JPH1066255A - 酸化物超電導限流素子 - Google Patents
酸化物超電導限流素子Info
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- JPH1066255A JPH1066255A JP8241083A JP24108396A JPH1066255A JP H1066255 A JPH1066255 A JP H1066255A JP 8241083 A JP8241083 A JP 8241083A JP 24108396 A JP24108396 A JP 24108396A JP H1066255 A JPH1066255 A JP H1066255A
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- Japan
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- current
- oxide superconductor
- circuit
- main lead
- lead wire
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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)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型の素子で短絡事故発生時に短絡電流を高
速に抑制できるようにする。 【解決手段】 酸化物超電導体１は、主リード線２が接
続されている方向と、それと直角なｃ軸方向に異方性を
有している。そのような酸化物超電導体１のｃ軸方向両
端面に制御リード線３を接続し、その内の一方の制御リ
ード線３は、酸化物超電導体１の前段の主リード線２に
接続し、他方の制御リード線３は、酸化物超電導体１の
後段の主リード線２に接続する。そのようにして、主リ
ード線２から分岐した電流を、酸化物超電導体１のｃ軸
方向に流すことにより、過大電流が流れたときに、酸化
物超電導体１を高速に常電導化させ、その結果発生する
抵抗で電流を抑制させる。
速に抑制できるようにする。 【解決手段】 酸化物超電導体１は、主リード線２が接
続されている方向と、それと直角なｃ軸方向に異方性を
有している。そのような酸化物超電導体１のｃ軸方向両
端面に制御リード線３を接続し、その内の一方の制御リ
ード線３は、酸化物超電導体１の前段の主リード線２に
接続し、他方の制御リード線３は、酸化物超電導体１の
後段の主リード線２に接続する。そのようにして、主リ
ード線２から分岐した電流を、酸化物超電導体１のｃ軸
方向に流すことにより、過大電流が流れたときに、酸化
物超電導体１を高速に常電導化させ、その結果発生する
抵抗で電流を抑制させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路におい
て、短絡等の事故発生時に流れる過大電流を抑制する酸
化物超電導限流素子に関するものである。
て、短絡等の事故発生時に流れる過大電流を抑制する酸
化物超電導限流素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導体を電気回路に直列に挿入し、短
絡等の事故発生時にその超電導体を常電導体に変化さ
せ、その抵抗分で電流を抑制するようにした超電導限流
素子は、特開昭64-25502号公報や特開昭64-26330号公報
等に開示されている。
絡等の事故発生時にその超電導体を常電導体に変化さ
せ、その抵抗分で電流を抑制するようにした超電導限流
素子は、特開昭64-25502号公報や特開昭64-26330号公報
等に開示されている。
【０００３】図９は、第１従来例を示す図である。図９
において、１は酸化物超電導体、Ｅは電源、Ｒは負荷で
ある。この超電導限流素子は、回路に通常の電流が流れ
ているときは、抵抗が０となっていて電流をそのまま流
す。しかし、回路に短絡電流等の過大電流が流れると、
酸化物超電導体１の臨界電流を超えることで、酸化物超
電導体１が常電導化し、その時の常電導抵抗で回路電流
を抑えるようにしている。
において、１は酸化物超電導体、Ｅは電源、Ｒは負荷で
ある。この超電導限流素子は、回路に通常の電流が流れ
ているときは、抵抗が０となっていて電流をそのまま流
す。しかし、回路に短絡電流等の過大電流が流れると、
酸化物超電導体１の臨界電流を超えることで、酸化物超
電導体１が常電導化し、その時の常電導抵抗で回路電流
を抑えるようにしている。
【０００４】また、図１０は、第２従来例を示す図であ
る。符号１，Ｅ，Ｒは、図９のものに対応し、Ｈは加熱
ヒータ、ＥH はヒータ電源、１５はスイッチ、ＣＴは電
流変成器である。この超電導限流素子も、回路に通常の
電流が流れているときは、抵抗が０となっていて電流を
そのまま流す。しかし、回路に短絡電流等の過大電流が
流れると、それを電流変成器ＣＴで検出し、制御装置１
４によりスイッチ１５を閉じて、加熱ヒータＨに通電
し、酸化物超電導体１を強制的に加熱する。その結果、
酸化物超電導体１が常電導化し、その時の常電導抵抗で
回路電流を抑えるようにしている。
る。符号１，Ｅ，Ｒは、図９のものに対応し、Ｈは加熱
ヒータ、ＥH はヒータ電源、１５はスイッチ、ＣＴは電
流変成器である。この超電導限流素子も、回路に通常の
電流が流れているときは、抵抗が０となっていて電流を
そのまま流す。しかし、回路に短絡電流等の過大電流が
流れると、それを電流変成器ＣＴで検出し、制御装置１
４によりスイッチ１５を閉じて、加熱ヒータＨに通電
し、酸化物超電導体１を強制的に加熱する。その結果、
酸化物超電導体１が常電導化し、その時の常電導抵抗で
回路電流を抑えるようにしている。
【０００５】このように、酸化物超電導体１を限流素子
として用いれば、常時は電圧降下がなく、短絡電流等の
過大電流が流れた時には抵抗値が増大して大きな電流抑
制効果が得られる。しかも、臨界温度は液体窒素の沸点
以上のものを用いることができるため、冷媒として比較
的安価な液体窒素を使用できて経済的である。
として用いれば、常時は電圧降下がなく、短絡電流等の
過大電流が流れた時には抵抗値が増大して大きな電流抑
制効果が得られる。しかも、臨界温度は液体窒素の沸点
以上のものを用いることができるため、冷媒として比較
的安価な液体窒素を使用できて経済的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た第１従来例には、過大電流による抵抗上昇速度が金属
系超電導体に比較して緩慢で、その分、過大電流が流れ
る時間が長くなるという問題点があった。また、第２従
来例には、過大電流による抵抗上昇速度が緩慢であるこ
とと、臨界温度が金属系超電導体に比較して格段に高
く、しかも、酸化物超電導体の比熱が大きいことから、
常電導化させるのに大容量の加熱ヒータが必要で装置が
大型化する上、冷媒を多量に消費するという問題点があ
った。
た第１従来例には、過大電流による抵抗上昇速度が金属
系超電導体に比較して緩慢で、その分、過大電流が流れ
る時間が長くなるという問題点があった。また、第２従
来例には、過大電流による抵抗上昇速度が緩慢であるこ
とと、臨界温度が金属系超電導体に比較して格段に高
く、しかも、酸化物超電導体の比熱が大きいことから、
常電導化させるのに大容量の加熱ヒータが必要で装置が
大型化する上、冷媒を多量に消費するという問題点があ
った。
【０００７】本発明は、そのような問題点を解決し、短
絡等の事故発生時に短絡電流等の過大電流を迅速に抑制
できるようにすると共に、外部加熱装置等を必要とせず
に装置を小型化することを課題とするものである。
絡等の事故発生時に短絡電流等の過大電流を迅速に抑制
できるようにすると共に、外部加熱装置等を必要とせず
に装置を小型化することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の酸化物超電導限流素子では、臨界電流密度
に異方性のある酸化物超電導体の臨界電流密度が大きい
方向の両端面に主電流を流すための主リード線を取り付
け、臨界電流密度が小さい方向の両端面に制御電流を流
すための制御リード線を取り付け、その内の一方の制御
リード線を一方の主リード線に接続し、他方の制御リー
ド線を他方の主リード線に接続するようにした。
め、本発明の酸化物超電導限流素子では、臨界電流密度
に異方性のある酸化物超電導体の臨界電流密度が大きい
方向の両端面に主電流を流すための主リード線を取り付
け、臨界電流密度が小さい方向の両端面に制御電流を流
すための制御リード線を取り付け、その内の一方の制御
リード線を一方の主リード線に接続し、他方の制御リー
ド線を他方の主リード線に接続するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。まず、本発明で利用する酸
化物超電導体の臨界電流密度の異方性について説明す
る。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導体に代表される酸
化物超電導体は、一般にｃ軸方向の臨界電流密度とｃ軸
と直角方向の臨界電流密度に大きな差があり、通常ｃ軸
方向の臨界電流密度は、ｃ軸と直角方向の臨界電流密度
に比較して小さい。したがって、ｃ軸方向の断面積を調
整してｃ軸方向の臨界電流をその直角方向の臨界電流よ
り小さくすることができる。
に基づいて詳細に説明する。まず、本発明で利用する酸
化物超電導体の臨界電流密度の異方性について説明す
る。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導体に代表される酸
化物超電導体は、一般にｃ軸方向の臨界電流密度とｃ軸
と直角方向の臨界電流密度に大きな差があり、通常ｃ軸
方向の臨界電流密度は、ｃ軸と直角方向の臨界電流密度
に比較して小さい。したがって、ｃ軸方向の断面積を調
整してｃ軸方向の臨界電流をその直角方向の臨界電流よ
り小さくすることができる。
【００１０】そのように結晶配向されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−Ｏ酸化物超電導体を図２のように接続した場合を例に
して、スイッチング動作を説明する。この回路では、ｃ
軸方向の電流ＩZ を制御電流として、その直角方向（ａ
ｂ面を通過する方向）の電流ＩXYを遮断することができ
る。
−Ｏ酸化物超電導体を図２のように接続した場合を例に
して、スイッチング動作を説明する。この回路では、ｃ
軸方向の電流ＩZ を制御電流として、その直角方向（ａ
ｂ面を通過する方向）の電流ＩXYを遮断することができ
る。
【００１１】図３は、スイッチング動作測定回路図であ
る。図３において、符号は、図２のものに対応し、４，
５は抵抗である。直流電源Ｅ1 により酸化物超電導体１
に電流ＩXYを流している。そして、そのとき酸化物超電
導体１の両端に生じる電圧ＶXYをＸＹ記録計６に入力す
る。また、直流電源Ｅ2 により酸化物超電導体１のｃ軸
方向に電流ＩZ を流す。直流電源Ｅ2 の電圧は可変にな
っており、電流ＩZ は、変化させることができるように
なっている。そのとき、電流ＩZ に対応する抵抗５の両
端の電圧を、ＸＹ記録計６に入力する。
る。図３において、符号は、図２のものに対応し、４，
５は抵抗である。直流電源Ｅ1 により酸化物超電導体１
に電流ＩXYを流している。そして、そのとき酸化物超電
導体１の両端に生じる電圧ＶXYをＸＹ記録計６に入力す
る。また、直流電源Ｅ2 により酸化物超電導体１のｃ軸
方向に電流ＩZ を流す。直流電源Ｅ2 の電圧は可変にな
っており、電流ＩZ は、変化させることができるように
なっている。そのとき、電流ＩZ に対応する抵抗５の両
端の電圧を、ＸＹ記録計６に入力する。
【００１２】図４は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導
体の電流−電圧特性を示す図である。横軸は、図３にお
ける抵抗５の両端電圧から求めた電流ＩZ を示し、縦軸
は、酸化物超電導体１の両端の電圧ＶXYを示している。
図４より明らかなように、電流ＩZ が１０Ａ付近で急激
な電圧ＶXYの発生、すなわち、酸化物超電導体１の常電
導化による抵抗発生がみられる。本発明は、このスイッ
チング特性を利用している。
体の電流−電圧特性を示す図である。横軸は、図３にお
ける抵抗５の両端電圧から求めた電流ＩZ を示し、縦軸
は、酸化物超電導体１の両端の電圧ＶXYを示している。
図４より明らかなように、電流ＩZ が１０Ａ付近で急激
な電圧ＶXYの発生、すなわち、酸化物超電導体１の常電
導化による抵抗発生がみられる。本発明は、このスイッ
チング特性を利用している。
【００１３】図１は、本発明の実施形態を示す図であ
る。図１において、１はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電
導体等の臨界電流密度に異方性のある酸化物超電導体、
２は主リード線、３は制御リード線である。酸化物超電
導体１は、主リード線２が接続されている両端面を結ぶ
方向と直角にｃ軸方向が配向する異方性を有している。
本発明では、酸化物超電導体１のｃ軸方向両端面に制御
リード線３を接続し、その内の一方の制御リード線３
は、酸化物超電導体１の前段の主リード線２に接続し、
他方の制御リード線３は、酸化物超電導体１の後段の主
リード線２に接続する。そのようにして、主リード線２
から分岐した電流を、酸化物超電導体１のｃ軸方向に流
し、その後、再び主リード線２に戻すようにしている。
る。図１において、１はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電
導体等の臨界電流密度に異方性のある酸化物超電導体、
２は主リード線、３は制御リード線である。酸化物超電
導体１は、主リード線２が接続されている両端面を結ぶ
方向と直角にｃ軸方向が配向する異方性を有している。
本発明では、酸化物超電導体１のｃ軸方向両端面に制御
リード線３を接続し、その内の一方の制御リード線３
は、酸化物超電導体１の前段の主リード線２に接続し、
他方の制御リード線３は、酸化物超電導体１の後段の主
リード線２に接続する。そのようにして、主リード線２
から分岐した電流を、酸化物超電導体１のｃ軸方向に流
し、その後、再び主リード線２に戻すようにしている。
【００１４】そして、図５に示すように、このような本
発明の酸化物超電導限流素子の主リード線２に直流電源
８を接続し、酸化物超電導体１の両端に電圧計９を接続
して、酸化物超電導体１に流す電流を徐々に増加させて
いったところ、図７（イ）に示すように、電圧計９は立
ち上がりの速い電圧発生を示した。一方、それと比較す
るため、制御リード線３のない状態で同様な測定を行っ
たところ、図７（ロ）に示すように、酸化物超電導体１
の両端の電圧は、緩慢に上昇していった。この結果から
明らかなように、制御リード線３を接続したことによ
り、酸化物超電導体１の常電導化が高速になっている。
なお、電圧が上昇した後に、電圧及び電流がシャープに
０になっているのは、限流素子を保護するために電源を
遮断したためである。
発明の酸化物超電導限流素子の主リード線２に直流電源
８を接続し、酸化物超電導体１の両端に電圧計９を接続
して、酸化物超電導体１に流す電流を徐々に増加させて
いったところ、図７（イ）に示すように、電圧計９は立
ち上がりの速い電圧発生を示した。一方、それと比較す
るため、制御リード線３のない状態で同様な測定を行っ
たところ、図７（ロ）に示すように、酸化物超電導体１
の両端の電圧は、緩慢に上昇していった。この結果から
明らかなように、制御リード線３を接続したことによ
り、酸化物超電導体１の常電導化が高速になっている。
なお、電圧が上昇した後に、電圧及び電流がシャープに
０になっているのは、限流素子を保護するために電源を
遮断したためである。
【００１５】また、図６に示すように、図１の素子の主
リード線２に交流電源１０と負荷１１を接続し、酸化物
超電導体１の両端に電圧計１３を接続し、負荷１１の両
端に電圧計１２を接続して、交流電源１０の周波数を１
０Ｈｚとし、その電圧を徐々に上げていって酸化物超電
導体１に流す電流を徐々に増加させていった。また、制
御リード線３のない状態で同様な測定を行った。その結
果、制御リード線３を接続しない場合は、図８（ハ）に
示すように、負荷１１を流れる電流は最終的に電源の電
流容量一杯の８０Ａまで上昇した。それに対して、制御
リード線３を接続した場合は、図８（イ）に示すよう
に、交流電源１０の電源電圧の上昇に応じて酸化物超電
導体１の両端の電圧が上昇していっても、図８（ロ）に
示すように、負荷１１を流れる電流は６０Ａに抑制され
た。
リード線２に交流電源１０と負荷１１を接続し、酸化物
超電導体１の両端に電圧計１３を接続し、負荷１１の両
端に電圧計１２を接続して、交流電源１０の周波数を１
０Ｈｚとし、その電圧を徐々に上げていって酸化物超電
導体１に流す電流を徐々に増加させていった。また、制
御リード線３のない状態で同様な測定を行った。その結
果、制御リード線３を接続しない場合は、図８（ハ）に
示すように、負荷１１を流れる電流は最終的に電源の電
流容量一杯の８０Ａまで上昇した。それに対して、制御
リード線３を接続した場合は、図８（イ）に示すよう
に、交流電源１０の電源電圧の上昇に応じて酸化物超電
導体１の両端の電圧が上昇していっても、図８（ロ）に
示すように、負荷１１を流れる電流は６０Ａに抑制され
た。
【００１６】なお、上記実施形態では、酸化物超電導体
として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導体を用いた
が、臨界電流密度に異方性のあるものであれば、その他
の酸化物超電導体を用いることができる。また、上記実
施形態では、両制御リード線３，３を直接、主リード線
２，２に接続したが、いずれかの制御リード線３に直列
に制限抵抗を挿入し、制御電流ＩZ を調整するようにし
てもよい。
として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導体を用いた
が、臨界電流密度に異方性のあるものであれば、その他
の酸化物超電導体を用いることができる。また、上記実
施形態では、両制御リード線３，３を直接、主リード線
２，２に接続したが、いずれかの制御リード線３に直列
に制限抵抗を挿入し、制御電流ＩZ を調整するようにし
てもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の酸化物超電導
限流素子によれば、臨界電流密度が小さい方向の両端面
に制御電流を流すための制御リード線を取り付け、その
内の一方の制御リード線を一方の主リード線に接続し、
他方の制御リード線を他方の主リード線に接続したの
で、短絡等の事故発生時に過大電流を迅速に抑制できる
と共に、外部加熱装置等を必要とせずに装置を小型化す
ることができる。
限流素子によれば、臨界電流密度が小さい方向の両端面
に制御電流を流すための制御リード線を取り付け、その
内の一方の制御リード線を一方の主リード線に接続し、
他方の制御リード線を他方の主リード線に接続したの
で、短絡等の事故発生時に過大電流を迅速に抑制できる
と共に、外部加熱装置等を必要とせずに装置を小型化す
ることができる。
【図１】 本発明の実施形態を示す図
【図２】 異方性を有する酸化物超電導体のスイッチン
グ動作回路図
グ動作回路図
【図３】 スイッチング動作測定回路図
【図４】 Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ酸化物超電導体の電流−
電圧特性を示す図
電圧特性を示す図
【図５】 直流回路への適用例を示す図
【図６】 交流回路への適用例を示す図
【図７】 直流回路における電流−電圧特性を示す図
【図８】 交流回路における電流−電圧特性を示す図
【図９】 第１従来例を示す図
【図１０】 第２従来例を示す図
１ 酸化物超電導体 ２ 主リード線 ３ 制御リード線 ４，５ 抵抗 ８ 直流電源 ９，１２，１３ 電圧計 １０ 交流電源 １１ 負荷 １５ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一柳 直隆 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町北関山20番地の １ 中部電力株式会社内 (72)発明者 下之園 隆明 愛知県名古屋市緑区大高町北関山20番地の １ 中部電力株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 臨界電流密度に異方性のある酸化物超電
導体(1) の臨界電流密度が大きい方向の両端面に主電流
を流すための主リード線(2) を取り付け、臨界電流密度
が小さい方向の両端面に制御電流を流すための制御リー
ド線(3) を取り付け、その内の一方の制御リード線(3)
を一方の主リード線(2) に接続し、他方の制御リード線
(3) を他方の主リード線(2) に接続したことを特徴とす
る酸化物超電導限流素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8241083A JPH1066255A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 酸化物超電導限流素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8241083A JPH1066255A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 酸化物超電導限流素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1066255A true JPH1066255A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=17069045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8241083A Pending JPH1066255A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 酸化物超電導限流素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1066255A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007236108A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Toshiba Corp | 超電導限流装置および電力システム |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP8241083A patent/JPH1066255A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007236108A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Toshiba Corp | 超電導限流装置および電力システム |
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