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Kurzschlüsse in Stromverteilungsnetzen sind unvermeidlich, für dabei auftretende hohe Kurzschlussströme gibt es jetzt einen wirksamen Schutz, supraleitende Kurzschlussstrombegrenzer (SFCL von englisch Superconducting Fault Current Limiter).
Betreiber von Verteilnetzen stehen heute vor der Herausforderung, ihre Netze mit enormem Aufwand gegen immer höhere Kurzschlussströme auszulegen. In konventioneller Technik gibt es keine oder zumindest keine zufriedenstellende Lösung für eine wirksame Kurzschlussstrombegrenzung.
Nexans SuperConductors hat für Supraleitende Strombegrenzer- systeme ein modulares Konzept entwickelt, das sich für wechselnde Anforderungen anpassen lässt. Erste Geräte für Mittelspannungs- anwendungen sind an Kunden in Deutschland bzw. in England geliefert und dort in das elektrische Netz integriert worden.
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Funktionsweise
Nur mit Hilfe von Supraleitern gelingt es, ein scheinbares Paradoxon zu lösen: Im Normalbetrieb supraleitend, weisen SFCL einen sehr geringen Widerstand auf d.h. sie sind aus elektrischer Sicht im Netz quasi unsichtbar. Erst wenn es darauf ankommt - also im Fehlerfall - entfalten SFCL von selbst ihre begrenzende Wirkung. Da dies auf Materialeigenschaften des Supraleiters beruht, gelten SFCL insbesondere als eigensicher - eine der wichtigsten Anforderungen der Netzbetreiber.
Die SFCL Systeme reagieren vollständig autonom auf Kurzschlüsse und sind nach einem Begrenzungsereignis automatisch wieder einsatzbereit. Der Strom wird durch den SFCL nicht unterbrochen, sondern auf einen genau definierten Wert limitiert. Daher fügen sich SFCL Systeme ideal in schon bestehende Schutzkonzepte und Netzstrukturen ein.
Supraleitende Strombegrenzer können stark vereinfacht als selbstregenerierende Sicherungen betrachtet werden. Beim Prinzip des resistiven Strombegrenzers wird ein supraleitendes Material seriell in den Strompfad eingebaut. Ab einem bestimmten Stromwert verliert der Supraleiter seine supraleitende Wirkung und baut innerhalb von Millisekunden nahezu sprunghaft einen Widerstand auf, der den Strom noch in der ersten Halbwelle begrenzt. Vorteil dieses Prinzips ist zum Einen die Eigensicherheit und zum Anderen die begrenzende Wirkung, ohne dass der Strom unterbrochen wird.
Mit resistiven SFCLs in Reihenschaltung wird auch der Phasenunterschied zwischen Strom und Spannung während eines Kurzschlusses minimiert, was die Belastungen und Anforderungen an die Leistungsschalter deutlich reduziert, da Strom und Spannung fast zur gleichen Zeit ihren Strom-Nulldurchgang haben. Dies bedeutet, dass alle Leistungsschalter, Kabel etc., die hinter einem SFCL liegen, für geringere Belastungen ausgelegt werden können und die Kosten für diese Betriebmittel deutlich geringer ausfallen.
