WO2019158180A1 - Device for limiting electrical current - Google Patents

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WO2019158180A1
WO2019158180A1 PCT/EP2018/053508 EP2018053508W WO2019158180A1 WO 2019158180 A1 WO2019158180 A1 WO 2019158180A1 EP 2018053508 W EP2018053508 W EP 2018053508W WO 2019158180 A1 WO2019158180 A1 WO 2019158180A1
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WO
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impedance
electrical
switching device
terminal
current
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PCT/EP2018/053508
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German (de)
French (fr)
Inventor
Patrik Ernst
Peter Hamberger
Andreas Haselbauer
Christian Schacherer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/021—Current limitation using saturable reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting the current flowing in a high voltage line electrical current.
  • the invention is based on the object, an apparatus and a method for limiting a in a
  • High-voltage line to indicate flowing current, which in normal operation by means of the high-voltage line
  • Secondary winding are electrically connected to each other by means of an impedance unit, wherein the impedance unit has a first electrical impedance in a first state and in a second state has a second electrical impedance which is greater than the first electrical impedance. It is particularly advantageous that only a small voltage occurs in the first state of the impedance unit above the primary winding, whereby the current flowing through the high voltage line current is only slightly affected (limited) is. In the second state of the impedance unit, a larger voltage appears across the primary winding, whereby the current flowing through the high voltage line is more limited than in the first state of the impedance unit. This can advantageously during normal operation
  • the impedance unit is brought from the first state to the second state.
  • the impedance unit is in particular an electrical circuit.
  • the impedance unit has at least one electrical component. It is an independent component such as a
  • Switching device a coil or a resistor component.
  • the device may be configured such that the amount of the second electrical impedance is at least 5 times
  • Impedance unit comparatively limited the current flowing in the high voltage line electric current.
  • the device may also be designed so that the impedance unit has a first switching device, by means of which the (between the first terminal and the second terminal of the secondary winding effective) impedance of the impedance unit is increased.
  • the impedance unit can be brought from the first state to the second state.
  • This switching device may be, for example, a mechanical or electronic switch.
  • the device can be designed such that the first switching device electrically connects the first terminal and the second terminal of the secondary winding in a first switching position, and
  • the impedance of the first switching device of the first switching device is advantageously at the first switching position
  • the device can also be designed so that the first switching device in a first switching position electrically connects a connection of a first impedance-applied (electrical) component of the impedance unit to the (first connection or the second connection) of the secondary winding and
  • the device may be configured such that the
  • Impedance unit has a first electrical impedance branch and a second electrical impedance branch, wherein the first electrical impedance branch and the second electrical impedance branch are connected in parallel.
  • first electrical impedance branch and the second electrical impedance branch are connected in parallel.
  • electrical impedance branches have the advantage that with them four different electrical impedances of the electrical impedance unit can be realized: the impedance of the first impedance branch, the impedance of the second
  • Impedanzzweigs the impedance of the parallel connection of the first and second impedance branch and the impedance with separated first and second impedance branch.
  • the device may be configured such that the first electrical impedance branch or the second electrical
  • the first switching device electrically switchable (in particular electrically separable).
  • the first impedance branch or the second impedance branch can be effectively switched in the secondary circuit of the transformer (or switched ineffective).
  • the device may also be configured such that the first switching device in the first impedance branch
  • the impedance unit comprises a second switching device which is arranged in the second impedance branch.
  • the first impedance branch and the second impedance branch are switchable (or
  • Transformers can flow.
  • the first impedance branch and the second impedance branch can be operated either independently by means of the switching means independently of each other
  • Secondary circuit of the transformer to be switched or separated from the secondary circuit of the transformer.
  • the device can also be configured such that the first impedance branch has the first impedance-subject component and
  • the second impedance branch has a second impedance-applied (electrical) component.
  • the device may be configured such that the first impedance-subject component and / or the second
  • impedance-affected device is a coil or a resistor.
  • impedance-affected components are
  • the first impedance-imparted component and / or the second impedance-subject component may also be a combination of a coil and a resistor; So you can both resistance properties and coil properties
  • the device can also be designed such that the first impedance-subject component and / or the second impedance-subject component is a superconducting electrical component, in particular a superconducting resistive or inductive current limiter.
  • a superconducting electrical component in particular in a superconducting electrical component
  • the impedance of the device is additionally variable (depending on the temperature).
  • the first impedance-affected component and / or the second impedance-affected component may also be a combination of a resistive and an inductive current limiter:
  • the device may be configured such that the first switching device and / or the second switching device is a power switch, in particular a power electronic circuit breaker.
  • a power switch in particular a power electronic circuit breaker.
  • the device may be configured such that the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically connected by means of the impedance unit to form a secondary circuit.
  • the secondary circuit allows a secondary current to flow, in particular when the impedance unit is in its first state. The flow of the secondary flow in the
  • Secondary circuit allows the construction of a magnetic field in the secondary winding, this magnetic field
  • Secondary winding wherein the primary winding is connected in series in the high voltage line and a first terminal and a second terminal of the secondary winding are electrically connected by means of an impedance unit, wherein the impedance unit in a first state has a first electrical impedance and in a second state, a second electrical impedance which is greater than the first electrical impedance, wherein in the method
  • the impedance unit has the first state
  • the impedance unit is brought into the second state.
  • the first state only a low voltage occurs across the primary winding, whereby the current flowing through the primary winding is limited only insignificantly.
  • the second state the voltage across the primary winding is increased, thereby limiting the current flowing through the primary overcurrent.
  • This method can proceed such that the amount of the second electrical impedance is at least 5 times, in particular at least 10 times, as large as the amount of the first electrical impedance.
  • the method may also be such that the impedance unit has a first switching device, by means of which the
  • impedance between the first terminal and the second terminal of the secondary winding effective impedance of the impedance unit is increased.
  • the process can proceed in such a way that by means of the first
  • Switching device in the first switching position of the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically connected and by means of the first
  • Switching device in the second switching position of the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically isolated from each other.
  • the process can proceed in such a way that by means of the first
  • connection of an impedance (electrical) component of the impedance unit with (the first terminal or the second terminal) of the secondary winding is electrically connected and by means of the first switching device in the second switching position of the connection of the impedance-affected component of (the respective terminal) of the
  • the method may be such that the first terminal and the second terminal of the secondary winding by means of
  • Impedance unit at the first state are electrically connected to form a secondary circuit, which allows the flow of a secondary current.
  • the method may be such that the impedance unit has a first electrical impedance branch and a second electrical impedance branch, wherein the first
  • Impedance branch are connected in parallel and the first
  • Impedanzzweig have different sized electrical impedances and wherein for changing the impedance of the
  • Switching device is electrically connected in the secondary circuit or separated from the secondary circuit.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a device for limiting an electric current flowing in a high voltage line
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 1 in its first state
  • FIG. 3 shows the equivalent circuit diagram for the device according to FIG.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a device for limiting the electrical current flowing in a high-voltage line
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 5
  • FIG. 4 in its first state
  • FIG. 6 shows the equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 6
  • FIG. 4 in its second state
  • Figure 7 shows an embodiment of an apparatus for
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a device for limiting the electrical current with two impedances
  • Figure 1 shows an embodiment of an apparatus for
  • Figure 1 shows an exemplary sequence of a method for
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device 1 for limiting one in a high-voltage line 4
  • the high voltage line 4 is part of an energy transmission network for the transmission of electrical power to high voltage level.
  • High voltage is understood in the context of this description, a voltage greater than or equal to 30 kV.
  • the transformer 6 has a primary winding 8 with a first terminal 10 (first primary winding terminal 10) and a second terminal 12 (second primary winding terminal 12). Furthermore, the transformer has a
  • Secondary winding 14 with a first terminal 16 (first secondary winding terminal 16) and a second terminal 18 (second secondary winding terminal 18) on.
  • Primary winding 8 is connected in series with high voltage line 4; i.e. the primary winding 8 is serially in the
  • High voltage line 4 connected.
  • the primary winding 8 interrupts the high voltage line 4, wherein one end of the high voltage line 4 is connected to the first terminal 10 of the primary winding and the other end of the
  • the transformer 6 preferably has a core for guiding the magnetic field, but this core is not shown in the figures.
  • the first terminal 16 of the secondary winding 14 is electrically connected to the second terminal 18 of the secondary winding 14 by means of an impedance unit 24.
  • the impedance unit is by means of the secondary winding 14 from the primary side or
  • Impedance unit 24 is at a lower voltage level than the high voltage line 4.
  • the device 1 Current limiting device 1 thus has the transformer 6 and the impedance unit 24.
  • the impedance unit 24 has an impedance-related electrical component 26 (in this case a coil 26) and a first switching device 28.
  • the secondary winding 14 and the impedance unit 24 form a secondary circuit 34 through which a secondary current Is of the transformer 6 can flow.
  • the secondary current Is of the transformer can, of course, only flow when the first switching device 28 is closed.
  • the coil 26 may in particular be designed so that it has only a small impedance at normal current.
  • the coil 26 may preferably be a non-linear coil, which at
  • Normal current has a small impedance (ideally zero) and has a larger impedance at overcurrent.
  • impedance-affected device 26 for example, a so-called smart coil (variable impedance coil) can be used, see for example the
  • the first switching device 28 thus connects in a first switching position, a first terminal 30 of the first
  • the first switching device 28 disconnects the first terminal 30 of the impedance-subject device 26 from the first terminal 16 of the secondary winding.
  • the second switching position is shown.
  • a second terminal 32 of the first impedance-affected component 26 is
  • FIG. 1 could also be configured such that the first switching device 28 in the first switching position the first terminal 30 of the device 26 with the second
  • Terminal 18 of the secondary winding connects and in the second switching position, this first terminal 30 of the Device 26 from the second terminal 18 of the
  • the first switching device 28 is illustrated by means of a simple switch symbol, the first
  • Switching device 28 have a plurality of individual switching devices, which are connected in a series circuit and / or in a parallel circuit. The first
  • Switching device 28 may thus, for example, a
  • Normal operation flows through the high voltage line 4 a normal current.
  • a normal current is a current whose magnitude falls below a predetermined threshold (current threshold). In normal operation is the first
  • Switching device 28 of the impedance unit 24 closed; In normal operation, the first state of the impedance unit 24 is present.
  • the normal current flows as a primary current through the
  • the secondary current Is flows in the secondary circuit 34 through the closed first switching device 28 and the coil 26 and generates in the secondary winding 14, a magnetic field, which
  • an overcurrent When the current I flowing through the high voltage line 4 exceeds the threshold, there is an overcurrent.
  • Such an overcurrent may be present, for example, when a short circuit has occurred in the energy transmission network.
  • the overcurrent is a short-circuit current.
  • the first switching device 28 is opened.
  • the first switching device 28 is constructed so as to be capable of flowing in the secondary circuit 34
  • the impedance unit 24 has a very large electrical impedance, namely in
  • Switching device 28 is thus between the first
  • the secondary current Is of the secondary circuit 34 stops flowing, the magnetic field of the secondary winding 14 breaks down. As a result, the magnetic field of the primary winding 8 is no longer compensated, and now occurs at the primary winding 8, a larger primary voltage than when the first switching means 28. By this increased primary voltage of the current flowing through the high voltage line 4 current I is limited.
  • the first switching device 28 can be closed again.
  • the first state of the impedance unit 24 is again produced, in which the device 1 only insignificantly affects the current I flowing through the high-voltage line 4
  • Secondary circuit 34 of the impedance unit 24 also a fast variable impedance are used, which has a low impedance in the first state and in the second state has a higher impedance.
  • Such variable impedances can be realized for example by means of a superconducting device or by means of a so-called smart coil.
  • FIG. 2 shows an example of an equivalent circuit diagram 201 for the transformer 6 with connected impedance unit 24 according to FIG. 1 in the first state of the impedance unit (first switching device 28 closed).
  • Equivalent circuit diagram of the transformer 6 has a first
  • Main impedance Zh is much larger than the second stray impedance Zs2 and also much larger than the first stray impedance Zsl.
  • the two stray impedances Zsl and Zs2 have only small
  • Primary winding terminal 12 only a low voltage. This low primary voltage will - as above
  • the Coil 26 can be chosen so that this coil 26 has only a low impedance.
  • the equivalent circuit 201 of the transformer 6 and the impedance unit 24 are in their second state (when the first switching device 28 is open).
  • the current I can no longer flow as a secondary current Is via the impedance-affected electrical component 26 of the impedance unit 24 due to the opened first switching device 28, but flows completely as the main impedance current Ih over the main impedance Zh. Because the
  • Main impedance Zh is much larger than the first stray impedance Zsl and the second stray impedance Zs2, occurs between the first terminal 10 and the second terminal 12 of the
  • Device 401 differs from device 1 according to FIG. 1 only in that impedance unit 24 has a resistor 405 instead of coil 26 as an impedance-applied electrical component.
  • the resistor 405 may be an ohmic resistor 405, in the
  • the resistor 405 is a superconducting resistive current limiter 405.
  • a superconducting inductive current limiter may also be used as the impedance-affected electrical component.
  • This superconductive resistive current limiter 405 has a resistance of different magnitude as a function of the temperature (and consequently also a difference in impedance).
  • the superconducting resistive Current limiter 405 is cooled and is superconducting during normal operation. Therefore, the superconducting resistive
  • Current limiter 405 has a low ohmic resistance and a low electrical impedance during normal operation. As in the embodiment of FIG. 1, in the first state of the impedance unit 24, the first switching device 28 is closed and the secondary current Is flows through the secondary winding 14, the first switching device 28 and the superconducting resistive current limiter 405
  • superconducting resistive current limiter 405 is heated by the increasing secondary current Is so strong that it loses its superconducting property and the electrical resistance increases sharply.
  • the secondary current Is smaller, the magnetic field of the secondary winding weaker, and consequently the voltage occurring across the primary winding 8 increases.
  • the first switching device 28 can then be opened, whereby the secondary current drops to zero and the voltage across the primary winding 8 increases again.
  • the current I flowing through the high voltage line 4 is thereby effectively limited.
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram 501 of the transformer 6 and the impedance unit 24 according to FIG. 4 in the first state of the impedance unit 24 (closed first
  • FIG. 6 shows this equivalent circuit diagram 501 in the second state of the impedance unit 24 (opened first switching device 28).
  • the explanations on the equivalent circuit diagram according to FIGS. 2 and 3 also apply mutatis mutandis to FIGS. 5 and 6.
  • Figure 5 the normal operation is shown, in which the first
  • Switching device 28 is closed and the power almost completely through the impedance unit 24 (that is, through the superconducting resistive current limiter 405 and the first switching device 28) flows.
  • the current I on the primary side becomes larger and thus also the current Is on the secondary side of the transformer.
  • the first switching device 28 can now be opened. As soon as the first switching device 28 is opened, the impedance of the impedance unit 24 increases further. Thus, the effective on the primary side impedance increases, the overcurrent (short-circuit current) is now limited only by the first stray impedance Zsl and the main impedance Zh (which is present in the saturated state). Due to the comparatively large main impedance Zh occurs at the primary winding of the transformer 6, a large
  • Transformer at rated operation carries little magnetic flux and also the core is advantageously designed to be small, the core in a preferred variant with
  • the transformer can also act as a
  • the superconducting component for example, a superconducting winding or the
  • Cool current limiter 405 on the other hand so that increases the (on the primary side) effective impedance of the transformer 6 on.
  • Circuit breaker Preferably, a circuit breaker with a proper time less than 3 milliseconds can be used. If in the secondary circuit additional non-linear
  • Own times are sufficient, for example 15 milliseconds.
  • the first switching device 28 can be closed again.
  • the superconductive resistive current limiter 405 is then cooled and again has a low impedance (thus acts essentially as a short circuit on the secondary side of the transformer). The device for limiting the current now works again in normal operation.
  • the Device 701 for limiting the current flowing in the high voltage line 4 electric current I shown. It is in the Secondary circuit 34, only the secondary winding 14 of the transformer 6 and the first switching device 28 is present. The first switching device 28 is used for
  • Switching device 28 thus connects in the first
  • Terminal 18 of the secondary winding together.
  • the first switching device 28 disconnects the first connection 16 from the second connection 18
  • the impedance unit 24 is free of an impedance-affected component. Therefore, in the secondary circuit 34 of the transformer, substantially only the impedance of the secondary winding 14 and the impedance of the electrical connection lines between the secondary winding 14 and the first switching device 28 are effective. The connection lines always have an (albeit very small) impedance. The secondary circuit 34 thus has a very small electrical impedance (when the first switching device 28 is closed, i.e. at the first state of the impedance unit).
  • the first switching device 28 is opened.
  • the method for limiting the electric current is the same as in the device according to FIG. 1.
  • the first switching device 28 optionally, for example, a commercially available medium-voltage short circuit current limiter.
  • a so-called Is limiter is limiter
  • a CliP current limiting protector
  • Circuit breaker can be used. such as
  • Switching devices can also work with the others
  • Embodiments are used. For some However, such switching devices after a single use, however, fuse elements or switching elements must be replaced, since this type of switching device is intended only for a single use. However, this disadvantage could be due to redundant (for example, parallel
  • the impedance unit 24 has a first electrical impedance branch 804 and a second electrical impedance branch 808.
  • the first electrical impedance branch 804 has the first switching device 28 and the first impedance-affected component 26 (here by way of example the coil 26).
  • the second electrical impedance branch 808 has a second switching device 812 and a second impedance-affected component 816 (here by way of example a second coil 816). The two can
  • impedance-affected components 26, 816 have different electrical impedances; in a special case, however, they can also have equal electrical impedances.
  • the first electrical impedance branch 804 is parallel
  • the first electrical impedance branch 804 can be effectively in the
  • Switching device 812 is the second electrical
  • Impedanzzweig 808 switchable (in particular electrically
  • impedance-affected device 816 This corresponds to the first state of the impedance unit 24. If the first
  • Switching device 28 is opened, then is in
  • Switching device 812 is opened, then is in
  • the current I flowing in the high voltage line can be limited stepwise (depending on the size of the
  • the first impedance-affected component 26 has a smaller inductance (and therefore also a smaller impedance) than the second impedance-affected component 816.
  • the current Is flows through the first impedance-affected component 26 (with the smaller impedance) Inductance), therefore, the voltage drop across the primary winding 8 is comparatively low.
  • Impedance of the Kurzröstrombeskyrs 801 is therefore relatively small; the current I flowing through the high voltage line 4 is hardly hindered / limited.
  • Threshold increases becomes the first switching device 28 open; the second switching device 812 remains closed.
  • the current commutates from the first electrical impedance branch 804 into the second electrical impedance branch 808.
  • the impedance of the impedance unit 24 is thus increased, and the secondary current Is in the secondary circuit 34 is reduced. This will increase the voltage over the
  • the design of the impedance-affected components 26, 816 may be different.
  • the first impedance-affected components 26, 816 may be different.
  • device 816 may be each referred to as a coil, an ohmic resistor, or a superconducting device (particularly as a superconductive resistive device)
  • Switching device 28 and / or the second switching device 812 may each preferably as a power switch (in particular as a power electronic
  • Circuit breaker be configured. Such a
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • GTO thyristor gate turn-off thyristor
  • Variant A The first impedance-affected device 26 and the second impedance-affected device 816 are as two
  • Air throttles designed.
  • the first switching device 28 is opened in front of the first air throttle 26 and an arc is created in the first one
  • Variant B The first impedance-affected component 26 is designed as a superconducting component and is connected in normal operation in the secondary circuit 34 (first
  • impedance-affected device 26 has a comparatively small inductance and impedance in the superconducting state; the second impedance-affected device 816 is as a
  • first switching device 28 and the second switching device 812 a changeover switch can also be used.
  • first choke coil 26 and / or the second choke coil 816 may also be implemented as a choke coil of variable inductance (eg, as a so-called smart coil).
  • Impedance unit 24 at least five times, in particular
  • the difference between the first electrical impedance and the second electrical impedance but can also
  • the first electrical impedance is formed only by (very small) line impedances
  • the second electrical impedance is essentially formed by a separate line
  • impedance-affected component is formed.
  • impedance-affected device 26 and / or the second
  • impedance-affected device 816 may be generally configured in each case as a coil, a resistor or as a superconducting device.
  • Switching device 812 is present. However, the second electrical impedance branch 808 is free of one
  • Impedance unit 24 in which this impedance unit 24 has a very low electrical impedance (almost zero)
  • the first switching device 28 and the second switching device 812 are closed.
  • Such a circuit breaker is advantageous due to the high arc voltage that occurs when switching.
  • the second switching device 812 is opened, and there is an arc in the switching path of the second switching device 812.
  • Arc voltage in the second switching device 812 commutes part of the secondary current to the first
  • a sufficiently large current commutates on the first electrical impedance branch 804, so that subsequently the arc in the second switching device 812 goes out and the switching path of the second switching device 812 goes out
  • Short-circuit current I on the primary side of the transformer 6 sufficiently limited.
  • a variant of the device 901 may be as follows
  • the first choke coil 26 is
  • Secondary circuit 34 connected (first switching device 28 closed). When an overcurrent / short circuit occurs, the first switching device 28 is opened. Until the Zero crossing of the short-circuit current, the secondary current Is continues to flow through the superconducting inductor 26. The high short-circuit current leads to heating of the superconducting inductor and causes the superconductivity collapse.
  • the first switching device 28 interrupts the current through the superconducting inductor 26, thus the current flows
  • the second electrical impedance branch 808 is not present in this variant. In this way, the device according to this variant functions similarly to the device 401 according to FIG.
  • the second electrical impedance branch 808 has only the second one
  • the second electrical impedance branch 808 is switchless; the second electrical impedance branch 808 thus does not have the second switching device 812.
  • Component 26 is designed superconducting and is in
  • Embodiment a superconducting reactor.
  • the first switching device 28 In normal operation, the first switching device 28
  • the secondary current Is largely flows through the first impedance-subject device 26.
  • the high short-circuit current heats the superconducting Choke coil 26, whereupon these are their superconducting
  • Air throttle 816 greater inductance is configured.
  • the short-circuit current is limited even more.
  • the impedance unit can also be realized quite differently, for example, the
  • Impedance unit designed as a modular Multilevelstromrichter.
  • FIG. 11 once again diagrammatically shows an exemplary embodiment of the method for limiting the current flowing in the high-voltage line.
  • the starting point is shown in block 1110: in the case of an electrical current I flowing through the high-voltage line 4, which falls below a predetermined threshold value
  • the impedance unit 24 has the first
  • the impedance unit monitors whether it exceeds the threshold. If the current I exceeds the threshold, then in a step 1130 the impedance unit is brought into the second state. This will be over the
  • Methods of limiting the electrical current flowing through the high voltage line include a series of
  • the impedance unit is connected to the secondary winding of the
  • the components of the impedance unit are at a lower voltage level compared to the high voltage level of the primary winding of the transformer. This allows the impedance unit
  • the variant with a superconducting impedance-related component also has the advantage that even without a quick detection of the overcurrent (and thus without a
  • High voltage line is limited to flowing electrical current.
  • a device and a method has been described with which the current flowing in a high voltage line electrical current can be reliably limited.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for limiting the electrical current (I) flowing in a high-voltage line (4) with a transformer (6), which has a primary winding (8) and a secondary winding (14), wherein the primary winding (8) can be series-connected to the high-voltage line (4). A first connection (16) and a second connection (18) of the secondary winding (14) are electrically connected by means of an impedance unit (24).

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zum Begrenzen des elektrischen Stroms Device for limiting the electric current
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begrenzen des in einer Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms. The invention relates to a device for limiting the current flowing in a high voltage line electrical current.
Die in Hochspannungsnetzen auftretenden elektrischen The occurring in high voltage networks electrical
Kurzschlussströme werden zunehmend größer und erreichen Short-circuit currents are becoming increasingly larger and reach
Größenordnungen, welche von den bestehenden Schaltanlagen nur noch schwer beherrscht/abgeschaltet werden können. Bisher wurden in Hochspannungsnetzen die Kurzschlussströme mittels elektrischer Drosselspulen begrenzt, die dauerhaft seriell mit den Hochspannungsleitungen verbunden sind. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass auch bei Normalbetrieb (also beim Fließen von Normalströmen) stets ein Spannungsabfall an den Drosselspulen auftritt. Dadurch wird auch bei Magnitudes, which are difficult to control / switch off the existing switchgear. So far, the short-circuit currents were limited in high-voltage networks by means of electric reactors, which are permanently connected in series with the high voltage power lines. This solution has the disadvantage that even during normal operation (ie, when normal currents flow) a voltage drop always occurs at the choke coils. This is also at
Normalbetrieb das Fließen des Normalstroms in der Normal operation, the flow of normal current in the
Hochspannungsleitung deutlich beeinträchtigt. High voltage line significantly impaired.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Begrenzen eines in einer The invention is based on the object, an apparatus and a method for limiting a in a
Hochspannungsleitung fließenden Stroms anzugeben, welche im Normalbetrieb die mittels der Hochspannungsleitung High-voltage line to indicate flowing current, which in normal operation by means of the high-voltage line
stattfindende Stromübertragung nur wenig beeinträchtigen. little impact on current transmission.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine This object is achieved by a
Vorrichtung und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Device and by a method according to the independent claims. Advantageous embodiments of
Vorrichtung und des Verfahrens sind in den jeweiligen Device and method are in the respective
abhängigen Patentansprüchen angegeben. specified dependent claims.
Offenbart wird eine Vorrichtung zum Begrenzen eines in einer Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms Disclosed is an apparatus for limiting an electrical current flowing in a high voltage line
- mit einem Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, wobei - die Primärwicklung seriell mit der Hochspannungsleitung verbindbar ist und - With a transformer having a primary winding and a secondary winding, wherein - The primary winding is connected in series with the high voltage line and
- ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss der  a first port and a second port of the
Sekundärwicklung mittels einer Impedanzeinheit elektrisch (miteinander) verbunden sind, wobei die Impedanzeinheit in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz aufweist und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz aufweist, die größer ist als die erste elektrische Impedanz. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass bei dem ersten Zustand der Impedanzeinheit über der Primärwicklung nur eine geringe Spannung auftritt, wodurch der durch die Hochspannungsleitung fließende Strom nur unwesentlich beeinträchtigt (begrenzt) wird. Bei dem zweiten Zustand der Impedanzeinheit tritt über der Primärwicklung eine größere Spannung auf, wodurch der durch die Hochspannungsleitung fließende Strom stärker begrenzt wird als bei dem ersten Zustand der Impedanzeinheit. Dadurch kann vorteilhafterweise bei Normalbetrieb Secondary winding are electrically connected to each other by means of an impedance unit, wherein the impedance unit has a first electrical impedance in a first state and in a second state has a second electrical impedance which is greater than the first electrical impedance. It is particularly advantageous that only a small voltage occurs in the first state of the impedance unit above the primary winding, whereby the current flowing through the high voltage line current is only slightly affected (limited) is. In the second state of the impedance unit, a larger voltage appears across the primary winding, whereby the current flowing through the high voltage line is more limited than in the first state of the impedance unit. This can advantageously during normal operation
(Normalstrom) der erste Zustand der Impedanzeinheit genutzt werden, während beim Auftreten von Überströmen die (Normal current) the first state of the impedance unit are used, while in the occurrence of overcurrents the
Impedanzeinheit von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht wird. Die Impedanzeinheit ist insbesondere eine elektrische Schaltung. Die Impedanzeinheit weist mindestens ein elektrisches Bauelement auf. Dabei handelt es sich um ein eigenständiges Bauelement wie beispielsweise eine Impedance unit is brought from the first state to the second state. The impedance unit is in particular an electrical circuit. The impedance unit has at least one electrical component. It is an independent component such as a
Schalteinrichtung, eine Spule oder ein Widerstandsbauelement. Switching device, a coil or a resistor component.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass der Betrag der zweiten elektrischen Impedanz mindestens 5 Mal, The device may be configured such that the amount of the second electrical impedance is at least 5 times
insbesondere mindestens 10 Mal, so groß ist wie der Betrag der ersten elektrischen Impedanz. Dadurch kann erreicht werden, dass die Vorrichtung beim zweiten Zustand der in particular at least 10 times as large as the amount of the first electrical impedance. This can be achieved that the device in the second state of
Impedanzeinheit den in der Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Strom vergleichsweise stark begrenzt. Impedance unit comparatively limited the current flowing in the high voltage line electric current.
Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Impedanzeinheit eine erste Schalteinrichtung aufweist, mittels der die (zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss der Sekundärwicklung wirksame) Impedanz der Impedanzeinheit vergrößerbar ist. Insbesondere kann mittels der ersten Schalteinrichtung die Impedanzeinheit von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht werden. Diese Schalteinrichtung kann zum Beispiel ein mechanischer oder elektronischer Schalter sein. The device may also be designed so that the impedance unit has a first switching device, by means of which the (between the first terminal and the second terminal of the secondary winding effective) impedance of the impedance unit is increased. In particular, by means of the first switching device, the impedance unit can be brought from the first state to the second state. This switching device may be, for example, a mechanical or electronic switch.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die erste Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss der Sekundärwicklung elektrisch verbindet und The device can be designed such that the first switching device electrically connects the first terminal and the second terminal of the secondary winding in a first switching position, and
- die erste Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltstellung den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss der  - The first switching device in a second switching position, the first terminal and the second terminal of
Sekundärwicklung elektrisch (voneinander) trennt. Secondary winding electrically isolated from each other.
Dadurch wird vorteilhafterweise bei der ersten Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung die Impedanz der ersten  As a result, the impedance of the first switching device of the first switching device is advantageously at the first switching position
Impedanzeinheit verringert gegenüber der zweiten Impedance unit reduced compared to the second
Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung. Somit liegt bei der ersten Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung der erste Zustand der Impedanzeinheit vor, während bei der zweiten Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung der zweite Zustand der Impedanzeinheit vorliegt. Switching position of the first switching device. Thus, in the first switching position of the first switching device, the first state of the impedance unit is present, while in the second switching position of the first switching device, the second state of the impedance unit is present.
Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die erste Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung einen Anschluss eines ersten impedanzbehafteten (elektrischen) Bauelements der Impedanzeinheit mit (dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss) der Sekundärwicklung elektrisch verbindet und The device can also be designed so that the first switching device in a first switching position electrically connects a connection of a first impedance-applied (electrical) component of the impedance unit to the (first connection or the second connection) of the secondary winding and
- die erste Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltstellung den Anschluss des ersten impedanzbehafteten Bauelements elektrisch von (dem jeweiligen Anschluss) der  - The first switching device in a second switching position, the connection of the first impedance-imparted device electrically from (the respective terminal) of the
Sekundärwicklung trennt. Dadurch kann vorteilhafterweise bei der ersten Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung das erste impedanzbehaftete elektrische Bauelement in den  Secondary winding separates. As a result, advantageously, in the first switching position of the first switching device, the first impedance-related electrical component in the
Sekundärstromkreis des Transformators geschaltet werden, wohingegen bei der zweiten Schaltstellung das Be switched secondary circuit of the transformer, whereas in the second switching position the
impedanzbehaftete Bauelement unwirksam geschaltet wird. impedance-affected component is switched ineffective.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die The device may be configured such that the
Impedanzeinheit einen ersten elektrischen Impedanzzweig und einen zweiten elektrischen Impedanzzweig aufweist, wobei der erste elektrische Impedanzzweig und der zweite elektrische Impedanzzweig parallelgeschaltet sind. Insbesondere können der erste elektrische Impedanzzweig und der zweite Impedance unit has a first electrical impedance branch and a second electrical impedance branch, wherein the first electrical impedance branch and the second electrical impedance branch are connected in parallel. In particular, the first electrical impedance branch and the second
elektrische Impedanzzweig verschieden große elektrische electrical impedance branch different sized electrical
Impedanzen aufweisen. Die zwei parallel geschalteten Have impedances. The two connected in parallel
elektrischen Impedanzzweige haben den Vorteil, dass mit ihnen vier verschiedene elektrische Impedanzen der elektrischen Impedanzeinheit realisiert werden können: die Impedanz des ersten Impedanzzweigs, die Impedanz des zweiten electrical impedance branches have the advantage that with them four different electrical impedances of the electrical impedance unit can be realized: the impedance of the first impedance branch, the impedance of the second
Impedanzzweigs, die Impedanz der Parallelschaltung vom ersten und zweiten Impedanzzweig und die Impedanz bei aufgetrennten erstem und zweitem Impedanzzweig. Impedanzzweigs, the impedance of the parallel connection of the first and second impedance branch and the impedance with separated first and second impedance branch.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass der erste elektrische Impedanzzweig oder der zweite elektrische The device may be configured such that the first electrical impedance branch or the second electrical
Impedanzzweig mittels der ersten Schalteinrichtung elektrisch schaltbar (insbesondere elektrisch auftrennbar) ist. Dadurch kann vorteilhafterweise mittels der ersten Schalteinrichtung der erste Impedanzzweig oder der zweite Impedanzzweig wirksam in dem Sekundärstromkreis des Transformators geschaltet werden (beziehungsweise unwirksam geschaltet werden) . Impedanzzweig by means of the first switching device electrically switchable (in particular electrically separable). As a result, advantageously by means of the first switching device, the first impedance branch or the second impedance branch can be effectively switched in the secondary circuit of the transformer (or switched ineffective).
Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die erste Schalteinrichtung in dem ersten Impedanzzweig The device may also be configured such that the first switching device in the first impedance branch
angeordnet ist und is arranged and
- die Impedanzeinheit eine zweite Schalteinrichtung aufweist, die in dem zweiten Impedanzzweig angeordnet ist.  - The impedance unit comprises a second switching device which is arranged in the second impedance branch.
Bei dieser Vorrichtung sind also der erste Impedanzzweig und der zweite Impedanzzweig schaltbar (beziehungsweise  In this device, therefore, the first impedance branch and the second impedance branch are switchable (or
auftrennbar) realisiert. Die Sekundärwicklung des separable) realized. The secondary winding of the
Transformators und die Impedanzeinheit bilden einen Sekundärstromkreis, durch den ein Sekundärstrom des Transformer and the impedance unit form one Secondary circuit through which a secondary current of
Transformators fließen kann. Der erste Impedanzzweig und der zweite Impedanzzweig können mittels der Schalteinrichtungen unabhängig voneinander entweder wirksam in den Transformers can flow. The first impedance branch and the second impedance branch can be operated either independently by means of the switching means independently of each other
Sekundärstromkreis des Transformators geschaltet oder aus dem Sekundärstromkreis des Transformators herausgetrennt werden. Secondary circuit of the transformer to be switched or separated from the secondary circuit of the transformer.
Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass der erste Impedanzzweig das erste impedanzbehaftete Bauelement aufweist und The device can also be configured such that the first impedance branch has the first impedance-subject component and
- der zweite Impedanzzweig ein zweites impedanzbehaftetes (elektrisches) Bauelement aufweist. Durch diese beiden impedanzbehafteten Bauelemente kann einfach die Impedanz des ersten Impedanzzweigs und die Impedanz des zweiten  - The second impedance branch has a second impedance-applied (electrical) component. By these two impedance-related components, the impedance of the first impedance branch and the impedance of the second one can simply
Impedanzzweigs realisiert werden. Impedanzzweig be realized.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass das erste impedanzbehaftete Bauelement und/oder das zweite The device may be configured such that the first impedance-subject component and / or the second
impedanzbehaftete Bauelement eine Spule oder ein Widerstand ist. Derartige impedanzbehaftete Bauelemente sind impedance-affected device is a coil or a resistor. Such impedance-affected components are
preisgünstig und einfach zu realisieren. Insbesondere können das erste impedanzbehaftete Bauelement und/oder das zweite impedanzbehaftete Bauelement auch eine Kombination aus einer Spule und einem Widerstand sein; sie können also sowohl Widerstandseigenschaften als auch Spuleneigenschaften inexpensive and easy to implement. In particular, the first impedance-imparted component and / or the second impedance-subject component may also be a combination of a coil and a resistor; So you can both resistance properties and coil properties
aufweisen . respectively .
Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass das erste impedanzbehaftete Bauelement und/oder das zweite impedanzbehaftete Bauelement ein supraleitendes elektrisches Bauelement, insbesondere ein supraleitender resistiver oder induktiver Strombegrenzer, ist. Bei einem supraleitenden elektrischen Bauelement (insbesondere bei einem The device can also be designed such that the first impedance-subject component and / or the second impedance-subject component is a superconducting electrical component, in particular a superconducting resistive or inductive current limiter. In a superconducting electrical component (in particular in a
supraleitenden resistiven oder induktiven Strombegrenzer) ist zusätzlich (in Abhängigkeit von der Temperatur) die Impedanz des Bauelements veränderlich. Insbesondere können das erste impedanzbehaftete Bauelement und/oder das zweite impedanzbehaftete Bauelement auch eine Kombination aus einem resistiven und einem induktiven Strombegrenzer sein: superconducting resistive or inductive current limiter), the impedance of the device is additionally variable (depending on the temperature). In particular, the first impedance-affected component and / or the second impedance-affected component may also be a combination of a resistive and an inductive current limiter:
resistiv-induktiver Strombegrenzer . resistive-inductive current limiter.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung ein Leistungsschalter, insbesondere ein leistungselektronischer Leistungsschalter, ist. Mittels derartiger Leistungsschalter können auch in dem Sekundärstromkreis des Transformators fließende (hohe) Sekundärströme sicher abgeschaltet werden. The device may be configured such that the first switching device and / or the second switching device is a power switch, in particular a power electronic circuit breaker. By means of such a circuit breaker (high) secondary currents flowing in the secondary circuit of the transformer can be safely switched off.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass der erste Anschluss und der zweite Anschluss der Sekundärwicklung mittels der Impedanzeinheit elektrisch verbunden sind unter Ausbildung eines Sekundärstromkreises. Der Sekundärstromkreis ermöglicht das Fließen eines Sekundärstroms insbesondere dann, wenn sich die Impedanzeinheit in deren ersten Zustand befindet. Das Fließen des Sekundärstroms in dem The device may be configured such that the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically connected by means of the impedance unit to form a secondary circuit. The secondary circuit allows a secondary current to flow, in particular when the impedance unit is in its first state. The flow of the secondary flow in the
Sekundärstromkreis ermöglicht den Aufbau eines Magnetfeldes in der Sekundärwicklung, wobei dieses Magnetfeld das Secondary circuit allows the construction of a magnetic field in the secondary winding, this magnetic field
Magnetfeld der Primärwicklung nahezu vollständig kompensieren kann . Magnetic field of the primary winding can almost completely compensate.
Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Begrenzen eines in einer Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms mit einem Transformator, der eine Primärwicklung und eine There is further disclosed a method of limiting an electrical current flowing in a high voltage line to a transformer having a primary winding and a primary winding
Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklung seriell in die Hochspannungsleitung geschaltet ist und ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss der Sekundärwicklung mittels einer Impedanzeinheit elektrisch verbunden sind, wobei die Impedanzeinheit in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz aufweist und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz aufweist, die größer ist als die erste elektrische Impedanz, wobei bei dem Verfahren Secondary winding, wherein the primary winding is connected in series in the high voltage line and a first terminal and a second terminal of the secondary winding are electrically connected by means of an impedance unit, wherein the impedance unit in a first state has a first electrical impedance and in a second state, a second electrical impedance which is greater than the first electrical impedance, wherein in the method
- bei einem durch die Hochspannungsleitung fließenden - At a flowing through the high voltage line
elektrischen Strom, der einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, die Impedanzeinheit den ersten Zustand aufweist, und electric current, which has a predetermined threshold falls below, the impedance unit has the first state, and
- bei Auftreten eines durch die Hochspannungsleitung  - When one occurs through the high voltage line
fließenden, den Schwellenwert überschreitenden Überstroms die Impedanzeinheit in den zweiten Zustand gebracht wird. flowing, the threshold exceeding overcurrent, the impedance unit is brought into the second state.
Bei dem ersten Zustand tritt über der Primärwicklung nur eine geringe Spannung auf, wodurch der durch die Primärwicklung fließende Strom nur unwesentlich begrenzt wird. Bei dem zweiten Zustand ist die über der Primärwicklung auftretende Spannung vergrößert, dadurch der durch die Primärwicklung fließende Überstrom begrenzt wird.  In the first state, only a low voltage occurs across the primary winding, whereby the current flowing through the primary winding is limited only insignificantly. In the second state, the voltage across the primary winding is increased, thereby limiting the current flowing through the primary overcurrent.
Dieses Verfahren kann so ablaufen, dass der Betrag der zweiten elektrischen Impedanz mindestens 5 Mal, insbesondere mindestens 10 Mal, so groß ist wie der Betrag der ersten elektrischen Impedanz. This method can proceed such that the amount of the second electrical impedance is at least 5 times, in particular at least 10 times, as large as the amount of the first electrical impedance.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Impedanzeinheit eine erste Schalteinrichtung aufweist, mittels der die The method may also be such that the impedance unit has a first switching device, by means of which the
(zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss der Sekundärwicklung wirksame) Impedanz der Impedanzeinheit vergrößert wird. (Impedance between the first terminal and the second terminal of the secondary winding effective) impedance of the impedance unit is increased.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass mittels der ersten The process can proceed in such a way that by means of the first
Schalteinrichtung in deren ersten Schaltstellung der erste Anschluss und der zweite Anschluss der Sekundärwicklung elektrisch verbunden werden und mittels der ersten Switching device in the first switching position of the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically connected and by means of the first
Schalteinrichtung in deren zweiten Schaltstellung der erste Anschluss und der zweite Anschluss der Sekundärwicklung elektrisch (voneinander) getrennt werden. Switching device in the second switching position of the first terminal and the second terminal of the secondary winding are electrically isolated from each other.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass mittels der ersten The process can proceed in such a way that by means of the first
Schalteinrichtung in deren ersten Schaltstellung ein Switching device in the first switching position
Anschluss eines impedanzbehafteten (elektrischen) Bauelements der Impedanzeinheit mit (dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss) der Sekundärwicklung elektrisch verbunden wird und mittels der ersten Schalteinrichtung in deren zweiten Schaltstellung der Anschluss des impedanzbehafteten Bauelements von (dem jeweiligen Anschluss) der Connection of an impedance (electrical) component of the impedance unit with (the first terminal or the second terminal) of the secondary winding is electrically connected and by means of the first switching device in the second switching position of the connection of the impedance-affected component of (the respective terminal) of the
Sekundärwicklung elektrisch getrennt wird. Secondary winding is electrically isolated.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass der erste Anschluss und der zweite Anschluss der Sekundärwicklung mittels der The method may be such that the first terminal and the second terminal of the secondary winding by means of
Impedanzeinheit bei deren ersten Zustand elektrisch verbunden werden unter Ausbildung eines Sekundärstromkreises, der das Fließen eines Sekundärstroms ermöglicht. Impedance unit at the first state are electrically connected to form a secondary circuit, which allows the flow of a secondary current.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Impedanzeinheit einen ersten elektrischen Impedanzzweig und einen zweiten elektrischen Impedanzzweig aufweist, wobei der erste The method may be such that the impedance unit has a first electrical impedance branch and a second electrical impedance branch, wherein the first
elektrische Impedanzzweig und der zweite elektrische electrical impedance branch and the second electrical
Impedanzzweig parallelgeschaltet sind und der erste Impedance branch are connected in parallel and the first
elektrische Impedanzzweig und der zweite elektrische electrical impedance branch and the second electrical
Impedanzzweig verschieden große elektrische Impedanzen aufweisen und wobei zum Verändern der Impedanz der Impedanzzweig have different sized electrical impedances and wherein for changing the impedance of the
Impedanzeinheit der erste elektrische Impedanzzweig und/oder der zweite elektrische Impedanzzweig mittels der ersten Impedance unit of the first electrical impedance branch and / or the second electrical impedance branch by means of the first
Schalteinrichtung elektrisch in den Sekundärstromkreis geschaltet oder aus dem Sekundärstromkreis herausgetrennt wird . Switching device is electrically connected in the secondary circuit or separated from the secondary circuit.
Die beschriebenen Varianten des Verfahrens weisen The described variants of the method have
gleichartige Vorteile auf, wie sie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung angegeben sind. similar advantages as stated above in connection with the device.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von In the following the invention is based on
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente. Embodiments explained in more detail. The same reference numbers refer to the same or equivalent elements.
Dazu ist in This is in
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Begrenzen eines in einer Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms; in Figur 2 ein Ersatzschaltbild für die Vorrichtung gemäß Figur 1 in deren ersten Zustand; in Figure 1 shows a first embodiment of a device for limiting an electric current flowing in a high voltage line; in FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 1 in its first state; in
Figur 3 das Ersatzschaltbild für die Vorrichtung gemäß FIG. 3 shows the equivalent circuit diagram for the device according to FIG
Figur 1 in deren zweiten Zustand; in  Figure 1 in its second state; in
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Begrenzen des in einer Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms; in FIG. 4 shows a further embodiment of a device for limiting the electrical current flowing in a high-voltage line; in
Figur 5 ein Ersatzschaltbild für die Vorrichtung gemäß FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG
Figur 4 in deren ersten Zustand; in  FIG. 4 in its first state; in
Figur 6 das Ersatzschaltbild für die Vorrichtung gemäß FIG. 6 shows the equivalent circuit diagram for the device according to FIG
Figur 4 in deren zweiten Zustand; in  FIG. 4 in its second state; in
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Figure 7 shows an embodiment of an apparatus for
Begrenzen des elektrischen Stroms mit einem kurzschließbaren und auftrennbaren  Limiting the electric current with a short-circuitable and separable
Sekundärstromkreis; in  Secondary circuit; in
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum 8 shows an embodiment of an apparatus for
Begrenzen des elektrischen Stroms mit zwei Impedanz zweigen ; in  Limiting the electrical current with two impedance branches; in
Figur 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Begrenzen des elektrischen Stroms mit zwei Impedanz zweigen ; in FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a device for limiting the electrical current with two impedances; in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Figure 1 shows an embodiment of an apparatus for
Begrenzen eines elektrischen Stroms mit zwei  Limiting an electric current with two
Impedanzzweigen und nur einer Schalteinrichtung und in  Impedanzzweigen and only one switching device and in
Figur 1 ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens zum Figure 1 shows an exemplary sequence of a method for
Begrenzen des in einer Hochspannungsleitung  Limiting the in a high voltage line
fließenden elektrischen Stroms dargestellt . flowing electric current shown.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum Begrenzen eines in einer Hochspannungsleitung 4 FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device 1 for limiting one in a high-voltage line 4
fließenden elektrischen Stroms I (insbesondere eines flowing electric current I (in particular a
Wechselstroms I) dargestellt. Die Hochspannungsleitung 4 ist dabei Teil eines Energieübertragungsnetzes zur Übertragung von elektrischem Strom auf Hochspannungsniveau. Unter Alternating current I). The high voltage line 4 is part of an energy transmission network for the transmission of electrical power to high voltage level. Under
Hochspannung wird im Rahmen dieser Beschreibung eine Spannung größer oder gleich 30 kV verstanden. In die High voltage is understood in the context of this description, a voltage greater than or equal to 30 kV. In the
Hochspannungsleitung 4 ist ein Transformator 6 geschaltet. High voltage line 4, a transformer 6 is connected.
Der Transformator 6 weist eine Primärwicklung 8 mit einem ersten Anschluss 10 (erster Primärwicklungsanschluss 10) und einem zweiten Anschluss 12 (zweiter Primärwicklungsanschluss 12) auf. Weiterhin weist der Transformator eine The transformer 6 has a primary winding 8 with a first terminal 10 (first primary winding terminal 10) and a second terminal 12 (second primary winding terminal 12). Furthermore, the transformer has a
Sekundärwicklung 14 mit einem ersten Anschluss 16 (erster Sekundärwicklungsanschluss 16) und einem zweiten Anschluss 18 (zweiter Sekundärwicklungsanschluss 18) auf. Die Secondary winding 14 with a first terminal 16 (first secondary winding terminal 16) and a second terminal 18 (second secondary winding terminal 18) on. The
Primärwicklung 8 ist seriell mit der Hochspannungsleitung 4 verbunden; d.h. die Primärwicklung 8 ist seriell in die Primary winding 8 is connected in series with high voltage line 4; i.e. the primary winding 8 is serially in the
Hochspannungsleitung 4 geschaltet. Dabei unterbricht die Primärwicklung 8 die Hochspannungsleitung 4, wobei ein Ende der Hochspannungsleitung 4 mit dem ersten Anschluss 10 der Primärwicklung verbunden ist und das andere Ende der High voltage line 4 connected. In this case, the primary winding 8 interrupts the high voltage line 4, wherein one end of the high voltage line 4 is connected to the first terminal 10 of the primary winding and the other end of the
Hochspannungsleitung 4 mit dem zweiten Anschluss 12 der High voltage line 4 to the second terminal 12 of the
Primärwicklung verbunden ist. Der Transformator 6 weist vorzugsweise einen Kern zur Führung des magnetischen Feldes auf, dieser Kern ist aber in den Figuren nicht dargestellt. Primary winding is connected. The transformer 6 preferably has a core for guiding the magnetic field, but this core is not shown in the figures.
Der ersten Anschluss 16 der Sekundärwicklung 14 ist mittels einer Impedanzeinheit 24 elektrisch mit dem zweiten Anschluss 18 der Sekundärwicklung 14 verbunden. Die Impedanzeinheit ist mittels der Sekundärwicklung 14 von der Primärseite bzw. The first terminal 16 of the secondary winding 14 is electrically connected to the second terminal 18 of the secondary winding 14 by means of an impedance unit 24. The impedance unit is by means of the secondary winding 14 from the primary side or
Primärwicklung 8 des Transformators 6 entkoppelt. Die Primary winding 8 of the transformer 6 decoupled. The
Impedanzeinheit 24 liegt auf einer niedrigeren Spannungsebene als die Hochspannungsleitung 4. Die Vorrichtung 1 (Strombegrenzungsvorrichtung 1) weist also den Transformator 6 und die Impedanzeinheit 24 auf. Impedance unit 24 is at a lower voltage level than the high voltage line 4. The device 1 (Current limiting device 1) thus has the transformer 6 and the impedance unit 24.
Die Impedanzeinheit 24 weist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein impedanzbehaftetes elektrisches Bauelement 26 (hier: eine Spule 26) und eine erste Schalteinrichtung 28 auf. Die Sekundärwicklung 14 und die Impedanzeinheit 24 bilden einen Sekundärstromkreis 34, durch den ein Sekundärstrom Is des Transformators 6 fließen kann. Im Ausführungsbeispiel kann der Sekundärstrom Is des Transformators natürlich nur bei geschlossener erster Schalteinrichtung 28 fließen. Die Spule 26 kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass diese bei Normalstrom nur eine kleine Impedanz aufweist. Die Spule 26 kann vorzugsweise eine nichtlineare Spule sein, die bei In the exemplary embodiment of FIG. 1, the impedance unit 24 has an impedance-related electrical component 26 (in this case a coil 26) and a first switching device 28. The secondary winding 14 and the impedance unit 24 form a secondary circuit 34 through which a secondary current Is of the transformer 6 can flow. In the exemplary embodiment, the secondary current Is of the transformer can, of course, only flow when the first switching device 28 is closed. The coil 26 may in particular be designed so that it has only a small impedance at normal current. The coil 26 may preferably be a non-linear coil, which at
Normalstrom eine kleine Impedanz aufweist (im Idealfall Null) und bei Überstrom eine größere Impedanz aufweist. Als Normal current has a small impedance (ideally zero) and has a larger impedance at overcurrent. When
impedanzbehaftetes Bauelement 26 kann zum Beispiel eine sogenannte Smart-Coil (Spule mit veränderlicher Impedanz) eingesetzt werden, siehe beispielsweise die impedance-affected device 26, for example, a so-called smart coil (variable impedance coil) can be used, see for example the
Offenlegungsschrift DE 102010007087A1. Laid-open publication DE 102010007087A1.
Die erste Schalteinrichtung 28 verbindet also in einer ersten Schaltstellung einen ersten Anschluss 30 des ersten The first switching device 28 thus connects in a first switching position, a first terminal 30 of the first
impedanzbehafteten Bauelements 26 der Impedanzeinheit 24 mit dem ersten Anschluss 16 der Sekundärwicklung 14. In einer zweiten Schaltstellung trennt die erste Schalteinrichtung 28 den ersten Anschluss 30 des impedanzbehafteten Bauelements 26 von dem ersten Anschluss 16 der Sekundärwicklung. In Figur 1 ist die zweite Schaltstellung gezeigt. Ein zweiter Anschluss 32 des ersten impedanzbehafteten Bauelements 26 ist In a second switching position, the first switching device 28 disconnects the first terminal 30 of the impedance-subject device 26 from the first terminal 16 of the secondary winding. In Figure 1, the second switching position is shown. A second terminal 32 of the first impedance-affected component 26 is
schalteinrichtungsfrei mit dem zweiten Anschluss 18 der switch-free with the second terminal 18 of the
Sekundärwicklung 14 verbunden. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 könnte jedoch auch so ausgestaltet sein, dass die erste Schalteinrichtung 28 in der ersten Schaltstellung den ersten Anschluss 30 des Bauelements 26 mit dem zweiten Secondary winding 14 connected. However, the embodiment of FIG. 1 could also be configured such that the first switching device 28 in the first switching position the first terminal 30 of the device 26 with the second
Anschluss 18 der Sekundärwicklung verbindet und in der zweiten Schaltstellung diesen ersten Anschluss 30 des Bauelements 26 von dem zweiten Anschluss 18 der Terminal 18 of the secondary winding connects and in the second switching position, this first terminal 30 of the Device 26 from the second terminal 18 of the
Sekundärwicklung trennt. Secondary winding separates.
Obwohl die erste Schalteinrichtung 28 mittels eines einfachen Schaltersymbols dargestellt ist, kann die erste Although the first switching device 28 is illustrated by means of a simple switch symbol, the first
Schalteinrichtung 28 mehrere Einzel-Schalteinrichtungen aufweisen, die in einer Reihenschaltung und/oder in einer Parallelschaltung geschaltet sind. Die erste Switching device 28 have a plurality of individual switching devices, which are connected in a series circuit and / or in a parallel circuit. The first
Schalteinrichtung 28 kann also beispielsweise eine Switching device 28 may thus, for example, a
Reihenschaltung von mehreren Einzel-Schalteinrichtungen, eine Parallelschaltung von mehreren Einzel-Schalteinrichtungen oder eine Parallelschaltung von mehreren derartigen Series connection of a plurality of individual switching devices, a parallel connection of a plurality of individual switching devices or a parallel connection of a plurality of such
Reihenschaltungen aufweisen. Dies gilt für alle genannten Schalteinrichtungen . Have series connections. This applies to all mentioned switching devices.
Das Begrenzen des in der Hochspannungsleitung 4 fließenden elektrischen Stroms I läuft folgendermaßen ab: Im The limiting of the electrical current I flowing in the high-voltage line 4 proceeds as follows:
Normalbetrieb fließt durch die Hochspannungsleitung 4 ein Normalstrom. Ein Normalstrom ist ein Strom, dessen Größe einen vorbestimmten Schwellenwert (Strom-Schwellenwert) unterschreitet. Im Normalbetrieb ist die erste Normal operation flows through the high voltage line 4 a normal current. A normal current is a current whose magnitude falls below a predetermined threshold (current threshold). In normal operation is the first
Schalteinrichtung 28 der Impedanzeinheit 24 geschlossen; bei Normalbetrieb liegt der erste Zustand der Impedanzeinheit 24 vor . Switching device 28 of the impedance unit 24 closed; In normal operation, the first state of the impedance unit 24 is present.
Der Normalstrom fließt als Primärstrom durch die The normal current flows as a primary current through the
Primärwicklung 8 des Transformators 6 und induziert in der Sekundärwicklung 14 einen Sekundärstrom Is. Der Sekundärstrom Is fließt im Sekundärstromkreis 34 durch die geschlossene erste Schalteinrichtung 28 und die Spule 26 und erzeugt in der Sekundärwicklung 14 ein Magnetfeld, welches das Primary winding 8 of the transformer 6 and induced in the secondary winding 14, a secondary current Is. The secondary current Is flows in the secondary circuit 34 through the closed first switching device 28 and the coil 26 and generates in the secondary winding 14, a magnetic field, which
Magnetfeld der Primärwicklung 8 (nahezu) kompensiert. Magnetic field of the primary winding 8 (almost) compensated.
Aufgrund des kompensierten (ausgelöschten) Magnetfelds tritt über die Primärwicklung 8 des Transformators 6 nur eine sehr geringe Spannung auf, im Idealfall tritt keine Spannung auf. Aufgrund dieser sehr geringen oder nicht vorhandenen  Due to the compensated (extinguished) magnetic field occurs on the primary winding 8 of the transformer 6 only a very low voltage, in the ideal case, no voltage occurs. Because of this very low or nonexistent
Primärspannung beeinträchtigt der Transformator 6 den durch die Hochspannungsleitung 4 fließenden Normalstrom nur Primary voltage affects the transformer 6 through the high voltage line 4 flowing normal current only
unwesentlich . insignificant.
Wenn der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I den Schwellenwert überschreitet, liegt ein Überstrom vor. Ein solcher Überstrom kann beispielsweise dann vorliegen, wenn in dem Energieübertragungsnetz ein Kurzschluss aufgetreten ist. In diesem Fall ist der Überstrom ein Kurzschlussstrom. Bei Erkennung des Überstroms durch eine nicht dargestellte When the current I flowing through the high voltage line 4 exceeds the threshold, there is an overcurrent. Such an overcurrent may be present, for example, when a short circuit has occurred in the energy transmission network. In this case, the overcurrent is a short-circuit current. Upon detection of the overcurrent by a not shown
Stromüberwachungseinrichtung wird mittels einer nicht Current monitoring device is not by means of a
dargestellten Ansteuereinrichtung für die erste shown drive means for the first
Schalteinrichtung 28 die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet. Die erste Schalteinrichtung 28 ist so aufgebaut, dass sie in der Lage ist, dem im Sekundärstromkreis 34 fließenden Switching device 28, the first switching device 28 is opened. The first switching device 28 is constructed so as to be capable of flowing in the secondary circuit 34
Sekundärstrom Is abzuschalten. Sobald die erste Shut off secondary current Is. As soon as the first
Schalteinrichtung 28 geöffnet ist, weist die Impedanzeinheit 24 eine sehr große elektrische Impedanz auf, nämlich im Switching device 28 is opened, the impedance unit 24 has a very large electrical impedance, namely in
Idealfall eine unendlich große Impedanz. (Wenn die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet ist, liegt ein sekundärseitiger Leerlauf des Transformators 6 vor.) Mittels der ersten Ideally, an infinite impedance. (When the first switching device 28 is opened, a secondary side idling of the transformer 6 is present.) By means of the first
Schalteinrichtung 28 ist also die zwischen dem ersten Switching device 28 is thus between the first
Anschluss 16 und dem zweiten Anschluss 18 der Terminal 16 and the second terminal 18 of the
Sekundärwicklung 14 wirksame Impedanz der Impedanzeinheit 24 vergrößerbar .  Secondary winding 14 effective impedance of the impedance unit 24 enlarged.
Jetzt liegt der zweite Zustand der Impedanzeinheit 24 vor.Now the second state of the impedance unit 24 is present.
Der Sekundärstrom Is des Sekundärstromkreises 34 hört auf zu fließen, das Magnetfeld der Sekundärwicklung 14 bricht zusammen. Dadurch wird das Magnetfeld der Primärwicklung 8 nicht mehr kompensiert, und an der Primärwicklung 8 tritt nun eine größere Primärspannung auf als bei geschlossener erster Schalteinrichtung 28. Durch diese vergrößerte Primärspannung wird der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I begrenzt . The secondary current Is of the secondary circuit 34 stops flowing, the magnetic field of the secondary winding 14 breaks down. As a result, the magnetic field of the primary winding 8 is no longer compensated, and now occurs at the primary winding 8, a larger primary voltage than when the first switching means 28. By this increased primary voltage of the current flowing through the high voltage line 4 current I is limited.
Sobald der Strom I den vorbestimmten Schwellenwert As soon as the current I reaches the predetermined threshold
unterschritten hat (und damit wieder ein Normalstrom durch die Hochspannungsleitung 4 fließt) , kann die erste Schalteinrichtung 28 wieder geschlossen werden. Dadurch wird wieder der erste Zustand der Impedanzeinheit 24 hergestellt, bei dem die Vorrichtung 1 den durch die Hochspannungsleitung 4 fließenden Strom I nur unwesentlich beeinträchtigt has fallen below (and thus again a normal current through the high voltage line 4 flows), the first switching device 28 can be closed again. As a result, the first state of the impedance unit 24 is again produced, in which the device 1 only insignificantly affects the current I flowing through the high-voltage line 4
beziehungsweise begrenzt. or limited.
Anstelle der ersten Schalteinrichtung 28 und des ersten impedanzbehafteten Bauelements 26 kann in dem Instead of the first switching device 28 and the first impedance-imparted device 26 may in the
Sekundärstromkreis 34 der Impedanzeinheit 24 auch eine schnell veränderliche Impedanz eingesetzt werden, welche im ersten Zustand eine geringe Impedanz aufweist und im zweiten Zustand eine höhere Impedanz aufweist. Derartige veränderbare Impedanzen können beispielsweise mittels eines supraleitenden Bauelements oder mittels einer sogenannten Smart-Coil realisiert werden. Secondary circuit 34 of the impedance unit 24 also a fast variable impedance are used, which has a low impedance in the first state and in the second state has a higher impedance. Such variable impedances can be realized for example by means of a superconducting device or by means of a so-called smart coil.
In Figur 2 ist ein beispielhaftes Ersatzschaltbild 201 für den Transformator 6 mit angeschlossener Impedanzeinheit 24 gemäß Figur 1 beim ersten Zustand der Impedanzeinheit (erste Schalteinrichtung 28 geschlossen) dargestellt. Das FIG. 2 shows an example of an equivalent circuit diagram 201 for the transformer 6 with connected impedance unit 24 according to FIG. 1 in the first state of the impedance unit (first switching device 28 closed). The
Ersatzschaltbild des Transformators 6 weist eine erste Equivalent circuit diagram of the transformer 6 has a first
Streuimpedanz Zsl, eine zweite Streuimpedanz Zs2 sowie eine Hauptimpedanz Zh des Transformators auf. Dabei ist die Stray impedance Zsl, a second stray impedance Zs2 and a main impedance Zh of the transformer on. It is the
Hauptimpedanz Zh viel größer als die zweite Streuimpedanz Zs2 und auch viel größer als die erste Streuimpedanz Zsl. Die beiden Streuimpedanzen Zsl und Zs2 weisen nur geringe Main impedance Zh is much larger than the second stray impedance Zs2 and also much larger than the first stray impedance Zsl. The two stray impedances Zsl and Zs2 have only small
Impedanzwerte auf. Im ersten Zustand der Impedanzeinheit 24 fließt also der Primärstrom I des Transformators als Impedance values. In the first state of the impedance unit 24, therefore, the primary current I of the transformer flows as
Sekundärstrom Is nahezu vollständig über die (geringe) zweite Streuimpedanz Zs2, die Spule 26 sowie die geschlossene erste Schalteinrichtung 28. Daher tritt zwischen dem ersten Secondary current Is almost completely across the (small) second leakage impedance Zs2, the coil 26 and the closed first switching device 28. Therefore occurs between the first
Primärwicklungsanschluss 10 und dem zweiten Primary winding terminal 10 and the second
Primärwicklungsanschluss 12 nur eine geringe Spannung auf. Durch diese geringe Primärspannung wird - wie oben Primary winding terminal 12 only a low voltage. This low primary voltage will - as above
ausführlich erläutert - der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I nur wenig beeinträchtigt. Optional kann die Spule 26 so gewählt werden, dass diese Spule 26 auch nur eine geringe Impedanz aufweist. explained in detail - the current flowing through the high voltage line 4 current I only slightly affected. Optionally, the Coil 26 can be chosen so that this coil 26 has only a low impedance.
In Figur 3 ist beispielhaft das Ersatzschaltbild 201 des Transformators 6 und die Impedanzeinheit 24 in deren zweiten Zustand (bei geöffneter erster Schalteinrichtung 28) In FIG. 3, by way of example, the equivalent circuit 201 of the transformer 6 and the impedance unit 24 are in their second state (when the first switching device 28 is open).
dargestellt. Der Strom I kann nun aufgrund der geöffneten ersten Schalteinrichtung 28 nicht mehr als Sekundärstrom Is über das impedanzbehaftete elektrische Bauelement 26 der Impedanzeinheit 24 fließen, sondern fließt vollständig als Hauptimpedanzstrom Ih über die Hauptimpedanz Zh. Da die shown. The current I can no longer flow as a secondary current Is via the impedance-affected electrical component 26 of the impedance unit 24 due to the opened first switching device 28, but flows completely as the main impedance current Ih over the main impedance Zh. Because the
Hauptimpedanz Zh viel größer ist als die erste Streuimpedanz Zsl und die zweite Streuimpedanz Zs2, tritt zwischen dem ersten Anschluss 10 und dem zweiten Anschluss 12 der Main impedance Zh is much larger than the first stray impedance Zsl and the second stray impedance Zs2, occurs between the first terminal 10 and the second terminal 12 of the
Primärwicklung eine größere Spannung auf als beim ersten Zustand der Impedanzeinheit 24. Dadurch wird der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I stärker begrenzt als beim ersten Zustand der Impedanzeinheit 24. Primary winding to a greater voltage than in the first state of the impedance unit 24. As a result, the current flowing through the high voltage line 4 current I is more limited than in the first state of the impedance unit 24th
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer In Figure 4 is another embodiment of a
Vorrichtung 401 zum Begrenzen des in der Hochspannungsleitung 4 fließenden elektrischen Stroms I dargestellt. Diese Device 401 for limiting the current flowing in the high voltage line 4 electrical current I shown. These
Vorrichtung 401 unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 nur dadurch, dass die Impedanzeinheit 24 als impedanzbehaftetes elektrisches Bauelement anstelle der Spule 26 einen Widerstand 405 aufweist. Bei dem Widerstand 405 kann es sich um einen ohmschen Widerstand 405 handeln, im Device 401 differs from device 1 according to FIG. 1 only in that impedance unit 24 has a resistor 405 instead of coil 26 as an impedance-applied electrical component. The resistor 405 may be an ohmic resistor 405, in the
Ausführungsbeispiel handelt es sich jedoch bei dem Widerstand 405 um einen supraleitenden resistiven Strombegrenzer 405. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann als impedanzbehaftetes elektrisches Bauelement auch ein supraleitender induktiver Strombegrenzer eingesetzt werden. In the embodiment, however, the resistor 405 is a superconducting resistive current limiter 405. In another embodiment, a superconducting inductive current limiter may also be used as the impedance-affected electrical component.
Dieser supraleitende resistive Strombegrenzer 405 weist in Abhängigkeit von der Temperatur einen unterschiedlich großen ohmschen Widerstand (und folglich auch eine unterschiedlich große Impedanz) auf. Der supraleitende resistive Strombegrenzer 405 wird gekühlt und ist bei Normalbetrieb supraleitend. Daher weist der supraleitende resistive This superconductive resistive current limiter 405 has a resistance of different magnitude as a function of the temperature (and consequently also a difference in impedance). The superconducting resistive Current limiter 405 is cooled and is superconducting during normal operation. Therefore, the superconducting resistive
Strombegrenzer 405 bei Normalbetrieb einen geringen ohmschen Widerstand und eine geringe elektrische Impedanz auf. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist im ersten Zustand der Impedanzeinheit 24 die erste Schalteinrichtung 28 geschlossen und der Sekundärstrom Is fließt durch die Sekundärwicklung 14, die erste Schalteinrichtung 28 und den supraleitenden resistiven Strombegrenzer 405. Sobald der durch die Current limiter 405 has a low ohmic resistance and a low electrical impedance during normal operation. As in the embodiment of FIG. 1, in the first state of the impedance unit 24, the first switching device 28 is closed and the secondary current Is flows through the secondary winding 14, the first switching device 28 and the superconducting resistive current limiter 405
Hochspannungsleitung 4 fließende Strom größer wird, wird der induzierte, durch den Sekundärstromkreis 34 fließende High voltage line 4 flowing current is greater, the induced, flowing through the secondary circuit 34
Sekundärstrom Is größer. Wenn der durch die Secondary current Is larger. If the by the
Hochspannungsleitung 4 fließende Strom unzulässig hohe Werte annimmt (Schwellenwert überschritten) , dann wird der  High voltage line 4 current flowing inadmissible high values (threshold exceeded), then the
supraleitende resistive Strombegrenzer 405 durch den größer werdenden Sekundärstrom Is so stark erwärmt, dass dieser seine supraleitende Eigenschaft verliert und der elektrische Widerstand stark ansteigt. Dadurch wird der Sekundärstrom Is kleiner, das Magnetfeld der Sekundärwicklung schwächer, und folglich steigt die über der Primärwicklung 8 auftretende Spannung an. Zusätzlich kann dann die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet werden, wodurch der Sekundärstrom auf Null absinkt und die Spannung über der Primärwicklung 8 nochmals ansteigt. Der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I wird dadurch wirkungsvoll begrenzt. superconducting resistive current limiter 405 is heated by the increasing secondary current Is so strong that it loses its superconducting property and the electrical resistance increases sharply. As a result, the secondary current Is smaller, the magnetic field of the secondary winding weaker, and consequently the voltage occurring across the primary winding 8 increases. In addition, the first switching device 28 can then be opened, whereby the secondary current drops to zero and the voltage across the primary winding 8 increases again. The current I flowing through the high voltage line 4 is thereby effectively limited.
In Figur 5 ist ein Ersatzschaltbild 501 des Transformators 6 sowie die Impedanzeinheit 24 gemäß der Figur 4 beim ersten Zustand der Impedanzeinheit 24 (geschlossene erste FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram 501 of the transformer 6 and the impedance unit 24 according to FIG. 4 in the first state of the impedance unit 24 (closed first
Schalteinrichtung 28) dargestellt. In Figur 6 ist dieses Ersatzschaltbild 501 beim zweiten Zustand der Impedanzeinheit 24 (geöffnete erste Schalteinrichtung 28) dargestellt. Die Erläuterungen zum Ersatzschaltbild gemäß den Figuren 2 und 3 treffen sinngemäß auch auf die Figuren 5 und 6 zu. In Figur 5 ist der Normalbetrieb dargestellt, bei dem die erste Switching device 28) is shown. FIG. 6 shows this equivalent circuit diagram 501 in the second state of the impedance unit 24 (opened first switching device 28). The explanations on the equivalent circuit diagram according to FIGS. 2 and 3 also apply mutatis mutandis to FIGS. 5 and 6. In Figure 5, the normal operation is shown, in which the first
Schalteinrichtung 28 geschlossen ist und der Strom nahezu vollständig durch die Impedanzeinheit 24 (das heißt, durch den supraleitenden resistiven Strombegrenzer 405 und die erste Schalteinrichtung 28) fließt. Im Falle eines Überstroms wird der Strom I auf der Primärseite größer und damit auch der Strom Is auf der Sekundärseite des Transformators. Switching device 28 is closed and the power almost completely through the impedance unit 24 (that is, through the superconducting resistive current limiter 405 and the first switching device 28) flows. In the case of an overcurrent, the current I on the primary side becomes larger and thus also the current Is on the secondary side of the transformer.
Dadurch steigt der Strom durch den supraleitenden  This increases the current through the superconducting
Strombegrenzer 405 an. Dadurch erwärmt sich der supraleitende Strombegrenzer 405 und verliert seine supraleitende Current limiter 405 on. As a result, the superconducting current limiter 405 heats up and loses its superconducting
Eigenschaft. Daher steigen die Resistanz und die Impedanz des Strombegrenzers 405 deutlich an. Damit steigt auch die (auf der Primärseite wirksame) Impedanz des Transformators 6 an.Property. Therefore, the resistance and the impedance of the current limiter 405 increase significantly. Thus, the (effective on the primary side) impedance of the transformer 6 increases.
In dem Transformator 6 wird nämlich nun die elektrische Namely, in the transformer 6 is now the electrical
Parallelschaltung aus der Hauptimpedanz Zh und dem Parallel connection of the main impedance Zh and the
supraleitenden resistiven Strombegrenzer 405 wirksam (die zweite Streuimpedanz Zs2 ist vernachlässigbar gering) . An der Primärwicklung des Transformators 6 vergrößert sich der superconducting resistive current limiter 405 (the second stray impedance Zs2 is negligible). At the primary winding of the transformer 6 increases
Spannungsabfall; die Vorrichtung 401 begrenzt den Strom I. Voltage drop; the device 401 limits the current I.
Zusätzlich kann nun die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet werden. Sobald die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet wird, vergrößert sich die Impedanz der Impedanzeinheit 24 weiter. Damit vergrößert sich auch die auf der Primärseite wirksame Impedanz, der Überstrom (Kurzschlussstrom) wird jetzt allein durch die erste Streuimpedanz Zsl und die Hauptimpedanz Zh (welche im gesättigten Zustand vorliegt) begrenzt. Bedingt durch die vergleichsweise große Hauptimpedanz Zh tritt an der Primärwicklung des Transformators 6 ein großer In addition, the first switching device 28 can now be opened. As soon as the first switching device 28 is opened, the impedance of the impedance unit 24 increases further. Thus, the effective on the primary side impedance increases, the overcurrent (short-circuit current) is now limited only by the first stray impedance Zsl and the main impedance Zh (which is present in the saturated state). Due to the comparatively large main impedance Zh occurs at the primary winding of the transformer 6, a large
Spannungsabfall auf. Dadurch gelangt der Kern des Voltage drop up. This gets the heart of the
Transformators 6 in die Sättigung. Da der Kern des Transformers 6 in the saturation. Because the core of
Transformators bei Nennbetrieb kaum magnetischen Fluss trägt und zudem der Kern vorteilhafterweise klein ausgeführt werden soll, kann der Kern in einer bevorzugten Variante mit Transformer at rated operation carries little magnetic flux and also the core is advantageously designed to be small, the core in a preferred variant with
nichtkornorientierten Blechen ausgeführt sein. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass die nichtkornorientierten Bleche später in Sättigung übergehen als andere Bleche und dadurch mehr Restpermeabilität im Kurzschlussbetrieb zur Verfügung steht. Alternativ kann der Transformator auch als ein be executed non-grain oriented sheets. This has the additional advantage that the non-grain-oriented sheets pass into saturation later than other sheets and thus more residual permeability in short-circuit operation is available. Alternatively, the transformer can also act as a
sogenannter Transractor ausgeführt werden, welcher in der österreichischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen so-called Transractor be executed, which in the Austrian patent application with the file number
A51035/2016 beschrieben ist. A51035 / 2016 is described.
Wie oben bereits erwähnt, kann nach dem Erkennen des As already mentioned above, after recognizing the
Überstroms die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet werden, vergleiche Figur 6. Dadurch wird der Sekundärstrom Overcurrent, the first switching device 28 are opened, see Figure 6. This is the secondary current
unterbrochen. Damit kann zum einen das supraleitende Bauteil (zum Beispiel eine supraleitende Wicklung oder das interrupted. Thus, on the one hand, the superconducting component (for example, a superconducting winding or the
supraleitende Widerstandselement) im supraleitenden superconducting resistance element) in the superconducting
Strombegrenzer 405 abkühlen, zum anderen steigt damit die (auf der Primärseite) wirksame Impedanz des Transformators 6 weiter an. Cool current limiter 405, on the other hand so that increases the (on the primary side) effective impedance of the transformer 6 on.
Es ist von Vorteil, als erste Schalteinrichtung 28 einen Leistungsschalter mit einer möglichst geringen Eigenzeit zu verwenden. Die Eigenzeit beschreibt die Zeitspanne vom It is advantageous to use as the first switching device 28, a circuit breaker with the lowest possible proper time. The own time describes the period from
Auftreten des Schaltsignals für den Leistungsschalter bis zum sicheren Abschalten des Stroms Is (beispielsweise bis zum Erreichen des Löschhubes eines mechanischen Occurrence of the switching signal for the circuit breaker until safe shutdown of the current Is (for example, until reaching the quenching stroke of a mechanical
Leistungsschalters) . Vorzugsweise kann ein Leistungsschalter mit einer Eigenzeit kleiner 3 Millisekunden verwendet werden. Wenn im Sekundärstromkreis zusätzliche nichtlineare  Circuit breaker). Preferably, a circuit breaker with a proper time less than 3 milliseconds can be used. If in the secondary circuit additional non-linear
Bauelemente vorhanden sind, dann können auch längere Components are present, then longer
Eigenzeiten ausreichend sein, zum Beispiel 15 Millisekunden. Own times are sufficient, for example 15 milliseconds.
Nach der Klärung des Fehlers und dem Verringern des durch die Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms I kann die erste Schalteinrichtung 28 wieder geschlossen werden. Der supraleitende resistive Strombegrenzer 405 ist dann abgekühlt und weist wieder eine geringe Impedanz auf (wirkt also im Wesentlichen wie ein Kurzschluss auf der Sekundärseite des Transformators) . Die Vorrichtung zum Begrenzen des Stroms arbeitet jetzt wieder im Normalbetrieb. After clarifying the error and reducing the electric current I flowing through the high voltage line, the first switching device 28 can be closed again. The superconductive resistive current limiter 405 is then cooled and again has a low impedance (thus acts essentially as a short circuit on the secondary side of the transformer). The device for limiting the current now works again in normal operation.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer In Figure 7 is another embodiment of a
Vorrichtung 701 zur Begrenzen des in der Hochspannungsleitung 4 fließenden elektrischen Stroms I dargestellt. Dabei ist im Sekundärstromkreis 34 lediglich die Sekundärwicklung 14 des Transformators 6 sowie die erste Schalteinrichtung 28 vorhanden. Die erste Schalteinrichtung 28 dient zum Device 701 for limiting the current flowing in the high voltage line 4 electric current I shown. It is in the Secondary circuit 34, only the secondary winding 14 of the transformer 6 and the first switching device 28 is present. The first switching device 28 is used for
Kurzschließen der Sekundärwicklung 14. Die erste Shorting the secondary winding 14. The first
Schalteinrichtung 28 verbindet also in der ersten Switching device 28 thus connects in the first
Schaltstellung den ersten Anschluss 16 und den zweiten Switching position the first terminal 16 and the second
Anschluss 18 der Sekundärwicklung miteinander. In der zweiten Schaltstellung trennt die erste Schalteinrichtung 28 den ersten Anschluss 16 vom zweiten Anschluss 18 der Terminal 18 of the secondary winding together. In the second switching position, the first switching device 28 disconnects the first connection 16 from the second connection 18
Sekundärwicklung 14. Secondary winding 14.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist die Impedanzeinheit 24 frei von einem impedanzbehafteten Bauelement. Daher ist im Sekundärstromkreis 34 des Transformators im Wesentlichen lediglich die Impedanz der Sekundärwicklung 14 sowie die Impedanz der elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Sekundärwicklung 14 und der ersten Schalteinrichtung 28 wirksam. Die Verbindungsleitungen weisen stets eine (wenn auch sehr kleine) Impedanz auf. Der Sekundärstromkreis 34 weist also (bei geschlossener erster Schalteinrichtung 28, d.h. beim ersten Zustand der Impedanzeinheit) eine sehr kleine elektrische Impedanz auf. Bei Auftreten eines In the embodiment of FIG. 7, the impedance unit 24 is free of an impedance-affected component. Therefore, in the secondary circuit 34 of the transformer, substantially only the impedance of the secondary winding 14 and the impedance of the electrical connection lines between the secondary winding 14 and the first switching device 28 are effective. The connection lines always have an (albeit very small) impedance. The secondary circuit 34 thus has a very small electrical impedance (when the first switching device 28 is closed, i.e. at the first state of the impedance unit). When a
Überstroms wird die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet. Overcurrent, the first switching device 28 is opened.
Ansonsten läuft das Verfahren zum Begrenzen des elektrischen Stroms gleichartig ab wie bei der Vorrichtung gemäß Figur 1. Otherwise, the method for limiting the electric current is the same as in the device according to FIG. 1.
Insbesondere beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 kann als erste Schalteinrichtung 28 optional beispielsweise ein handelsüblicher Mittelspannungs-Kurzschlussstrombegrenzer eingesetzt werden. Es kann zum Beispiel ein sogenannter Is- Begrenzer (Is-Limiter) eingesetzt werden (der beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE4414289A1 bekannt ist) oder ein CliP (current limiting protector) . Als Schalteinrichtung kann insbesondere auch ein leistungselektronischer In particular, in the embodiment of Figure 7 can be used as the first switching device 28 optionally, for example, a commercially available medium-voltage short circuit current limiter. For example, it is possible to use a so-called Is limiter (is limiter) (which is known, for example, from published patent application DE4414289A1) or a CliP (current limiting protector). As a switching device can in particular also a power electronic
Leistungsschalter verwendet werden. Derartige Circuit breaker can be used. such
Schalteinrichtungen können auch bei den anderen Switching devices can also work with the others
Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Bei manchen derartigen Schalteinrichtungen müssen nach einer einmaligen Benutzung jedoch Sicherungselemente oder Schaltelemente ausgetauscht werden, da diese Art von Schalteinrichtung nur für eine einmalige Benutzung vorgesehen ist. Dieser Nachteil könnte jedoch durch redundante (zum Beispiel parallel Embodiments are used. For some However, such switching devices after a single use, however, fuse elements or switching elements must be replaced, since this type of switching device is intended only for a single use. However, this disadvantage could be due to redundant (for example, parallel
geschaltete) Schalteinrichtungen vermieden werden. switched) switching devices are avoided.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer In Figure 8 is another embodiment of a
Vorrichtung 801 zum Begrenzen des durch die Device 801 for limiting the by the
Hochspannungsleitung 4 fließenden Stroms I dargestellt. Bei dieser Vorrichtung 801 weist die Impedanzeinheit 24 einen ersten elektrischen Impedanzzweig 804 und einen zweiten elektrischen Impedanzzweig 808 auf. Der erste elektrische Impedanzzweig 804 weist die erste Schalteinrichtung 28 und das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 (hier: beispielhaft die Spule 26) auf. Der zweite elektrische Impedanzzweig 808 weist eine zweite Schalteinrichtung 812 und ein zweites impedanzbehaftetes Bauelement 816 (hier beispielhaft eine zweite Spule 816) auf. Dabei können die beiden  High voltage line 4 flowing current I shown. In this device 801, the impedance unit 24 has a first electrical impedance branch 804 and a second electrical impedance branch 808. The first electrical impedance branch 804 has the first switching device 28 and the first impedance-affected component 26 (here by way of example the coil 26). The second electrical impedance branch 808 has a second switching device 812 and a second impedance-affected component 816 (here by way of example a second coil 816). The two can
impedanzbehafteten Bauelemente 26, 816 unterschiedliche elektrische Impedanzen aufweisen; in einem Spezialfall können sie aber auch gleich elektrische Impedanzen aufweisen. impedance-affected components 26, 816 have different electrical impedances; in a special case, however, they can also have equal electrical impedances.
Der erste elektrische Impedanzzweig 804 ist parallel The first electrical impedance branch 804 is parallel
geschaltet zu dem zweiten elektrischen Impedanzzweig 808. Mittels der ersten Schalteinrichtung 28 kann der erste elektrische Impedanzzweig 804 wirksam in den switched to the second electrical impedance branch 808. By means of the first switching device 28, the first electrical impedance branch 804 can be effectively in the
Sekundärstromkreis 34 des Transformator 6 geschaltet werden; mittels der zweiten Schalteinrichtung 812 kann der zweite elektrische Impedanzzweig 808 wirksam in den  Secondary circuit 34 of the transformer 6 are switched; By means of the second switching device 812, the second electrical impedance branch 808 can be effectively inserted into the
Sekundärstromkreis 34 des Transformators 6 geschaltet werden. Mittels der ersten Schalteinrichtung 28 ist also der erste elektrische Impedanzzweig 804 schaltbar (insbesondere  Secondary circuit 34 of the transformer 6 are switched. By means of the first switching device 28 so the first electrical impedance branch 804 is switchable (in particular
elektrisch auftrennbar) ; mittels der zweiten electrically separable); by means of the second
Schalteinrichtung 812 ist der zweite elektrische Switching device 812 is the second electrical
Impedanzzweig 808 schaltbar (insbesondere elektrisch Impedanzzweig 808 switchable (in particular electrically
auftrennbar) . Wenn sowohl die erste Schalteinrichtung 28 als auch die zweite Schalteinrichtung 812 geschlossen sind, dann weist die Impedanzeinheit 24 ihre geringstmögliche Impedanz auf separable). When both the first switching device 28 and the second switching device 812 are closed, then the impedance unit 24 has its lowest possible impedance
(bestimmt durch die Parallelschaltung des ersten (determined by the parallel connection of the first
impedanzbehafteten Bauelements 26 und des zweiten impedance-affected device 26 and the second
impedanzbehafteten Bauelements 816). Dies entspricht dem ersten Zustand der Impedanzeinheit 24. Wenn die erste impedance-affected device 816). This corresponds to the first state of the impedance unit 24. If the first
Schalteinrichtung 28 geöffnet wird, dann ist im Switching device 28 is opened, then is in
Sekundärstromkreis 34 nur noch das zweite impedanzbehaftete Bauelement 816 wirksam, die Impedanz der Impedanzeinheit 24 ist also vergrößert. Wenn später auch noch die zweite Secondary circuit 34 only the second impedance-imparted device 816 is effective, the impedance of the impedance unit 24 is thus increased. If later, the second
Schalteinrichtung 812 geöffnet wird, dann ist im Switching device 812 is opened, then is in
Sekundärstromkreis keines der impedanzbehafteten Bauelemente 26, 816 mehr wirksam, die Impedanz des der Impedanzeinheit 24 geht gegen unendlich. Dies entspricht dem zweiten Zustand der Impedanzeinheit 24. Secondary circuit none of the impedance components 26, 816 more effective, the impedance of the impedance unit 24 goes to infinity. This corresponds to the second state of the impedance unit 24.
Mittels dieser Strombegrenzungsvorrichtung 801 kann der in der Hochspannungsleitung fließende Strom I stufenweise begrenzt werden (in Abhängigkeit von der Größe des By means of this current limiting device 801, the current I flowing in the high voltage line can be limited stepwise (depending on the size of the
Überstroms/Kurzschlussstroms) . Overcurrent / short-circuit current).
Im Folgenden sei angenommen, dass das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 eine kleinere Induktivität (und damit auch eine kleinere Impedanz) aufweist als das zweite impedanzbehaftete Bauelement 816. Im Normalbetrieb (bei Normalstrom) fließt der Strom Is durch das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 (mit der kleineren Induktivität) , daher ist der Spannungsabfall über der Primärwicklung 8 vergleichsweise gering. Die In the following, it is assumed that the first impedance-affected component 26 has a smaller inductance (and therefore also a smaller impedance) than the second impedance-affected component 816. In normal operation (at normal current), the current Is flows through the first impedance-affected component 26 (with the smaller impedance) Inductance), therefore, the voltage drop across the primary winding 8 is comparatively low. The
Impedanz des Kurzschlussstrombegrenzers 801 ist also relativ klein; der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I wird kaum behindert/begrenzt . Impedance of the Kurzschlussstrombegrenzers 801 is therefore relatively small; the current I flowing through the high voltage line 4 is hardly hindered / limited.
Im Kurzschlussfall (das heißt, wenn der durch die In the case of short circuit (that is, if the by the
Hochspannungsleitung 4 fließende Strom I über den High voltage line 4 flowing current I over the
Schwellenwert ansteigt) wird die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet; die zweite Schalteinrichtung 812 bleibt geschlossen. Dadurch kommutiert der Strom von dem ersten elektrischen Impedanzzweig 804 in den zweiten elektrischen Impedanzzweig 808. Die Impedanz der Impedanzeinheit 24 wird also vergrößert, der Sekundärstrom Is im Sekundärstromkreis 34 verkleinert. Dadurch wird die Spannung über der Threshold increases) becomes the first switching device 28 open; the second switching device 812 remains closed. As a result, the current commutates from the first electrical impedance branch 804 into the second electrical impedance branch 808. The impedance of the impedance unit 24 is thus increased, and the secondary current Is in the secondary circuit 34 is reduced. This will increase the voltage over the
Primärwicklung 8 vergrößert und der durch die Primary winding 8 and enlarged by the
Hochspannungsleitung 4 fließende Überstrom I verringert. High voltage line 4 flowing overcurrent I reduced.
Die Ausführung der impedanzbehafteten Bauelemente 26, 816 kann unterschiedlich sein. Das erste impedanzbehaftete The design of the impedance-affected components 26, 816 may be different. The first impedance-affected
Bauelement 26 und/oder das zweite impedanzbehaftete Component 26 and / or the second impedance-affected
Bauelement 816 können beispielsweise jeweils als eine Spule, ein ohmscher Widerstand oder ein supraleitendes Bauelement (insbesondere als ein supraleitender resistiver For example, device 816 may be each referred to as a coil, an ohmic resistor, or a superconducting device (particularly as a superconductive resistive device)
Strombegrenzer) ausgestaltet sein. Die erste Current limiter) be configured. The first
Schalteinrichtung 28 und/oder die zweite Schalteinrichtung 812 können vorzugsweise jeweils als ein Leistungsschalter (insbesondere als ein leistungselektronischer Switching device 28 and / or the second switching device 812 may each preferably as a power switch (in particular as a power electronic
Leistungsschalter) ausgestaltet sein. Solch ein Circuit breaker) be configured. Such a
leistungselektronischer Leistungsschalter kann power electronic circuit breaker can
leistungselektronische Bauelemente aufweisen, welche den Strom zu jedem Zeitpunkt zu Null führen können (das heißt, abschalten können) . Solche leistungselektronischen have power electronic components, which can lead to the current at any time to zero (that is, can turn off). Such power electronic
Bauelemente können beispielsweise IGBTs oder GTO-Thyristoren sein (IGBT = Insulated-Gate Bipolar Transistor, GTO-Thyristor = Gate Turn-Off Thyristor) . Um einen derartigen Components may be, for example, IGBTs or GTO thyristors (IGBT = insulated gate bipolar transistor, GTO thyristor = gate turn-off thyristor). To such a
leistungselektronischen Leistungsschalter zu öffnen, werden die leistungselektronischen Bauelemente gesperrt. To open power electronic circuit breaker, the power electronic components are locked.
Variante A: Das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 und das zweite impedanzbehaftete Bauelement 816 sind als zwei Variant A: The first impedance-affected device 26 and the second impedance-affected device 816 are as two
Luftdrosseln ausgestaltet. Im Kurzschlussfall wird die erste Schalteinrichtung 28 vor der ersten Luftdrossel 26 geöffnet und es entsteht ein Lichtbogen in der ersten Air throttles designed. In the case of a short circuit, the first switching device 28 is opened in front of the first air throttle 26 and an arc is created in the first one
Schalteinrichtung 28. Mittels der zweiten Schalteinrichtung 812 wird der Lichtbogen auf die zweite Luftdrossel 816 kommutiert . Switching device 28. By means of the second switching device 812, the arc is commutated to the second air throttle 816.
Variante B: Das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 ist als supraleitendes Bauelement ausgeführt und ist im Normalbetrieb in den Sekundärstromkreis 34 geschaltet (erste Variant B: The first impedance-affected component 26 is designed as a superconducting component and is connected in normal operation in the secondary circuit 34 (first
Schalteinrichtung 28 geschlossen) . Das erste Switching device 28 closed). The first
impedanzbehaftete Bauelement 26 hat im supraleitenden Zustand eine vergleichsweise kleine Induktivität und Impedanz; das zweite impedanzbehaftete Bauelement 816 ist als eine impedance-affected device 26 has a comparatively small inductance and impedance in the superconducting state; the second impedance-affected device 816 is as a
Luftdrossel größerer Induktivität und Impedanz ausgestaltet. Bei Erkennung eines Kurzschlusses/Überstroms wird die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet und die zweite Air throttle larger inductance and impedance designed. Upon detection of a short circuit / overcurrent, the first switching device 28 is opened and the second
Schalteinrichtung 812 geschlossen. Bis zum Nulldurchgang des Sekundärstromes fließt der Strom Is weiterhin durch den ersten elektrischen Impedanzzweig 804 und damit durch das supraleitende erste Bauelement 26. Dieser große Sekundärstrom erwärmt das erste Bauelement 26, wodurch die Impedanz des ersten Bauelements 26 ansteigt. Dadurch wird die erste  Switching device 812 closed. Until the zero crossing of the secondary current, the current Is continues to flow through the first electrical impedance branch 804 and thus through the superconducting first component 26. This large secondary current heats the first component 26, as a result of which the impedance of the first component 26 rises. This will be the first
Halbwelle des Sekundärstroms Is und damit die erste Halbwelle des Überstromes begrenzt. Beim Nulldurchgang des Stroms Is erlischt der Lichtbogen. Der Sekundärstrom Is kann jetzt nicht mehr durch die Drosselspule 26 fließen, sondern er fließt jetzt durch die Luftdrossel 816 (mit größerer Half-wave of the secondary current Is and thus limits the first half-wave of the overcurrent. At the zero crossing of the current Is the arc goes out. The secondary current Is can no longer flow through the inductor 26, but it now flows through the air throttle 816 (with larger
Induktivität und Impedanz) und wird dadurch weiter begrenzt. Inductance and impedance) and is thereby further limited.
Anstelle der ersten Schalteinrichtung 28 und der zweiten Schalteinrichtung 812 kann auch ein Umschalter eingesetzt werden. Optional können die erste Drosselspule 26 und/oder die zweite Drosselspule 816 auch als eine Drosselspule variabler Induktivität ausgeführt sein (z. B. als eine sogenannte Smart-Coil) . Instead of the first switching device 28 and the second switching device 812, a changeover switch can also be used. Optionally, the first choke coil 26 and / or the second choke coil 816 may also be implemented as a choke coil of variable inductance (eg, as a so-called smart coil).
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist der Betrag der zweiten elektrischen Impedanz beim zweiten Zustand der In the embodiment of Figure 8, the amount of the second electrical impedance in the second state of
Impedanzeinheit 24 mindestens fünfmal, insbesondere Impedance unit 24 at least five times, in particular
mindestens zehnmal, so groß wie der Betrag der ersten elektrischen Impedanz beim ersten Zustand der Impedanzeinheit 24. Der Unterschied zwischen der ersten elektrischen Impedanz und der zweiten elektrischen Impedanz kann aber auch at least ten times as large as the amount of the first electrical impedance at the first state of the impedance unit 24. The difference between the first electrical impedance and the second electrical impedance but can also
wesentlich größer sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn beim ersten Zustand die erste elektrische Impedanz lediglich durch (sehr kleine) Leitungsimpedanzen gebildet wird, während beim zweiten Zustand die zweite elektrische Impedanz im Wesentlichen durch ein eigenständiges be much larger. This is the case in particular when, in the first state, the first electrical impedance is formed only by (very small) line impedances, whereas in the second state the second electrical impedance is essentially formed by a separate line
impedanzbehaftetes Bauelement gebildet wird. impedance-affected component is formed.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das erste In other embodiments, the first
impedanzbehaftete Bauelement 26 und/oder das zweite impedance-affected device 26 and / or the second
impedanzbehaftete Bauelement 816 allgemein jeweils als eine Spule, ein Widerstand oder als ein supraleitendes Bauelement ausgestaltet sein. impedance-affected device 816 may be generally configured in each case as a coil, a resistor or as a superconducting device.
In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer In Figure 9 is another embodiment of a
Vorrichtung 901 zum Begrenzen des in der Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms I dargestellt. Diese Device 901 for limiting the current flowing in the high voltage line electrical current I shown. These
Vorrichtung 901 unterscheidet sich von der in Figur 8 Device 901 differs from that in FIG. 8
dargestellten Vorrichtung 801 dadurch, dass in den zweiten elektrischen Impedanzzweig 808 lediglich die zweite shown apparatus 801 in that in the second electrical impedance branch 808, only the second
Schalteinrichtung 812 vorhanden ist. Der zweite elektrische Impedanzzweig 808 ist jedoch frei von einem Switching device 812 is present. However, the second electrical impedance branch 808 is free of one
impedanzbehafteten Bauelement, so dass der zweite elektrische Impedanzzweig 808 bei geschlossener zweiter Schalteinrichtung 812 die Sekundärwicklund 14 kurzschließt. Durch Schließen der zweiten Schalteinrichtung 812 lässt sich (ähnlich wie bei der Vorrichtung 701 gemäß Figur 7) ein erster Zustand der impedance-affected component, so that the second electrical impedance branch 808 short-circuits the Sekundärwicklund 14 with the second switching device 812 closed. By closing the second switching device 812 can be (similar to the device 701 of Figure 7), a first state of
Impedanzeinheit 24 erreichen, in dem diese Impedanzeinheit 24 eine sehr geringe elektrische Impedanz (nahezu Null) Impedance unit 24, in which this impedance unit 24 has a very low electrical impedance (almost zero)
aufweist . having .
Bei Normalbetrieb sind die erste Schalteinrichtung 28 sowie die zweite Schalteinrichtung 812 geschlossen. Der In normal operation, the first switching device 28 and the second switching device 812 are closed. The
Sekundärstrom fließt nahezu vollständig durch den zweiten elektrischen Impedanzzweig 808. Im Überstromfall/Kurzschlussfall wird die zweite Secondary current flows almost completely through the second electrical impedance branch 808 Overcurrent case / short circuit becomes the second
Schalteinrichtung 812 geöffnet. Dadurch wird das erste impedanzbehaftete Bauelement 26 im Sekundärstromkreis 34 wirksam. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Switching device 812 opened. As a result, the first impedance-affected component 26 in the secondary circuit 34 is effective. It is advantageous if the
Lichtbogenspannung der zweiten Schalteinrichtung 812 Arc voltage of the second switching device 812
ausreichend hoch ist, um den Strom vollständig von dem zweiten elektrischen Impedanzzweig 808 in den ersten is sufficiently high to completely remove the current from the second electrical impedance branch 808 to the first
elektrischen Impedanzzweig 804 zu kommutieren. Als erste Schalteinrichtung 28 und als zweite Schalteinrichtung 812 kann hierbei jeweils vorteilhaft ein Leistungsschalter eingesetzt werden, der zum Schalten von Gleichströmen electrical impedance branch 804 to commute. As the first switching device 28 and as the second switching device 812, in each case a circuit breaker can advantageously be used which is suitable for switching direct currents
entwickelt worden ist. Ein derartiger Leistungsschalter ist vorteilhaft aufgrund der hohen Lichtbogenspannung, die beim Schalten auftritt. has been developed. Such a circuit breaker is advantageous due to the high arc voltage that occurs when switching.
Im Kurzschlussfall wird also die zweite Schalteinrichtung 812 geöffnet, und es entsteht ein Lichtbogen in der Schaltstrecke der zweiten Schalteinrichtung 812. Durch die In the case of a short circuit, therefore, the second switching device 812 is opened, and there is an arc in the switching path of the second switching device 812. By the
Lichtbogenspannung in der zweiten Schalteinrichtung 812 kommutiert ein Teil des Sekundärstroms auf den ersten Arc voltage in the second switching device 812 commutes part of the secondary current to the first
elektrischen Impedanzzweig 804. Bei ausreichend hoher electrical impedance branch 804. At sufficiently high
Lichtbogenspannung der zweiten Schalteinrichtung 812 Arc voltage of the second switching device 812
kommutiert ein ausreichend großer Strom auf den ersten elektrischen Impedanzzweig 804, so dass in der Folge der Lichtbogen in der zweiten Schalteinrichtung 812 erlischt und die Schaltstrecke der zweiten Schalteinrichtung 812 A sufficiently large current commutates on the first electrical impedance branch 804, so that subsequently the arc in the second switching device 812 goes out and the switching path of the second switching device 812 goes out
ausreichend isoliert. Durch die Impedanz des ersten sufficiently isolated. By the impedance of the first
impedanzbehafteten Bauelements 26 wird nun der impedance-affected device 26 will now be the
Kurzschlussstrom I auf der Primärseite des Transformators 6 ausreichend begrenzt. Short-circuit current I on the primary side of the transformer 6 sufficiently limited.
Eine Variante der Vorrichtung 901 kann folgendermaßen A variant of the device 901 may be as follows
ausgestaltet sein: die erste Drosselspule 26 wird be configured: the first choke coil 26 is
supraleitend ausgeführt und ist im Normalbetrieb in den superconducting executed and is in normal operation in the
Sekundärstromkreis 34 geschaltet (erste Schalteinrichtung 28 geschlossen) . Bei Auftreten eines Überstroms/Kurzschlusses wird die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet. Bis zum Nulldurchgang des Kurzschlussstromes fließt der Sekundärstrom Is weiterhin durch die supraleitende Drosselspule 26. Der hohe Kurzschlussstrom führt zur Erwärmung der supraleitenden Drosselspule und lässt die Supraleitung zusammenbrechen. Secondary circuit 34 connected (first switching device 28 closed). When an overcurrent / short circuit occurs, the first switching device 28 is opened. Until the Zero crossing of the short-circuit current, the secondary current Is continues to flow through the superconducting inductor 26. The high short-circuit current leads to heating of the superconducting inductor and causes the superconductivity collapse.
Daraufhin steigt die Impedanz der Drosselspule 26 stark an und der Kurzschlussstrom wird begrenzt (und damit As a result, the impedance of the choke coil 26 increases sharply and the short-circuit current is limited (and thus
gewissermaßen in die Hauptimpedanz des Transformators in a sense, into the main impedance of the transformer
gedrängt, vergleiche das Ersatzschaltbild) . Beim nächsten oder übernächsten Nulldurchgang des Kurzschlussstromes unterbricht die erste Schalteinrichtung 28 den Strom durch die supraleitende Drossel 26, damit fließt der Strom urged, compare the equivalent circuit diagram). At the next or after next zero crossing of the short-circuit current, the first switching device 28 interrupts the current through the superconducting inductor 26, thus the current flows
vollständig durch die Hauptimpedanz des Transformators. Der zweite elektrische Impedanzzweig 808 ist bei dieser Variante nicht vorhanden. Damit funktioniert die Vorrichtung gemäß dieser Variante ähnlich wie die Vorrichtung 401 gemäß Figur 4 mit . completely through the main impedance of the transformer. The second electrical impedance branch 808 is not present in this variant. In this way, the device according to this variant functions similarly to the device 401 according to FIG.
In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer In Figure 10 is another embodiment of a
Vorrichtung 1001 zum Begrenzen des in der Device 1001 for limiting the in the
Hochspannungsleitung 4 fließenden elektrischen Stroms I dargestellt. Bei dieser Vorrichtung 1001 weist der zweite elektrische Impedanzzweig 808 lediglich das zweite High voltage line 4 flowing electric current I shown. In this device 1001, the second electrical impedance branch 808 has only the second one
impedanzbehaftete Bauelement 816 auf. Der zweite elektrische Impedanzzweig 808 ist schalteinrichtungsfrei; der zweite elektrische Impedanzzweig 808 weist also nicht die zweite Schalteinrichtung 812 auf. Das erste impedanzbehaftete impedance-affected device 816 on. The second electrical impedance branch 808 is switchless; the second electrical impedance branch 808 thus does not have the second switching device 812. The first impedance-affected
Bauelement 26 ist supraleitend ausgeführt und ist im Component 26 is designed superconducting and is in
Ausführungsbeispiel eine supraleitende Drosselspule. Embodiment, a superconducting reactor.
Im Normalbetrieb ist die erste Schalteinrichtung 28 In normal operation, the first switching device 28
geschlossen, so dass die supraleitende Drosselspule 26 in den Sekundärstromkreis 34 geschaltet ist. Bei Auftreten eines Überstroms/Kurzschlusses wird die erste Schalteinrichtung 28 geöffnet. Bis zum nächsten Nulldurchgang des closed, so that the superconducting reactor 26 is connected in the secondary circuit 34. When an overcurrent / short circuit occurs, the first switching device 28 is opened. Until the next zero crossing of the
Kurzschlussstromes fließt der Sekundärstrom Is zum größten Teil weiterhin durch das erste impedanzbehaftete Bauelement 26. Der hohe Kurzschlussstrom erwärme die supraleitende Drosselspule 26, woraufhin diese ihre supraleitende Short circuit current, the secondary current Is largely flows through the first impedance-subject device 26. The high short-circuit current heats the superconducting Choke coil 26, whereupon these are their superconducting
Eigenschaft verliert und die Impedanz der Drosselspule 26 ansteigt. Die vergrößerte Impedanz der Drosselspule 26 begrenzt den Kurzschlussstrom in der ersten Stromhalbwelle. Beim nächsten Nulldurchgang des Stroms erlischt der Property loses and the impedance of the inductor 26 increases. The increased impedance of the choke coil 26 limits the short-circuit current in the first current half-cycle. The next zero crossing of the current goes out
Lichtbogen, so dass der Strom nicht mehr durch die erste supraleitende Drosselspule 26 fließen kann. Der Strom wird also mittels der ersten Schalteinrichtung 28 unterbrochen und fließt jetzt vollständig durch das zweite impedanzbehaftete Bauelement 816, welches im Ausführungsbeispiel als eine Arc, so that the current can not flow through the first superconducting inductor 26. The current is thus interrupted by means of the first switching device 28 and now flows completely through the second impedance-imparted component 816, which in the exemplary embodiment as a
Luftdrossel 816 größerer Induktivität ausgestaltet ist. Air throttle 816 greater inductance is configured.
Dadurch wird der Kurzschlussstrom noch stärker begrenzt. In dieser Ausführung kann es sinnvoll sein, den Transformator 6 auf eine große magnetische Durchflutung hin auszulegen (damit die Hauptimpedanz Zh nicht zu klein wird) . In anderen As a result, the short-circuit current is limited even more. In this embodiment, it may be useful to design the transformer 6 for a large magnetic flux (so that the main impedance Zh is not too small). In other
Ausführungsbeispielen kann die Impedanzeinheit auch ganz anders realisiert sein, beispielsweise kann die Embodiments, the impedance unit can also be realized quite differently, for example, the
Impedanzeinheit als ein modularer Multilevelstromrichter ausgestaltet sein. Impedance unit designed as a modular Multilevelstromrichter.
In Figur 11 ist diagrammartig noch einmal überblicksartig ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Begrenzen des in der Hochspannungsleitung fließenden Stroms dargestellt. Der FIG. 11 once again diagrammatically shows an exemplary embodiment of the method for limiting the current flowing in the high-voltage line. The
Ausgangspunkt ist im Block 1110 dargestellt: Bei einem durch die Hochspannungsleitung 4 fließenden elektrischen Strom I, der einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet The starting point is shown in block 1110: in the case of an electrical current I flowing through the high-voltage line 4, which falls below a predetermined threshold value
(Normalstrom) , weist die Impedanzeinheit 24 den ersten (Normal current), the impedance unit 24 has the first
Zustand auf. Im Verfahrensschritt 1120 wird der durch die Hochspannungsleitung 4 fließende elektrische Strom I State on. In method step 1120, the electrical current I flowing through the high-voltage line 4 is I
daraufhin überwacht, ob er den Schwellenwert überschreitet. Wenn der Strom I den Schwellenwert überschreitet, dann wird in einem Verfahrensschritt 1130 die Impedanzeinheit in den zweiten Zustand gebracht. Dadurch wird die über der monitors whether it exceeds the threshold. If the current I exceeds the threshold, then in a step 1130 the impedance unit is brought into the second state. This will be over the
Primärwicklung 8 auftretende Primärspannung vergrößert, wodurch der durch die Primärwicklung des Transformators fließende Strom I begrenzt wird, Block 1140. Die beschriebenen Vorrichtungen und das beschriebene Primary winding 8 occurring primary voltage increases, whereby the current flowing through the primary winding of the transformer current I is limited, block 1140th The devices described and the described
Verfahren zum Begrenzen des durch die Hochspannungsleitung fließenden elektrischen Stroms weisen eine Reihe von Methods of limiting the electrical current flowing through the high voltage line include a series of
Vorteilen auf: Advantages on:
Die Impedanzeinheit ist an die Sekundärwicklung des  The impedance unit is connected to the secondary winding of the
Transformators angeschlossen. Daher liegen die Bauelemente der Impedanzeinheit auf einem geringeren Spannungsniveau verglichen mit dem Hochspannungsniveau der Primärwicklung des Transformators. Dadurch kann die Impedanzeinheit Transformers connected. Therefore, the components of the impedance unit are at a lower voltage level compared to the high voltage level of the primary winding of the transformer. This allows the impedance unit
vergleichsweise einfach und kostengünstig realisiert werden. Eine derartige Lösung auf einem niedrigeren Spannungsniveau ist weniger aufwendig in Bezug auf Entwicklung, Herstellung und Test und verspricht einen langen fehlerfreien Betrieb.be realized comparatively simple and inexpensive. Such a solution at a lower voltage level is less expensive in terms of development, production and test and promises a long error-free operation.
Die Variante mit einem supraleitenden impedanzbehafteten Bauelement hat zudem den Vorteil, dass sogar ohne eine schnelle Erkennung des Überstroms (und damit ohne ein The variant with a superconducting impedance-related component also has the advantage that even without a quick detection of the overcurrent (and thus without a
schnelles Öffnen der dem supraleitenden Bauelement fast opening of the superconducting device
zugeordneten Schalteinrichtung) allein aufgrund der Erhöhung der Impedanz des supraleitenden Bauelements der in der assigned switching device) solely due to the increase in the impedance of the superconducting device in the
Hochspannungsleitung fließende elektrische Strom begrenzt wird . High voltage line is limited to flowing electrical current.
Es wurde eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, mit denen der in einer Hochspannungsleitung fließende elektrische Strom zuverlässig begrenzt werden kann. A device and a method has been described with which the current flowing in a high voltage line electrical current can be reliably limited.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Begrenzen eines in einer 1. Device for limiting one in one
Hochspannungsleitung (4) fließenden elektrischen Stroms (I) High voltage line (4) of flowing electric current (I)
- mit einem Transformator (6), der eine Primärwicklung (8) und eine Sekundärwicklung (14) aufweist, wobei - With a transformer (6) having a primary winding (8) and a secondary winding (14), wherein
- die Primärwicklung (8) seriell mit der Hochspannungsleitung (4) verbindbar ist und  - The primary winding (8) is connected in series with the high voltage line (4) and
- ein erster Anschluss (16) und ein zweiter Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) mittels einer Impedanzeinheit (24) elektrisch verbunden sind, wobei die Impedanzeinheit (24) in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz aufweist und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz aufweist, die größer ist als die erste elektrische Impedanz.  - A first terminal (16) and a second terminal (18) of the secondary winding (14) by means of an impedance unit (24) are electrically connected, wherein the impedance unit (24) in a first state having a first electrical impedance and in a second state second electrical impedance greater than the first electrical impedance.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2. Apparatus according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der Betrag der zweiten elektrischen Impedanz mindestens 5 Mal, insbesondere mindestens 10 Mal, so groß ist wie der Betrag der ersten elektrischen Impedanz.  - The amount of the second electrical impedance at least 5 times, in particular at least 10 times, is as large as the amount of the first electrical impedance.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Apparatus according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Impedanzeinheit (24) eine erste Schalteinrichtung (28) aufweist, mittels der die Impedanz der Impedanzeinheit (24) vergrößerbar ist.  - The impedance unit (24) comprises a first switching means (28) by means of which the impedance of the impedance unit (24) is increased.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4. Apparatus according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die erste Schalteinrichtung (28) in einer ersten  - The first switching device (28) in a first
Schaltstellung den ersten Anschluss (16) und den zweiten Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) elektrisch verbindet und Switching position electrically connects the first terminal (16) and the second terminal (18) of the secondary winding (14) and
- die erste Schalteinrichtung (28) in einer zweiten  - The first switching device (28) in a second
Schaltstellung den ersten Anschluss (16) und den zweiten Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) elektrisch trennt. Switching position electrically separates the first terminal (16) and the second terminal (18) of the secondary winding (14).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, 5. Apparatus according to claim 3 or 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die erste Schalteinrichtung (28) in einer ersten  - The first switching device (28) in a first
Schaltstellung einen Anschluss (30) eines ersten Switching position a connection (30) of a first
impedanzbehafteten Bauelements (26) der Impedanzeinheit mit der Sekundärwicklung (14) elektrisch verbindet und impedance-affected device (26) of the impedance unit to the secondary winding (14) electrically connects and
- die erste Schalteinrichtung (28) in einer zweiten  - The first switching device (28) in a second
Schaltstellung den Anschluss (30) des ersten Switching position the connection (30) of the first
impedanzbehafteten Bauelements (26) elektrisch von der Sekundärwicklung (14) trennt. impedance-affected device (26) electrically separated from the secondary winding (14).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 6. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c i n e that t
- die Impedanzeinheit (24) einen ersten elektrischen  - The impedance unit (24) has a first electrical
Impedanzzweig (804) und einen zweiten elektrischen Impedance branch (804) and a second electrical
Impedanzzweig (808) aufweist, wobei der erste elektrische Impedanzzweig (904) und der zweite elektrische Impedanzzweig (808) parallelgeschaltet sind. Impedanzzweig (808), wherein the first electrical impedance branch (904) and the second electrical impedance branch (808) are connected in parallel.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7. Apparatus according to claim 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der erste elektrische Impedanzzweig (804) oder der zweite elektrische Impedanzzweig (808) mittels der ersten  - The first electrical impedance branch (804) or the second electrical impedance branch (808) by means of the first
Schalteinrichtung (28) elektrisch schaltbar ist. Switching device (28) is electrically switchable.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, 8. Apparatus according to claim 6 or 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die erste Schalteinrichtung (28) in dem ersten  - The first switching device (28) in the first
Impedanzzweig (804) angeordnet ist und Impedanzzweig (804) is arranged and
- die Impedanzeinheit (24) eine zweite Schalteinrichtung (812) aufweist, die in dem zweiten Impedanzzweig (808) angeordnet ist.  - The impedance unit (24) has a second switching device (812) which is arranged in the second impedance branch (808).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that
- der erste Impedanzzweig (804) das erste impedanzbehaftete Bauelement (26) aufweist und  - The first impedance branch (804) has the first impedance-imparted component (26) and
- der zweite Impedanzzweig (808) ein zweites  - The second impedance branch (808) a second
impedanzbehaftetes Bauelement (816) aufweist. having impedance-affected component (816).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, 10. Device according to one of claims 5 to 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- das erste impedanzbehaftete Bauelement (26) und/oder das zweite impedanzbehaftete Bauelement (816) eine Spule oder ein Widerstand ist.  - The first impedance-imparted device (26) and / or the second impedance-imparted device (816) is a coil or a resistor.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, 11. Device according to one of claims 5 to 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- das erste impedanzbehaftete Bauelement (26) und/oder das zweite impedanzbehaftete Bauelement (816) ein supraleitendes Bauelement (405) ist.  - The first impedance-imparted device (26) and / or the second impedance-imparted device (816) is a superconducting device (405).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, 12. Device according to one of claims 3 to 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die erste Schalteinrichtung (28) und/oder die zweite  - The first switching device (28) and / or the second
Schalteinrichtung (812) ein Leistungsschalter, insbesondere ein leistungselektronischer Leistungsschalter, ist. Switching device (812) is a circuit breaker, in particular a power electronic circuit breaker, is.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 13. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c i n e that t
- der erste Anschluss (16) und der zweite Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) mittels der Impedanzeinheit (24) elektrisch verbunden sind unter Ausbildung eines  - The first terminal (16) and the second terminal (18) of the secondary winding (14) by means of the impedance unit (24) are electrically connected to form a
Sekundärstromkreises (34), der das Fließen eines Secondary circuit (34), the flow of a
Sekundärstroms (Is) ermöglicht. Secondary current (Is) allows.
14. Verfahren zum Begrenzen eines in einer 14. Method for limiting one in one
Hochspannungsleitung (4) fließenden elektrischen Stroms mit einem Transformator (6), der eine Primärwicklung (8) und eine Sekundärwicklung (14) aufweist, wobei die Primärwicklung (8) seriell in die Hochspannungsleitung (4) geschaltet ist und ein erster Anschluss (16) und ein zweiter Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) mittels einer Impedanzeinheit (24) elektrisch verbunden sind, wobei die Impedanzeinheit (24) in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz aufweist und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz aufweist, die größer ist als die erste elektrische Impedanz, wobei bei dem Verfahren High voltage line (4) flowing electrical power to a transformer (6) having a primary winding (8) and a secondary winding (14), wherein the primary winding (8) is connected in series in the high voltage line (4) and a first terminal (16) and a second terminal (18) of the secondary winding (14) are electrically connected by means of an impedance unit (24), wherein the impedance unit (24) has a first electrical impedance in a first state and a second one in a second state has electrical impedance greater than the first electrical impedance, wherein in the method
- bei einem durch die Hochspannungsleitung (4) fließenden elektrischen Strom (I), der einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, die Impedanzeinheit (24) den ersten Zustand aufweist, und  - In an electrical current flowing through the high voltage line (4) (I), which falls below a predetermined threshold, the impedance unit (24) has the first state, and
- bei Auftreten eines durch die Hochspannungsleitung (4) fließenden, den Schwellenwert überschreitenden Überstroms die Impedanzeinheit (24) in den zweiten Zustand gebracht wird.  - When an occurring through the high voltage line (4) flowing, the threshold exceeding overcurrent, the impedance unit (24) is brought into the second state.
15. Verfahren nach Anspruch 14, 15. The method according to claim 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der Betrag der zweiten elektrischen Impedanz mindestens 5 Mal, insbesondere mindestens 10 Mal, so groß ist wie der Betrag der ersten elektrischen Impedanz.  - The amount of the second electrical impedance at least 5 times, in particular at least 10 times, is as large as the amount of the first electrical impedance.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, 16. The method according to claim 14 or 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Impedanzeinheit (24) eine erste Schalteinrichtung (28) aufweist, mittels der die Impedanz der Impedanzeinheit (24) vergrößert wird.  - The impedance unit (24) comprises a first switching means (28) by means of which the impedance of the impedance unit (24) is increased.
17. Verfahren nach Anspruch 16, 17. The method according to claim 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- mittels der ersten Schalteinrichtung (28) in deren ersten Schaltstellung der erste Anschluss (16) und der zweite  - By means of the first switching device (28) in the first switching position of the first terminal (16) and the second
Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) elektrisch verbunden werden und Terminal (18) of the secondary winding (14) are electrically connected and
- mittels der ersten Schalteinrichtung (28) in deren zweiten Schaltstellung der erste Anschluss (16) und der zweite  - By means of the first switching device (28) in the second switching position of the first terminal (16) and the second
Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) elektrisch getrennt werden . Terminal (18) of the secondary winding (14) are electrically isolated.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, 18. The method according to claim 16 or 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- mittels der ersten Schalteinrichtung (28) in deren ersten Schaltstellung ein Anschluss (30) eines impedanzbehafteten Bauelements (26) der Impedanzeinheit (24) mit der  - By means of the first switching device (28) in its first switching position, a connection (30) of an impedance component (26) of the impedance unit (24) with the
Sekundärwicklung (14) elektrisch verbunden wird und Secondary winding (14) is electrically connected and
- mittels der ersten Schalteinrichtung (28) in deren zweiten Schaltstellung der Anschluss (30) des impedanzbehafteten Bauelements (26) von der Sekundärwicklung (14) elektrisch getrennt wird.  - By means of the first switching device (28) in its second switching position, the connection (30) of the impedance-affected component (26) is electrically separated from the secondary winding (14).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, 19. The method according to any one of claims 16 to 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der erste Anschluss (16) und der zweite Anschluss (18) der Sekundärwicklung (14) mittels der Impedanzeinheit (24) bei deren ersten Zustand elektrisch verbunden werden unter  - The first terminal (16) and the second terminal (18) of the secondary winding (14) by means of the impedance unit (24) are electrically connected at the first state under
Ausbildung eines Sekundärstromkreises (34), der das Fließen eines Sekundärstroms (Is) ermöglicht. Forming a secondary circuit (34), which allows the flow of a secondary current (Is).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, 20. The method according to any one of claims 16 to 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Impedanzeinheit (24) einen ersten elektrischen  - The impedance unit (24) has a first electrical
Impedanzzweig (804) und einen zweiten elektrischen Impedance branch (804) and a second electrical
Impedanzzweig (808) aufweist, wobei der erste elektrische Impedanzzweig (804) und der zweite elektrische Impedanzzweig (808) parallelgeschaltet sind und der erste elektrische Impedanzzweig (808), wherein the first electrical impedance branch (804) and the second electrical impedance branch (808) are connected in parallel and the first electrical
Impedanzzweig (804) und der zweite elektrische Impedanzzweig (808) verschieden große elektrische Impedanzen aufweisen und wobei zum Verändern der Impedanz der Impedanzeinheit (24) der erste elektrische Impedanzzweig (804) und/oder der zweite elektrische Impedanzzweig (808) mittels der ersten Impedanzzweig (804) and the second electrical impedance branch (808) have different sized electrical impedances and wherein for changing the impedance of the impedance unit (24) of the first electrical impedance branch (804) and / or the second electrical impedance branch (808) by means of the first
Schalteinrichtung (28) elektrisch in den Sekundärstromkreis (34) geschaltet oder aus dem Sekundärstromkreis (34) Switching device (28) electrically connected in the secondary circuit (34) or from the secondary circuit (34)
herausgetrennt wird. is cut out.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117394291A (en) * 2023-09-04 2024-01-12 西南交通大学 Double-sided superconducting film current limiting assembly, hybrid superconducting current limiter and current limiting method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4414289A1 (en) 1994-04-23 1995-10-26 Abb Patent Gmbh Limiting overloads in electrical mains networks
WO2004036715A1 (en) * 2002-10-15 2004-04-29 Dongah Tech Inc. Electric power savings device used saturable reactor
US6920027B1 (en) * 2002-11-12 2005-07-19 Felix Torres Fast, variable, and reliable power system controller design
US20100046125A1 (en) * 2006-03-29 2010-02-25 Husband Stephen M Fault current limiting
DE102010007087A1 (en) 2010-02-06 2011-08-11 Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Device for current limiting with a variable coil impedance
EP2402961A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-04 Bruker HTS GmbH Method for current conditioning, in particular in a fault current limiter
CN103872672A (en) * 2014-03-05 2014-06-18 湖南大学 Novel saturated iron core high-temperature superconductive current limiter served as harmonic suppressor
CN106385018A (en) * 2016-10-27 2017-02-08 华中科技大学 Shortcircuit fault current limiter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4414289A1 (en) 1994-04-23 1995-10-26 Abb Patent Gmbh Limiting overloads in electrical mains networks
WO2004036715A1 (en) * 2002-10-15 2004-04-29 Dongah Tech Inc. Electric power savings device used saturable reactor
US6920027B1 (en) * 2002-11-12 2005-07-19 Felix Torres Fast, variable, and reliable power system controller design
US20100046125A1 (en) * 2006-03-29 2010-02-25 Husband Stephen M Fault current limiting
DE102010007087A1 (en) 2010-02-06 2011-08-11 Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Device for current limiting with a variable coil impedance
EP2402961A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-04 Bruker HTS GmbH Method for current conditioning, in particular in a fault current limiter
CN103872672A (en) * 2014-03-05 2014-06-18 湖南大学 Novel saturated iron core high-temperature superconductive current limiter served as harmonic suppressor
CN106385018A (en) * 2016-10-27 2017-02-08 华中科技大学 Shortcircuit fault current limiter
EP3343715A1 (en) * 2016-10-27 2018-07-04 Huazhong University of Science and Technology Short-circuit failure current limiter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117394291A (en) * 2023-09-04 2024-01-12 西南交通大学 Double-sided superconducting film current limiting assembly, hybrid superconducting current limiter and current limiting method

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