JP2001523051A - 電流制限装置 - Google Patents

電流制限装置

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JP2001523051A JP2000519932A JP2000519932A JP2001523051A JP 2001523051 A JP2001523051 A JP 2001523051A JP 2000519932 A JP2000519932 A JP 2000519932A JP 2000519932 A JP2000519932 A JP 2000519932A JP 2001523051 A JP2001523051 A JP 2001523051A
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    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 電力の供給及び配電のための、特に低および中電圧回路用の電流制限装置に関し、この装置は、高温超伝導体の膜を析出するのに適した基板材料（ＳＫ）と、その一面或いは両面に隣接する分路膜（ＳＳ）と、その外側が共通の熱絶縁性の表面被膜（ＯＳ）により取り囲まれた平板導体素子（ＰＥ）とにより形成され、その全体が冷却媒体の液体窒素（ＮＦ）で囲まれている。このような抵抗性の電流制限装置は、電力の供給及び配電のための、特に低および中電圧回路において使用される。図１

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、電力の供給及び配電のための、特に低および中電圧回路用の電流
制限装置に関する。
【０００２】 低および中電圧回路においては、従来、電力の供給及び配電のために気中絶縁
及びガス絶縁遮断器が使用されている。これらの遮断器の投入及び遮断は異なる
運転状態におけるその時々の電流に依存している。安全上の理由から電力の供給
及び配電は定格電流運転状態において、一定の電流値を越えたとき及び短絡運転
状態において遮断される。これらの遮断器は、通常機械的な駆動機構を備えてお
り、給電回路における電流状態を監視し、所定の限界値を越えたときに断路を始
めるトリップ装置によって制御される。
【０００３】 このトリップ装置は、故障と認められた運転状態を比較的短時間で終わらせ、
それにより給電回路及びこれに接続されている配電設備の損傷を大幅に制限する
電子部品によって実現されることがますます多くなっている。
【０００４】 給電回路網の遮断時間の尺度は、それ故給電循環路中にある各個々の設備構成
機器の電流容量を設計するために直接比例する関係量である。
【０００５】 シーメンス社のＥＶレポート３／９７において、故障時における設備構成機器
の短絡電流負荷を制限するために、いわゆる高温超伝導体電流制限器を使用する
ことが提案されている。この電流制限器は、例えば短絡電流を、超伝導状態から
常伝導状態に転移することによって、短絡電流が最初のピーク値に達する充分前
に制限する。この場合、短絡電流事故を検出するための特別の対策は設けられて
いない。というのは、短絡電流により超伝導体材料自体が加熱してその臨界温度
を越え、従って有効な抵抗が増大して常伝導状態に転移するからである。この関
係において、比較的短時間で超伝導状態から常伝導状態に切り換わる抵抗性の電
流制限器と言われている。
【０００６】 これらの電流制限器の冷却は、例えば液体窒素によって行われる。液体窒素の
定常の熱伝達曲線は、基本的には、Ｈ．メルテ及びＪ．Ａ．クラークの測定によ
り公知である（「最新低温工学(Adv. Cryogen. Engng.)」、第７巻、５４６−５
４７頁、１９６２）。
【０００７】 さらに、熱絶縁性膜で表面被覆することにより、強く加熱された物体の液体中
における冷却は明らかに低減する、という逆説とも見える事実が、Ｙ．キクチ、
Ｔ．ホリ及びＩ．ミチヨシによる「ＩＣＥ９議事録(Proceedings ICE9)」、日本
国神戸市、１９８２年の報告及びガイド他による「アメリカン・ジャーナル・フ
ィジックス（AM. J. Phys.) 」、６０（７）、５９３−５９７頁、１９９２年の
報告によって知られている。
【０００８】 この発明の基礎となる課題は、特に低及び中電圧回路を備えた電力供給及び配
電用の超伝導体電流制限装置に関連し、それ自体公知の特性を有効にし、この組
合せ回路の機能を最適化し、同時にその安全性を著しく改善することにある。
【０００９】 この発明によれば、この課題は以下の特徴を持つことによって、即ち、 １．１ 電流制限装置が表面被膜を備えた平板導体素子により形成され、 １．２ この平板導体素子は、その主体が高温超伝導体の膜を析出するのに適し た基板材料と、この基板材料の一面或いは両面に形成された高温超伝導 体膜とからなっており、 １．３ この高温超伝導体膜は隣接する分路膜によって境界付けられ、 １．４ 平板導体素子の基板材料の外側の範囲と、分路膜の外側の範囲とが外側 の熱絶縁性の表面被膜を備えている、 ことにより達成される。
【００１０】 電流制限装置を層構造の平板導体素子として構成することにより、特に低およ
び中電圧範囲の回路の要求も満たされる。ここで主として問題になるのは、例え
ば短期的に発生する許容できない過電流によって電流遮断が行われても、この許
容できない電流が減少したら直ちに電力の供給が再び完全に有効になることであ
る。膜厚、熱伝導性及び平板導体表面積の適当な組合せによって、熱伝導性の悪
い表面被膜により非常に高速の熱伝達が可能となり、電流制限装置の再冷却時間
は非常に短くなる。これらの組合せ回路においては、０．５秒以下の電流中断は
許容されている。超伝導体で被覆された基板面も、被覆されていない基板面も共
に冷却媒体に曝されるので、熱絶縁性の表面被膜は両面に形成される。
【００１１】 この発明の有利な構成例は、 ２．１ 表面被膜が塗料の塗布により実現されるか、或いはこれに代えて、 ３．１ 表面被膜がエポキシ樹脂接着剤の塗布、例えばスティキャスト被膜によ
り実現される。ワニスの塗布もエポキシ樹脂接着剤の塗布も、それぞれ比較的僅
かな手段で簡単に行うことのできる表面被覆である。被覆物質として、上述の物
質の他に、その熱伝導率が１Ｗ／Ｋ・ｍより遙かに小さく、速やかに変化する温
度サイクルにおいても平板導体素子に付着したままでいる全ての物質が挙げられ
る。その例としては、上記のモールド樹脂に加えて、テフロン等が挙げられる。
勿論、これらの物質は低温に適したものでなければならず、さらに超伝導体膜を
も、また分路膜をも化学的及び／又は物理的に損なうものであってはならない。
【００１２】 この電流制限装置を制御する方法は、この発明の上述の有利な実施例において
以下の特徴を備える。即ち、 ４．１ 平板導体素子が容器の中に配置され、全体を液体窒素で囲まれ、 ４．２ この平板導体素子が７７Ｋ程度の温度に冷却され、 ４．３ この平板導体素子が超伝導状態から常伝導状態に転移する際に５０ミリ 秒の範囲の時間で電流遮断を行う。
【００１３】 この抵抗性の電流制限装置である平板導体素子は、それ故７７Ｋ程度の絶対温
度を持つ液体窒素によって冷却される。電流制限動作の際、即ち超伝導状態から
常伝導状態に転移する際、５０ミリ秒以内に、高温超伝導体膜において、この被
膜をほぼ３００Ｋの室温迄に加熱する程度の熱が発生する。電流をそれに続いて
遮断することにより（超伝導体は常超伝導状態にある）、熱は最早発生せず、従
って平板導体素子は液体窒素により再び冷却される。熱伝達が比較的悪い場合に
、冷却は、存在する高い超過温度において液体窒素のいわゆる境膜沸騰範囲で行
われ、これはほぼ１秒の再冷却時間に相当する。平板導体素子の熱伝導性の悪い
表面被膜は、これに対して、その層厚及び熱伝導率の適当な全体関係において、
平板導体素子の表面に生じている温度が液体窒素のいわゆる核沸騰範囲にあるよ
うに増大されている温度勾配を形成する。これは再冷却時間の５０％以上の短縮
に相当し、従って電流制限装置に対して０．５秒以下の回復時間が達成される。
従って、このような電流制限装置は、特に低および中電圧の回路における電力の
供給にも使用することができる。この程度の電流中断時間は、このような組合せ
回路において許容される範囲にある。
【００１４】 この発明を、電流制限装置をその構成において模式的に示した１つの実施例に
よって詳しく説明する。
【００１５】 この電流制限装置は平板導体素子ＰＥによって実現されている。この平板導体
素子は、断面表示により分かるように、層構造に形成されている。基板である超
伝導体材料ＳＫは２軸方向に配列されたバッファ層を備えているが、これらは図
示も記号付けもしていない。この超伝導体材料ＳＫの一面或いは両面に高温超伝
導体膜ＨＳが形成され、これに分路膜ＳＳが隣接している。この分路膜ＳＳは銀
被膜により形成されているが、これはまた金の被膜も考えられる。そしてこの膜
は、高温超伝導体膜ＨＳに対して熱及び電気的な分路として作用し、同時に高温
超伝導体膜ＨＳを周囲からの化学的作用に対し保護している。さらに、平板導体
素子ＰＥの両外側範囲は一様な表面被膜ＯＳで覆われている。この平板導体素子
ＰＥは、全体が液体窒素ＮＦの浴の中に配置されている。これにより、電流制限
装置の加熱は、許容できない高い過電流や短絡電流の場合に、比較的短時間で速
やかに再使用に供せるように軽減される。この電流制限装置は、そのため、図示
してない閉鎖容器に納められている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による電流制限装置の構成の断面図。
【符号の説明】
ＰＥ 平板導体素子 ＳＫ 基板材料 ＨＳ 高温超伝導体膜 ＳＳ 分路膜 ＯＳ 表面被膜 ＮＦ 液体窒素

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電力の供給及び配電のための、特に低７および中電圧回路用の
    電流制限装置であって、 １．１ この装置は表面被膜を備えた平板導体素子（ＰＥ）により形成され、 １．２ この平板導体素子（ＰＥ）は、その主体が高温超伝導体の膜を析出する ために適した基板材料（ＳＫ）と、その一面或いは両面に形成された高 温超伝導体膜（ＨＳ）とからなり、 １．３ この高温超伝導体膜（ＨＳ）がそれに隣接する分路膜（ＳＳ）によって 境界付けられており、 １．４ 平板導体素子（ＰＥ）の基板材料（ＳＫ）の外側の範囲及び分路膜（Ｓ Ｓ）の外側の範囲が熱絶縁性の表面被膜（ＯＳ）を備えている ことを特徴とする電流制限装置。
  2. 【請求項２】表面被膜（ＯＳ）が塗料の塗布により形成されていることを特
    徴とする請求項１に記載の電流制限装置。
  3. 【請求項３】表面被膜（ＯＳ）がエポキシ樹脂接着剤の塗布、特にスティキ
    ャスト（ｓｔｙｃａｓｔ）被膜によって形成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の電流制限装置。
  4. 【請求項４】請求項１及び２並びに請求項１及び３に記載の電流制限装置を
    制御する方法であって、 ３．１ 平板導体素子（ＰＥ）が容器の中に配置され、全体を液体窒素（ＮＦ） で包囲され、 ３．２ この平板導体素子（ＰＥ）が７７Ｋ程度の温度に冷却され、 ３．３ 超伝導状態から常伝導状態への転移が生じた際には、この平板導体素子 （ＰＥ）が５０ミリ秒の範囲の時間で電流遮断を行う ことを特徴とする電流制限装置の制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503884A (ja) * 2004-06-24 2008-02-07 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 超伝導スイッチング素子を有する電流制限装置
JP2010232453A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 耐環境性が向上された超電導限流素子

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1376709B1 (en) * 2002-06-17 2007-01-24 Abb Research Ltd. Superconducting fault current limiter
DE10231914C1 (de) * 2002-07-09 2003-10-09 Siemens Ag Optimierter Schichtverbundleiter mit Supraleitschicht für die Hochstromanwendung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05251761A (ja) * 1992-03-04 1993-09-28 Mitsubishi Electric Corp 酸化物超電導膜を用いた限流導体
DE4434819C5 (de) * 1994-09-29 2004-05-27 Abb Research Ltd. Vorrichtung zur Strombegrenzung
JPH09252147A (ja) * 1996-03-14 1997-09-22 Tokyo Electric Power Co Inc:The 限流装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503884A (ja) * 2004-06-24 2008-02-07 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 超伝導スイッチング素子を有する電流制限装置
JP2010232453A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 耐環境性が向上された超電導限流素子

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