DE19825564A1 - Strombegrenzungseinrichtung, insbesondere Kurzschlußstrom-Begrenzer, mit Dünnschichtleiter aus Hoch-T¶c¶-Supraleitermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine resistive Strombegren­ zungseinrichtung mit mindestens einer für jeweils einen vor­ gegebenen elektrischen Nennstrom ausgelegten Leiterbahn, die bekanntermaßen ein Hoch-T_c-Supraleitermaterial (HTS-Material) enthält. Zur elektrischen Kontaktierung dieses in Schichtform vorliegenden HTS-Materials dienen an dafür bestimmten Enden einer solchen Schicht vorgesehene elektrische Kontaktflächen. Beschreibungen solcher Strombegrenzungseinrichtungen sind z. B. der EP-A-0 523 374 und der DE-A-195 20 205 zu entnehmen.

In elektrischen Stromversorgungsnetzen können Kurzschlüsse und elektrische Überschläge nicht mit Sicherheit vermieden werden. Tritt ein solches Ereignis ein, steigt die Stärke des elektrischen Stroms im betroffenen Stromkreis sehr schnell, bei Wechselstrom bereits in der ersten Halbwelle, auf ein Vielfaches seines Nennwertes an, bis der Stromfluß durch be­ kannte vorgesehene Sicherungs- oder Schaltmittel unterbrochen werden kann. Als Folge eines solchen rapiden Stromanstiegs treten in allen davon betroffenen Netzkomponenten, wie Lei­ tungen und Sammelschienen, Schaltern und Transformatoren und dgl. nicht nur große thermische, sondern auch erhebliche, durch Stromkräfte verursachte mechanische Belastungen auf. Da solche kurzzeitige Belastungen proportional dem Quadrat des Stromes zunehmen, können bei Vorhandensein einer sicheren Be­ grenzung des Kurzschlußstromes auf einen niedrigeren Maximal­ wert die Anforderungen an die einzelnen Netzkomponenten hin­ sichtlich deren Spitzen-Belastungsfähigkeit erheblich redu­ ziert werden. Dadurch lassen sich Kostenvorteile erzielen, und zwar sowohl beim Aufbau neuer als auch beim Ausbau beste­ hender Versorgungsnetze, nämlich indem man insbesondere, wie nachfolgend beschrieben, erfindungsgemäße Kurzschlußstrom-Be­ grenzer (zusätzlich) in ein solches Netz an vorgegebenen Stellen desselben einbaut.

Bekanntermaßen kann mit supraleitenden Strombegrenzungsein­ richtungen der hier relevanten Art vom resistiven Typ der Stromanstieg nach Eintritt eines Kurzschlusses auf einen Wert von wenigen Vielfachen des (maximalen) Nennstromes des be­ treffenden Netzes begrenzt werden. Ein weiterer Vorteil sol­ cher Einrichtungen ist, daß sie kurze Zeit nach dem Abschal­ ten (für sich genommen) wieder betriebsbereit sind. Sie ar­ beiten somit wie eine schnell wirksame, jedoch selbstheilende Sicherung. Sie sind nach jeweiligem Einsatz sofort wieder be­ triebsbereit. Eine solche resistive HTS-Strombegrenzungsein­ richtung gewährleistet eine sehr hohe Betriebssicherheit, da sie passiv ist, d. h. autonom ohne vorherige Detektion eines Kurzschlusses und ohne vorherige aktive Auslösung mittels ei­ nes Schaltsignals arbeitet.

Wie auch aus den genannten Druckschriften bekannt, ist die einschlägige Strombegrenzungseinrichtung eine seriell im Stromkreis eingefügte/einzufügende supraleitende Schalt­ strecke. Der als Schaltvorgang zu wertende Funktionsablauf in der supraleitenden Leiterbahn ist ein Übergang aus praktisch elektrisch widerstandslosem kaltem Betriebszustand unterhalb der sog. Sprungtemperatur T_c des Supraleitermaterials in den widerstandsbehafteten normal leitenden Zustand, der oberhalb dieser Temperatur vorliegt. Der Widerstand R_n, der (oberhalb der Sprungtemperatur) normalleitenden Leiterbahn wird auf ei­ ne vorzugebende Größe = U/I ausgelegt, worin U die an diesem Widerstand Rn im Kurzschlußfall auftretende elektrische Span­ nung des Netzes und I der vorzugebende maximale Kurz­ schlußstrom im Netz ist (der dann im Regelfall durch sonstige andere Schutz-Netzkomponenten nach Wirksamwerden der erfin­ dungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung abschaltbar ist).

Die bei einem Übergang in Normalleitung der Strombegrenzungs­ einrichtung in derselben auftretende Erwärmung auf Temperatu­ ren oberhalb der Sprungtemperatur der Supraleiterschicht be­ ruht auf Joule'scher Wärme, erzeugt in der supraleitenden Leiterbahn, nämlich wenn in dieser Leiterbahn die elektrische Stromdichte den Wert der kritischen Stromdichte j_c des be­ treffenden HTS-Materials übersteigt. Dabei spielt eine Rolle, daß das Material auch unterhalb der Sprungtemperatur bei Überschreiten der kritischen Stromdichte bereits einen wenn auch geringen elektrischen Widerstand aufweist.

Durch vorgesehene Kühleinwirkung kann das Vorhandensein des Strombegrenzungseffektes wieder aufgehoben werden, wenn durch eine üblicherweise vorgesehene sonstige Trenneinrichtung im Stromkreis jeglicher Stromfluß durch die HTS-Schicht auf Wer­ te unterhalb der kritischen Stromdichte (wieder) verringert worden ist. Solche Maßnahmen und Einrichtungen der Kühlung sind einschlägig bekannt.

Es sind spezielle Ausführungsformen einer einschlägigen resi­ stiven HTS-Strombegrenzungseinrichtung bekannt, die auch hier für Ausführungsformen nach der Erfindung geeignet sind. Es sind dies Ausführungsformen betreffend die oben erwähnte Kon­ taktierung, die Schichtausbildung des HTS-Materials, die Aus­ gestaltung in Mäanderform der Leiterbahn, stapelartige Auf- /Übereinanderanordnung solcher Leiterbahnen in Serien- und/oder Parallelschaltung derselben, das zusätzliche Vorse­ hen von sog. Hot-Spot-vermeidenden begleitenden Metallschich­ ten und dergl.

Es ist oben bereits darauf hingewiesen worden, daß Kurz­ schlußströme innerhalb kürzester Zeit außerordentlich hohe Stromstärken annehmen können, d. h. der zeitliche Gradient des Stromanstiegs außerordentlich groß sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe eine solche Ausführung eines ein­ schlägigen Kurzschlußstrom-Begrenzers mit HTS-Material zu realisieren ist, der erfindungsgemäß maximierte/optimale zeitliche Ansprechempfindlichkeit aufweist, ohne Nachteile bezüglich der strombegrenzenden Wirkung zu haben (bis son­ stige üblicherweise vorgesehene Abschaltmittel wirksam werden können). Insbesondere soll sich mit der Erfindung die Mög­ lichkeit ergeben, einen möglichst kleinen Überstromfaktor k trotz dennoch gewährleisteter unverminderter Betriebssicher­ heit vorgeben zu können.

Diese Aufgabe wird mit der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst und Weiterbildungen gemäß der Unteransprüche bieten weitere Vorteile.

In der genannten DE-A-195 20 205 ist die Lehre gegeben, die Dicke der Schicht aus HTS-Material nicht größer als 200 µm für HTS-Material mit kritischer Stromdichte j_c von mindestens 10³A/cm² zu bemessen. Mit dieser bekannten Maßnahme wurden gegenüber Ausführungen mit aus HTS-Material-Keramikkörpern herausgearbeiteten Leiterbahnen relativ kurze Ansprechzeiten einer solchen Strombegrenzungseinrichtung erreicht. Bekannt ist es, daß zwischen den Anschlüssen an der Schicht aus HTS-Material ein stetiger Zusammenhang der Spannung U prop. I^p mit Werten für p = 8 bis 9 festzustellen ist. Die supralei­ tende Strecke wird so ausgelegt, daß im normalen Betrieb mit Spitzenstrom Î_n ≦ I_c = j_c.db die Spannung pro Länge U/l am Supraleiter den Wert 1 µV/cm nicht überschreitet. Dann sind die Verluste und Erwärmung vernachlässigbar gering. Im Feh­ lerfall wird bei weiterer Gültigkeit dieser Gesetzmäßigkeit U ∼ I^P eine erhebliche Stromüberhöhung Î < I_c nötig, um eine ausreichend schnelle Erwärmung, d. h. den Verlust der Supra­ leitung, zu bewirken. Dies beeinträchtigt die Wirkung als strombegrenzende Einrichtung. Im Zusammenhang mit der Erfin­ dung ist jedoch erkannt worden, daß auch ein viel stärkerer Spannungsanstieg erreicht werden kann, so daß eine sehr schnelle Erwärmung schon bei Überstromwerten von etwa k.Î_n stattfindet. Durch den sich entwickelnden elektrischen Wider­ stand ist im Kurzschlußfall ein weiterer Stromanstieg in dem unerwünschten Bereich von Kurzschlußströmen unterbunden.

Erfindungsgemäß ist, wie im Patentanspruch 1 angegeben, vor­ gesehen, für eine optimale Lösung der Aufgabe die Dicke der/einer jeweiligen Schicht aus HTS-Material des erfindungs­ gemäßen Strombegrenzers entsprechend der Gleichung
d = n.Hc₁/k.j_c, mit Hc₁ gleich einem für das HTS-Material und der Anwendungstemperatur typischen unteren Magnet-Feld­ stärkewert, zu bemessen, um eine schnelle Erwärmung im Kurz­ schlußfall bei einem Stromwert k.Î_n zu erreichen. Im Bereich normaler Betriebsströme bis Spitzenstromwerte Î_n sind Span­ nungsabfall und Erwärmung vernachlässigbar klein, wenn die Breite dieser so dicken Schicht mit
b größer/gleich Î_n/j_c.d (mit Î_n = Nennstromspitzenwert) gewählt wird. Für eine plane HTS-Schicht (auf einem planen Substrat) ist n = 2. Für eine HTS-Schicht auf einer Zylinder­ mantelfläche mit dem Durchmesser D ist n = 1 und die Breite b = π.D bei Rundumbeschichtung der Mantelfläche. Durch eine HTS-Schicht mit diesen Bemessungen kann ohne Eintreten eines "Abschaltens" ein Nennstrom mit dem Spitzenwert Î_n zwischen den Stromanschlüssen hindurchgeschickt werden. D.h. daß bei der Erfindung die Schichtdicke durch Art und Stromtragfähig­ keit des HTS-Materials festgelegt ist und die Mindest-Breite der Schicht sich nach dem Nennstrom bzw. bei mehreren elek­ trisch parallel geschalteten Schichten sich die Breite der einzelnen Schicht nach dem auf die einzelne Schicht entfal­ lenden Anteil des Nennstroms richtet. Abweichung von dem für die Schichtdicke d angegeben erfindungsgemäßem Bemessungswert führt zu entsprechender Abweichung vom Optimum des mit der Erfindung erreichbaren, mit dem Stand der Technik verglichen erheblich rascheren bzw. abrupteren Strombegrenzungsvorgan­ ges. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß diese erfindungsgemäße Bemessungsregel für die wie auch im Stand der Technik übliche Betriebstemperatur bei etwa 77 K für das HTS-Material gilt. Für den üblichen Fall des Wechsel­ strombetriebs ist der hier maßgebliche Scheitelwert Î_n das √2-fache des effektiven Nennstroms. Ebenso ist die erfin­ dungsgemäße Bemessung auf einen Überstromfaktor k ausgerich­ tet, der bei der Erfindung wegen des bei dieser Bemessung ab­ rupt eintretenden "Abschalteffekts" auf k = 2 bis 3 bemessen werden kann. Das erfindungsgemäße Abschalten erfolgt dann beim k-fachen des Nennstroms Î_n. Es können aber, etwa aus Gründen der Selektivität des Netzschutzsystems, auch größere Werte für k eingestellt/vorgegeben werden. Die erfindungsge­ mäß zu bemessende Dicke d der Supraleiterschicht verringert sich dann und der anspruchsgemäße Wert für die Breite b wird entsprechend größer.

Die erfindungsgemäße Bemessungsregel ist unabhängig von einer ggf. vorgesehenen Shunt-Schicht aus Normalleitermaterial, die zusätzlich zur Vermeidung von Hot-Spots auf der Schicht aus HTS-Material aufliegend angebracht sein kann.

Die erfindungsgemäße Lehre wurde mit supraleitenden Schichten aus YBa₂Cu₃O₇ und dergl. ähnlichem HTS-Material mit Erfolg erprobt, und zwar an den technisch besonders interessanten einkristallinen Film-Schichten auf einkristallinem Substrat, wie Saphir, Magnesiumoxid und Strontiumtitanat, und an Film-Schichten auf biaxial texturierter Bufferschicht auf polykri­ stallinem Substrat (sog. IBAD-Verfahren), wie z. B. beschrie­ ben in Journ. Appl. Phys. 74 (1993) Seite 1905 bzw. Journ. Appl. Phys. Lett. 67 (1995) Seite 2397.

Man erhielt für Beispiele mit verschieden großer kritischer Stromdichte j_c Dickenwerte d und dazu Werte für die Größe Nennstrom I_n/Breite b, wie sie der Tabelle zu entnehmen sind.

Beispiele für HTS-Schichtdicken für Überstromfaktor k = 3

Beispiele für HTS-Schichtdicken für Überstromfaktor k = 3

Darin sind für die kritische Feldstärke H_c1 für die einkri­ stallinen Filme Werte von 50 bis 75 A/cm und für die Filme des IBAD-Verfahrens solche von 75 bis 150 A/cm berücksich­ tigt. Es sind auch Messungen an polykristallinen HTS-Schich­ ten, direkt abgeschieden auf polykristallinem Substrat, ge­ macht worden, für die sich vergleichsweise zu Schichten des IBAD-Verfahrens bei auf ein 1/3 bis 1/4 verringertem kriti­ schen Feld Hc etwa doppelt so große Schichtdicken d bei mehr­ fach geringeren Wert für In/b ergeben haben.

Noch weitere Erläuterungen gehen aus der Beschreibung zu den Figuren hervor:

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Strombegrenzerelements mit ggf. beidseitiger Be­ schichtung eines planen Substrats.

Fig. 1a zeigt eine Ausführungsform mit Außenbeschichtung der Mantelfläche eines Zylinders.

Fig. 2 zeigt einen Strom-Spannungs-Verlauf im Zeitbereich des Übergangs aus Supraleitung in Normalleitung.

Das insbesondere als Kurzschlußstrom-Begrenzer zu verwendende Strombegrenzungselement ist mit 2 bezeichnet. Es weist ein elektrisch isolierendes Substrat 3 mit allgemein bekannter Dicke auf, auf dessen mindestens einer Flachseite 3a eine Schicht 4 aus dem HTS-Material mit der erfindungsgemäßen Dic­ ke d aufgebracht ist. Das Substrat kann in entsprechender Weise auch beidseitig beschichtet sein, wobei die Leiterbah­ nen der beiden Seiten spannungsmäßig in Reihe oder strommäßig parallel geschaltet sein können, wobei im letzteren Fall hin­ sichtlich der für Parallelschaltung schon oben erwähnten Auf­ teilung des Nennstromes auf dann zwei Leiterbahn-Schichten 4 und 4a (letztere gestrichelt angedeutet) eine entsprechend verringerte Mindestbreite b ≧ Î_n/j_c.d je Schicht in Betracht kommt.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem für die Dicke der Schicht 4 ein weiter Bereich bis 200 µm vorgegeben ist, ist hier die Dicke d in erfindungsgemäßer Weise eng begrenzt be­ messen. Vorzugsweise wird der Wert der Dicke d innerhalb t 40 % des sich aus der anspruchsgemäßen Gleichung d=n.H_c/k.j_c ergebenden Wertes bemessen. Mit einer tatsächlichen Schicht­ dicke innerhalb eines Toleranzbereiches, lassen sich also ebenfalls aufgabengemäß noch abrupte Übergänge in den normal­ leitenden Zustand erzielen, so daß eine hohe Sicherheit der strombegrenzenden Wirkung mit Spitzenwerten des begrenzten Stromwertes k.Î_n, speziell für den Kurzschlußfall, weit unterhalb der Strombegrenzung liegt, die ohne die erfindungs­ gemäße Maßnahme erzielt werden kann. Das heißt, daß die hohe Sicherheit mit der Erfindung auch bei geringem Überstromfak­ tor k = 2 bis 3 erreicht ist. Für eine Schicht 4 aus einkri­ stallinem HTS-Film gelten z. B. die Werte der voranstehenden Tabelle. Entsprechendes ist für Filme des IBAD-Verfahrens der Fall. Zu dem HTS-Material sind noch die an sich bekannten Einzelheiten zu erwähnen, nämlich daß es sich um metalloxidi­ sche Supraleitermaterialien handelt, deren Sprungtemperatur T_c so hoch liegt, daß sie mit flüssigem Stickstoff (LN2) auf ihrer supraleitenden Betriebstemperatur bei etwa 77 K zu hal­ ten sind. Technisch von besonderem Interesse sind die genann­ ten supraleitenden Schichten, die durch die an sich bekannten Herstellungsverfahren erzeugt sind. Beschreibungen hierzu sind auch den genannten Druckschriften zu entnehmen.

Die Schicht 4 kann in vorgebbarer Weise hinsichtlich ihrer flächenmäßigen Ausdehnung strukturiert sein, z. B. kann sie für einen U-förmigen, mäanderförmigen oder dergl. Stromver­ lauf in der Schicht ausgestaltet sein. Es sind Abstände zwi­ schen benachbarten Bahnen, z. B. auch des Mäanders, betreffend mit Rücksicht auf die Größe b zu berücksichtigen, wie sie im Stand der Technik z. B. DE-A-195 20 205 (eingangs bereits ge­ nannt) zu entnehmen sind. Die gesamte Länge einer solchen Leiterbahn ist hinsichtlich des Verlaufs des hindurchfließen­ den Stromes, wie oben angegeben, so groß gewählt, daß im Fal­ le der Strombegrenzungsfunktion beim vorgegebenen Nennstrom und der gewählten Breite b) die Kurzschlußspannung über die Stromstrecke in der Schicht abfällt.

Mit 5 ist eine häufig vorgesehene Shunt-Schicht aus z. B. Sil­ ber bezeichnet. Ihre Dicke ist wesentlich geringer als das erfindungsgemäße Maß d bemessen. Mit 7 und 8 sind die oben erwähnten Stromanschlüsse zur supraleitenden Schicht 4 be­ zeichnet. Die Länge l der supraleitenden Leiterbahn der Schicht 4 ergibt sich aus dem Abstand der Anschlüsse 7 und 8 voneinander.

In der Regel ist die Schicht 4 zu deren Schutz gegen äußere Einflüsse noch mit einer Isolatorschicht 9 aus z. B. Stronti­ umtitanat bedeckt.

Ausführungsformen mit beidseitiger Beschichtung des Substrats 3 und/oder mit Mäanderstruktur der Schicht 4 und dergl. sind aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und sind für die Erfindung jeweils mit der erfindungsgemäßen Dicke d der Schicht 4 und dem Mindestmaß b der Breite der jeweiligen su­ praleitenden Bahn zu bemessen.

Mit 5a, 7a, 8a und 9a sind in Fig. 1 Einzelheiten bezeich­ net, die für beidseitige Beschichtung 4, 4a den Einzelheiten 5, 7, 8 und 9 entsprechend vorgesehen sind.

Die Fig. 1a zeigt eine zylindrische Ausführung. Zwischen den hier ringförmigen Stromanschlüssen 7 und 8 bedeckt die HTS-Schicht 4, hier mit der Dicke d = H_c/j_c.d, die Mantelfläche 131 des (Voll- oder Hohl-) Zylinders 31 rundherum mit der Um­ fangslänge b = π.D mit D gleich dem Außendurchmesser. Dieses Maß D ist das Mindestmaß, damit die Ungleichung für b erfüllt ist. Bei die Mantelfläche nicht vollständig umschließender Schicht 4 ist D entsprechend (noch) größer zu bemessen.

Die Fig. 2 zeigt über dem Strom aufgetragen, die Spannung, die zwischen den Anschlußelektroden 7 und 8 über die Länge l hinweg an der Schicht 4 abfällt. Der Strom und die Spannung wurden während des schnellen zeitlichen Stromanstiegs nach einem ausgelösten Kurzschluß in einem dafür ausgelegten Test­ kreis aufgenommen. Der Strom steigt dabei schnell über den kritischen Strom hinaus an, was für das erfindungsgemäß er­ zielte besonders abrupte Abschalten von besonderer Bedeutung ist. Der Spannungsanstieg ist zunächst mit U proportional I^p mit p = 5 bis 10, wie für HTS-Material bekannt, steil anstei­ gend. Die durchgezogene Kurve und die gestrichelte Kurve wur­ den dabei an verschiedenen Spannungsabgriffen der vom selben Strom durchflossenen Meßprobe aufgenommen. Nur etwa 0,1 ms nach dem Kurzschluß ergab sich an der Stelle 10 des Anstiegs, und zwar bei erfindungsgemäß eingehaltener Dicke und Mindest­ breite der Schicht mit einem Knick ein plötzlicher rasanter Spannungsanstieg bis zum Erreichen der Nennspannung. Dieser Anstieg ist derart abrupt, daß er meßtechnisch eingehender nicht mehr erfaßbar war, jedoch die Tatsache dieses rasanten Anstiegs durch das erreichte Endergebnis voll bestätigt ist. Dieser äußerst schnelle Widerstandsanstieg bewirkt die Be­ grenzung des Stromes.

Beispielhafte Bemessung von Ausführungsbeispielen für plane Ausführung und Rohrausführung:

Spannung (Phase gegen Null)	15 kV
Nennstrom	600 A
Supraleiter	Film aus YBa2Cu3O7-x auf IBAD-Schicht
- Sprungtemperatur	89 Kelvin
- kritische Stromdichte	600 kA/cm2
- spez. elektr. Widerstand	125 µOhm.cm bei T = 100 Kelvin
- Shuntschicht	0,4 µm Silber oder Gold
Schaltelement	innen bzw. außen beschichtetes Rohr
- Leiterbreite	0,12 m (= 0,04 m Rohr ∅)
- Schichtdicke	1.4 mm
- kritischer Strom	1000 A
Länge insgesamt	35 m (aufgeteilt in praktische Teillängen, z. B. 0,5-1 m, geschaltet in Serie)
- Widerstand über Tc	20 Ohm
- Substrat	Y-stabilisierte ZrO2-Keramik
Spannungsbegrenzung	Parallelshunt 20 Ohm außerhalb des Begrenzers
Abschaltverzögerung	Lasttrenner 50 ms
Abschaltstrom Lasttrenner	1500 A
In Supraleiter umgesetzte Energie	500 kJ
Verdampfte Stickstoffinenge	3 Liter
Wiederabkühlzeit	3 s

Claims (8)

1. Resistive Strombegrenzungseinrichtung, insbesondere Kurz­ schlußstrom-Begrenzer, mit mindestens einer für einen vorbe­ stimmten Nennstrom ausgelegten schichtförmigen Leiterbahn (4), die ein Hoch-T_c-Supraleitermaterial/HTS-Material ist und an ihren Enden mit elektrischen Kontaktflächen (7, 8) für Stromanschluß versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Schicht (4, 4a) der (jeweiligen) Leiterbahn eine Schichtdicke (d) hat und die (jeweilige) Leiterbahn eine Min­ destbreite (b) aufweist, die sich aus den Gleichungen d = n.H_c1/k.j_c und b größer/gleich Î_n/j_c.d ergeben, wobei H_c1 = die kritische Feldstärke, j_c die kritische Strom­ dichte des HTS-Materials, k der vorgegebene Überstromfaktor und Î_n der auf die (jeweilige) Leiterbahn (4; 4a) (anteilsmäßig) entfallende Nennstromspitzenwert sind, sowie für plane Schicht (4, 4a) n = 2 ist und für eine Schicht (4) auf einer Zylinder-Mantelfläche (131) n = 1 gilt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schicht (4) ein planes Substrat (3) einseitig bedeckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein planes Substrat zweiseitig mit HTS-Schicht (4, 4a) bedeckt ist, wobei die jeweilige Schichtbrei­ te b auf den, auf die jeweilige Schicht (4 bzw. 4a) entfal­ lenden Anteil des Stroms Î bezogen als größer/gleich bemes­ sen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schicht (4) mit stirnseitig-nahen Stromanschlüssen (7, 8) die Mantelfläche (131) des Zylinders (31) rundum bedeckt und der Zylinder-(außen-)durchmesser D größer/gleich Î_n/π.j_c.d bemessen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei nur 1/m-anteilig umfangsmäßiger Be­ schichtung der Zylinderdurchmesser (D) m-fach groß bemessen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdickenbemessung (d) innerhalb ± 40% eingehalten ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht(-en) (4, 4a) einkri­ stallin auf einkristallinem Substrat (3) sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht(-en) (4, 4a) ein HTS-Material auf biaxial texturierter Schicht auf polykri­ stallinem Substrat (= IBAD-Verfahren) ist.