JPH05145128A - 超伝導限流器 - Google Patents
超伝導限流器Info
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- JPH05145128A JPH05145128A JP3331346A JP33134691A JPH05145128A JP H05145128 A JPH05145128 A JP H05145128A JP 3331346 A JP3331346 A JP 3331346A JP 33134691 A JP33134691 A JP 33134691A JP H05145128 A JPH05145128 A JP H05145128A
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Classifications
-
- 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
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- 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)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】超伝導磁気遮蔽体の周りに銅線又は超伝導線を
巻回したコイル４を配置した構造の超伝導限流器１にお
いて、上記超伝導磁気遮蔽体として任意の形状の中空又
は中実の板状又は薄膜状の超伝導体を積み重ねて構成し
た積層型超伝導磁気遮蔽体３を用いる。 【効果】限流器を構成する超伝導磁気遮蔽体の製造が極
めて容易に行なうことができ、また直状、トロイド状、
レーストラック状などの種々の形状の遮蔽体を容易に製
造することができ、特に高温酸化物超伝導体から容易に
超伝導磁気遮蔽体を製造できる。
巻回したコイル４を配置した構造の超伝導限流器１にお
いて、上記超伝導磁気遮蔽体として任意の形状の中空又
は中実の板状又は薄膜状の超伝導体を積み重ねて構成し
た積層型超伝導磁気遮蔽体３を用いる。 【効果】限流器を構成する超伝導磁気遮蔽体の製造が極
めて容易に行なうことができ、また直状、トロイド状、
レーストラック状などの種々の形状の遮蔽体を容易に製
造することができ、特に高温酸化物超伝導体から容易に
超伝導磁気遮蔽体を製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、送電線の地絡或は短
絡などの事故時に生じる過大電流を所定の大きさ以下に
抑制するために電力系統に導入される限流器に関する。
絡などの事故時に生じる過大電流を所定の大きさ以下に
抑制するために電力系統に導入される限流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の装置としては、鉄心の磁気
飽和特性を利用したものが知られているが、この装置に
は鉄心を飽和するためにバイアスコイルが必要であり、
更にそれらに大電流を供給するための直流電源装置が必
要であるという問題点がある。
飽和特性を利用したものが知られているが、この装置に
は鉄心を飽和するためにバイアスコイルが必要であり、
更にそれらに大電流を供給するための直流電源装置が必
要であるという問題点がある。
【０００３】そこで、本願発明者は先に、図７に示すよ
うに空心コイル６の空心部に直状のバルク（一体物）中
空超伝導磁気遮蔽体７を挿入した簡単な構造の限流器、
或は図８に示すように更に遮蔽体７の中空部に鉄心５を
挿入した限流器を提案した（特願平２年第229195号) 。
うに空心コイル６の空心部に直状のバルク（一体物）中
空超伝導磁気遮蔽体７を挿入した簡単な構造の限流器、
或は図８に示すように更に遮蔽体７の中空部に鉄心５を
挿入した限流器を提案した（特願平２年第229195号) 。
【０００４】この構造の装置においては、空心コイル６
に挿入された超伝導磁気遮蔽体７の磁束遮蔽効果によ
り、空心コイル６の空心部の磁束が排除される結果、正
常状態では空心コイル６のインピーダンスを極めて小さ
くでき、また空心コイル６に流れる商用周波数の交流電
流があるしきい値を越えると、超伝導磁気遮蔽体７の遮
蔽能力が喪失し、空心コイルの発生する交流磁束が空心
部に侵入し、そのインピーダンスが著しく増大する。つ
まり、送電線の過大電流を抑制するという機能を有す
る。
に挿入された超伝導磁気遮蔽体７の磁束遮蔽効果によ
り、空心コイル６の空心部の磁束が排除される結果、正
常状態では空心コイル６のインピーダンスを極めて小さ
くでき、また空心コイル６に流れる商用周波数の交流電
流があるしきい値を越えると、超伝導磁気遮蔽体７の遮
蔽能力が喪失し、空心コイルの発生する交流磁束が空心
部に侵入し、そのインピーダンスが著しく増大する。つ
まり、送電線の過大電流を抑制するという機能を有す
る。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】しかし、上記の装置に
おいては、遮蔽体７が中空のバルク超伝導体で構成され
ているため、遮蔽体７の寸法が大きくなると、製造が著
しく困難になるとともに、均一な超伝導特性を確保する
ことができないという欠点がある。
おいては、遮蔽体７が中空のバルク超伝導体で構成され
ているため、遮蔽体７の寸法が大きくなると、製造が著
しく困難になるとともに、均一な超伝導特性を確保する
ことができないという欠点がある。
【０００６】更に、遮蔽体７が中空のバルク超伝導体で
構成されているため、直状の構造しか採れず、このため
遮蔽体７の周りに巻回した空心コイル６が作る磁界が外
部に漏洩し、限流機能が低下するという問題もある。
構成されているため、直状の構造しか採れず、このため
遮蔽体７の周りに巻回した空心コイル６が作る磁界が外
部に漏洩し、限流機能が低下するという問題もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかし、本願発明者の研
究によれば以上のような空心コイル６の発生する磁界は
遮蔽体７にほぼ平行であり、且つこのような磁界は磁界
の方向に見て板状の超伝導体を積層した構造の超伝導体
で十分に遮蔽できるのである。
究によれば以上のような空心コイル６の発生する磁界は
遮蔽体７にほぼ平行であり、且つこのような磁界は磁界
の方向に見て板状の超伝導体を積層した構造の超伝導体
で十分に遮蔽できるのである。
【０００８】そこで、この発明では上記知見に着目して
超伝導磁気遮蔽体の周りに銅線又は超伝導線を巻回した
コイルを配置した構造の超伝導限流器において、超伝導
磁気遮蔽体として中空又は中実の板状又は薄膜状の超伝
導体を積み重ねて構成した積層型超伝導磁気遮蔽体を用
いる超伝導限流器を提案するものである。
超伝導磁気遮蔽体の周りに銅線又は超伝導線を巻回した
コイルを配置した構造の超伝導限流器において、超伝導
磁気遮蔽体として中空又は中実の板状又は薄膜状の超伝
導体を積み重ねて構成した積層型超伝導磁気遮蔽体を用
いる超伝導限流器を提案するものである。
【０００９】この発明に使用する遮蔽体は、中空又は中
実の板状又は薄膜状超伝導体の積層体で構成され、その
断面は円形、矩形など任意の形状でよく、しかも磁気を
遮蔽する性能は厚さに依存しないので、厚さも任意でよ
い。
実の板状又は薄膜状超伝導体の積層体で構成され、その
断面は円形、矩形など任意の形状でよく、しかも磁気を
遮蔽する性能は厚さに依存しないので、厚さも任意でよ
い。
【００１０】更に、板状又は薄膜状超伝導体の積み重ね
間隔は、この板状又は薄膜状超伝導体の重心を通って引
くことができる切線のうち最も短い切線の長さ（円形板
状の超伝導体の場合は直径に相当する長さ）の10〜20%
以下でよい。
間隔は、この板状又は薄膜状超伝導体の重心を通って引
くことができる切線のうち最も短い切線の長さ（円形板
状の超伝導体の場合は直径に相当する長さ）の10〜20%
以下でよい。
【００１１】このため、製造技術上有利な厚さが選択で
き、製造が極めて容易になるとともに、バルク超伝導磁
気遮蔽体に比べて必要な超伝導材料が節約できるという
大きな特徴がある。
き、製造が極めて容易になるとともに、バルク超伝導磁
気遮蔽体に比べて必要な超伝導材料が節約できるという
大きな特徴がある。
【００１２】一方、薄膜状超伝導体は通常、非超伝導物
質の基板上に形成され、磁気遮蔽の性能は、基板の厚さ
と超伝導層の厚さの比に依存しているので、超伝導薄膜
による積層磁気遮蔽体を用いるときにはその比を適切に
設計しなければならないが、この発明に係る遮蔽体にお
いては超伝導体層の厚さが１に対して基板の厚さは、任
意形状の薄膜状超伝導体の重心を通って引くことができ
る切線のうち最も短い切線の長さ（円形板状の超伝導体
の場合は直径に相当する長さ）の10〜20% 以下にするこ
とが望ましい。
質の基板上に形成され、磁気遮蔽の性能は、基板の厚さ
と超伝導層の厚さの比に依存しているので、超伝導薄膜
による積層磁気遮蔽体を用いるときにはその比を適切に
設計しなければならないが、この発明に係る遮蔽体にお
いては超伝導体層の厚さが１に対して基板の厚さは、任
意形状の薄膜状超伝導体の重心を通って引くことができ
る切線のうち最も短い切線の長さ（円形板状の超伝導体
の場合は直径に相当する長さ）の10〜20% 以下にするこ
とが望ましい。
【００１３】更に、高温酸化物（セラミックス）超伝導
体の場合、原料粉末の燒結法、化学或は物理蒸着法、ス
ラリー塗布法、ドクターブレード法などの種々の方法で
製造した板状又は薄膜状の超伝導体を積層することによ
って簡単にこの発明に使用する磁気遮蔽体を製造するこ
とができる。
体の場合、原料粉末の燒結法、化学或は物理蒸着法、ス
ラリー塗布法、ドクターブレード法などの種々の方法で
製造した板状又は薄膜状の超伝導体を積層することによ
って簡単にこの発明に使用する磁気遮蔽体を製造するこ
とができる。
【００１４】したがって、この発明では液体窒素温度程
度以上の臨界温度を有するが、特性が均一で大寸法の構
造体の製造が極めて困難であった高温酸化物超伝導体を
遮蔽体として容易に使用することができる。
度以上の臨界温度を有するが、特性が均一で大寸法の構
造体の製造が極めて困難であった高温酸化物超伝導体を
遮蔽体として容易に使用することができる。
【００１５】また、この発明では超伝導磁気遮蔽体を板
状又は薄膜状の超伝導体を積層して構成されているた
め、直状の構造以外に、トロイド状又はレーストラック
状等種々の構造の遮蔽体を製造できる。
状又は薄膜状の超伝導体を積層して構成されているた
め、直状の構造以外に、トロイド状又はレーストラック
状等種々の構造の遮蔽体を製造できる。
【００１６】そして、トロイド状、又はレーストラック
状等の超伝導磁気遮蔽体を使用することにより、磁界の
外部漏洩の極めて少ない限流器が得られる。
状等の超伝導磁気遮蔽体を使用することにより、磁界の
外部漏洩の極めて少ない限流器が得られる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳
細に説明する。図１は、この発明の一実施例を示す限流
器であって、限流器１は断熱構造の低温容器であるクラ
イオスタット２内に直状積層型超伝導磁気遮蔽体３を収
容し、またクライオスタット２の周りには銅線で巻回し
た限流コイル４を設け、更に限流コイル４内には磁気回
路を形成する高透磁率の鉄心５を挿入した構成である。
細に説明する。図１は、この発明の一実施例を示す限流
器であって、限流器１は断熱構造の低温容器であるクラ
イオスタット２内に直状積層型超伝導磁気遮蔽体３を収
容し、またクライオスタット２の周りには銅線で巻回し
た限流コイル４を設け、更に限流コイル４内には磁気回
路を形成する高透磁率の鉄心５を挿入した構成である。
【００１８】図２は、積層型超伝導磁気遮蔽体３で構成
した鉄心５を用いないで構成した限流器の構成例を示す
ものである。
した鉄心５を用いないで構成した限流器の構成例を示す
ものである。
【００１９】以上の限流器１は、限流コイル４に流れる
電流が小さいと、その発生する磁界の大部分が遮蔽体３
によって排斥される。しかし、電流が大きくなり発生す
る磁界の大部分が遮蔽体３の肉厚部のほぼ内壁に達する
程度迄に増大すると突然磁気遮蔽能力が喪失し、排斥し
ていた全磁束が遮蔽体３の内部に侵入する。そのとき、
限流コイルのインピーダンスが大幅に増大し、電流が抑
制される。
電流が小さいと、その発生する磁界の大部分が遮蔽体３
によって排斥される。しかし、電流が大きくなり発生す
る磁界の大部分が遮蔽体３の肉厚部のほぼ内壁に達する
程度迄に増大すると突然磁気遮蔽能力が喪失し、排斥し
ていた全磁束が遮蔽体３の内部に侵入する。そのとき、
限流コイルのインピーダンスが大幅に増大し、電流が抑
制される。
【００２０】特に、図１の限流器１においては全磁束が
遮蔽体３の内部に侵入すると、限流コイル４と鉄心５が
磁気的に結合し、鉄心５を用いない場合に比べて更に大
幅にインピーダンスが増大し、過大電流の抑制効果が大
きくなる。
遮蔽体３の内部に侵入すると、限流コイル４と鉄心５が
磁気的に結合し、鉄心５を用いない場合に比べて更に大
幅にインピーダンスが増大し、過大電流の抑制効果が大
きくなる。
【００２１】なお、以上の場合限流コイル４のコイル線
材として超伝導線を用いる場合には、遮蔽体３、限流コ
イル４の両者をクライオスタット２内に収容する必要が
あるが、この場合には限流コイル４に通電するための常
温部から低温部へ電流を導入するパワーリードが必要に
なり、そこでの熱損失が問題となる。
材として超伝導線を用いる場合には、遮蔽体３、限流コ
イル４の両者をクライオスタット２内に収容する必要が
あるが、この場合には限流コイル４に通電するための常
温部から低温部へ電流を導入するパワーリードが必要に
なり、そこでの熱損失が問題となる。
【００２２】図３は、任意断面の中空超伝導体板をトロ
イド状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体１の一例を示
すものであり、これを用いて限流器を構成する場合に
は、遮蔽体１の中空部に鉄心５を挿入して低温容器内に
収容するとともに、低温容器の周りに限流コイルを巻回
する。
イド状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体１の一例を示
すものであり、これを用いて限流器を構成する場合に
は、遮蔽体１の中空部に鉄心５を挿入して低温容器内に
収容するとともに、低温容器の周りに限流コイルを巻回
する。
【００２３】図５は、任意断面の中空超伝導体板をレー
ストラック状に配置して積層型超伝導磁気遮蔽体１を構
成した例を示す。限流器の構造は前記説明と同様であ
る。
ストラック状に配置して積層型超伝導磁気遮蔽体１を構
成した例を示す。限流器の構造は前記説明と同様であ
る。
【００２４】このように磁気遮蔽体を積層構造にするこ
とにより、直状、トロイド状、又はレーストラック状の
遮蔽体構造が容易に製作でき、更にトロイド状又はレー
ストラック状の構造にすることにより限流コイルが発生
する磁界が外部に漏洩することなくほぼ全ての限流コイ
ルに鎖交するため、極めて効率的に限流作用が生じると
いう大きな効果がある。
とにより、直状、トロイド状、又はレーストラック状の
遮蔽体構造が容易に製作でき、更にトロイド状又はレー
ストラック状の構造にすることにより限流コイルが発生
する磁界が外部に漏洩することなくほぼ全ての限流コイ
ルに鎖交するため、極めて効率的に限流作用が生じると
いう大きな効果がある。
【００２５】
【発明の効果】以上要するに、この発明によれば、限流
器を構成する超伝導磁気遮蔽体の製造が極めて容易に行
なうことができ、また直状、トロイド状、レーストラッ
ク状などの種々の形状の遮蔽体を容易に製造することが
でき、特に高温酸化物超伝導体から容易に超伝導磁気遮
蔽体を製造できるという特徴がある。
器を構成する超伝導磁気遮蔽体の製造が極めて容易に行
なうことができ、また直状、トロイド状、レーストラッ
ク状などの種々の形状の遮蔽体を容易に製造することが
でき、特に高温酸化物超伝導体から容易に超伝導磁気遮
蔽体を製造できるという特徴がある。
【図１】この発明の一実施例を示す直状の積層型超伝導
磁気遮蔽体を組み込んだ限流器の概略構成図。
磁気遮蔽体を組み込んだ限流器の概略構成図。
【図２】この発明の他の実施例を示す直状の積層型超伝
導磁気遮蔽体を組み込んだ鉄心を用いない場合の限流器
の概略構成図
導磁気遮蔽体を組み込んだ鉄心を用いない場合の限流器
の概略構成図
【図３】この発明に使用する任意断面の中空超伝導体板
をトロイド状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体の一例
を示す概略構成図
をトロイド状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体の一例
を示す概略構成図
【図４】同上のＡ−Ａ断面図
【図５】この発明に使用する任意断面の中空超伝導体板
をレーストラック状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体
の一例を示す概略構成図。
をレーストラック状に配置した積層型超伝導磁気遮蔽体
の一例を示す概略構成図。
【図６】同上のＢ−Ｂ断面図
【図７】従来の超伝導磁気遮蔽体を組み込んだ限流器の
一例を示す概略構成図。
一例を示す概略構成図。
【図８】従来の超伝導磁気遮蔽体を組み込んだ限流器の
他の一例を示す概略構成図。
他の一例を示す概略構成図。
１ 限流器 ２ クライオスタット ３ 積層型超伝導磁気遮蔽体 ４ 限流コイル ５ 鉄心 ６ 空心コイル ７ バルク中空超伝導磁気遮蔽体
Claims (3)
- 【請求項１】 超伝導磁気遮蔽体の周りに銅線又は超伝
導線を巻回したコイルを配置した構造の超伝導限流器に
おいて、上記超伝導磁気遮蔽体として任意の形状の中空
又は中実の板状又は薄膜状の超伝導体を積み重ねて構成
した積層型超伝導磁気遮蔽体を用いることを特徴とする
超伝導限流器。 - 【請求項２】 特許請求範囲項第１項の超伝導限流器に
おいて、上記超伝導体を直状に積み重ねて積層型超伝導
磁気遮蔽体を構成することを特徴とする超伝導限流器。 - 【請求項３】 特許請求の範囲第１項記載の超伝導限流
器において、上記超伝導体をレーストラック状又はトロ
イド状に積み重ねて積層型超伝導磁気遮蔽体を構成する
ことを特徴とする超伝導限流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331346A JPH07112078B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 超伝導限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331346A JPH07112078B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 超伝導限流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145128A true JPH05145128A (ja) | 1993-06-11 |
| JPH07112078B2 JPH07112078B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=18242658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331346A Expired - Lifetime JPH07112078B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 超伝導限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112078B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1918942A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | Rolls-Royce Plc | An electrical current limiter |
| JP2013519219A (ja) * | 2010-02-06 | 2013-05-23 | カールスルーアー・インスティトゥート・フュア・テヒノロギー | 可変のコイルインピーダンスを有する電流制限装置 |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP3331346A patent/JPH07112078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1918942A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | Rolls-Royce Plc | An electrical current limiter |
| JP2013519219A (ja) * | 2010-02-06 | 2013-05-23 | カールスルーアー・インスティトゥート・フュア・テヒノロギー | 可変のコイルインピーダンスを有する電流制限装置 |
| EP2532016B1 (de) * | 2010-02-06 | 2015-08-26 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung zur strombegrenzung mit einer veränderbaren spulenimpedanz |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112078B2 (ja) | 1995-11-29 |
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