Schlüsseltechnologie für Supraleitende Strombegrenzer für die Anwendung in Höchstspannungsnetzen von 380 kV, Teilvorhaben: Hochspannungsauslegung und -untersuchungen

Description: Durch den erforderlichen Ausbau der Übertragungsnetze steigen die Kurzschlussströme im Fehlerfall an, so dass konventionelle Maßnahmen zunehmend an ihre Grenzen stoßen. Der supraleitende Strombegrenzer vereint alle Eigenschaften eines idealen Kurzschlussstrombegrenzers, da er im Normalbetrieb keine Impedanz besitzt, diese jedoch schnell und eigensicher im ersten Stromanstieg aufbaut und somit den Kurzschlussstrom zuverlässig begrenzt. Der Strombegrenzer besteht dabei aus in Reihe geschalteten Modulen, die mit supraleitenden Bandleitern in Form von multifilaren Spulen aufgebaut sind. Die Module werden innerhalb eines Kryostaten in Flüssigstickstoff betrieben und mittels Hochspannungsdurchführungen vom Außenraum durch die Kryostatwand kontaktiert. Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung eines zuverlässigen und kompakten Hochspannungsdesigns eines supraleitenden Strombegrenzers für die Anwendung im 380 kV Übertragungsnetz. Hierzu soll die räumliche Spannungsverteilung im Strombegrenzer und in den einzelnen Modulen in Anhängigkeit der durch das Netz hervorgerufenen transienten Spannungsbelastungen bestimmt werden. Besonderes Augenmerk muss dabei auf die elektrische Wicklungsisolierung zwischen den supraleitenden Bandleiterwindungen der Module gelegt werden. Diese Isolierung wird in Abhängigkeit der auftretenden stationären und transienten Spannungsbelastungen dimensioniert. Ein weiterer kritischer Punkt ist die Entwicklung einer kompakten kryogenen 380 kV Hochspannungsdurchführung, für die in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern elektrische und mechanische Eigenschaften der verwendeten Materialien untersucht und Dimensionierungskriterien zur Skalierung der Konstruktion mit steigender Spannung festgelegt werden. Schließlich wird für die Typprüfung der Hochspannungsdurchführung und zur Messung der Durchschlagsfestigkeit von Flüssigstickstoff bei sehr großen Isolationsabständen ein Testkryostat entwickelt und aufgebaut.

SupportProgram

Tags: Entwicklungszusammenarbeit ? Höchstspannungsnetz ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Technische Hochschule Köln (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-04-01 - 2028-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: High-voltage design and investigations
  Description: Due to the necessary expansion of transmission grids, short-circuit currents are increasing in the event of a fault, meaning that conventional measures are increasingly reaching their limits. The superconducting current limiter combines all the properties of an ideal short-circuit current limiter, as it has no impedance in normal operation, but builds it up quickly and intrinsically safely in the first current surge, thus reliably limiting the short-circuit current. The current limiter consists of modules connected in series, which are constructed with superconducting strip conductors in the form of multifilar coils. The modules are operated inside a cryostat in liquid nitrogen and contacted by means of high-voltage feedthroughs from the outside through the cryostat wall. The aim of this sub-project is to develop a reliable and compact high-voltage design of a superconducting current limiter for use in the 380 kV transmission grid. To this end, the spatial voltage distribution in the current limiter and in the individual modules is to be determined as a function of the transient voltage loads caused by the grid. Particular attention must be paid to the electrical winding insulation between the superconducting strip conductor windings of the modules. This insulation is dimensioned as a function of the steady-state and transient voltage loads that occur. Another critical point is the development of a compact cryogenic 380 kV high-voltage bushing, for which the electrical and mechanical properties of the materials used are being investigated in collaboration with the project partners and dimensioning criteria for scaling the design with increasing voltage are being defined. Finally, a test cryostat is being developed and constructed for the type testing of the high-voltage bushing and for measuring the dielectric strength of liquid nitrogen at very large insulation distances. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139921

Status

Aktiv

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