jeweils breit ausgestaltete Leiterabschnitte, deren Breitenrichun- gen im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 20 der Vorrichtung verlaufen. Prinzipiell könnten die supraleitenden Kurzschlusselemente 14 und/ oder das normalleitende Kurzschlusselement 18 auch so ausgestaltet sein, dass die entsprechenden Leiterabschnitte im Wesentlichen schei- benartig um die Längsachse 20 herum verlaufen, wobei die Breitenrichtung der Leiterabschnitte im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 20 verläuft. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the superconducting short-circuit elements 14 and the normal-conducting short-circuit element 18 each comprise widely configured conductor sections whose width directions extend substantially parallel to the longitudinal axis 20 of the device. In principle, the superconducting short-circuit elements 14 and / or the normally-conductive short-circuit element 18 could also be designed such that the corresponding conductor sections extend substantially in a disk-like manner about the longitudinal axis 20, the width direction of the conductor sections extending substantially perpendicular to the longitudinal axis 20.

Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Vor- richtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die im Wesentlichen der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform entspricht. Allerdings sind in Fig. 4 auf der linken Seite Leiterabschnitte dargestellt, deren Breitenrichtung in einem Winkel von ungefähr 45 ° zur Richtung der Längsachse 20 der Vorrich- tung verläuft. Wie auf der linken Seite von in Fig. 4 durch Pfeile 28 darge- stellt, werden dadurch zwischen den Leiterabschnitten verlaufende Kühlkanäle realisiert, die ein Aufsteigen von verdampfter Kühlflüssigkeit (zum Beispiel verdampftem Flüssigstickstoff) nach oben hin ermöglichen. Auf der rechten Seite von Fig. 4 sind Leiterabschnitte eines normalleitenden Kurzschlusselements 18 dargestellt, deren Breitenrichtung parallel zur Längsachse 20 verläuft, und die in mehreren Lagen um den Ringkern 16 herum verlaufen, so dass zwischen den Leiterabschnitten parallel der Längsrichtung 20 verlaufende Kühlkanäle gebildet sind, in denen ver- dampfte Kühlflüssigkeit ebenfalls zuverlässig und schnell abgeführt werden kann. 4 shows a partially cut-away perspective view of a device for limiting the current in a power line according to a further embodiment of the invention, which substantially corresponds to the embodiment shown in FIG. However, in FIG. 4 conductor sections are shown on the left side whose width direction extends at an angle of approximately 45 ° to the direction of the longitudinal axis 20 of the device. As shown on the left side of FIG. 4 by arrows 28 provides, thereby running between the conductor sections cooling channels are realized, which allow an increase of vaporized cooling liquid (for example vaporized liquid nitrogen) upwards. On the right side of FIG. 4, conductor sections of a normal-conducting short-circuit element 18 are shown, the width direction of which runs parallel to the longitudinal axis 20 and which extend in several layers around the ring core 16, so that cooling channels running parallel to the longitudinal direction 20 are formed between the conductor sections. in which vaporized coolant can also be removed reliably and quickly.

In Fig. 4 sind lediglich der Einfachheit der Darstellung halber auf der linken und der rechten Seite des Ringkerns 16 verschiedene gegenseitige Anordnungen der Leiterabschnitte des normalleitenden Kurzschlusselements 18 gezeigt. In der Praxis kann es einfacher sein, das normalleitende Kurzschlusselement 18 so auszugestalten, dass die Leiterabschnitte des normalleitenden Kurzschlusselements 18 um den Ringkern 16 herum eine regelmäßige und überall im Wesentlichen gleiche gegenseitige Anordnung aufweisen. In FIG. 4, for the sake of simplicity of illustration, on the left and right sides of the toroidal core 16, there are shown various mutual arrangements of the conductor portions of the normal-conducting short-circuit element 18. In practice, it may be easier to design the normally-conductive short-circuit element 18 such that the conductor sections of the normally-conductive short-circuit element 18 around the toroidal core 16 have a regular and generally substantially identical mutual arrangement.

In Fig. 5a)-fJ sind jeweils beispielhafte Leiterabschnitte eines normalleitenden Kurzschlusselements 18 dargestellt. Fig. 5a) zeigt zum Beispiel einen Leiterabschnitt, der senkrecht zu seiner Längsrichtung 30 einen verbreiterten, im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Fig. 5b) zeigt einen Leiterabschnitt, der im Wesentlichen dem von Fig. 5a) entspricht, wobei in Fig. 5b) zusätzlich Durchlassöffnungen 32 für ein Kühlmittel in dem Leiterabschnitt vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung 30 des Leiterabschnitts durch den Leiterabschnitt hindurch erstrecken. In FIG. 5 a) -fJ, exemplary conductor sections of a normal-conducting short-circuit element 18 are shown in each case. FIG. 5 a) shows, for example, a conductor section which, perpendicular to its longitudinal direction 30, has a widened, substantially rectangular cross-section. FIG. 5 b) shows a conductor section, which substantially corresponds to that of FIG. 5 a), whereby passage openings 32 for a coolant in the conductor section are additionally provided in FIG. 5 b), which extend through the conductor section substantially perpendicular to the longitudinal direction 30 of the conductor section.

Fig. 5c) zeigt einen Leiterabschnitt mit im Wesentlichen kreisrundem Querschnitt. Fig. 5d) zeigt einen entsprechenden Leiterabschnitt, wobei zusätzlich eine Durchlassöffnung 32 vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung 30 des Leiterabschnitts durch den Leiterabschnitt hindurch erstreckt, so dass ein Hohlleiterabschnitt mit einem durchgehenden Kanal für ein Kühlmittel geschaffen wird. Fig. 5c) shows a conductor section with a substantially circular cross-section. Fig. 5d) shows a corresponding conductor section, wherein additionally a passage opening 32 is provided, which extends in the longitudinal direction 30 of the conductor portion through the conductor portion, so that a waveguide portion is provided with a through-channel for a coolant.

Fig. 5e) zeigt einen Leiterabschnitt mit im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. Fig. 5f) zeigt einen entsprechenden Leiterabschnitt, wobei zusätzlich eine Durchlassöffnung 32 vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung 30 des Leiterabschnitts durch den Leiterabschnitt hindurch er- streckt, so dass ein Hohlleiterabschnitt mit einem durchgehenden Kanal für ein Kühlmittel geschaffen wird. Fig. 5e) shows a conductor section with a substantially square cross-section. 5f) shows a corresponding conductor section, wherein additionally a passage opening 32 is provided, which extends in the longitudinal direction 30 of the conductor section through the conductor section, so that a waveguide section with a through-channel for a coolant is created.

Durch die Durchlassöffnungen 32 in Fig. 5b), d) und f) wird jeweils eine noch effektivere Kühlung dieser Leiterabschnitte ermöglicht, so dass eine Beschädigung des normalleitenden Kurzschlusselements 18 aufgrund einer übermäßigen Erwärmung zu jedem Zeitpunkt wirksam vermieden wird. By the passage openings 32 in Fig. 5b), d) and f) each more effective cooling of these conductor sections is made possible, so that damage to the normal-conducting short-circuit element 18 due to excessive heating is effectively avoided at any time.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Primärspule 10 primary coil

12 Anschlussklemme 12 connection terminal

14, 14' supraleitendes Kurzschlusselement14, 14 'superconducting short-circuit element

16 Ringkern 16 toroidal core

18 normalleitendes Kurzschlusselement 18 normal conducting short-circuit element

20 Längsachse 20 longitudinal axis

22 zusätzliche Arme des Ringkerns 24 kryostatisches Gefäß 22 additional arms of the ring core 24 cryostatic vessel

26 Durchverbindung 26 Through connection

28 Pfeil 28 arrow

30 Längsrichtung eines Leiterabschnitts 30 longitudinal direction of a conductor section

32 Durchlassöffnung 32 passage opening

Claims

Patentansprüche claims

Vorrichtung zur Strombegrenzung in einer Stromleitung, wobei die Vorrichtung eine mit der Stromleitung in Serie zu schaltende Primärspule (10) und eine mit der Primärspule (10) induktiv gekoppelte supraleitende Einrichtung umfasst, Device for current limiting in a power line, the device comprising a primary coil (10) to be switched in series with the power line and a superconducting device inductively coupled to the primary coil (10),

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die supraleitende Einrichtung wenigstens zwei separate, mit der Primärspule (10) jeweils induktiv gekoppelte supraleitende Kurzschlusselemente (14) umfasst, die im Wesentlichen ring- oder spu- lenförmig ausgestaltet sind und die voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie ein normalleitendes Kurzschlusselement (18), das mit den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen (14) induktiv gekoppelt ist. the superconducting device comprises at least two separate, with the primary coil (10) each inductively coupled superconducting short-circuit elements (14) which are configured substantially annular or coil-shaped and which are arranged spaced from each other, and a normalleitendes short-circuit element (18) is inductively coupled to the at least two superconducting short-circuit elements (14).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Apparatus according to claim 1,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) im Wesentlichen ring- oder spulenförmig ausgestaltet ist. the normally-conductive short-circuit element (18) is designed substantially annular or coil-shaped.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Apparatus according to claim 1 or 2,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) mit zumindest einem der wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) elektrisch verbunden ist. the normally-conductive short-circuit element (18) is electrically connected to at least one of the at least two superconducting short-circuit elements (14).

Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) sowie die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) bevorzugt in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und das normalleitende Kurzschlusselement (18) bevorzugt in axialer Richtung zwischen den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen (14) angeordnet ist. the normally-conductive short-circuit element (18) and the at least two superconducting short-circuit elements (14) are arranged substantially coaxially with one another, wherein the at least two superconducting short-circuit elements (14) are preferably spaced apart in the axial direction and the normally conducting short-circuit element (18) preferably in the axial direction between the at least two superconducting short-circuit elements (14) is arranged.

die Vorrichtung ein magnetisierbares Element (16), insbesondere einen magnetisierbaren Eisenkern, umfasst, wobei bevorzugt die Primärspule (10), die wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) und das normalleitende Kurzschlusselement (18) jeweils wenigstens eine um das magnetisierbare Element (16) herum verlaufende Windung aufweisen und über das magnetisierbare Element (16) induktiv miteinander gekoppelt sind. the device comprises a magnetizable element (16), in particular a magnetizable iron core, wherein preferably the primary coil (10), the at least two superconducting short-circuit elements (14) and the normal-conducting short-circuit element (18) at least one around the magnetizable element (16) have running winding and are inductively coupled together via the magnetizable element (16).

die zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) und das normalleitende Kurzschlusselement (18) innerhalb des Umfangs der Primärspule (10) angeordnet und von der Primärspule (10) umgeben sind. the two superconducting short-circuit elements (14) and the normal-conducting short-circuit element (18) are arranged within the circumference of the primary coil (10) and surrounded by the primary coil (10).

Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein kryostatisches Gefäß (24) umfasst, in dem zumindest eines der wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselemente (14) aufgenommen ist. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a cryostatic vessel (24) in which at least one of the at least two superconducting short-circuit elements (14) is accommodated.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) als unabhängig von der Primärspule (10) und den wenigstens zwei supraleitenden Kurzschlusselementen (14) mechanisch selbsttragendes Element ausgebildet ist. the normally-conductive short-circuit element (18) is designed as a component which is mechanically self-supporting independently of the primary coil (10) and the at least two superconducting short-circuit elements (14).

9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) wenigstens einen elektrischen Leiter umfasst, der zumindest bereichsweise von einer einen elektrisch isolierenden Feststoff enthaltenden Mantelschicht ummantelt ist. the normally-conductive short-circuit element (18) comprises at least one electrical conductor which is encased at least in regions by a jacket layer containing an electrically insulating solid.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10. Apparatus according to claim 9,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

der Feststoff ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Harz, ein Gießharz, ein faserverstärktes Kunststoffmate- rial, ein gehärtetes Kern-Hülle-Polymer, ein Silikon-modifiziertes Epoxidharz mit einer geringen Bruchzähigkeit und ein eine bimodale Teilchengrößen -Verteilung aufweisendes, füllstoffverstärktes Epoxidharz und einen faserverstärkten Prepreg umfasst. the solid comprises a material selected from the group consisting of a resin, a cast resin, a fiber reinforced plastic material, a hardened core-shell polymer, a silicone-modified epoxy resin having a low fracture toughness, and a bimodal particle size distribution comprising filler-reinforced epoxy resin and a fiber-reinforced prepreg.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das normalleitende Kurzschlusselement wenigstens einen elektrischen Leiterabschnitt aufweist, der einen im Wesentlichen flachen Querschnitt mit einer größeren Breite als Höhe aufweist, wobei die Breitenrichtung des Leiterabschnitts relativ zu der Längsachse (20) des normalleitenden Kurzschlusselements (18) geneigt oder im Wesentlichen parallel zu der Längsachse (20) des normalleitenden Kurzschlusselements (18) angeordnet ist. 11. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the normally-conducting shorting element has at least one electrical conductor section having a substantially flat cross-section with a greater width than height, the width direction of the conductor section being inclined relative to the longitudinal axis (20) of the normal-conducting short-circuit element (18) or substantially parallel to the longitudinal axis (FIG. 20) of the normally-conductive short-circuit element (18) is arranged.

12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) einen Leiterabschnitt umfasst, der einen über seine Länge variierenden Abstand zu der Längsachse (20) des normalleitenden Kurzschlusselements (18) aufweist. the normally-conductive short-circuit element (18) comprises a conductor section which has a distance, which varies over its length, from the longitudinal axis (20) of the normally-conducting short-circuit element (18).

13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) wenigstens zwei Windungen umfasst und einen Kühlkanal (28) , der sich zwischen den zwei Windungen erstreckt und der von einem Kühlmittel durchflössen ist, wobei die Längsrichtung des Kühlkanals bevorzugt zumindest abschnittsweise gegenüber der Längsachse (20) des normalleitenden Kurzschlusselements (28) geneigt oder parallel dazu verläuft. the normal-conducting short-circuit element (18) comprises at least two windings and a cooling channel (28) which extends between the two windings and through which a coolant flows, the longitudinal direction of the cooling channel preferably at least in sections relative to the longitudinal axis (20) of the normal-conducting short-circuit element ( 28) inclined or parallel thereto.

Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that

das normalleitende Kurzschlusselement (18) einen Leiterabschnitt mit zumindest einer sich durch den Leiterabschnitt hindurch erstreckenden Durchlassöffnung (32) für ein Kühlmittel aufweist, wobei sich die wenigstens eine Durchlassöffnung (32) bevorzugt quer zu der Längsrichtung (30) des Leiterabschnitts oder in Längsrichtung (30) des Leiterabschnitts durch den Leiterabschnitt hindurch erstreckt. the normally-conductive shorting element (18) has a conductor section with at least one coolant passage opening (32) extending through the conductor section, the at least one passage opening (32) preferably being transverse to the longitudinal direction (30) of the conductor section or in the longitudinal direction (30) of the conductor section through the conductor section.