JPH01206836A - 超電導限流装置 - Google Patents
超電導限流装置Info
- Publication number
- JPH01206836A JPH01206836A JP63028776A JP2877688A JPH01206836A JP H01206836 A JPH01206836 A JP H01206836A JP 63028776 A JP63028776 A JP 63028776A JP 2877688 A JP2877688 A JP 2877688A JP H01206836 A JPH01206836 A JP H01206836A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current limiting
- limiting element
- insulating
- cryostat
- insulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- 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）
この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。
に関する。
（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、交流用超電導線の開発と相
俟って、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、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、交流用超電導線の開発と相
俟って、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、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Ｎｂ５Ｓ口のような液体ヘリ
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開発が急速に進み
、ＹＢａ２Ｃｕ、 Ｏ，−Ｘなど液体窒素温度以上で電
気抵抗零、完全反磁性という超電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。
、ＹＢａ２Ｃｕ、 Ｏ，−Ｘなど液体窒素温度以上で電
気抵抗零、完全反磁性という超電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、液体窒素を冷
媒として使うことが出来るので、冷媒自身のコスト低減
は勿論、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、超電導発
電機のほか、超電導変圧器、超電導送電線等電力機器へ
の応用も急速に進むことが期待される。
媒として使うことが出来るので、冷媒自身のコスト低減
は勿論、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、超電導発
電機のほか、超電導変圧器、超電導送電線等電力機器へ
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、高温超電導の特性を生かすこと
ができ、現在多方面で研究が進められている。
ができ、現在多方面で研究が進められている。
しかしこのような高温超電導体を用いた限流装置には以
下のような問題点がある。
下のような問題点がある。
（発明が解決しようとする課題）
超電導線を用いた限流装置の原理を簡単に説明する。超
電導線は、臨界温度、臨界電流、臨界磁界以下では超電
導状態にあり、抵抗が零となる。
電導線は、臨界温度、臨界電流、臨界磁界以下では超電
導状態にあり、抵抗が零となる。
従って、常時の負荷電流を超電導線の臨界電流以下に設
定しておけば、通常運転時は超電導線は抵抗零を保つ。
定しておけば、通常運転時は超電導線は抵抗零を保つ。
次に、系統に地絡事故などが発生すると、一般に負荷電
流の１０倍以上の短絡電流が流れる。超電導線の臨界電
流がこの短絡電流の値以下であれば、超電導線に短絡電
流が流れたとき超電導状態から常電導状態への転移、い
わゆるクエンチが生じ、超電導線は常電導状態の抵抗値
をもつ抵抗体となる。一般に短絡電流は、系統の電源の
インピーダンスで決まるが、超電導限流装置を用いれば
、短絡回路のインピーダンスは超電導限流素子がクエン
チしたときの抵抗と電源のインピーダンスの和で与えら
れるので、限流素子の抵抗値を高くしておけば短絡電流
は大きく制限される。
流の１０倍以上の短絡電流が流れる。超電導線の臨界電
流がこの短絡電流の値以下であれば、超電導線に短絡電
流が流れたとき超電導状態から常電導状態への転移、い
わゆるクエンチが生じ、超電導線は常電導状態の抵抗値
をもつ抵抗体となる。一般に短絡電流は、系統の電源の
インピーダンスで決まるが、超電導限流装置を用いれば
、短絡回路のインピーダンスは超電導限流素子がクエン
チしたときの抵抗と電源のインピーダンスの和で与えら
れるので、限流素子の抵抗値を高くしておけば短絡電流
は大きく制限される。
常時はインピーダンスが零で、クエンチしたときに高抵
抗となるために、限流素子に用いられる超電導線は無誘
導巻きで構成し、かつ一定の長さ以上のものが必要とな
る。これを実現するために、例えば、第２図に示すよう
に、絶縁基盤に超電導線をジグザグ状に配置したスタッ
ク上を複数層積層して、これらを直列に接続して所望の
長さの超電導線からなる限流素子−２−を構成し、これ
を液体窒素±を封入したタライオスタット旦に収納して
、更にこれらを接地タンク−塁−に収納し、端子は限流
素子の両側からブッシング−６−で引出す構造が考えら
れていた。
抗となるために、限流素子に用いられる超電導線は無誘
導巻きで構成し、かつ一定の長さ以上のものが必要とな
る。これを実現するために、例えば、第２図に示すよう
に、絶縁基盤に超電導線をジグザグ状に配置したスタッ
ク上を複数層積層して、これらを直列に接続して所望の
長さの超電導線からなる限流素子−２−を構成し、これ
を液体窒素±を封入したタライオスタット旦に収納して
、更にこれらを接地タンク−塁−に収納し、端子は限流
素子の両側からブッシング−６−で引出す構造が考えら
れていた。
この場合、限流素子−２−は、通常運転時は系統の線路
電圧を有するので、限流素子主とこれを収納するタンク
旦との間は、線路電圧に耐える絶縁を施こす必要があっ
た。従って、クライオスタット王と、タンク旦の間には
、ＳＦ、ガスまたは、絶縁油などの絶縁媒体−７−を満
たすことが考えられる。
電圧を有するので、限流素子主とこれを収納するタンク
旦との間は、線路電圧に耐える絶縁を施こす必要があっ
た。従って、クライオスタット王と、タンク旦の間には
、ＳＦ、ガスまたは、絶縁油などの絶縁媒体−７−を満
たすことが考えられる。
また、限流素子又がクエンチしたときは、限流素子主の
端子間には限流素子主の抵抗が分担する電圧が加わるの
で素子の沿面方向の絶縁も必要となる。特に限流素子又
の端子からのリードをタンク旦を貫通して、外部へ引出
すためには、一般の変圧器や遮断器などと同じようなブ
ッシング且が必要となる。
端子間には限流素子主の抵抗が分担する電圧が加わるの
で素子の沿面方向の絶縁も必要となる。特に限流素子又
の端子からのリードをタンク旦を貫通して、外部へ引出
すためには、一般の変圧器や遮断器などと同じようなブ
ッシング且が必要となる。
このように限流装置を高電圧の系統に使用しようとする
場合は、限流素子の対地絶縁、極間絶縁が複雑となり、
タンクサイズが必要以上に大きくなる欠点があった。
場合は、限流素子の対地絶縁、極間絶縁が複雑となり、
タンクサイズが必要以上に大きくなる欠点があった。
本発明はこの様な超電導限流装置の欠点を改良し、絶縁
特性が良く信頼性の高いかつ経済的な超電導限流装置を
得ることを目的とする。
特性が良く信頼性の高いかつ経済的な超電導限流装置を
得ることを目的とする。
（ｉｌｌ！題を解決するための手段）
上記の問題点を解決するため本発明においては。
超電導線で構成された限流素子を、液体窒素等を封入し
た絶縁物製のクライオスタットに収納し、これを絶縁媒
体を満たした絶縁物の容器に納め、両端からリードを引
出し、かつ装置全体を絶縁架台上に設置する。
た絶縁物製のクライオスタットに収納し、これを絶縁媒
体を満たした絶縁物の容器に納め、両端からリードを引
出し、かつ装置全体を絶縁架台上に設置する。
（作 用）
上記のように構成されると、通常は、限流素子は超電導
体として働き、短絡電流時の臨界電流以上の電流が流れ
るとクエンチして高抵抗体となり限流効果を発揮する。
体として働き、短絡電流時の臨界電流以上の電流が流れ
るとクエンチして高抵抗体となり限流効果を発揮する。
この場合、通常運転時は、限流素子は、全体が線路電圧
をもち同一電圧となるので、対容器あるいは、リード引
出し部の絶縁は不要となる。また、大地に対しては、外
部の絶縁架台で絶縁を保つことができる。更に、短絡電
流が流れ、極間に電位差が生じたときは、絶縁物の容器
の沿面方向の絶縁強度で絶縁が保たれるが、容器の沿面
方向の絶縁強度は限流素子の長手方向の長さが十分長い
ことまた必要ならば、容器外側の気中部分にひだを設け
るなどして十分高いものにできる。従って、対地絶縁、
極間絶縁とも極めて容易かつ信頼性の高いものとするこ
とができるとともに、装置全体を小形化することができ
る。
をもち同一電圧となるので、対容器あるいは、リード引
出し部の絶縁は不要となる。また、大地に対しては、外
部の絶縁架台で絶縁を保つことができる。更に、短絡電
流が流れ、極間に電位差が生じたときは、絶縁物の容器
の沿面方向の絶縁強度で絶縁が保たれるが、容器の沿面
方向の絶縁強度は限流素子の長手方向の長さが十分長い
ことまた必要ならば、容器外側の気中部分にひだを設け
るなどして十分高いものにできる。従って、対地絶縁、
極間絶縁とも極めて容易かつ信頼性の高いものとするこ
とができるとともに、装置全体を小形化することができ
る。
（実施例）
以下この発明の実施例を第１図を参照して説明する。
円板状の絶縁基盤に液体窒素の沸点以上の臨界温度を有
する酸化物超電導線をジグザグ状に配置したスタック上
を複数層積層して、これらを直列に接続して所望の長さ
の超電導線からなる限流素子主を構成し、これを液体窒
素±を封入したＦＲＰ製のクライオスタット主に収納す
る。更にこれらを円筒状のひだ付き碍管主に納め、碍管
の両端は、限流素子−？ユから引出されたリード主を貫
通させたスペーサ川を固着する。クライオスタット−β
ユと碍管の間は、ＳＦＧ ガスまたは絶縁油を満たして
おく。
する酸化物超電導線をジグザグ状に配置したスタック上
を複数層積層して、これらを直列に接続して所望の長さ
の超電導線からなる限流素子主を構成し、これを液体窒
素±を封入したＦＲＰ製のクライオスタット主に収納す
る。更にこれらを円筒状のひだ付き碍管主に納め、碍管
の両端は、限流素子−？ユから引出されたリード主を貫
通させたスペーサ川を固着する。クライオスタット−β
ユと碍管の間は、ＳＦＧ ガスまたは絶縁油を満たして
おく。
そして、これら限流装置全体は絶縁架台具の上に設置す
る。
る。
このように限流装置を構成すれば、通常運転時は限流素
子−？工全体が同電位となり、限流装置全体には、絶縁
電圧以外の電位をもつ導体がないので、装置内での絶縁
は全く不要となり、絶縁破壊事故の心配はない。対地絶
縁は、装置全体を支える絶縁架台具で保たれるので、絶
縁架台具の大地に対する絶縁距離さえ確保しておけば十
分信頼性の高いものになる。
子−？工全体が同電位となり、限流装置全体には、絶縁
電圧以外の電位をもつ導体がないので、装置内での絶縁
は全く不要となり、絶縁破壊事故の心配はない。対地絶
縁は、装置全体を支える絶縁架台具で保たれるので、絶
縁架台具の大地に対する絶縁距離さえ確保しておけば十
分信頼性の高いものになる。
次に、短絡電流が流れ限流素子主がクエンチしたときは
、素子の極間には電源のインピーダンスと素子の抵抗値
との分担で決まる電圧が加わる。
、素子の極間には電源のインピーダンスと素子の抵抗値
との分担で決まる電圧が加わる。
この極間の電圧に対しては、素子の単位ユニット間は元
来絶縁基盤と液体窒素で絶縁が保たれている。また、タ
ライオスタットー？−の外周面は、碍管及内部に満たさ
れたＳＦＧガスまたは絶縁油−ツーで絶縁が保証される
。
来絶縁基盤と液体窒素で絶縁が保たれている。また、タ
ライオスタットー？−の外周面は、碍管及内部に満たさ
れたＳＦＧガスまたは絶縁油−ツーで絶縁が保証される
。
従って、極間電圧に対して最も弱点となるのは。
気中に曝される碍管及表面であるが、碍管１表面には沿
面方向の絶縁耐力を高めるためにひだがつけられており
、比較的短かい距離で信頼性の高い絶縁を得ることがで
きる。
面方向の絶縁耐力を高めるためにひだがつけられており
、比較的短かい距離で信頼性の高い絶縁を得ることがで
きる。
なお、上記の説明では、限流素子を横置きとする場合を
例にとって説明したが、本発明の構成はこれに限ること
なく、限流素子を縦置きとし、円筒状の碍管を立てて用
い、碍管の下部を例えば、限流装置が接続される他の機
器のタンクなどで支える構造とすることも可能である。
例にとって説明したが、本発明の構成はこれに限ること
なく、限流素子を縦置きとし、円筒状の碍管を立てて用
い、碍管の下部を例えば、限流装置が接続される他の機
器のタンクなどで支える構造とすることも可能である。
また、外側容器の材料は碍管に限らず、ＦＲＰなどの他
の絶縁材料を用いても上記実施例と同様の効果が得られ
る。
の絶縁材料を用いても上記実施例と同様の効果が得られ
る。
この発明は以上説明したように、限流素子を絶縁物のク
ライオスタットに収納し、更に全体を絶縁媒体を満たし
た絶縁物性の容器に納めることによって、対地絶縁、極
間絶縁の信頼性が高く、小形化が可能な限流装置を提供
することができる。
ライオスタットに収納し、更に全体を絶縁媒体を満たし
た絶縁物性の容器に納めることによって、対地絶縁、極
間絶縁の信頼性が高く、小形化が可能な限流装置を提供
することができる。
第１図は、本発明の実施例による限流装置の縦断面図、
第２図は、従来の限流装置の縦断面図である。 １・・・限流素子単位スタック、 ２・・・限流素子、
３・・・クライオスタット、 ４・・・液体窒素
、５・・・接地タンク、 ６・・・ブッシン
グ、７・・・ＳＦＧガス、 ８・・・碍
管、９・・・リード、 １０・・・ス
ペーサ、１１・・・絶縁架台。 第１図 第２図
第２図は、従来の限流装置の縦断面図である。 １・・・限流素子単位スタック、 ２・・・限流素子、
３・・・クライオスタット、 ４・・・液体窒素
、５・・・接地タンク、 ６・・・ブッシン
グ、７・・・ＳＦＧガス、 ８・・・碍
管、９・・・リード、 １０・・・ス
ペーサ、１１・・・絶縁架台。 第１図 第２図
Claims (1)
- 液体窒素温度の臨界温度を有する酸化物超電導材料を
無誘導巻にして形成した限流素子を液体窒素を満たした
絶縁物製のクライオスタットに収納し、更に全体を絶縁
物からなる容器に収納し、クライオスタットと外側容器
との間に絶縁性ガスまたは絶縁油などの絶縁性媒体を満
たし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 |
|---|---|---|---|
| JP63028776A JPH01206836A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 超電導限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63028776A JPH01206836A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 超電導限流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206836A true JPH01206836A (ja) | 1989-08-21 |
Family
ID=12257807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63028776A Pending JPH01206836A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 超電導限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01206836A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1918942A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | Rolls-Royce Plc | An electrical current limiter |
| WO2010151583A3 (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-24 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Technique for limiting transmission of fault current |
-
1988
- 1988-02-12 JP JP63028776A patent/JPH01206836A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1918942A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | Rolls-Royce Plc | An electrical current limiter |
| WO2010151583A3 (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-24 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Technique for limiting transmission of fault current |
| CN102576799A (zh) * | 2009-06-26 | 2012-07-11 | 瓦里安半导体设备公司 | 限制故障电流传输的技术 |
| JP2012531881A (ja) * | 2009-06-26 | 2012-12-10 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 障害電流の送電を制限する技術 |
| US8467158B2 (en) | 2009-06-26 | 2013-06-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for limiting transmission of fault current |
| US8804288B2 (en) | 2009-06-26 | 2014-08-12 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for limiting transmission of fault current |
| TWI487227B (zh) * | 2009-06-26 | 2015-06-01 | Varian Semiconductor Equipment | 限制故障電流傳輸的裝置和方法 |
| JP2016067201A (ja) * | 2009-06-26 | 2016-04-28 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 障害電流の送電を制限する技術 |
| US9391450B2 (en) | 2009-06-26 | 2016-07-12 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for limiting transmission of fault current |
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