JP2597592B2 - 超電導トランスの監視装置 - Google Patents
超電導トランスの監視装置Info
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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
- 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
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- Protection Of Transformers (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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，超電導トランスの監視装置に係り，特に，
巻線を構成している超電導線の常電導転移を応答性良く
検出できるようにした監視装置に関する。
巻線を構成している超電導線の常電導転移を応答性良く
検出できるようにした監視装置に関する。
（従来の技術） 最近，交流損失の少ない超電導線が種々開発されてい
る。そして，このような超電導線で一次巻線と二次巻線
とを構成することによってトランスの小形化と銅損の低
減化を図ろうとする試みもなされている。
る。そして，このような超電導線で一次巻線と二次巻線
とを構成することによってトランスの小形化と銅損の低
減化を図ろうとする試みもなされている。
ところで，一次巻線および二次巻線が超電導線で構成
された，いわゆる超電導トランスにあっては，運転中
に，電源変動や負荷変動や短絡事故等によって，巻線を
構成している超電導線に臨界電流以上の電流が流れる
と，巻線にクエンチ（常電導転移）が発生する。このよ
うにクエンチが発生すると，巻線の抵抗分が大きくな
る。このため，超電導トランスは交流電力移送器として
の機能を失う。したがって，クエンチが発生したときに
は，超電導トランスを電源から速やかに切り離し，クエ
ンチ箇所が超電導状態に復帰するまで待つ必要がある。
このような制御を行なうには，何等かの手段で巻線がク
エンチしたか否かを検出する必要がある。
された，いわゆる超電導トランスにあっては，運転中
に，電源変動や負荷変動や短絡事故等によって，巻線を
構成している超電導線に臨界電流以上の電流が流れる
と，巻線にクエンチ（常電導転移）が発生する。このよ
うにクエンチが発生すると，巻線の抵抗分が大きくな
る。このため，超電導トランスは交流電力移送器として
の機能を失う。したがって，クエンチが発生したときに
は，超電導トランスを電源から速やかに切り離し，クエ
ンチ箇所が超電導状態に復帰するまで待つ必要がある。
このような制御を行なうには，何等かの手段で巻線がク
エンチしたか否かを検出する必要がある。
超電導線で形成され，交流励磁状態下で使用される巻
線のクエンチを検出する方法としては，巻線の端子電圧
と巻線に流れている電流との位相関係から検出する方法
が知られている。すなわち，この方法は，巻線を交流励
磁したとき，巻線が超電導状態にあるときには電圧と電
流との間に正確にπ/2の位相差が存在し，巻線にクエン
チが発生したときには電圧と電流との間の位相差がπ/2
以下になる現象を利用している。
線のクエンチを検出する方法としては，巻線の端子電圧
と巻線に流れている電流との位相関係から検出する方法
が知られている。すなわち，この方法は，巻線を交流励
磁したとき，巻線が超電導状態にあるときには電圧と電
流との間に正確にπ/2の位相差が存在し，巻線にクエン
チが発生したときには電圧と電流との間の位相差がπ/2
以下になる現象を利用している。
しかし，この方法は超電導トランスの場合には適用で
きない。すなわち，トランスの場合には，負荷の種類に
よって電圧と電流との間の位相差が変化する。たとえ
ば，負荷が抵抗分だけの場合には位相差がなく，負荷が
インダクタンス成分の場合には位相差がπ/2に近付く。
このため，クエンチによって発生する位相差を区別でき
ないことになる。このようなことから，トランスの使わ
れ方を考慮に入れて，なおかつクエンチを応答性良く検
出できる監視装置の出現が望まれていた。
きない。すなわち，トランスの場合には，負荷の種類に
よって電圧と電流との間の位相差が変化する。たとえ
ば，負荷が抵抗分だけの場合には位相差がなく，負荷が
インダクタンス成分の場合には位相差がπ/2に近付く。
このため，クエンチによって発生する位相差を区別でき
ないことになる。このようなことから，トランスの使わ
れ方を考慮に入れて，なおかつクエンチを応答性良く検
出できる監視装置の出現が望まれていた。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く，従来知られている手段では，原理的に超
電導トランスのクエンチを検出できない問題があった。
電導トランスのクエンチを検出できない問題があった。
そこで本発明は，簡単な構成であるにも拘らず，一次
巻線および二次巻線を構成する超電導線にクエンチが発
生したときに，これを速やかに検知して超電導トランス
を電源から切り離すことができる超電導トランスの監視
装置を提供することを目的としている。
巻線および二次巻線を構成する超電導線にクエンチが発
生したときに，これを速やかに検知して超電導トランス
を電源から切り離すことができる超電導トランスの監視
装置を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る監視装置は，現実の一次巻線電圧と現実
の二次巻線電圧とを検出し，これら一次巻線電圧のレベ
ルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含まない
レベルの信号にそれぞれ変換して出力する変換手段と，
この手段から出力された両信号の差を求める手段と，こ
の手段によって得られた差信号のレベルが予め定められ
た範囲外のときに前記超電導トランスを電源から切り離
すための信号を出力するレベル判定手段とを備えてい
る。
の二次巻線電圧とを検出し，これら一次巻線電圧のレベ
ルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含まない
レベルの信号にそれぞれ変換して出力する変換手段と，
この手段から出力された両信号の差を求める手段と，こ
の手段によって得られた差信号のレベルが予め定められ
た範囲外のときに前記超電導トランスを電源から切り離
すための信号を出力するレベル判定手段とを備えてい
る。
（作用） 一次巻線にクエンチが発生したときには，一次巻線の
抵抗値が定常時の数100倍にも増加する。このため，二
次巻線の両端には規定の電圧よりはるかに低い電圧しか
発生しない。したがって，一次巻線電圧のレベルおよび
二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含まないレベルに
それぞれ変換して得た信号の差が定常時より大きくな
る。一方，二次巻線にクエンチが発生すると，二次巻線
の抵抗値が定常時の数100倍にも増加する。このため，
二次巻線での電圧降下が大きくなり，二次巻線の両端電
圧は規定の電圧よりはるかに低くなる。したがって，一
次巻線電圧のレベルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数
比成分の含まないレベルにそれぞれ変換して得た信号の
差が定常時より大きくなる。両信号の差が予め定められ
たレベル範囲外になると，レベル判定手段はクエンチが
発生したと判断して出力信号を送出する。
抵抗値が定常時の数100倍にも増加する。このため，二
次巻線の両端には規定の電圧よりはるかに低い電圧しか
発生しない。したがって，一次巻線電圧のレベルおよび
二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含まないレベルに
それぞれ変換して得た信号の差が定常時より大きくな
る。一方，二次巻線にクエンチが発生すると，二次巻線
の抵抗値が定常時の数100倍にも増加する。このため，
二次巻線での電圧降下が大きくなり，二次巻線の両端電
圧は規定の電圧よりはるかに低くなる。したがって，一
次巻線電圧のレベルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数
比成分の含まないレベルにそれぞれ変換して得た信号の
差が定常時より大きくなる。両信号の差が予め定められ
たレベル範囲外になると，レベル判定手段はクエンチが
発生したと判断して出力信号を送出する。
（実施例） 以下，図面を参照しながら実施例を説明する。
第１図には本発明の一実施例に係る監視装置の回路構
成図が示されている。
成図が示されている。
同図において,1は超電導トランスを示している。この
超電導トランス１は，極低温冷媒を収容したクライオス
タット２と，このクライオスタット２内に冷媒と一緒に
収容された鉄心３と，この鉄心３に巻装され超電導線で
構成された一次巻線４と，同じく鉄心３に巻装され超電
導線で構成された二次巻線５とで構成されている。
超電導トランス１は，極低温冷媒を収容したクライオス
タット２と，このクライオスタット２内に冷媒と一緒に
収容された鉄心３と，この鉄心３に巻装され超電導線で
構成された一次巻線４と，同じく鉄心３に巻装され超電
導線で構成された二次巻線５とで構成されている。
一次巻線４の両端6a,6bには常電導線で形成されたリ
ード線7a,7bの一端側が接続されており，これらリード
線7a,7bの他端側はクライオスタット２外に導かれサイ
リスタ8a,8bを逆並列接続してなる半導体スイッチ９お
よび機械的なスイッチ10を介して交流電源11の出力端に
接続されている。一方，二次巻線５の両端12a,12bにも
常電導線で形成されたリード線13a,13bの一端側が接続
されており，これらリード線13a,13bの他端側は負荷14
の両端に接続されている。
ード線7a,7bの一端側が接続されており，これらリード
線7a,7bの他端側はクライオスタット２外に導かれサイ
リスタ8a,8bを逆並列接続してなる半導体スイッチ９お
よび機械的なスイッチ10を介して交流電源11の出力端に
接続されている。一方，二次巻線５の両端12a,12bにも
常電導線で形成されたリード線13a,13bの一端側が接続
されており，これらリード線13a,13bの他端側は負荷14
の両端に接続されている。
サイリスタ8a,8bは，超電導トランス１を負荷とし，
この超電導トランス１に交流電流を流し得る関係にゲー
ト回路15によって点孤制御される。また，ゲート制御回
路15は，ゲート駆動回路16によって駆動される。このゲ
ート駆動回路16は，制御端に論理値で“1"なる信号ｈが
与えられると，その動作を停止するように構成されてい
る。信号ｈは，次に述べる監視装置21から与えられる。
この超電導トランス１に交流電流を流し得る関係にゲー
ト回路15によって点孤制御される。また，ゲート制御回
路15は，ゲート駆動回路16によって駆動される。このゲ
ート駆動回路16は，制御端に論理値で“1"なる信号ｈが
与えられると，その動作を停止するように構成されてい
る。信号ｈは，次に述べる監視装置21から与えられる。
監視装置21は，次のように構成されている。すなわ
ち，一次巻線４の両端6a,6bに信号線22a,22bの一端側を
接続し，この信号線22a,22bの他端側を分圧器23に接続
している。同様に，二次巻線５の両端12a,12bに信号線2
4a,24bの一端側を接続し，これら信号線24a,24bの他端
側を分圧器25に接続している。分圧器23は一次巻線４の
両端電圧を1/nに分圧して出力する。一方，分圧器25
は，一次巻線４と二次巻線５との巻数比が1:Sであると
すると，二次巻線５の両端電圧を1/（ｎ×Ｓ）に分圧し
て出力する。すなわち，分圧器23,24は，一次巻線電圧
のレベルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含
まないレベルにそれぞれ変換して出力する。分圧器23,2
5の出力電圧a,bは，それぞれ絶縁増幅器26,27に導入さ
れる。そして，絶縁増幅器26,27の出力電圧c,dは減算器
28に導入される。減算器28は，出力電圧ｃとｄとの差信
号ｅを出力する。この差信号ｅは，全波整流器29によっ
て直流信号ｆに変換された後，比較器30の一方の入力端
に導入される。比較器30の他方の入力端には，基準信号
発生器31から基準信号ｇが与えられている。比較器30
は，信号ｆのレベルが基準信号ｇのレベルを越えたとき
信号ｈを出力する。そして，この信号ｈがゲート駆動回
路16に与えられる。
ち，一次巻線４の両端6a,6bに信号線22a,22bの一端側を
接続し，この信号線22a,22bの他端側を分圧器23に接続
している。同様に，二次巻線５の両端12a,12bに信号線2
4a,24bの一端側を接続し，これら信号線24a,24bの他端
側を分圧器25に接続している。分圧器23は一次巻線４の
両端電圧を1/nに分圧して出力する。一方，分圧器25
は，一次巻線４と二次巻線５との巻数比が1:Sであると
すると，二次巻線５の両端電圧を1/（ｎ×Ｓ）に分圧し
て出力する。すなわち，分圧器23,24は，一次巻線電圧
のレベルおよび二次巻線電圧のレベルを巻数比成分の含
まないレベルにそれぞれ変換して出力する。分圧器23,2
5の出力電圧a,bは，それぞれ絶縁増幅器26,27に導入さ
れる。そして，絶縁増幅器26,27の出力電圧c,dは減算器
28に導入される。減算器28は，出力電圧ｃとｄとの差信
号ｅを出力する。この差信号ｅは，全波整流器29によっ
て直流信号ｆに変換された後，比較器30の一方の入力端
に導入される。比較器30の他方の入力端には，基準信号
発生器31から基準信号ｇが与えられている。比較器30
は，信号ｆのレベルが基準信号ｇのレベルを越えたとき
信号ｈを出力する。そして，この信号ｈがゲート駆動回
路16に与えられる。
次に，上記のように構成された監視装置21の動作を第
２図に適宜参照しながら説明する。
２図に適宜参照しながら説明する。
まず，超電導トランス１の一次巻線４および二次巻線
５が正常な超電導状態を保っており，この状態で機械的
なスイッチ10が投入され，またサイリスタ8a,8bが半波
おきに点孤制御されて超電導トランス１が付勢され，こ
れによって負荷14に交流電流が流れているものとする。
５が正常な超電導状態を保っており，この状態で機械的
なスイッチ10が投入され，またサイリスタ8a,8bが半波
おきに点孤制御されて超電導トランス１が付勢され，こ
れによって負荷14に交流電流が流れているものとする。
このように，超電導トランス１が正常な状態で交流電
流が流れているときには，第２図の期間T1で示されるよ
うに，比較器30の出力ｈは常に論理値で“0"に保持され
る。すなわち，一次巻線４の両端電圧V1および二次巻線
の両端電圧V2は，それぞれ分圧器23,25によって1:1の電
圧信号a,bに変換される。この電圧信号a,bは，絶縁増幅
器26,27によって一定の増幅率で増幅された信号c,dに変
換されて減算器28に導入される。このとき，信号c,dは
ほぼ等しいので，減算器28の出力ｅもほぼ零である。こ
のため，全波整流器29の出力ｆもほぼ零となり，基準信
号ｇのレベルを越えないので，比較器30の出力ｈは“0"
に保たれる。したがって，超電導トランス１には継続し
て交流電流が供給される。なお，実際には二次巻線５の
両端電圧が第２図に示すように僅かに変動して，出力ｃ
と出力ｄとの間に差が生じることがあるが，この差は僅
かであり，基準レベルｇを越えるには至らない。
流が流れているときには，第２図の期間T1で示されるよ
うに，比較器30の出力ｈは常に論理値で“0"に保持され
る。すなわち，一次巻線４の両端電圧V1および二次巻線
の両端電圧V2は，それぞれ分圧器23,25によって1:1の電
圧信号a,bに変換される。この電圧信号a,bは，絶縁増幅
器26,27によって一定の増幅率で増幅された信号c,dに変
換されて減算器28に導入される。このとき，信号c,dは
ほぼ等しいので，減算器28の出力ｅもほぼ零である。こ
のため，全波整流器29の出力ｆもほぼ零となり，基準信
号ｇのレベルを越えないので，比較器30の出力ｈは“0"
に保たれる。したがって，超電導トランス１には継続し
て交流電流が供給される。なお，実際には二次巻線５の
両端電圧が第２図に示すように僅かに変動して，出力ｃ
と出力ｄとの間に差が生じることがあるが，この差は僅
かであり，基準レベルｇを越えるには至らない。
上記のように超電導トランス１に交流電流が流れてい
るとき，電源変動や負荷変動や短絡事故等によって，一
次巻線４および二次巻線５を構成している超電導線の臨
界電流以上の電流が流れ，時点t1で一次巻線４あるいは
二次巻線５を構成している超電導線がクエンチすると，
第３図に示す等価回路中に破線で示すように，一次巻線
４あるいは二軸巻線５と直列に比較的値の大きい抵抗Ｒ
が接続されたものとなる。なお，第３図中,Yは励磁イン
ピーダンスを示し,x1は一次巻線４のインダクタンスを
示し,x2は二軸巻線５のインダクタンスを示している。
超電導トランス１に流れる電流は抵抗Ｒの存在によって
減流する。したがって，超電導トランス１の一次巻線４
の両端電圧V1は変化しないが，二次巻線５の両端電圧V2
は正常な値より大幅に小さくなる。この結果，減算器８
の出力ｅのレベルおよび全波整流器29の出力ｆのレベル
が共に高くなる。出力ｆのレベルが基準信号ｇのレベル
を越えると，比較器30から論理値で“1"なる出力ｈが送
出される。このため，ゲート駆動回路16が動作を停止
し，以後，サイリスタ8a,8bにはゲート信号が与えられ
ない。したがって，ここに交流電源11から超電導トラン
ス１が切り離されることになる。
るとき，電源変動や負荷変動や短絡事故等によって，一
次巻線４および二次巻線５を構成している超電導線の臨
界電流以上の電流が流れ，時点t1で一次巻線４あるいは
二次巻線５を構成している超電導線がクエンチすると，
第３図に示す等価回路中に破線で示すように，一次巻線
４あるいは二軸巻線５と直列に比較的値の大きい抵抗Ｒ
が接続されたものとなる。なお，第３図中,Yは励磁イン
ピーダンスを示し,x1は一次巻線４のインダクタンスを
示し,x2は二軸巻線５のインダクタンスを示している。
超電導トランス１に流れる電流は抵抗Ｒの存在によって
減流する。したがって，超電導トランス１の一次巻線４
の両端電圧V1は変化しないが，二次巻線５の両端電圧V2
は正常な値より大幅に小さくなる。この結果，減算器８
の出力ｅのレベルおよび全波整流器29の出力ｆのレベル
が共に高くなる。出力ｆのレベルが基準信号ｇのレベル
を越えると，比較器30から論理値で“1"なる出力ｈが送
出される。このため，ゲート駆動回路16が動作を停止
し，以後，サイリスタ8a,8bにはゲート信号が与えられ
ない。したがって，ここに交流電源11から超電導トラン
ス１が切り離されることになる。
このように極めて簡単な構成であるにも拘らず，超電
導トランス１の一次巻線４あるいは二次巻線５のクエン
チを確実に検出でき，これによってクエンチ時の適切な
処置を講じることが可能なる。そして，この場合には，
超電導トランス１に格別な加工等を施す必要がないの
で，監視系統が複雑化することもないし，また設置条件
が制限されるようなこともない。
導トランス１の一次巻線４あるいは二次巻線５のクエン
チを確実に検出でき，これによってクエンチ時の適切な
処置を講じることが可能なる。そして，この場合には，
超電導トランス１に格別な加工等を施す必要がないの
で，監視系統が複雑化することもないし，また設置条件
が制限されるようなこともない。
なお，本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。すなわち，分圧器と絶縁増幅器とを一体の変成器
に置き代えてもよい。また，実施例では電圧信号を1:1
に変換して減算器に導入しているが，上記比に限定され
るものではない。さらに，クエンチ時に交流電源から超
電導トランスを切り離すためのスイッチも半導体スイッ
チに限定されるものではない。
ない。すなわち，分圧器と絶縁増幅器とを一体の変成器
に置き代えてもよい。また，実施例では電圧信号を1:1
に変換して減算器に導入しているが，上記比に限定され
るものではない。さらに，クエンチ時に交流電源から超
電導トランスを切り離すためのスイッチも半導体スイッ
チに限定されるものではない。
［発明の効果］ 以上述べたように，本発明によれば，超電導トランス
に格別な加工等を施すことなく，超電導トランスを構成
している巻線のクエンチを応答性よく検出でき，この検
出結果に基づいて適切な処置の実現を可能化する監視装
置を提供できる。
に格別な加工等を施すことなく，超電導トランスを構成
している巻線のクエンチを応答性よく検出でき，この検
出結果に基づいて適切な処置の実現を可能化する監視装
置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係る監視装置の回路構成
図，第２図は同装置の動作を説明するための各部波形
図，第３図は交流電源から負荷までの間の等価回路図で
ある。 １……超電導トランス,4……一次巻線,5……二次巻線,9
……半導体スイッチ,11……交流電源,14……負荷,15…
…ゲート回路,16……ゲート駆動回路,21……監視装置,2
3,25……分圧器,26,27……絶縁増幅器,28……減算器,29
……全波整流器,30……比較器,31……基準信号発生器。
図，第２図は同装置の動作を説明するための各部波形
図，第３図は交流電源から負荷までの間の等価回路図で
ある。 １……超電導トランス,4……一次巻線,5……二次巻線,9
……半導体スイッチ,11……交流電源,14……負荷,15…
…ゲート回路,16……ゲート駆動回路,21……監視装置,2
3,25……分圧器,26,27……絶縁増幅器,28……減算器,29
……全波整流器,30……比較器,31……基準信号発生器。
Claims (2)
- 【請求項１】一次巻線と二次巻線とがそれぞれ超電導線
で構成された超電導トランスを監視するためのものであ
って， 現実の一次巻線電圧と現実の二次巻線電圧とを検出し，
これら一次巻線電圧のレベルおよび二次巻線電圧のレベ
ルを巻数比成分の含まないレベルの信号にそれぞれ変換
して出力する変換手段と， この手段から出力された両信号の差を求める手段と， この手段によって得られた差信号のレベルが予め定めら
れた範囲外のときに前記超電導トランスを電源から切り
離すための信号を出力するレベル判定手段と を具備してなることを特徴とする超電導トランスの監視
装置。 - 【請求項２】前記変換手段は，現実の一次巻線電圧およ
び現実の二次巻線電圧を分圧して出力する２つの分圧器
を有し，各分圧器における分圧比の設定によって前記巻
数比成分の含まないレベルの信号を出力していることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導トランス
の監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197520A JP2597592B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 超電導トランスの監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197520A JP2597592B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 超電導トランスの監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6443019A JPS6443019A (en) | 1989-02-15 |
| JP2597592B2 true JP2597592B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=16375833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62197520A Expired - Lifetime JP2597592B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 超電導トランスの監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597592B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08303216A (ja) * | 1995-05-08 | 1996-11-19 | Fuji Oozx Inc | 内燃機関用タペットの製造方法 |
| AU2937295A (en) * | 1995-07-07 | 1997-02-10 | Hang Heui Cho | Power saving apparatus using mutual inductive reactor |
-
1987
- 1987-08-07 JP JP62197520A patent/JP2597592B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6443019A (en) | 1989-02-15 |
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