JPH065247B2 - コイル系異常監視装置 - Google Patents
コイル系異常監視装置Info
- Publication number
- JPH065247B2 JPH065247B2 JP60023991A JP2399185A JPH065247B2 JP H065247 B2 JPH065247 B2 JP H065247B2 JP 60023991 A JP60023991 A JP 60023991A JP 2399185 A JP2399185 A JP 2399185A JP H065247 B2 JPH065247 B2 JP H065247B2
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- JP
- Japan
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- coil
- current
- inductance
- short circuit
- coil system
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Links
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- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 <技術分野> この発明はコイル系異常監視装置に関し、レアショート
等の異常状態に対して迅速に対処することができるコイ
ル系異常監視装置に関する。
等の異常状態に対して迅速に対処することができるコイ
ル系異常監視装置に関する。
<従来技術> 従来からコイルは、昇圧、降圧、磁場形成等の目的で種
々の用途に使用されている。これらコイルは、設計条件
に適合する作動を行なわせる観点から、レアショートが
発生しないように、隣合うコイル巻線間の絶縁には充分
な配慮が必要である。そこで、各コイルの用途、印加電
圧等に合わせて最適の絶縁を施すようにしている。
々の用途に使用されている。これらコイルは、設計条件
に適合する作動を行なわせる観点から、レアショートが
発生しないように、隣合うコイル巻線間の絶縁には充分
な配慮が必要である。そこで、各コイルの用途、印加電
圧等に合わせて最適の絶縁を施すようにしている。
即ち、隣合うコイル巻線間には、電流の向きが同じであ
る場合に、電流の2乗に比例し、巻線間隔に反比例する
引張力が加わることが知られており、通常コイルの巻線
間間隔は極めて小さいのであるから、核融合炉において
プラズマを封じ込めるために使用されるトロイダル磁場
コイルのように、大電流を流すコイルの場合には、常時
大きい引張力が作用し、長時間の使用により、巻線間の
絶縁体力が低下し、遂にはレアショートを発生させるこ
とになる。
る場合に、電流の2乗に比例し、巻線間隔に反比例する
引張力が加わることが知られており、通常コイルの巻線
間間隔は極めて小さいのであるから、核融合炉において
プラズマを封じ込めるために使用されるトロイダル磁場
コイルのように、大電流を流すコイルの場合には、常時
大きい引張力が作用し、長時間の使用により、巻線間の
絶縁体力が低下し、遂にはレアショートを発生させるこ
とになる。
このような異常事態に対処するために、従来は、コイル
と直列にオーバーカレントリレーを接続し、コイルに流
れる電流が異常に増加したことを検出してレアショート
が発生していると判別し、コイルへの電圧印加を遮断す
るようにしている。
と直列にオーバーカレントリレーを接続し、コイルに流
れる電流が異常に増加したことを検出してレアショート
が発生していると判別し、コイルへの電圧印加を遮断す
るようにしている。
しかし、オーバーカレントリレーが作動するのは、コイ
ルの一層がショートした後、かなりの時間が経過した時
点であり、この時点ではレアショートによる被害がかな
り広まった状態であるから、レアショートに起因するコ
イルの健全部分の焼損、断線等を防止することができな
いことになる。
ルの一層がショートした後、かなりの時間が経過した時
点であり、この時点ではレアショートによる被害がかな
り広まった状態であるから、レアショートに起因するコ
イルの健全部分の焼損、断線等を防止することができな
いことになる。
即ち、レアショートに起因する被害がかなりの範囲で発
生した時点でなければ、電圧印加を遮断することができ
ず、特に、核融合炉等において、プラズマ等を封じ込め
るための協力な磁場を発生させるために使用されるトロ
イダルコイルにおいては、超伝導状態とすることによ
り、大電流を流すようにしているので、上記の被害も顕
著に現れるのであるから、より迅速に電圧印加を遮断す
ることができる対策が切望されている。
生した時点でなければ、電圧印加を遮断することができ
ず、特に、核融合炉等において、プラズマ等を封じ込め
るための協力な磁場を発生させるために使用されるトロ
イダルコイルにおいては、超伝導状態とすることによ
り、大電流を流すようにしているので、上記の被害も顕
著に現れるのであるから、より迅速に電圧印加を遮断す
ることができる対策が切望されている。
<目的> この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
レアショート発生時点で、迅速に電圧印加を遮断するこ
とができるコイル系異常監視装置を提供することを目的
としている。
レアショート発生時点で、迅速に電圧印加を遮断するこ
とができるコイル系異常監視装置を提供することを目的
としている。
<構成> 上記の目的を達成するための、この発明のコイル系異常
監視装置は、コイルの見かけ上のインダクタンスが正常
時のインダクタンスから所定値以上変化したことを検出
して、コイルに異常が発生したと判別し、コイルへの電
圧印加を遮断するものであり、(E−Ri)(di/d
t)-1を計算することにより、上記見かけ上のインダク
タンスを常時算出することができる。
監視装置は、コイルの見かけ上のインダクタンスが正常
時のインダクタンスから所定値以上変化したことを検出
して、コイルに異常が発生したと判別し、コイルへの電
圧印加を遮断するものであり、(E−Ri)(di/d
t)-1を計算することにより、上記見かけ上のインダク
タンスを常時算出することができる。
ここに、Eは印加電圧、Rはコイル系の抵抗分、iはコ
イル系を流れる電流である。
イル系を流れる電流である。
即ち、本件発明者は、鋭意研究の結果、レアショートに
より短絡されたコイルには、他の健全部分のコイルとの
相互誘導によって、コイル全体に流れている電流iaに
よる磁束の変化Ladia/dtを打消すような電流i
bが流れはじめ、この電流は、dia/dtによる磁束d
φa/dtを打消すような磁束dφb/dtを発生させ、こ
の結果として、レアショート発生直後の、コイルの見か
け上のインダクタンスL′が急激に低下することを見出
した。そして、この知見に基いて、コイルに印加されて
いる電圧、および電流を常時検出し、見かけ上のインダ
クタンスL′=(E−Ri)・di/dt(但し、電流
i=iaib)を算出することにより、インダクタンス
L′が正常値Lから所定値以上ずれたか否かを判別し、
所定値以上ずれた場合に、レアショートが発生したと判
別して、コイルへの電圧印加を遮断することにより、残
余の健全部分の焼損、断線等を防止することができる。
より短絡されたコイルには、他の健全部分のコイルとの
相互誘導によって、コイル全体に流れている電流iaに
よる磁束の変化Ladia/dtを打消すような電流i
bが流れはじめ、この電流は、dia/dtによる磁束d
φa/dtを打消すような磁束dφb/dtを発生させ、こ
の結果として、レアショート発生直後の、コイルの見か
け上のインダクタンスL′が急激に低下することを見出
した。そして、この知見に基いて、コイルに印加されて
いる電圧、および電流を常時検出し、見かけ上のインダ
クタンスL′=(E−Ri)・di/dt(但し、電流
i=iaib)を算出することにより、インダクタンス
L′が正常値Lから所定値以上ずれたか否かを判別し、
所定値以上ずれた場合に、レアショートが発生したと判
別して、コイルへの電圧印加を遮断することにより、残
余の健全部分の焼損、断線等を防止することができる。
さらに詳細に説明すれば、第1図は健全時のコイルの等
価回路を示し、インダクタンスがLであり、抵抗分がR
であり、印加電圧がEであり、流れる電流がiaである。
したがって、回路方程式は、E=Ldia/dt+Riaで
表され、インダクタンスは、L=(E−Ria)(dia/
dt)-1で表される。
価回路を示し、インダクタンスがLであり、抵抗分がR
であり、印加電圧がEであり、流れる電流がiaである。
したがって、回路方程式は、E=Ldia/dt+Riaで
表され、インダクタンスは、L=(E−Ria)(dia/
dt)-1で表される。
一方、第2図はレアショート発生時のコイルの等価回路
であり、レアショート発生部分の割合をx、レアショー
ト発生部分の循環電流をibとすれば、コイル全体につ
いての回路方程式は、 E=(1-x)2dia/dt +x2L(dia/dt-dib/dt) +(1-x)×Ldia/dt +(1-x)×L(dia/dt-dib/dt) +(1-x)Ria+ xR(ia-ib)で表され、 レアショート発生部分についての回路方程式は、 O=X2L(dib/dt-dia/dt) −(1-x)xLdia/dt+xR(ib-ia)で表される。
であり、レアショート発生部分の割合をx、レアショー
ト発生部分の循環電流をibとすれば、コイル全体につ
いての回路方程式は、 E=(1-x)2dia/dt +x2L(dia/dt-dib/dt) +(1-x)×Ldia/dt +(1-x)×L(dia/dt-dib/dt) +(1-x)Ria+ xR(ia-ib)で表され、 レアショート発生部分についての回路方程式は、 O=X2L(dib/dt-dia/dt) −(1-x)xLdia/dt+xR(ib-ia)で表される。
したがって、上記両式から、 E=Ldia/dt+Ria-xLdib/dt-xRib xLdib/dt+Rib=Ldia/dt+Ria の2式が得られ、両式からインダクタンス(見かけ上の
インダクタンス)L′を得れば、 L′=(E−Ri)(di/dt)-1 =L-xL(dib/dt)(dia/dt)-1 − xRib(dia/dt)-1となる。ここで、 xRib(dia/dt)-1の値は極めて小さいのであるか
ら、 L′=L-xL(dib/dt)(dia/dt)-1 で近似することができる。
インダクタンス)L′を得れば、 L′=(E−Ri)(di/dt)-1 =L-xL(dib/dt)(dia/dt)-1 − xRib(dia/dt)-1となる。ここで、 xRib(dia/dt)-1の値は極めて小さいのであるか
ら、 L′=L-xL(dib/dt)(dia/dt)-1 で近似することができる。
また、回路電流i=at+bとすれば(但し、bはレア
ショート発生時点における電流値)、 (dib/dt)(dia/dt)-1 ={(1-x)/x+Rb/xLa}exp(−Rt/xL)+1 となり、第3図に示すような変化をすることになる。し
たがって、見かけ上のインダクタンスL′は、第3図に
示すように、レアショート発生時点で激減し、その後
は、健全部分のインダクタンス(1-x)Lにまで増加す
る。そして、コイル全体に流れる電流は徐々に増加する
のに対して、レアショート層に流れる電流は急激に増加
するのであるから、オーバーカレントリレーによってコ
イル全体に流れる電流が所定値以上に増加したことを検
出して電圧印加を遮断しても、レアショート層に流れる
電流は非常に大きくなった後であるから、コイルの健全
部分に対して、焼損、断線等を引起こすことになる。
ショート発生時点における電流値)、 (dib/dt)(dia/dt)-1 ={(1-x)/x+Rb/xLa}exp(−Rt/xL)+1 となり、第3図に示すような変化をすることになる。し
たがって、見かけ上のインダクタンスL′は、第3図に
示すように、レアショート発生時点で激減し、その後
は、健全部分のインダクタンス(1-x)Lにまで増加す
る。そして、コイル全体に流れる電流は徐々に増加する
のに対して、レアショート層に流れる電流は急激に増加
するのであるから、オーバーカレントリレーによってコ
イル全体に流れる電流が所定値以上に増加したことを検
出して電圧印加を遮断しても、レアショート層に流れる
電流は非常に大きくなった後であるから、コイルの健全
部分に対して、焼損、断線等を引起こすことになる。
しかし、この発明においては、第4図に示すように、レ
アショート発生時点t0から所定時間経過した時点t1
においてコイルへの電圧印加を遮断するのであるから、
コイル全体に対して流れる電流が余り増加しないばかり
でなく、レアショート層に対して流れる電流も余り大き
くならず、健全部分に対して、焼損、断線等を引起こす
ことがなくなる。
アショート発生時点t0から所定時間経過した時点t1
においてコイルへの電圧印加を遮断するのであるから、
コイル全体に対して流れる電流が余り増加しないばかり
でなく、レアショート層に対して流れる電流も余り大き
くならず、健全部分に対して、焼損、断線等を引起こす
ことがなくなる。
<実施例> 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第5図はコイル系異常対策を実施するための構成を示
し、(1)は電源であり、(2)は電圧測定器であり、(3)は
電流測定器であり、(4)は見かけ上のインダクタンスを
算出する演算器であり、(5)は電源遮断制御器であり、
(6)はトロイダル磁場コイルである。さらに詳細に説明
すれば、演算器(4)は、電圧E、および電流iに基いて
見かけ上のインダクタンスL′=(E−Ri)(di/
dt)-1を算出するものであり、電源遮断制御器(5)
は、見かけ上のインダクタンスL′と正常時のインダク
タンスLとの差を算出して、所定の基準値と比較し、所
定の基準値以上になった場合に電源(1)を遮断する信号
を出力するものであり、トロイダル磁場コイル(6)は、
各72ターンのコイルを18個直列接続したものであ
る。
し、(1)は電源であり、(2)は電圧測定器であり、(3)は
電流測定器であり、(4)は見かけ上のインダクタンスを
算出する演算器であり、(5)は電源遮断制御器であり、
(6)はトロイダル磁場コイルである。さらに詳細に説明
すれば、演算器(4)は、電圧E、および電流iに基いて
見かけ上のインダクタンスL′=(E−Ri)(di/
dt)-1を算出するものであり、電源遮断制御器(5)
は、見かけ上のインダクタンスL′と正常時のインダク
タンスLとの差を算出して、所定の基準値と比較し、所
定の基準値以上になった場合に電源(1)を遮断する信号
を出力するものであり、トロイダル磁場コイル(6)は、
各72ターンのコイルを18個直列接続したものであ
る。
そして、レアショートは発生していない17個のコイル
全体をL1、レアショートが発生したコイルの健全部分
をL2、レアショート発生部分をL3とすれば、レアシ
ョートが全く発生していない正常時におけるコイルL1,
L2,L3の自己インダクタンスは、それぞれ1.697
339,0.273257×10-1,0.54207×
10-5であり、コイルL1,L2,L3間の相互インダクタ
ンスは、それぞれ0.75167×10-1,0.384
07×10-3,0.105869×10-2であり、トロ
イダル磁場コイル(6)全体としての正常時のインダクタ
ンスL=1.87788Hである。
全体をL1、レアショートが発生したコイルの健全部分
をL2、レアショート発生部分をL3とすれば、レアシ
ョートが全く発生していない正常時におけるコイルL1,
L2,L3の自己インダクタンスは、それぞれ1.697
339,0.273257×10-1,0.54207×
10-5であり、コイルL1,L2,L3間の相互インダクタ
ンスは、それぞれ0.75167×10-1,0.384
07×10-3,0.105869×10-2であり、トロ
イダル磁場コイル(6)全体としての正常時のインダクタ
ンスL=1.87788Hである。
上記の構成において、コイル電流i=5kAで短絡が発
生し、短絡抵抗が1μΩであった場合には、トロイダル
磁場コイル(6)全体としてのインダクタンスL′=1.
54Hにまで激減する。そして、コイルL3に流れる電
流は、他のコイルL2のATの影響により、−36.7
kAまで急変する。また、短絡が発生してから3秒経過
した時点におけるATの過不足(短絡発生に対して何ら
対策を施さない場合)は、短絡発生部分において、5.
2kA×71T−36.7kA×1T=332.5kA
T、他の健全部分において、5.2kA×72T=37
4.4kATとなるのであるから、短絡発生部分におい
て41.9kATの不足となり、ATのアンバランスが
11%になる。
生し、短絡抵抗が1μΩであった場合には、トロイダル
磁場コイル(6)全体としてのインダクタンスL′=1.
54Hにまで激減する。そして、コイルL3に流れる電
流は、他のコイルL2のATの影響により、−36.7
kAまで急変する。また、短絡が発生してから3秒経過
した時点におけるATの過不足(短絡発生に対して何ら
対策を施さない場合)は、短絡発生部分において、5.
2kA×71T−36.7kA×1T=332.5kA
T、他の健全部分において、5.2kA×72T=37
4.4kATとなるのであるから、短絡発生部分におい
て41.9kATの不足となり、ATのアンバランスが
11%になる。
しかし、上記実施例においては、インダクタンスの激減
を検出した後、直ちに(0.1秒後)トロイダル磁場コ
イルへの電圧印加を遮断するのであるから、短絡時にお
いて、コイルL3に流れる電流は−28kAまで急変す
るのみであり、ATのアンバランスも7%であり、しか
も電圧印加が遮断されることにより、上記電流はその後
元のレベルにに復帰し、0.4秒後には、コイル電流が
ほぼ正常値となり、短絡発生部分における電流もほぼ0
となり、その後は、コイルL1,L2,L3電流が同じ割合
で減少する。
を検出した後、直ちに(0.1秒後)トロイダル磁場コ
イルへの電圧印加を遮断するのであるから、短絡時にお
いて、コイルL3に流れる電流は−28kAまで急変す
るのみであり、ATのアンバランスも7%であり、しか
も電圧印加が遮断されることにより、上記電流はその後
元のレベルにに復帰し、0.4秒後には、コイル電流が
ほぼ正常値となり、短絡発生部分における電流もほぼ0
となり、その後は、コイルL1,L2,L3電流が同じ割合
で減少する。
したがって、短絡発生部分に流れる電流の影響を受け
て、健全部分に焼損、断線等を発生させるという不都合
を確実に防止することができる。
て、健全部分に焼損、断線等を発生させるという不都合
を確実に防止することができる。
<効果> 以上のように、この発明は、コイル両端の電圧、および
電流を常時測定し、電圧、および電流に基いて見かけ上
のインダクタンスL′=(E−Ri)di/dtを算出
し、正常時のインダクタンスと比較して、所定値以上ず
れた場合に、レアショートが発生したと判別して、コイ
ルへの電圧印加を遮断するので、レアショート発生部分
における循環電流の絶対値を抑制することができ、健全
部分に対する焼損、断線等の悪影響を最小限に抑制する
ことができるという特有の効果を奏する。
電流を常時測定し、電圧、および電流に基いて見かけ上
のインダクタンスL′=(E−Ri)di/dtを算出
し、正常時のインダクタンスと比較して、所定値以上ず
れた場合に、レアショートが発生したと判別して、コイ
ルへの電圧印加を遮断するので、レアショート発生部分
における循環電流の絶対値を抑制することができ、健全
部分に対する焼損、断線等の悪影響を最小限に抑制する
ことができるという特有の効果を奏する。
第1図は、コイルの等価回路図、 第2図は、コイル全体に流れる電流の変化率と、レアシ
ョート発生部に流れる電流の変化率との比を示す図、 第3図はレアショート発生前後にわたるインダクタン
ス、コイル全体に流れる電流、レアショート部分に流れ
る電流を示す図、 第4図はレアショート発生後迅速に電圧印加を遮断する
場合の、レアショート発生前後にわたるインダクタン
ス、コイル全体に流れる電流、レアショート部分に流れ
る電流を示す図、 第5図は、コイル系異常対策方法を実施するための構成
を示す図。
ョート発生部に流れる電流の変化率との比を示す図、 第3図はレアショート発生前後にわたるインダクタン
ス、コイル全体に流れる電流、レアショート部分に流れ
る電流を示す図、 第4図はレアショート発生後迅速に電圧印加を遮断する
場合の、レアショート発生前後にわたるインダクタン
ス、コイル全体に流れる電流、レアショート部分に流れ
る電流を示す図、 第5図は、コイル系異常対策方法を実施するための構成
を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】運転中のコイル系の異常を監視する装置で
あって、 コイル系への印加電圧Eを測定する電圧測定手段と、コ
イル系に流れる電流iを測定する電流測定手段と、上記
測定された印加電圧E及び電流iに基づき、コイルの見
かけ上のインダクタンス L′=(E−Ri)(di/dt)-1 を算出する演算手段と、演算手段により算出された見か
け上のインダクタンスL′が正常時のインダクタンスL
から所定値以上変化したことを検出すれば、コイルに異
常が発生したと判別し、コイルへの電圧印加を遮断する
電源遮断制御手段とを有することを特徴とするコイル系
異常監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60023991A JPH065247B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | コイル系異常監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60023991A JPH065247B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | コイル系異常監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61182586A JPS61182586A (ja) | 1986-08-15 |
| JPH065247B2 true JPH065247B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=12126044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60023991A Expired - Lifetime JPH065247B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | コイル系異常監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065247B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4242177A1 (de) * | 1992-12-15 | 1994-06-16 | Teves Gmbh Alfred | Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Vielzahl von Spulen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608760A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | Yuniki Eng:Kk | 各種コイルの判定装置 |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP60023991A patent/JPH065247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61182586A (ja) | 1986-08-15 |
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