JP2004304879A

JP2004304879A - 超電導機器の許容通電電流検知装置およびそれを用いた電力システム

Info

Publication number: JP2004304879A
Application number: JP2003092354A
Authority: JP
Inventors: Yuki Kudo; 由紀工藤; Hiroshi Kubota; 宏久保田; Mutsuki Yamazaki; 六月山崎; Hisashi Yoshino; 久士芳野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP3754424B2

Abstract

【課題】電力用の超電導機器を電力系統に接続した状態で、許容通電電流を検知できる装置およびそれを用いた電力システムを提供する。
【解決手段】電力供給源から負荷に至る電力系統に接続された、超電導体を含む超電導機器の許容通電電流を検知する装置であって、前記超電導機器に、超電導状態を保ちつつ通電している状態で、通電電流の周期より短い時間、重畳電流を供給する電流源と、前記超電導機器で発生した電圧信号を測定する手段と、前記電圧信号に基づいて前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段とを有する超電導機器の許容通電電流検知装置。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導機器の許容通電電流検知装置およびそれを用いた電力システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高温超電導体の材料開発が多くの研究機関や企業において積極的に行われ、高温超電導体を用いた電力用ケーブル、トランス、限流器など電力用の超電導機器の実用化に向けた研究開発が進められている。例えば、超電導限流器は、超電導体の超電導状態から常電導状態への転移の際に発生する抵抗を利用して、電流供給を停止するものである。現状の超電導限流器は、容量が小さく電力システムに適用するには不十分であるが、素子構造の改良や限流素子の直並列化による大容量化が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような電力用の超電導機器を電力系統に接続して使用している際に超電導機器に不具合を生じると、品質の高い電力を安定的に供給することができなくなるので、超電導機器には非常に高い信頼性が要求される。超電導機器の不具合の一つに、超電導体の臨界電流が劣化して、許容通電電流値が低くなることが挙げられる。そのため、超電導機器の設置時および定期検査時に許容通電電流値を検知して、劣化している場合には迅速にメンテナンスや交換を行うことが必要である。
【０００４】
一般に、超電導体の許容通電電流は、想定される臨界電流に近い電流を流した際に発生する微小な電圧を測定することにより評価される。ところが、電力系統での通常通電時には、超電導機器の電流容量を超電導体の臨界電流の５０〜９０％程度に設定している。このため、通常通電を行っている状態では電圧が発生しないのが普通であり、超電導機器の臨界電流が大幅に劣化した場合などの異常時にのみ電圧が発生する。こうした異常時に電圧を検出できたとしても、機器の損壊につながるという問題がある。一方、超電導機器を電力系統から切り離して、許容通電電流を評価しようとすると、代替機器の設置や切り替えなどの煩雑な作業が発生する。
【０００５】
以上のような背景から、通常の使用状態すなわち電力系統に接続して通常通電している状態で、超電導機器の許容通電電流を測定して異常を検知できるようにすることが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２０４８４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電力用の超電導機器を電力系統に接続した状態で、許容通電電流を検知できる装置およびそれを用いた電力システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る超電導機器の許容通電電流検知装置は、電力供給源から負荷に至る電力系統に接続された、超電導体を含む超電導機器の許容通電電流を検知する装置であって、前記超電導機器に、超電導状態を保ちつつ通電している状態で、通電電流の周期より短い時間、重畳電流を供給する電流源と、前記超電導機器で発生した電圧信号を測定する手段と、前記電圧信号に基づいて前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る装置において、前記電流源はパルス電流源であり、前記重畳電流として通電電流のピークに同期したパルス電流を供給することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る装置は、さらに、前記超電導機器で発生した電圧が超電導体の長さ当り１μＶ／ｃｍ以上になるまで重畳電流を増加させるように電流源を制御する制御器を有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る装置において、前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段は、前記超電導機器で発生した電圧から、前記超電導機器のインダクタンスと接続抵抗による電圧とを除去した電圧に基づいて、前記超電導機器の許容通電電流を決定することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る装置は、前記超電導機器で発生した電圧が所定の値に達したときに、前記電流源および電圧測定手段を、前記電力系統から切り離すスイッチを有することが好ましい。
【００１３】
本発明の他の態様に係る電力システムは、電力供給源と負荷とこれらの間に接続された超電導体を含む超電導機器とを有する電力系統と、前記超電導機器に、超電導状態を保ちつつ通電している状態で、通電電流の周期より短い時間、重畳電流を供給する電流源と、前記超電導機器で発生した電圧信号を測定する手段と、前記電圧信号に基づいて前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段と、前記超電導機器をバイパスするバイパス電流経路とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る電力システムは、前記超電導機器と前記負荷との間に、通電電流の周波数以外の電気信号を除去するフィルタ回路を有することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る電力システムの概略的な構成を説明する。図１は、電力供給源（変電所）と負荷としての各種電力消費系統との間に、超電導機器として超電導限流器を接続した電力系統を含む電力システムを示している。図１には図示しないが、発電所間で電力の貸し借りをするために複数の発電所が連結され、また１つの発電所からは複数の変電所に電力が送られる。
【００１６】
図１に示すように、図示しない発電所から送電される６６ｋＶの電力は変電所１００で６．６ｋＶに降圧されて複数の負荷（電力消費系統）へ送電される。図１では、負荷の例として、一般家庭（Ａ系統）、工場（Ｂ系統）、病院（Ｃ系統）を示している。
【００１７】
このような電力システムにおいて、たとえば図中のＢ系統のＸ地点で短絡事故が発生した場合、インピーダンスが急激に低下するため、Ｂ系統に電流が集中する。その結果、Ｃ系統への送電容量が低下して、電圧の低下などの不具合が生じる。その対策として、各電力系統には遮断器１０１が設けられ、短絡事故が起こった際に即座にその電力系統を遮断して他の電力系統から切り離すようにしている。しかし、遮断器１０１が動作するまでにはミリ秒オーダーの時間を要するため、瞬時の停電または電圧低下も許されない電力系統を連結することができないのが現状である。この問題を解決するために、各電力系統に超電導限流器１０２が接続される。超電導限流器１０２は許容量以上の電流が流れると瞬時に常伝導に転移して抵抗を発生し、大電流が流れるのを防ぐ。ただし、従来は超電導限流器１０２の異常などを簡便に検知することはできなかった。
【００１８】
本発明の実施形態に係る電力システムでは、超電導限流器１０２に対して許容通電電流検知装置１０３を設けている。詳細は後述するが、許容通電電流検知装置１０３は超電導限流器１０２に電力系統に接続して通常通電電流を流したままで超電導限流器１０２の許容通電電流の検知を可能にする。したがって、超電導限流器１０２の劣化を速やかに判定してメンテナンスや交換が可能となり、電力システムの安定性を向上できる。
【００１９】
本発明の実施形態に係る電力システムでは、切り替えスイッチ１０５を介して、超電導限流器１０２をバイパスするバイパス電流経路１０６を設けてもよい。この構成では、許容通電電流検知装置１０３によって超電導限流器１０２の許容通電電流の低下がないか常に監視し、低下が見られた場合には中央集中制御センター１０７に警報を送り、そこからの制御信号により切り替えスイッチ１０５を動作させて、バイパス電流経路１０６または図示しない予備の超電導限流器に切り替えてメンテナンスを行うようにできる。
【００２０】
図２および図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る超電導限流器の許容通電電流検知装置を説明する。図２は通常通電時における超電導限流器の接続状況を示す構成図である。図３は許容通電電流検知装置と超電導限流器との接続状況を示す構成図である。
【００２１】
図２および図３に示すように、超電導限流器１は冷却容器２に設置され、液体窒素または冷凍機により７７Ｋ以下に冷却されている。超電導限流器１は、電力供給源３（発電所、変電所など）と負荷４としての電力消費系統との間に直列接続されている。超電導限流器１は、電力系統で短絡事故が発生し大電流が流れる際に抵抗を発生し、電流を停止する作用を有する。
【００２２】
図２に示すように、超電導限流器１と直列に電流測定装置５が接続され、超電導限流器１と並列に高圧プローブ６および光アイソレーション７を介して電圧測定装置８が接続されている。このように、通常通電時には、超電導限流器１に流れる電流を電流測定装置５によって、超電導限流器１において発生した電圧を電圧測定装置８によって常時観測している。高圧プローブ６および光アイソレーション７は、限流動作時には超電導限流器１に６．６ｋＶまたは６６ｋＶの高電圧が印加されるため、１０００分の１に降圧するために設けられている。このため、通常通電時に臨界電流のクライテリオンに相当する数ｍＶ〜数十ｍＶ程度の微小電圧を測定することは困難である。
【００２３】
図３は、定期点検時における、本発明の実施形態に係る許容通電電流検知装置と超電導限流器との接続状況を示す構成図である。図３に示すように、破線で囲んだ許容通電電流検知装置９は、パルス電流源１０、電圧測定装置１１、電流測定装置１２、データ処理装置１３などの機器を含んでいる。パルス電流源１０は超電導限流器１の電流導入端子３１、３２に接続され、超電導状態を保ちつつ通常通電している状態で、超電導機器１に通電電流の周期より短時間だけ重畳電流を供給する。電圧測定装置１１は超電導限流器１の電圧測定端子３３、３４に接続され、超電導機器で発生した電圧信号を測定する。電流測定装置１２は超電導限流器１に流れる電流を観測する。データ処理装置１３は電圧測定装置１１によって測定された電圧信号に基づいて超電導機器１の許容通電電流を検知する。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｄ）に、通常通電電流Ｉｔ、パルス電流源１０から供給されるパルス電流Ｉｐ、超電導限流器１に流れる電流Ｉｆ、超電導限流器１で発生する電圧Ｖｆの波形を示す。この図に示すように、周波数５０Ｈｚの通常通電電流Ｉｔのピークに同期させて、パルス電流Ｉｐを重畳させて供給する。その際に、超電導限流器１で発生した電圧Ｖｆをデータ処理装置１３に入力し、許容通電電流のクライテリオン（超電導体の長さ当りで１μＶ／ｃｍの発生電圧）に相当する電圧が発生しているかどうかを判定し、クライテリオンに達するまでパルス電流の大きさを増加させるように、データ処理装置１３からパルス電流源１０に制御信号を送って制御する。このような手順で、超電導限流器１の許容通電電流を決定し、予め記録しておいた設置時の臨界電流と比較することにより、超電導限流器１の劣化を判定する。
【００２５】
図４に示したように、定期点検時に超電導限流器１に通電する、通電電流Ｉｔとパルス電流Ｉｐとを重畳させた電流Ｉｆは、周期的な波形を有することが好ましい。これは、周期的な波形であれば簡便に平均化することができ、許容通電電流を検知する精度が向上するためである。超電導限流器１に通電する電流Ｉｆを周期的な波形とするためには、パルス電流Ｉｐの周波数を通電電流Ｉｔの周波数の整数倍にして、通電電流Ｉｔとパルス電流Ｉｐとを同期させることが好ましい。
【００２６】
なお、超電導体に臨界電流を超える電流が流れるとジュール発熱を生じ、その発熱量が大きいと温度上昇し超電導限流器１がクエンチするおそれがある。その場合には大量の液体窒素が蒸発し、最悪の場合は機器の損壊にまで及ぶ。したがって、超電導限流器１をクエンチにまで至らせないようにするために、重畳するパルス電流のピーク値は、設置時の臨界電流の３倍以下、さらには１．５倍以下が好ましい。また、パルス幅は、通電電流の周期の１／２以下、さらには１／１０以下が好ましい。
【００２７】
一方、パルス電流の周波数が高すぎると、超電導限流器には交流に対するインダクタンスがあるため電圧が発生し、許容通電電流の決定が困難になる。このため、パルス電流の周波数は１００ｋＨｚ以下が好ましい。なお、通常通電時に超電導限流器のインダクタンス以外に接続抵抗による電圧も微小であるが発生する。したがって、さらに許容通電電流の精度を向上させるためには、通常通電時に発生する電圧をモニターしておき、パルス電流を加えた際に発生した電圧から、インダクタンスと接続抵抗による電圧を除去し、その抽出された電圧に基づいて許容通電電流を決定することが好ましい。これらのインダクタンスと接続抵抗による電圧の除去はデータ処理装置１３によって行うことが好ましい。
【００２８】
本発明の実施形態に係る電力システムでは、電力供給源に他の電力系統も接続されている場合がある。その電力系統で短絡事故が発生した場合、本発明に使用されている超電導限流器１には高電圧が発生するため許容通電電流検知装置９が破壊されるおそれがある。この問題に対しては、図５および図６に示す構成を採用することが有効である。図５は、パルス電流発生器１４の出力部にスイッチ１５と高周波トランス１６とを設けたパルス電流源１０を示している。図６は電圧測定器１７の入力部にスイッチ１８を設けた電圧測定装置１１を示している。これらの図に示すパルス電流源１０および電圧測定装置１１は、超電導限流器１に発生した電圧が所定値に達したときに、スイッチ１５、１８をオフして電力系統から切り離すことが可能である。
【００２９】
パルス電流を供給した際に超電導限流器１で発生する電圧は数１０ｍＶから大きくても１Ｖ程度であり、電力系統の電圧６．６ｋＶまたは６６ｋＶに比べて非常に小さく、負荷４への影響は非常に小さい。しかし、負荷４によっては周波数の大きいノイズを除去したい場合がある。この問題に対しては、図７に示すように、超電導限流器１と負荷４との間に、パルス電流を加えた際に発生する周波数の大きい電気信号を除去するフィルタ回路１９を設置して電力システムを構成することが好ましい。
【００３０】
以上においては、超電導機器が超電導限流器である場合について説明したが、超電導機器には超電導ケーブルや超電導トランスなども含まれる。また、許容通電電流検知装置を電力供給源と負荷（電力消費機器）との間に接続される超電導機器とともに電力システムの一部として組み込んだ場合について説明したが、許容通電電流検知装置を移動可能なラックに収納し、超電導機器に適宜接続して定期検査用として使用することもできる。したがって、設置場所が異なる複数の超電導機器の許容通電電流を定期的に調べることができる。また超電導機器を電力系統に接続しない状態でも、本発明に係る装置により許容通電電流を検知できることはいうまでもない。
【００３１】
【実施例】
次に具体的な実施例について図を参照しながら説明する。
【００３２】
［実施例１］
図８に本実施例における超電導限流器と許容通電電流検知装置を用いた電力システムの構成図を示す。超電導限流器１は冷却容器内２に設置されて液体窒素で７７Ｋに冷却された状態で電力供給源３と負荷４との間に直列接続されている。超電導限流器１は容量が６．６ｋＶ（ピーク電圧９．３ｋＶ）／１ｋＡ（ピーク電流１．４ｋＡ）であり、Ｙ系高温超電導薄膜を用いた限流素子を複数枚、直並列接続したモジュールで構成されている。Ｙ系高温超電導薄膜の長さは４ｍであった。
【００３３】
本実施例における許容通電電流検知装置９を破線で示す。超電導限流器１の電流導入端子３１、３２にはＬＣ共振回路からなるパルス電流源（後により詳細に説明する）が、超電導限流器１の電圧測定端子３３、３４にはスイッチ１８を介して電圧測定装置１７がそれぞれ接続されている。電流測定装置１２は超電導限流器１に流れる電流を観測する。データ処理装置１３は電圧測定装置１７によって測定された電圧信号に基づいて超電導機器１の許容通電電流を検知する。
【００３４】
パルス電流源は、高周波トランス１６（巻線比１：１００、応答周波数５０〜５ｋＨｚ）、ＬＣ共振回路を切り離すスイッチ１５、サイリスタスイッチ２２、コンデンサ２１、インダクタンス２０、コンデンサを充電する充電器２３から構成されている。コンデンサ２１は複数のコンデンサで構成され、接続数を切り替えることにより容量を可変できる。同様に、インダクタンス２０には線路長を選択できる複数の端子が設けられており、線路長を切り替えることによりインダクタンスを可変できる。本実施例ではコンデンサおよびインダクタンスの容量をそれぞれ２５μＦ、１ｍＨに設定した。したがって、サイリスタスイッチ２２とスイッチ１５をオンした場合、周波数１ｋＨｚの電流を流すことができる。また、充電器においてコンデンサの充電電圧を可変できる。例えば１００Ｖ充電した場合、パルス電流Ｉｐのピーク電流は１．６ｋＡであった。パルス電流の大きさはコンデンサの充電電圧により調整した。
【００３５】
図９（ａ）および（ｂ）に、５００Ａ（ピーク電流７００Ａ）の通常通電電流Ｉｔと、超電導限流器１で発生する電圧Ｖｆの波形を示す。通常通電時には、超電導限流器１にインダクタンスと接続抵抗による電圧が観測され、ピーク電圧は約１．４ｍＶであった。この結果から、接続抵抗は約２μΩであることがわかった。なお、超電導限流器１のインダクタンスは５０ｎＨ程度と小さく、発生電圧の大部分は接続抵抗によるものであった。
【００３６】
図１０（ａ）〜（ｄ）に、通常通電電流に１ｋＡ（ピーク電流１．４ｋＡ）のパルス電流を重畳させたときに超電導限流器１に流れる電流Ｉｆと、超電導限流器１で発生する電圧Ｖｆの波形を示す。（ａ）に示すようにパルス電流はサイリスタスイッチ２２の操作により通電電流のピークに同期させて供給した。（ｂ）は実測の電圧波形であり、（ｃ）はデータ処理装置１３によって１０００サイクルの波形を平均化した波形である。（ｄ）は（ｃ）の平均化した電圧から超電導限流器１の接続抵抗とインダクタンスによる電圧を除去した電圧波形である。
【００３７】
超電導限流器１に使用したＹ系高温超電導薄膜の長さは４ｍであり、臨界電流のクライテリオン（１μＶ／ｃｍ）に相当する電圧は０．４ｍＶである。（ａ）と（ｄ）の結果を用いて０．４ｍＶに達した電流値を見積もると約１．７ｋＡであった。この電力システムを長期間使用したところ許容通電電流の低下が見られた。許容通電電流が設置時の臨界電流の８０％まで低下したときに警報を発するように設定し、超電導限流器の交換を行うようにした。
【００３８】
［実施例２］
実施例１と同様の電力システムにおいて、定期的に許容通電電流を検知している際に、同じ電力供給源に接続された他の電力系統で短絡事故が発生した。図１１に、その際に超電導限流器１に流れる電流Ｉｆと、超電導限流器１で発生する電圧Ｖｆの波形を示す。超電導限流器１で発生する電圧がクエンチの判定基準である５Ｖに達したため、データ処理装置１３よりスイッチ１５、１８に信号を送り、パルス電流源と電圧測定器を電力系統から切り離した。これにより、超電導限流器１の動作に伴って許容通電電流検知装置９に高電圧が印加されるのを避けて破損を免れることができた。
【００３９】
［実施例３］
図７に示したように、超電導限流器１と負荷４との間に通電電流の周波数以外の電気信号を除去するフィルタ回路１９を接続した電力システムを構成した。図１２（ａ）および（ｂ）に、フィルタ回路１９なしの場合とフィルタ回路１９ありの場合の負荷に加わる電圧の波形を示す。フィルタ回路１９を設けたことにより、超電導限流器１にパルス電流を供給した際に発生する負荷４の電圧低下を防止でき、より安定した電力の供給が可能になった。
【００４０】
［実施例４］
図１３に本実施例における電力システムを示す。この電力システムでは、発電設備５１と電力消費機器５２が液体窒素循環装置５３により７７Ｋ以下に冷却された超電導ケーブル５４で接続されており、超電導ケーブル５４の両端にスイッチ５７、５７を介して許容通電電流検知装置５５が接続されている。また、許容通電電流検知装置５５には警報装置５６が接続されている。
【００４１】
超電導ケーブル５４に通常通電電流を供給した状態で、通常通電電流の電流ピークに同期させてパルス幅１ｍｓｅｃのパルス電流を重畳させ、パルス電流のピーク値を一定の割合で増加させて１μＶ／ｃｍの電圧が発生するまで供給することにより、超電導ケーブル５４の許容通電電流を検知することができる。
【００４２】
通常通電電流が設置時の臨界電流の８０％を超えた場合に警報装置６を作動させて合格の警報を発するようにした。一方、許容通電電流が設置時の臨界電流の８０％以下になった場合にも警報装置６を動作させて交換のための警報を発するようにし、その警報に基づいて超電導ケーブル５４を交換した。また、本実施例に係る許容通電電流検知装置５５を有する電力システムでは、液体窒素の温度上昇による許容通電電流の低下を検知して警報を発することもできる。
【００４３】
なお、図１３には１本の超電導ケーブルしか図示していないが、距離が長い場合には複数の超電導ケーブルを中継し、それぞれの超電導ケーブルに対応して液体窒素循環装置が設けられる。このような場合、本発明に係る許容通電電流検知装置５５を全ての超電導ケーブルに接続することが望ましいが、接続スイッチ５７によって許容通電電流検知装置５５を切り離すことができるので、定期検査のために全ての超電導ケーブルに対応して許容通電電流検知装置５５を用意する必要はない。
【００４４】
本発明に係る許容通電電流検知装置は、ＳＭＥＳ、超電導変圧器など超電導線材を用いた装置、およびこれらの装置を含む電力システムにも応用できる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力用の超電導機器を電力系統に接続した状態で超電導機器の許容通電電流を検知することができる。これにより、超電導機器の劣化を速やかに判定してメンテナンスや交換が可能となり、安定性に優れた電力システムを構築することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電力システムの概略的な構成図。
【図２】超電導限流器の通常通電時における接続状況を示す構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る許容通電電流検知装置と超電導限流器との接続状況を示す構成図。
【図４】本発明の実施形態に係る許容通電電流検知装置を超電導限流器に適用した場合の電流波形図。
【図５】本発明の実施形態に係る許容通電電流検知装置のパルス電流源の構成図。
【図６】本発明の実施形態に係る許容通電電流検知装置の電圧測定装置の構成図。
【図７】本発明の実施形態に係る超電導限流器と負荷との間にフィルタ回路を設置した電力システムの構成図。
【図８】本発明の実施例１における超電導限流器と許容通電電流検知装置を用いた電力システムの構成図。
【図９】本発明の実施例１における、超電導限流器に流れる通常通電電流と超電導限流器で発生する電圧の波形図。
【図１０】本発明の実施例１における、通常通電電流にパルス電流を重畳させたときに超電導限流器に流れる電流と超電導限流器で発生する電圧の波形図。
【図１１】本発明の実施例２における、他の電力系統で短絡事故が発生した際に超電導限流器に流れる電流と超電導限流器で発生する電圧の波形図。
【図１２】本発明の実施例３における、フィルタ回路なしの電力システムおよびフィルタ回路なしの電力システムでの負荷に加わる電圧の波形図。
【図１３】本発明の実施例４における電力システムの構成図。
【符号の説明】
１…超電導限流器、２…冷却容器、３…電源、４…負荷、５…電流測定装置、６…高圧プローブ、７…光アイソレータ、８…電圧測定器、９…許容通電電流検知装置、１０…パルス電流源、１１…電圧測定装置、１２…電流測定装置、１３…データ処理装置、１４…パルス電流発生器、１５…スイッチ、１６…高周波トランス、１７…電圧測定器、１８…スイッチ、１９…フィルタ回路、２０…インダクタンス、２１…コンデンサ、２２…サイリスタスイッチ、２３…充電器、３１、３２…電流導入端子、３３、３４…電圧測定端子、５１…発電設備、５２…電力消費機器、５３…液体窒素循環装置、５４…超電導ケーブル、５５…許容通電電流検知装置、５６…警報装置、５７…スイッチ、１００…変電所、１０１…遮断器、１０２…超電導限流器、１０３…許容通電電流検知装置、１０５…切り替えスイッチ、１０６…バイパス電流経路、１０７…中央集中制御センター。

Claims

電力供給源から負荷に至る電力系統に接続された、超電導体を含む超電導機器の許容通電電流を検知する装置であって、
前記超電導機器に、超電導状態を保ちつつ通電している状態で、通電電流の周期より短い時間、重畳電流を供給する電流源と、
前記超電導機器で発生した電圧信号を測定する手段と、
前記電圧信号に基づいて前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段と
を有することを特徴とする超電導機器の許容通電電流検知装置。
前記電流源はパルス電流源であり、前記重畳電流として通電電流のピークに同期したパルス電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の超電導機器の許容通電電流検知装置。
さらに、前記超電導機器で発生した電圧が超電導体の長さ当り１μＶ／ｃｍ以上になるまで重畳電流を増加させるように電流源を制御する制御器を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超電導機器の許容通電電流検知装置。
前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段は、前記超電導機器で発生した電圧から、前記超電導機器のインダクタンスと接続抵抗による電圧とを除去した電圧に基づいて、前記超電導機器の許容通電電流を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超電導機器の許容通電電流検知装置。
前記超電導機器で発生した電圧が所定の値に達したときに、前記電流源および電圧測定手段を、前記電力系統から切り離すスイッチを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超電導機器の許容通電電流検知装置。
電力供給源と負荷とこれらの間に接続された超電導体を含む超電導機器とを有する電力系統と、
前記超電導機器に、超電導状態を保ちつつ通電している状態で、通電電流の周期より短い時間、重畳電流を供給する電流源と、
前記超電導機器で発生した電圧信号を測定する手段と、
前記電圧信号に基づいて前記超電導機器の許容通電電流を検知する手段と、
前記超電導機器をバイパスするバイパス電流経路と
を有することを特徴とする電力システム。
前記超電導機器と前記負荷との間に、通電電流の周波数以外の電気信号を除去するフィルタ回路を有することを特徴とする請求項６に記載の電力システム。