JPH04211105A - 超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法 - Google Patents
超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法Info
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- JPH04211105A JPH04211105A JP3047856A JP4785691A JPH04211105A JP H04211105 A JPH04211105 A JP H04211105A JP 3047856 A JP3047856 A JP 3047856A JP 4785691 A JP4785691 A JP 4785691A JP H04211105 A JPH04211105 A JP H04211105A
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- 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
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- 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
［０００１］
【産業上の利用分野】本発明は超電導装置、並びに超電
導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法に係り、特に
、超電導コイルに設定エネルギーを貯蔵した後、この超
電導コイルと並列接続されている永久電流スイッチを閉
じ、超電導コイルに永久電流を流し続けるようにしたも
のに好適な超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装
置、及びその運転方法に関する。 ［０００２］
導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法に係り、特に
、超電導コイルに設定エネルギーを貯蔵した後、この超
電導コイルと並列接続されている永久電流スイッチを閉
じ、超電導コイルに永久電流を流し続けるようにしたも
のに好適な超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装
置、及びその運転方法に関する。 ［０００２］
【従来の技術】超電導になるには、温度、磁界、電流の
３条件が、それぞれ臨界温度、臨界磁界、臨界電流以下
になることが必須である。 ［０００３］永久電流スイツチに関する従来技術は、上
記３条件のうち、温度や磁界を主に制御して、永久電流
スイッチの開路、閉路操作を行っているのが通常である
。また、永久電流スイッチには機械式もあり、これは、
超電導線を機械的に接触させたり、切り離したりして、
閉路、開路を操作するものである。但し、この方式は、
接触抵抗が大きいという問題があり、現在は余り開発が
進められていない。
３条件が、それぞれ臨界温度、臨界磁界、臨界電流以下
になることが必須である。 ［０００３］永久電流スイツチに関する従来技術は、上
記３条件のうち、温度や磁界を主に制御して、永久電流
スイッチの開路、閉路操作を行っているのが通常である
。また、永久電流スイッチには機械式もあり、これは、
超電導線を機械的に接触させたり、切り離したりして、
閉路、開路を操作するものである。但し、この方式は、
接触抵抗が大きいという問題があり、現在は余り開発が
進められていない。
【０００４】一方、系統安定化用の超電導エネルギー貯
蔵装置に適用すべき永久電流スイッチとしては、系統擾
乱現象が数秒以下であるから、高速開閉機能が要求され
る。従って、現状技術の永久電流スイッチでは対応不可
の為、室温領域に永久電流スイッチを模擬したサイリス
クスイッチを設置し、該サイリスクスイッチに高速開閉
機能を委ねていた。 ［０００５］尚、此種装置に関連するものとしては、特
開昭６２−９３９８７号公報が挙げられる。又、熱式ス
イッチに関しては、特開昭５９−１１１３８１号公報に
開示がある。 ［０００６］
蔵装置に適用すべき永久電流スイッチとしては、系統擾
乱現象が数秒以下であるから、高速開閉機能が要求され
る。従って、現状技術の永久電流スイッチでは対応不可
の為、室温領域に永久電流スイッチを模擬したサイリス
クスイッチを設置し、該サイリスクスイッチに高速開閉
機能を委ねていた。 ［０００５］尚、此種装置に関連するものとしては、特
開昭６２−９３９８７号公報が挙げられる。又、熱式ス
イッチに関しては、特開昭５９−１１１３８１号公報に
開示がある。 ［０００６］
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、熱
式の場合でも、磁界式の場合でも、永久電流スイッチの
開閉速度が数十秒と遅く、数秒以下で現象が終ってしま
う系統擾乱の安定化に使う超電導エネルギー貯蔵装置に
適用するのは、本質的に困難であった。この為、系統安
定化用の超電導エネルギー貯蔵装置では、サイリスタ等
による半導体スイッチを用いて開閉速度の高速化を図っ
ていたが、系統擾乱がない、所謂、エネルギー貯蔵期間
には、上記半導体スイッチの順方向電圧降下により、徐
々に貯蔵エネルギーが減衰して行ってしまうと云う、背
反する問題があった。 ［０００７］本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、極めて高速に永久電流スイッ
チを開路することのできる超電導装置、瞬時に系統擾乱
に対応できることは勿論、貯蔵エネルギーの損失が殆ん
どなく、極めて効率の高い超電導エネルギー貯蔵装置、
及びその運転方法を提供するにある。 ［０００８］
式の場合でも、磁界式の場合でも、永久電流スイッチの
開閉速度が数十秒と遅く、数秒以下で現象が終ってしま
う系統擾乱の安定化に使う超電導エネルギー貯蔵装置に
適用するのは、本質的に困難であった。この為、系統安
定化用の超電導エネルギー貯蔵装置では、サイリスタ等
による半導体スイッチを用いて開閉速度の高速化を図っ
ていたが、系統擾乱がない、所謂、エネルギー貯蔵期間
には、上記半導体スイッチの順方向電圧降下により、徐
々に貯蔵エネルギーが減衰して行ってしまうと云う、背
反する問題があった。 ［０００７］本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、極めて高速に永久電流スイッ
チを開路することのできる超電導装置、瞬時に系統擾乱
に対応できることは勿論、貯蔵エネルギーの損失が殆ん
どなく、極めて効率の高い超電導エネルギー貯蔵装置、
及びその運転方法を提供するにある。 ［０００８］
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、超電導コイルと並列に、臨界電流値以上の
通電で開路動作する電流式永久電流スイッチを設けた超
電導装置、励磁用電源により超電導コイルに設定エネル
ギーが貯蔵された時点で、該超電導コイルに永久電流を
流すために閉路された永久電流スイッチが臨界電流値以
上の通電で開路動作する機能を少なくとも備えている超
電導エネルギー貯蔵装置、励磁用電源により超電導コイ
ルに設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイル
に永久電流を流すために閉路される熱式、又は磁界式永
久電流スイッチと直列に、臨界電流値以上の通電で開路
動作する電流式永久電流スイッチを接続した超電導エネ
ルギー貯蔵装置、励磁用電源により前記超電導コイルに
設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに永
久電流を流すために閉路される永久電流スイッチは、熱
的、又は磁気的に開閉制御される特性と、臨界電流値以
上の通電で開路され、過渡熱時定数で閉路される特性と
を有している超電導エネルギー貯蔵装置、超電導コイル
と並列接続されている永久電流スイッチを開路した状態
で電力系統に接続されている励磁用電源で励磁して前記
超電導コイルにエネルギーを貯蔵し、この貯蔵エネルギ
ーが設定値になった時点で前記永久電流スイッチを閉路
すると共に、前記励磁用電源を停止させて前記超電導コ
イルに永久電流を流し続け、該超電導コイルに永久電流
が流れている状態で前記電力系統から系統安定化のため
の運転指令があった場合に、前記永久電流スイッチへ臨
界電流値以上の電流を通電して開路操作を行い、次に再
閉路されるまでの時間だけ前記励磁用電源の系統側に前
記超電導コイルの貯蔵エネルギーを取り出すようにした
超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法としたものである
。 ［０００９］
するために、超電導コイルと並列に、臨界電流値以上の
通電で開路動作する電流式永久電流スイッチを設けた超
電導装置、励磁用電源により超電導コイルに設定エネル
ギーが貯蔵された時点で、該超電導コイルに永久電流を
流すために閉路された永久電流スイッチが臨界電流値以
上の通電で開路動作する機能を少なくとも備えている超
電導エネルギー貯蔵装置、励磁用電源により超電導コイ
ルに設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイル
に永久電流を流すために閉路される熱式、又は磁界式永
久電流スイッチと直列に、臨界電流値以上の通電で開路
動作する電流式永久電流スイッチを接続した超電導エネ
ルギー貯蔵装置、励磁用電源により前記超電導コイルに
設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに永
久電流を流すために閉路される永久電流スイッチは、熱
的、又は磁気的に開閉制御される特性と、臨界電流値以
上の通電で開路され、過渡熱時定数で閉路される特性と
を有している超電導エネルギー貯蔵装置、超電導コイル
と並列接続されている永久電流スイッチを開路した状態
で電力系統に接続されている励磁用電源で励磁して前記
超電導コイルにエネルギーを貯蔵し、この貯蔵エネルギ
ーが設定値になった時点で前記永久電流スイッチを閉路
すると共に、前記励磁用電源を停止させて前記超電導コ
イルに永久電流を流し続け、該超電導コイルに永久電流
が流れている状態で前記電力系統から系統安定化のため
の運転指令があった場合に、前記永久電流スイッチへ臨
界電流値以上の電流を通電して開路操作を行い、次に再
閉路されるまでの時間だけ前記励磁用電源の系統側に前
記超電導コイルの貯蔵エネルギーを取り出すようにした
超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法としたものである
。 ［０００９］
【作用】励磁用電源は、超電導コイルの貯蔵エネルギー
を出し入れするのに用いる。この場合、超電導コイルに
最初にエネルギーを充電する際には、従来方式による熱
式、又は磁界式永久電流スイッチを開路しておく。超電
導コイルに設定エネルギーが貯蔵された時点で、熱式、
又は磁界式永久電流スイッチを閉路操作し、前記励磁用
電源を停止させる。この操作により、超電導コイルには
永久電流が流れ続け、所謂、超電導エネルギー貯蔵装置
によるエネルギー貯蔵状態となる。この状態で、電力系
統より超電導エネルギー貯蔵装置へ系統安定化のための
運転指令が出された場合は、励磁用電源と並列接続され
たパルス電源を駆動して、本発明に係る電流式永久電流
スイッチへ臨界電流値以上の電流を通電し、高速に開路
操作を行う。この操作により、超電導コイルと励磁用電
源は、電気的に接続状態となり、超電導エネルギー貯蔵
装置と電力系統間で、エネルギーの出し入れが可能とな
る。但し、系統安定化運転は数秒以下で良いため、電流
式永久電流スイッチの再閉路のタイミングも、この時間
程度で良く、これは、電流式永久電流スイッチの過渡熱
時定数を予め、そのオーダーになる様設計しておく事に
より可能である。電流式永久電流スイッチが再閉路すれ
ば、超電導コイルによるエネルギー貯蔵状態が再現する
事になる。また、超電導エネルギー貯蔵装置を停止させ
る場合は、熱式、又は磁界式永久電流スイッチを開路す
る事によりなされる。 ［００１０１
を出し入れするのに用いる。この場合、超電導コイルに
最初にエネルギーを充電する際には、従来方式による熱
式、又は磁界式永久電流スイッチを開路しておく。超電
導コイルに設定エネルギーが貯蔵された時点で、熱式、
又は磁界式永久電流スイッチを閉路操作し、前記励磁用
電源を停止させる。この操作により、超電導コイルには
永久電流が流れ続け、所謂、超電導エネルギー貯蔵装置
によるエネルギー貯蔵状態となる。この状態で、電力系
統より超電導エネルギー貯蔵装置へ系統安定化のための
運転指令が出された場合は、励磁用電源と並列接続され
たパルス電源を駆動して、本発明に係る電流式永久電流
スイッチへ臨界電流値以上の電流を通電し、高速に開路
操作を行う。この操作により、超電導コイルと励磁用電
源は、電気的に接続状態となり、超電導エネルギー貯蔵
装置と電力系統間で、エネルギーの出し入れが可能とな
る。但し、系統安定化運転は数秒以下で良いため、電流
式永久電流スイッチの再閉路のタイミングも、この時間
程度で良く、これは、電流式永久電流スイッチの過渡熱
時定数を予め、そのオーダーになる様設計しておく事に
より可能である。電流式永久電流スイッチが再閉路すれ
ば、超電導コイルによるエネルギー貯蔵状態が再現する
事になる。また、超電導エネルギー貯蔵装置を停止させ
る場合は、熱式、又は磁界式永久電流スイッチを開路す
る事によりなされる。 ［００１０１
【実施例］以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳
細な説明する。以下に説明する例は、超電導エネルギー
貯蔵装置についてである。 【００１１】図１に本発明の一実施例を示す。 ［００１２］該図に示す如く、本実施例では、臨界電流
により制御される電流式永久電流スイッチ（以下、ｐｃ
Ｓｌと略称する）１と、臨界温度や臨界磁界等により制
御される熱式、又は磁界式永久電流スイッチ（以下、Ｐ
Ｃ８２と略称する）２とを直列接続し、これを超電導コ
イル３に並列接続して、共にクライオスタット内に設置
している。又、ＰＣ８１に臨界電流値以上の電流を通電
する為の、コンデンサ５とサイリスクスイッチ６との直
列回路で構成される外部回路を超電導コイル３に並列に
接続する。更に、超電導コイル３に並列に接続する励磁
用サイリスタ変換器７を備え、この励磁用サイリスタ変
換器７の交流側を電力系統８に接続して超電導エネルギ
ー貯蔵装置を構成している。次に、本実施例の超電導エ
ネルギー貯蔵装置における運転方法を説明する。 ［００１３］先ず、ＰＣ８２をヒーター等により加熱し
たり、磁界を付与することにより開路状態とする。ＰＣ
８１は、未だ電流が流れていないので、当然閉路状態で
ある。次に、励磁用サイリスタ変換器７を駆動する事に
より、超電導コイル３へ直流電流を通電し、設定値にな
った時点でＰＣ８２を閉路状態に復帰させ、励磁用サイ
リスタ変換器７をゲートブロックする。この操作により
、超電導コイル３の電流は、ＰＣ３Ｌ、ＰＣ８２にてク
ランプされ、設定されたエネルギー貯蔵状態となる（矢
印９参照）。ちなみに、定格電流値は、ＰＣ８１の臨界
電流値の６０〜８０％程度に、予め設定しておくもので
ある。 ［００１４］上記状態にて、電力系統８へ擾乱が発生し
た場合は、該電力系統８からの運転要請に基づき、先ず
、サイリスクスイッチ６をＯＮさせる。コンデンサ５は
、予め設定値まで充電されており、且つ、励磁用サイリ
スタ変換器７はゲートブロックされているから、この操
作により放電電流は、矢印１０の放電路を形成し、ＰＣ
８Ｉ、ＰＣ８２，超電導コイル３へ流れ込む事になる。 但し、ＰＣ３Ｌ、ＰＣ３２の直列回路インピーダンスは
、超電導コイル３のインピーダンスと比べ、はるかに小
さく、その結果、放電電流の殆んどが、ＰＣ８１゜ＰＣ
８２回路へ流入し、貯蔵状態にあった超電導コイル３の
電流に重畳される事になる。この結果、ＰＣ８１は臨界
電流値以上の通電となってクエンチし、開路状態となる
。 ［００１５］ ＰＣ８Ｉ、ＰＣ８２回路のインピーダン
スは、上述した様に極めて低いので、コンデンサ５は小
容景で十分高速、且つ、大電流放電を達成出来る。また
、超電導コイル３については、貯蔵状態に於ける電流方
向とは逆方向の電流注入となるので、この放電によりク
エンチが発生する事はない。さて、ＰＣ８１が開路状態
になる事によって、超電導コイル３の端子間には、ＰＣ
８１に発生する抵抗成分に基づく過渡電圧が発生する。 但し、この過渡電圧は、励磁用サイリスタ変換器７にと
って順方向電圧となるので、ＰＣ３１の開路により、む
しろ、励磁用サイリスタ変換器７は再起動しやすい方向
へ作用する為、超電導コイル３の電流は、高速に励磁用
サイリスタ変換器７側へ転流し、その結果、超電導コイ
ル３に貯蔵されていた磁気エネルギーを、電力系統８側
へ高速でパワーバックする事が可能となるものである。 励磁用サイリスタ変換器７を介した系統安定化運転は、
高々、数秒間程度であり、ＰＣ３１の過渡熱時定数を数
秒以上に設定しであるので、系統安定化運転後、ＰＣ８
１は自動的に閉路状態に復帰し、励磁用サイリスタ変換
器７のゲートブロックにより、再び、元のエネルギー貯
蔵状態に到るものである。 ［００１６］図２は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、図１に於けるＰＣ８１にＰＣ３２の機能を付加し
、１台の永久電流スイッチ１−にて、初期充電の為のス
イッチング、及び系統安定化運転の為のスイッチングを
行わせしめるものである。運転操作は、図１と略同様な
ので説明は省略する。 ［００１７］ このような本実施例のようにすることに
より、電力系統に擾乱が発生していない期間（待機期間
）には、超電導コイルに流れる電流を永久電流スイッチ
でクランプするので、貯蔵エネルギーの損失が殆んどな
く、極めて効率の高い系統安定化用超電導エネルギー貯
蔵装置を実現出来る。又、電力系統に擾乱が発生した場
合は、超電導エネルギー貯蔵装置の主回路に設置される
コンデンサ放電により、上記永久電流スイッチに臨界電
流値以上の通電を行い、極めて高速にて開路状態に至ら
しめる事が可能な上、永久電流の過渡熱時定数により、
設定時間以後は自動的に再閉路出来るので、系統安定化
用超電導エネルギー貯蔵装置として最適である。 ［００１８］図３は本発明の第３の実施例を示すもので
あり、図１に示す実施例に加え励磁用サイリスタ変換器
７と直列に投入器等の開閉手段１１を設けたことを基本
とするものである。 ［００１９］本実施例において、先ず超電導コイル３を
励磁するには、開閉手段１１を閉路、ＰＣ８１を閉路、
ＰＣ８２を開路しておき、励磁用サイリスタ変換器７を
運転することにより行う。そして、超電導コイル３の電
流値が設定電流に達した時点でＰＣ３２を閉路して永久
電流モード運転へ移行すると共に、励磁用サイリスタ変
換器７をゲートブロックし、開閉手段１１を開路する。 この一連の操作にて、超電導エネルギー貯蔵装置は、エ
ネルギー貯蔵状態に入る。 ［００２０１次に、電力系統８からの要求により、系統
安定化運転を行う場合を考える。この場合、先ずＰＣ８
１を外部電源（コンデンサ５とサイリスクスイッチ６と
の直列回路）の駆動により開路させる必要がある。ＰＣ
８１は、臨界電流値以上の通電にて開路する特徴を備え
ているので、例えば、外部電源がコンデンサバンクであ
るとした場合、比較的大きな充電電圧を必要とすること
が考えられる。但し、開閉手段１１は開路されているの
で、励磁用サイリスタ変換器７に直接印加される事がな
い。一方、放電電流１０が充分大きくなり、それと共に
外部電源（コンデンサバンク）の充電電圧値が小さくな
った時点を超電導コイル３と並列に設けた電圧検出器１
２で計測して、励磁用電圧の耐圧以下の電圧になったこ
とを確認し、開閉手段１１にＯＮ指令を与えて励磁用サ
イリスタ変換器７をデブロック（再起動）させれば、超
電導コイル３の電流は、励磁用サイリスタ変換器７にシ
フトされ、系統安定化運転を行うことが出来る。尚、制
御装置１３は、上記した回路構成機器を制御し、正常に
システム全体を運転するため設置されるものである。 ［００２１１尚、各実施例では特に図示してはいないが
、前記ＰＣ８１を無誘導巻きした超電導コイルで形成す
ることにより、インダクタンス分を殆んど０にすること
が可能であり、外部電源からの通電電流は、前記超電導
コイルへは殆んど通電されず、効果的にＰＣ８１に流入
されることになる。 ［００２２］このため、外部電源の容量を低減できる他
、運転の信頼性、高速性を達成することが可能である。 ＰＣ８２についても、同様に無誘導巻きとした超電導コ
イルで形成すれば、同様な効果が得られる。 ［００２３］
細な説明する。以下に説明する例は、超電導エネルギー
貯蔵装置についてである。 【００１１】図１に本発明の一実施例を示す。 ［００１２］該図に示す如く、本実施例では、臨界電流
により制御される電流式永久電流スイッチ（以下、ｐｃ
Ｓｌと略称する）１と、臨界温度や臨界磁界等により制
御される熱式、又は磁界式永久電流スイッチ（以下、Ｐ
Ｃ８２と略称する）２とを直列接続し、これを超電導コ
イル３に並列接続して、共にクライオスタット内に設置
している。又、ＰＣ８１に臨界電流値以上の電流を通電
する為の、コンデンサ５とサイリスクスイッチ６との直
列回路で構成される外部回路を超電導コイル３に並列に
接続する。更に、超電導コイル３に並列に接続する励磁
用サイリスタ変換器７を備え、この励磁用サイリスタ変
換器７の交流側を電力系統８に接続して超電導エネルギ
ー貯蔵装置を構成している。次に、本実施例の超電導エ
ネルギー貯蔵装置における運転方法を説明する。 ［００１３］先ず、ＰＣ８２をヒーター等により加熱し
たり、磁界を付与することにより開路状態とする。ＰＣ
８１は、未だ電流が流れていないので、当然閉路状態で
ある。次に、励磁用サイリスタ変換器７を駆動する事に
より、超電導コイル３へ直流電流を通電し、設定値にな
った時点でＰＣ８２を閉路状態に復帰させ、励磁用サイ
リスタ変換器７をゲートブロックする。この操作により
、超電導コイル３の電流は、ＰＣ３Ｌ、ＰＣ８２にてク
ランプされ、設定されたエネルギー貯蔵状態となる（矢
印９参照）。ちなみに、定格電流値は、ＰＣ８１の臨界
電流値の６０〜８０％程度に、予め設定しておくもので
ある。 ［００１４］上記状態にて、電力系統８へ擾乱が発生し
た場合は、該電力系統８からの運転要請に基づき、先ず
、サイリスクスイッチ６をＯＮさせる。コンデンサ５は
、予め設定値まで充電されており、且つ、励磁用サイリ
スタ変換器７はゲートブロックされているから、この操
作により放電電流は、矢印１０の放電路を形成し、ＰＣ
８Ｉ、ＰＣ８２，超電導コイル３へ流れ込む事になる。 但し、ＰＣ３Ｌ、ＰＣ３２の直列回路インピーダンスは
、超電導コイル３のインピーダンスと比べ、はるかに小
さく、その結果、放電電流の殆んどが、ＰＣ８１゜ＰＣ
８２回路へ流入し、貯蔵状態にあった超電導コイル３の
電流に重畳される事になる。この結果、ＰＣ８１は臨界
電流値以上の通電となってクエンチし、開路状態となる
。 ［００１５］ ＰＣ８Ｉ、ＰＣ８２回路のインピーダン
スは、上述した様に極めて低いので、コンデンサ５は小
容景で十分高速、且つ、大電流放電を達成出来る。また
、超電導コイル３については、貯蔵状態に於ける電流方
向とは逆方向の電流注入となるので、この放電によりク
エンチが発生する事はない。さて、ＰＣ８１が開路状態
になる事によって、超電導コイル３の端子間には、ＰＣ
８１に発生する抵抗成分に基づく過渡電圧が発生する。 但し、この過渡電圧は、励磁用サイリスタ変換器７にと
って順方向電圧となるので、ＰＣ３１の開路により、む
しろ、励磁用サイリスタ変換器７は再起動しやすい方向
へ作用する為、超電導コイル３の電流は、高速に励磁用
サイリスタ変換器７側へ転流し、その結果、超電導コイ
ル３に貯蔵されていた磁気エネルギーを、電力系統８側
へ高速でパワーバックする事が可能となるものである。 励磁用サイリスタ変換器７を介した系統安定化運転は、
高々、数秒間程度であり、ＰＣ３１の過渡熱時定数を数
秒以上に設定しであるので、系統安定化運転後、ＰＣ８
１は自動的に閉路状態に復帰し、励磁用サイリスタ変換
器７のゲートブロックにより、再び、元のエネルギー貯
蔵状態に到るものである。 ［００１６］図２は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、図１に於けるＰＣ８１にＰＣ３２の機能を付加し
、１台の永久電流スイッチ１−にて、初期充電の為のス
イッチング、及び系統安定化運転の為のスイッチングを
行わせしめるものである。運転操作は、図１と略同様な
ので説明は省略する。 ［００１７］ このような本実施例のようにすることに
より、電力系統に擾乱が発生していない期間（待機期間
）には、超電導コイルに流れる電流を永久電流スイッチ
でクランプするので、貯蔵エネルギーの損失が殆んどな
く、極めて効率の高い系統安定化用超電導エネルギー貯
蔵装置を実現出来る。又、電力系統に擾乱が発生した場
合は、超電導エネルギー貯蔵装置の主回路に設置される
コンデンサ放電により、上記永久電流スイッチに臨界電
流値以上の通電を行い、極めて高速にて開路状態に至ら
しめる事が可能な上、永久電流の過渡熱時定数により、
設定時間以後は自動的に再閉路出来るので、系統安定化
用超電導エネルギー貯蔵装置として最適である。 ［００１８］図３は本発明の第３の実施例を示すもので
あり、図１に示す実施例に加え励磁用サイリスタ変換器
７と直列に投入器等の開閉手段１１を設けたことを基本
とするものである。 ［００１９］本実施例において、先ず超電導コイル３を
励磁するには、開閉手段１１を閉路、ＰＣ８１を閉路、
ＰＣ８２を開路しておき、励磁用サイリスタ変換器７を
運転することにより行う。そして、超電導コイル３の電
流値が設定電流に達した時点でＰＣ３２を閉路して永久
電流モード運転へ移行すると共に、励磁用サイリスタ変
換器７をゲートブロックし、開閉手段１１を開路する。 この一連の操作にて、超電導エネルギー貯蔵装置は、エ
ネルギー貯蔵状態に入る。 ［００２０１次に、電力系統８からの要求により、系統
安定化運転を行う場合を考える。この場合、先ずＰＣ８
１を外部電源（コンデンサ５とサイリスクスイッチ６と
の直列回路）の駆動により開路させる必要がある。ＰＣ
８１は、臨界電流値以上の通電にて開路する特徴を備え
ているので、例えば、外部電源がコンデンサバンクであ
るとした場合、比較的大きな充電電圧を必要とすること
が考えられる。但し、開閉手段１１は開路されているの
で、励磁用サイリスタ変換器７に直接印加される事がな
い。一方、放電電流１０が充分大きくなり、それと共に
外部電源（コンデンサバンク）の充電電圧値が小さくな
った時点を超電導コイル３と並列に設けた電圧検出器１
２で計測して、励磁用電圧の耐圧以下の電圧になったこ
とを確認し、開閉手段１１にＯＮ指令を与えて励磁用サ
イリスタ変換器７をデブロック（再起動）させれば、超
電導コイル３の電流は、励磁用サイリスタ変換器７にシ
フトされ、系統安定化運転を行うことが出来る。尚、制
御装置１３は、上記した回路構成機器を制御し、正常に
システム全体を運転するため設置されるものである。 ［００２１１尚、各実施例では特に図示してはいないが
、前記ＰＣ８１を無誘導巻きした超電導コイルで形成す
ることにより、インダクタンス分を殆んど０にすること
が可能であり、外部電源からの通電電流は、前記超電導
コイルへは殆んど通電されず、効果的にＰＣ８１に流入
されることになる。 ［００２２］このため、外部電源の容量を低減できる他
、運転の信頼性、高速性を達成することが可能である。 ＰＣ８２についても、同様に無誘導巻きとした超電導コ
イルで形成すれば、同様な効果が得られる。 ［００２３］
【発明の効果】以上説明した本発明の超電導装置、並び
に超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法によれ
ば、極めて高速に永久電流スイッチを開路することがで
き、又、瞬時に系統擾乱に対応できることは勿論、貯蔵
エネルギーの損失が殆んどなく、極めて効率の高いもの
が得られ、その効果は多大である。
に超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法によれ
ば、極めて高速に永久電流スイッチを開路することがで
き、又、瞬時に系統擾乱に対応できることは勿論、貯蔵
エネルギーの損失が殆んどなく、極めて効率の高いもの
が得られ、その効果は多大である。
【図１】本発明の超電導エネルギー貯蔵装置の一実施例
を示す回路図。
を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す回路図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す回路図。
１・・・電流式永久電流スイッチ、訃・・熱式永久電流
スイッチ、３・・・超電導コイル、４・・・クライオス
タット、５・・・コンデンサ、６・・・サイリスクスイ
ッチ、７・・・励磁用サイリスタ変換器、８・・・電力
系統、１０・・・放電電流、１１・・・開閉手段、１２
・・・電圧検出器、１３・・・制御装置。
スイッチ、３・・・超電導コイル、４・・・クライオス
タット、５・・・コンデンサ、６・・・サイリスクスイ
ッチ、７・・・励磁用サイリスタ変換器、８・・・電力
系統、１０・・・放電電流、１１・・・開閉手段、１２
・・・電圧検出器、１３・・・制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
Claims (23)
- 【請求項１】超電導コイルと並列に、臨界電流値以上の
通電で開路動作する電流式永久電流スイッチを設けたこ
とを特徴とする超電導装置。 - 【請求項２】超電導コイルと、該超電導コイルと並列接
続され、該超電導コイルに設定エネルギーが貯蔵された
時点で永久電流を流すために閉路される永久電流スイッ
チと、該永久電流スイッチ、前記超電導コイルを収納す
るクライオスタットとを備えた超電導装置において、前
記クライオスタットの外部に、前記永久電流スイッチに
臨界電流値以上の電流を通電して開路動作させる電源装
置を設けたことを特徴とする超電導装置。 - 【請求項３】前記永久電流スイッチを、無誘導巻きとし
た超電導コイルで形成したことを特徴とする請求項１、
又は２記載の超電導装置。 - 【請求項４】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁す
る励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイル
に設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに
永久電流を流すために閉路される永久電流スイッチとを
備えた超電導エネルギー貯蔵装置において、前記永久電
流スイッチは、臨界電流値以上の通電で開路動作する機
能を少なくとも備えていることを特徴とする超電導エネ
ルギー貯蔵装置。 - 【請求項５】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁す
る励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイル
に設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに
永久電流を流すために閉路される永久電流スイッチと、
該永久電流スイッチ、前記超電導コイルを収納するクラ
イオスタットとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置にお
いて、前記クライオスタットの外部に前記永久電流スイ
ッチに臨界電流値以上の通電で開路動作させる電源装置
を設けたことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項６】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁す
る励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイル
に設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに
永久電流を流すために閉路される熱式、又は磁界式永久
電流スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置にお
いて、前記熱式、又は磁界式永久電流スイッチと直列に
、臨界電流値以上の通電で開路動作する電流式永久電流
スイッチを接続したことを特徴とする超電導エネルギー
貯蔵装置。 - 【請求項７】超電導コイルと、電力系統に接続され、該
超電導コイルを励磁する励磁用電源と、該励磁用電源に
より前記超電導コイルに設定エネルギーが貯蔵された時
点で該超電導コイルに永久電流を流すために閉路される
永久電流スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置
において、前記永久電流スイッチは、電力系統安定化の
ための運転指令が出された場合に臨界電流値以上の通電
で開路動作する機能を少なくとも備えていることを特徴
とする超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項８】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁す
る励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイル
に設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに
永久電流を流すために閉路される熱式、又は磁界式永久
電流スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置にお
いて、前記熱式、又は磁界式永久電流スイッチと直列に
、外部電流によって開路動作が制御される電流式永久電
流スイッチを接続し、かつ、該電流式永久電流スイッチ
に外部から電流を流すための電源装置を前記超電導コイ
ルと並列に設けたことを特徴とする超電導エネルギー貯
蔵装置。 - 【請求項９】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁す
る励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイル
に設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイルに
永久電流を流すために閉路される熱式、又は磁界式永久
電流スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置にお
いて、前記熱式、又は磁界式永久電流スイッチと直列に
、臨界電流値以上の通電で開路動作する電流式永久電流
スイッチを接続し、かつ、該電流式永久電流スイッチに
通電する電源装置を前記超電導コイルと並列に設けたこ
とを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項１０】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁
する励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイ
ルに設定エネルギーが貯蔵された時点で該超電導コイル
に永久電流を流すために閉路される永久電流スイッチと
を備えた超電導エネルギー貯蔵装置において、前記永久
電流スイッチは、熱的、又は磁気的に開閉制御される特
性と、臨界電流値以上の通電で開路され、過渡熱時定数
で閉路される特性とを有していることを特徴とする超電
導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項１１】超電導コイルと、該超電導コイルを励磁
する励磁用電源と、該励磁用電源により前記超電導コイ
ルを励磁してエネルギーを貯蔵している時には開路され
、設定エネルギーが貯蔵された時点で閉路されて前記超
電導コイルに永久電流を流す熱式、又は磁界式永久電流
スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置において
、前記熱式、又は磁界式永久電流スイッチと直列に、前
記超電導コイルを高速に前記励磁用電源に接続したい場
合にのみ開路動作する電流式永久電流スイッチを接続し
たことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項１２】前記臨界電流値以上の通電で開路する永
久電流スイッチを無誘導巻きとした超電導コイルで形成
したことを特徴とする請求項４． ５． ７、又は１０
記載の超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項１３】前記電流式永久電流スイッチを、無誘導
巻きとした超電導コイルで形成したことを特徴とする６
、 ８． ９、又は１１記載の超電導エネルギー貯蔵
装置。 - 【請求項１４】超電導コイルと並列接続されている永久
電流スイッチを開路した状態で電力系統に接続されてい
る励磁用電源で励磁して前記超電導コイルにエネルギー
を貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定値になった時点で
前記永久電流スイッチを閉路すると共に、前記励磁用電
源を停止させて前記超電導コイルに永久電流を流し続け
る超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法において、前記
超電導コイルに永久電流が流れている状態で前記電力系
統から系統安定化のための運転指令があった場合に、前
記永久電流スイッチへ臨界電流値以上の電流を通電して
開路操作を行い、次に再閉路されるまでの時間だけ前記
励磁用電源の系統側に前記超電導コイルの貯蔵エネルギ
ーを取り出すようにしたことを特徴とする超電導エネル
ギー貯蔵装置の運転方法。 - 【請求項１５】超電導コイルと並列接続されている永久
電流スイッチを開路した状態で電力系統に接続されてい
る励磁用電源で励磁して前記超電導コイルにエネルギー
を貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定値になった時点で
前記永久電流スイッチを閉路すると共に、前記励磁用電
源を停止させて前記超電導コイルに永久電流を流し続け
る超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法において、前記
永久電流スイッチに臨界電流値以上の電流を通電して開
路し、かつ、開路された該永久電流スイッチの過渡熱時
定数により数秒後に自動的に再閉路させ、前記超電導コ
イルを系統安定化運転するに必要な期間だけ前記励磁用
電源に電気的に接続することを特徴とする超電導エネル
ギー貯蔵装置の運転方法。 - 【請求項１６】超電導コイルと並列接続されている熱式
、又は磁界式永久電流スイッチを開路した状態で電力系
統に接続されている励磁用電源で励磁して前記超電導コ
イルにエネルギーを貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定
値になった時点で前記熱式、又は磁界式永久電流スイッ
チを閉路すると共に、前記励磁用電源を停止させて前記
超電導コイルに永久電流を流し続ける超電導エネルギー
貯蔵装置の運転方法において、前記熱式、又は磁界式永
久電流スイッチと直列に電流式永久電流スイッチを接続
し、前記超電導コイルに永久電流が流れている状態で前
記電力系統から系統安定化のための運転指令があった場
合に、前記電流式永久電流スイッチへ臨界電流値以上の
電流を通電して開路操作を行い、次に再閉路されるまで
の期間だけ前記励磁用電源の系統側に前記超電導コイル
の貯蔵エネルギーを取り出すようにしたことを特徴とす
る超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法。 - 【請求項１７】超電導コイルと並列接続されている熱式
、又は磁界式永久電流スイッチを開路した状態で電力系
統に接続されている励磁用電源で励磁して前記超電導コ
イルにエネルギーを貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定
値になった時点で前記熱式、又は磁界式永久電流スイッ
チを閉路すると共に、前記励磁用電源を停止させて前記
超電導コイルに永久電流を流し続ける超電導エネルギー
貯蔵装置の運転方法において、前記熱式、又は磁界式永
久電流スイッチに、臨界電流値以上の電流が通電されて
開路する電流式永久電流スイッチを直列接続し、かつ、
開路された該電流式永久電流スイッチを、その過渡熱時
定数により数秒後に自動的に再閉路させ、前記超電導コ
イルを系統安定化運転するに必要な期間だけ前記励磁用
電源に電気的に接続することを特徴とする超電導エネル
ギー貯蔵装置の運転方法。 - 【請求項１８】超電導コイルと、電力系統に接続され、
該超電導コイルを励磁する励磁用電源と、該励磁用電源
により前記超電導コイルに設定エネルギーが貯蔵された
時点で該超電導コイルに永久電流を流すために閉路され
る永久電流スイッチとを備えた超電導エネルギー貯蔵装
置において、前記永久電流スイッチは、電力系統安定化
のための運転指令が出された場合に臨界電流値以上の通
電で開路動作する機能を少なくとも備え、かつ、該永久
電流スイッチに通電する電源装置を超電導コイルと並列
に設けると共に、前記励磁用電源で超電導コイルを励磁
する時、及び電力系統安定化のための運転指令が出され
前記永久電流スイッチへの外部電源電圧が所定値以下に
なった時には閉路動作し、一方、前記超電導コイルの電
流値が設定電流に達した時には開路動作する開閉手段を
前記励磁用電源と直列に設けたことを特徴とする超電導
エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項１９】超電導コイルと、電力系統に接続され、
該超電導コイルを励磁する励磁用電源と、該励磁用電源
により前記超電導コイルに設定エネルギーが貯蔵された
時点で該超電導コイルに永久電流を流すために閉路され
る熱式、又は磁界式永久電流スイッチとを備えた超電導
エネルギー貯蔵装置において、前記熱式、又は磁界式永
久電流スイッチと直列に、外部電流によって開路動作が
制御される電流式永久電流スイッチを接続し、かつ、該
電流式永久電流スイッチに外部から電流を流すための電
源装置を前記超電導コイルと並列に設けると共に、前記
励磁用電源で超電導コイルを励磁する時、及び電力系統
安定化のための運転指令が出され前記電流式永久電流ス
イッチへの外部電源装置の電圧が所定値以下になった時
には閉路動作し、一方、前記超電導コイルの電流値が設
定電流に達した時には開路動作する開閉手段を前記励磁
用電源と直列に設けたことを特徴とする超電導エネルギ
ー貯蔵装置。 - 【請求項２０】前記開閉手段は投入器であることを特徴
とする請求項１８、又は１９記載の超電導エネルギー貯
蔵装置。 - 【請求項２１】前記超電導コイルと並列に、前記永久電
流スイッチへの外部電源電圧が所定値以下になったこと
を確認する電圧検出器を設けたことを特徴とする請求項
１８、又は１９記載の超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項２２】超電導コイルと並列接続されている永久
電流スイッチを開路した状態で電力系統に接続されてい
る励磁用電源で励磁して前記超電導コイルにエネルギー
を貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定値になった時点で
前記永久電流スイッチを閉路すると共に、前記励磁用電
源を停止させて前記超電導コイルに永久電流を流し続け
る超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法において、前記
超電導コイルに永久電流が流れている状態で前記電力系
統から系統安定化のための運転指令があった場合に、前
記永久電流スイッチへ臨界電流値以上の電流を通電して
開路操作を行うと共に、その外部電源電圧が所定値以下
になったら励磁用電源と直列に設けられた開閉手段を閉
路して超電導コイル電流を前記励磁用電源にシフトし、
次に前記永久電流スイッチが再閉路されるまでの期間だ
け前記励磁用電源の系統側に前記超電導コイルの貯蔵エ
ネルギーを取り出すようにしたことを特徴とする超電導
エネルギー貯蔵装置の運転方法。 - 【請求項２３】超電導コイルと並列接続されている熱式
、又は磁界式永久電流スイッチを開路した状態で電力系
統に接続されている励磁用電源で励磁して前記超電導コ
イルにエネルギーを貯蔵し、この貯蔵エネルギーが設定
値になった時点で前記熱式、又は磁界式永久電流スイッ
チを閉路すると共に、前記励磁用電源を停止させて前記
超電導コイルに永久電流を流し続ける超電導エネルギー
貯蔵装置の運転方法において、前記熱式、又は磁界式永
久電流スイッチと直列に電流式永久電流スイッチを接続
し、前記超電導コイルに永久電流が流れている状態で前
記電力系統から系統安定化のための運転指令があった場
合に、前記電流式永久電流スイッチへ臨界電流値以上の
電流を通電して開路操作を行うと共に、その外部電源電
圧が所定値以下になったら励磁用電源と直列に設けられ
た開閉手段を閉路して超電導コイル電流を前記励磁用電
源にシフトし、次に前記電流式永久電流スイッチが再閉
路されるまでの期間だけ前記励磁用電源の系統側に前記
超電導コイルの貯蔵エネルギーを取り出すようにしたこ
とを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3047856A JP3052397B2 (ja) | 1990-03-14 | 1991-03-13 | 超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6100090 | 1990-03-14 | ||
| JP2-61000 | 1990-03-14 | ||
| JP3047856A JP3052397B2 (ja) | 1990-03-14 | 1991-03-13 | 超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211105A true JPH04211105A (ja) | 1992-08-03 |
| JP3052397B2 JP3052397B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=26388060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3047856A Expired - Fee Related JP3052397B2 (ja) | 1990-03-14 | 1991-03-13 | 超電導装置、並びに超電導エネルギー貯蔵装置、及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052397B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532638A (en) * | 1992-09-21 | 1996-07-02 | Hitachi, Ltd. | Superconducting energy storage apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4905267B2 (ja) | 2007-06-21 | 2012-03-28 | ソニー株式会社 | 正極合剤および非水電解質電池 |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP3047856A patent/JP3052397B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532638A (en) * | 1992-09-21 | 1996-07-02 | Hitachi, Ltd. | Superconducting energy storage apparatus |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3052397B2 (ja) | 2000-06-12 |
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