Supergeleidende kortsluitstroombegrenzer voor centrale

Eind januari is in de centrale Boxberg een éénjarige praktijkproef begonnen waarbij voor het eerst een supergeleidende kortsluit-stroombegrenzer in het interne energienetwerk van een centrale is geïmplemen-teerd. De nu gestarte prak-tijkproef dient als analyse voor de bedrijfszekerheid en het verzamelen van prak-tijkervaringen.

Kortsluitstroombegrenzers reduceren de thermische en dynamische belastingen van elektrische installaties, maar dit heeft een ongewenste uitwerking op de bedrijfsvoering en de beschikbaarheid van installaties. De nu geïnstalleerde supergeleidende kortsluitstroombegrenzer is het resultaat van een samenwerking tussen de Brandenburgische Technische Universität in Cottbus en Vattenfall Europe Generation, dat aan Nexans SuperConductors in Hürthen opdracht gaf voor de uitvoering en de bouw van het prototype.

Het grote voordeel van de nieuwe stroombegrenzer zit in de aanpassings-mogelijkheid in het toepassingsgebied, waardoor het betrouwbare bedrijfsconcept van de eigen installatie van de centrale niet wordt beïnvloed. Bovendien leidt de toepassing van deze stroombegrenzer tot grote kostenbesparingen, omdat de elektrische installatie slechts voor geringe kortsluitstroombelastingen hoeft te worden uitgevoerd. Vooral de hoge kosten voor de veiligheid voor storende lichtbogen van de installatie kunnen grotendeels vervallen. Tevens neemt de betrouwbaarheid van de installatie beduidend toe.

Boxberg

De specifieke situatie in de centrale was een grote uitdaging voor de onderzoekers. In de installaties van de centrale zelf spelen veel krachtige motoren een grote rol. Er staan motoren met vermogens van 10 MW en meer, die tijdens het aanlopen hoge stromen veroorzaken. Een van de taken van de onderzoekers was het bepalen van een geschikt bereik voor de stroombegrenzing, om te voorkomen dat deze zal inschakelen bij de hoge aanloopstroom.

Het ontwikkelde prototype is geschikt voor een gemeten stroom van 800 A, maar moet ook de individueel voorkomende inschakelstroom van 4100 A en de daaropvolgende stationaire inschakelstroom tot 1800 A gedurende ongeveer 15 s mogelijk maken zonder de begrenzerfunctie in te schakelen. De begrensde kortsluitstroom ligt op een waarde van 7000 A; de huidige waarde ligt rond 23.000 A.

Werking
Tijdens normaal bedrijf verkeert de begrenzer in de toestand van super-geleiding. Overschrijdt de stroom in de supergeleider echter de zogenaamde kritische stroom (bijvoorbeeld bij een kortsluiting) dan gaat de supergeleider (een speciaal keramisch materiaal) over in de normaal geleidende toestand en wordt daarmee hoogohmig. Dit gebeurt volledig automatisch en in fracties van een seconde.

Het mooie van deze begrenzer is, dat hij bovendien zelf beveiligend is. Het begrenzingsproces wordt door de kortsluitstroom zelf ingeschakeld, er zijn geen extra meetsystemen of elektronische schakelaars nodig.

Nadat de supergeleidende stroombegrenzer is afgekoeld, komt hij zelf-standig weer in de functionele begintoestand terug.

• website van Brandenburgische Technische Universität Cottbus