JPH0368618B2 - - Google Patents
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- JPH0368618B2 JPH0368618B2 JP61289743A JP28974386A JPH0368618B2 JP H0368618 B2 JPH0368618 B2 JP H0368618B2 JP 61289743 A JP61289743 A JP 61289743A JP 28974386 A JP28974386 A JP 28974386A JP H0368618 B2 JPH0368618 B2 JP H0368618B2
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- JP
- Japan
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- winding
- secondary winding
- transformer
- circuit
- primary winding
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
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- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F2006/001—Constructive details of inductive current limiters
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S336/00—Inductor devices
- Y10S336/01—Superconductive
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Massaging Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は過負荷電流が生じた場合に送電線を遮
断する遮断器部材も含む送電線用交流制限器に係
わる。電流制限器は変圧器から成り、変圧器は給
電回路と負荷回路の間に直列に接続されている一
次巻線と、極低温外囲体の中に格納されておりか
つ短絡ループ状に接続されている超電導性材料か
ら成る１つまたはそれ以上の二次巻線とを有して
いる。一次巻線から見た変圧器の漏れリアクタン
スは低く、一次巻線から見た二次巻線のまたは各
二次巻線の非超電導抵抗の方が、変圧器の公称イ
ピーダンスよりはるかに大きい。
断する遮断器部材も含む送電線用交流制限器に係
わる。電流制限器は変圧器から成り、変圧器は給
電回路と負荷回路の間に直列に接続されている一
次巻線と、極低温外囲体の中に格納されておりか
つ短絡ループ状に接続されている超電導性材料か
ら成る１つまたはそれ以上の二次巻線とを有して
いる。一次巻線から見た変圧器の漏れリアクタン
スは低く、一次巻線から見た二次巻線のまたは各
二次巻線の非超電導抵抗の方が、変圧器の公称イ
ピーダンスよりはるかに大きい。
発明の背景
アルストム（ALSTHOM）のフランス国公開
特許出願第2573938号に上記の型式の制限フイル
タについての記載がある。しかしながらアルスト
ムの電流制限器を強力な電力の輸送線に使用した
場合、二次巻線の公称状態（即ち非超電導状態）
での抵抗に関する要件、および熱容量（または熱
含量）に関する要件を同時に満足することは難か
しくなる。超電導体材料およびこれを埋め込む通
常の導体金属のマトリツクスの膨脹を極く小さく
抑えるために、遮断器部材が障害電流を遮断する
までに要する通常は３〜４サイクルの間に二次巻
線が100〓以上の高温にならないようにするのが
通常の手段である。
特許出願第2573938号に上記の型式の制限フイル
タについての記載がある。しかしながらアルスト
ムの電流制限器を強力な電力の輸送線に使用した
場合、二次巻線の公称状態（即ち非超電導状態）
での抵抗に関する要件、および熱容量（または熱
含量）に関する要件を同時に満足することは難か
しくなる。超電導体材料およびこれを埋め込む通
常の導体金属のマトリツクスの膨脹を極く小さく
抑えるために、遮断器部材が障害電流を遮断する
までに要する通常は３〜４サイクルの間に二次巻
線が100〓以上の高温にならないようにするのが
通常の手段である。
本発明の好適具体例は、一次巻線から見た二次
巻線の非超電導抵抗の方が変圧器の公称インピー
ダンスよりはるかに大きく、しかも前記二次巻線
の熱容量が十分に大きいため遮断器が短絡電流を
遮断するのに要する時間の間でその短絡電流によ
つて二次巻線が加熱された場合にも二次巻線の膨
脹を許容範囲に抑制し得る高電力輸送線用交流制
限器を提供する。
巻線の非超電導抵抗の方が変圧器の公称インピー
ダンスよりはるかに大きく、しかも前記二次巻線
の熱容量が十分に大きいため遮断器が短絡電流を
遮断するのに要する時間の間でその短絡電流によ
つて二次巻線が加熱された場合にも二次巻線の膨
脹を許容範囲に抑制し得る高電力輸送線用交流制
限器を提供する。
発明の要旨
本発明の提供する交流電流制限器は過負荷遮断
器部材を含む送電線用交流電流制限器であつて、
給電回路と負荷回路の間に直列に接続されている
一次巻線と、極低温外囲体の中に格納されており
かつそれ自身で短絡している超電導性材料から成
る１つまたはそれ以上の二次巻線とを有する変圧
器を含んで成り、前記一次巻線から見た前記変圧
器の漏れリアクタンスが低く、かつ一次巻線から
見た前記二次巻線または各二次巻線の非超電導状
態時の抵抗が変圧器の公称インピーダンスよりは
るかに大きくなるように構成されている電流制限
器において、前記変圧器の二次巻線または各二次
巻線が１組の補助巻線と関連する能動巻線を含ん
で成り、前記１組の補助巻線が反対方向に巻回さ
れた直列接続の偶数の補助巻線から構成されてお
り、この１組の補助巻線は一方向の巻回数の合計
が他方向の巻回数の合計と等しくなるようになつ
ており、また二次巻線全体の熱容量が、前記遮断
器部材が作動するまでに要する時間間で前記二次
巻線の膨脹を小さく抑制できる程に大きいもので
あることを特徴とする。
器部材を含む送電線用交流電流制限器であつて、
給電回路と負荷回路の間に直列に接続されている
一次巻線と、極低温外囲体の中に格納されており
かつそれ自身で短絡している超電導性材料から成
る１つまたはそれ以上の二次巻線とを有する変圧
器を含んで成り、前記一次巻線から見た前記変圧
器の漏れリアクタンスが低く、かつ一次巻線から
見た前記二次巻線または各二次巻線の非超電導状
態時の抵抗が変圧器の公称インピーダンスよりは
るかに大きくなるように構成されている電流制限
器において、前記変圧器の二次巻線または各二次
巻線が１組の補助巻線と関連する能動巻線を含ん
で成り、前記１組の補助巻線が反対方向に巻回さ
れた直列接続の偶数の補助巻線から構成されてお
り、この１組の補助巻線は一方向の巻回数の合計
が他方向の巻回数の合計と等しくなるようになつ
ており、また二次巻線全体の熱容量が、前記遮断
器部材が作動するまでに要する時間間で前記二次
巻線の膨脹を小さく抑制できる程に大きいもので
あることを特徴とする。
次に添付図面を参照しながら本発明の一具体例
について例示的に説明する。
について例示的に説明する。
具体例
第１図において参照符号１，２は給電網Ｒまた
は交流発電機の各端子を示しており、参照符号
３，４は負荷網Ｕの各端子を示している。通常温
度または超電導温度の銅で構成される導体５が端
子２と端子４を接続しており、磁気回路８と二次
巻線９とを有する変圧器７の一次巻線６Ａが、遮
断器６の上流で導体５と直列に接続されている。
二次巻線は液体ヘリウムのような手段により４〓
に維持されている極低温外囲体１１の中でそれ自
身で（導体１０によつて）短絡している。
は交流発電機の各端子を示しており、参照符号
３，４は負荷網Ｕの各端子を示している。通常温
度または超電導温度の銅で構成される導体５が端
子２と端子４を接続しており、磁気回路８と二次
巻線９とを有する変圧器７の一次巻線６Ａが、遮
断器６の上流で導体５と直列に接続されている。
二次巻線は液体ヘリウムのような手段により４〓
に維持されている極低温外囲体１１の中でそれ自
身で（導体１０によつて）短絡している。
変圧器の二次巻線は、一次巻線のアンペア回数
を補償する第１または「能動」巻線１２と、偶数
の同一補助巻線を相互間および能動巻線と直列に
接続して構成される１組の補助巻線とを含んで成
り、前記補助巻線は交互に反対方向に巻回され
る。図示の場合ではこのような補助巻線が４つ
（１３，１４，１５，１６）ある。組にした補助
巻線の機能は、超電導状態から非超電導状態への
移行時に、一次巻線には何ら能動的作用を与える
ことなく二次巻線全体の抵抗と熱容量の両方を増
大させることにある。
を補償する第１または「能動」巻線１２と、偶数
の同一補助巻線を相互間および能動巻線と直列に
接続して構成される１組の補助巻線とを含んで成
り、前記補助巻線は交互に反対方向に巻回され
る。図示の場合ではこのような補助巻線が４つ
（１３，１４，１５，１６）ある。組にした補助
巻線の機能は、超電導状態から非超電導状態への
移行時に、一次巻線には何ら能動的作用を与える
ことなく二次巻線全体の抵抗と熱容量の両方を増
大させることにある。
導体５を含む送電線上に短絡その他何らかの障
害が生じて過負荷電流が生じた場合は、線電流が
所定の閾値Inaxを超え、それによつて超電導二次
巻線が非超電導状態に戻されるため、変圧器のイ
ンピーダンスは一次巻線から見てその開放インピ
ーダンスに近付く、即ちその公称インピーダンス
よりはるかに大きくなる。変動期の過渡期が終わ
ると、線電流は変圧器の開放電流に近付いて行
く。
害が生じて過負荷電流が生じた場合は、線電流が
所定の閾値Inaxを超え、それによつて超電導二次
巻線が非超電導状態に戻されるため、変圧器のイ
ンピーダンスは一次巻線から見てその開放インピ
ーダンスに近付く、即ちその公称インピーダンス
よりはるかに大きくなる。変動期の過渡期が終わ
ると、線電流は変圧器の開放電流に近付いて行
く。
磁気回路については、二次巻線が開路になる時
に誘導される磁化電流の方がその線の電流最大値
より小さくなるように設計する必要がある。漏れ
リアクタンスはできるだけ低くしなければならな
い。
に誘導される磁化電流の方がその線の電流最大値
より小さくなるように設計する必要がある。漏れ
リアクタンスはできるだけ低くしなければならな
い。
第２図に示した同等の回路は、変圧器一次巻線
の下流で短絡した後に二次巻線を非超電導状態へ
切換えた状態に対応するものである。参照符号Ｉ
は一次巻線の電流を、R1はその抵抗（極く小さ
い）を、X1は一次巻線から見た全漏れリアクタ
ンス（極く小さい）を、Z0は変圧器の開放インピ
ーダンスを、I0は対応する開路電流を、R′2一次
巻線から見た二次巻線の抵抗（非超電導状態へ移
行後の）を、I′2は対応する電流を示している。
の下流で短絡した後に二次巻線を非超電導状態へ
切換えた状態に対応するものである。参照符号Ｉ
は一次巻線の電流を、R1はその抵抗（極く小さ
い）を、X1は一次巻線から見た全漏れリアクタ
ンス（極く小さい）を、Z0は変圧器の開放インピ
ーダンスを、I0は対応する開路電流を、R′2一次
巻線から見た二次巻線の抵抗（非超電導状態へ移
行後の）を、I′2は対応する電流を示している。
電流制限器には必ず満足すべき条件が２つあ
る。
る。
まず、一次巻線を流れる電流Ｉが固定最大電流
値Inaxを超えてはならない。この条件は一次巻線
から見た二次巻線の抵抗R′2を大きくすることを
意味している。R′2は変圧器の公称インピーダン
スZoよりはるかに大きくなければならない。
値Inaxを超えてはならない。この条件は一次巻線
から見た二次巻線の抵抗R′2を大きくすることを
意味している。R′2は変圧器の公称インピーダン
スZoよりはるかに大きくなければならない。
更に遮断器装置６が電流を遮断できるまでの経
過時間Δt1に亘つて加熱される間も、二次巻線が
十分に機能し続ける必要がある。このことは超電
導体巻線の熱容量を十分大きくして、前記Δt1の
期間中膨脹が制限されるようにしなければならな
いことを意味する。遮断器部材の動作時にも巻線
の温度が100〓以下となつている（この場合Δt1
は３〜４サイクルに相当する）ようにすることが
慣例的に行なわれるが、これは超電導体材料を埋
め込むマトリツクスとして使用される超電導体材
料および非超電導体材料のそれぞれの膨脹係数が
約100〓までは一般に殆んど変わらないという理
由になる。
過時間Δt1に亘つて加熱される間も、二次巻線が
十分に機能し続ける必要がある。このことは超電
導体巻線の熱容量を十分大きくして、前記Δt1の
期間中膨脹が制限されるようにしなければならな
いことを意味する。遮断器部材の動作時にも巻線
の温度が100〓以下となつている（この場合Δt1
は３〜４サイクルに相当する）ようにすることが
慣例的に行なわれるが、これは超電導体材料を埋
め込むマトリツクスとして使用される超電導体材
料および非超電導体材料のそれぞれの膨脹係数が
約100〓までは一般に殆んど変わらないという理
由になる。
もし二次巻線が一層のコイルから成り、一次巻
線のアンペア回数を補償する働きしかしていない
場合は、超電導状態での抵抗R2はゼロであり、
一次巻線から見た漏れリアクタンスX1が非常に
低くなる。非超電導状態に変わつた後は、その抵
抗値はR′2＝R′21になり、その熱容量がH1になる。
その結果、遮断器部材が動作に入る前の時間Δt1
の間、二次巻線はΔT1だけ加熱される。
線のアンペア回数を補償する働きしかしていない
場合は、超電導状態での抵抗R2はゼロであり、
一次巻線から見た漏れリアクタンスX1が非常に
低くなる。非超電導状態に変わつた後は、その抵
抗値はR′2＝R′21になり、その熱容量がH1になる。
その結果、遮断器部材が動作に入る前の時間Δt1
の間、二次巻線はΔT1だけ加熱される。
第１図に関連して説明した二次巻線は偶数、即
ち2nの補助層を反対方向に巻回し、直列接続し
たものを含んでおり、この二次巻線については超
電導状態にある抵抗R′2はやはりゼロであり、一
次巻線から見た漏れリアクタンスＸは単層二次巻
線よりやや大きくはなるが、やはり非常に小さい
ことには相違ない。非超電導状態に移行し終わ
り、かつ補助巻線１３，１４，１５，１６が能動
巻線１２と同数の回数であると仮定すると、抵抗
R′2＝（2n＋１）R′21となり、熱容量が（2n＋１）
H1になる。
ち2nの補助層を反対方向に巻回し、直列接続し
たものを含んでおり、この二次巻線については超
電導状態にある抵抗R′2はやはりゼロであり、一
次巻線から見た漏れリアクタンスＸは単層二次巻
線よりやや大きくはなるが、やはり非常に小さい
ことには相違ない。非超電導状態に移行し終わ
り、かつ補助巻線１３，１４，１５，１６が能動
巻線１２と同数の回数であると仮定すると、抵抗
R′2＝（2n＋１）R′21となり、熱容量が（2n＋１）
H1になる。
その結果、温度の上昇は下記の値となる。
ΔT2＝ΔT1／（2n＋１）2
これは単層巻線の場合よりはるかに小さい値で
ある。従つて二次巻線の温度上昇量がはるかに小
さく、遮断器部材が動作に入るまで二次巻線が大
きく膨脹することはない。
ある。従つて二次巻線の温度上昇量がはるかに小
さく、遮断器部材が動作に入るまで二次巻線が大
きく膨脹することはない。
第１図は単相交流電流制限器の回路図、第２図
は制限器下流での短絡により二次回路を非超電導
状態へ切換えた後の電流制限器の同等の回路図で
ある。 ６……遮断器、６Ａ……一次巻線、７……変圧
器、８……磁気回路、９……二次巻線、１１……
極低温外囲体、１２……能動巻線、１３，１４，
１５，１６……補助巻線、Ｉ……一次巻線電流、
R1……一次巻線抵抗、X1……漏れリアクタンス、
Z0……変圧器開放インピーダンス、R′2……二次
巻線抵抗、I′2……二次巻線電流、Ｕ……負荷網。
は制限器下流での短絡により二次回路を非超電導
状態へ切換えた後の電流制限器の同等の回路図で
ある。 ６……遮断器、６Ａ……一次巻線、７……変圧
器、８……磁気回路、９……二次巻線、１１……
極低温外囲体、１２……能動巻線、１３，１４，
１５，１６……補助巻線、Ｉ……一次巻線電流、
R1……一次巻線抵抗、X1……漏れリアクタンス、
Z0……変圧器開放インピーダンス、R′2……二次
巻線抵抗、I′2……二次巻線電流、Ｕ……負荷網。
Claims (1)
- １ 過負荷遮断器部材を含む送電線用交流電流制
限器であつて、給電回路と負荷回路の間に直列に
接続されている一次巻線と、極低温外囲体の中に
格納されておりかつそれ自身で短絡している超電
導性材料から成る１つまたはそれ以上の二次巻線
とを有する変圧器を含んで成り、前記一次巻線か
ら見た前記変圧器の漏れリアクタンスが低く、か
つ一次巻線から見た前記二次巻線または各二次巻
線の非超電導状態時の抵抗が変圧器の公称インピ
ーダンスよりはるかに大きくなるように構成され
ている電流制限器において、前記変圧器の二次巻
線または各二次巻線が１組の補助巻線と関連する
能動巻線を含んで成り、前記１組の補助巻線が、
反対方向に巻回された直列接続の偶数の補助巻線
から構成されており、この１組の補助巻線は一方
向の巻回数の合計が他方向の巻回数の合計と等し
くなるようになつており、また二次巻線全体の熱
容量が、前記遮断器部材が作動するまでに要する
時間の間で前記二次巻線の膨脹を小さく抑制でき
る程に大きいものであることを特徴とする交流電
流制限器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8518026A FR2600206B1 (fr) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | Limiteur de courant alternatif |
| FR8518026 | 1985-12-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138021A JPS62138021A (ja) | 1987-06-20 |
| JPH0368618B2 true JPH0368618B2 (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=9325486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61289743A Granted JPS62138021A (ja) | 1985-12-05 | 1986-12-04 | 交流電流制限器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4700257A (ja) |
| EP (1) | EP0228584B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62138021A (ja) |
| AT (1) | ATE58805T1 (ja) |
| DE (1) | DE3675910D1 (ja) |
| ES (1) | ES2023111B3 (ja) |
| FR (1) | FR2600206B1 (ja) |
| GR (1) | GR3001475T3 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894556A (en) * | 1987-06-15 | 1990-01-16 | General Dynamics Corporation, Convair Division | Hybrid pulse power transformer |
| JPH0179340U (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-29 | ||
| JPH0186436U (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-08 | ||
| SE461306B (sv) * | 1988-06-10 | 1990-01-29 | Asea Brown Boveri | Stroembegraensare |
| EP0350916B1 (en) * | 1988-07-13 | 1994-01-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting switch and current limiter using such a switch |
| CH677549A5 (ja) * | 1988-08-02 | 1991-05-31 | Asea Brown Boveri | |
| US5225957A (en) * | 1989-05-22 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current limiting device |
| JP2774672B2 (ja) * | 1990-06-28 | 1998-07-09 | 東京電力株式会社 | 超電導限流器 |
| FR2666912B1 (fr) * | 1990-09-14 | 1992-10-16 | Alsthom Gec | Dispositif limiteur de courant a supraconducteur. |
| JPH04359626A (ja) * | 1991-06-04 | 1992-12-11 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 限流装置 |
| FR2691591A1 (fr) * | 1992-05-25 | 1993-11-26 | Alsthom Gec | Limiteur de courant hybride supraconducteur pour réseau alternatif haute tension. |
| US5390064A (en) * | 1992-07-07 | 1995-02-14 | American Superconductor Corp. | Current limiters in power utility applications |
| FR2714230A1 (fr) * | 1993-12-17 | 1995-06-23 | Centre Nat Rech Scient | Limiteur de courant à tension limitée aux bornes d'un élément supraconducteur. |
| JPH0856549A (ja) * | 1994-08-26 | 1996-03-05 | Toyoki Shigemi | 動物捕獲用檻 |
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