JP2001525648A - 電力誘導装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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Abstract
(57)【要約】
本発明の電力誘導装置は、内側の第１伝導手段（３）を有する第１ケーブル（２）であって、第１冷却手段（２２）によって冷却される第１導体手段（２１）、および囲んでいる外側の第１電気絶縁体（４）を有する第１ケーブル（２）と、内側の第２伝導手段（６）および囲んでいる外側の第２電気絶縁体（７）を有する第２ケーブル（５）とを備え、前記第１伝導手段（３）の一方の端部が接続部（８）において前記第２伝導手段（６）の一方の端部に接続され、各ケーブルの前記外側絶縁体（４、７）は関連する内側の伝導手段の端部を後者の前記端部に隣接して囲んでおらず、前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）は前記接続部（８）および前記第１および第２伝導手段（３、６）の端部を囲んでいる、少なくとも一つのケーブル接続組立体を備えている。前記第１電気絶縁体は、半導電性材料の内層および外層と絶縁材料の中間層を有している。本発明はまた、電力誘導装置内の一対の電力ケーブルを接続する方法に関する。
Description
【０００１】技術分野 本発明は、例えば最高８００ｋＶ若しくはそれを超える電圧で作動するととも
に電気伝導率を改善するために少なくともそれらの一方が使用中に冷却される一
対の高電圧ケーブルを一体に接続するための、少なくとも一つのケーブル接続組
立体を含む電力誘導装置に関する。特に、しかしながら排他的ではないが、本発
明は少なくとも一つのケーブル接続組立体が超伝導電力ケーブル、好ましくはい
わゆる高温（高Ｔｃ）超伝導（ＨＴＳ）電力ケーブルを、他のＨＴＳケーブル若
しくは他の任意のタイプの高電圧ケーブルに接続する電力誘導装置に関する。こ
の電力誘導装置は、例えば、漏電電流（fault current）制限器、変圧器、モー タ、発電機またはＳＭＥＳ装置のような磁気エネルギー貯蔵装置を含むことがで
きる。本発明はまた、少なくともそれらの一方が使用中に冷却される、電力誘導
装置内の一対の高電圧ケーブル若しくは電力ケーブルを一体に接続する方法に関
する。
に電気伝導率を改善するために少なくともそれらの一方が使用中に冷却される一
対の高電圧ケーブルを一体に接続するための、少なくとも一つのケーブル接続組
立体を含む電力誘導装置に関する。特に、しかしながら排他的ではないが、本発
明は少なくとも一つのケーブル接続組立体が超伝導電力ケーブル、好ましくはい
わゆる高温（高Ｔｃ）超伝導（ＨＴＳ）電力ケーブルを、他のＨＴＳケーブル若
しくは他の任意のタイプの高電圧ケーブルに接続する電力誘導装置に関する。こ
の電力誘導装置は、例えば、漏電電流（fault current）制限器、変圧器、モー タ、発電機またはＳＭＥＳ装置のような磁気エネルギー貯蔵装置を含むことがで
きる。本発明はまた、少なくともそれらの一方が使用中に冷却される、電力誘導
装置内の一対の高電圧ケーブル若しくは電力ケーブルを一体に接続する方法に関
する。
【０００２】従来技術 電力誘導装置内において、電気的な導体を有して通常の室内温度若しくは周囲
温度で作動する高電圧電力ケーブルを一体に接続することは広く知られている。
従来のそのようなケーブル接続においては、下にある電気導体を露出させるため
に、接続するケーブルの端部領域から電気的な絶縁体を取り除くことが一般に行
われている。これらの電気導体は、例えばハンダ付けされ、溶接され若しくは機
械的に接続されており、このようにして一体に接続された導体はポリマー材料に
よって覆われている。ポリマー材料が架橋されたポリマーテープを含むそのよう
な接続の例は、米国特許第４，０８４，３０７号に開示されている。しかしなが
ら、他の従来の接続においては、ポリマー材料は、前もって製造されたジョイン
ト、例えば自己溶着性のエラストマテープジョイント、または本来の位置に押出
し成形され若しくはテープ層とされる架橋ポリマー材料の形をとっている。
温度で作動する高電圧電力ケーブルを一体に接続することは広く知られている。
従来のそのようなケーブル接続においては、下にある電気導体を露出させるため
に、接続するケーブルの端部領域から電気的な絶縁体を取り除くことが一般に行
われている。これらの電気導体は、例えばハンダ付けされ、溶接され若しくは機
械的に接続されており、このようにして一体に接続された導体はポリマー材料に
よって覆われている。ポリマー材料が架橋されたポリマーテープを含むそのよう
な接続の例は、米国特許第４，０８４，３０７号に開示されている。しかしなが
ら、他の従来の接続においては、ポリマー材料は、前もって製造されたジョイン
ト、例えば自己溶着性のエラストマテープジョイント、または本来の位置に押出
し成形され若しくはテープ層とされる架橋ポリマー材料の形をとっている。
【０００３】 一対の冷却される例えば超伝導ケーブルを電力誘導装置内において一体に接続
することは、極低温冷却液導管の一体的な接続や、例えば超伝導テープ若しくは
細線、およびジョイント周りの電気設備の絶縁体等の伝導手段の一体的な接続を
必要とするから、一般的な冷却されないケーブルを一体に接続することよりも複
雑である。従来は、接続部を囲む電気絶縁体を、機械的な応力や絶縁劣化に帰結
する大きな温度勾配にさらさないように保証する必要があった。実際問題として
、従来の電気絶縁体は、内側の冷却された導体の温度に近づくように外側が熱的
に絶縁され、および／または極低温近くまで冷却されないようにそれ自体と内側
の導体との間において内側で熱的に絶縁されている。
することは、極低温冷却液導管の一体的な接続や、例えば超伝導テープ若しくは
細線、およびジョイント周りの電気設備の絶縁体等の伝導手段の一体的な接続を
必要とするから、一般的な冷却されないケーブルを一体に接続することよりも複
雑である。従来は、接続部を囲む電気絶縁体を、機械的な応力や絶縁劣化に帰結
する大きな温度勾配にさらさないように保証する必要があった。実際問題として
、従来の電気絶縁体は、内側の冷却された導体の温度に近づくように外側が熱的
に絶縁され、および／または極低温近くまで冷却されないようにそれ自体と内側
の導体との間において内側で熱的に絶縁されている。
【０００４】発明の要約 本発明の目的は、少なくともその一方が電気伝導率を改善するために使用の際
に極低温に冷却される一対の高電圧ケーブルを、電力誘導装置内において一体に
接続する改良されたケーブル接続組立体、およびそのような一対のケーブルを電
力誘導装置内において一体に接続するための改良された方法を提供することにあ
る。
に極低温に冷却される一対の高電圧ケーブルを、電力誘導装置内において一体に
接続する改良されたケーブル接続組立体、およびそのような一対のケーブルを電
力誘導装置内において一体に接続するための改良された方法を提供することにあ
る。
【０００５】 本発明の一つの態様においては、内側の第１伝導手段および周囲の外側の第１
電気絶縁体を有する第１ケーブルであって、前記第１伝導手段が、第１導体手段
およびこの第１導体手段の電気伝導率を改善するために前記第１導体手段を冷却
する第１冷却手段を有しており、かつ前記第１電気絶縁体が、前記第１導体手段
に電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その長さに沿って制御電位、例
えば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、および前記半導電性材料の
第１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料の第１中間層を有している
、第１ケーブルと、 内側の第２伝導手段および周囲の外側の第２電気絶縁体を有している第２ケー
ブルとを備え、 前記第１伝導手段の一端が接続部において前記第２伝導手段の一端に接続され
るとともに、各ケーブルの前記外側絶縁体は関連する内側の伝導手段の端部を後
者の前記端部に隣接して囲んでおらず、 かつポリマー製の電気絶縁手段が前記接続部および前記第１伝導手段および前
記第２伝導手段の前記端部を囲んでいる、 少なくとも一つのケーブル接続組立体を備えたことを特徴とする電力誘導装置
が提供される。
電気絶縁体を有する第１ケーブルであって、前記第１伝導手段が、第１導体手段
およびこの第１導体手段の電気伝導率を改善するために前記第１導体手段を冷却
する第１冷却手段を有しており、かつ前記第１電気絶縁体が、前記第１導体手段
に電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その長さに沿って制御電位、例
えば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、および前記半導電性材料の
第１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料の第１中間層を有している
、第１ケーブルと、 内側の第２伝導手段および周囲の外側の第２電気絶縁体を有している第２ケー
ブルとを備え、 前記第１伝導手段の一端が接続部において前記第２伝導手段の一端に接続され
るとともに、各ケーブルの前記外側絶縁体は関連する内側の伝導手段の端部を後
者の前記端部に隣接して囲んでおらず、 かつポリマー製の電気絶縁手段が前記接続部および前記第１伝導手段および前
記第２伝導手段の前記端部を囲んでいる、 少なくとも一つのケーブル接続組立体を備えたことを特徴とする電力誘導装置
が提供される。
【０００６】 この明細書の用語「半導電性材料」は電気導体よりかなり低い伝導率を有する
、しかし、それが帯電した絶縁体である低いそのような効果がない物質を意味す
る。最適に、しかしながら排他的ではないが、半導電性材料は１〜１０5Ω・ｃ ｍ、好ましくは１０〜５００Ω・ｃｍ、最も好ましくは５０〜１００Ω・ｃｍ、
典型的には約２０Ω・ｃｍの固有抵抗を有する。
、しかし、それが帯電した絶縁体である低いそのような効果がない物質を意味す
る。最適に、しかしながら排他的ではないが、半導電性材料は１〜１０5Ω・ｃ ｍ、好ましくは１０〜５００Ω・ｃｍ、最も好ましくは５０〜１００Ω・ｃｍ、
典型的には約２０Ω・ｃｍの固有抵抗を有する。
【０００７】 便利には、ポリマー製の電気絶縁手段は、電力誘導装置内の各接続組立体と前
記第１伝導手段および前記第２伝導手段の前記端部とをいかなる中間断熱体も介
在することなく囲むように構成される。したがって、そのような設計においては
、ポリマー製の電気絶縁手段は、使用の際に極低温若しくはそれに近い温度で作
動する。
記第１伝導手段および前記第２伝導手段の前記端部とをいかなる中間断熱体も介
在することなく囲むように構成される。したがって、そのような設計においては
、ポリマー製の電気絶縁手段は、使用の際に極低温若しくはそれに近い温度で作
動する。
【０００８】 半導電性材料の層は、ポリマー製の電気絶縁手段の内側および／または外側に
設けることができる。
設けることができる。
【０００９】 ポリマー製の電気絶縁手段は、予め製造されたポリマー製のスリーブ、接続部
の周りに押し出し成形されたポリマー製の押出品、若しくは接続部の周りに巻き
付けられるポリマーテープとすることができる。ポリマーテープ若しくは押出成
形された層の場合には、材料は架橋され、若しくは接続部の周囲に付加された後
に熱および圧力によって架橋される架橋剤を含むことができる。
の周りに押し出し成形されたポリマー製の押出品、若しくは接続部の周りに巻き
付けられるポリマーテープとすることができる。ポリマーテープ若しくは押出成
形された層の場合には、材料は架橋され、若しくは接続部の周囲に付加された後
に熱および圧力によって架橋される架橋剤を含むことができる。
【００１０】 ポリマー製の電気絶縁手段のためのポリマー材料の例は、低密度若しくは高密
度ポリエチレン（ＬＤＰＥまたはＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブ
チレン（ＰＢ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、エチレン（エチル）アクリレ
ートポリマー、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のような架橋された（または架橋
可能な）材料、若しくはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはシリコンゴム
のようなゴム絶縁材を含む。
度ポリエチレン（ＬＤＰＥまたはＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブ
チレン（ＰＢ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、エチレン（エチル）アクリレ
ートポリマー、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のような架橋された（または架橋
可能な）材料、若しくはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはシリコンゴム
のようなゴム絶縁材を含む。
【００１１】 好ましくは、第１導体手段は、第１超伝導手段と、使用の際に第１超伝導手段
を超伝導温度まで冷却するための第１冷却手段とを有する。
を超伝導温度まで冷却するための第１冷却手段とを有する。
【００１２】 好ましくは、第２伝導手段は、第２導体手段と、第２導体手段の電気伝導率を
改良するために第２導体手段を冷却するための第２冷却手段を有している。便利
には、第２導体手段は、第２超伝導手段と、使用の際に第２伝導手段を超伝導温
度まで冷却する第２冷却手段とを有する。
改良するために第２導体手段を冷却するための第２冷却手段を有している。便利
には、第２導体手段は、第２超伝導手段と、使用の際に第２伝導手段を超伝導温
度まで冷却する第２冷却手段とを有する。
【００１３】 便利には、各冷却手段は、その内部を極低温の冷却流体、例えば液体窒素が通
過する、好ましくは高い電気抵抗の金属または金属合金のチューブを有する。各
導体手段が超伝導手段を有する場合は、超伝導手段は細長い超伝導材料、好まし
くはＨＴＳ材料から成り、例えばテープ若しくは細線の形をして関連するチュー
ブに螺旋状に巻きつけられる。第１導体手段および第２導体手段の両方が超伝導
手段を有する場合は、内側チューブは適切に機械的に例えば溶接されて接続部に
おいて一体に接続され、第１超伝導手段および第２超伝導手段の細長い超伝導体
の端部領域の間に電気的な接続が形成される。螺旋状に巻き付けられたＨＴＳ材
料は、内側チューブを通過する冷却流体によってＨＴＳの臨界温度Ｔｃ以下まで
冷却される。
過する、好ましくは高い電気抵抗の金属または金属合金のチューブを有する。各
導体手段が超伝導手段を有する場合は、超伝導手段は細長い超伝導材料、好まし
くはＨＴＳ材料から成り、例えばテープ若しくは細線の形をして関連するチュー
ブに螺旋状に巻きつけられる。第１導体手段および第２導体手段の両方が超伝導
手段を有する場合は、内側チューブは適切に機械的に例えば溶接されて接続部に
おいて一体に接続され、第１超伝導手段および第２超伝導手段の細長い超伝導体
の端部領域の間に電気的な接続が形成される。螺旋状に巻き付けられたＨＴＳ材
料は、内側チューブを通過する冷却流体によってＨＴＳの臨界温度Ｔｃ以下まで
冷却される。
【００１４】 通常はセラミック材料であるＨＴＳ材料には多くの異なるタイプがある。細線
若しくはテープの形をした細長いＨＴＳ材料の典型例は、銀で包み込まれたＢＳ
ＣＣＯ―２２１２若しくはＢＳＣＣＯ―２２２３である（ここで数字は［Ｂｉ，
Ｐｂ］2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ分子における各元素の原子の数を表している）。Ｂ
ＳＣＣＯ細線またはテープは、銀または酸化銀のマトリックス内に酸化物超導体
の微細なフィラメントを入れるとともに、パウダーインチューブ（ＰＩＴ）引き
抜き、ロール、焼結およびロール加工によって製造される。これに対して、細線
若しくはテープは、表面コーティングプロセスによって形成することができる。
いずれにせよ酸化物を溶融させて最終工程において再凝固させる。ＴｉＢａＣａ
ＣｕＯ（ＴＢＣＣＯ―１２２３）およびＹＢａＣｕＯ（ＹＢＣＯ―１２３）のよ
うな他のＨＴＳ細線またはテープは、多様な表面コーティングまたは表面堆積技
術によって製造される。それぞれ外側の導電性の、例えば金属（銀）の層を有す
る一対のＨＴＳ細線は、一対の細線の導電層を接続することによって、一体に接
続することができる。例えば、そのようなＨＴＳ細線の端部を重ねることができ
、かつ銀の外層を一体にハンダ付けすることができる。この場合、銀の層は、Ｈ
ＴＳ材料を一体に接続する「橋」として作用する。
若しくはテープの形をした細長いＨＴＳ材料の典型例は、銀で包み込まれたＢＳ
ＣＣＯ―２２１２若しくはＢＳＣＣＯ―２２２３である（ここで数字は［Ｂｉ，
Ｐｂ］2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ分子における各元素の原子の数を表している）。Ｂ
ＳＣＣＯ細線またはテープは、銀または酸化銀のマトリックス内に酸化物超導体
の微細なフィラメントを入れるとともに、パウダーインチューブ（ＰＩＴ）引き
抜き、ロール、焼結およびロール加工によって製造される。これに対して、細線
若しくはテープは、表面コーティングプロセスによって形成することができる。
いずれにせよ酸化物を溶融させて最終工程において再凝固させる。ＴｉＢａＣａ
ＣｕＯ（ＴＢＣＣＯ―１２２３）およびＹＢａＣｕＯ（ＹＢＣＯ―１２３）のよ
うな他のＨＴＳ細線またはテープは、多様な表面コーティングまたは表面堆積技
術によって製造される。それぞれ外側の導電性の、例えば金属（銀）の層を有す
る一対のＨＴＳ細線は、一対の細線の導電層を接続することによって、一体に接
続することができる。例えば、そのようなＨＴＳ細線の端部を重ねることができ
、かつ銀の外層を一体にハンダ付けすることができる。この場合、銀の層は、Ｈ
ＴＳ材料を一体に接続する「橋」として作用する。
【００１５】 好ましくは、第２電気絶縁体は、第１電気絶縁体の第１内層、第１外層および
第１中間層と同様に、第２内層、第２外層および第２中間層を有する。
第１中間層と同様に、第２内層、第２外層および第２中間層を有する。
【００１６】 各中間層は、好ましくは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレ
ン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のよ
うな架橋された材料、またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）若しくはシリコ
ンゴムのようなゴム絶縁材、といったポリマー材料から成る。第１電気絶縁体の
半導電層若しくはポリマー製の電気絶縁手段の内層および／または外層は同様の
ポリマー材料から製造されるが、例えばカーボンブラックまたは金属のような非
常に導電性の高い粒子がその内部に埋め込まれる。絶縁層および半導電層のため
の材料の典型例は、米国特許第４，７８５，１３８号に開示されている。
ン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のよ
うな架橋された材料、またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）若しくはシリコ
ンゴムのようなゴム絶縁材、といったポリマー材料から成る。第１電気絶縁体の
半導電層若しくはポリマー製の電気絶縁手段の内層および／または外層は同様の
ポリマー材料から製造されるが、例えばカーボンブラックまたは金属のような非
常に導電性の高い粒子がその内部に埋め込まれる。絶縁層および半導電層のため
の材料の典型例は、米国特許第４，７８５，１３８号に開示されている。
【００１７】 本発明の他の態様においては、内側の第１伝導手段および周囲の外側の第１電
気絶縁体を有する第１ケーブルであって、前記第１伝導手段が、第１導体手段お
よびこの第１導体手段の電気伝導率を改善するために前記第１導体手段を冷却す
る第１冷却手段を有しており、かつ前記第１電気絶縁体が、前記第１導体手段に
電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その長さに沿って制御電位、例え
ば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、および前記半導電性材料の第
１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料の第１中間層を有している第
１ケーブルと、 内側の第２伝導手段および周囲の外側の第２電気絶縁体を有している第２ケー
ブルと、 を電力誘導装置内において互いに接続する方法であって、 下にある伝導手段を露出させるために各ケーブルの端部から絶縁体を取り除く
工程と、 前記伝導手段の端部と端部とが接続部において一体に接続されるように前記第
１伝導手段および前記第２伝導手段の前記端部を接続する工程と、 電気絶縁手段によって前記接続部および内側の第１伝導手段および第２伝導手
段の前記端部を囲む工程と、を備えた方法が提供される。
気絶縁体を有する第１ケーブルであって、前記第１伝導手段が、第１導体手段お
よびこの第１導体手段の電気伝導率を改善するために前記第１導体手段を冷却す
る第１冷却手段を有しており、かつ前記第１電気絶縁体が、前記第１導体手段に
電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その長さに沿って制御電位、例え
ば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、および前記半導電性材料の第
１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料の第１中間層を有している第
１ケーブルと、 内側の第２伝導手段および周囲の外側の第２電気絶縁体を有している第２ケー
ブルと、 を電力誘導装置内において互いに接続する方法であって、 下にある伝導手段を露出させるために各ケーブルの端部から絶縁体を取り除く
工程と、 前記伝導手段の端部と端部とが接続部において一体に接続されるように前記第
１伝導手段および前記第２伝導手段の前記端部を接続する工程と、 電気絶縁手段によって前記接続部および内側の第１伝導手段および第２伝導手
段の前記端部を囲む工程と、を備えた方法が提供される。
【００１８】 本発明の実施の形態の一例を、添付の図面を参照して説明する。
【００１９】 図１は、概して参照符号１によって表わされる電力誘導装置の接続組立体を示
している。前記組立体は、細長い内側の超伝導手段３および外側の電気絶縁体４
を有する第１超伝導ケーブル２と、細長い内側の超伝導手段６および外側の電気
絶縁体７を有する第２超伝導ケーブル５と、前記超伝導手段３および６の端部と
端部とが接続される接続部８を囲むポリマー製の電気絶縁体９とを備えている。
電気絶縁体４および７の端部は、接続部８の両側において超伝導手段３、６の端
部を露出させるために取り除かれている。第１超伝導ケーブル２は、例えば、誘
導装置の誘導巻線を形成することができ、かつ第２超伝導ケーブル５は、誘導装
置に対する入力若しくは出力のための接続部を有することができる。あるいは、
例えば、接続されたケーブルは電力誘導装置の同じ巻線の部分を構成することが
できる。
している。前記組立体は、細長い内側の超伝導手段３および外側の電気絶縁体４
を有する第１超伝導ケーブル２と、細長い内側の超伝導手段６および外側の電気
絶縁体７を有する第２超伝導ケーブル５と、前記超伝導手段３および６の端部と
端部とが接続される接続部８を囲むポリマー製の電気絶縁体９とを備えている。
電気絶縁体４および７の端部は、接続部８の両側において超伝導手段３、６の端
部を露出させるために取り除かれている。第１超伝導ケーブル２は、例えば、誘
導装置の誘導巻線を形成することができ、かつ第２超伝導ケーブル５は、誘導装
置に対する入力若しくは出力のための接続部を有することができる。あるいは、
例えば、接続されたケーブルは電力誘導装置の同じ巻線の部分を構成することが
できる。
【００２０】 図２は、図１に示される接続組立体１の一方の超伝導ケーブル２（他方のケー
ブル５も実質的に類似した設計である）を示している。細長い内側の超伝導手段
３は、例えば銅製または非常に電気抵抗の高い金属若しくは合金製の内側金属支
持チューブ２１と、前記チューブ２１の周囲に螺旋状に巻きつけられるとともに
例えばプラスチックのような半導電性の材料からなる層２３内に埋め込まれたＨ
ＴＳ電線２２とを備えている。電気絶縁体４は、半径方向に小さな隙間２４をあ
けて前記層２３の外側に配置されている。この電気絶縁体４は実質的に無孔性で
あり、かつ内側の半導電層２５と、外側の半導電層２６と、これらの半導電層の
間に挟持された絶縁層２７とを有している。これらの層２５〜２７は中実の材料
から形成され、好ましくはそれらの界面において互いに接続される熱可塑性プラ
スチック材料から構成される。便利には、これらの熱可塑性プラスチック材料は
同様の熱膨張係数（α）を有し、かつ好ましくは内側の超伝導手段３の周囲に一
体に押し出し成形される。好ましくは、これらの層２５〜２７は、電気絶縁体の
界面における空洞および気孔のリスクを最小とするよう、一体構造とするために
一体に押し出し成形される。電気絶縁体の内部およびその界面における気孔およ
び空洞の存在は、電界強度が高いときに電気絶縁体の内部にコロナ放電を引き起
こすので望ましくない。
ブル５も実質的に類似した設計である）を示している。細長い内側の超伝導手段
３は、例えば銅製または非常に電気抵抗の高い金属若しくは合金製の内側金属支
持チューブ２１と、前記チューブ２１の周囲に螺旋状に巻きつけられるとともに
例えばプラスチックのような半導電性の材料からなる層２３内に埋め込まれたＨ
ＴＳ電線２２とを備えている。電気絶縁体４は、半径方向に小さな隙間２４をあ
けて前記層２３の外側に配置されている。この電気絶縁体４は実質的に無孔性で
あり、かつ内側の半導電層２５と、外側の半導電層２６と、これらの半導電層の
間に挟持された絶縁層２７とを有している。これらの層２５〜２７は中実の材料
から形成され、好ましくはそれらの界面において互いに接続される熱可塑性プラ
スチック材料から構成される。便利には、これらの熱可塑性プラスチック材料は
同様の熱膨張係数（α）を有し、かつ好ましくは内側の超伝導手段３の周囲に一
体に押し出し成形される。好ましくは、これらの層２５〜２７は、電気絶縁体の
界面における空洞および気孔のリスクを最小とするよう、一体構造とするために
一体に押し出し成形される。電気絶縁体の内部およびその界面における気孔およ
び空洞の存在は、電界強度が高いときに電気絶縁体の内部にコロナ放電を引き起
こすので望ましくない。
【００２１】 外側の半導電層２６は、その長さに沿って、例えばその長さに沿って間隔をあ
けて配置された領域で、制御電位体に接続される。最も実際的な応用例において
、この制御電位体は大地若しくは接地電位体である。隣接する接地点に対してあ
ける間隔の具体的な間隔は、層２６の固有抵抗に依存する。
けて配置された領域で、制御電位体に接続される。最も実際的な応用例において
、この制御電位体は大地若しくは接地電位体である。隣接する接地点に対してあ
ける間隔の具体的な間隔は、層２６の固有抵抗に依存する。
【００２２】 半導電層２６は、静的シールドとしておよび接地された外層として作用し、超
伝導ケーブルの電界が半導電層２５および２６の間で中実の絶縁体の内部に保持
されることを保証する。誘導電圧によって層２６内に生じる損失は、層２６の抵
抗の増加によって減少する。しかしながら、層２６は少なくともある最小限の、
例えば０．８ｍｍ以上の厚さでなければならないから、比較的高い体積抵抗率を
有する材料を層の材料として選択することによってのみ抵抗を増加させることが
できる。しかしながら、抵抗率はそれほど増加させられることができない。さも
なければ隣接する一対の接地点間における層２６の電圧が高くなりすぎて、コロ
ナ放電が生じるリスクを伴うからである。
伝導ケーブルの電界が半導電層２５および２６の間で中実の絶縁体の内部に保持
されることを保証する。誘導電圧によって層２６内に生じる損失は、層２６の抵
抗の増加によって減少する。しかしながら、層２６は少なくともある最小限の、
例えば０．８ｍｍ以上の厚さでなければならないから、比較的高い体積抵抗率を
有する材料を層の材料として選択することによってのみ抵抗を増加させることが
できる。しかしながら、抵抗率はそれほど増加させられることができない。さも
なければ隣接する一対の接地点間における層２６の電圧が高くなりすぎて、コロ
ナ放電が生じるリスクを伴うからである。
【００２３】 半径方向の隙間２４は、電気絶縁体４と内側の超伝導手段３（金属チューブ２
１を含む）との間の熱膨張係数（α）の違いを補償するための膨張／収縮用の隙
間を提供している。隙間２４は、超電導体と絶縁システムとの間のいかなる任意
の相対運動をも吸収するように、空隙空間とし、若しくはかなり圧縮することが
できる発泡材料を組み込むことができる。発泡材料は、設けられる場合には、層
２３と層２５との電気的な接触を確実にするために半導電性とすることができる
。加えて若しくは代わりに、層２３と層２５との間の必要な電気接触を確実なも
のとするために金属線を設けることができる。
１を含む）との間の熱膨張係数（α）の違いを補償するための膨張／収縮用の隙
間を提供している。隙間２４は、超電導体と絶縁システムとの間のいかなる任意
の相対運動をも吸収するように、空隙空間とし、若しくはかなり圧縮することが
できる発泡材料を組み込むことができる。発泡材料は、設けられる場合には、層
２３と層２５との電気的な接触を確実にするために半導電性とすることができる
。加えて若しくは代わりに、層２３と層２５との間の必要な電気接触を確実なも
のとするために金属線を設けることができる。
【００２４】 ＨＴＳ電線２２は、チューブ２１を通過する冷却液体、例えば液体窒素によっ
て極低温に冷却される。
て極低温に冷却される。
【００２５】 各層２３、２５および２６の半導電性材料は、単なる一例として例えば、エチ
レンプロピレンコポリマーゴム（ＥＰＲＭ）若しくはエチレンプロピレンジエン
モノマゴム（ＥＰＤＭ）のようなベースポリマーと、このベースポリマーに埋め
込まれる非常に電気伝導性の高い微粒子、例えばカーボンブラックの微粒子とか
ら構成することができる。これらの半導電層の体積抵抗率は、ベースポリマーに
添加するカーボンブラックの種類および割合を変化させることにより、必要に応
じて調整することができる。以下のものは、異なる種類および量のカーボンブラ
ックを使用することによって体積抵抗率を変化させる方法の一つの例を示してい
る。
レンプロピレンコポリマーゴム（ＥＰＲＭ）若しくはエチレンプロピレンジエン
モノマゴム（ＥＰＤＭ）のようなベースポリマーと、このベースポリマーに埋め
込まれる非常に電気伝導性の高い微粒子、例えばカーボンブラックの微粒子とか
ら構成することができる。これらの半導電層の体積抵抗率は、ベースポリマーに
添加するカーボンブラックの種類および割合を変化させることにより、必要に応
じて調整することができる。以下のものは、異なる種類および量のカーボンブラ
ックを使用することによって体積抵抗率を変化させる方法の一つの例を示してい
る。
【００２６】 ヘ゛ースホ゜リマー、 カーホ゛ンフ゛ラックの種類、カーホ゛ンフ゛ラックの量(%)、体積抵抗率(Ω・cm) エチレン酢酸ヒ゛ニルコホ゜リマー ECカーホ゛ンフ゛ラック、 〜15、 350〜400 /亜硝酸塩コ゛ム、 同上、 P-カーホ゛ンフ゛ラック、 〜37、 70〜10 同上、 特殊伝導カーホ゛ン 〜35、 40〜50 フ゛ラック/タイフ゜Ｉ、 同上、 特殊伝導カーホ゛ン 〜33、 30〜60 フ゛ラック/タイフ゜II、 フ゛チルク゛ラフト 同上、 〜25、 7〜10 ホ゜リエチレン、 エチレンアクリル酸 アセチレンカーホ゛ンフ゛ラック、 〜35、 40〜50 フ゛チルコホ゜リマー、 同上、 Pカーホ゛ンフ゛ラック、 〜38、 5〜10 エチレンフ゜ロ 特殊伝導カーホ゛ンフ゛ラック、 〜35、 200〜400 ヒ゜レンコ゛ム、
【００２７】 ＨＴＳ電線２２は、最適には、例えば銀または銀合金の導電性の外層２１に覆
われた、超伝導材料の合金の芯線２０（図３参照）を備える。銀で覆われたその
ようなＨＴＳ電線の典型は、ＢＳＣＣＯ―２２１２若しくはＢＳＣＣＯ―２２２
３である。一対のそのようなＨＴＳ電線を一体に接続するために、これらの電線
の端部は図３に示すように重ねられ、導電性の外層２１はハンダ付けされ若しく
は他の方法で一体に接続される。重ね合わせの長さは、外層の良好な電気接触を
もたらすのに十分なものでなければならない。内側の芯線２０がそれらの導電性
の外層２１と電気接触しているので、後者は内側の芯線を一体に電気的に接続す
るための「橋」として作用する。
われた、超伝導材料の合金の芯線２０（図３参照）を備える。銀で覆われたその
ようなＨＴＳ電線の典型は、ＢＳＣＣＯ―２２１２若しくはＢＳＣＣＯ―２２２
３である。一対のそのようなＨＴＳ電線を一体に接続するために、これらの電線
の端部は図３に示すように重ねられ、導電性の外層２１はハンダ付けされ若しく
は他の方法で一体に接続される。重ね合わせの長さは、外層の良好な電気接触を
もたらすのに十分なものでなければならない。内側の芯線２０がそれらの導電性
の外層２１と電気接触しているので、後者は内側の芯線を一体に電気的に接続す
るための「橋」として作用する。
【００２８】 ポリマー製の電気絶縁体９は、図１に模式的に示されている。このポリマー製
の絶縁体は、前もって製造されたジョイント若しくはスリーブ、自己溶着性のエ
ラストマテープテープジョイント、または本来の位置に押し出し成形され若しく
はテープ巻きされた架橋ポリマー材料の層である。ポリマー製の電気絶縁手段の
例は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ
プロピレン（ＰＰ）、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のような架橋された（また
は架橋可能な）材料、またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはシリコン
ゴムのようなゴム絶縁体を含む。記載された実施の形態においては、絶縁体９と
内側の超伝導手段との間にいかなる断熱体および極低温保持装置も配置されてい
ない。半導電性材料の層（図示せず）を、絶縁体９の内側および／または外側に
設けることができるが、この層が絶縁体９の内側／外側表面の軸線方向の全ての
範囲にわたって延びる必要はない。半導電性の内層が設けられる場合には、超伝
導手段６と電気的に接触する。半導電性の外層が設けられる場合には、それはそ
の長さに沿って制御電位、例えば接地電位にある。半導電性材料は、層２３、２
５および２６に用いられるものと同じである。
の絶縁体は、前もって製造されたジョイント若しくはスリーブ、自己溶着性のエ
ラストマテープテープジョイント、または本来の位置に押し出し成形され若しく
はテープ巻きされた架橋ポリマー材料の層である。ポリマー製の電気絶縁手段の
例は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ
プロピレン（ＰＰ）、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）のような架橋された（また
は架橋可能な）材料、またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはシリコン
ゴムのようなゴム絶縁体を含む。記載された実施の形態においては、絶縁体９と
内側の超伝導手段との間にいかなる断熱体および極低温保持装置も配置されてい
ない。半導電性材料の層（図示せず）を、絶縁体９の内側および／または外側に
設けることができるが、この層が絶縁体９の内側／外側表面の軸線方向の全ての
範囲にわたって延びる必要はない。半導電性の内層が設けられる場合には、超伝
導手段６と電気的に接触する。半導電性の外層が設けられる場合には、それはそ
の長さに沿って制御電位、例えば接地電位にある。半導電性材料は、層２３、２
５および２６に用いられるものと同じである。
【００２９】 ケーブル２および５は概して類似の設計のものとして示されているが、外側の
電気絶縁体４の厚さは外側の電気絶縁体７の厚さと異なるものとすることができ
る。したがって、例えば一体に接続されたケーブル２および５が少なくとも変圧
器の巻線の一部分を形成する場合には、使用の際にケーブル２の動作電圧がケー
ブル５のそれより高ければ、絶縁体４は絶縁体７より厚くなる。異なる直径の電
力ケーブルを一体に接続したものを各巻線に用いることによって、および異なる
巻線を混在させることによって、巻線が占める空間を最適化することができる。
電気絶縁体４の厚さは外側の電気絶縁体７の厚さと異なるものとすることができ
る。したがって、例えば一体に接続されたケーブル２および５が少なくとも変圧
器の巻線の一部分を形成する場合には、使用の際にケーブル２の動作電圧がケー
ブル５のそれより高ければ、絶縁体４は絶縁体７より厚くなる。異なる直径の電
力ケーブルを一体に接続したものを各巻線に用いることによって、および異なる
巻線を混在させることによって、巻線が占める空間を最適化することができる。
【００３０】 一対のケーブル２および５を一体に接続する際には、接続されるケーブルの端
部の電気絶縁体４および７が取り除かれる。次いで、内側の金属支持チューブが
一体に溶接されてＨＴＳ電線が一体に接続される。最後にポリマー製の電気絶縁
体９が、接続部８および支持チューブの覆われていない端部の周りに付加される
。
部の電気絶縁体４および７が取り除かれる。次いで、内側の金属支持チューブが
一体に溶接されてＨＴＳ電線が一体に接続される。最後にポリマー製の電気絶縁
体９が、接続部８および支持チューブの覆われていない端部の周りに付加される
。
【００３１】 図４および図５は、電力誘導装置内において、超伝導ケーブル３１と中実の電
気絶縁材料４０によって電気絶縁されている接地された非超伝導ケーブル３８と
を一体に接続するための、他の接続組立体を示している。超伝導ケーブル３１は
、戻りベンドを有する中心チューブ３２を備え、互いに連通する冷却液の供給お
よび戻りダクト３４および３５を有する、概してＵ字形のチューブを形成してい
る。超伝導手段は、細長い超伝導電線または導電性の素線４２を有するテープの
形をしており、導電性の素線４２を、例えばハンダ付けにより、接続部３６でケ
ーブル３８の電流導体３７に接続させつつ、中心チューブ３２の周りに巻き付け
られている。
気絶縁材料４０によって電気絶縁されている接地された非超伝導ケーブル３８と
を一体に接続するための、他の接続組立体を示している。超伝導ケーブル３１は
、戻りベンドを有する中心チューブ３２を備え、互いに連通する冷却液の供給お
よび戻りダクト３４および３５を有する、概してＵ字形のチューブを形成してい
る。超伝導手段は、細長い超伝導電線または導電性の素線４２を有するテープの
形をしており、導電性の素線４２を、例えばハンダ付けにより、接続部３６でケ
ーブル３８の電流導体３７に接続させつつ、中心チューブ３２の周りに巻き付け
られている。
【００３２】 中心チューブ３２の周りに巻きつけられた超伝導電線若しくはテープは、超伝
導手段に電気的に接続された半導電性材料の内層と、その長さに沿って制御電位
、好ましくは接地電位に接続された半導電性材料の外層、および電気絶縁体の中
間層とを有する、典型的に空隙のない、中実の絶縁体３９によって電気的に絶縁
される。便利には、電気絶縁体のこれらの層は類似の材料、例えばポリマー材料
からなり、かつ図２を参照して説明した電気絶縁体７に同様の方法で形成される
。電気絶縁体４０は絶縁体３９と同様のものとすることができ、半導電性材料の
内外の層および絶縁体の中間層を有する。ケーブル３８の導体は内側の半導電層
に接続され、かつ外側の半導電層はその長さに沿って制御電位、例えば接地電位
にある。
導手段に電気的に接続された半導電性材料の内層と、その長さに沿って制御電位
、好ましくは接地電位に接続された半導電性材料の外層、および電気絶縁体の中
間層とを有する、典型的に空隙のない、中実の絶縁体３９によって電気的に絶縁
される。便利には、電気絶縁体のこれらの層は類似の材料、例えばポリマー材料
からなり、かつ図２を参照して説明した電気絶縁体７に同様の方法で形成される
。電気絶縁体４０は絶縁体３９と同様のものとすることができ、半導電性材料の
内外の層および絶縁体の中間層を有する。ケーブル３８の導体は内側の半導電層
に接続され、かつ外側の半導電層はその長さに沿って制御電位、例えば接地電位
にある。
【００３３】 接続部３６は、ポリマー製の電気絶縁体４１に囲まれている。絶縁体４１は、
一体にハンダ付けされた超伝導素線４２および電流導体３７を囲むとともに、絶
縁体３９および絶縁体４０と重なり合う。
一体にハンダ付けされた超伝導素線４２および電流導体３７を囲むとともに、絶
縁体３９および絶縁体４０と重なり合う。
【００３４】 中心チューブは、端部３３で互いに連通する極低温流体のための供給および戻
りダクトを設けるために、内部の仕切りによって分けられた一つのチューブ（図
示せず）とすることができる。冷却効率は、周囲の超伝導電線またはテープが螺
旋状の経路に沿って冷却されるように、支持チューブおよび／またはその内部仕
切りを螺旋状に構成することによって、わずかに改善することができる。あるい
は、支持チューブは一対の同軸チューブとして設計しても良く、内側チューブは
極低温流体の戻りダクトの役割を果たし、超伝導電線またはテープは外側チュー
ブの外部に巻かれ、かつ内側チューブと外側チューブとの間の環状の隙間は極低
温流体のための供給ダクトを提供する。
りダクトを設けるために、内部の仕切りによって分けられた一つのチューブ（図
示せず）とすることができる。冷却効率は、周囲の超伝導電線またはテープが螺
旋状の経路に沿って冷却されるように、支持チューブおよび／またはその内部仕
切りを螺旋状に構成することによって、わずかに改善することができる。あるい
は、支持チューブは一対の同軸チューブとして設計しても良く、内側チューブは
極低温流体の戻りダクトの役割を果たし、超伝導電線またはテープは外側チュー
ブの外部に巻かれ、かつ内側チューブと外側チューブとの間の環状の隙間は極低
温流体のための供給ダクトを提供する。
【００３５】 本発明は、少なくとも一つの接続された超伝導ケーブル若しくは図２に示され
たタイプのケーブルを有する電力誘導装置に限定されない。実際に、本発明によ
る電力誘導装置の各接続組立は、極低温若しくはその近傍で作動することが可能
なポリマー製電気絶縁体の使用をカバーすることが意図される。
たタイプのケーブルを有する電力誘導装置に限定されない。実際に、本発明によ
る電力誘導装置の各接続組立は、極低温若しくはその近傍で作動することが可能
なポリマー製電気絶縁体の使用をカバーすることが意図される。
【００３６】 本発明は、主に、少なくともその一方が超伝導特性を有する伝導手段を有する
とともに使用の際に超伝導温度にまで冷却される高電圧電力ケーブルのための接
続部を備えた電力誘導装置に向けられているが、本発明は、また、絶対温度で２
００度に至る、好ましくはそれを超えない低い動作温度において改善された電気
伝導率を有するが、少なくとも意図された低い動作温度においては超伝導特性を
有しない伝導手段を少なくとも一方の高電圧電力ケーブルが有している電力ケー
ブルの接続部を備えた電力誘導装置を受け入れることも意図している。これらの
極低温においては、液状の二酸化炭素が、伝導手段を冷却するために用いられる
。
とともに使用の際に超伝導温度にまで冷却される高電圧電力ケーブルのための接
続部を備えた電力誘導装置に向けられているが、本発明は、また、絶対温度で２
００度に至る、好ましくはそれを超えない低い動作温度において改善された電気
伝導率を有するが、少なくとも意図された低い動作温度においては超伝導特性を
有しない伝導手段を少なくとも一方の高電圧電力ケーブルが有している電力ケー
ブルの接続部を備えた電力誘導装置を受け入れることも意図している。これらの
極低温においては、液状の二酸化炭素が、伝導手段を冷却するために用いられる
。
【００３７】 本発明による電力誘導装置の接続部において使用される電気絶縁体は、非常に
高い電圧およびその結果としてこのような電圧において生じる電気的および熱的
な負荷を取り扱うことができるように意図される。一例として、本発明による電
力誘導装置は、数百ｋＶＡから１０００ＭＶＡ以上に至る定格電力を有するとと
もに、および３乃至４ｋＶから４００乃至８００ｋＶの非常に高い送電電圧に至
る定格電圧を有する電力変圧器を備えることができる。高い動作電圧においては
、部分放電若しくはＰＤが、電力誘導装置の既存の絶縁システムに対して重大な
問題を引き起こす。空洞または気孔が絶縁の内部に存在すると、内部コロナ放電
が生じ、それによって絶縁材料が徐々に劣化し、ついには絶縁破壊に至る。本発
明の電力誘導装置のケーブルの電気絶縁体上の電気負荷は、絶縁体の内層を内側
の伝導手段と実質的に同じ電位とするとともに絶縁体の外層を制御電位、例えば
接地電位とすることを保証することにより、減少する。したがって、内層と外層
との間の絶縁材料の中間層内の電界は、中間層の厚み全体にわたって実質的に一
様に分配する。さらに、類似した熱特性を持たせるとともに絶縁材料の層の内部
の欠陥をほとんどなくすことにより、所定の動作電圧におけるＰＤの可能性は減
少する。電力誘導装置の接続は、このようにして、典型的には最高８００ｋＶ若
しくはそれ以上の非常に高い動作電圧に耐えるように設計することができる。
高い電圧およびその結果としてこのような電圧において生じる電気的および熱的
な負荷を取り扱うことができるように意図される。一例として、本発明による電
力誘導装置は、数百ｋＶＡから１０００ＭＶＡ以上に至る定格電力を有するとと
もに、および３乃至４ｋＶから４００乃至８００ｋＶの非常に高い送電電圧に至
る定格電圧を有する電力変圧器を備えることができる。高い動作電圧においては
、部分放電若しくはＰＤが、電力誘導装置の既存の絶縁システムに対して重大な
問題を引き起こす。空洞または気孔が絶縁の内部に存在すると、内部コロナ放電
が生じ、それによって絶縁材料が徐々に劣化し、ついには絶縁破壊に至る。本発
明の電力誘導装置のケーブルの電気絶縁体上の電気負荷は、絶縁体の内層を内側
の伝導手段と実質的に同じ電位とするとともに絶縁体の外層を制御電位、例えば
接地電位とすることを保証することにより、減少する。したがって、内層と外層
との間の絶縁材料の中間層内の電界は、中間層の厚み全体にわたって実質的に一
様に分配する。さらに、類似した熱特性を持たせるとともに絶縁材料の層の内部
の欠陥をほとんどなくすことにより、所定の動作電圧におけるＰＤの可能性は減
少する。電力誘導装置の接続は、このようにして、典型的には最高８００ｋＶ若
しくはそれ以上の非常に高い動作電圧に耐えるように設計することができる。
【００３８】 例えば、本発明による電力誘導装置は、モータ、発電機、変圧器、ＳＭＥＳ装
置のようなエネルギー貯蔵装置、若しくは漏電電流制限器を含む。
置のようなエネルギー貯蔵装置、若しくは漏電電流制限器を含む。
【００３９】 電気絶縁体が所定位置に押し出し成形されることが好ましいが、きつく巻き付
けられたフィルム若しくはシート状の材料を重ね合わせることにより電気絶縁シ
ステムを構築することも可能である。半導電層および電気絶縁層はともに、この
ように形成することができる。絶縁システムは、カーボンブラックまたは金属の
粒子のような導電性の粒子が埋め込まれた、例えばＰＰ、ＰＥＴ、ＬＤＰＥまた
はＨＤＰＥ等のポリマーの薄いフィルムから製造された内側および外側の半導電
性の層若しくは部分、および半導電性の層若しくは部分の間の絶縁層若しくは部
分を有して、完全合成フィルムから製造することができる。
けられたフィルム若しくはシート状の材料を重ね合わせることにより電気絶縁シ
ステムを構築することも可能である。半導電層および電気絶縁層はともに、この
ように形成することができる。絶縁システムは、カーボンブラックまたは金属の
粒子のような導電性の粒子が埋め込まれた、例えばＰＰ、ＰＥＴ、ＬＤＰＥまた
はＨＤＰＥ等のポリマーの薄いフィルムから製造された内側および外側の半導電
性の層若しくは部分、および半導電性の層若しくは部分の間の絶縁層若しくは部
分を有して、完全合成フィルムから製造することができる。
【００４０】 重ね合わせのコンセプトにおいては、十分に薄いフィルムがいわゆるパッシェ
ンの最小値(Paschenminima)より小さい突合せ間隔を有し、したがって液体の含 浸を不要とする。乾燥した、巻き付けられた多層の薄膜絶縁体はまた良好な熱特
性を有しており、かつ電気導体としての超伝導パイプと組み合わせることができ
、また液体窒素のような冷却液をパイプを通して圧送させる。
ンの最小値(Paschenminima)より小さい突合せ間隔を有し、したがって液体の含 浸を不要とする。乾燥した、巻き付けられた多層の薄膜絶縁体はまた良好な熱特
性を有しており、かつ電気導体としての超伝導パイプと組み合わせることができ
、また液体窒素のような冷却液をパイプを通して圧送させる。
【００４１】 電気絶縁システムの他の実施の形態は、従来のセルロースベースのケーブルと
同様であり、薄いセルロースベースまたは合成の紙若しくは不織布材料が導体の
周囲に重ね巻きされる。この場合、絶縁層のいずれの側においても、半導電層は
、セルロース紙若しくは絶縁材料の繊維から作られるとともに導電性の微粒子が
埋め込まれた不織布材料から製造することができる。絶縁層は同じベース材料か
ら作ることもできるし、若しくは異なる材料を用いることもできる。
同様であり、薄いセルロースベースまたは合成の紙若しくは不織布材料が導体の
周囲に重ね巻きされる。この場合、絶縁層のいずれの側においても、半導電層は
、セルロース紙若しくは絶縁材料の繊維から作られるとともに導電性の微粒子が
埋め込まれた不織布材料から製造することができる。絶縁層は同じベース材料か
ら作ることもできるし、若しくは異なる材料を用いることもできる。
【００４２】 絶縁システムの他の実施の形態は、フィルムおよび繊維状絶縁材料を、ラミネ
ートとして若しくは重ね合わせとして組み合わせることによって得ることができ
る。この絶縁システムの例は、商業的に入手可能ないわゆる紙ポリプロピレンラ
ミネート、ＰＰＬＰであるが、フィルムおよび繊維状部分のいくつかの他の組み
合わせも可能である。これらのシステムにおいては、鉱油または液体窒素のよう
な多様な含浸を用いることができる。
ートとして若しくは重ね合わせとして組み合わせることによって得ることができ
る。この絶縁システムの例は、商業的に入手可能ないわゆる紙ポリプロピレンラ
ミネート、ＰＰＬＰであるが、フィルムおよび繊維状部分のいくつかの他の組み
合わせも可能である。これらのシステムにおいては、鉱油または液体窒素のよう
な多様な含浸を用いることができる。
【図１】 本発明による電力誘導装置のケーブル接続組立体を模式的に示す断面図。
【図２】 ケーブル接続組立体の高電圧電力ケーブルを模式的に示す要部拡大断面図。
【図３】 電力誘導装置の接続組立体のうち一対の重なり合う超伝導細線を一体に接続す
る様子を模式的に示す断面図。
る様子を模式的に示す断面図。
【図４】 電力誘導装置の一対の電力ケーブルを一体に接続するための接続組立体を模式
的に示す図。
的に示す図。
【図５】 図４の接続組立の接続部分の要部を拡大して示す詳細図。図４中に示したＢ−
Ｂ矢視線に沿った断面図である。
Ｂ矢視線に沿った断面図である。
１ ケーブル接続組立体 ２ 第１ケーブル ３ 第１伝導手段 ４ 第１電気絶縁体 ５ 第２ケーブル ６ 第２伝導手段 ７ 第２電気絶縁体 ８ 接続部 ９ 電気絶縁手段 ２０ 芯線 ２１ 外層 ２２ 第１導体手段 ２３ 層 ２４ 隙間 ２５ 半導電層 ２６ 半導電層 ３２ 中心チューブ ３３ 端部 ３４ 供給ダクト ３５ 戻りダクト ３６ 接続部 ３７ 電流導体 ３８ ケーブル ３９ 絶縁体 ４２ 素線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 クリスチャン、サッセ スエーデン国ベステロス、ドロットニング ガタン、４ビー (72)発明者 マッツ、レイヨン スエーデン国ベステロス、ヒブラルガタ ン、５
Claims (39)
- 【請求項１】 内側の第１伝導手段（３）および周囲の外側の第１電気絶縁体（４）を有する
第１ケーブル（２）であって、前記第１伝導手段（３）が、第１導体手段（２１
）およびこの第１導体手段（２１）の電気伝導率を改善するために前記第１導体
手段を冷却する第１冷却手段（２２）を有しており、かつ前記第１電気絶縁体（
４）が、前記第１導体手段に電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その
長さに沿って制御電位、例えば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、
および前記半導電性材料の第１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料
の第１中間層を有している、第１ケーブル（２）と、 内側の第２伝導手段（６）および周囲の外側の第２電気絶縁体（７）を有して
いる第２ケーブル（５）とを備え、 前記第１伝導手段（３）の一端が接続部（８）において前記第２伝導手段（６
）の一端に接続されるとともに、各ケーブルの前記外側絶縁体（４、７）は関連
する内側の伝導手段の端部を後者の前記端部に隣接して囲んでおらず、 かつポリマー製の電気絶縁手段（９）が前記接続部（８）および前記第１伝導
手段および前記第２伝導手段（３、６）の前記端部を囲んでいる、 少なくとも一つのケーブル接続組立体（１）を備えたことを特徴とする電力誘
導装置。 - 【請求項２】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部（８）と前記第１伝導手
段および前記第２伝導手段（３、６）の前記端部とを、いかなる中間断熱体も介
在することなく囲むことを特徴とする請求項１に記載の電力誘導装置。 - 【請求項３】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、予め製造されたポリマー製のスリー
ブから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の電力誘導装置。 - 【請求項４】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部（８）の周りに押し出し
成形されたポリマー製の押出成形体であることを特徴とする請求項１または２に
記載の電力誘導装置。 - 【請求項５】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部（８）の周りに巻き付け
られたポリマー製のテープであることを特徴とする請求項１または２に記載の電
力誘導装置。 - 【請求項６】 前記ポリマー製のテープが架橋されていることを特徴とする請求項５に記載の
電力誘導装置。 - 【請求項７】 前記ポリマー製の絶縁手段（９）の内側に、半導電性材料の層があることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項８】 前記ポリマー製の絶縁手段（９）の外側に、半導電性材料の層があることを特
徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項９】 前記ポリマー製の電気絶縁手段が、低密度若しくは高密度ポリエチレン（ＬＤ
ＰＥ若しくはＨＤＰＥ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ
）、エチレン（エチル）アクリレートポリマー、架橋材料若しくはゴム絶縁材か
らなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項１０】 前記架橋材料が、架橋されたポリエチレン（ＸＬＰＥ）を含むことを特徴とす
る請求項９に記載の電力誘導装置。 - 【請求項１１】 前記ゴム絶縁材が、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）若しくはシリコンゴム
を含むことを特徴とする請求項９に記載の電力誘導装置。 - 【請求項１２】 前記第１導体手段は、第１超伝導手段と、この第１超伝導手段を使用の際に超
伝導温度まで冷却する第１冷却手段とを有することを特徴とする請求項１乃至１
１のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項１３】 前記第２伝導手段は、第２導体手段と、この第２導体手段の電気伝導率を改良
するよう前記第２導体手段を冷却する第２冷却手段とを有することを特徴とする
請求項１乃至１２のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項１４】 前記第２導体手段は、第２超伝導手段と、この第２超伝導手段を使用する際に
超伝導温度まで冷却する第２冷却手段とを有することを特徴とする請求項１３に
記載の電力誘導装置。 - 【請求項１５】 前記冷却手段は、極低温冷却流体、例えば液体窒素が通過するチューブを有す
ることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項１６】 前記超伝導手段は、関連する内側チューブに螺旋状に巻きつけられる細長い超
伝導体を有することを特徴とする請求項１２または１４に記載の電力誘導装置。 - 【請求項１７】 前記一対の内側チューブは機械的、例えば溶接されて前記接続部において一体
に接続されることを特徴とする請求項１６に記載の電力誘導装置。 - 【請求項１８】 前記第２電気絶縁体（７）は、 前記第２伝導手段に電気的に接続された半導電性材料の第２内層と、 制御電位、例えば接地電位にその長さに沿って接続された半導電性材料の第２
外層と、 前記第２内層および前記第２外層の間の中実の電気絶縁材料の第２中間層とを
有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項１９】 前記半導電性材料は、１〜１０5Ω・ｃｍ、好ましくは１０〜５００Ω・ｃｍ 、最も好ましくは５０〜１００Ω・ｃｍの固有抵抗を有することを特徴とする請
求項１乃至１８のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項２０】 前記中間層は、ポリマー材料から成ることを特徴とする請求項１乃至１９のい
ずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項２１】 前記半導電層が、その内部に電気導電性の高い粒子、例えばカーボンブラック
若しくは金属粒子が埋め込まれたポリマー材料から製造される、ことを特徴とす
る請求項１乃至２０のいずれかに記載の電力誘導装置。 - 【請求項２２】 前記ポリマー材料が、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン
（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、例えば架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）
のような架橋材料、またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）若しくはシリコン
ゴムのようなゴム絶縁材料を含むことを特徴とする請求項２０または２１に記載
の電力誘導装置。 - 【請求項２３】 適切には１０ｋＶを超え、特に３６ｋＶを超え、好ましくは７２．５ｋＶ以上
で４００〜８００ｋＶ若しくはそれ以上非常に高い送電電圧にまで及ぶ高い電圧
用に設計されることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の電力誘導
装置。 - 【請求項２４】 ０．５ＭＶＡを超え、好ましくは３０ＭＶＡを超えて１０００ＭＶＡにまで及
ぶ電力範囲のために設計されることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに
記載の電力誘導装置。 - 【請求項２５】 内側の第１伝導手段（３）および周囲の外側の第１電気絶縁体（４）を有する
第１ケーブル（２）であって、前記第１伝導手段（３）が、第１導体手段（２１
）およびこの第１導体手段（２１）の電気伝導率を改善するために前記第１導体
手段を冷却する第１冷却手段（２２）を有しており、かつ前記第１電気絶縁体（
４）が、前記第１導体手段に電気的に接続された半導電性材料の第１内層、その
長さに沿って制御電位、例えば接地電位に接続された半導電性材料の第１外層、
および前記半導電性材料の第１内層および第１外層との間の中実の電気絶縁材料
の第１中間層を有している第１ケーブル（２）と、 内側の第２伝導手段（６）および周囲の外側の第２電気絶縁（７）を有してい
る第２ケーブル（５）と、 を電力誘導装置内において互いに接続する方法であって、前記方法は、 下にある伝導手段（３、６）を露出させるために前記各ケーブル（２、５）の
端部から絶縁体を取り除く工程と、 前記伝導手段の端部と端部とが接続部（８）において一体に接続されるように
前記第１伝導手段および前記第２伝導手段（３、６）の前記端部を接続する工程
と、 ポリマー製の電気絶縁手段（９）によって前記接続部および内側の第１伝導手
段および第２伝導手段（３、６）の前記端部を囲む工程と、を備えたことを特徴
とする方法。 - 【請求項２６】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部と前記第１伝導手段およ
び前記第２伝導手段の端部を囲む、予め製造されたスリーブとして付加されるこ
とを特徴とする請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部および前記第１伝導手段
および前記第２伝導手段の周りに押し出し成形されることを特徴とする請求項２
５に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記ポリマー製の電気絶縁手段（９）が、前記接続部および前記第１伝導手段
および前記第２伝導手段の前記端部の周りにポリマーテープとして付加されるこ
とを特徴とする請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記ポリマーテープが架橋されていることを特徴とする請求項２８に記載の方
法。 - 【請求項３０】 前記ポリマーテープが、前記接続部および前記第１伝導手段および前記第２伝
導手段の前記端部の周りに巻き付けた後に熱および圧力を加えることによって架
橋される架橋剤を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記ポリマー製の絶縁手段（９）が、半導電性材料の内層を有することを特徴
とする請求項２５乃至３０のいずれかに記載の方法。 - 【請求項３２】 前記ポリマー製の絶縁手段（９）が、半導電性材料の外層を有することを特徴
とする請求項２５乃至３１のいずれかに記載の方法。 - 【請求項３３】 前記第１導体手段が超伝導手段を有することを特徴とする請求項２５乃至３２
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項３４】 前記第２伝導手段が、超伝導手段、および超伝導温度まで前記第２導体手段を
冷却するための第２冷却手段を含む第２導体手段を有することを特徴とする請求
項２５乃至３３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項３５】 前記冷却手段は、使用の際にその内部を極低温の冷却流体が通過する内側チュ
ーブを有し、各超伝導手段が関連する内側チューブに螺旋状に巻きつけられる細
長い超伝導体を有し、前記内側チューブの端部と端部が一体に接続されることを
特徴とする請求項３３に従属する請求項３４に記載の方法。 - 【請求項３６】 前記内側チューブが溶接されて一体に接続されることを特徴とする請求項３５
に記載の方法。 - 【請求項３７】 前記超伝導体が、金属、例えば銀若しくは銀合金のシース内に収められた酸化
物超伝導手段を有し、かつ前記金属シースが例えばはんだ付けによって一体に接
続されることを特徴とする請求項３５または３６に記載の方法。 - 【請求項３８】 前記電力誘導装置が、最適には１０ｋＶを超え、特に３６ｋＶを超え、および
７２．５ｋＶ以上で４００〜８００ｋＶ若しくはそれ以上の非常に高い送電電圧
にまで及ぶ高い電圧用に設計されることを特徴とする請求項２５乃至３７のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項３９】 前記電力誘導装置が、０．５ＭＶＡを超え、好ましくは３０ＭＶＡを超えて１
０００ＭＶＡにまで及び電力範囲のために設計されることを特徴とする請求項２
５乃至３８のいずれかに記載の方法。
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|---|---|---|---|
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Country Status (12)
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