Verwendung einer Sicherung für eine Gleichstromübertragung

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Sicherung für eine Gleichstromüber tragung.

Eine Gleichstromübertragung, insbesondere eine Hochspannungsgleichstromüber- tragungs-Verbindung (HGÜ-Verbindung) und/oder eine Mittelspannungsgleich- stromübertragungs-Verbindung (MGÜ-Verbindung), ist zur Stromübertragung über vergleichsweise lange Strecken, beispielsweise über 100 km, im Hinblick auf die reduzierten Übertragungsverluste aus technischer Sicht bevorzugt.

Es hat sich gezeigt, dass durch eine Gleichstromübertragung im Vergleich zu einer Wechselstromübertragung der Energieverlust reduziert werden kann. Bei einer HGÜ-Verbindung sind üblicherweise ca. 30 % bis 50 % weniger Übertragungsver luste als bei vergleichbaren Drehstrom-Freileitungen möglich. Auch eine Übertra gung im Mittelspannungsgleichstrombereich ist im Vergleich zu einer Übertragung mit Wechsel- bzw. Drehstrom mit deutlich weniger Übertragungsverlusten verbun den.

Gerade im Zuge der„Energiewende“ werden möglichst verlustarme Übertragungs verbindungen für Strom benötigt, so dass beispielsweise der aus Offshore- Windparkanlagen stammende Strom mit geringen Verlusten auf das Festland und weit in das Festland hinein übertragbar ist.

Allerdings ist es bei HGÜ- oder MGÜ-Verbindungen nachteilhaft, dass in der Praxis - wenn überhaupt - nur eine mangelhafte bis allenfalls ausreichende Sicherung der Gleichstromübertragung gewährleistet werden kann. Gerade für HGÜ- oder MGÜ-Verbindungen sind in der Praxis keine Sicherungen bekannt, die zum einen der Langzeitbelastung der Gleichstromübertragung standhalten und zum anderen auch sicher den übertragenden Gleichstrom im Falle eines Kurzschlusses abschal ten können. Folglich können Gleichströme nicht effektiv, insbesondere abschnitts weise und/oder bei einer kompakten, kleinbauenden und/oder eine geringe Länge aufweisenden Ausbildung, gesichert werden. Demzufolge ist es - im Gegensatz zum Wechselstrom - im Stand der Technik nicht möglich, mehrere Verbraucher an ein Gleichstromübertragungsnetz anzuschließen. Für den Niederspannungsbereich sind Sicherungen für den Einsatz in Gleichspan nungskreisen im Stand der Technik bekannt. Diese sind jedoch nicht für den Hoch- spannungs- und/oder Mittelspannungsgleichstrombereich geeignet bzw. verwend bar. Die EP 3 270 403 A1 betrifft beispielsweise eine derartige Niederspannungssi- cherung für einen Gleichspannungskreis.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die vorgenannten Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest im Wesentlichen zu reduzieren. Erfindungsgemäß ist die vorgenannte Aufgabe zumindest im Wesentlichen dadurch gelöst, dass eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung zur Sicherung einer Gleichstromübertragung verwendet wird, wobei die Gleichspannung des Gleich stroms und/oder die Bemessungsspannung der HH-Sicherung größer als 4 kV ist. Die Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung wird im Folgenden FIFI-Sicherung genannt. Die FIFI-Sicherung wird folglich insbesondere in einem Gleichspannungs kreis verwendet.

FIFI-Sicherungen sind in der Praxis zur Sicherung von Wechselstrom bekannt. Sie dienen insbesondere zur Sicherung von Wechselspannungen von über 1 kV, be- vorzugt zwischen 1 kV bis 100 kV. Derartige FIFI-Sicherungen werden nun erfin dungsgemäß zur Gleichstromübertragung verwendet.

Beim Zustandekommen der Erfindung ist überraschenderweise festgestellt worden, dass sich FIFI-Sicherungen im besonderen Maße für die Gleichstromübertragung, insbesondere für FIGÜ-Verbindungen oder MGÜ-Verbindungen, eignen. So können hohe Gleichströme und/oder hohe Gleichspannungen mit der FIFI-Sicherung gesi chert werden. Bisher ist im Stand der Technik davon abgesehen worden, die aus dem Bereich der Wechselstromübertragung bekannte FIFI-Sicherung zur Gleich stromübertragung zu verwenden. Gerade die Sicherung im Mittelspannungs- und/oder Flochspannungsbereich ist mit einer Vielzahl von Auflagen und einzuhal tenden Normen verknüpft. Eine hohe Sensibilität und Vorsicht gegenüber dem bei hohen Spannungen oder Strömen resultierenden Gefahrenpotential hat dazu ge führt, dass bekannte Sicherungen nicht„wahllos“ zur Übertragung von unterschied lichen Stromarten verwendet worden sind. Sicherungen sind bisher immer zu ei- nem speziellen, entsprechend deklarierten Einsatzzweck verwendet worden. Ins besondere hat es für die Gleichstromübertragung aufgrund der erwarteten Proble me keine hinreichende Lösung gegeben. Würde nämlich einer der an das Gleichstromübertragungsnetz elektrisch ange schlossenen Abnehmer und/oder Verbraucher einen Kurzschluss verursachen, so würde das gesamte Gleichstromnetz ausfallen. Dementsprechend hat man in der Praxis von Sicherungen in Gleichstromnetzen bzw. von einer Gleichstromübertra gung Abstand genommen, da die für ein stabiles und sicheres Stromnetz bzw. Gleichspannungskreis erforderliche Sicherung nicht dauerhaft gewährleistet wer den konnte. Überraschenderweise und nicht vorhersehbar ist erfindungsgemäß jedoch festge stellt worden, dass, sofern die HH-Sicherung zur Gleichstromübertragung einge setzt wird, die notwendige Sicherheit, insbesondere bei Überlast und/oder im Kurz schlussfall, gewährleistet werden kann. Insbesondere wurde festgestellt, dass bei Überlast und auch im Kurzschlussfall eine Beschädigung des Sicherungsgehäuses der HH-Sicherung, insbesondere verbunden mit einem Austritt von Löschmittel und/oder mit einem Lichtbogenaustritt, verhindert werden kann. In simulierten Langzeitversuchen ist ermittelt worden, dass auch bei einem Langzeiteinsatz der HH-Sicherung zur Sicherung der Gleichstromübertragung, beispielsweise für einen Zeitraum von über fünf Jahren, bevorzugt über zehn Jahren, weiter bevorzugt über 15 Jahren, die, insbesondere gesetzlich vorgegebenen, erforderlichen Sicherheits richtlinien und/oder -bestimmungen eingehalten werden können.

Erfindungsgemäß kann also eine Sicherung bereitgestellt werden, die zur Gleich stromübertragung in der Mittelspannungs- und/oder Hochspannungsebene ver- wendet werden kann. Insbesondere ist es durch die erfindungsgemäße Verwen dung möglich, eine Mehrzahl an Abnehmern und/oder Verbrauchern an die Gleich stromverbindung bzw. an dem Gleichspannungskreis anzuschließen, die über we nigstens eine HH-Sicherung gesichert sind. Bei Ausfall eines Abnehmers, insbe sondere im Falle eines Kurzschlusses, bricht das Gleichstromübertragungsnetz nicht zusammen.

Vorzugsweise kann eine abschnittsweise Sicherung des Gleichstromnetzes mittels der HH-Sicherungen erfolgen. Die erfindungsgemäß verwendete HH-Sicherung ist eine Schmelzsicherung, die als Überstromschutzeinrichtung durch das Abschmelzen eines Schmelzleiters den Stromkreis unterbricht, wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert während ei- ner ausreichenden Zeit überschreitet. Vorzugsweise ist die benötigte Zeit zum Schalten der Sicherung sehr gering, insbesondere im Millisekunden-Bereich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die HH-Sicherung ein an zwei Stirnseiten zumindest teilweise offenes Sicherungsge häuse aufweist. Stirnseitig ist an dem Sicherungsgehäuse jeweils wenigstens eine zur elektrischen Kontaktierung ausgebildete Kontaktkappe angeordnet. In dem Si cherungsgehäuse ist wenigstens ein um einen, vorzugsweise sternförmigen, Schmelzleiterträger, vorzugsweise spiralförmig und/oder in einer Helixform, gewi- ckelter Schmelzleiters angeordnet. Durch die Wicklung des wenigstens einen Schmelzleiter kann die Länge der HH-Sicherung möglichst gering gehalten werden, da die Länge des Schmelzleiters durch die insbesondere wendelförmige und/oder spiralförmige Wicklung erhöht werden kann. Zur Übertragung der Gleichspannung wird die dafür benötigte Länge des Schmelz leiters genutzt, die nicht der Länge der gesamten HH-Sicherung entspricht, da der Schmelzleiter um den Schmelzleiterträger gewickelt ist. Letztlich ist die Länge des Schmelzleiters größer bis sehr viel größer als die Länge der HH-Sicherung. Bevorzugt ist der Schmelzleiterträger derart ausgebildet, dass der Schmelzleiter, insbesondere zumindest im Wesentlichen bei jeder Windung, punktuell - ggf. an mehreren Auflagepunkten - aufliegt. Demzufolge kann der Schmelzleiterträger Vorsprünge und sich zwischen den Vorsprüngen ergebende Vertiefungen aufwei sen. Ganz besonders bevorzugt ist eine zumindest im Wesentlichen sternförmige Ausbildung des Schmelzleiterträgers.

Insbesondere sind die Kennwerte und/oder Bemessungswerte, bevorzugt der Be- messungsspannungs- und/oder der Bemessungsstromstärkenbereich, für die je weilige HH-Sicherung, die in einem Gleichspannungskreis verwendet werden soll, zu bestimmen bzw. zu ermitteln. Vorzugsweise unterscheiden sich diese Kennwer te von den Kennwerten einer Wechselspannungs-HH-Sicherung. Bevorzugt ist der Messungsspannungs- und/oder der Bemessungsstromstärkenbereich der erfin dungsgemäßen HH-Sicherung um mehr als 20 %, bevorzugt mehr als 30 %, weiter bevorzugt mehr als 50 %, und/oder zwischen 10 % bis 90 %, bevorzugt zwischen 20 % bis 80 %, weiter bevorzugt zwischen 40 % bis 70 %, reduziert bzw. verringert im Vergleich zu einer Wechselspannungs-HH-Sicherung gleicher Bauart. Vorzugsweise ist die Gleichspannung des übertragenden Gleichstroms und/oder die Bemessungsspannung bzw. der Bemessungsspannungsbereich der HH- Sicherung größer als 5 kV, bevorzugt größer als 10 kV, weiter bevorzugt größer als 15 kV. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Gleichspannung und/oder die Bemessungsspannung der HH-Sicherung kleiner als 150 kV, bevor zugt kleiner als 100 kV, weiter bevorzugt kleiner 75 kV, weiter bevorzugt weiter kleiner 52 kV, ist und/oder zwischen 4 kV bis 100 kV, bevorzugt zwischen 5 kV bis 80 kV, weiter bevorzugt zwischen 10 kV bis 52 kV, liegt. Als Bemessungsspannung bzw. als Bemessungsspannungsbereich der HH-Sicherung ist insbesondere die Spannung bzw. der Spannungsbereich zu verstehen, bei der die Sicherung einge setzt wird und/oder für die Sicherung geprüft ist. Grundsätzlich ist zwischen einer oberen Bemessungsspannung und einer unteren Bemessungsspannung zu unter scheiden, wobei die untere Bemessungsspannung diejenige Spannung angibt, bei der die HH-Sicherung noch schaltet, während die obere Bemessungsspannung die Obergrenze für die zu übertragende Gleichspannung darstellt. Folglich gibt die Bemessungsspannung bzw. der Bemessungsspannungsbereich den zulässigen Spannungsbereich der HH-Sicherung an. Insbesondere entspricht der Bemes sungsspannungsbereich dem Gleichspannungsbereich, der durch die HH- Sicherung gesichert werden kann.

Bei einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der kleinste Ausschaltstrom der HH-Sicherung größer als 3 A, bevorzugt grö ßer als 5 A, weiter bevorzugt größer als 10 A, ist. Alternativ oder zusätzlich ist vor gesehen, dass der kleinste Ausschaltstrom der HH-Sicherung kleiner 1 kA, bevor- zugt kleiner als 500 A, weiter bevorzugt kleiner als 300 A, ist und/oder zwischen 3 A bis 700 A, bevorzugt zwischen 5 A bis 500 A, weiter bevorzugt zwischen 15 A bis 300 A, liegt. Als kleinster Ausschaltstrom ist der Bemessungswert des Mindestaus- schaltstroms zu verstehen. Ab dieser Stromstärke ist die HH-Sicherung in der La ge, den Überstrom zu schalten. Demzufolge sind insbesondere die elektrischen Komponenten (Abnehmer, Gleichstromquelle etc.) derart an die HH-Sicherung(en) anzuordnen und/oder auszubilden, dass kein Überstrom an der Einlaufstelle der Sicherung auftreten kann, der den kleinsten Ausschaltstrom unterschreitet. Der kleinste Ausschaltstrom kann von der gewählten Bauart der HH-Sicherung abhän- gen. Demgemäß ist es erfindungsgemäß möglich, vergleichsweise geringe Ströme des Gleichstroms bei einer hohen Gleichspannung abzuschalten. Vorzugsweise ist das Bemessungsschaltvermögen größer als 1 kA, bevorzugt grö ßer als 10 kA, weiter bevorzugt größer als 20 kA, ausgebildet und/oder liegt zwi schen 1 kA bis 100 kA, bevorzugt zwischen 10 kA bis 80 kA, weiter bevorzugt zwi schen 10 kA bis 50 kA. Als Bemessungsschaltvermögen der HH-Sicherung ist ins- besondere der Bemessungswert des größten Ausschaltstromes zu verstehen. Bei dem größten Ausschaltstrom handelt es sich um denjenigen Gleichstrom, den die Sicherung maximal noch schalten kann. Folglich sollte das Bemessungsschaltver mögen der HH-Sicherung größer als der maximale Kurzschlussstrom an der Ein satzstelle der HH-Sicherung sein.

Darüber hinaus ist gemäß einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgedan kens der Gleichstrom, der übertragen und durch die HH-Sicherung gesichert wird, und/oder der Bemessungsstromstärkenbereich größer als 5 A, bevorzugt größer als 10 A, weiter bevorzugt größer als 15 A. Alternativ oder zusätzlich ist vorgese- hen, dass der Gleichstrom zwischen 3 A bis 100 kA, bevorzugt zwischen 10 A bis 75 kA, weiter bevorzugt zwischen 15 A bis 50 kA, liegt. Insbesondere ist der Be reich der Stromstärke des zu übertragenden Gleichstroms in Abhängigkeit des Bemessungsschaltvermögens und des kleinsten Ausschaltstromes der HH- Sicherung vorgegeben.

Letztlich versteht es sich, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Gleichstromübertra gung auch unterschiedliche HH-Sicherungen bereitgestellt werden können, die für den jeweiligen Einsatzzweck ausgelegt sein können. So kann die Bauart der HH- Sicherung insbesondere in Abhängigkeit des zu übertragenden Gleichstroms und/oder der Gleichspannung gewählt werden.

Des Weiteren ist vorzugsweise das Produkt (mathematische Multiplikation) des durch die HH-Sicherung gesicherten Gleichstroms und der Gleichspannung größer als 5 kW, bevorzugt größer 50 kW, weiter bevorzugt größer 700 kW. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Produkt des durch die HH-Sicherung gesicher ten Gleichstroms und der Gleichspannung kleiner als 3000 MW, bevorzugt kleiner 2000 MW, weiter bevorzugt kleiner 1000 MW, ist und/oder zwischen 5 kW und 3000 MW, bevorzugt zwischen 500 kW und 2000 MW, weiter bevorzugt zwischen 700 kW und 1000 MW, liegt.

Insbesondere kann das Produkt des durch die HH-Sicherung gesicherten Gleich stroms und der Gleichspannung der Leistung des durch die HH-Sicherung gesi- cherten Abnehmers und/oder der Abnehmer (Gesamtleistung) entsprechen. Letzt lich entspricht das vorgenannte Produkt insbesondere der Leistung, die durch die HH-Sicherung gesichert werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die HH- Sicherung wenigstens zwei Schmelzleiter, bevorzugt zwischen 2 bis 10 Schmelzlei ter, weiter bevorzugt zwischen 3 bis 5 Schmelzleiter, aufweist, die in dem Siche rungsgehäuse angeordnet sind. Insbesondere sind die Schmelzleiter elektrisch kontaktierend miteinander und/oder mit der Kontaktkappe verbunden.

Besonders bevorzugt ist die Gleichstromübertragung eine Mittelspannungsgleich stromübertragung (MGÜ) und/oder eine Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), vorzugsweise in einem dezentralen Versorgernetz. Folglich kann die HH- Sicherung in Netzen, die im Mittelspannungsgleichstrombereich und/oder im Hoch- spannungsgleichstrombereich angeordnet sind, verwendet werden. Als Mittelspan nungsgleichstrombereich ist insbesondere eine Gleichspannung von größer 1 kV, bevorzugt größer 2 kV, weiter bevorzugt größer 4 kV, und/oder kleiner als 50 kV, bevorzugt kleiner als 40 kV, weiter bevorzugt kleiner als 30 kV, zu verstehen. Als Hochspannungsgleichstrombereich ist insbesondere ein Spannungsbereich von über 60 kV, bevorzugt über 100 kV, weiter bevorzugt über 200 kV, zu verstehen.

Bevorzugt ist die HH-Sicherung für einen Einsatz in einem dezentralen Versorger netz vorgesehen, mit dem insbesondere Industrieanlagen, Großkomplexe, bei spielsweise Einkaufszentren oder dergleichen, und/oder eine Mehrzahl von Haus- halten mit Strom versorgt werden. In dem dezentralen Versorgernetz kann ferner wenigstens eine Energieumwandlungsanlage zur Stromerzeugung, bevorzugt von Gleichstrom, angeordnet sein, mittels derer eine Versorgung der Industrieanlagen, Großkomplexe und/oder der Haushalte erfolgen kann. Ganz besonders bevorzugt bilden die dezentralen Versorgernetze sogenannte Insellösungen, die bevorzugt vom öffentlichen Stromnetz unabhängig sind.

Vorzugsweise kann die HH-Sicherung in einem Mittelspannungsgleichstromüber tragungsnetz, insbesondere in einem Mittelspannungsgleichstromsystem, ange ordnet sein. In dem Mittelspannungsgleichstromübertragungsnetz kann wenigstens ein Gleichstromgerät, insbesondere ein MVDC-Device (Medium Voltage Direct Cur rent Device, zu deutsch: Mittelspannungs-Gleichstrom-Gerät), angeordnet sein. Der Gleichstrom kann von einer Energieumwandlungsanlage dem Mittelspan nungsgleichstromübertragungsnetz zur Verfügung gestellt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Gleichstrom aus einer Photovoltaik-Anlage und/oder einer Photovoltaik- Flächenanlage, insbesondere einem Solarpark, und/oder einer Windkraftanlage und/oder einem Windpark, insbesondere einem Offshore-Windpark, stammt. Alter nativ und/oder ergänzend ist es erfindungsgemäß möglich, dass der insbesondere aus wenigstens einer der vorgenannten Energieumwandlungsanlagen stammende Strom zur Versorgung eines in sich geschlossenen bzw. gekapselten Mittelspan- nungs- und/oder Hochspannungsnetzes verwendet wird. So können insbesondere mit aus erneuerbaren Energien stammende Gleichströme zur Versorgung von Ver brauchern verwendet werden. Insbesondere ist der in den vorgenannten Anlagen erzeugte Strom Gleichstrom, der vorzugsweise nicht vor Einspeisung in das Netz in Wechselstrom umgewandelt werden muss.

Vorzugsweise ist das Sicherungsgehäuse der HH-Sicherung hohlzylinderförmig und/oder rohrförmig ausgebildet. Die Ober- und Unterseite des Sicherungsgehäu ses ist insbesondere zumindest bereichsweise offen ausgebildet.

Stirnseitig kann das Sicherungsgehäuse durch die Kontaktkappe, vorzugsweise fest, verschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Kontaktkappe stirnseitig auf das Sicherungsgehäuse aufgesetzt ist. Insbesondere dient die Kontaktkappe zur elektrischen Kontaktierung, wobei der Schmelzleiter elektrisch mit der Kontaktkappe verbunden ist.

Bevorzugt überdeckt wenigstens eine Kontaktkappe wenigstens einen Teilbereich des Sicherungsgehäuses, insbesondere einen Teilbereich der Mantelfläche im Stirnbereich. Durch die bereichsweise Überdeckung im Stirnbereich des Siche- rungsgehäuses kann eine feste Anordnung der Kontaktkappe an dem Sicherungs gehäuse gewährleistet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vor der Kontaktkappe eine weitere Oberkappe angeordnet, die auf die Kontaktkappe aufgesetzt ist und/oder zumindest teilweise die Kontaktkappe überdeckt. Dabei kann die innere Kontakt kappe als Hilfskappe ausgebildet sein. Durch die zweiteilige Ausbildung der Kon taktkappe kann eine sichere elektrische Kontaktierung erreicht werden, die sich insbesondere im Langzeiteinsatz als vorteilhaft zeigt. Des Weiteren kann durch diese Ausführungsform eine besonders feste Anbindung bzw. Anordnung der Kon taktkappe am Sicherungsgehäuse ermöglicht werden. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sicherungsgehäuse ein keramisches Material aufweist und/oder daraus besteht. Als keramisches Material sind insbesondere eine Vielzahl anorganischer, nicht me tallischer Werkstoffe zu verstehen, die bevorzugt in die Arten Irdengut, Steingut, Steinzeug, Porzellan und/oder Sondermassen unterteilt werden können. Als kera- mische Sondermassen sind vorzugsweise Elektrokeramik und/oder Hochtempera tur-Sondermassen vorgesehen.

In dem Sicherungsgehäuse kann ein Löschmittel, insbesondere eine Löschsandfül lung, vorzugsweise Quarzsand, und/oder Luft, vorgesehen sein. Das Löschmittel dient im Falle der Schaltung der HH-Sicherung, insbesondere im Kurzschlussfall, zur Löschung eines Lichtbogens und/oder der Abkühlung des gegebenenfalls ge schmolzenen Schmelzleiters bzw. der Schmelzleiterreste.

Der Schmelzleiter kann zumindest teilweise in dem Löschmittel eingebettet bzw. von dem Löschmittel umgeben sein, so dass das Löschmittel auf den Schmelzlei ter, insbesondere beim Schmelzen des Schmelzleiters, einwirken kann.

Als Material für den Schmelzleiter ist insbesondere Silber, vorzugsweise Feinsilber, und/oder Elektrolytkupfer vorgesehen. Insbesondere kann der Schmelzleiter aus den vorgenannten Materialien bestehen. Vorzugsweise ist der Schmelzleiter als Feinsilber-Band und/oder bandförmig ausgebildet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherungsgehäuse zu mindest im Wesentlichen hermetisch gekapselt. Unter einer hermetischen Kapse- lung bzw. Abriegelung ist eine luftdichte und/oder gasdichte, insbesondere vor Wasser und/oder Flüssigkeiten geschützte, Abdichtung des Systems zu verstehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelzleiter elektrisch parallel geschaltet und/oder zumindest im Wesentlichen wendelförmig um den Schmelzleiterträger gewickelt sind. Die parallele elektrische Schaltung der Schmelzleiter ist bei einer Mehrzahl von Schmelzleitern im Falle des Kurzschlusses bzw. des Auslösens der HH-Sicherung vorteilhaft, da das Auslösen nur eines Schmelzleiters zum Schalten ausreichend ist. Durch die wendelförmige Wicklung des Schmelzleiters kann die für die Sicherung benötigte Länge des Schmelzleiters in dem Sicherungsgehäuse eingefasst werden. Der Schmelzleiterträger kann einstückig oder aus mehreren Elementen ausgebildet sein. Insbesondere weist der Schmelzleiterträger als Material Hartporzellan auf und/oder besteht daraus. Zudem kann der Schmelzleiterträger derart ausgebildet sein, dass eine Mehrzahl an Kammern gebildet werden, insbesondere wobei in ei ner Kammer eine Querschnittseinschnürung vorgesehen sein kann. Durch die Querschnittseinschnürung kann beim Ansprechen der Sicherung an jedem Schmelzleiter eine Vielzahl an Teillichtbögen entstehen, so dass beim Ausschalt vorgang die umgesetzte Wärmemenge gleichmäßig über die gesamte Sicherungs rohrlänge verteilt werden kann. Bei einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die HH-Sicherung eine Auslöseeinrichtung aufweist. Die Auslöseeinrichtung kann zum Schalten einer an die HH-Sicherung angeordneten Einrichtung, insbe sondere einen Transformatorschalter und/oder einen Lastschalter, vorzugsweise mit Freiauslösung, ausgebildet und/oder in einer Kontaktkappe angeordnet sein. Insbesondere weist die Auslöseeinrichtung eine Schlagstift-Auslösemechanik auf. Beim Auslösen der Schlagstift-Auslösemechanik ist vorgesehen, dass der, insbe sondere zumindest im Wesentlichen zylinderförmige, Schlagstift die Kontaktkappe, bevorzugt eine dicht verlötete Kupferfolie, durchschlägt. Der Schlagstift der Schlagstift-Auslösemechanik der Auslöseeinrichtung kann durch einen Hilfsschmelzleiter auslösbar sein. Insbesondere erfolgt ein Auslösen des Schlagstiftes bei einem Kurzschluss.

Vorzugsweise ist eine vorgespannte Feder dem Schlagstift zugeordnet, wobei die Feder derart ausgebildet sein kann, dass beim Auslösen des Hilfsschmelzleiters, insbesondere bei einem Kurzschluss, der Schlagstift aus der Stirnseite einer der Kontaktkappen austritt. Insbesondere kann der Schlagstift auf einen Lastschalter wirken, welcher dann den fehlerhaften Strom allpolig abschalten kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Hilfsschmelzleiter über die gesamte Länge des Sicherungsgehäuses und/oder axial durch das Zentrum des Schmelzlei- terträgers verläuft. Der Hilfsschmelzleiter muss demgemäß insbesondere nicht um den Schmelzleiterträger gewickelt werden.

Zudem kann der Hilfsschmelzleiter parallel mit dem Schmelzleiter und/oder den Schmelzleitern verbunden sein, insbesondere so dass beim Schmelzen eines Schmelzleiters der Hilfsschmelzleiter von einem Strom durchflossen wird, der zur Aktivierung des Schlagstiftes führt.

Vorzugsweise kann eine Sicherungseinrichtung der Auslöseeinrichtung zugeordnet sein, die derart ausgebildet ist, dass nach dem Auslösen des Schlagstiftes dieser nicht mehr in das Sicherungsgehäuse drückbar und/oder verschiebbar ist. Erfolgt demgemäß ein Auslösen des Schlagstiftes, wird durch die Sicherungseinrichtung verhindert, dass der Schlagstift seine vor dem Lösen innehabende Stellung erneut einnehmen kann. Somit kann der an dem Schlagstift anzuordnende Lastschalter im Falle eines Kurzschlusses dauerhaft durch den Schlagstift betätigt werden - insbe sondere so lange der Gleichstrom gekappt bzw. abgeschaltet bleiben soll.

Der HH-Sicherung kann wenigstens eine Anzeigevorrichtung zugeordnet sein. Ins besondere ist die Anzeigevorrichtung zur optischen Anzeige eines Zustandes aus- gebildet. Die Anzeigevorrichtung kann zudem auch in der Kontaktkappe angeord net sein. Die Anzeigevorrichtung kann des Weiteren als Alternative zur Schlagstift- Auslösemechanik genutzt werden und durch ein optisches und/oder akustisches Signal das Auslösen der Sicherung anzeigen. Letztlich dient die Anzeigevorrich tung zur Information des Bedienpersonals darüber, dass ein Auslösen der HH- Sicherung erfolgt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontaktkappen einen galvanischen Überzug und/oder eine Silberbeschichtung aufweisen. Die Kon taktkappen können als Material Elektrolytkupfer und/oder Aluminium aufweisen und/oder daraus bestehen. Die vorgenannten Materialien ermöglichen eine gute elektrische Kontaktierung.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der, insbesondere bandförmige, Schmelzleiter, vorzugsweise im Querschnitt, geriffelt und/oder Zick-Zack-förmig und/oder wellenförmig ausgebildet ist. Letztlich kann der gewellte bzw. geriffelte Schmelzleiter wendelförmig um den Schmelzleiterträger gewickelt sein. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System mit einem durch Gleichstrom ver sorgbaren Abnehmer und mit wenigstens einer HH-Sicherung. An den Abnehmer wird der Gleichstrom übertragen, wobei der Gleichstrom durch die HH-Sicherung sicherbar ist. Dabei ist vorzugsweise als Abnehmer ein Verbraucher vorgesehen.

Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen sei auf die vorherigen Ausführun gen im Hinblick auf die Verwendung der HH-Sicherung verwiesen, die in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße System gelten. Letztlich versteht es sich, dass die bereits dargelegten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der er findungsgemäßen Verwendung auch auf das erfindungsgemäße System übertrag bar sind.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abnehmer, der insbesondere auch aus einer Mehrzahl von Abnehmern gebildet sein kann, eine (Gesamt-)Leistung von größer 5 kW, bevorzugt größer 50 kW, wei ter bevorzugt größer 700 kW, aufweist und/oder eine (Gesamt-)Leistung von klei ner als 3000 MW, bevorzugt kleiner 2000 MW, weiter bevorzugt kleiner 1000 MW, aufweist. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich die Leistung des Abnehmers zwischen 50 kW und 3000 MW, bevorzugt zwischen 50 kW und 2000 MW, weiter bevorzugt zwischen 700 kW und 1000 MW, liegen. Folglich können auch Abneh mer mit einer hohen Leistung durch das Gleichstromübertragungsnetz, das erfin dungsgemäß durch wenigstens eine HH-Sicherung gesichert ist, versorgt werden. Im Übrigen versteht es sich, dass in den vorgenannten Intervallen und Bereichs grenzen jegliche Zwischenintervalle und darin enthaltene Einzelwerte enthalten und als erfindungswesentlich offenbart anzusehen sind, selbst wenn diese Zwischenin tervalle und Einzelwerte nicht konkret angegeben sind. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie len anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebe nen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombinati on den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammen- fassung in den Ansprüchen und deren Rückbeziehung.

Es zeigt: Fig. 1 A eine schematische Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Ver wendung einer HH-Sicherung zur Sicherung einer Gleichstromüber tragung,

Fig. 1 B eine schematische Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung der HH-Sicherung zur Siche rung der Gleichstromübertragung,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsge mäßen HH-Sicherung,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen HH-Sicherung,

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Aus führungsform einer erfindungsgemäßen HH-Sicherung,

Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen HH-Sicherung und

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen HH-Sicherung. Fig. 1A zeigt die Verwendung einer Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung 1 (HH-Sicherung 1 ) zur Sicherung einer Gleichstromübertragung. In den Fig. 1A und 1 B ist die HH-Sicherung 1 zwischen einer Gleichstromquelle 15 und einem Ab nehmer 8 angeordnet. Der Gleichstrom, der an den oder die Abnehmer 8 übertra gen wird, fließt durch die HH-Sicherung 1.

Die Gleichspannung des Gleichstroms und/oder die Bemessungsspannung der HH-Sicherung 1 ist dabei größer als 4 kV.

Fig. 2 zeigt ein Sicherungsgehäuse 3 sowie Kontaktkappen 4 der HH-Sicherung 1. Nicht dargestellt ist, dass das Sicherungsgehäuse 3 an den zwei Stirnseiten 2 zu mindest im Wesentlichen offen ausgebildet ist. Die Kontaktkappen 4 dienen zur elektrischen Kontaktierung. In dem Sicherungsgehäuse 3 ist, wie aus Fig. 3 ersicht- lieh, wenigstens ein Schmelzleiter 6 angeordnet, der um einen Schmelzleiterträger 5 spiralförmig bzw. in einer Helixform gewickelt ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen, dass der Schmelzleiterträger 5 zumindest im Wesentlichen sternförmig ausgebildet ist. Die sternförmige Ausbildung des Schmelzleiterträgers 5 wird darüber hinaus auch aus Fig. 5 ersichtlich. Der Schmelzleiterträger 5 weist - im Querschnitt gesehen - Vorsprünge 13 bzw. Stege auf, wobei zwischen den Vor sprüngen 13 bzw. Stegen Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 14 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 13 sind dabei derart ausgebildet, dass sie zur zumindest im We- sentlichen punktuellen Auflage des Schmelzleiters 6 verwendet werden können. Zwischen den Vorsprüngen 13 liegt der Schmelzleiter 6 nicht auf der Oberfläche des Schmelzleiterträgers 5 auf.

Bei dem in den Fig. 1A und 1 B dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Gleich- Spannung des Gleichstroms größer als 4 kV und kleiner als 80 kV. In weiteren Aus führungsformen kann die Gleichspannung zwischen 4 kV bis 52 kV liegen. In weite ren Ausführungsformen ist die Bemessungsspannung bzw. der Bemessungsspan nungsbereich der HH-Sicherung 1 größer 5 kV und/oder kleiner als 100 kV und/oder liegt zwischen 4 kV bis 100 kV, bevorzugt zwischen 5 kV bis 80 kV.

Ferner ist bei der in den Fig. 1A und 1 B dargestellten Verwendung der HH- Sicherung 1 zur Gleichstromübertragung vorgesehen, dass der kleinste Ausschalt strom der HH-Sicherung 1 50 A + 20 A beträgt. In weiteren Ausführungsformen kann der kleinste Ausschaltstrom der HH-Sicherung 1 größer als 3 A und/oder klei- ner als 500 A sein und/oder zwischen 3 A bis 700 A, bevorzugt zwischen 5 A bis 500 A, liegen.

Das Bemessungsschaltvermögen bzw. der größte Ausschaltstrom der HH- Sicherung 1 ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel größer als 1 kA und/oder liegt zwischen 20 kA bis 50 kA.

Die in den Fig. 1A und 1 B gezeigte Gleichstromquelle 15 stellt Gleichstrom mit ei ner Stromstärke von größer als 5 A zur Verfügung. Insbesondere beträgt die Stromstärke des Gleichstroms und/oder der Bemessungsstromstärkenbereich zwi schen 10 A bis 75 kA. In Abhängigkeit des übertragenen Gleichstroms und der Gleichspannung kann das Produkt des durch die HH-Sicherung 1 gesicherten Gleichstroms und der Gleich spannung variieren. In dem in Fig. 1A und 1 B dargestellten Ausführungsbeispielen beträgt das vorgenannte Produkt 1000 kW + 500 kW. In weiteren Ausführungsfor- men kann das Produkt (mathematische Multiplikation) des durch die HH-Sicherung 1 gesicherten Gleichstroms und der Gleichspannung zwischen 5 kW und 3000 MW, insbesondere zwischen 700 kW und 1000 MW, liegen.

Fig. 4 zeigt, dass wenigstens zwei Schmelzleiter 6 in dem Sicherungsgehäuse 3 angeordnet sind. In weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zwei bis zehn Schmelzleiter 6 verwendet werden.

Nicht dargestellt ist, dass die Gleichstromübertragung eine Mittelspannungsgleich stromübertragung (MGÜ) und/oder eine Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), insbesondere in einem dezentralen Versorgernetz, ist. Die Mittelspan nungsgleichstromübertragung weist eine Gleichspannung von bis zu 30 kV auf. Ei ne Hochspannungsgleichstromübertragung weist eine Gleichspannung von über 50 kV auf. Die HH-Sicherung 1 kann ferner in einem Mittelspannungsgleichstromübertra gungsnetz angeordnet sein, insbesondere in einem Mittelspannungsgleich stromsystem mit wenigstens einem MVDC-Gerät.

Des Weiteren ist nicht dargestellt, dass die Gleichstromquelle 15 eine Photovoltaik- Anlage und/oder eine Photovoltaik-Flächenanlage (d. h. ein Solarpark) und/oder eine Windkraftanlage und/oder ein Windpark, insbesondere ein Offshore-Windpark, ist. Insbesondere stellen die vorgenannten Energieumwandlungsanlagen dem Gleichstromnetz Gleichstrom zur Verfügung. Der durch die vorgenannten Ener gieumwandlungsanlagen erzeugte Strom kann durch wenigstens eine HH- Sicherung 1 gesichert an Abnehmer 8 elektrisch übertragen werden.

Darüber hinaus ist in den Fig. 1A und 1 B ein System 7 mit einem durch Gleich strom versorgbaren Abnehmer 8 gezeigt. Insbesondere ist der Abnehmer 8 ein Verbraucher bzw. eine Mehrzahl an Verbrauchern. Des Weiteren weist das System 7 eine HH-Sicherung 1 auf, die zur Sicherung des an den Abnehmer 8 übertrage nen Gleichstroms ausgebildet ist. Nicht dargestellt ist, dass die Leistung des Ab- nehmers 8 größer als 5 kW und/oder kleiner als 2000 MW ist. Insbesondere ist die HH-Sicherung 1 in ein Gleichstromnetz eingesetzt.

Fig. 2 zeigt, dass das Sicherungsgehäuse 3 hohlzylinderförmig bzw. rohrförmig ausgebildet ist. Stirnseitig ist das Sicherungsgehäuse 3 durch die Kontaktkappen 4 fest verschlossen, wobei die Kontaktkappe 4 auf das Sicherungsgehäuse 3 aufge setzt sein kann.

In Fig. 2 ist dargestellt, dass die Kontaktkappe 4 wenigstens einen Teilbereich der Mantelfläche 9 im Stirnbereich des Sicherungsgehäuses 3 überdeckt.

Nicht dargestellt ist, dass der Kontaktkappe 4 eine weitere Oberkappe zugeordnet ist, die vor die Kontaktkappe 4 gesetzt ist und zumindest teilweise die Kontaktkap pe 4 überdeckt. In diesem Falle stellt die Kontaktkappe 4 eine sogenannte innere Hilfskappe dar.

Das in Fig. 2 dargestellte Sicherungsgehäuse 3 weist ein keramisches Material auf. In weiteren Ausführungsformen kann das Sicherungsgehäuse 3 aus einem kerami schen Material bestehen.

Nicht dargestellt ist, dass in dem Sicherungsgehäuse 3 ein Löschmittel vorgesehen ist. Als Löschmittel kann eine Löschsandfüllung, vorzugsweise Quarzsand, und/oder Luft verwendet werden. Fig. 4 zeigt, dass der Schmelzleiter 6 elektrisch kontaktierend mit der Kontaktkappe 4 verbunden ist.

Nicht dargestellt ist, dass der Schmelzleiter 6 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Löschmittel eingebettet bzw. von dem Löschmittel umgeben ist.

Ferner zeigt Fig. 4, dass der Schmelzleiter 6 wellenförmig bzw. geriffelt ausgebildet ist, so dass sich - im Querschnitt gesehen - eine Zick-Zack-Form ergibt. Ein nicht geriffelter Schmelzleiter 6 ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schmelzleiter 6 ist als Material Silber, insbesondere Feinsilber, vorgesehen. Der Schmelzleiter 6 kann als Feinsilber-Band ausgebildet sein. In weiteren Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Schmelzleiter 6 als Material Elektrolytkupfer aufweist und/oder daraus besteht.

Zudem ist nicht dargestellt, dass das Sicherungsgehäuse 3 zumindest im Wesentli- chen hermetisch gekapselt ist.

Die wendelförmig um den Schmelzleiterträger 5 gewickelten Schmelzleiter 6 sind in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel parallel geschaltet. Der in Fig. 4 dargestellte Schmelzleiterträger 5 ist einstückig ausgebildet. In weiteren Ausfüh- rungsformen kann der Schmelzleiterträger 5 aus mehreren Elementen aufgebaut sein. Als Material für den Schmelzleiterträger 5 kann Flartporzellan vorgesehen sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Schmelzleiterträger 5 derart ausgebil- det sein, dass eine Mehrzahl von Kammern gebildet wird, insbesondere wobei in wenigstens einer Kammer eine Querschnittseinschnürung vorgesehen ist.

Fig. 6 zeigt, dass die FIFI-Sicherung 1 eine Auslöseeinrichtung 10 aufweist. Die Auslöseeinrichtung 10 ist zum Schalten einer an die FIFI-Sicherung 1 angeordneten Einrichtung ausgebildet. Diese Einrichtung ist nicht in dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt. Als Einrichtung kann ein Transformatorschalter und/oder ein Lastschalter, vorzugsweise mit Freiauslösung, vorgesehen sein. Die Auslöseeinrichtung 10 ist in dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zu mindest teilweise in der Kontaktkappe 4 angeordnet.

Des Weiteren weist die Auslöseeinrichtung 10 eine Schlagstift-Auslösemechanik auf. Der Schlagstift 11 kann bei Auslösen der Auslöseeinrichtung 10 die Oberseite der Kontaktkappe 4 durchschlagen, die im Benutzungszustand gegen das Eindrin gen von Flüssigkeiten oder Gasen verschlossen ist. Ferner ist in dem in Fig. 6 dar- gestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Schlagstift 1 1 mit einem Flilfsschmelzleiter 12 verbunden ist. Der Schlagstift 1 1 kann durch den Hilfs schmelzleiter 12, insbesondere bei einem Kurzschluss, ausgelöst werden. Dem Schlagstift 1 1 kann eine vorgespannte Feder zugeordnet sein, die beim Auslösen des Flilfsschmelzleiters 12 derart ausgebildet ist, dass der Schlagstift 1 1 aus der Stirnseite einer der Kontaktkappen 4 austritt. Insbesondere kann der Schlagstift 1 1 auf einen Lastschalter wirken, welchen den fehlerhaften Strom allpolig abschalten kann. Fig. 6 zeigt, dass der Hilfsschmelzleiter 12 über die gesamte Länge des Siche rungsgehäuse 3 verläuft. Zudem ist der Hilfsschmelzleiter 12 axial durch das Zent rum des Schmelzleiterträgers 5 geführt.

Nicht dargestellt ist, dass der Hilfsschmelzleiter 12 parallel zu den Schmelzleiter 6 bzw. den Schmelzleitern 6 elektrisch geschaltet ist.

Darüber hinaus ist nicht dargestellt, dass der Auslöseeinrichtung 10 eine Siche- rungseinrichtung zugeordnet ist. Die Sicherungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass nach dem Auslösen der Schlagstift 1 1 nicht mehr in das Sicherungsge häuse 3 drückbar und/oder verschiebbar ist.

Außerdem ist nicht dargestellt, dass alternativ oder zusätzlich zu der Schlagstift- Auslösemechanik der HH-Sicherung 1 wenigstens eine Anzeigevorrichtung zuge ordnet ist. Die Anzeigevorrichtung kann zur optischen und/oder akustischen Anzei ge eines Zustandes ausgebildet sein und insbesondere beim Auslösen der HH- Sicherung 1 ausgelöst bzw. aktiviert werden. Die Anzeigevorrichtung kann in einer Kontaktkappe 4 zumindest teilweise angeordnet sein.

Nicht dargestellt ist, dass die Kontaktkappe 4 einen galvanischen Überzug und/oder eine Silberbeschichtung aufweist und/oder als Material Elektrolytkupfer und/oder Aluminium aufweist und/oder daraus besteht.

Bezugszeichenliste:

1 HH-Sicherung

2 Stirnseiten von 3

3 Sicherungsgehäuse

4 Kontaktkappe

5 Schmelzleiterträger

6 Schmelzleiter

7 System

8 Abnehmer

9 Mantelfläche von 3

10 Auslöseeinrichtung

1 1 Schlagstift

12 Hilfsschmelzleiter

13 Vorsprung von 5

14 Vertiefung von 5

15 Gleichstromquelle