JPS62238606A - 超電導エネルギ−貯蔵システムの保護装置 - Google Patents
超電導エネルギ−貯蔵システムの保護装置Info
- Publication number
- JPS62238606A JPS62238606A JP61080043A JP8004386A JPS62238606A JP S62238606 A JPS62238606 A JP S62238606A JP 61080043 A JP61080043 A JP 61080043A JP 8004386 A JP8004386 A JP 8004386A JP S62238606 A JPS62238606 A JP S62238606A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- short
- superconducting
- coil
- gto
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
-
- 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
- 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
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は超電導エネルギー貯蔵システムの保護装置に関
し、特にコイル両端に過電圧が発生した時の保護に関す
る。
し、特にコイル両端に過電圧が発生した時の保護に関す
る。
（従来の技術）
超電導コイルの抵抗弁はほとんど零に近いため、コイル
の時定数が非常に大きい。そのため超電導コイルに直流
電流を流して環流させ、エネルギーを貯蔵し、電力のピ
ーク負荷対策に用いる超電導エネルギー貯蔵システム（
以下ＳＹＥＳと略す）の研究が進められている。ＳＹＥ
Ｓは長時間にわたる電力調整のほか、短時間でも応答可
能なため、ＳＹＥＳを系統に接続する変換装置として、
自己消弧可能な素子（以下ＧＴＯと略す）を用いた自励
式変換装置を用いれば、系統安定化、系統無効電力補信
等の機能を有することができる。
の時定数が非常に大きい。そのため超電導コイルに直流
電流を流して環流させ、エネルギーを貯蔵し、電力のピ
ーク負荷対策に用いる超電導エネルギー貯蔵システム（
以下ＳＹＥＳと略す）の研究が進められている。ＳＹＥ
Ｓは長時間にわたる電力調整のほか、短時間でも応答可
能なため、ＳＹＥＳを系統に接続する変換装置として、
自己消弧可能な素子（以下ＧＴＯと略す）を用いた自励
式変換装置を用いれば、系統安定化、系統無効電力補信
等の機能を有することができる。
第２図に従来のＳＭＥＳを示す。第２図において１八〜
１Ｃは交流母線、２は交流しゃ断器、３は変圧器、４Ａ
〜４Ｆはゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ） 、５
Ａ〜５ＦはＧＴＯスイッチング時のサージ吸収コンデン
サ、６Ａ〜６Ｆはダンピング用抵抗、７はＧＴＯ４Ａ〜
４Ｆ、サージ吸収コンデンサ５Ａ〜５Ｆ、ダンピング用
抵抗６Ａ〜６Ｆにより構成されるＧＴＯ変換器、８は超
電導コイルである。
１Ｃは交流母線、２は交流しゃ断器、３は変圧器、４Ａ
〜４Ｆはゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ） 、５
Ａ〜５ＦはＧＴＯスイッチング時のサージ吸収コンデン
サ、６Ａ〜６Ｆはダンピング用抵抗、７はＧＴＯ４Ａ〜
４Ｆ、サージ吸収コンデンサ５Ａ〜５Ｆ、ダンピング用
抵抗６Ａ〜６Ｆにより構成されるＧＴＯ変換器、８は超
電導コイルである。
第２図においては、まずＧＴＯ変換器７により超電導コ
イル８に適切な電流を流す。その俊、超電導エネルギー
貯蔵システムの使用目的により自由に有効電力、無効電
力を制御することができる。
イル８に適切な電流を流す。その俊、超電導エネルギー
貯蔵システムの使用目的により自由に有効電力、無効電
力を制御することができる。
ＧＴＯ変換器は一般的にはＰＮＭ制御を行って有効電力
、無効電力の制御を行っている。
、無効電力の制御を行っている。
（発明が解決しようとする問題点）
第２図に示したようなＳＭＥＳにおけるＧＴＯ変換器７
は、コイル８を流れる電流によってエネルギーを貯蔵す
るというＳＭＥＳの性格上、電流型の変換器となる。電
流型の変換器においては、回路が開放状態になると、過
大電圧の発生を招く。
は、コイル８を流れる電流によってエネルギーを貯蔵す
るというＳＭＥＳの性格上、電流型の変換器となる。電
流型の変換器においては、回路が開放状態になると、過
大電圧の発生を招く。
つまり、第２図におけるＧＴＯ４Ａ、４Ｂ、４Ｇのうち
の少くとも１つと、４Ｄ、４Ｅ、４ＦのＧＴＯのう′ち
少くとも１つは必ずオン状態としなくてはならない。通
常運転時は開放状態とならないよう制御を行っているが
、ＧＴＯが誤消弧あるいは誤不点弧した場合は、超電導
コイル８を流れる電流が、ＧＴＯのサージ吸収用コンデ
ンサ５Ａ〜５Ｆに流れ込み、急俊な立上りの過電圧が発
生し、超電導コイルの絶縁破壊、ＧＴＯの破壊等の不具
合が発生する。
の少くとも１つと、４Ｄ、４Ｅ、４ＦのＧＴＯのう′ち
少くとも１つは必ずオン状態としなくてはならない。通
常運転時は開放状態とならないよう制御を行っているが
、ＧＴＯが誤消弧あるいは誤不点弧した場合は、超電導
コイル８を流れる電流が、ＧＴＯのサージ吸収用コンデ
ンサ５Ａ〜５Ｆに流れ込み、急俊な立上りの過電圧が発
生し、超電導コイルの絶縁破壊、ＧＴＯの破壊等の不具
合が発生する。
例えば直流電流１０ＫＡ程度のシステムで試算してみる
。ＧＴＯのサージ吸収用コンデンサを１，５ＫＡＬ、ヤ
断に６μＦ程度必要とすると、合成容量（Ｃｔｏｔａｌ
）は ＣｔＯｔａ Ｉ ＝ 」射すシＸ ６ ｕ Ｆ Ｘ ３
アーム１．５ＫＡ ＝１２０μＦ であり、誤消弧、誤不点弧時の電圧の立上りはになる。
。ＧＴＯのサージ吸収用コンデンサを１，５ＫＡＬ、ヤ
断に６μＦ程度必要とすると、合成容量（Ｃｔｏｔａｌ
）は ＣｔＯｔａ Ｉ ＝ 」射すシＸ ６ ｕ Ｆ Ｘ ３
アーム１．５ＫＡ ＝１２０μＦ であり、誤消弧、誤不点弧時の電圧の立上りはになる。
現在、開発されているＧＴＯの中で最も高い耐圧４ＫＶ
まで、５ｈｓ以下で到達してしまう。この様な速い立上
りの過電圧は通常の電圧検出器で電圧を検出しレベル検
出し保護動作指令を与えていたのでは間にあわない場合
が多い。
まで、５ｈｓ以下で到達してしまう。この様な速い立上
りの過電圧は通常の電圧検出器で電圧を検出しレベル検
出し保護動作指令を与えていたのでは間にあわない場合
が多い。
本発明の目的は前述した急俊な立上りの過電圧が発生し
てもシステムを保護することができかつ超電導コイルの
エネルギーを保存し、再起動することができる超電導エ
ネルギー貯蔵システムの保護装置を提供することにある
。
てもシステムを保護することができかつ超電導コイルの
エネルギーを保存し、再起動することができる超電導エ
ネルギー貯蔵システムの保護装置を提供することにある
。
（問題点を解決するための手段）
第１図に本発明の一実施例を示す。本発明にあていは、
超電導コイルの両端に発生する過電圧により自己点弧す
る短絡スイッチ１０と短絡スイッチ１０が動作したこと
を検出してコイル両端を短絡する永久スイッチ１６を設
ける。
超電導コイルの両端に発生する過電圧により自己点弧す
る短絡スイッチ１０と短絡スイッチ１０が動作したこと
を検出してコイル両端を短絡する永久スイッチ１６を設
ける。
（作 用）
過電圧が発生すると短絡スイッチ１ｏが高速に点弧しＧ
ＴＯ変換器７超電導コイル８を保護すると共に、短絡ス
イッチ１０に流れる電流を検出し、永久スイッチ１６の
ヒータ用電源１４をオフとし、永久スイッチ１６を永久
スイッチモードに移行させ超電導コイル８と永久スイッ
チ１６との間で電流を循環させる。
ＴＯ変換器７超電導コイル８を保護すると共に、短絡ス
イッチ１０に流れる電流を検出し、永久スイッチ１６の
ヒータ用電源１４をオフとし、永久スイッチ１６を永久
スイッチモードに移行させ超電導コイル８と永久スイッ
チ１６との間で電流を循環させる。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図に示す。第１図において、既
に説明した第２図と同一の要素は同一の符号とし説明を
省略する。第１図において、９はコイル両端に過電圧が
発生した際に短絡スイッチ１０を点弧する過電圧点弧回
路、１０はコイル両端を高速に短絡するスイッチ、１１
は短絡スイッチ１０を流れる電流を検出する変流器、１
２は変流器１１によって検出された電流のレベルを判定
し、短絡スイッチ１０が動作したことを検出する動作検
出器、１３は動作検出器１２から出力される動作検出信
号５１により開くスイッチ、１４はヒータ用電源、１５
は永久スイッチ１６の状態を変化させるためのヒータで
ある。永久スイッチ１６はヒータ１５で暖められ、常電
導状態となると、ヒータ１５を切り超電導状態となるス
イッチである。常電導状態時の損失を小さくするため、
多数個直列接続により構成し、数１０ＯＫΩ以上とする
。コイル両端電圧は常時は数百ポルトである。コイル両
端電圧を５００Ｖ、永久スイッチ１６の常電導状態時の
抵抗値を５００にΩとすると、発生損失は０．５Ｗとな
り無視できる値となる。
に説明した第２図と同一の要素は同一の符号とし説明を
省略する。第１図において、９はコイル両端に過電圧が
発生した際に短絡スイッチ１０を点弧する過電圧点弧回
路、１０はコイル両端を高速に短絡するスイッチ、１１
は短絡スイッチ１０を流れる電流を検出する変流器、１
２は変流器１１によって検出された電流のレベルを判定
し、短絡スイッチ１０が動作したことを検出する動作検
出器、１３は動作検出器１２から出力される動作検出信
号５１により開くスイッチ、１４はヒータ用電源、１５
は永久スイッチ１６の状態を変化させるためのヒータで
ある。永久スイッチ１６はヒータ１５で暖められ、常電
導状態となると、ヒータ１５を切り超電導状態となるス
イッチである。常電導状態時の損失を小さくするため、
多数個直列接続により構成し、数１０ＯＫΩ以上とする
。コイル両端電圧は常時は数百ポルトである。コイル両
端電圧を５００Ｖ、永久スイッチ１６の常電導状態時の
抵抗値を５００にΩとすると、発生損失は０．５Ｗとな
り無視できる値となる。
以下第１図により本発明の作用について説明する。ＧＴ
Ｏ変換器７に何らかの不具合が発生し、ＧＴＯ変換器７
超電導コイル８により構成される回路が開放状態となり
、ＧＴＯのサージ吸収コンデンサ５Ａ〜５Ｆに直流電流
が流れ込み、過電圧となると過電圧検出回路９が動作し
、短絡スイッチ１０が閉となる。過電圧検出回路９は非
形抵抗を使用し、短絡スイッチ１０としてはサイリス
タを使用し、一定電圧以上になると自動的にサイリスタ
がオンするようにすれば十分である。変流器１１により
短絡スイッチ１０に流れる電流を検出し、変流器１１に
流れる電流の値を動作検出器１２にて検出し、短絡スイ
ッチ１０に電流が流れると、信号５１がｅ？ ０１Ｆと
なりヒータ開閉スイッチ１３は開となる。
Ｏ変換器７に何らかの不具合が発生し、ＧＴＯ変換器７
超電導コイル８により構成される回路が開放状態となり
、ＧＴＯのサージ吸収コンデンサ５Ａ〜５Ｆに直流電流
が流れ込み、過電圧となると過電圧検出回路９が動作し
、短絡スイッチ１０が閉となる。過電圧検出回路９は非
形抵抗を使用し、短絡スイッチ１０としてはサイリス
タを使用し、一定電圧以上になると自動的にサイリスタ
がオンするようにすれば十分である。変流器１１により
短絡スイッチ１０に流れる電流を検出し、変流器１１に
流れる電流の値を動作検出器１２にて検出し、短絡スイ
ッチ１０に電流が流れると、信号５１がｅ？ ０１Ｆと
なりヒータ開閉スイッチ１３は開となる。
ヒータ開閉スイッチ１３が開となると、ヒータ１５に電
流が流れなくなり、永久スイッチ１６は超電導状態に移
行し超電導コイル８に流れていた電流は永久スイッチ１
６に環流し、永久に電流は流れ続ける。
流が流れなくなり、永久スイッチ１６は超電導状態に移
行し超電導コイル８に流れていた電流は永久スイッチ１
６に環流し、永久に電流は流れ続ける。
すなわち本発明によると過電圧発生時には短絡スイッチ
１０にて高速に超電導コイル両端（ＧＴＯ変換器７の両
端でもある。）を短絡し過電圧から各機器を保護し、そ
の後永久スイッチ１６を超電導として超電導コイルのエ
ネルギーを超電導コイル８、永久スイッチ１６の間で環
流されることにより過電圧発生時にもエネルギーを消費
することなく超電導エネルギー貯蔵システムを保護する
ことができる。
１０にて高速に超電導コイル両端（ＧＴＯ変換器７の両
端でもある。）を短絡し過電圧から各機器を保護し、そ
の後永久スイッチ１６を超電導として超電導コイルのエ
ネルギーを超電導コイル８、永久スイッチ１６の間で環
流されることにより過電圧発生時にもエネルギーを消費
することなく超電導エネルギー貯蔵システムを保護する
ことができる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明の如く、過電圧にて超電導コ
イル８の両端を短絡する短絡スイッチ１０と、短絡スイ
ッチ１０が動作したことにより、超電導状態に移行させ
る永久スイッチ１６を設けることにより超電導エネルギ
ー貯蔵システムを過電圧から保護すると共に、貯蔵エネ
ルギーの損失を最小とし、再起動することができる超電
導エネルギー−貯蔵システムの保護装置を提供すること
ができる。
イル８の両端を短絡する短絡スイッチ１０と、短絡スイ
ッチ１０が動作したことにより、超電導状態に移行させ
る永久スイッチ１６を設けることにより超電導エネルギ
ー貯蔵システムを過電圧から保護すると共に、貯蔵エネ
ルギーの損失を最小とし、再起動することができる超電
導エネルギー−貯蔵システムの保護装置を提供すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例である保護装置を具備する超
電導エネルギー貯蔵システムの構成図、第２図は従来の
超電導エネルギー貯蔵システムの構成図である。 １Ａ〜１Ｇ・・・交流母線 ２・・・交流しゃ断器３・
・・変圧器 ４Ａ〜４Ｆ・・・ＧＴＯ５Ａ〜５
Ｆ・・・サージ吸収用コンデンサ６Ａ〜６Ｆ・・・抵抗
７・・・ＧＴＯ変換器８・・・超電導コイル ９
・・・過電圧点弧回路１０・・・短絡スイッチ １１
・・・変流器１２・・・動作検出回路 １３・・・ヒ
ータ開閉スイッチ１４・・・ヒータ用電源 １５・・
・ヒータ１６・・・永久スイッチ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第１図
電導エネルギー貯蔵システムの構成図、第２図は従来の
超電導エネルギー貯蔵システムの構成図である。 １Ａ〜１Ｇ・・・交流母線 ２・・・交流しゃ断器３・
・・変圧器 ４Ａ〜４Ｆ・・・ＧＴＯ５Ａ〜５
Ｆ・・・サージ吸収用コンデンサ６Ａ〜６Ｆ・・・抵抗
７・・・ＧＴＯ変換器８・・・超電導コイル ９
・・・過電圧点弧回路１０・・・短絡スイッチ １１
・・・変流器１２・・・動作検出回路 １３・・・ヒ
ータ開閉スイッチ１４・・・ヒータ用電源 １５・・
・ヒータ１６・・・永久スイッチ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第１図
Claims (1)
- 自己消弧可能な素子から構成される変換装置と超電導
コイルからなる超電導エネルギー貯蔵システムにおいて
、超電導コイル両端に発生する過電圧によつて点弧して
コイル両端を短絡するスイッチと、前記スイッチの動作
信号によってコイル両端を短絡する永久スイッチからな
る超電導エネルギー貯蔵システムの保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080043A JPS62238606A (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 超電導エネルギ−貯蔵システムの保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080043A JPS62238606A (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 超電導エネルギ−貯蔵システムの保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238606A true JPS62238606A (ja) | 1987-10-19 |
Family
ID=13707213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61080043A Pending JPS62238606A (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 超電導エネルギ−貯蔵システムの保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62238606A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438790B1 (ko) * | 2002-01-17 | 2004-07-07 | 이성룡 | 무효전력 보상기능을 갖는 dc-리액터 타입 고온초전도전류제한기 |
| JP2010511364A (ja) * | 2006-08-04 | 2010-04-08 | マヘシュ チャンドラ ドウィベディ | エネルギーを収集、貯蔵及び放出するための装置 |
| JP2012235574A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導マグネット用の励磁電源 |
-
1986
- 1986-04-09 JP JP61080043A patent/JPS62238606A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438790B1 (ko) * | 2002-01-17 | 2004-07-07 | 이성룡 | 무효전력 보상기능을 갖는 dc-리액터 타입 고온초전도전류제한기 |
| JP2010511364A (ja) * | 2006-08-04 | 2010-04-08 | マヘシュ チャンドラ ドウィベディ | エネルギーを収集、貯蔵及び放出するための装置 |
| JP2012235574A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導マグネット用の励磁電源 |
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