JPH09172206A - 超電導限流器 - Google Patents
超電導限流器Info
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- JPH09172206A JPH09172206A JP7347564A JP34756495A JPH09172206A JP H09172206 A JPH09172206 A JP H09172206A JP 7347564 A JP7347564 A JP 7347564A JP 34756495 A JP34756495 A JP 34756495A JP H09172206 A JPH09172206 A JP H09172206A
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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
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超電導体を導電性基体に積層した形式の限流
器において、限流動作の性能低下を回避できる高性能の
超電導限流器を提供する。 【解決手段】 筒状超電導磁気遮蔽体と該筒状超電導磁
気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有する超電導限流
器において、前記筒状超電導磁気遮蔽体が、筒状超電導
体層と、周方向の内部電流の発生を妨げる電流阻止部を
有する筒状導電性基体層との同心状の積層からなる。
器において、限流動作の性能低下を回避できる高性能の
超電導限流器を提供する。 【解決手段】 筒状超電導磁気遮蔽体と該筒状超電導磁
気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有する超電導限流
器において、前記筒状超電導磁気遮蔽体が、筒状超電導
体層と、周方向の内部電流の発生を妨げる電流阻止部を
有する筒状導電性基体層との同心状の積層からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導体を用いて
過電流を限流する超電導限流器に関するものである。
過電流を限流する超電導限流器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力系統において短絡事故が起こると過
電流が流れるため、系統内の機器に破損を生じるおそれ
がある。このため、一般に電力系統には、短絡時の過電
流を制限する限流器が接続されている。この限流器に
は、過電流を瞬時に遮断できること、短絡が起きていな
い平常時にはインピーダンスが小さく電力を消費しない
こと等の性能が要求され、このため超電導体を利用した
超電導限流器が種々提案されている。このような超電導
限流器の一つに、電力系統に限流用のコイルを接続し、
このコイルに筒状の超電導体を配置し電磁結合した磁気
遮蔽型超電導限流器と呼ばれているタイプのものがあ
る。
電流が流れるため、系統内の機器に破損を生じるおそれ
がある。このため、一般に電力系統には、短絡時の過電
流を制限する限流器が接続されている。この限流器に
は、過電流を瞬時に遮断できること、短絡が起きていな
い平常時にはインピーダンスが小さく電力を消費しない
こと等の性能が要求され、このため超電導体を利用した
超電導限流器が種々提案されている。このような超電導
限流器の一つに、電力系統に限流用のコイルを接続し、
このコイルに筒状の超電導体を配置し電磁結合した磁気
遮蔽型超電導限流器と呼ばれているタイプのものがあ
る。
【０００３】この超電導限流器による過電流の限流作用
は以下のように行われる。限流器を冷却容器で十分に冷
却し、超電導体を超電導状態とする。この状態でコイル
に交流電流が流れると、平常時の限流器ではコイルから
生じる磁束が超電導体のマイスナー効果により遮蔽され
る。このため、コイルのインダクタンスは非常に小さい
値となり、従って、平常時においては超電導限流器によ
る電力損失は極めて少ない。
は以下のように行われる。限流器を冷却容器で十分に冷
却し、超電導体を超電導状態とする。この状態でコイル
に交流電流が流れると、平常時の限流器ではコイルから
生じる磁束が超電導体のマイスナー効果により遮蔽され
る。このため、コイルのインダクタンスは非常に小さい
値となり、従って、平常時においては超電導限流器によ
る電力損失は極めて少ない。
【０００４】しかし、電力系統に短絡事故が起こり、コ
イルに流れる過電流により磁束が急増すると臨界状態が
破られ、コイルからの磁束が遮蔽されることなくコイル
と結合する。このため、コイルのインダクタンスが急激
に増加し、これに応じて、コイルに流れる過電流が限流
されることになる。
イルに流れる過電流により磁束が急増すると臨界状態が
破られ、コイルからの磁束が遮蔽されることなくコイル
と結合する。このため、コイルのインダクタンスが急激
に増加し、これに応じて、コイルに流れる過電流が限流
されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような超電導限流
器において、超電導体として高温超電導体を用いる場合
には、高温超電導体は材質が非常にもろいセラミクスで
あるため、補強のための構造基体を設け、その上に超電
導体層を形成することが望ましい。高温超電導体層を形
成するための基体としては、銀等の良導体が用いられる
が、この場合には以下のような問題がある。
器において、超電導体として高温超電導体を用いる場合
には、高温超電導体は材質が非常にもろいセラミクスで
あるため、補強のための構造基体を設け、その上に超電
導体層を形成することが望ましい。高温超電導体層を形
成するための基体としては、銀等の良導体が用いられる
が、この場合には以下のような問題がある。
【０００６】すなわち、電力系統に短絡事故が起こり過
電流がコイルに流れた場合、コイルから生じる磁束が急
激に増加して超電導体の臨界状態を破り、これによって
超電導体が常電導状態となる。このため、コイルから生
じる磁束を遮蔽する効果が失われて、前記限流作用が生
じるのであるが、この状態になると、磁束の変化により
前記導電性の基体内にはうず電流（遮蔽電流）が生じ
る。このうず電流は磁束の変化を抑制するように流れる
ことから、限流動作に必要なコイルのインダクタンスの
増加が制限され、このため、コイルに流れる過電流を充
分に限流することができず、限流器の性能を低下させて
しまう。
電流がコイルに流れた場合、コイルから生じる磁束が急
激に増加して超電導体の臨界状態を破り、これによって
超電導体が常電導状態となる。このため、コイルから生
じる磁束を遮蔽する効果が失われて、前記限流作用が生
じるのであるが、この状態になると、磁束の変化により
前記導電性の基体内にはうず電流（遮蔽電流）が生じ
る。このうず電流は磁束の変化を抑制するように流れる
ことから、限流動作に必要なコイルのインダクタンスの
増加が制限され、このため、コイルに流れる過電流を充
分に限流することができず、限流器の性能を低下させて
しまう。
【０００７】そこで、本発明は、超電導体を導電性基体
に積層した形式の限流器において、限流動作の性能低下
を回避できる高性能の超電導限流器を提供することを目
的としたものである。
に積層した形式の限流器において、限流動作の性能低下
を回避できる高性能の超電導限流器を提供することを目
的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、筒状超電導磁気遮蔽体と該
筒状超電導磁気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有す
る超電導限流器において、前記筒状超電導磁気遮蔽体
が、筒状超電導体層と、周方向の内部電流の発生を妨げ
る電流阻止部を有する筒状導電性基体層との同心状の積
層からなることを特徴とするものである。
め、請求項１に係る発明は、筒状超電導磁気遮蔽体と該
筒状超電導磁気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有す
る超電導限流器において、前記筒状超電導磁気遮蔽体
が、筒状超電導体層と、周方向の内部電流の発生を妨げ
る電流阻止部を有する筒状導電性基体層との同心状の積
層からなることを特徴とするものである。
【０００９】すなわち、限流動作時には、筒状超電導体
層が常電導状態となり、この時超電導体層自体は高抵抗
を有するが、その構造基体である筒状導電性基体層には
磁束変化によってうず電流が生じる。このうず電流によ
って基体層に周方向内部電流が発生すると磁束変化が抑
制されるので、これを電流阻止部によって妨げるもので
ある。
層が常電導状態となり、この時超電導体層自体は高抵抗
を有するが、その構造基体である筒状導電性基体層には
磁束変化によってうず電流が生じる。このうず電流によ
って基体層に周方向内部電流が発生すると磁束変化が抑
制されるので、これを電流阻止部によって妨げるもので
ある。
【００１０】「周方向の内部電流の発生を妨げる」と
は、筒状導電性基体層の内部に周方向に流れようとする
うず電流を完全に遮断すること、またはこのうず電流の
大きさを小さくすることをいう。電流阻止部は、基体層
に絶縁体または高抵抗体を介在させることによっても形
成できる。例えば、筒状導電性基体層の一部に不純物注
入領域を形成し、ここを電流阻止部としても、あるいは
筒状導電性基体層の一部を薄肉化して、ここを電流阻止
部としてもよい。
は、筒状導電性基体層の内部に周方向に流れようとする
うず電流を完全に遮断すること、またはこのうず電流の
大きさを小さくすることをいう。電流阻止部は、基体層
に絶縁体または高抵抗体を介在させることによっても形
成できる。例えば、筒状導電性基体層の一部に不純物注
入領域を形成し、ここを電流阻止部としても、あるいは
筒状導電性基体層の一部を薄肉化して、ここを電流阻止
部としてもよい。
【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１による発
明において、前記電流阻止部が間隙によって形成されて
いることを特徴とするものである。
明において、前記電流阻止部が間隙によって形成されて
いることを特徴とするものである。
【００１２】請求項３に係る発明は、筒状超電導磁気遮
蔽体と該筒状超電導磁気遮蔽体の周りに設けられたコイ
ルを有する超電導限流器において、前記筒状超電導磁気
遮蔽体が、環状超電導体層と、周方向の内部電流の発生
を妨げる電流阻止部を有する環状導電性基体層とを互い
の端面で積層してなる積層体からなることを特徴とする
ものである。
蔽体と該筒状超電導磁気遮蔽体の周りに設けられたコイ
ルを有する超電導限流器において、前記筒状超電導磁気
遮蔽体が、環状超電導体層と、周方向の内部電流の発生
を妨げる電流阻止部を有する環状導電性基体層とを互い
の端面で積層してなる積層体からなることを特徴とする
ものである。
【００１３】すなわち、限流動作時には、環状超電導体
層が常電導状態となり、この時超電導体層自体は高抵抗
を有するが、その構造基体である環状導電性基体層には
磁束変化によってうず電流が生じる。このうず電流によ
って基体層に周方向内部電流が発生すると磁束変化が抑
制されるので、これを電流阻止部によって妨げるもので
ある。
層が常電導状態となり、この時超電導体層自体は高抵抗
を有するが、その構造基体である環状導電性基体層には
磁束変化によってうず電流が生じる。このうず電流によ
って基体層に周方向内部電流が発生すると磁束変化が抑
制されるので、これを電流阻止部によって妨げるもので
ある。
【００１４】この場合も、「周方向の内部電流の発生を
妨げる」とは、環状導電性基体層の内部に周方向に流れ
ようとするうず電流を完全に遮断すること、またはこの
うず電流の大きさを小さくすることをいう。電流阻止部
は、基体層に絶縁体または高抵抗体を介在させることに
よっても形成できる。例えば、環状導電性基体層の一部
に不純物注入領域を形成し、ここを電流阻止部として
も、あるいは環状導電性基体層の一部を薄肉化して、こ
こを電流阻止部としてもよい。
妨げる」とは、環状導電性基体層の内部に周方向に流れ
ようとするうず電流を完全に遮断すること、またはこの
うず電流の大きさを小さくすることをいう。電流阻止部
は、基体層に絶縁体または高抵抗体を介在させることに
よっても形成できる。例えば、環状導電性基体層の一部
に不純物注入領域を形成し、ここを電流阻止部として
も、あるいは環状導電性基体層の一部を薄肉化して、こ
こを電流阻止部としてもよい。
【００１５】また、超電導限流器の限流作用をより高く
するために、筒状超電導磁気遮蔽体を構成する積層の各
々の環状導電性基体層のすべてが、電流阻止部を備えて
いることが望ましい。
するために、筒状超電導磁気遮蔽体を構成する積層の各
々の環状導電性基体層のすべてが、電流阻止部を備えて
いることが望ましい。
【００１６】請求項４に係る発明は、請求項３による発
明において、前記電流阻止部が間隙によって形成されて
いることを特徴とするものである。
明において、前記電流阻止部が間隙によって形成されて
いることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図示例とともに、本発明の
実施の形態について説明する。本発明における第一の実
施形態は、導電性円筒と超電導円筒により作製した円筒
形状の一体型超電導磁気遮蔽体を利用した磁気遮蔽型超
電導限流器である。
実施の形態について説明する。本発明における第一の実
施形態は、導電性円筒と超電導円筒により作製した円筒
形状の一体型超電導磁気遮蔽体を利用した磁気遮蔽型超
電導限流器である。
【００１８】図１は、第一の実施形態による超電導限流
器に用いられる円筒形状の一体型超電導磁気遮蔽体の構
造を示している。筒状導電性基体層を構成する銀円筒２
の外表面には筒状超電導体層を構成する超電導円筒１が
積層されており、銀円筒２には軸方向に両端間に亘るス
リット３が設けられている。このため、銀円筒２内で周
方向に流れようとするうず電流はスリット３で阻止さ
れ、周方向内部電流が発生しない構造となっている。
器に用いられる円筒形状の一体型超電導磁気遮蔽体の構
造を示している。筒状導電性基体層を構成する銀円筒２
の外表面には筒状超電導体層を構成する超電導円筒１が
積層されており、銀円筒２には軸方向に両端間に亘るス
リット３が設けられている。このため、銀円筒２内で周
方向に流れようとするうず電流はスリット３で阻止さ
れ、周方向内部電流が発生しない構造となっている。
【００１９】この超電導磁気遮蔽体は、以下のように作
製される。Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏｘの粉末、アルコ
ール類及びバインダーを混合したスラリーを銀円筒２の
表面にスプレー塗布して層を形成し、これを焼成する。
その後、銀円筒２を円筒内面から軸方向に切削してスリ
ット３を設ける。スリット３には絶縁材を充填しておい
てもよい。
製される。Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏｘの粉末、アルコ
ール類及びバインダーを混合したスラリーを銀円筒２の
表面にスプレー塗布して層を形成し、これを焼成する。
その後、銀円筒２を円筒内面から軸方向に切削してスリ
ット３を設ける。スリット３には絶縁材を充填しておい
てもよい。
【００２０】超電導限流器は、図４に示すように、上記
の如く作製された超電導磁気遮蔽体４１の回りにコイル
４２を巻回し、超電導磁気遮蔽体４１の円筒の中空部に
磁性材コア４３を貫通配置して閉磁路を形成しておくこ
とにより構成される。
の如く作製された超電導磁気遮蔽体４１の回りにコイル
４２を巻回し、超電導磁気遮蔽体４１の円筒の中空部に
磁性材コア４３を貫通配置して閉磁路を形成しておくこ
とにより構成される。
【００２１】この超電導限流器を使用する場合には、電
力系統の回路中に限流器のコイルを直列に挿入する。超
電導限流器は液体窒素等を満たした冷却容器中で臨界温
度以下に冷却し、超電導遮蔽体を超電導状態にして用い
る。例えば、図５は、電力系統の短絡事故を疑似発生す
ることができる限流器性能試験回路に接続した超電導限
流器を示している。この回路は、交流電源５２に接続さ
れた負荷５４に対して限流器のコイル５１を直列接続す
るとともに、負荷５４と並列に疑似短絡用のスイッチ５
３を設けたものである。この回路において、超電導限流
器は図示しない冷却容器内で十分に冷却されている。
力系統の回路中に限流器のコイルを直列に挿入する。超
電導限流器は液体窒素等を満たした冷却容器中で臨界温
度以下に冷却し、超電導遮蔽体を超電導状態にして用い
る。例えば、図５は、電力系統の短絡事故を疑似発生す
ることができる限流器性能試験回路に接続した超電導限
流器を示している。この回路は、交流電源５２に接続さ
れた負荷５４に対して限流器のコイル５１を直列接続す
るとともに、負荷５４と並列に疑似短絡用のスイッチ５
３を設けたものである。この回路において、超電導限流
器は図示しない冷却容器内で十分に冷却されている。
【００２２】このように構成された超電導限流器は以下
のように動作する。電力系統に短絡事故が起きていない
平常時においては、限流器のコイル４２から生じる磁束
は、超電導体のマイスナー効果により、超電導磁気遮蔽
体４１の円筒の中空部に侵入できず、コア４３内には磁
束が流れない。しかし、短絡が起こって限流器のコイル
４２に過電流が流れると、コイル４２から生じる磁束が
急増し、超電導磁気遮蔽体４１による磁気遮蔽効果が失
われる。このため、円筒の中空部に磁束が侵入し、コア
４３の閉磁路に大量の磁束が流れることにより、コイル
４２のインダクタンスが急に増加し、過電流に対する限
流作用を生ずる。このとき、超電導磁気遮蔽体４１の円
筒中空部内の磁束の変化によって銀円筒内にはうず電流
が生じることになるが、銀円筒はスリット３を有してい
るので、周方向内部電流は発生しない。このため、限流
作用に有効な磁束変化は妨げられることがなく、従っ
て、コイルのインダクタンスの増加も妨げられず、その
結果、限流作用が抑制されることはない。このように、
高温超電導体層の構造基体として良導体の銀円筒を利用
していても限流作用の性能低下を防ぐことが可能であ
る。
のように動作する。電力系統に短絡事故が起きていない
平常時においては、限流器のコイル４２から生じる磁束
は、超電導体のマイスナー効果により、超電導磁気遮蔽
体４１の円筒の中空部に侵入できず、コア４３内には磁
束が流れない。しかし、短絡が起こって限流器のコイル
４２に過電流が流れると、コイル４２から生じる磁束が
急増し、超電導磁気遮蔽体４１による磁気遮蔽効果が失
われる。このため、円筒の中空部に磁束が侵入し、コア
４３の閉磁路に大量の磁束が流れることにより、コイル
４２のインダクタンスが急に増加し、過電流に対する限
流作用を生ずる。このとき、超電導磁気遮蔽体４１の円
筒中空部内の磁束の変化によって銀円筒内にはうず電流
が生じることになるが、銀円筒はスリット３を有してい
るので、周方向内部電流は発生しない。このため、限流
作用に有効な磁束変化は妨げられることがなく、従っ
て、コイルのインダクタンスの増加も妨げられず、その
結果、限流作用が抑制されることはない。このように、
高温超電導体層の構造基体として良導体の銀円筒を利用
していても限流作用の性能低下を防ぐことが可能であ
る。
【００２３】第一の実施形態では、周方向内部電流の発
生を妨げる電流阻止部として、銀円筒の一部を切削した
スリットを使用し、周方向内部電流を完全に遮断した
が、高抵抗部により周方向内部電流の発生を抑制するよ
うな電流阻止部としてもよい。例えば、この他にも、銀
円筒の一部に不純物を注入して高抵抗領域を形成するこ
と、あるいは銀円筒の一部を薄肉化することも有効であ
る。
生を妨げる電流阻止部として、銀円筒の一部を切削した
スリットを使用し、周方向内部電流を完全に遮断した
が、高抵抗部により周方向内部電流の発生を抑制するよ
うな電流阻止部としてもよい。例えば、この他にも、銀
円筒の一部に不純物を注入して高抵抗領域を形成するこ
と、あるいは銀円筒の一部を薄肉化することも有効であ
る。
【００２４】第一の実施形態では、円筒形の超電導磁気
遮蔽体を形成するための円筒形の構造基体として銀円筒
を使用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、超電導体層の構造に適した材質であれば銀以外の導
電材料を用いてもよい。
遮蔽体を形成するための円筒形の構造基体として銀円筒
を使用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、超電導体層の構造に適した材質であれば銀以外の導
電材料を用いてもよい。
【００２５】第一の実施形態では、円筒形の超電導磁気
遮蔽体を利用しているが、本発明による限流器の超電導
磁気遮蔽体は円筒形に限らず、周囲にコイルを巻付ける
ことができ、かつ中空部を磁束（コア）が貫通すること
ができる例えば矩形断面等の任意形状の筒状のものでも
よい。
遮蔽体を利用しているが、本発明による限流器の超電導
磁気遮蔽体は円筒形に限らず、周囲にコイルを巻付ける
ことができ、かつ中空部を磁束（コア）が貫通すること
ができる例えば矩形断面等の任意形状の筒状のものでも
よい。
【００２６】第一の実施形態では、超電導磁気遮蔽体の
円筒の中空部に磁性材コアを設けて限流器を構成してい
るが、必ずしもコアを設ける必要はない。但し、平常時
と短絡事故時とのコイルのインダクタンスの差を大きく
するためには、高透磁率のコアを設けることが望まし
い。
円筒の中空部に磁性材コアを設けて限流器を構成してい
るが、必ずしもコアを設ける必要はない。但し、平常時
と短絡事故時とのコイルのインダクタンスの差を大きく
するためには、高透磁率のコアを設けることが望まし
い。
【００２７】本発明に係る第二の実施形態は、超電導限
流器に、複数の円環状の超電導体を軸心方向に積層した
積層型超電導磁気遮蔽体を利用したものである。
流器に、複数の円環状の超電導体を軸心方向に積層した
積層型超電導磁気遮蔽体を利用したものである。
【００２８】図２に第二の実施形態に係る積層型超電導
磁気遮蔽体の構造を示す。この超電導磁気遮蔽体は、複
数の円環状の超電導体を軸方向に筒状に積み重ねて、円
筒形状に構成される。円環状の超電導体は、円環状の銀
基体２２とその上に形成された超電導層２１からなり、
銀基体２２には径方向の間隙２３が設けられ、周方向内
部電流が流れない構造となっている。
磁気遮蔽体の構造を示す。この超電導磁気遮蔽体は、複
数の円環状の超電導体を軸方向に筒状に積み重ねて、円
筒形状に構成される。円環状の超電導体は、円環状の銀
基体２２とその上に形成された超電導層２１からなり、
銀基体２２には径方向の間隙２３が設けられ、周方向内
部電流が流れない構造となっている。
【００２９】この円環状の超電導体は、以下のように作
製される。Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏｘの粉末、アルコ
ール類、およびバインダーを混合したペースト層を銀シ
ートに円環状にスクリーン印刷により形成し、これを焼
成する。その後、超電導体の円環の中空部の銀シートを
打抜いて除去し、銀基体上に超電導体層を有する円環状
の超電導体を作製する。更に、銀基体２２の一部を図３
のように、環状電流の経路を遮断するように銀側から切
削する。このように作製した複数の円環形状の超電導体
を互いの端面で軸方向に積み重ねることにより、円筒形
の超電導磁気遮蔽体が作製される。間隙２３には絶縁体
を充填しておいてもよい。
製される。Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏｘの粉末、アルコ
ール類、およびバインダーを混合したペースト層を銀シ
ートに円環状にスクリーン印刷により形成し、これを焼
成する。その後、超電導体の円環の中空部の銀シートを
打抜いて除去し、銀基体上に超電導体層を有する円環状
の超電導体を作製する。更に、銀基体２２の一部を図３
のように、環状電流の経路を遮断するように銀側から切
削する。このように作製した複数の円環形状の超電導体
を互いの端面で軸方向に積み重ねることにより、円筒形
の超電導磁気遮蔽体が作製される。間隙２３には絶縁体
を充填しておいてもよい。
【００３０】このような超電導磁気遮蔽体を利用した超
電導限流器も、図４に示すように、超電導磁気遮蔽体４
１の回りにコイル４２を巻回し、超電導磁気遮蔽体４１
の円筒の中空部に磁性材コア４３を貫通させて閉磁路を
形成することにより構成される。
電導限流器も、図４に示すように、超電導磁気遮蔽体４
１の回りにコイル４２を巻回し、超電導磁気遮蔽体４１
の円筒の中空部に磁性材コア４３を貫通させて閉磁路を
形成することにより構成される。
【００３１】この超電導限流器を使用する場合には、第
一の実施形態の場合と同様に、電力系統の回路中にコイ
ル４２を接続し、限流器を冷却容器中で冷却して使用す
る。
一の実施形態の場合と同様に、電力系統の回路中にコイ
ル４２を接続し、限流器を冷却容器中で冷却して使用す
る。
【００３２】このように構成された超電導限流器は以下
のように動作する。電力系統に短絡事故が起きていない
平常時においては、第一の実施形態の場合と同様に、限
流器のコイル４２から生じる磁束は、超電導磁気遮蔽体
４１の円筒の中空部に侵入できず、コア４３内には磁束
が流れない。しかし、短絡が起こり限流器のコイル４２
に過電流が流れると、コイル４２から生じる磁束が急増
し、超電導磁気遮蔽体４１による磁気遮蔽効果が失われ
る。このため、円筒の中空部に磁束が侵入し、コア４３
の閉磁路に大量の磁束が流れることによりコイル４２の
インダクタンスが急に増加し、過電流に対する限流作用
を生ずる。このとき、超電導磁気遮蔽体４１の円筒中空
部内の磁束の変化によって、銀基体内にはうず電流が生
じることになるが、銀基体は間隙２３を有しているの
で、周方向内部電流は発生しない。このため限流作用に
有効な磁束変化は妨げられることがなく、従って、コイ
ルのインダクタンスの増加も妨げられず、その結果、限
流作用が抑制されることはない。このように、高温超電
導体層の構造基体として良導体の銀基体を利用していて
も限流作用の性能低下を防ぐことが可能である。
のように動作する。電力系統に短絡事故が起きていない
平常時においては、第一の実施形態の場合と同様に、限
流器のコイル４２から生じる磁束は、超電導磁気遮蔽体
４１の円筒の中空部に侵入できず、コア４３内には磁束
が流れない。しかし、短絡が起こり限流器のコイル４２
に過電流が流れると、コイル４２から生じる磁束が急増
し、超電導磁気遮蔽体４１による磁気遮蔽効果が失われ
る。このため、円筒の中空部に磁束が侵入し、コア４３
の閉磁路に大量の磁束が流れることによりコイル４２の
インダクタンスが急に増加し、過電流に対する限流作用
を生ずる。このとき、超電導磁気遮蔽体４１の円筒中空
部内の磁束の変化によって、銀基体内にはうず電流が生
じることになるが、銀基体は間隙２３を有しているの
で、周方向内部電流は発生しない。このため限流作用に
有効な磁束変化は妨げられることがなく、従って、コイ
ルのインダクタンスの増加も妨げられず、その結果、限
流作用が抑制されることはない。このように、高温超電
導体層の構造基体として良導体の銀基体を利用していて
も限流作用の性能低下を防ぐことが可能である。
【００３３】第二の実施形態では、周方向内部電流の発
生を妨げる電流阻止部として、銀基体の一部を切削した
間隙を使用し、周方向内部電流を完全に遮断したが、高
抵抗部により周方向内部電流の発生を抑制するような電
流阻止部としてもよい。例えば、銀基体の一部に不純物
を注入して高抵抗領域を形成すること、あるいは銀基体
の一部を薄肉化することも有効である。
生を妨げる電流阻止部として、銀基体の一部を切削した
間隙を使用し、周方向内部電流を完全に遮断したが、高
抵抗部により周方向内部電流の発生を抑制するような電
流阻止部としてもよい。例えば、銀基体の一部に不純物
を注入して高抵抗領域を形成すること、あるいは銀基体
の一部を薄肉化することも有効である。
【００３４】第二の実施形態では、筒状超電導磁気遮蔽
体を構成する積層のすべての銀基体に間隙が形成されて
いるが、必ずしもすべての銀基体に間隙が形成されてい
る必要はない。但し、超電導限流器の限流作用をより高
くするためには、すべての銀基体に間隙が形成されてい
ることが望ましい。
体を構成する積層のすべての銀基体に間隙が形成されて
いるが、必ずしもすべての銀基体に間隙が形成されてい
る必要はない。但し、超電導限流器の限流作用をより高
くするためには、すべての銀基体に間隙が形成されてい
ることが望ましい。
【００３５】第二の実施形態では、複数の円環状の超電
導体を軸心方向に積層した円筒形の積層型超電導磁気遮
蔽体を利用しているが、本発明による限流器の超電導磁
気遮蔽体は円筒形に限らず、周囲にコイルを巻付けるこ
とができ、かつ中空部を磁束（コア）が貫通することが
できる筒状のものであればよく、例えば矩形環状の超電
導体を複数積層した磁気遮蔽体を利用してもよい。
導体を軸心方向に積層した円筒形の積層型超電導磁気遮
蔽体を利用しているが、本発明による限流器の超電導磁
気遮蔽体は円筒形に限らず、周囲にコイルを巻付けるこ
とができ、かつ中空部を磁束（コア）が貫通することが
できる筒状のものであればよく、例えば矩形環状の超電
導体を複数積層した磁気遮蔽体を利用してもよい。
【００３６】第二の実施形態では、円筒形の超電導磁気
遮蔽体を形成するための構造基体として銀基体を使用し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、超電導
体層の構造に適した材質であれば銀以外の導電材料を用
いてもよい。
遮蔽体を形成するための構造基体として銀基体を使用し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、超電導
体層の構造に適した材質であれば銀以外の導電材料を用
いてもよい。
【００３７】第二の実施形態では、超電導磁気遮蔽体の
円筒の中空部に磁性材コアを設けて限流器を構成してい
るが、必ずしもコアを設ける必要はない。但し、平常時
と短絡事故時とのコイルのインダクタンスの差を大きく
するためには、高透磁率のコアを設けることが望まし
い。
円筒の中空部に磁性材コアを設けて限流器を構成してい
るが、必ずしもコアを設ける必要はない。但し、平常時
と短絡事故時とのコイルのインダクタンスの差を大きく
するためには、高透磁率のコアを設けることが望まし
い。
【００３８】
【実施例】 （実施例１：一体型超電導遮蔽体）直径５０ｍｍ、長さ
７０ｍｍ、厚さ１ｍｍの銀円筒表面に厚さ２００μｍの
超電導円筒をスプレー塗布により積層した。この超電導
円筒の臨界電流密度を計測したところ１８００Ａ／ｃｍ
2 であった。その後、銀円筒を軸方向に切削してスリッ
トを設けた。
７０ｍｍ、厚さ１ｍｍの銀円筒表面に厚さ２００μｍの
超電導円筒をスプレー塗布により積層した。この超電導
円筒の臨界電流密度を計測したところ１８００Ａ／ｃｍ
2 であった。その後、銀円筒を軸方向に切削してスリッ
トを設けた。
【００３９】この超電導円筒の回りに直径１ｍｍのエナ
メル被覆銅線を２層に１００ターン巻付け、超電導限流
器を作製した。更に、この超電導限流器を、図５に示す
限流器性能試験回路に接続し、限流器を、図示しない冷
却容器内の液体窒素に浸漬した。
メル被覆銅線を２層に１００ターン巻付け、超電導限流
器を作製した。更に、この超電導限流器を、図５に示す
限流器性能試験回路に接続し、限流器を、図示しない冷
却容器内の液体窒素に浸漬した。
【００４０】この回路において、スイッチを開いた状態
で周波数５０Ｈｚでピーク電流値５Ａの電流を通電した
後、スイッチを閉じ短絡事故を疑似発生させ、電流値を
測定した。その結果、電流値は、一瞬２５Ａとなった
が、その後限流し、５Ａとなった。
で周波数５０Ｈｚでピーク電流値５Ａの電流を通電した
後、スイッチを閉じ短絡事故を疑似発生させ、電流値を
測定した。その結果、電流値は、一瞬２５Ａとなった
が、その後限流し、５Ａとなった。
【００４１】（比較例１：一体型超電導遮蔽体）直径５
０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚さ１ｍｍの銀円筒表面に厚さ
２００μｍの超電導円筒をスプレー塗布により積層し、
銀円筒にはスリットを設けないままとした。この超電導
円筒の臨界電流密度を計測したところ１８００Ａ／ｃｍ
2 であった。実施例１と同じ条件で限流器を作製し、限
流器を図５の回路に接続するとともに、限流器を冷却容
器の液体窒素に浸漬した。この回路において、実施例１
と同じ条件で短絡事故を疑似発生させ、電流値を測定し
た。その結果、電流値は、一瞬２５Ａとなり、その後限
流したが，６．５Ａであった。
０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚さ１ｍｍの銀円筒表面に厚さ
２００μｍの超電導円筒をスプレー塗布により積層し、
銀円筒にはスリットを設けないままとした。この超電導
円筒の臨界電流密度を計測したところ１８００Ａ／ｃｍ
2 であった。実施例１と同じ条件で限流器を作製し、限
流器を図５の回路に接続するとともに、限流器を冷却容
器の液体窒素に浸漬した。この回路において、実施例１
と同じ条件で短絡事故を疑似発生させ、電流値を測定し
た。その結果、電流値は、一瞬２５Ａとなり、その後限
流したが，６．５Ａであった。
【００４２】実施例１と比較例１の結果を比較すると、
実施例１の限流器の方が、比較例１の限流器よりも短絡
事故による過電流を制限することができた。
実施例１の限流器の方が、比較例１の限流器よりも短絡
事故による過電流を制限することができた。
【００４３】（実施例２：積層型超電導遮蔽体）直径６
０ｍｍ、厚さ５０μｍの銀基板上に、外形５０ｍｍ、内
径４０ｍｍ、厚さ２００μｍの円環状の超電導体をスク
リーン印刷により積層した。この超電導体の臨界電流密
度を計測したところ１６００Ａ／ｃｍ2 であった。その
後、超電導体の中空部の銀を打抜いて円環状の超電導体
を作製した。更に、この円環状の超電導体を銀側から削
り、銀基板に径方向の間隙を設けた。
０ｍｍ、厚さ５０μｍの銀基板上に、外形５０ｍｍ、内
径４０ｍｍ、厚さ２００μｍの円環状の超電導体をスク
リーン印刷により積層した。この超電導体の臨界電流密
度を計測したところ１６００Ａ／ｃｍ2 であった。その
後、超電導体の中空部の銀を打抜いて円環状の超電導体
を作製した。更に、この円環状の超電導体を銀側から削
り、銀基板に径方向の間隙を設けた。
【００４４】この円環状の超電導体を５０枚積み重ねて
超電導磁気遮蔽体を作製し、この超電導磁気遮蔽体の回
りに直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を２層に１００ター
ン巻付け、超電導限流器を作製した。更に、実施例１と
同様に、超電導限流器を図５の回路に接続し、限流器を
図示しない冷却容器内の液体窒素に浸漬した。
超電導磁気遮蔽体を作製し、この超電導磁気遮蔽体の回
りに直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を２層に１００ター
ン巻付け、超電導限流器を作製した。更に、実施例１と
同様に、超電導限流器を図５の回路に接続し、限流器を
図示しない冷却容器内の液体窒素に浸漬した。
【００４５】この回路において、スイッチを開いた状態
で周波数５０Ｈｚでピーク電流値５Ａの電流を通電した
後、スイッチを閉じ短絡事故を疑似発生させ、電流値を
測定した。その結果、電流値は、一瞬５０Ａとなった
が、その後限流し、１５Ａとなった。
で周波数５０Ｈｚでピーク電流値５Ａの電流を通電した
後、スイッチを閉じ短絡事故を疑似発生させ、電流値を
測定した。その結果、電流値は、一瞬５０Ａとなった
が、その後限流し、１５Ａとなった。
【００４６】（比較例２：積層型超電導遮蔽体）直径６
０ｍｍ、厚さ５０μｍの銀シート上に、外形５０ｍｍ、
内径４０ｍｍ、厚さ２００μｍの円環状の超電導体をス
クリーン印刷により積層した。この超電導体の臨界電流
密度を計測したところ１６００Ａ／ｃｍ2 であった。そ
の後、超電導体の中空部の銀シートを打抜いて円環状の
超電導体とし、銀シートには間隙を設けないままとし
た。実施例２と同じ条件で、超電導体及び限流器を作製
し、限流器を図５の回路に接続するとともに、限流器を
冷却容器の液体窒素に浸漬した。
０ｍｍ、厚さ５０μｍの銀シート上に、外形５０ｍｍ、
内径４０ｍｍ、厚さ２００μｍの円環状の超電導体をス
クリーン印刷により積層した。この超電導体の臨界電流
密度を計測したところ１６００Ａ／ｃｍ2 であった。そ
の後、超電導体の中空部の銀シートを打抜いて円環状の
超電導体とし、銀シートには間隙を設けないままとし
た。実施例２と同じ条件で、超電導体及び限流器を作製
し、限流器を図５の回路に接続するとともに、限流器を
冷却容器の液体窒素に浸漬した。
【００４７】この回路において、実施例２と同じ条件で
短絡事故を疑似発生させ、電流値を測定した。その結
果、電流値は、一瞬５０Ａとなり、その後限流したが、
２０Ａであった。
短絡事故を疑似発生させ、電流値を測定した。その結
果、電流値は、一瞬５０Ａとなり、その後限流したが、
２０Ａであった。
【００４８】実施例２と比較例２の結果を比較すると、
実施例２の限流器の方が、比較例２の限流器よりも短絡
事故による過電流を制限することができた。
実施例２の限流器の方が、比較例２の限流器よりも短絡
事故による過電流を制限することができた。
【００４９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の各請求項に
係る発明は、超電導体層からなる超電導磁気遮蔽体を有
する超電導限流器において、導電性基体層を使用してい
る場合にも、充分な限流作用を生じ、限流器の性能低下
を防止できるという効果を有する。
係る発明は、超電導体層からなる超電導磁気遮蔽体を有
する超電導限流器において、導電性基体層を使用してい
る場合にも、充分な限流作用を生じ、限流器の性能低下
を防止できるという効果を有する。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る超電導限流器に
用いられる一体型超電導磁気遮蔽体の構成を示す模式斜
視図である。
用いられる一体型超電導磁気遮蔽体の構成を示す模式斜
視図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る超電導限流器に
用いられる積層型超電導磁気遮蔽体の構成を示す模式斜
視図である。
用いられる積層型超電導磁気遮蔽体の構成を示す模式斜
視図である。
【図３】環状導電性基板に設ける間隙の様子を示す断面
図である。
図である。
【図４】超電導限流器の概略構成を示す模式図である。
【図５】限流器性能試験回路の回路図である。
１：超電導円筒 ２：銀円筒 ３：スリット ２１：超電導層 ２２：銀基体 ２３：間隙 ３１：銀基体 ３２：間隙 ４１：超電導体 ４２：コイル ４３：磁性材コア ５１：超電導限流器 ５２：交流電源 ５３：スイッチ ５４：負荷
Claims (4)
- 【請求項１】 筒状超電導磁気遮蔽体と該筒状超電導磁
気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有する超電導限流
器において、 前記筒状超電導磁気遮蔽体が、筒状超電導体層と、周方
向の内部電流の発生を妨げる電流阻止部を有する筒状導
電性基体層との同心状の積層からなることを特徴とする
超電導限流器。 - 【請求項２】 前記電流阻止部が間隙によって形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の超電導限流
器。 - 【請求項３】 筒状超電導磁気遮蔽体と該筒状超電導磁
気遮蔽体の周りに設けられたコイルを有する超電導限流
器において、 前記筒状超電導磁気遮蔽体が、環状超電導体層と、周方
向の内部電流の発生を妨げる電流阻止部を有する環状導
電性基体層とを互いの端面で積層してなる積層体からな
ることを特徴とする超電導限流器。 - 【請求項４】 前記電流阻止部が間隙によって形成され
ていることを特徴とする請求項３に記載の超電導限流
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347564A JPH09172206A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 超電導限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347564A JPH09172206A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 超電導限流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172206A true JPH09172206A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18391080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7347564A Pending JPH09172206A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 超電導限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172206A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6552415B1 (en) | 1998-08-14 | 2003-04-22 | Abb Research Ltd | Electrically stabilized thin-film high-temperature superconductor and method for the production thereof |
| JP2007189228A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | European High Temperature Superconductors Gmbh & Co Kg | 電流調整用の電気デバイス |
| CN114974795A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法 |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7347564A patent/JPH09172206A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6552415B1 (en) | 1998-08-14 | 2003-04-22 | Abb Research Ltd | Electrically stabilized thin-film high-temperature superconductor and method for the production thereof |
| JP2007189228A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | European High Temperature Superconductors Gmbh & Co Kg | 電流調整用の電気デバイス |
| CN114974795A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法 |
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