JPH01231217A - 交流用超電導ケーブル - Google Patents

交流用超電導ケーブル

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JPH01231217A
JPH01231217A JP63053750A JP5375088A JPH01231217A JP H01231217 A JPH01231217 A JP H01231217A JP 63053750 A JP63053750 A JP 63053750A JP 5375088 A JP5375088 A JP 5375088A JP H01231217 A JPH01231217 A JP H01231217A
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JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
superconducting cable
loss
outer conductor
material layer
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Pending
Application number
JP63053750A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Matsuki
松木 正基
Naotaka Ichiyanagi
一柳 直隆
Yoshio Furuto
古戸 義雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPH01231217A publication Critical patent/JPH01231217A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分む1 本発明は、交流損失を低減Jる交流用超1脣ケーフルに
関するものである。
[従来技術1 第3図91従来の超電導ケーブルの例を示した乙のであ
る。1図承のように従来の超電導ケーブルは、超電導物
v1居1と銅等のσ属からなる安定化層2とが接合され
た複合超Xt4チー13をその超電導物質層1を外向さ
にして半径r゛の管状に形成した内導体4と、超電導物
質層5と銅等の金属からなる安定化層6とが接合された
摺合超電導テープ7をその超電導物質層5を内向きにし
て半径R(>r)の管状に形成して内導体4を同軸状に
包囲してなる外導体8と、内導体4の内側に形成された
冷媒通路9と、内導体4と外導体8との間に介在された
絶縁層10と、外導体8の外周に冷媒通路11を形成す
るようにして同軸状に配置されたバイブ12と、バイブ
12の外周に同軸状に配置された断熱層13と、断熱層
13を包囲して同軸状に配置されたバイブ14とで構成
されていた。この場合、安定化層2,6は、何かの原因
により一時的に超電導状態が破れた時、電流を逃1バイ
パスの役割をちっている。
[発明が解決しようとりる課題] しかしながら、このような超電導ケーブルて゛は、交流
用として使用した場合、交流損失が発生する。
交流1t1失により発生する熱量は、超電4物質にとっ
てりYましくなく、冷L1の規模を大きくし、設廂コス
1〜を大きくしてしまう問題点がある。
木fl明の[1的は、交流損失を0(減できる交流用超
電導ケーブルを提供1Jることにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の詳細な説明すると
、本光明は超電導物質層を有する内導体と金属或いは一
部が超電導物質図よりなる外導体とが同軸状に配置され
てなる超電導ケーブル本体が、その電流相数の整数倍の
本数で・まとめて(を成され、前記各超電導ケーブル本
体はその電流位相が隣り合う前記超電導ケーブル本体と
異なるように配置されていることを特徴とする。
[作用] このようにすると、超電4物′t′i層の表面電流密度
が低下し、交流u1失を小さくツることがぐきる。
また、hいの超電導ケーブル本体の間の…Wの漏れにつ
いてはnいに打ら消寸ため、外導体の安定化層に発生す
る渦電流損失を低下させることができる。
[実施例] 以下、本発明を3相交流送電用の超電導ケーブルに適用
した第1図乃至第2図に示寸実施例にもとづいて詳細に
説明する。なJ5、tfff iボした第3図と対応す
る部分には同一?J号をっけて示している。
本実施例の交流用超電導ケーブルは、超電導物質層1と
金属からなる安定化層2とが接合された複合超電導7−
73で管状に形成された内導体4と、該内導体4の内部
に形成されている冷媒通路つと、該内導体4の外周に同
軸状に設けられCいる絶縁層10と、該絶縁層10の外
周に同軸状に金属ワイ\7−15を撚り合せて形成され
た外導体8とからなる超電導ケーブル本体16を複数状
有する。
これら超電導ケーブル本体16は、U相、■相。
W相加としてご3条を1ユニツトとして断面3角形状に
配置されている。これら1ユニツ(・の超電導ケーブル
本体16は、撚り合わされる場合と、撚り合わされない
場合とがある。また、各超電導ケーブル本体16の表面
は絶縁層で絶縁することが好ましい。また、これら超電
導ケーブル本体16は、U相、■相、W相の順に反部も
1方向に配′IJ11されている。他のユニツ]〜も同
様に構成されている。
ユニット相互間でも異なる相の超電導ケーブル本体16
が隣り合うように配置がなされている。このような各ユ
ニット各ま図示のように断面円形状に配列され、その中
心及び隣接するJfl Xf導ケーブル本体16の間に
冷媒通路17が形成され、且つ断面円形配置の各ユニツ
l−の外周には一括してバイブ12.断熱層13.バイ
ブ14が同軸状に設置ノられている。円形に配置された
これら各ユニツ]・は、撚り合わされる場合と、撚り合
わされない場合とがある。
この場合、超電導物質層1は、例えばビスマス、ストロ
ンチウム、カルシウム、銅の酸化物、或いはイツトリウ
ム、バリウム、銅の酸化物等で形成される。外導体8の
金属1ツイヤ−15は例えば銅で形成される。安定化層
2に対する超電導物質層1の形成は、例えばスパッタリ
ングで行・)ことができる。
このような交流用超電導ケーブルにおける1 7n当り
の交流損失は、以下の式で表ねりことができる。
P=(2J2/3)  ・ μo ・ (lo /P2
)3 ・Pβ(t’/Jo)         ・・・
(1)ただし、 p  :im当りの交流損失(W/m)μ0 :透…率
(l−1/ m ) 1o 二通電電流(A> P(;ペリメータ (この場合は、周の高さ)(m) 1o/Pj2:表面電2I!を密度(A/m)J :超
ff129導体層の臨界電流(A/Tl1)「 :交流
周波数(H7) さて、交流用超電導ケーブルとして使用する場合、μo
 、f 、Jcは一定と考えてよく、これらを一定とす
ると、 P=k ’ (Io 3/P  2)     =12
)ρ ただし、k:定数 となる。
第3図のような従来構造の超電導ケーブルの場合、3相
通電では3条のケーブルが必要であるから、各相に](
A)の電流が流れる時の交流10失をP+(W/m)と
すると、下記のようになる。
P+ =3 ([k−13/ (2πR’) 2] +
[k−13,/(2πr)’]) =3([kM/(2π)2]・ [(1/R’ )+ (1/r″>11・・・(3) ただし、 r:内導体40半径(Il) 1(:外導体8の半径(m) 一方、第1図に示寸ような本発明の交流用超電導ケーブ
ルにおいて、同一の容量を得ようとした場合、各相に1
/n(△)の電流を流せば良い。
ここで、nはユニット数である。各ユニットでは内導体
4は全部で3 r1個ある。
P2−[3nk (1/n) 3] /(4π2r 2
)       ・・・(4)となる。ここで、roは
内導体4の半径(m)である。
従って、f3)、 (41式より、下式を得ることがで
きる。
P2 /PI −((r2R2)/ [(r2+R2)
・ r゛2])  ・ (1/n2 )・・・(5) ここで、同じ電流容量を得るために本発明で使用する超
電導内導体4の使用帛を、従来の第3図に示す超?[ケ
ーブルと同じにする。これは超電導物質層1に流れる電
流密麿を同じにするためである。つまり、超電導物質層
1の厚さをtとし、従来と本発明の超電導内導体4を同
等とすると、3×2πrt=3nx2πrt となり、 r/ro=n               ・・・(
6)を1りる。(6)式を(5)式に代入すると、P2
 /PI =R2/ (r2+R2)−1/ (1+ 
(r/R))  ・・・(7)となる。ここで、従来構
造のr、Rは大きく、r−11と仮定できるから、(7
)式よりP 2 / P + = 1 / 2    
      ・・・(8)となる。つまり、本発明によ
り、同一の電流容量を得る交流用超電導グープルの発生
交流損失は従来の約1/2となることがわかる。
また、本発明は電流の相変化を利用し、nいに磁束を打
ち消す配置としたため、あえて外導体8に超電導材を使
用する必要はへいが、第2図のような構造で超電導材を
使用すると、外導体8で磁気遮蔽が図られて、より一層
交流損失を低減できる。この場合、超電導外導体8を形
成する複合超電導テープ3のターン間の隙間から磁束が
ちれるようなことがあっても。各相の磁界の打ち消し合
い作用により、もれを打ち消すことができる。
第3図に示す従来構造と第1図に示ず本発明構造のもの
について、下記のような具体例について比較したところ
、下記のような結果が得られた。
従来構造 内導体の直tl :  320調(r−160m+ )
外導体の直径:  3!10−390+s (R=  
175〜190M) 最外径   :約5001111 とし、0.I Te5raにつきJ c −10’ (
A/ cm )の超電導材を使用すると、発生交流損失
は1.07 (W/m)・相となる。ただし、このとき
の超電導物質層1の厚さは0.1#lff1、安定化層
2は銅でその厚さは1#とじた。
本発明構造 内導体の直径:  5.3mts (r c−2,65
tnm )外導体(銅線撚り合せ)の直径:93間最外
直径  :約500M ユニット数 二〇 とすると、従来構造とほぼ同等の電流容量がとれる。こ
のとき、0.I Te5raにつきJc=104 (A
/cd)の超電導材を使用すると、発生交流損失は0.
6(W/II) ・相となる。従って、従来構造と本発
明構造とを比較すると、 (0,6x3)/(1,07x3)−0,56すなわら
、発生交流に%失を本発明ににれば従来に比べて56%
と小さくすることができた。
なお、上記実施例では、酸化物系の超゛市導材を使用し
た場合について説明したが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、金属系の超電13Hの場合にも同
様に適用できることは勿論である。
[発明の効果1 以上説明したJ、うに本発明に係る交流用超電導ケーブ
ルは、超電導物質層を有する内導体と金属或いは一部が
超電導物質層よりなる外導体とが同軸状に配置されてな
る超電導つ゛−プル本体が、その電流相数の整数倍の本
数でまとめて構成されているので、超電導物質層の表面
電流密度を小さくでき、従って、交流損失を低減するこ
とができる。
また、各超電導クープル本体はその電流位相が隣り合う
前記超電導クープル本体と異なるように配置されている
ので、Uいの超電導ケーブル本体の間に生じる磁界の漏
れを打ら消すことができ、外導体の交流損失を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る交流用超電導ケーブルの一実流例
の横断面図、第2図は本実施例で使用している複合超電
導テープの横断面図、第3図は従来の超電導ケーブルの
横断面図である。 1・・・超電導物質層、2・・・安定化層、3・・・複
合超電導テープ、4・・・内導体、8・・・外導体、1
6・・・超電導ケーブル本体。 “−代と) 第1 図 第3図 手続ネ市正書 (自発) 1、事件の表示  特願昭63−53750号2、発明
の名称 交流用超電導ケーブル 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (529)古河電気工業株式会社 4、代理人 東京都港区新橋4−31−6  文山ビル6階松本特許
事務所(電話437−5781番)明細書の発明の詳細
な説明の欄 6、補正の内容 明細1の第9頁第1行の「わかる。」の後に改行して下
記の文を挿入1−る。 第3図に承り従来の超電導ケーブルで使用した超7ti
 n l、(を、内−り体4の分だりてなく、外導体8
の分乙、第1図に承り本発明の交流用超電導ケーブルの
内々体4用に全部使用覆る方法がある。これにJ、れば
、以下に示す如く、同一電流容量を1!7るのに同一の
超電導材の使用品で、その発生交流10失は従来の1/
8以下どなり、効ψ的である。本発明は、外導体8とし
て必ずしも超電導材を使用しQ < ’(bよいため、
このようなことが可能となる。 この例の場合、構造は第1図と同様であるが、超電導ケ
ーブル本体1Gの径及び全体の最外径は約218近く人
きくなるが、二[夫すれば径を小さく・Jることし可能
ぐある。 この揚台の発生交流に1失の4算は、(5)式までは前
述した例と同じである。(6)式の代りに3X(2πr
 t +−2πRt)−3日×2πr”ctとなる。た
だし、しは超電導物質層の厚さである。 従って、 r t−R= n r      ・・・(9)に こで、 r−R・ ・ ・ (10) とJると、(5)式、(9)式、 (10)式よりP 
2 / P 1* 1 / 8  ・・・(11)どな
る。つまり、同−電流容部を(!するのに51生交流1
0失は1/8以Fとなり、非出に効・I的(・ある。 」 以  [

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 超電導物質層を有する内導体と金属或いは一部が超電導
    物質層よりなる外導体とが同軸状に配置されてなる超電
    導ケーブル本体が、その電流相数の整数倍の本数でまと
    めて構成され、前記各超電導ケーブル本体はその電流位
    相が隣り合う前記超電導ケーブル本体と異なるように配
    置されていることを特徴とする交流用超電導ケーブル。
JP63053750A 1988-03-09 1988-03-09 交流用超電導ケーブル Pending JPH01231217A (ja)

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