專利名稱：包含超導(dǎo)物品的故障電流限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本揭示涉及一種故障電流限流器，尤其涉及一種利用超導(dǎo)物品的故障電流限流
O
背景技術(shù)：
限流裝置在電力傳輸和配電系統(tǒng)中是很關(guān)鍵的。為了各種原因，例如雷擊、接地線 或動物干擾，短路狀況可能形成在電力網(wǎng)的各個部分，造成電流劇增。如果通常被稱為故障 電流的這種電流劇增超出部署在整個電力網(wǎng)上的控制和保護(hù)器設(shè)備的保護(hù)能力，則可能對 連接于系統(tǒng)的電力網(wǎng)設(shè)備和客戶負(fù)載造成毀滅性的損害。超導(dǎo)體——具體說是高溫超導(dǎo)(HTS)材料——很好地適用于限流裝置，由于它 在某些工作條件下具有“可變電阻”的效果。長久以來業(yè)內(nèi)已知和理解超導(dǎo)體材料。自從 1911年就已經(jīng)知道在需要使用液態(tài)氦的溫度(4. 2K)下表現(xiàn)出超導(dǎo)特性的低溫超導(dǎo)體(低 T?；騆TS)。然而，直到最近某個時候才發(fā)現(xiàn)基于氧化物的高溫(高T。)超導(dǎo)體。在1986 年左右，在發(fā)現(xiàn)高于液化氮的溫度(77K)下具有超導(dǎo)特性的第一種高溫超導(dǎo)體(HTS)(即 YBa2Cu3O7^x(YBCO))之后，在過去的15年中接著研發(fā)出包括Bi2Sr2Ca2Cu301(1+y (BSCCO)等附加 材料。高Tc超導(dǎo)體的研發(fā)已造就包含這些材料的超導(dǎo)體部件和其它裝置經(jīng)濟(jì)上可行的研 發(fā)可能性，部分地因為用液化氮使這類超導(dǎo)體工作的成本，而不是基于液化氦的比較更昂 貴的低溫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在無數(shù)種可能的應(yīng)用中，業(yè)界已尋求在電力產(chǎn)業(yè)內(nèi)增進(jìn)使用這類材料，所述電力 產(chǎn)業(yè)包括發(fā)電、輸電、配電和儲電的應(yīng)用。就此而言，估計基于銅的商用電力部件的固有電 阻導(dǎo)致每年幾十億美元的電力損失，并因此電力產(chǎn)業(yè)堅持基于在例如輸電和配電電纜、發(fā) 電機(jī)、變壓器和故障電流中斷器/限流器的電力部件中利用高溫超導(dǎo)體而獲得利潤。另外， 電力產(chǎn)業(yè)中的高溫超導(dǎo)體的其它優(yōu)點(diǎn)包括3-10倍地增大電力處理能力、明顯減小電力設(shè) 備的尺寸(即，覆蓋面積)和重量、減小環(huán)境沖擊、更高的安全性以及優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的容量 增大的因素。盡管高溫超導(dǎo)體的這種潛在利益仍然非常引人注目，然而在高溫超導(dǎo)體的大 規(guī)模制造和商業(yè)化中繼續(xù)存在許多技術(shù)難題。在與高溫超導(dǎo)體的商業(yè)化關(guān)聯(lián)的難題中，許多難題圍繞著能用于形成多種電力部 件的超導(dǎo)狹帶段的生產(chǎn)。第一代超導(dǎo)狹帶段包括使用前述BSCCO高溫超導(dǎo)體。通常以分立 細(xì)絲的形式提供這種材料，其內(nèi)嵌在例如銀的貴金屬的母體中。盡管可以把這些導(dǎo)體制造 成電力產(chǎn)業(yè)應(yīng)用所需的延長的長度(例如千米的數(shù)量級)，然而由于材料和制造成本，這些 狹帶不代表普遍的商業(yè)上可行的產(chǎn)品。因此，在具有優(yōu)越的商業(yè)可行性的所謂第二代HTS狹帶中已產(chǎn)生大量興趣。這些 狹帶一般依賴于分層結(jié)構(gòu)，通常包括提供機(jī)械支承的可伸縮襯底；覆蓋在襯底上的至少 一個緩沖層，該緩沖層可選擇地包含多層膜；覆蓋在緩沖膜上的HTS層；以及覆蓋在超導(dǎo)體 層上的可選保護(hù)層和/或覆蓋在保護(hù)層上或整個結(jié)構(gòu)周圍的可選電穩(wěn)定層。然而，迄今為 止，在這類第二代狹帶和包含這些狹帶的裝置的完全商業(yè)化之前仍然存在許多工程和制造難題。除了由多層超導(dǎo)物品的成形引出的障礙外，在某些場合下利用這類超導(dǎo)體物品可能 引出獨(dú)特的障礙。尤其，鑒于不斷增長的功耗，要求在例如故障電流限流器(FCL)的部件中 利用超導(dǎo)物品。然而，與在狹長導(dǎo)體中使用超導(dǎo)物品不同，在故障電流限流器(FCL)裝置中 利用多層超導(dǎo)物品具有獨(dú)特的要求。這些物品應(yīng)當(dāng)具有應(yīng)付不斷增長的電力需要的能力， 并應(yīng)付系統(tǒng)的劇烈變化，增長的響應(yīng)時間、性能和耐久性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，提供包括超導(dǎo)狹帶段的故障電流限流器(FCL)物品。該超導(dǎo)狹帶 段包括襯底、覆蓋在襯底上的緩沖層以及覆蓋在緩沖層上的高溫超導(dǎo)(HTS)層，并還包括 覆蓋在超導(dǎo)體層上的保護(hù)層和/或覆蓋在保護(hù)層上或整個結(jié)構(gòu)周圍的可選電穩(wěn)定層，以使 超導(dǎo)狹帶段形成連續(xù)并包括多個彎折的蜿蜒路徑。故障電流限流器物品還包括電連接于超 導(dǎo)狹帶段的分流電路。根據(jù)另一方面，提供一種故障電流限流器(FCL)物品，該物品包括外殼；從外殼 伸出的套管；以及在電耦合于套管的外殼內(nèi)的矩陣組件，該矩陣組件包括至少一個超導(dǎo)故 障電流限流器組件。超導(dǎo)狹帶段包括襯底狹帶、覆蓋在襯底上的緩沖層以及覆蓋在緩沖層 上的高溫超導(dǎo)(HTS)層，并還可包括覆蓋在超導(dǎo)體層上的保護(hù)層和/或覆蓋在保護(hù)層上或 整個結(jié)構(gòu)周圍的可選電穩(wěn)定層，其中超導(dǎo)狹帶段形成連續(xù)并具有多個彎折的蜿蜒路徑。物 品還包括電連接于超導(dǎo)狹帶段的分流電路。根據(jù)另一方面，提供一種故障電流限流器(FCL)物品，該物品包括具有界定主平 面的主表面的基部；以及在側(cè)邊懸置在底部之上的超導(dǎo)狹帶段，以使正切于超導(dǎo)狹帶段的 相對主表面中的一個的平面基本垂直于基部的主平面。超導(dǎo)狹帶段包括襯底、覆蓋在襯底 上的緩沖層以及覆蓋緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTS)層，并還可包括覆蓋在超導(dǎo)體層上的保護(hù)層 和/或覆蓋在保護(hù)層上或整個結(jié)構(gòu)周圍的可選電穩(wěn)定層，其中超導(dǎo)狹帶段形成連續(xù)并具有 多個彎折的蜿蜒路徑。該物品還包括具有連接于超導(dǎo)狹帶段的多個電觸頭的分流電路，其 中分流電路和超導(dǎo)狹帶段在非超導(dǎo)狀態(tài)下具有超導(dǎo)狹帶段阻抗和分流電路阻抗之間小于 約5 1的阻抗比。附圖簡述本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員通過參照附圖能更好地理解本公開，并理解其多個特征和優(yōu)
點(diǎn)O

圖1示出根據(jù)一個實施例的超導(dǎo)物品的普通結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2示出根據(jù)一個實施例的具有蜿蜒路徑設(shè)計和并聯(lián)分流線圈的超導(dǎo)狹帶段的 示圖。圖3示出根據(jù)一個實施例的具有蜿蜒路徑設(shè)計和并聯(lián)分流線圈的超導(dǎo)狹帶段的 示圖。圖4示出根據(jù)一個實施例的具有在觸頭點(diǎn)附近的具有本地狹帶旋轉(zhuǎn)的蜿蜒路徑 設(shè)計和并聯(lián)分流電路的超導(dǎo)狹帶段的示圖；圖5示出根據(jù)一個實施例的具有蜿蜒路徑設(shè)計和并聯(lián)分流電路的超導(dǎo)狹帶段的 側(cè)視圖。圖6示出根據(jù)一個實施例的在蜿蜒路徑設(shè)計中配置的多個超導(dǎo)狹帶段的立體圖。
圖7示出根據(jù)一個實施例的FCL物品。圖8示出根據(jù)一個實施例的電力網(wǎng)中的FCL物品的布置。圖9示出根據(jù)一個實施例的電力網(wǎng)中的FCL物品的布置。圖10示出根據(jù)一個實施例的電力網(wǎng)中的FCL物品的布置。圖11示出對于四個FCL測試樣本的電流相對于時間的曲線圖。圖12示出對于四個FCL測試樣本的能量相對于時間的曲線圖。在不同附圖中使用相同附圖標(biāo)記指示相似或相同部分。較佳實施例的描述轉(zhuǎn)到圖1，描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超導(dǎo)物品100的普通分層結(jié)構(gòu)。超導(dǎo)物 品包括襯底10、覆蓋在襯底10上的緩沖層12、超導(dǎo)層14、之后是典型為貴金屬的保護(hù)層16 以及典型為例如銅的非貴金屬的穩(wěn)定層18。緩沖層12可由若干不同的膜構(gòu)成。穩(wěn)定層18 可在超導(dǎo)物品100的外圍延伸，由此將其圍住。襯底10通常是基于金屬的，典型為至少兩種金屬元素的合金。尤為適用的襯底 材料包括基于鎳的金屬合金，例如已知的Hastelloy 或Inconel 合金組。這些合金往 往具有合需的蠕動、化學(xué)和機(jī)械特性，包括膨脹系數(shù)、抗張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延展性。通常 可以尤其適用于超導(dǎo)狹帶制造的卷軸狹帶形式大批量購得這些金屬，它一般利用卷到卷 (reel-to-reel)狹帶操縱。襯底10 —般為具有高尺寸比的狹帶式結(jié)構(gòu)。本文中使用的術(shù)語“尺寸比”用來表 示襯底或狹帶的長度與下一最長尺寸(即襯底或狹帶的寬度)之比。例如，狹帶的寬度通 常在大約0. Icm至大約10. Ocm的數(shù)量級，而狹帶的長度通常在至少約0. Im的數(shù)量級，最常 見地大于約5.0m。實際上，包括襯底10的超導(dǎo)狹帶可具有IOOm或更大數(shù)量級的長度。因 此，襯底可具有相當(dāng)高的尺寸比，不小于10，不小于約102，或甚至不小于約IO3的數(shù)量級。 某些實施例中更長，具有IO4和更高的尺寸比。在一個實施例中，處理襯底以使其具有合需的表面特性以供超導(dǎo)狹帶組成層接下 來的沉積。例如，表面可拋光至合需的平整度和表面粗糙度。另外，如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員 所理解的那樣，可通過例如已知RABiTS (輥協(xié)助的二軸紋理襯底)技術(shù)將襯底處理為二軸 紋理，盡管本文中的實施例一般利用非紋理化的多晶襯底，例如前述可大批量購得的基于 鎳的狹帶。轉(zhuǎn)向緩沖層12。緩沖層可以是單個層或更普遍地由若干個層組成。最典型地， 緩沖層包括二軸紋理膜，它具有通常沿膜的面內(nèi)和面外的晶體軸對準(zhǔn)的晶體紋理?？赏ㄟ^ IBAD實現(xiàn)這種二軸紋理。如業(yè)內(nèi)理解的那樣，IBAD是表示離子束協(xié)助沉積的首字母縮寫， 較為有利地用來形成合用的紋理緩沖層以供接下來形成具有優(yōu)越超導(dǎo)特性的合需結(jié)晶取 向的超導(dǎo)層的一種技術(shù)。氧化鎂是IBAD膜的典型的材料選擇，并可在大約1-500納米的數(shù) 量級，例如大約5-50納米。通常，如美國專利6，190，752定義和描述那樣，IBAD膜具有巖 鹽類晶體結(jié)構(gòu)，該文獻(xiàn)援引包含于此。緩沖層可包括附加膜，例如提供直接接觸并設(shè)置在IBAD膜和襯底之間的阻擋膜。 就此而言，可較佳地由例如氧化釔的氧化物構(gòu)成阻擋膜并起到隔離襯底與IBAD膜的作用。 也可由例如氮化硅的非氧化物形成阻擋膜。用于沉積阻擋膜的合用技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積 和包括濺射的物理氣相沉積。阻擋膜的典型厚度可在大約1-200納米的范圍內(nèi)。更進(jìn)一步， 緩沖層還可包括形成在IBAD膜上的外延生長膜。在這方面，外延生長膜對于增加IBAD膜厚度是有效的，并理想地主要由用作IBAD層的同一材料制成，例如MgO或其它兼容材料。在利用基于MgO的IBAD膜和/或外延膜的實施例中，MgO材料和超導(dǎo)層材料之間 存在晶格失配。因此，緩沖層可進(jìn)一步包括另一緩沖膜，這一緩沖膜尤其用來減小超導(dǎo)層和 下層IBAD膜和/或外延膜之間的晶格常數(shù)的失配。可由例如YSZ(氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯) 釕酸鍶、錳酸鑭的材料和普通鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陶瓷材料形成該緩沖膜?？赏ㄟ^各種物理氣相 沉積技術(shù)沉積緩沖膜。盡管上文主要側(cè)重于通過例如IBAD的紋理工藝在緩沖疊層(層)中形成二軸紋 理膜，但替代地，襯底表面本身可具有二軸紋理。在這種情形下，緩沖層通常外延生長在紋 理襯底上以保持緩沖層中的二軸紋理。一種形成二軸紋理襯底的工藝是業(yè)內(nèi)已知為RABiTS 的工藝(輥協(xié)助二軸紋理襯底)，這是業(yè)內(nèi)公知的。超導(dǎo)層14通常以高溫超導(dǎo)體(HTS)層的形式出現(xiàn)。HTS材料一般選自表現(xiàn)出高 于液態(tài)氮溫度(77K)的超導(dǎo)特性的任意高溫超導(dǎo)材料。這類材料可包括例如YBa2Cu307_x、 Bi2Sr2Cacu2OpBi2Sr2Ca2Cu3O1c^Tl2Ba2Ca2Cu3CVy 以及 HgBa2Ca2Cu308+y。一種典型的材料包括 REBa2Cu3CVx，其中RE是稀土或稀土元素的組合物。較為有利地可利用上文中的YBa2Cu307_x， 它通常也被稱為YBCO。YBCO可添加或不添加例如稀土材料的摻雜物，比如釤?？捎啥喾N技 術(shù)中的任何一種形成超導(dǎo)層14，包括厚膜和薄膜成形技術(shù)。較佳地，可針對高沉積速率使用 例如脈沖激光沉積(PLD)的薄膜物理氣相沉積技術(shù)，或者可針對較低成本和較大表面積處 理而使用化學(xué)氣相沉積技術(shù)。典型地，超導(dǎo)層具有大約0. 1至大約30微米數(shù)量級的厚度， 大多數(shù)典型為大約0. 5至大約20微米，例如大約1至大約5微米，以得到與超導(dǎo)層14關(guān)聯(lián) 的合需安培額定值。超導(dǎo)物品還可包括保護(hù)層16和穩(wěn)定層18，它們一般實現(xiàn)為提供低阻抗界面和電 穩(wěn)定性以幫助防止實踐應(yīng)用中的超導(dǎo)體燒毀。更具體地，層16和18在冷卻失效或超出臨 界電流密度的情形下幫助電荷沿超導(dǎo)體繼續(xù)流動，并且超導(dǎo)層脫離超導(dǎo)狀態(tài)并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?性的。典型地，將貴金屬用作保護(hù)層16以防止穩(wěn)定層和超導(dǎo)層14之間不希望的相互作用。 典型的貴金屬可包括金、銀、鉬和鈀。通常使用銀，因為其成本和公眾可用性。保護(hù)層16 — 般做得足夠厚以防止成份從穩(wěn)定層18不希望地擴(kuò)散入超導(dǎo)層14，但因為成本(原材料和加 工成本)又通常將其做得比較薄?？捎酶鞣N技術(shù)沉積保護(hù)層16，包括例如直流磁控管濺射 的物理氣相沉積。一般結(jié)合穩(wěn)定層18以覆蓋在超導(dǎo)層14上，尤其，在圖1所示具體實施例中，覆蓋 和直接接觸保護(hù)層16。穩(wěn)定層18充當(dāng)保護(hù)/分流層以提高對嚴(yán)酷環(huán)境條件的穩(wěn)定性和超 導(dǎo)抑制。該層一般很密并能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，并在超導(dǎo)層失效或超出超導(dǎo)層臨界電流的情形下 用來使電流旁路。可通過各種厚膜和薄膜成形技術(shù)中的任意一種來形成穩(wěn)定層18，例如通 過將預(yù)成形的銅帶層疊在超導(dǎo)狹帶上，通過使用例如焊料的中間粘合材料。其它技術(shù)側(cè)重 于物理氣相沉積，典型為蒸鍍或濺射以及例如無電極電鍍和電鍍的濕式化學(xué)處理。就此而 言，保護(hù)層16可充當(dāng)在其上沉積銅的籽晶層。特別地，可根據(jù)各實施例中描述那樣，保護(hù)層 16和穩(wěn)定層18可改型或干脆不使用。參見圖2，圖中示出包括具有蜿蜒路徑設(shè)計的連續(xù)超導(dǎo)狹帶段201的FCL物品200 的圖。特別地，超導(dǎo)狹帶段201包括沿彎折的長度連續(xù)的HTS材料連續(xù)層，一般不利用接頭 或橋接。FCL物品200包括基部219、多個觸頭(尤其是包括203、204、205、206、207、209、210,211和213)、第一電分流電路215以及第二電分流電路217。蜿蜒路徑具有多個彎折， 每個彎折包括超導(dǎo)狹帶段201的直線部和轉(zhuǎn)向部(turn)。根據(jù)一個實施例，超導(dǎo)狹帶段201 的一個彎折可包括，例如，在第一觸頭203周圍延伸、在第二觸頭204周圍延伸并隨后在第 三觸頭206周圍延伸的狹帶段的路徑。如本文中使用的那樣，一個彎折通常包括超導(dǎo)狹帶 段201開始并相對于觸頭返回到同一方位所經(jīng)過的全部路徑。更具體地，以全周期表示彎 折，如正弦波情況中定義的那樣。圖示一個彎折周期在點(diǎn)A和B之間延伸。圖示第二彎折 周期在點(diǎn)C和D之間延伸。進(jìn)一步參見超導(dǎo)狹帶段201就能理解，盡管圖2中示出了一個超導(dǎo)狹帶段，然而其 它實施例利用多個超導(dǎo)狹帶段。例如，可使用多個超導(dǎo)狹帶段并使用接頭或橋接將它們連 接在一起。這些接頭可以是機(jī)械和電氣聯(lián)接裝置，它們尤其利于串聯(lián)地連接多個超導(dǎo)狹帶 段。替代地，可以并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接多個超導(dǎo)狹帶段，例如電耦合以形成并聯(lián)電路。通常來說，超導(dǎo)狹帶段201具有不小于約0. Im的長度，例如不小于約5m或不小于 約10m，或甚至不小于約1000m。典型地，超導(dǎo)狹帶段201具有不大于約2km的長度。超導(dǎo)狹帶段201通常具有不小于約0. Icm的寬度。然而，其它實施例可采用更寬 的超導(dǎo)狹帶段，以使其寬度不小于約1cm，或甚至不小于約10cm。盡管如此，超導(dǎo)狹帶段的 寬度不大于約30cm。通常來說，超導(dǎo)狹帶段201可具有不小于約20微米的平均厚度，例如不小于約100 微米，或甚至不小于約500微米。典型地，超導(dǎo)狹帶段201的平均厚度在大約20微米和大 約500微米的范圍內(nèi)，例如大約50微米和大約200微米之間。 如圖2所示，超導(dǎo)狹帶段201以蜿蜒路徑設(shè)計在多個觸頭周圍延伸。根據(jù)一個實施 例，超導(dǎo)狹帶段201是懸置的。通常來說，超導(dǎo)狹帶段201可懸置在觸頭間以便露出于冷卻 介質(zhì)。在具體示出的實施例中，超導(dǎo)狹帶段201懸置在基部219上的觸頭之間。根據(jù)特定 實施例，超導(dǎo)狹帶段201在其側(cè)部懸置在基部219上方，以使正切于狹帶段頂表面和底表面 的平面垂直于或基本垂直于基部219的主平面。根據(jù)一個實施例，將不小于總長度約75% 的超導(dǎo)狹帶段201懸置在基部219上。在另一實施例中，懸置不小于總長度約90%的狹帶 段201，而在其它實施例中，幾乎將全部長度的超導(dǎo)狹帶段201懸置在基部219上方。根據(jù) 另一實施例，全部長度的超導(dǎo)狹帶段201可以懸置在基部上方不小于約0. 25cm的平均高度 處，例如懸置在基部上方不小于約0. 5cm或甚至不小于2cm處。然而根據(jù)另一實施例，超導(dǎo) 狹帶段201的部分可以懸置在基部219上不同高度處。例如，可以一高度懸置全長的一半 的超導(dǎo)狹帶段，而可以不同高度懸置另一半超導(dǎo)狹帶段。要理解，超導(dǎo)狹帶段的部分不一定 是相等部分，并且可以是多個部分，可將每個部分以不同高度懸置在基部上方。在進(jìn)一步參見懸置狹帶設(shè)計中，超導(dǎo)狹帶段201可在其側(cè)部懸置并暴露于冷卻介 質(zhì)。這一設(shè)計利于狹帶段的快速冷卻并提高FCL裝置的性能。因此，在一個實施例中，超導(dǎo) 狹帶段201不小于50%的總外表面積暴露于冷卻介質(zhì)。在另一實施例中，超導(dǎo)狹帶不小于 約75% (例如不小于約90%或甚至不小于約98% )的總外表面積暴露于冷卻介質(zhì)。根據(jù)一個實施例，超導(dǎo)狹帶段201的蜿蜒路徑設(shè)計是基本非感性設(shè)計，這有利于 減小FCL物品正常超導(dǎo)運(yùn)作期間的附加阻抗。通常來說，基本非感性設(shè)計具有不大于約20 微亨的電感，并在一些實施例中不大于約10微亨，或甚至不大于約1. 0微亨。根據(jù)圖2所 示實施例，超導(dǎo)狹帶段本身不沿蜿蜒路徑重疊。另外，超導(dǎo)狹帶段非線性地行進(jìn)，但狹帶的
8端部從第一觸頭203至最末觸頭205偏移一距離“d”。電壓端子(Vin和Vout)之間的距離 有利于穩(wěn)定的FCL結(jié)構(gòu)。通常來說，F(xiàn)CL物品的蜿蜒路徑設(shè)計包括超導(dǎo)狹帶段的彎折，所述轉(zhuǎn)向部轉(zhuǎn)過不少 于2個電觸頭，典型地不少于6個電觸頭，并在一些實施例中，不少于10個電觸頭。如圖所 示，蜿蜒路徑設(shè)計可包括更多觸頭，以使超導(dǎo)狹帶段的彎折包圍不少于15甚至20個觸頭。 要理解，觸頭數(shù)目也可取決于蜿蜒路徑設(shè)計和超導(dǎo)狹帶段的長度。在進(jìn)一步參見FCL物品設(shè)計中，觸頭是可移動的。在一個實施例中，對一部分觸頭 進(jìn)行彈性加壓或壓向基部，這有利于超導(dǎo)狹帶段201的移動，并減小對狹帶段的應(yīng)力，尤其 是由于溫度變化的膨脹和收縮引起的狹帶應(yīng)力。另外，一部分觸頭或全部觸頭可包括對超 導(dǎo)狹帶段201進(jìn)行配合和定位的通道。這些通道利于使超導(dǎo)狹帶段的彎折繞在觸頭周圍， 將彎折引向下一觸頭，并維持非感性蜿蜒路徑設(shè)計。在進(jìn)一步參見FCL物品的觸頭中，根據(jù)一個實施例，觸頭的一部分是電觸頭，而其 余觸頭是機(jī)械觸頭。一般來說，作為電觸頭的觸頭由導(dǎo)電材料制成或具有導(dǎo)電涂層。電觸 頭的合用材料包括例如銀、金的貴金屬或例如銅或銅合金的非貴金屬。參見圖2所示的實 施例，觸頭203、210和205尤其適用于電觸頭，假設(shè)這些觸頭通過Vin和Vout將FCL裝置 電耦合于外部電子裝置，并使第一分流電路215和第二分流電路217彼此電耦合和耦合于 超導(dǎo)狹帶段201。另外，F(xiàn)CL裝置的其它觸頭可以是電觸頭，而根據(jù)一個實施例，每個其它觸 頭是電觸頭。而在另一實施例中，全部觸頭都是電觸頭。在參見超導(dǎo)狹帶段201和觸頭的 設(shè)計中，蜿蜒路徑的設(shè)計可確定超導(dǎo)狹帶段電耦合于電觸頭的表面(即頂表面或底表面)。 一般來說，超導(dǎo)狹帶段201具有由襯底界定的底表面以及由狹帶段與底表面相對的表面界 定的頂表面，這些表面可包括許多不同層中的一個層，例如HTS層、保護(hù)層或穩(wěn)定層。因此， 可能要求超導(dǎo)狹帶段的一部分頂表面或一部分底表面與電觸頭接觸。在一個實施例中，超 導(dǎo)狹帶段各底表面部分和頂表面部分可耦合于電觸頭。根據(jù)另一實施例，超導(dǎo)狹帶段201 的頂表面部分在全部觸頭周圍延伸。在另一實施例中，超導(dǎo)狹帶段201的底表面部分在全 部電觸頭周圍延伸。例如，參見圖2所示的蜿蜒路徑設(shè)計，超導(dǎo)狹帶段的一部分頂表面可在觸頭203周 圍延伸，因此超導(dǎo)狹帶段的一部分后表面就在觸頭204周圍延伸，同樣，一部分頂表面在觸 頭206周圍延伸。觸頭203和206可以是電觸頭，同樣，超導(dǎo)狹帶段的頂部在電觸頭203、 206周圍延伸并與之耦合。觸頭204依然可以是電觸頭，并且超導(dǎo)狹帶段的一部分底表面電 耦合于電觸頭204?？梢岳斫?，蜿蜒路徑設(shè)計、超導(dǎo)狹帶段的方位以及電觸頭的數(shù)量和布置 能確定超導(dǎo)狹帶段中將狹帶段電耦合于電觸頭的那些表面。FCL裝置還包括當(dāng)超導(dǎo)狹帶段因為典型地包含高于特定閾值的故障電流而處于非 超導(dǎo)狀態(tài)時利于電流流動的分流電路。根據(jù)一個實施例，F(xiàn)CL物品包括一個分流電路。對 于圖2所示的實施例，第一分流電路215和第二分流電路217耦合于超導(dǎo)狹帶段201以及 通常為電觸頭的觸頭203、205。分流電路215和217可通過電觸頭電耦合或替代地感性耦 合于超導(dǎo)狹帶段201。如圖所示，第一分流電路215跨過一部分蜿蜒路徑并電耦合于電觸頭 203和210。第二分流電路217跨過一部分蜿蜒路徑并電耦合于電觸頭210、205。特別地， 第一和第二分流電路215、217跨過距離“d”并在Vin和Vout之間提供替代的電流流動路 徑。另外，在超導(dǎo)狹帶段201損壞或故障的情況中，第一和第二分流電路215、217促成替代的電流流動路徑，這確保了裝置的性能。因此，F(xiàn)CL裝置可包括跨過Vin和Vout之間蜿蜒路徑的全部距離的一個或多個分 流電路。如圖2所示，第一和第二分流電路215、217中的每一個跨過數(shù)個觸頭而不形成電 接觸?？砂喾至麟娐?，根據(jù)一個實施例，F(xiàn)CL裝置包括與每個電觸頭接觸的分流電路， 以使狹帶損壞或故障情形下替代電流流動路徑最大化。根據(jù)一個實施例，分流電路包括至 少一個阻抗元件(即電阻器和/或電感器)，更典型地包括跨過Vin和Vout之間的蜿蜒路 徑的距離的多個阻抗元件。在一個實施例中，多個阻抗元件可彼此串聯(lián)。串聯(lián)的阻抗元件 的數(shù)目一般大于約2，例如不小于約5或甚至不小于約10個阻抗元件。替代地，阻抗元件串 可與電觸頭串聯(lián)。在一個特定實施例中，阻抗元件串耦合于每個電觸頭。通常來說，基于分流電路跨距的狹帶長度選擇具有特定阻抗的阻抗元件，以使每 個阻抗元件保護(hù)某一長度的超導(dǎo)狹帶段。如此，分流電路典型地包括每米受保護(hù)狹帶的阻 抗不小于約0. 1毫歐的阻抗元件。其它實施例利用每長度受保護(hù)狹帶的較大的阻抗，以使 阻抗元件具有不小于每米受保護(hù)狹帶約1毫歐的值的阻抗元件、不小于每米受保護(hù)狹帶約 5毫歐的值、或甚至不小于每米受保護(hù)狹帶約10毫歐的值，并甚至可達(dá)到每米受保護(hù)狹帶 大約1.0歐姆的值。本文的分流電路一般包括每長度超導(dǎo)狹帶段特定數(shù)量的阻抗元件。例如，在不小 于約5米的超導(dǎo)狹帶段內(nèi)分流電路可包含一個阻抗元件。其它實施例可使用更少的元件， 例如在不小于約10米受保護(hù)的超導(dǎo)狹帶段內(nèi)包含一個阻抗元件，或甚至在不小于約20米 受保護(hù)的超導(dǎo)狹帶段內(nèi)包含一個阻抗元件。然而，本文的實施例一般在每100米受保護(hù)的 超導(dǎo)狹帶段內(nèi)使用至少一個阻抗元件。參見圖3，圖中示出包括超導(dǎo)狹帶段301的FCL物品300的圖，該超導(dǎo)狹帶段301具 有替代的蜿蜒路徑設(shè)計。FCL物品包括基部319、多個觸頭(其中包括)303、304、305、306、 307、309、310、311和313以及第一電分流電路315和第二電分流電路317。根據(jù)該實施例， 彎折包括超導(dǎo)狹帶段301的直線部和轉(zhuǎn)向部，然而，彎折彼此交疊。根據(jù)所示實施例，超導(dǎo) 狹帶段的一個彎折包括，例如，從第一觸頭303至第二觸頭304然后圍繞第三觸頭306延伸 的狹帶段路徑。特別，在該具體蜿蜒路徑設(shè)計中，超導(dǎo)狹帶段301在經(jīng)過每個彎折時自身交 疊。因此，不同部分的超導(dǎo)狹帶段301位于基部上方的不同高度處以形成交疊圖案。例如， 在觸頭303和觸頭304之間延伸的超導(dǎo)狹帶段部分可與在觸頭304和觸頭306之間延伸的 一部分超導(dǎo)狹帶段交疊或欠交疊(underlap)。參見圖4，圖中示出FCL物品400包括超導(dǎo)狹帶段401，超導(dǎo)狹帶段401具有替代 蜿蜒路徑設(shè)計的多個彎折。如圖所示，F(xiàn)CL物品400包括覆蓋在基部416上的多個觸頭，例 如觸頭402-410。盡管如上所述的這些觸頭402-410可包括機(jī)械或電觸頭，然而在該特定 實施例中，觸頭402-410是使超導(dǎo)狹帶段401轉(zhuǎn)向的機(jī)械觸頭。與前述實施例不同，超導(dǎo)狹 帶段401包括旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412，使超導(dǎo)狹帶段401在那里傾斜或旋轉(zhuǎn)。根據(jù)所示實施例， 旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412具體沿超導(dǎo)狹帶段401的直線部分定位。這些旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412利于將 超導(dǎo)狹帶段401耦合于電觸頭415、417，電觸頭415、417則使超導(dǎo)狹帶段401耦合于分流 電路413。特別，在旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412中，轉(zhuǎn)動超導(dǎo)狹帶段401以使至少一部分超導(dǎo)狹帶段 401平行于基部416并平坦地位于電觸頭415、417的觸頭表面上。要理解，根據(jù)一個實施 例，可在該實施例中納入超導(dǎo)狹帶段的多個平行彎折，可旋轉(zhuǎn)所有這些彎折以便連接于電
10觸頭。超導(dǎo)狹帶段401在旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412中可繞延伸超導(dǎo)狹帶段401長度的縱軸旋轉(zhuǎn)。 典型地，超導(dǎo)狹帶段401在旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412中相對于狹帶其它非旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)量不小 于約15°。其它實施例利用較大量的旋轉(zhuǎn)，例如不小于約30°或不小于約45°，或甚至不 小于約60°。然而，狹帶段401在旋轉(zhuǎn)區(qū)411和412中的旋轉(zhuǎn)量一般不大于約150°。參見圖5a，圖中示出具有替代設(shè)計的FCL物品500。FCL物品500包括至少一個超 導(dǎo)狹帶段501，該超導(dǎo)狹帶段501具有含直線部和轉(zhuǎn)向部的多個彎折，其中使轉(zhuǎn)向部繞多個 觸頭503-515。根據(jù)所示實施例，超導(dǎo)狹帶段501懸置在觸頭503-515之間，以便使超導(dǎo)狹 帶段501有效暴露于例如低溫液體或氣體的冷卻劑。特別地，F(xiàn)CL物品500不包括基部，相 反，由結(jié)構(gòu)523和525支承觸頭503-515。FCL物品500還包括用于將超導(dǎo)狹帶段501保持 在結(jié)構(gòu)中的端板517和519。此外，板525位于結(jié)構(gòu)523和525之間，并包含使超導(dǎo)狹帶段501從中穿過的開口。 板525中的開口可幫助使超導(dǎo)狹帶段的彎折相對彼此變得穩(wěn)定，以使每個彎折不與毗鄰的 彎折部分接觸而造成電氣干擾。所示實施例還包括通過電觸頭527和528電耦合于超導(dǎo)狹帶段501的分流電路 521。而其它實施例可利用機(jī)械觸頭和電觸頭的組合來改變?nèi)缟纤龀瑢?dǎo)狹帶段的路徑，根 據(jù)該特定實施例，電觸頭527、528與觸頭503-515分離地設(shè)置以使超導(dǎo)狹帶段501和分流 電路521有效地電耦合。如此，根據(jù)該特定實施例，超導(dǎo)狹帶段501不纏繞在電觸頭527和 528周圍。要理解，該實施例可包括多個超導(dǎo)狹帶段。圖6是示出與FCL物品500具有相似結(jié)構(gòu)的FCL物品600的立體圖，然而FCL物 品600包括多個超導(dǎo)狹帶段601、602、603和604，每個超導(dǎo)狹帶段具有多個彎折，每個彎折 包括直線部和在多個觸頭周圍延伸的轉(zhuǎn)向部。根據(jù)所示實施例，超導(dǎo)狹帶段601-604彼此 相鄰地設(shè)置，以使每個超導(dǎo)狹帶段601-604的直線部沿同一平面延伸。此外，每個超導(dǎo)狹帶 段601-604具有在觸頭周圍延伸并彼此毗鄰的轉(zhuǎn)向部。每個超導(dǎo)狹帶段601-604具有基本 相似的路徑，除了它們相對毗鄰的狹帶偏移一橫向距離，從而減小狹帶_狹帶電磁干擾。通 常來說，從毗鄰狹帶的最接近側(cè)邊測得的毗鄰狹帶之間的平均橫向距離不大于約5cm。其它 實施例可利用更近的間隔以使毗鄰狹帶之間的平均橫向距離不大約約1cm，例如不大于約 0. 5cm或甚至不大于約0. 1cm。參見圖7，圖示的FCL物品700包括機(jī)殼701、套管703和705以及具有多個超導(dǎo) FCL組件708、709、710和711 (708-711)的矩陣組件707。根據(jù)特定實施例，機(jī)殼701受溫 度和壓力控制，尤其低溫冷卻以保持對超導(dǎo)FCL組件而言合適的溫度。如上所述，可通過液 態(tài)氮或其它液態(tài)制冷劑維持該溫度。通常來說，套管703和705可電耦合于外部發(fā)電、輸電 和配電裝置，而在機(jī)殼501中，套管703和705電耦合于包括超導(dǎo)FCL組件708-711的矩陣 組件707。要理解，超導(dǎo)FCL組件708-711包括在本文實施例中描述的部件和設(shè)計。圖8示出根據(jù)一個實施例配置在電力網(wǎng)800中的FCL裝置803的示圖。如圖所示， 示圖800包括處于“主要位置”的FCL裝置803布置，即處于變壓器801和包括多個分立電 路的配電干線805之間的位置。特別，主要位置中的FCL裝置的布置保護(hù)配電干線805上 的所有用戶而無需斷路器升級。轉(zhuǎn)向另一示圖，圖9示出根據(jù)一個實施例的FCL裝置905在電力網(wǎng)900中的布置。 如圖所示，該示圖示出將FCL裝置905布置在變壓器901和配電干線903的下游，但在分立電路907之前。這例示了在“饋電位置”中使用FCL裝置905，這保護(hù)分立電路907和分立 電路907上的低估(underrated)裝置。特別地，處于饋電位置中的FCL裝置905可以是較 小型的裝置，由于不一定將它配備成應(yīng)付大負(fù)載。轉(zhuǎn)向另一示圖，圖10示出根據(jù)一個實施例的FCL裝置1005在電力網(wǎng)1000中的布 置。如所示那樣，附圖示出在各自配備有變壓器1001和1007的兩個子系統(tǒng)1013和1015 以及配電干線803和1009之間但在分立電路1007之前的FCL裝置1005的布置。這例示 出在“總線糾結(jié)位置”中使用FCL裝置1005，這防止在一個子系統(tǒng)中傳播的故障電流對另一 子系統(tǒng)的電路形成干擾。在參照FCL裝置和FCL裝置的部件的電氣特性中，在一個實施例中，超導(dǎo)狹帶段在 非超導(dǎo)狀態(tài)下具有不大于約5歐姆/米的電阻率。根據(jù)另一實施例，超導(dǎo)狹帶段具有不大 于約2歐姆/米的電阻率，例如不大于約1歐姆/米或甚至在非超導(dǎo)狀態(tài)下不大于約0. 1 歐姆/米。特別地，F(xiàn)CL物品具有當(dāng)物品處于非超導(dǎo)狀態(tài)時作為超導(dǎo)狹帶段和分流電路之間 的阻抗度量的阻抗比。通常來說，阻抗比不小于約1 1，更典型地當(dāng)物品處于非超導(dǎo)狀態(tài) 時在超導(dǎo)狹帶段和分流電路之間不小于約3 1。根據(jù)一個實施例，阻抗比不小于約10 1 或不小于約30 1，或甚至不小于約100 1。根據(jù)一特定實施例，F(xiàn)CL裝置的阻抗比落在 5 1和50 1的范圍內(nèi)。進(jìn)一步參照這種物品的特征，根據(jù)一個實施例，超導(dǎo)狹帶段包括有不大于約50微 米的平均厚度的保護(hù)層。根據(jù)另一實施例，覆蓋住HTS層的保護(hù)層具有不大于約25微米的 平均厚度，例如不大于約5微米或甚至不大于約0. 05微米。在一特定實施例中，超導(dǎo)狹帶 段基本沒有保護(hù)層覆蓋在HTS層上。根據(jù)另一實施例，超導(dǎo)狹帶可包括覆蓋住保護(hù)層的穩(wěn)定層(在提供保護(hù)層的實施 例中)或直接覆蓋HTS層，其中穩(wěn)定層的平均厚度不大于約1000微米。根據(jù)另一實施例， 穩(wěn)定層具有不大于約500微米的平均厚度，例如不大于約50微米，或甚至不大于約2微米。 然而在某一特定實施例中，超導(dǎo)狹帶段基本沒有穩(wěn)定層。進(jìn)一步參見超導(dǎo)狹帶段的設(shè)計，可 選擇襯底的厚度以提供要求的電氣特性。根據(jù)一個實施例，襯底的平均厚度不小于約10微 米，例如不小于約50微米或甚至不小于約100微米。然而在另一實施例中，襯底的平均厚 度不小于約200微米，例如不小于約1000微米。在特定實施例中，襯底的平均厚度在大約 100微米和300微米之間的范圍內(nèi)，例如在大約150微米和250微米之間。進(jìn)一步參見FCL裝置的特性，超導(dǎo)狀態(tài)下的超導(dǎo)狹帶段的臨界電流容量通常是狹 帶每寬度尺寸的電流的度量。如此，臨界電流容量一般不小于約5A/狹帶寬度cm。在另一 實施例中，臨界電流容量更大，例如不小于約50A/狹帶寬度cm，或不小于約100A/狹帶寬度 cm，或甚至不小于約1000A/狹帶寬度cm。具體實施例可以利用在大約IOA/狹帶寬度cm到 約1000A/狹帶寬度cm之間范圍內(nèi)的臨界電流容量，更具體地，在約100A/狹帶寬度cm和 大約750A/狹帶寬度cm之間的范圍內(nèi)。如果電流超出該臨界電流容量，則超導(dǎo)體將經(jīng)歷從 其超導(dǎo)狀態(tài)至“正常阻性狀態(tài)”的轉(zhuǎn)變。將超導(dǎo)體這種從超導(dǎo)狀態(tài)至正常阻性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 稱為“抑制”。只要三個因素——即工作溫度、外部磁場或電流電平——的任意一個或任意 組合超出其相應(yīng)的臨界水平，就可能發(fā)生抑制。根據(jù)一個實施例，本文提供的FCL裝置的主要抑制動因是抑制電流。一般抑制電流越低，裝置對故障電流具有更多響應(yīng)。抑制電流可以是超導(dǎo)狹帶段的臨界電流容量的測 量的倍數(shù)。例如在一個實施例中，F(xiàn)CL具有靈敏度以使不大于臨界電流容量約20倍的抑制 電流就足以造成超導(dǎo)狹帶段的抑制。在其它實施例中，抑制電流可以更小，例如不大于超導(dǎo) 狹帶段的臨界電流容量的約10倍。其它實施例利用不大于超導(dǎo)狹帶段的臨界電流容量的 約5倍的抑制電流，或不大于超導(dǎo)狹帶段的臨界電流容量的約2. 5倍的抑制電流。根據(jù)特 定實施例，抑制電流不大于臨界電流容量的約1. 5倍。通常來說，抑制電流越低，F(xiàn)CL物品的響應(yīng)時間越快，這確保增進(jìn)對下游電子設(shè)備 的保護(hù)。FCL物品的響應(yīng)時間則是抑制超導(dǎo)狹帶段所花費(fèi)的時間。通常來說，平均響應(yīng)時間 小于一個頻率周期的一半。根據(jù)一個實施例，平均響應(yīng)時間不大于約10ms，例如不大于約 2ms或甚至不大于約0. 5ms。然而在另一實施例中，響應(yīng)時間不大于約0. Ims0在更特定的 實施例中，平均響應(yīng)時間可在大約0. Ims和大約5ms之間的范圍內(nèi)。進(jìn)一步參見FCL物品的特性，圖11示出對于連接有包含本文所述實施例的設(shè)計的 并聯(lián)分流電路的四個FCL測試樣本的電流相對于時間的曲線圖。將3000A的預(yù)期故障電流 施加于四個超導(dǎo)狹帶段測試樣本(樣本1-4)。FCL物品包括10微歐的感性耦合分流電路。 四個樣本中的每一個包括相同的層，尤其是襯底、緩沖層、HTS層和保護(hù)層。然而，四個樣本 中的每一個的保護(hù)層的厚度是變化的。樣本1包括含1.2微米厚度銀的保護(hù)層。而樣本2、 3和4分別包括具有2. 4微米、3. 6微米和4. 8微米厚度的保護(hù)層。根據(jù)圖11，樣本1示出 在施加故障電流時的最低初始峰值電流，而樣本2提供較高的初始峰值電流，樣本3具有比 樣本2更高的初始峰值電流，而樣本4示出比所有其它樣本更高的初始峰值電流。如圖所 示，隨著振蕩繼續(xù)且強(qiáng)度隨時間減小，樣本1繼續(xù)表示出最低的峰值電流而樣本4具有最大 的峰值電流。特別地，具有減小厚度的保護(hù)層的測試樣本表現(xiàn)出在故障狀況下將電流從超 導(dǎo)狹帶段轉(zhuǎn)移至分流電路的能力。轉(zhuǎn)向圖12，圖中示出對于相同的四個測試樣本的能量相對于時間的曲線圖。樣本 1-4與前面根據(jù)圖11討論的樣本相同。這些樣本是在相同條件下測試的，具有相同分層結(jié) 構(gòu)，包括襯底、緩沖層、HTS層和保護(hù)層，除了每個采樣具有不同厚度的銀保護(hù)層外。如前所 提供，樣本1-4分別具有1. 2微米、2. 4微米、3. 6微米和4. 8微米的保護(hù)層厚度。根據(jù)這 種測試，測得的能量包括當(dāng)受到與分流電路并聯(lián)的故障電流時的測試樣本的熱能。如圖所 示，樣本1表現(xiàn)出在故障期間最小的總能量增加，而樣本2表現(xiàn)出在故障期間較大的總能 量增加。樣本3和4表現(xiàn)出在故障期間更大的總能量增加，其中樣本4具有最大的總能量 增加。樣本能量的增加主要是因為由并聯(lián)分流電阻確定的、在超導(dǎo)狹帶段中流動的相應(yīng)電 流。較小的總能量增加促使裝置具有提升的性能、響應(yīng)時間和恢復(fù)時間，以及可能增加耐久 性和工作壽命。因此，圖12的曲線圖示出具有厚度減小的保護(hù)層的樣本利于增進(jìn)能量耗散 和增進(jìn)FCL裝置的超導(dǎo)狹帶段。根據(jù)前述實施例，提供包含超導(dǎo)狹帶段的FCL物品，該FCL 物品具有顯著提高的性能和耐久性。尤其，當(dāng)前實施例描述了針對FCL裝置的包含獨(dú)特裝 置設(shè)計、非感性蜿蜒路徑設(shè)計以及特定狹長多層超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的利用的特征組合。此外，本實施 例還表現(xiàn)出通過向特征的上述結(jié)合提供尤其適用于蜿蜒路徑FCL裝置的設(shè)計連續(xù)長度的 超導(dǎo)狹帶段而與現(xiàn)有技術(shù)形成背離。已發(fā)現(xiàn)如本文實施例中描述的多層結(jié)構(gòu)的特定設(shè)計提 供顯著的進(jìn)步。還發(fā)現(xiàn)本文實施例中提供的特征組合實現(xiàn)具有增進(jìn)的性能、響應(yīng)時間、恢復(fù) 時間、耐久性和工作壽命的改進(jìn)FCL裝置。
13
盡管已在特定實施例的背景下對本發(fā)明進(jìn)行了解說和描述，然而它不局限于示出 的細(xì)節(jié)，由于可不脫離本發(fā)明范圍地以任何方式作出各種修正和替代。例如，可提供附加或 等效替代或采用附加的或等效的制造步驟。因此，本文披露的本發(fā)明進(jìn)一步的修正和等效 物可由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員使用不外乎常規(guī)試驗而得出，并且相信所有這些修正和等效物都 落在由下面權(quán)利要求書定義的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種故障電流限流器(FCL)物品，包括超導(dǎo)帶段，包括襯底；覆蓋在所述襯底上的緩沖層；以及覆蓋在所述緩沖層上的高溫超導(dǎo)(HTS)層；其中所述超導(dǎo)帶段形成連續(xù)的蜿蜒路徑，所述蜿蜒路徑具有多個彎折；以及電連接于所述超導(dǎo)帶段的分流電路。
2.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶段的蜿蜒路徑形成本質(zhì)上非 感性的電路徑。
3.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶段具有不小于約0.Im的長度。
4.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶段的一部分懸置在觸頭之間 并暴露于冷卻介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，每個彎折包括至少一個轉(zhuǎn)向部以及直線部。
6.如權(quán)利要求5所述的FCL物品，其特征在于，至少數(shù)個轉(zhuǎn)向部纏繞在電觸頭上。
7.如權(quán)利要求6所述的FCL物品，其特征在于，所述分流電路包括設(shè)置在所述電觸頭之 間并電耦合于所述電觸頭的至少一個阻抗元件。
8.如權(quán)利要求7所述的FCL物品，其特征在于，所述至少一個阻抗元件在受保護(hù)的蜿蜒 路徑的每米上具有不小于約0. 1毫歐的阻抗。
9.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述緩沖層包括至少一個二軸紋理化 膜，在所述膜的平面內(nèi)和平面外都具有二軸對齊的晶體。
10.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)物品基本沒有覆蓋在所述 HTS層上的穩(wěn)定化層。
11.如權(quán)利要求10所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)物品基本沒有覆蓋在保護(hù)層 上的穩(wěn)定化層。
12.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶段在超導(dǎo)狀態(tài)下的臨界電 流容量不小于大約5A/cm帶寬度。
13.如權(quán)利要求1所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶段包括延伸所述超導(dǎo)帶段 的長度的中軸線并且所述超導(dǎo)帶段繞所述中軸線旋轉(zhuǎn)以形成局部旋轉(zhuǎn)部分。
14.如權(quán)利要求13所述的FCL物品，其特征在于，所述超導(dǎo)帶在所述局部旋轉(zhuǎn)部分處耦 合于電觸頭。
15.一種故障電流限流器(FCL)物品，包括 夕卜殼；從所述外殼伸出的套管；在外殼內(nèi)的電耦合于所述套管的矩陣組合件，所述矩陣組合件包括至少一個超導(dǎo)故障 電流限流器組合件，其包括 襯底帶；覆蓋在所述襯底上的緩沖層；覆蓋在所述緩沖層上的高溫超導(dǎo)(HTS)層，其中所述超導(dǎo)帶段形成連續(xù)的蜿蜒路徑，所述蜿蜒路徑具有多個彎折；以及 電連接于所述超導(dǎo)帶段的分流電路。
全文摘要
披露一種包括超導(dǎo)狹帶段的故障電流限流器(FCL)物品，該超導(dǎo)狹帶段包括襯底、覆蓋在襯底上的緩沖層以及覆蓋在緩沖層上的高溫超導(dǎo)(HTS)層，其中超導(dǎo)狹帶段形成具有多個轉(zhuǎn)向部的連續(xù)的蜿蜒路徑。該物品還包括電連接于超導(dǎo)狹帶段的分流電路。
文檔編號H02H3/08GK101926067SQ200880126091
公開日2010年12月22日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者D·W·黑茲頓, K·特克勒薩迪克, W·A·奧多 申請人:美國超能公司