JPH01206829A - 超電導限流装置 - Google Patents
超電導限流装置Info
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- JPH01206829A JPH01206829A JP63027567A JP2756788A JPH01206829A JP H01206829 A JPH01206829 A JP H01206829A JP 63027567 A JP63027567 A JP 63027567A JP 2756788 A JP2756788 A JP 2756788A JP H01206829 A JPH01206829 A JP H01206829A
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- Japan
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- current limiting
- limiting device
- superconducting
- bypass switch
- current
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
- H02H1/0023—Using arc detectors sensing non electrical parameters, e.g. by optical, pneumatic, thermal or sonic sensors
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
- H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は酸化物超電導材料を利用した超電導限流装置に
関する。
関する。
（従来の技術）
超電導体の電力機器への応用に関しては比較的古くから
検討されており、最近では、交流用超電導線に開発とあ
いまって、変圧器など交流電気機器への応用研究も進ん
でいる。しかしながら、実用化には様々な技術的問題点
がある。
検討されており、最近では、交流用超電導線に開発とあ
いまって、変圧器など交流電気機器への応用研究も進ん
でいる。しかしながら、実用化には様々な技術的問題点
がある。
これは、従来のＮｂＴｉやＮｂ３Ｓｎのような液体ヘリ
ウムによる冷却を前提とした超電導材料を用いた機器が
極低温での冷凍という極限技術を必要とすることが、経
済性、信頼性の面で実用化の妨げとなっていたことが大
きな要因の一つである。
ウムによる冷却を前提とした超電導材料を用いた機器が
極低温での冷凍という極限技術を必要とすることが、経
済性、信頼性の面で実用化の妨げとなっていたことが大
きな要因の一つである。
ところが、最近酸化物系高温超電導体の開発が急速に進
み、ＹＢａ、 Ｃｕ、 ０．−８など液体窒素温度付近
で電気抵抗零、完全反磁性という超伝導体としての特性
を示す物質の発見が各所で報告されている。
み、ＹＢａ、 Ｃｕ、 ０．−８など液体窒素温度付近
で電気抵抗零、完全反磁性という超伝導体としての特性
を示す物質の発見が各所で報告されている。
このような高温超電導材を利用した場合、液体窒素等を
冷媒として使うことができるので、冷媒自身のコスト低
減はもちろん、冷凍技術が格段に容易になり、経済性の
みならず、信頼性の高い機器が得られることになり、電
力機器への応用も急速に進むことが期待される。
冷媒として使うことができるので、冷媒自身のコスト低
減はもちろん、冷凍技術が格段に容易になり、経済性の
みならず、信頼性の高い機器が得られることになり、電
力機器への応用も急速に進むことが期待される。
特に、限流装置としては、従来の極低温の超電導の場合
と違って、臨界温度に余裕を持って臨界電流によりクエ
ンチさせ限流できるため、遮断器の再投入操作性等、実
現性を大幅に向上し、現在多方面で研究開発が進められ
ている。
と違って、臨界温度に余裕を持って臨界電流によりクエ
ンチさせ限流できるため、遮断器の再投入操作性等、実
現性を大幅に向上し、現在多方面で研究開発が進められ
ている。
しかしながら、このような酸化物高温超伝導体を利用し
た限流装置には、以下のような問題点がある。
た限流装置には、以下のような問題点がある。
（発明が解決しようとする課題）
酸化物高温超電導体を利用した限流装置においては、通
常の運転時は超電導体自身の電気抵抗は零とみなせるが
、超電導体同士の接続点において、電気抵抗を完全に零
とすることは難しく、正規の運転時におけるこの接続点
でのある程度の発熱はどうしても避けることができない
。このため、このような接続点において超電導体の電気
的な接触不良、あるいは更に進んで局部的なりエンチ、
断線が生じる恐れがあった。すなわち、このような超電
導体をお互いに接続する箇所が酸化物高温超電導体を利
用した限流装置の信頼性を考える上での弱点となってい
た。
常の運転時は超電導体自身の電気抵抗は零とみなせるが
、超電導体同士の接続点において、電気抵抗を完全に零
とすることは難しく、正規の運転時におけるこの接続点
でのある程度の発熱はどうしても避けることができない
。このため、このような接続点において超電導体の電気
的な接触不良、あるいは更に進んで局部的なりエンチ、
断線が生じる恐れがあった。すなわち、このような超電
導体をお互いに接続する箇所が酸化物高温超電導体を利
用した限流装置の信頼性を考える上での弱点となってい
た。
上述のような、超電導体同士の接続点における電気的な
接触不良、あるいは断線が生じると、アークが発生し、
その熱のために超電導体の温度が上昇しクエンチしてし
まう、あるいは、液体窒素中に気泡が発生し絶縁強度が
著しく低下してしまう等の現象が現れるようになる。そ
してついには、限流装置の絶縁破壊という重大事故に至
る可能性があった。
接触不良、あるいは断線が生じると、アークが発生し、
その熱のために超電導体の温度が上昇しクエンチしてし
まう、あるいは、液体窒素中に気泡が発生し絶縁強度が
著しく低下してしまう等の現象が現れるようになる。そ
してついには、限流装置の絶縁破壊という重大事故に至
る可能性があった。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、限流装置内の超電導体の断線等の異常現象
を速やかに検出し、限流装置の絶縁破壊という重大事故
を未然に防止しうる信頼性の高い超電導限流装置を得る
ことにある。
るところは、限流装置内の超電導体の断線等の異常現象
を速やかに検出し、限流装置の絶縁破壊という重大事故
を未然に防止しうる信頼性の高い超電導限流装置を得る
ことにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記目的を達成するために、限流装置に並列に
バイパススイッチを設けるとともに、このバイパススイ
ッチを駆動させるためのトリガー信号を、限流装置内に
配設したセンサーあるいは限流装置の入出力端の電位差
の検出により実現することができるように構成したこと
を特徴とするものである。
バイパススイッチを設けるとともに、このバイパススイ
ッチを駆動させるためのトリガー信号を、限流装置内に
配設したセンサーあるいは限流装置の入出力端の電位差
の検出により実現することができるように構成したこと
を特徴とするものである。
（作 用）
通常の運転状態では、バイパススイッチは開路状態とな
っているため１通電電流はすべて限流装置を流れる。こ
の時、当該限流装置において、局部的なりエンチが発生
し温度の上昇、さらに超電導線の部分的な断線等により
アークが発生すると、これに伴い液体窒素の圧力上昇、
放電光、温度上昇、放射電磁波などの異常現象が現れる
。また。
っているため１通電電流はすべて限流装置を流れる。こ
の時、当該限流装置において、局部的なりエンチが発生
し温度の上昇、さらに超電導線の部分的な断線等により
アークが発生すると、これに伴い液体窒素の圧力上昇、
放電光、温度上昇、放射電磁波などの異常現象が現れる
。また。
当該限流装置の入出力端に電位差も生じることになる。
このような異常現象を限流装置内に配設した圧力、光、
温度、アンテナなどのセンサー、あるいは限流装置の入
出力の電位差の測定センサーにより検出し、バイパスス
イッチを閉路することにより、このような異常現象の進
展による限流装置の絶縁破壊を未然に防止することがで
きる。
温度、アンテナなどのセンサー、あるいは限流装置の入
出力の電位差の測定センサーにより検出し、バイパスス
イッチを閉路することにより、このような異常現象の進
展による限流装置の絶縁破壊を未然に防止することがで
きる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。第
１図は本発明による超電導限流装置の構成を示している
。接地電位にある金属容器１内は。
１図は本発明による超電導限流装置の構成を示している
。接地電位にある金属容器１内は。
内部容器２を有する２重構造となっており、前記金属容
器１と内部容器２の間、３には真空層が形成されている
。一方、前記内部容器２の内部４には液体窒素が満たさ
れている。更に、この液体窒素中には、液体窒素の沸点
よりも高い臨界温度を持つ酸化物超電導体から成る限流
ユニット５が格納されている。また、前記限流ユニット
５の両端は、前記金属容器１に固着されている２本のブ
ッシング６ａ、６ｂ内の導体７ａ、７ｂを経て、送電線
８ａ。
器１と内部容器２の間、３には真空層が形成されている
。一方、前記内部容器２の内部４には液体窒素が満たさ
れている。更に、この液体窒素中には、液体窒素の沸点
よりも高い臨界温度を持つ酸化物超電導体から成る限流
ユニット５が格納されている。また、前記限流ユニット
５の両端は、前記金属容器１に固着されている２本のブ
ッシング６ａ、６ｂ内の導体７ａ、７ｂを経て、送電線
８ａ。
８ｂに接続されている。更に、前記限流ユニット５は絶
縁支持台９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄにより、内部容器２内
に絶縁支持されている。同様に、前記導体７ａ、 ７ｂ
は、エポキシ樹脂製の絶縁スペーサ１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ。
縁支持台９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄにより、内部容器２内
に絶縁支持されている。同様に、前記導体７ａ、 ７ｂ
は、エポキシ樹脂製の絶縁スペーサ１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ。
１０ｄにより前記金属容器１および内部容器２に絶縁支
持されている。なお、１１は冷却器である。
持されている。なお、１１は冷却器である。
更に、前記内部容器２内には、放射電磁波を検出するた
めのループアンテナ１２が配設されている。
めのループアンテナ１２が配設されている。
この出力は、断熱構造を有する低圧ブッシング１３を介
して前記金属容器１の外部に取出されている。
して前記金属容器１の外部に取出されている。
さらに、ケーブル１４を経て信号処理装置１５へ接続さ
れている。また、前記ブッシング６ａ、 ６ｂの間には
、バイパススイッチ１６が接続されており、この閉路お
よび閉路操作は前記信号処理装置１５の出力信号により
コントロールされるように構成されている。
れている。また、前記ブッシング６ａ、 ６ｂの間には
、バイパススイッチ１６が接続されており、この閉路お
よび閉路操作は前記信号処理装置１５の出力信号により
コントロールされるように構成されている。
第１図に示した本実施例による超電導限流装置の作用に
ついて説明する。内部容器２内の液体窒素中に格納され
ている前記限流ユニット５において、超電導線の接続部
が発熱して局部的にクエンチし、更に断線に至ると、部
分放電あるいは断線した超電導線の間でアーク放電を生
じる。このとき、電磁波が放射されることになるが、前
記ループアンテナ１２は、この電磁波を直ちに検出し、
誘起電圧を発生する。この電圧信号は、ブッシング１３
を経て、金属容器１の外部に取出され、更に、ケーブル
１４を介して前記信号処理装置１５に伝送される。ここ
で、前記バイパススイッチ１６を閉路するためのトリガ
ー信号が形成され、この信号はバイパススイッチ１６に
送られ、時間遅れなく閉路操作される。
ついて説明する。内部容器２内の液体窒素中に格納され
ている前記限流ユニット５において、超電導線の接続部
が発熱して局部的にクエンチし、更に断線に至ると、部
分放電あるいは断線した超電導線の間でアーク放電を生
じる。このとき、電磁波が放射されることになるが、前
記ループアンテナ１２は、この電磁波を直ちに検出し、
誘起電圧を発生する。この電圧信号は、ブッシング１３
を経て、金属容器１の外部に取出され、更に、ケーブル
１４を介して前記信号処理装置１５に伝送される。ここ
で、前記バイパススイッチ１６を閉路するためのトリガ
ー信号が形成され、この信号はバイパススイッチ１６に
送られ、時間遅れなく閉路操作される。
このように、超電導限流装置内における超電導線の断線
等の異常現象を、限流装置内部に配設したループアンテ
ナにより直ちに検出し、この信号をもとに当該限流装置
と並列に接続されているバイパススイッチを瞬時に閉路
することができる。
等の異常現象を、限流装置内部に配設したループアンテ
ナにより直ちに検出し、この信号をもとに当該限流装置
と並列に接続されているバイパススイッチを瞬時に閉路
することができる。
従って、上記異常現象の進展による当該限流装置の絶縁
破壊といった重大事故を未然に防止することができる。
破壊といった重大事故を未然に防止することができる。
本発明の一実施例を示した第１図においては、超電導限
流装置内の異常現象を検出する手段として、その内部に
配設したループアンテナによったが、勿論本発明は、こ
の手段にのみ限定されるものではなく、異常現象発生時
に生じる光、音、あるいは温度・圧力上昇を夫々の該当
するセンサーで検出してもよい。
流装置内の異常現象を検出する手段として、その内部に
配設したループアンテナによったが、勿論本発明は、こ
の手段にのみ限定されるものではなく、異常現象発生時
に生じる光、音、あるいは温度・圧力上昇を夫々の該当
するセンサーで検出してもよい。
また、センサーを限流装置内部に配設しない例を第２図
により説明する。同図において、第１図と同一符号、同
一名称の構成要素は、同一作用をなすものであり、ここ
では説明を省く。さて、第２図において、ブッシング６
ａ、６ｂのＰＤタップ１２ａ、 １２ｂに測定ケーブル
１３ａ、 １３ｂを接続することにより、当該限流装置
の入出力端の電圧を信号処理装置１４に取出すことがで
きる。信号処理装置１４では、二つの電圧信号の電位差
を検出し、この値があるレベルを越えた場合に、バイパ
ススイッチ１６を閉路するトリガー信号を出力するよう
に構成されている。このため、当該限流装置内で超電導
線の断線が生じた場合には、電位差が表れるため。
により説明する。同図において、第１図と同一符号、同
一名称の構成要素は、同一作用をなすものであり、ここ
では説明を省く。さて、第２図において、ブッシング６
ａ、６ｂのＰＤタップ１２ａ、 １２ｂに測定ケーブル
１３ａ、 １３ｂを接続することにより、当該限流装置
の入出力端の電圧を信号処理装置１４に取出すことがで
きる。信号処理装置１４では、二つの電圧信号の電位差
を検出し、この値があるレベルを越えた場合に、バイパ
ススイッチ１６を閉路するトリガー信号を出力するよう
に構成されている。このため、当該限流装置内で超電導
線の断線が生じた場合には、電位差が表れるため。
瞬時にバイパススイッチ１６を閉路することができる。
このように構成することにより、第１図にみられるルー
プアンテナ１２のためのブッシング１３を無くすことが
できるため、断熱の面で極めて有利である。
プアンテナ１２のためのブッシング１３を無くすことが
できるため、断熱の面で極めて有利である。
なお、第２図においては、短絡電流により超電導体がク
エンチした場合でも電位差が生じることになるが、この
ような場合と内部の異常とは、前記信号処理装置１４に
例えば電圧波形の違いによる弁別機能を付加することに
より、容易に識別することが出来る。
エンチした場合でも電位差が生じることになるが、この
ような場合と内部の異常とは、前記信号処理装置１４に
例えば電圧波形の違いによる弁別機能を付加することに
より、容易に識別することが出来る。
なお、ブッシングのＰＤタップではなく、その他の検出
方法、例えば絶縁スペーサの外伝容量による分圧を用い
てもよい。
方法、例えば絶縁スペーサの外伝容量による分圧を用い
てもよい。
以上説明したように、本発明では、液体窒素の沸点以上
の臨界温度を有する酸化物超電導体で形成され、通常電
流を超電導状態で流し、短絡電流等臨界電流以上の電流
が流れた場合にはクエンチして高抵抗体となり、全体が
液体窒素等を満たした容器に浸積して冷却される超電導
限流装置において、超電導限流装置の異常を直ちに検知
して閉路するバイパススイッチを前記超電導限流装置と
並列に配設しているため、異常現象の進展による超電導
限流装置の絶縁破壊といった重大事故を未然に防止する
ことができ、保護効果の秀れた。信頼性の高い、安定で
かつ効果的な限流作用を有する超電導限流装置を提供す
ることができる。
の臨界温度を有する酸化物超電導体で形成され、通常電
流を超電導状態で流し、短絡電流等臨界電流以上の電流
が流れた場合にはクエンチして高抵抗体となり、全体が
液体窒素等を満たした容器に浸積して冷却される超電導
限流装置において、超電導限流装置の異常を直ちに検知
して閉路するバイパススイッチを前記超電導限流装置と
並列に配設しているため、異常現象の進展による超電導
限流装置の絶縁破壊といった重大事故を未然に防止する
ことができ、保護効果の秀れた。信頼性の高い、安定で
かつ効果的な限流作用を有する超電導限流装置を提供す
ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は他の
実施例を説明するための断面図である。 １・・・金属容器、 ２・・・内部容器、３・・
・真空層、 ４・・・液体窒素、５・・・限流
ユニット、 ６ａ 、 ６ｂ・・・ブッシング、７ａ
、 ７ｂ−導 体、 ８ａ 、 ８ｂ−送電線
、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｃｌ・・絶縁支持台、１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ−絶縁スペーサ。 １１・・・冷却器、 １２・・・ループアンテ
ナ。 １３・・・ブッシング、１４・・・ケーブル、１５・・
・信号処理装置、 １６・・・バイパススイッチ代理
人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健
実施例を説明するための断面図である。 １・・・金属容器、 ２・・・内部容器、３・・
・真空層、 ４・・・液体窒素、５・・・限流
ユニット、 ６ａ 、 ６ｂ・・・ブッシング、７ａ
、 ７ｂ−導 体、 ８ａ 、 ８ｂ−送電線
、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｃｌ・・絶縁支持台、１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ−絶縁スペーサ。 １１・・・冷却器、 １２・・・ループアンテ
ナ。 １３・・・ブッシング、１４・・・ケーブル、１５・・
・信号処理装置、 １６・・・バイパススイッチ代理
人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健
Claims (1)
- （１）液体窒素の沸点以上の臨界温度を有する酸化物超
電導体で形成され、通常電流を超電導状態で流し、短絡
電流等臨界電流以上の電流が流れた場合にはクエンチし
て高抵抗体となり、全体が液体窒素等を満たした容器に
浸積して冷却される超電導限流装置において、圧力、音
、光、電磁波等を検出することにより超電導限流装置の
異常を検知し閉路するバイパススイッチを前記超電導限
流装置と並列に設けたことを特徴とする超電導限流装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63027567A JPH01206829A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 超電導限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63027567A JPH01206829A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 超電導限流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206829A true JPH01206829A (ja) | 1989-08-21 |
Family
ID=12224602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63027567A Pending JPH01206829A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 超電導限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01206829A (ja) |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63027567A patent/JPH01206829A/ja active Pending
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