JPH04210730A - 定格電流可変型超電導限流器 - Google Patents
定格電流可変型超電導限流器Info
- Publication number
- JPH04210730A JPH04210730A JP2401966A JP40196690A JPH04210730A JP H04210730 A JPH04210730 A JP H04210730A JP 2401966 A JP2401966 A JP 2401966A JP 40196690 A JP40196690 A JP 40196690A JP H04210730 A JPH04210730 A JP H04210730A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- superconducting current
- current limiting
- limiter
- limiters
- Prior art date
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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
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、電力送電及び配電系統
において、地絡事故時等に発生する短絡電流を抑制する
定格電流可変型超電導限流器に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】従来、この種の超電導限流器に用いる超
電導素子は、図３に示すように、平板な電気絶縁性基板
１１と、電気絶縁性基板１１の一方の面に櫛形に配設さ
れ、断面が正方形の超電導限流素子１２を有し、上記超
電導限流素子１２を複数個、直列又は並列に接続すると
共に、超電導限流素子１２群を液体窒素等の冷媒中に浸
漬して、液体窒素温度（７７Ｋ ａｔ １ ａｔｍ ）
の極低温にまで冷却し、かつ超電導限流素子１２群を電
力系統に直列に接続して使用されている。 ［０００３］上記超電導素子は、電力系統の定格電流が
超電導限流素子１２の臨界電流以下となり、事故時の短
絡電流が臨界電流以下となるように設計されている。従
って、正常時、定格電流以下の電流が超電導限流器に流
れている時には、超電導限流素子１２は超電導状態にあ
り、電気抵抗がゼロであるが、事故時には、短絡電流が
流れると、超電導状態から常電導状態に転移し、電気抵
抗が発生して電力系統のインピーダンスが増加し、短絡
電流が低い値に抑制される。これによって、電力系統が
非常に大きな短絡電流から保護される。また、近年、超
電導限流器は、小型、軽量化が図られている。 ［０００４］
において、地絡事故時等に発生する短絡電流を抑制する
定格電流可変型超電導限流器に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】従来、この種の超電導限流器に用いる超
電導素子は、図３に示すように、平板な電気絶縁性基板
１１と、電気絶縁性基板１１の一方の面に櫛形に配設さ
れ、断面が正方形の超電導限流素子１２を有し、上記超
電導限流素子１２を複数個、直列又は並列に接続すると
共に、超電導限流素子１２群を液体窒素等の冷媒中に浸
漬して、液体窒素温度（７７Ｋ ａｔ １ ａｔｍ ）
の極低温にまで冷却し、かつ超電導限流素子１２群を電
力系統に直列に接続して使用されている。 ［０００３］上記超電導素子は、電力系統の定格電流が
超電導限流素子１２の臨界電流以下となり、事故時の短
絡電流が臨界電流以下となるように設計されている。従
って、正常時、定格電流以下の電流が超電導限流器に流
れている時には、超電導限流素子１２は超電導状態にあ
り、電気抵抗がゼロであるが、事故時には、短絡電流が
流れると、超電導状態から常電導状態に転移し、電気抵
抗が発生して電力系統のインピーダンスが増加し、短絡
電流が低い値に抑制される。これによって、電力系統が
非常に大きな短絡電流から保護される。また、近年、超
電導限流器は、小型、軽量化が図られている。 ［０００４］
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記超電導
限流器の超電導素子は、図３に示すごとく、超電導限流
素子１２の断面積が小さいので、電力系統の所要の定格
電流を流すためには、多くの超電導限流素子１２を並列
に接続し、全体の断面積を大きくする必要がある。しか
し、このように超電導限流器を設計すると、超電導限流
素子１２の専有する空間が大きくなる。また、超電導限
流素子１２は、電気絶縁性基板１１にプリント接合又は
支持されているので、電気絶縁性基板１１の専有する空
間も大きくなる。このため超電導限流器全体の容積に占
める電気絶縁性基板及び超電導限流素子の容積の割合が
大きくなり、超電導限流器が大型化し、小型化が十分に
達成できないという問題点があった。 ［０００５］また、上記問題点を考慮し、個々の超電導
限流素子の断面積を大きくし、並列個数を減らした場合
には、常電導状態転移による発熱が大きくなるのに対し
、冷却面積が減少して冷却効率が悪くなって超電導限流
素子の温度上昇が著しく大きくなり、短時間で超電導状
態に復帰することができなくなるという問題点も生じる
。そして、最悪の場合には、常電導状態転移時の発熱で
超電導限流素子が溶断する危険性も生じ、電力系統を保
護すべき超電導限流器が十分に機能を果たさないばかり
か、事故復旧の妨げになりかねない危険性を含んでいた
。 ［０００６１本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、超電導限流素子を一体化すると共に、冷却効率の低
下を防止し、かつ超電導限流器の小型化を図ることがで
きる定格電流可変型超電導限流器を提供することを目的
とする。 ［０００７］
限流器の超電導素子は、図３に示すごとく、超電導限流
素子１２の断面積が小さいので、電力系統の所要の定格
電流を流すためには、多くの超電導限流素子１２を並列
に接続し、全体の断面積を大きくする必要がある。しか
し、このように超電導限流器を設計すると、超電導限流
素子１２の専有する空間が大きくなる。また、超電導限
流素子１２は、電気絶縁性基板１１にプリント接合又は
支持されているので、電気絶縁性基板１１の専有する空
間も大きくなる。このため超電導限流器全体の容積に占
める電気絶縁性基板及び超電導限流素子の容積の割合が
大きくなり、超電導限流器が大型化し、小型化が十分に
達成できないという問題点があった。 ［０００５］また、上記問題点を考慮し、個々の超電導
限流素子の断面積を大きくし、並列個数を減らした場合
には、常電導状態転移による発熱が大きくなるのに対し
、冷却面積が減少して冷却効率が悪くなって超電導限流
素子の温度上昇が著しく大きくなり、短時間で超電導状
態に復帰することができなくなるという問題点も生じる
。そして、最悪の場合には、常電導状態転移時の発熱で
超電導限流素子が溶断する危険性も生じ、電力系統を保
護すべき超電導限流器が十分に機能を果たさないばかり
か、事故復旧の妨げになりかねない危険性を含んでいた
。 ［０００６１本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、超電導限流素子を一体化すると共に、冷却効率の低
下を防止し、かつ超電導限流器の小型化を図ることがで
きる定格電流可変型超電導限流器を提供することを目的
とする。 ［０００７］
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
解決するため、超電導限流素子を複数個、直列又は並列
に接続してなる超電導素子と、該超電導限流素子を冷媒
により冷却する冷却手段とを有し、事故時に短絡電流が
流れると、該超電導限流素子に生じる電気抵抗値に応じ
て該短絡電流を抑制する定格電流可変型超電導限流器に
おいて、前記超電導限流素子を長手方向に立設させ、か
つ所定間隔ごとに複数個配設させると共に、前記複数個
の超電導限流素子の端部をそれぞれ接続する共通の電極
を具えた定格電流可変型超電導限流器を提供する。 ［０００８］
解決するため、超電導限流素子を複数個、直列又は並列
に接続してなる超電導素子と、該超電導限流素子を冷媒
により冷却する冷却手段とを有し、事故時に短絡電流が
流れると、該超電導限流素子に生じる電気抵抗値に応じ
て該短絡電流を抑制する定格電流可変型超電導限流器に
おいて、前記超電導限流素子を長手方向に立設させ、か
つ所定間隔ごとに複数個配設させると共に、前記複数個
の超電導限流素子の端部をそれぞれ接続する共通の電極
を具えた定格電流可変型超電導限流器を提供する。 ［０００８］
【作用】長手方向に直立された複数個の超電導限流素子
を所定間隔ごとに密集させて、共通の電極に接続させて
一体化し、超電導限流素子の全周囲が液体窒素に直接接
触する。従って、電気絶縁性基板が不要になり、超電導
限流素子の占める容積を減少させると共に、冷却効率の
低下を防止することができる。 ［０００９］
を所定間隔ごとに密集させて、共通の電極に接続させて
一体化し、超電導限流素子の全周囲が液体窒素に直接接
触する。従って、電気絶縁性基板が不要になり、超電導
限流素子の占める容積を減少させると共に、冷却効率の
低下を防止することができる。 ［０００９］
【実施例】本発明の実施例を図１乃至図２の図面に基づ
き説明する。図１は、本発明に係る定格電流可変型超電
導限流器の一実施例を示す概略構成図である。図におい
て、超電導限流器本体３０は、密閉容器３１とその内部
に充填された液体窒素等の冷媒３２及び超電導素子２０
とを備えている。上記密閉容器３１には、先端部が冷媒
３２中に挿入された吸入パイプ３３と返送パイプ３４と
を介して、冷却手段としての冷凍機３５が連結され、冷
却された冷媒３２が循環している。冷凍機３５には、温
度制御装置３６が接続され、上記冷媒３２の温度を調整
している。 ［００１０１また、密閉容器３１には、送りパイプ３７
を介して、加圧用ガス３９が充填された加圧手段として
の加圧用ポンベ３８が連結されている。この送りパイプ
３７の取付は位置は、冷媒３２の貯留位置よりも上部位
置１例えば密閉容器３１の天井部等に設けることが好ま
しい。この加圧ガスとしては、冷媒３２よりも沸点の低
いもの、例えばヘリウムガスを用いることができる。な
お、図中、４０は密閉容器３１内の圧力を減圧するため
の放圧弁である。 ［００１１１超電導素子２０は、図２に示すように、複
数の柱形状の超電導限流素子２１と、超電導限流素子２
１の両端部に固設され、通電電流を超電導限流素子２１
に流すための一対の電極２２と、電極２２にポルト２３
によって接続される電流リード線材２４とから構成され
、さらにこれら超電導限流素子２１群が、上記と同様に
構成された他の超電導限流素子群と直列又は並列に接続
されている。 ［００１２］超電導限流素子２１は、例えばビスマス−
鉛−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸素系のような
臨界温度が液体窒素温度（７７Ｋ ａｔ １ ａｉｍ
）を越える高温酸化物超電導体で構成されている。超電
導限流素子２１の断面積は、小さいほど冷却効率が向上
するが、機械的強度は逆に低下するので、適度の断面積
が必要である。また、超電導限流素子２１の長さは、常
電導状態移転時に発生する抵抗値を高くするためには、
長い方が望ましいが、長すぎると機械的強度が低下する
ので、適度に抑える必要がある。 ［００１３］従って、これらを考慮すると、１つの素子
２１のサイズは、厚さ５ｍｍ 、幅５ｍｍ 、長さ
２００〜５００ ｍｍ程度の水準が好ましい。また、上
記柱形状の超電導限流素子２１の製造方法としては、金
型に超電導体粉末を入れてプレス成形する方法、超電導
体粉末と有機バインダを混合し、ペースト状で押し出成
形する方法等を用いることが可能である。 ［００１４１電極２２は、平板な銅等の常電導金属から
形成されており、一方の面には正方形の凹部が所定間隔
ごとに設けられており、上記凹部には超電導限流素子２
１の端部が嵌め込まれ、超電導限流素子２１と半田２５
等により電気的に接続されている。図２に示した実施例
では、上記凹部は、例えば１５個設けられており、その
間隔は嵌め込まれた超電導限流素子２１の間に冷媒３２
が抵抗なく流れることのできる間隔を確保できれば良い
ので、１〜３ｍｍ 程度で十分である。 ［００１５１電流リード線材２４は、常電導体又は高温
超電導体の線材からなる。電極２２及び電流リード線材
２４の常電導体部分は、発熱が大きくならないようにす
るため、短絡時の限流電流に対しても十分な断面積を確
保している。従って、本実施例では、超電導限流素子を
長手方向に立設させ、超電導限流素子自身が自重を支え
ることができるので、大きな容積を占める電気絶縁性基
板が不要になる。また、本実施例では、超電導限流素子
を密集して１組の電極に接続させるので、超電導限流素
子間の余分な空間も減少でき、これにより超電導限流素
子の占める容積が減少でき、超電導限流器全体も小型化
することができる。 ［００１６］また、図３に示した従来例のように、電気
絶縁性基板が超電導限流素子を支持している場合には。 超電導限流素子の周囲の少なくとも１４以上は電気絶縁
性基板に接していたため、その部分には冷媒が接触する
ことはなく、冷却効率が低下していたが、本実施例では
、超電導限流素子の長手方向の全周囲が冷媒の液体窒素
に直接接触するので、冷却効率が良くなる効果もある。 ［００１７］さらに、本実施例に係る超電導限流素子は
、自重を支える機械的強度は十分であり、また＠極との
接続部は、電極に設けた凹部に上記超電導限流素子の端
部を嵌め込み、上記端部の広い面積にわたって半田付は
又はその他の方法で接続されているので、十分な機械的
強度を有することができる。 ［００１８］
き説明する。図１は、本発明に係る定格電流可変型超電
導限流器の一実施例を示す概略構成図である。図におい
て、超電導限流器本体３０は、密閉容器３１とその内部
に充填された液体窒素等の冷媒３２及び超電導素子２０
とを備えている。上記密閉容器３１には、先端部が冷媒
３２中に挿入された吸入パイプ３３と返送パイプ３４と
を介して、冷却手段としての冷凍機３５が連結され、冷
却された冷媒３２が循環している。冷凍機３５には、温
度制御装置３６が接続され、上記冷媒３２の温度を調整
している。 ［００１０１また、密閉容器３１には、送りパイプ３７
を介して、加圧用ガス３９が充填された加圧手段として
の加圧用ポンベ３８が連結されている。この送りパイプ
３７の取付は位置は、冷媒３２の貯留位置よりも上部位
置１例えば密閉容器３１の天井部等に設けることが好ま
しい。この加圧ガスとしては、冷媒３２よりも沸点の低
いもの、例えばヘリウムガスを用いることができる。な
お、図中、４０は密閉容器３１内の圧力を減圧するため
の放圧弁である。 ［００１１１超電導素子２０は、図２に示すように、複
数の柱形状の超電導限流素子２１と、超電導限流素子２
１の両端部に固設され、通電電流を超電導限流素子２１
に流すための一対の電極２２と、電極２２にポルト２３
によって接続される電流リード線材２４とから構成され
、さらにこれら超電導限流素子２１群が、上記と同様に
構成された他の超電導限流素子群と直列又は並列に接続
されている。 ［００１２］超電導限流素子２１は、例えばビスマス−
鉛−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸素系のような
臨界温度が液体窒素温度（７７Ｋ ａｔ １ ａｉｍ
）を越える高温酸化物超電導体で構成されている。超電
導限流素子２１の断面積は、小さいほど冷却効率が向上
するが、機械的強度は逆に低下するので、適度の断面積
が必要である。また、超電導限流素子２１の長さは、常
電導状態移転時に発生する抵抗値を高くするためには、
長い方が望ましいが、長すぎると機械的強度が低下する
ので、適度に抑える必要がある。 ［００１３］従って、これらを考慮すると、１つの素子
２１のサイズは、厚さ５ｍｍ 、幅５ｍｍ 、長さ
２００〜５００ ｍｍ程度の水準が好ましい。また、上
記柱形状の超電導限流素子２１の製造方法としては、金
型に超電導体粉末を入れてプレス成形する方法、超電導
体粉末と有機バインダを混合し、ペースト状で押し出成
形する方法等を用いることが可能である。 ［００１４１電極２２は、平板な銅等の常電導金属から
形成されており、一方の面には正方形の凹部が所定間隔
ごとに設けられており、上記凹部には超電導限流素子２
１の端部が嵌め込まれ、超電導限流素子２１と半田２５
等により電気的に接続されている。図２に示した実施例
では、上記凹部は、例えば１５個設けられており、その
間隔は嵌め込まれた超電導限流素子２１の間に冷媒３２
が抵抗なく流れることのできる間隔を確保できれば良い
ので、１〜３ｍｍ 程度で十分である。 ［００１５１電流リード線材２４は、常電導体又は高温
超電導体の線材からなる。電極２２及び電流リード線材
２４の常電導体部分は、発熱が大きくならないようにす
るため、短絡時の限流電流に対しても十分な断面積を確
保している。従って、本実施例では、超電導限流素子を
長手方向に立設させ、超電導限流素子自身が自重を支え
ることができるので、大きな容積を占める電気絶縁性基
板が不要になる。また、本実施例では、超電導限流素子
を密集して１組の電極に接続させるので、超電導限流素
子間の余分な空間も減少でき、これにより超電導限流素
子の占める容積が減少でき、超電導限流器全体も小型化
することができる。 ［００１６］また、図３に示した従来例のように、電気
絶縁性基板が超電導限流素子を支持している場合には。 超電導限流素子の周囲の少なくとも１４以上は電気絶縁
性基板に接していたため、その部分には冷媒が接触する
ことはなく、冷却効率が低下していたが、本実施例では
、超電導限流素子の長手方向の全周囲が冷媒の液体窒素
に直接接触するので、冷却効率が良くなる効果もある。 ［００１７］さらに、本実施例に係る超電導限流素子は
、自重を支える機械的強度は十分であり、また＠極との
接続部は、電極に設けた凹部に上記超電導限流素子の端
部を嵌め込み、上記端部の広い面積にわたって半田付は
又はその他の方法で接続されているので、十分な機械的
強度を有することができる。 ［００１８］
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、超電
導限流素子を複数個、直列又は並列に接続してなる超電
導素子と、該超電導限流素子を冷媒により冷却する冷却
手段とを有し、事故時に短絡電流が流れると、該超電導
限流素子に生じる電気抵抗値に応じて該短絡電流を抑制
する定格電流可変型超電導限流器において、前記超電導
限流素子を長手方向に立設させ、かつ所定間隔ごとに複
数個配設させると共に、前記複数個の超電導限流素子の
端部をそれぞれ接続する共通の電極を具えたので、−超
電導限流素子の占める容積が上記素子の冷却効率の低下
を生じることなく小さくできると共に、複数の超電導限
流素子を一体化でき、これに伴い超電導限流器全体の小
型化を図ることができる。
導限流素子を複数個、直列又は並列に接続してなる超電
導素子と、該超電導限流素子を冷媒により冷却する冷却
手段とを有し、事故時に短絡電流が流れると、該超電導
限流素子に生じる電気抵抗値に応じて該短絡電流を抑制
する定格電流可変型超電導限流器において、前記超電導
限流素子を長手方向に立設させ、かつ所定間隔ごとに複
数個配設させると共に、前記複数個の超電導限流素子の
端部をそれぞれ接続する共通の電極を具えたので、−超
電導限流素子の占める容積が上記素子の冷却効率の低下
を生じることなく小さくできると共に、複数の超電導限
流素子を一体化でき、これに伴い超電導限流器全体の小
型化を図ることができる。
【図１】本発明に係る定格電流可変型超電導限流器の構
成を示す概略構成図である。
成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した超電導素子の一実施例を示す構成
図である。
図である。
【図３】従来の超電導素子を示す構成図である。
１１ 電気絶縁性基板
１２．２１ 超電導限流素子
２０ 超電導素子
２２ 電極
２３ ポルト
２４ 電流リード線材
３２ 冷媒
３５ 冷凍機
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】超電導限流素子を複数個、直列又は並列に
接続してなる超電導素子と、該超電導限流素子を冷媒に
より冷却する冷却手段とを有し、事故時に短絡電流が流
れると、該超電導限流素子に生じる電気抵抗値に応じて
該短絡電流を抑制する定格電流可変型超電導限流器にお
いて、前記超電導限流素子を長手方向に立設させ、かつ
所定間隔ごとに複数個配設させると共に、前記複数個の
超電導限流素子の端部をそれぞれ接続する共通の電極を
具えたことを特徴とする定格電流可変型超電導限流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401966A JPH04210730A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 定格電流可変型超電導限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401966A JPH04210730A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 定格電流可変型超電導限流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210730A true JPH04210730A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18511779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401966A Pending JPH04210730A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 定格電流可変型超電導限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04210730A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1990
- 1990-12-13 JP JP2401966A patent/JPH04210730A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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