JPH02307327A - 限流装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電路を流れる過電流を制限する超電導限流装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば配電線等の電路で線間短絡あるいは地絡な
どによって過電流が発生した場合には、この過電流を制
限するための限流装置が用いられるが、供給される電流
が大電流である場合には、大きな過電流が流れるから、
通常の限流装置を用いることが困難となる。

したがって、上記したような大電流を供給している際に
生じる過電流を制限することができる限流装置として、
超電導限流装置を用いることが考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような超電導限流装置では、超電導状態を得るため
に、液体ヘリウム等の冷却媒体を使用して、装置を極め
て低温に維持する低温維持装置が必要とされており、上
記したような過電流の発生によって熱的障害が生しると
、急激に液体ヘリウムの気化が起こり、好ましくない。

すなわち、この気化は、高洒な液体ヘリウムの消費を意
味し、冷却能力の低下を招くだけでなく、超電導限流装
置を収容する容器に対し、大きな圧力を及ぼすことにな
り、圧力の影響も問題となる。

したがって、電路に過電流が発生すると、液体ヘリウム
のような冷却媒体の気化を招く熱的障害が生じないよう
に、発生した過電流を瞬間的に制限する超電導限流装置
が希求されていた。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、電路に過電流が生じたときに過電流を制限して、過
電流による熱的障害を迅速に排除し、液体ヘリウムのよ
うな冷却媒体の気化を抑制することができる超電導限流
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明に係わる限流装置によって達成され
る。すなわち、要約すれば、本発明は、電路の過電流を
制限する超電導限流装置において、所定の臨界電流値を
有する第１の超電導コイルと、前記第１の超電導コイル
よりも高い臨界電流値を有し、かつ前記第１の超電導コ
イルとほぼ同強度で逆方向の起磁力を生じるよう構成さ
れた第２の超電導コイルと、前記第１の超電導コイルの
電流抑制状態によってバイアスされ開極動作するように
構成されたスイッチング素子とを備え、前記スイッチン
グ素子と前記第１の超電導コイルを直列に接続し、かつ
前記スイッチング素子と前記第１の超電導コイルに対し
、前記第２の超電導コイルを並列に接続したことを特徴
とする限流装置である。

〔作　用〕

本発明によれば、定常時では、スイッチング素子が閉状
態にされて、第１の超電導コイル及び第２の超電導コイ
ルを流れるそれぞれの電流はほぼ同値とされ、この電流
によって生じるそれぞれのコイルの磁束は相殺し合って
、無誘導状態となり、抵抗がゼロで定常作動を行う。

次に、異常発生時、すなわち過電流発生時においては、
この過電流のために臨界電流値の小さい第１の超電導コ
イルに流れる電流が抑制され、第１の超電導コイルは高
抵抗体となり、これによって全電流の殆どが第２の超電
導コイル側に転流し、その結果、第２の超電導コイルは
りアクドルとして作動する。この時、第２の超電導コイ
ルが発生する磁界によって、スイッチング素子が開極し
、したがって、電流の抑制状態にある第１の超電導コイ
ルの回路が遮断され、全電流は、第２の超電導コイルを
介して負荷側に流れることになり、電流が供給される。

その際、スイッチング素子の開極動作は、第２の超電導
コイルのりアクドル動作と連動して同時に行われるので
、スイッチ動作を確実に行うことができ、しかもスイッ
チ動作に遅れを生じることなく、動作速度を高速化する
ことができ、その結果、過電流による熱的障害の発生を
迅速に排除することができ、ヘリウムのような冷却媒体
の気化等、悪影響を効果的に抑制することができる。

〔実施例〕

以下、添附図面を参照して本発明を、その−実施例につ
き説明する。

第１図は、本発明による超電導限流装置の一実施例の説
明図であり、第２図は、第１図に示す装置の動作説明図
である。

第１図を参照すると、本発明の超電導限流装置２は、電
路りを介して交流電源１と負荷３との間に接続されてお
り、この限流装置２は、液体ヘリウムのような冷却媒体
が充填されている低温維持装置（図示せず）内に配置さ
れる。

ここで、上記した限流装置２について、さらに詳細に説
明する。

すなわち限流装置２は、円筒状に形成され、所定の臨界
電流値を有する第１の超電導コイル２ａ（以下、トリガ
コイルと称す）及び円筒状に形成され、トリガコイル２
ａを囲むように配置される第２の超電導コイル２ｂ（以
下、限流コイルと称す）を備えている。この限流コイル
２ｂは、トリガコイル２ａよりも高い所定の臨界電流値
をＨすると共にトリがコイル２ａとほぼ同強度で逆方向
の起磁力を生じるように構成される。なお、トリガコイ
ル２ａ及び限流コイル２ｂは、それぞれコイルスブール
２Ｃ及び２ｄに巻装されている。

これらのトリガコイル２ａ及び限流コイル２ｂの一端側
には、これらのコイルの共通の端子となる共通端子２ｅ
が接続され、トリガコイル２ａの他端側にはトリガコイ
ル端子２ｆが接続され、限流コイル２ｂの他端側には限
流コイル端子２ｇが接続されている。

そして、真空スイッチのようなスイッチング素子２ｈが
トリガコイル端子２ｆを介してトリがコイル２ａに直列
に接続され、このスイッチング素子２ｈ及びトリガコイ
ル２ａに対し、上記限流コイル２ｂは並列に接続される
ように配置されている。スイッチング素子２ｈは、後述
するように限流コイル２ｂによって発生される磁界内に
配置され、トリガコイル２ａを流れる電流の抑制状態に
よって、限流コイル２ｂに磁界を発生させ、開極動作す
るように構成されている。すなわち、トリガコイル２ａ
の電流抑制状態にて、限流コイル２ｂに磁界を発生させ
るように構成し、この限流コイル２ｂの発生磁界によっ
て、例えばスイッチング素子として用いられる真空スイ
ッチの接点駆動用アーマチュアを駆動させるように構成
されている。

以上のように構成される上記実施例の作用を、第２図を
参照して以下に述べる。

いま、上記超電導限流装置が作動状態にあるとき、定常
時では、スイッチング素子２ｈは閉状態にされており、
その結果、限流装置２内の限流コイル２ｂ及びトリガコ
イル２ａを流れるそれぞれの回路電流１１．１２はほぼ
同値となり、この回路電流ｉ１、ｉ２によって生じるそ
れぞれのコイルの磁束φ１、φ２は相殺し合って、限流
装置２は無誘導で抵抗がゼロであり、定常作動を行うこ
とができる。

次に、異常発生時、すなわち過電流発生時においては、
この過電流のために臨界電流値の小さいトリガコイル２
ａに流れる電流が抑制され、高抵抗体となる。これによ
り限流装置２を流れる全電流の殆どが限流コイル２ｂ側
に転流しく１１＞１２）、その結果、この限流コイル２
ｂはりアクドルとして作動する。この時、スイッチング
素子２ｈは、限流コイル２ｂによって発生される磁界内
に配置されているので、限流コイル２ｂの発生磁束φ１
（φ２″：０）によって、スイッチング素子２ｈが開極
し、その結果、電流の抑制状態にあるトリガコイル２ａ
の回路が遮断され、全電流は、限流コイル２ｂを介して
負荷３に流れ、負荷３に電流を供給する。このスイッチ
ング素子２ｈの開極動作は、限流コイル２ｂのりアクド
ル動作と連動して同時に行われるので、確実に作動する
と共に、遅れがなく動作速度が速い。したがって、過電
流による熱的障害の発生を迅速に排除することができ、
ヘリウムのような冷却媒体の気化を効果的に抑制するこ
とができる。

このスイッチング素子動作は、スイッチング素子を発生
磁界外部に配置した場合においては限流コイルの電流抑
制状態を検出し、その後リレー等を介してスイッチング
素子を作動させるような（ｔＳ成が複雑で時間も要する
場合に比して、高速化を図ることができ、過電流による
熱的障害の発生を迅速に排除することができる等の大き
な効果を白。

するものである。

さらに、超電導コイルを用い、この超電導コイルに流れ
る電流の変化を利用して磁束を発生させ、この発生磁界
によってスイッチング素子を作動させて限流を行うので
、インダクタンスはあるものの抵抗がなく、連続的に無
損失で限流可能となり、また、スイッチング素子の駆動
源として上記発生磁界を利用しているので、別の駆動源
を必要とすることはない。また、このスイッチング素子
の配置位置は、限流コイルによって発生される磁界内で
あり、スイッチング素子の作動で限流を行うので、リー
ド線が１相当り２本で良い。このことは、スイッチング
素子を発生磁界外に配置した場合に３本のリード線が必
要であるのと比較すると、リード線が少なくてすみ、そ
の結果、超電導限流装置への熱的影響を減少させること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の限流装置によれば、
第１及び第２の超電導コイルを設けると共に、第１の超
電導コイルに直列に接続されるスイッチング素子を設け
、第２の超電導コイルは、このスイッチング素子と第１
の超電導コイルに女、Ｉし、並列に接続されるように配
置して、過電流の発生時には、殆どの電流を第２の超電
導コイルに転流させて磁界を発生させ、この発生磁界に
よりスイッチング素子を開状態にさせ、過電流の流れを
制限するようにしたので、スイッチング素子は、第２の
超電導コイルの磁界発生と連動して同時に開極し、それ
故、この開極動作は、確実に作動すると共に遅れがなく
動作速度が高速であり、したがって過電流による熱的障
害をを迅速に排除して、液体ヘリウムのような冷却媒体
の気化を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による超電導限流装置の一実施例の説
明図、 第２図は、第１図に示す超電導限流装置の動作説明図で
ある。 １・・・電源、２・・・限流装置、２ａ・・・トリガコ
イル、２ｂ・・・限流コイル、２　Ｃｓ　２　ｄ・・・
コイルスプール、２ｅ・・・共通端子、２ｆ・・・トリ
ガコイル端子、２ｇ・・・限流コイル端子、２ｈ・・・
スイッチ、３・・・負荷。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電路の過電流を制限する超電導限流装置において、
   所定の臨界電流値を有する第１の超電導コイルと、前記
   第１の超電導コイルよりも高い臨界電流値を有し、かつ
   前記第１の超電導コイルとほぼ同強度で逆方向の起磁力
   を生じるよう構成された第２の超電導コイルと、前記第
   １の超電導コイルの電流抑制状態によってバイアスされ
   開極動作するように構成されたスイッチング素子とを備
   え、前記スイッチング素子と前記第１の超電導コイルを
   直列に接続し、かつ前記スイッチング素子と前記第１の
   超電導コイルに対し、前記第２の超電導コイルを並列に
   接続したことを特徴とする限流装置。 ２、前記スイッチング素子の接点駆動用アーマチュアを
   、前記第１の超電導コイルの電流抑制時に発生させられ
   る前記第２の超電導コイルの磁界により動作させるよう
   に配設したことを特徴とする請求項１記載の限流装置。 ３、前記スイッチング素子は、真空スイッチであること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の限流装置。