JP2001052542A - 超電導ケーブル - Google Patents
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Abstract
故が発生しても遮蔽層に過大な電流が流れないようにす
る。 【解決手段】 巻芯1の外周に、複数本の酸化物超電導
線材等を螺旋状に巻線して超電導導体層2を形成し、そ
の上にクラフト紙あるいは半合成紙よりなるテープを多
層に巻き付けて絶縁層3を形成する。さらに、絶縁層3
の外周には、複数本の超電導線材を螺旋状に巻線して遮
蔽層4を施して超電導ケーブルのコア部を形成する。そ
して、遮蔽層4の上には、保護テープ層5を形成し、さ
らに、銅テープ,銅線,銅編組等により金属テープ保護
層6を形成し、遮蔽層4を保護するとともに、短絡事故
時の短絡電流を分流させる。
Description
アの外周部分に遮蔽層を具えた超電導ケーブルに関する
ものである。
である。図5において、1は巻芯、2は超電導導体層、
3は絶縁層、4は遮蔽層、5は保護テープ層、7は内部
コルゲート管、8は断熱層、9は外部コルゲート管であ
る。
の酸化物超電導線材等を螺旋状に巻いて超電導導体層2
を形成し、その上にクラフト紙等よりなるテープを多層
に巻き付けて絶縁層3を形成している。さらに、絶縁層
3の外周には、複数本の超電導線材を螺旋状に巻線して
遮蔽層4を施して超電導ケーブルのコア部を形成してい
る。
ートのテープを螺旋状に巻き付けて保護テープ層5を形
成した状態で内部コルゲート管7の中に収納し、内部コ
ルゲート管7の中に液体窒素等よりなる寒剤を流すこと
でコア部を冷却し、ケーブルを超電導状態に保持するよ
うにしている。さらに、内部コルゲート管7は、口径が
大きい外部コルゲート管9の中に収納し、内部コルゲー
ト管7と外部コルゲート管9との間に、スーパーインシ
ュレーションを多層に巻き付けて形成した断熱層8を介
在させ、かつ、内部コルゲート管7と外部コルゲート管
9との間の空間を真空状態に保持することにより、外部
から内部コルゲート管7内部への熱の侵入を低く抑えて
いる。
部を内部コルゲート管7に収納する際や、ケーブル布設
時及び実使用時に、コア部が内部コルゲート管7の内面
の凸部と擦れあって傷つくのを防止するために設けられ
ている。
うな従来の超電導ケーブルでは、保護テープ層5として
は、ポリエチレンテレフタレート等よりなるテープを螺
旋状に巻き付けているだけなので強度が不十分で、ケー
ブル製造時やケーブル布設時等に遮蔽層4が傷つき易
く、遮蔽層4の超電導特性が低下して遮蔽効果が損なわ
れて交流損失の増大をまねくという問題点があった。ま
た、この対策として、予め遮蔽層4の特性低下を見込ん
で、余分に超電導線材を巻線するようにしていたためコ
スト高になるという問題点もあった。さらに、短絡事故
が発生すると、遮蔽層4に過大な電流が流れて遮蔽層4
が破損し、事故後の復帰が不可能になるという重大な問
題もあった。
蔽層の保護を十分に行うとともに、短絡事故が発生して
も遮蔽層に過大な電流が流れないようにすることを目的
とするものである。
め、請求項1に記載の超電導ケーブルは、超電導導体
と、該超電導導体の外周に設けられた絶縁層と、該絶縁
層の外周に形成された超電導性の遮蔽層と、該遮蔽層の
外側に形成された金属製の保護層とを具えたことを特徴
とする。このようにすると、保護層の強度が大きくなっ
て遮蔽層を十分に保護できるとともに、短絡事故が発生
しても事故電流の一部を保護層に分流させることにより
遮蔽層に過大な電流が流れないようにすることができ
る。
は、前記保護層中、長手方向に絶縁被覆線を有している
ことを特徴とする。このようにすると、超電導ケーブル
の臨界電流特性を測定する際に、絶縁被覆線を電圧リー
ドとして用いることにより、測定結果に対する誘導ノイ
ズの影響を低減させることができる。
に基づいて詳細に説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態を示す
図である。符号は、図5のものに対応しており、6は金
属テープ保護層である。
管等のフレキシブル管等よりなる巻芯1の外周に、複数
本の酸化物超電導線材等を螺旋状に巻線して超電導導体
層2を形成し、その上にクラフト紙あるいは半合成紙よ
りなるテープを多層に巻き付けて絶縁層3を形成してい
る。さらに、絶縁層3の外周には、複数本の超電導線材
を螺旋状に巻線して遮蔽層4を施して超電導ケーブルの
コア部を形成している。
成する超電導線材としては、例えば、Bi系の酸化物超
電導体に銀マグネシウム合金シースを施した高温超電導
テープ線を用いることができる。そして、超電導導体層
2では、例えば、芯数が55本、液体窒素中での臨界電
流値が27Aで、幅3.5mm,厚さ0.2mmの高温
超電導テープ線を、1層当たり16本巻き付けて、それ
を4層形成する。また、遮蔽層4では、同様な高温超電
導テープ線を1層当たり31本巻き付けて、2層形成す
る。しかし、必ずしもそれに限定されず、超電導導体層
2,遮蔽層4の層数は、それ以外でも単数層でもよく、
さらに、複数層にする場合、層間に絶縁テープを施工し
てもよい。
も、Y系,Nd系,Hg系,Pb系,Tl系等の酸化物
系超電導線材でもよく、さらに、Nb系,Nb3 Sn
系,V3 Ga系等の金属系超電導線材でもよい。また、
シース材も銀マグネシウム合金以外に、銀マンガン合金
や銅,アルミニウム等でもよい。さらに、シースとせず
に、ベース状の銀やニッケル等のテープ状の基材として
もよい。
3は、幅30mm,厚さ150μmのクラフト紙テープ
を40層巻き付けた。ただし、絶縁層3の材料として
は、クラフト紙以外に、オリエンテッドポリプロピレン
ラミネートペーパー(OPPL)やポリプロピレンラミ
ネートペーパー(PPLP)等の半合成紙でもよい。ま
た、巻数は、ケーブルに必要な耐電圧値に応じて適宜調
整される。
レートのテープを螺旋状に巻き付けて保護テープ層5を
形成した上に、さらに、幅30mm,厚さ0.2mmの
銅テープをギャップを開けながら6層に巻き付けた。こ
の金属テープ保護層6の材料としては、良導電性であれ
ば、銅以外でもよく、例えばアルミニウムを用いること
ができ、さらに、層数も6層に限定されず、遮蔽層4が
傷まない条件を満たし、かつ、短絡事故時の過大電流を
十分に分流できる断面積が確保されればよい。
施形態を示す図であり、図3は、本発明の第3実施形態
を示す図である。図2,図3において、符号1〜5は、
図1のものに対応しており、10は金属線保護層、11
は絶縁被覆導線、12は編組線保護層、13は絶縁被覆
導線である。
代わりに、第2実施形態では、複数本の銅線を巻き付け
て金属線保護層10を形成し、第3実施形態では、銅線
からなる編組線保護層12を形成している。それらの銅
線としては、第2実施形態の金属線保護層10では、例
えば、直径2mmのものを用い、第3実施形態の編組線
保護層12では、例えば、直径0.7mmのものを用い
ることができる。また、金属線保護層10や編組線保護
層12の中の一部にホルマール等の絶縁被覆を施した絶
縁被覆導線11,13を用いている。絶縁被覆導線11
(13)は、1本又は複数本設ける。絶縁被覆導線11
(13)は、コア部に沿って布設された状態になってい
る。
護層12の中の一部に絶縁被覆導線11,13を設けて
おくと、その絶縁被覆導線11,13を、臨界電流特性
を測定する際の電圧リードとして用いることができる。
次に、その点について説明する。
である。図4において、符号11は、図2のものに対応
しており、14は超電導ケーブル、15はそのコア部、
16,17はケーブル端末、18,19接続点、20は
リード線、21は電圧計である。
超電導導体に流れる電流を徐々に増加させていきながら
ケーブル両端間の電圧降下を測定する。超電導導体層が
超電導状態にあるときは、超電導導体の抵抗が0である
ため電圧降下も0になるが、電流が臨界電流になると超
電導状態が崩れだして電圧降下が発生する。その電圧降
下を検出することにより臨界電流の測定ができる。その
際、数m以上のケーブルの臨界電流特性の測定には、m
V以下のレベルの電圧測定が必要となる。
方法では、図4(ロ)のように、ケーブル両端に設けた
ケーブル端末の出口間に電圧計21を接続するようにし
ており、超電導ケーブルの超電導導体層と電圧計21を
接続するリードとで巨大なループが形成されるため、外
部からの誘導ノイズの影響を受けやすくmV以下のレベ
ルの電圧測定は困難であった。
導ケーブルでは、図4(イ)に示すように、コア部に沿
って配された状態になっている絶縁被覆導線11(又は
絶縁被覆導線13)の他端を接続点18で超電導導体層
に半田付けして、電圧計21に接続するリードとして利
用する。その結果、超電導ケーブルの超電導導体層とリ
ードとで形成されるループの断面積を極めて小さくする
ことができ、外部からの誘導ノイズの影響を低減するこ
とができる。
れの場合においても、内径78mmのステンレス製の内
部コルゲート管7にコアを3本撚り合わせたものを収納
して、液体窒素中に浸漬し、遮蔽層の超電導特性を測定
したところ、遮蔽層の超電導特性は低下していないこと
が分かった。さらに、短絡電流として遮蔽部分に20k
Armsを0.5秒通電しても、電流が保護層に分流さ
れて保護層に過大な電流が流れず、保護層は損傷を受け
ることがなかった。
線保護層10や編組線保護層12としては、銅線だけで
なくアルミニウム線等、その他の良導電性の線材を用い
ることもできる。また、前記電圧リードとして用いる絶
縁被覆導線は、巻芯1に接して設けたり、絶縁層3,遮
蔽層4,保護テープ層5などの層に配して、前述した誘
導ノイズの影響を低減する効果が得られる。
ているので、次に記載するような効果を奏する。すなわ
ち、請求項1に記載の超電導ケーブルは、遮蔽層の外側
に金属製の保護層を設けたので、保護層の強度が大きく
なって遮蔽層を十分に保護できるとともに、短絡事故が
発生しても事故電流の一部を保護層に分流させることに
より遮蔽層に過大な電流が流れないようにすることがで
きる。
は、保護層が絶縁被覆線を有するようにしたので、絶縁
被覆線を臨界電流特性の測定の際に、電圧リードとして
用いることにより、誘導ノイズの影響を低減させること
ができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 超電導導体と、該超電導導体の外周に設
けられた絶縁層と、該絶縁層の外周に形成された超電導
性の遮蔽層と、該遮蔽層の外側に形成された金属製の保
護層とを具えたことを特徴とする超電導ケーブル。 - 【請求項2】 前記保護層中、長手方向に絶縁被覆線を
有していることを特徴とする請求項1記載の超電導ケー
ブル。
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