JPH01318214A - 超電導変圧器 - Google Patents
超電導変圧器Info
- Publication number
- JPH01318214A JPH01318214A JP63150346A JP15034688A JPH01318214A JP H01318214 A JPH01318214 A JP H01318214A JP 63150346 A JP63150346 A JP 63150346A JP 15034688 A JP15034688 A JP 15034688A JP H01318214 A JPH01318214 A JP H01318214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- superconducting
- auxiliary
- voltage
- main winding
- 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.)
- Granted
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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
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive 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】
「産業上の利用分野」
本発明は交流電圧昇降装置として用いられる変圧器に関
するものである。
するものである。
「従来の技術」
超電導変圧器として従来より考案されている巻線構造を
第２図（ａ）および（ｂ）に示す。
第２図（ａ）および（ｂ）に示す。
第２図（ａ）においては、共に超電導線によりなる低圧
巻線１１および高圧巻線１２を冷却容器１７内に収容し
、冷媒１５によって冷却する構成のものである。第２図
（ｂ）は、共に超電導線よりなる低圧主巻線２１、高圧
主巻線２２とそれぞれの補助巻線２３および２４を図に
示すように配置し、これを第１図（ａ）と同様、低温容
器１７内に収容し、冷媒１５により冷却する構成のもの
である。
巻線１１および高圧巻線１２を冷却容器１７内に収容し
、冷媒１５によって冷却する構成のものである。第２図
（ｂ）は、共に超電導線よりなる低圧主巻線２１、高圧
主巻線２２とそれぞれの補助巻線２３および２４を図に
示すように配置し、これを第１図（ａ）と同様、低温容
器１７内に収容し、冷媒１５により冷却する構成のもの
である。
「発明が解決しようとする課題」
超電導体は一定の臨界温度、臨界磁界、臨界電流を超え
ると常電導転移（クエンチ〉を起こす。
ると常電導転移（クエンチ〉を起こす。
電気系統は事故時に大きな事故電流が流れるので、超電
導変圧器はそれにより臨界磁界あるいは臨界電流を超え
てクエンチを起こし、継続して運転できない状況におち
いる可能性がある。
導変圧器はそれにより臨界磁界あるいは臨界電流を超え
てクエンチを起こし、継続して運転できない状況におち
いる可能性がある。
これの対策として、想定される事故電流よりも臨界電流
が大きくなるような巻線設計とすること、あるいは常時
に運転する主巻線と系統事故時等で主巻線がクエンチし
た場合に自動的に電流が移る補助巻線をもった保護の方
式が提案されている。
が大きくなるような巻線設計とすること、あるいは常時
に運転する主巻線と系統事故時等で主巻線がクエンチし
た場合に自動的に電流が移る補助巻線をもった保護の方
式が提案されている。
この補助巻線を有する方式は、補助巻線での運転のほう
がリアクタンスが大きくなるような巻線構成となし、主
巻線クエンチ時、補助巻線に電流が転移したときに事故
電流の抑制効果を期待したものである。第２図（ａ）は
前者の場合、第２図（ｂ）は補助巻線を有する後者の場
合を示す。
がリアクタンスが大きくなるような巻線構成となし、主
巻線クエンチ時、補助巻線に電流が転移したときに事故
電流の抑制効果を期待したものである。第２図（ａ）は
前者の場合、第２図（ｂ）は補助巻線を有する後者の場
合を示す。
しかしながらこれらの方式では結果的に、想定されるい
かなる事故電流に対してもクエンチを起こさない巻線を
持たねばならないので経済的に好ましくない。すなわち
第２図（ａ）の方式では事故電流にてクエンチを起こさ
ない超電導巻線容量を必要とし、第２図（ｂ）の方式で
は補助巻線側のインピーダンス増大に伴う事故電流の減
少は生じてもその制限された事故電流に対して補助巻線
がクエンチを起こさないだけの巻線容量を必要とする。
かなる事故電流に対してもクエンチを起こさない巻線を
持たねばならないので経済的に好ましくない。すなわち
第２図（ａ）の方式では事故電流にてクエンチを起こさ
ない超電導巻線容量を必要とし、第２図（ｂ）の方式で
は補助巻線側のインピーダンス増大に伴う事故電流の減
少は生じてもその制限された事故電流に対して補助巻線
がクエンチを起こさないだけの巻線容量を必要とする。
また想定される事故電流は超電導変圧器が設置される系
統の位置条件により異なるので、経済的な超電導巻線設
計が合理的に出来にくい。また超電導巻線はいかなる場
合でも全くクエンチを超さないという設計を施すことは
事実上困難であるため、万−補助巻線諸共りエンチ番超
した場合に電気系統に重大な支障をきたすことになる。
統の位置条件により異なるので、経済的な超電導巻線設
計が合理的に出来にくい。また超電導巻線はいかなる場
合でも全くクエンチを超さないという設計を施すことは
事実上困難であるため、万−補助巻線諸共りエンチ番超
した場合に電気系統に重大な支障をきたすことになる。
本発明は変圧器運転のこような事態を起こさないように
し、また経済的、合理的な超電導変圧器運転を可能とす
る。
し、また経済的、合理的な超電導変圧器運転を可能とす
る。
「課題を解決するための手段」
本発明はこの課題を解決するために、主巻線を超電導巻
線、補助巻線を常電導巻線より構成し、主巻線および補
助巻線をそれぞれ分離した冷媒に ・よって冷却する
ようにしたもので、この実施例を第１図に基づいて説明
する。
線、補助巻線を常電導巻線より構成し、主巻線および補
助巻線をそれぞれ分離した冷媒に ・よって冷却する
ようにしたもので、この実施例を第１図に基づいて説明
する。
第１図において低圧主巻線１、高圧主巻線２は共に超電
導巻線で構成し冷媒５で冷却する。また低圧補助巻線３
および高圧補助巻線４は共に銅あるいはアルミニウムな
どの常電導巻線で構成し冷媒６で冷却する。冷却容器７
は冷媒５および冷媒６を収容するためのもので外界から
の熱浸入遮断および冷媒５と冷媒６巻の熱移動遮断を効
果的に行ったものである。
導巻線で構成し冷媒５で冷却する。また低圧補助巻線３
および高圧補助巻線４は共に銅あるいはアルミニウムな
どの常電導巻線で構成し冷媒６で冷却する。冷却容器７
は冷媒５および冷媒６を収容するためのもので外界から
の熱浸入遮断および冷媒５と冷媒６巻の熱移動遮断を効
果的に行ったものである。
「作用Ｊ
常時損失の少ない超電導主巻線で運転し、これがクエン
チを起こした場合に電流を補助巻線側に転移させ補助巻
線にて運転を継続させようとする方式は、従来性われて
いる方法と同じである。しかしここで補助巻線を常電導
線材より構成し、また超電導主巻線とは分離した冷媒に
より、冷却しているので次のような重要な効果が現れ安
定な連続運転を可能とした信頼度の高い超電導変圧器を
経済的に提供できるようになる。すなわち、超電導主巻
線がクエンチを起こし、電流が補助巻線側に転移した場
合において、その補助巻線が更にクエンチを起こすとは
生じない。補助巻線は超電導主巻線とは冷媒が分離され
ているので補助巻線に流れる電流によって発生する熱エ
ネルギーによって超電導主巻線側の冷媒を消耗すること
が生じないので、超電導主巻線がクエンチを起こした過
程における冷媒５の急激な消耗は電流が補助巻線に転移
した時点で消滅し、超電導主巻線の超電導状態への復帰
をすみやかに進行せしめ、事故電流の減少を待って直ち
に、超電導主巻線での運転を再開させることが可能とな
る。また補助巻線と主巻線とが共に超電導巻線で、共通
の冷媒で冷却している場合は主巻線がクエンチを起こし
たときに生ずる冷媒の気化が気泡となって補助巻線に接
し、補助巻線の冷却効果にも影響を及ぼし、共にクエン
チに至る危険性を含むが、補助巻線と分離された冷却構
造の場合この危険性は全くない。
チを起こした場合に電流を補助巻線側に転移させ補助巻
線にて運転を継続させようとする方式は、従来性われて
いる方法と同じである。しかしここで補助巻線を常電導
線材より構成し、また超電導主巻線とは分離した冷媒に
より、冷却しているので次のような重要な効果が現れ安
定な連続運転を可能とした信頼度の高い超電導変圧器を
経済的に提供できるようになる。すなわち、超電導主巻
線がクエンチを起こし、電流が補助巻線側に転移した場
合において、その補助巻線が更にクエンチを起こすとは
生じない。補助巻線は超電導主巻線とは冷媒が分離され
ているので補助巻線に流れる電流によって発生する熱エ
ネルギーによって超電導主巻線側の冷媒を消耗すること
が生じないので、超電導主巻線がクエンチを起こした過
程における冷媒５の急激な消耗は電流が補助巻線に転移
した時点で消滅し、超電導主巻線の超電導状態への復帰
をすみやかに進行せしめ、事故電流の減少を待って直ち
に、超電導主巻線での運転を再開させることが可能とな
る。また補助巻線と主巻線とが共に超電導巻線で、共通
の冷媒で冷却している場合は主巻線がクエンチを起こし
たときに生ずる冷媒の気化が気泡となって補助巻線に接
し、補助巻線の冷却効果にも影響を及ぼし、共にクエン
チに至る危険性を含むが、補助巻線と分離された冷却構
造の場合この危険性は全くない。
「実施例」
超電導主巻線として低圧側巻線、高圧側巻線共ニオブチ
タン系線材、その冷媒として液体ヘリウム、常電導補助
巻線として低圧側巻線、高圧補巻線共銅線材、その冷媒
として液体窒素を用いた本発明の実施例を第１図に基づ
いて説明する。
タン系線材、その冷媒として液体ヘリウム、常電導補助
巻線として低圧側巻線、高圧補巻線共銅線材、その冷媒
として液体窒素を用いた本発明の実施例を第１図に基づ
いて説明する。
第１図において超電導低圧主巻線１と超電導高圧主巻線
２とは液体ヘリウムよりなる冷媒５によって冷却されて
おり正常時に超電導変圧器としての機能を現す巻線であ
る。常電導低圧補助巻線３と常電導高圧補助巻線４とは
液体窒素よりなる冷媒６によって冷却されており、事故
時等に超電導主巻線機能停止時に主巻線に代って常電導
変圧器としての機能を現す巻線である。この補助巻線は
常電導巻線であるために更にクエンチを起こす心配はな
く継続した変圧器運転が可能となる。また液体窒素冷却
によって胴巻線の抵抗値が約１／８に低下するため補助
巻線はそれだけ縮小化することができる。液体ヘリウム
の単位体積当りの気化潜熱は約２・６ Ｊ ／ ｃ ｃ
で小さくクエンチ発生時に多量の気化が発生するが、補
助巻線が分離された冷媒によって冷却しているために、
この気化による気泡が補助巻線に接することもないので
、補助巻線の冷却に影響を与えずに補助巻線の運転を行
うことができる。
２とは液体ヘリウムよりなる冷媒５によって冷却されて
おり正常時に超電導変圧器としての機能を現す巻線であ
る。常電導低圧補助巻線３と常電導高圧補助巻線４とは
液体窒素よりなる冷媒６によって冷却されており、事故
時等に超電導主巻線機能停止時に主巻線に代って常電導
変圧器としての機能を現す巻線である。この補助巻線は
常電導巻線であるために更にクエンチを起こす心配はな
く継続した変圧器運転が可能となる。また液体窒素冷却
によって胴巻線の抵抗値が約１／８に低下するため補助
巻線はそれだけ縮小化することができる。液体ヘリウム
の単位体積当りの気化潜熱は約２・６ Ｊ ／ ｃ ｃ
で小さくクエンチ発生時に多量の気化が発生するが、補
助巻線が分離された冷媒によって冷却しているために、
この気化による気泡が補助巻線に接することもないので
、補助巻線の冷却に影響を与えずに補助巻線の運転を行
うことができる。
「発明の効果Ｊ
本発明は、以上説明したように、補助巻線を常電導とし
ているために、補助巻線が更にクエンチする心配がなく
変圧器の運転が安定化する。超電導変圧器を使用する電
気系統の信頼性が非常に向上する。
ているために、補助巻線が更にクエンチする心配がなく
変圧器の運転が安定化する。超電導変圧器を使用する電
気系統の信頼性が非常に向上する。
主巻線と補助巻線とは分離された冷媒により冷却してい
るので、補助巻線のクエンチが冷媒を介して補助巻線に
影響されないので補助巻線の運転が安定する。また補助
巻線に電流が転移した時点で主巻線の冷媒の消耗が消滅
し、主巻線の超電導状態への移行がすみやかに行われる
。これにより事故過電流状態が復帰するわずかな時間後
でも超電導主巻線へ電流を再転移させ得ることが出来る
。
るので、補助巻線のクエンチが冷媒を介して補助巻線に
影響されないので補助巻線の運転が安定する。また補助
巻線に電流が転移した時点で主巻線の冷媒の消耗が消滅
し、主巻線の超電導状態への移行がすみやかに行われる
。これにより事故過電流状態が復帰するわずかな時間後
でも超電導主巻線へ電流を再転移させ得ることが出来る
。
第１図は本発明の超電導変圧器の巻線構造を示゛す断面
図である。第１図において、１および２はそれぞれ超電
導巻線よりなる低圧主巻線および高圧主巻線、３および
４はそれぞれ常電導巻線よりなる低圧補助巻線および高
圧補助巻線、５および６はそれぞれ主巻線および補助巻
線を冷却するための冷媒、７は冷却容器、８は鉄心であ
る。 第２図（ａ）および（ｂ）は共に従来の超電導変圧器の
巻線横這を示す断面図である。第２図（ａ＞および（ｂ
）において１１．２１は超電導低圧主巻線、１２．２２
は超電導高圧主巻線、２３．２４はそれぞれ超電導低圧
補助巻線および超電導高圧補助巻線である。また、１５
はこれらの巻線を冷却するための冷媒、１７は冷却容器
、８は鉄心である。 特許出願人 株式会社 高岳製作所
図である。第１図において、１および２はそれぞれ超電
導巻線よりなる低圧主巻線および高圧主巻線、３および
４はそれぞれ常電導巻線よりなる低圧補助巻線および高
圧補助巻線、５および６はそれぞれ主巻線および補助巻
線を冷却するための冷媒、７は冷却容器、８は鉄心であ
る。 第２図（ａ）および（ｂ）は共に従来の超電導変圧器の
巻線横這を示す断面図である。第２図（ａ＞および（ｂ
）において１１．２１は超電導低圧主巻線、１２．２２
は超電導高圧主巻線、２３．２４はそれぞれ超電導低圧
補助巻線および超電導高圧補助巻線である。また、１５
はこれらの巻線を冷却するための冷媒、１７は冷却容器
、８は鉄心である。 特許出願人 株式会社 高岳製作所
Claims (2)
- （１）超電導材でできた低圧主巻線および高圧主巻線と
常電導材でできた低圧補助巻線および高圧補助巻線とを
有する超電導変圧器。 - （２）主巻線と補助巻線とが分離された冷媒によって冷
却することを特徴とする超電導変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150346A JP2778040B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 超電導変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150346A JP2778040B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 超電導変圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318214A true JPH01318214A (ja) | 1989-12-22 |
| JP2778040B2 JP2778040B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=15494984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150346A Expired - Lifetime JP2778040B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 超電導変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778040B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452220U (ja) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP63150346A patent/JP2778040B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452220U (ja) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2778040B2 (ja) | 1998-07-23 |
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