JP2788240B2 - 限流抵抗装置 - Google Patents
限流抵抗装置Info
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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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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、電力系統における短絡事故時の短絡電流の
抑制を行う限流抵抗装置に関する。 （従来の技術） 電力系統において短絡事故が発生した場合には短絡電
流が流れ、この短絡電流により電力系統に附随した機器
等に機械的および熱的な障害が発生する。このような短
絡事故時の短絡電流を抑制して機器の保護のためや遮断
器の所要遮断容量を軽減するために、一般に電力系統ラ
インには、その所要の位置に限流抵抗装置が設置されて
いる。この限流抵抗装置としては、従来より限流リアク
トルが多く用いられている。 ところで、この限流リアクトルによる短絡電流抑制効
果は、そのほとんどがリアクタンス成分による抑制を主
としているものであるため、短絡電流抑制効果には限界
がある。すなわち、短絡倍数を低減して短絡抑制効果を
高めるためには、コイルの巻き回数および巻径を増大し
てリアクタンスを大きくすることが必要となる。しか
し、このように短絡電流抑制効果を高めることによっ
て、限流リアクトル装置は大型化し、また電磁力の増大
に基づいて設計条件が厳しくなり、さらに定格運転時の
電圧降下が増大する等、種々の問題が発生する。 （発明が解決しようとする問題点） このように、従来、限流抵抗装置として多用されてき
た限流リアクトルは、短絡電流抑制効果に限界があると
いう問題があり、またこの抑制効果を高めようとする
と、装置が大型化したり、電磁力の増大により厳しい設
計条件が要求されたり、定格運転時の電圧降下が増大す
る等の問題があった。そして、電力系統の容量を増大す
ると短絡事故時の短絡電流の増大を招くことは周知のと
うりであり、上述したように限流抵抗装置による充分な
短絡電流抑制効果が得られないと電力系統の容量が制限
されるという問題が発生する。 本発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、短絡電流抑制効果が高く小型化が可能
で、かつ定格運転時における電圧降下が極めて小さい限
流抵抗装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、電力系統ラインの所定の位置に設置され、
前記電力系統ラインの主電路となる導体の抵抗率より充
分に大きい常電導状態における抵抗率を有する酸化物超
伝導体を抵抗率が零となる転移温度以下の温度に保持し
てなり、前記電力系統ラインの短絡電流を抑制する限流
部を有する限流抵抗装置であって、前記限流度は、その
少なくとも一部が単位面積当たりの有効電流経路長を向
上させるように曲折形状とされており、かつ前記曲折形
状部は、少なくとも結合剤を含有する酸化物超電導体の
形状成形体を所要の曲折形状に加工した後に熱処理して
なることを特徴としている。 酸化物超電導体としては、多数のものが知られている
が、臨界温度の高い希土類元素含有のペロブスカイト型
の酸化物超電導体が実用上好ましい。ここでいう希土類
元素を含有しペロブスカイト型構造を有する酸化物超電
導体は、超電導状態を実現できるものであればよく、Ln
Ba2Cu3O７−δ系（δは酸素欠陥を表し通常１以下の
数、Lnは、Ｙ、La、Sc、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu等の希土類元素から選ばれた少なくとも１種
の元素、Baの一部はSr、Ca等で、Cuの一部はTi、Ｖ、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等で置換可能。）等の酸素欠陥
を有する欠陥ペロブスカイト型、Sr−La−Cu−Ｏ系等の
層状ペロブスカイト型等の広義にペロブスカイト型を有
する酸化物が例示される。なお、希土類元素は広義の定
義とし、Sc、ＹおよびLa系を含むものとする。代表的な
系としてＹ−Ba−Cu−Ｏ系のほかに、ＹをEu、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu等の希土類で置換した系、Sc−Ba−Cu−
Ｏ系、Sr−La−Cu−Ｏ系、さらにSrをBa、Caで置換した
系等が挙げられる。 本発明において限流部として使用する酸化物超電導体
は、例えば次のようにして作製する。 まず、Ｙ、Ba、Cu等のペロブスカイト型酸化物超電導
体の構成元素の単体または化合物を十分混合する。この
構成元素の化合物としては、Y2 O3、BaO、CuO等の酸化
物を用いることができるほか、加熱により酸化物に転化
する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いてもよ
い。さらには共沈法等で得たシュウ酸塩、クエン酸塩、
あるいは金属アルコキシドから得たゲル状物質等を用い
てもよい。ペロブスカイト型酸化物超電導を構成する元
素は、基本的には化学量論比の組成となるように混合す
るが、多少製造条件等との関係でずれていても差支えな
い。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系ではY1molに対しBa2mo
l、Cu3molが標準組成であるが、実用上はY1molに対し
て、Ba2±0.6mol、Cu3±0.2mol程度のずれは問題ない。 次いで、前述の原料を十分に混合し、850〜980℃程度
の温度で数時間〜３日程度焼成し、反応させて結晶化さ
せた焼成物をボールミル、その他公知の手段により粉砕
して酸化物超電導体粉末を作製する。 そして、このようにして得た酸化物超電導体粉末を用
いて酸化物超電導体の板状成形体を作製する。この板状
成形体の形成方法としては、ドクターブレード法や熱ロ
ール加工法等が挙げられる。 この板状成形体の作製にドクターブレード法を適用す
る場合には、まず結合剤としてポリビニルブチラール、
トリブチルフォスフェート、アクリル樹脂等を使用し、
また溶剤としてメチルエチルケトン、1,1,1−トリクロ
ルエタン、ｎ−ブタノール、四塩化メチレン、テトラク
ロルエチレン等を使用して、公知の混合手段により酸化
物超電導体粉末とともに十分混合し、500〜30000センチ
ポイズ程度の粘度のスラリー状組成物を作製する。次い
で、このスラリー状組成物を基材上に流延塗布し、ドク
ターブレードによりその表面を整面するとともに所望の
厚さに調整して酸化物超電導体膜を形成した後、乾燥す
ることにより溶剤を揮発させ、次いで基材から剥離する
ことによってシート状成形体を作製する。そして、この
シート状成形体をそのまま、もしくは所要の厚さとなる
ように複数枚積層して加熱・圧着して板状成形体とす
る。 また、熱ロール加工法を適用する場合には、まず結合
剤として、ポリアクリル酸エスエル、フタル酸ジオクチ
ル、フタル酸ジブチル等を使用して酸化物超電導体粉末
とともに公知の混合手段により充分に混合し粘性物を作
製する。次いで、この粘性物を所定の間隔を有する一対
の熱ロール間を通過させて所望の厚さの板状成形体を形
成する。 なお、このような板状成形体は押出し成形等、他の成
形方法によっても得ることが可能である。 そして、このようにして得た板状成形体に加工を施
し、所望の限流部形状とする。この限流部の形状として
は、電流経路の少なくとも一部を曲折形状とし、単位面
積当たりの有効電流経路長を向上させたものであり、こ
れにより限流部の小型化が可能となる。その具体的な形
状としては、例えば第１図に示すようなつづら折れ形状
やまた第２図および第３図に示すような渦巻き形状等が
挙げられる。これら曲折形状形成のための加工方法とし
ては、切断加工、プレス加工、溝切り加工等、種々の加
工を行うことが可能である。 この後、所望の形状に加工した板状成形体に必要に応
じて脱脂処理を施した後、熱処理を施して焼成し限流部
とする。この熱処理は、800〜960℃程度の温度条件で行
うことが好ましく、熱処理後は炉冷することが望まし
い。また、この熱処理は充分に酸素を供給することが可
能な雰囲気中で行うことがより望ましい。これにより、
ペロブスカイト型の酸化物超電導体の酸素空席δに酸素
が導入され、このδの値が減少して臨界温度のような超
電導特性が向上し、より高い温度での使用が可能とな
る。 （作 用） 本発明の限流抵抗装置においては、電力系統ラインの
短絡事故によって発生する短絡電流が酸化物超電導体の
臨界電流を超えると、瞬時にクエンチして常電導体に転
移する。そして、この酸化物超電導体は常電導状態にお
いて通常のセラミックスと同様に非常に大きな抵抗率を
有しているため、短絡電流を充分に抑制することができ
る。 また、この酸化物超電導体からなる限流部の形成にお
いて、例えばドクターブレード法や熱ロール加工法等を
利用することにより、弾性に富む所望厚さの板状成形体
を容易に作製することが可能であり、この板状成形体に
加工を施すことによりつづら折れ形状や渦巻き形状等の
単位面積当たりの電流経路長に優れた限流部が容易にか
つ精度よく得ることができる。したがって、短絡電流抑
制効果を充分に満足しつつ、小型化された限流部を容易
に得ることが可能となる。 （実施例） 以下、本発明を実施例によって図面を参照しながらさ
らに詳しく説明する。 第１図は、本発明の一実施例の限流抵抗装置を電力系
統ラインに設置した状態を模式的に示した図である。同
図において、１は電力系統ラインの主電路４となる導体
の抵抗率より常電導状態における抵抗率が充分に大きい
酸化物超電導体からなる限流部であり、この限流部１は
酸化物超電導体が超電導状態を保持しうる冷却装置２内
に配置されて限流抵抗装置３が構成されている。そし
て、この限流抵抗装置３は短絡抑制を行う電力系統ライ
ン、例えば送電ラインの所要の位置に設置し、その主電
路４となる導体に接続されて使用される。 ここで、酸化物超電導体からなる限流部１は、以下の
ようにして作製したものである。 まず、BaCO3粉末2mol％、Y2O3粉末0.5mol％、CuO粉末
3mol％を十分混合し、900℃で24時間焼成した後に粉砕
して、ペロブスカイト型酸化物超電導体粉末を得た。 次に、この酸化物超電導体粉末に結合剤としてポリビ
ニルブチラールを10重量％と溶剤として1,1,1−トリク
ロルエタンおよびｎ−ブタノールを加え、充分に混合し
て粘度20000センチポイズのスラリー状組成物を作製し
た。 このようにして得たスラリー状組成物を、長尺なポリ
エステルフィルム基材上にドクターブレードにより整面
しつつ流延塗布し、約70〜90℃で乾燥させたてシート状
成形体を作製した。次いで、このシート状成形体を切断
し、それを10枚積層した後、60℃、2.5kg/cm2、２分の
条件で加熱・圧着して厚さ1mmの一体化された板状成形
体を作製した。次いで、この板状成形体に溝切り加工を
施し、第２図に示したような幅1mmのつづら折れ形状と
した。 この後、この加工を施した板状成形体を酸素気流中に
おいて100℃／時間で940℃まで昇温し、次いでこの温度
で約１時間焼成した後、100℃／時間の冷却速度で徐冷
して目的とする酸化物超電導体からなる限流部を得た。 このような酸化物超電導体は、常電導状態において通
常のセラミックス部材と同様に非常に大きな電気抵抗を
示すため、短絡電流抑制効果が非常に大きい。 そして、このようにして作製したつづら折れ形状を有
する限流部１の両端を電力系統ラインの電路４中の所要
の位置に配置されるように接続して、限流部１とその両
端の電路４の少なくとも一部が酸化物超電導体の抵抗率
が零となる転移温度以下の温度に保持されるように冷却
装置、例えば真空断熱容器２中に配置して限流抵抗装置
を構成した。また、酸化物超電導体の臨界電流値は、酸
化物超電導体自身の設計の見地から必要最低限度の値に
設計しておくものとする。この値は通常、通常定格電流
ピーク値の1.5倍以上に設定しておけば充分である。 なお上記真空断熱容器は、酸化物超電導体を臨界温度
以下に冷却することが可能な冷媒（液体窒素等）が内部
に収容された冷媒容器と、この冷媒容器内の冷媒の蒸発
を防止するための輻射シールドと、これら冷媒容器およ
び輻射シールドを収納するための真空容器とから構成さ
れているものである。 次に、このように構成された限流抵抗装置の動作につ
いて説明する。 第１図において、定格運転時の電流値INは、 IN＝V/r で示される。そして、限流抵抗装置３の下流側に短絡事
故が発生し、限流抵抗装置３の酸化物超電導体からなる
限流部１にその臨界電流以上の過電流（短絡電流）が流
れ込むと限流部１は瞬時にして常電導体に転移し、常電
導抵抗体となる。そして、この限流部１は常電導状態に
おける抵抗率が充分に大きい酸化物超電導体からなるも
のであるから、この酸化物超電導体の常電導状態におけ
る抵抗値をRNとすれば、短絡事故時に流れる短絡電流IS
は、 IS＝V/RN で示され、極めて大きな短絡電流抑制効果が得られ、容
易にIS＜INとすることが可能である。 このように、この実施例の限流抵抗装置によれば、電
力系統ランインの短絡事故時に流れる短絡電流を極めて
効果的に抑制することが可能となり、定格運転時には酸
化物超電導体からなる限流部の抵抗率が零となる転移温
度以下の温度に保持されているので電圧降下もない。ま
た、この実施例においては、限流部を第２図に示すよう
につづら折れ形状としていることから、平行部に流れる
電流の向きが逆となるため、互いに発生磁場を打消し合
い、全体として磁場はほぼ零となることから設計が容易
であり、また交流用として用いても酸化物超電導体内に
交流損失（磁場変動に基ずく導線中のジュール発熱）が
生じないために冷媒の消費が少ないという経済的な利点
も得られる。 また、限流部の形成において、弾性に富む板状成形体
の時点で加工を施しているので、つづら折れ形状のよう
な複雑形状のものであっても精度よくかつ容易に加工を
行うことが可能である。そしてこのような曲折形状とす
ることにより、限流部における単位面積当たりの有効電
流経路長を容易にかつ充分に長く設定することが可能と
なり、小型のものでも充分に短絡電流抑制効果が得られ
る。 そして、このように短絡電流抑制効果の極めて高い限
流抵抗装置を電力系統ラインに用いることによって、電
力系統ラインの容量を増大することが可能となり合理化
が図れ、また遮断器等の各種付属機器を小型化すること
も可能となる。 また、上述の実施例では酸化物超電導体からなる限流
部として、第２図に示したつづら折れ形状のものを使用
したが、上述の実施例と同様な方法で第３図および第４
図に示した渦巻き形状の限流部を作製し、同様に限流抵
抗装置を形成したところ、同様な効果が得られた。な
お、本発明における限流部の形状としては、これらの形
状に限定されるものではなく、各種の形状のものを使用
することが可能である。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、電力系統ライン
の所要の位置に酸化物超電導体からなる限流部を配置
し、この酸化物超電導体の常電導体への転移による抵抗
率の増大を利用して短絡電流の抑制を行っているので、
極めて大きな抑制効果が得られるとともに設計、製作も
容易であり、かつ定格運転時における電圧降下もほとん
どなく経済的な限流抵抗装置を提供することができる。 また、本発明の限流抵抗装置においては、限流部の形
成過程においてドクターブレード法や熱ロール加工法等
による板状成形体を用いており、これにより有効電流経
路長を限られた面積内で容易に長くすることが可能なつ
づら折れ形状等のものを容易にかつ精度よく形成するこ
とが可能となり、したがって短絡電流抑制効果を充分に
有しつつ、装置の小型化が可能となる。
抑制を行う限流抵抗装置に関する。 （従来の技術） 電力系統において短絡事故が発生した場合には短絡電
流が流れ、この短絡電流により電力系統に附随した機器
等に機械的および熱的な障害が発生する。このような短
絡事故時の短絡電流を抑制して機器の保護のためや遮断
器の所要遮断容量を軽減するために、一般に電力系統ラ
インには、その所要の位置に限流抵抗装置が設置されて
いる。この限流抵抗装置としては、従来より限流リアク
トルが多く用いられている。 ところで、この限流リアクトルによる短絡電流抑制効
果は、そのほとんどがリアクタンス成分による抑制を主
としているものであるため、短絡電流抑制効果には限界
がある。すなわち、短絡倍数を低減して短絡抑制効果を
高めるためには、コイルの巻き回数および巻径を増大し
てリアクタンスを大きくすることが必要となる。しか
し、このように短絡電流抑制効果を高めることによっ
て、限流リアクトル装置は大型化し、また電磁力の増大
に基づいて設計条件が厳しくなり、さらに定格運転時の
電圧降下が増大する等、種々の問題が発生する。 （発明が解決しようとする問題点） このように、従来、限流抵抗装置として多用されてき
た限流リアクトルは、短絡電流抑制効果に限界があると
いう問題があり、またこの抑制効果を高めようとする
と、装置が大型化したり、電磁力の増大により厳しい設
計条件が要求されたり、定格運転時の電圧降下が増大す
る等の問題があった。そして、電力系統の容量を増大す
ると短絡事故時の短絡電流の増大を招くことは周知のと
うりであり、上述したように限流抵抗装置による充分な
短絡電流抑制効果が得られないと電力系統の容量が制限
されるという問題が発生する。 本発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、短絡電流抑制効果が高く小型化が可能
で、かつ定格運転時における電圧降下が極めて小さい限
流抵抗装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、電力系統ラインの所定の位置に設置され、
前記電力系統ラインの主電路となる導体の抵抗率より充
分に大きい常電導状態における抵抗率を有する酸化物超
伝導体を抵抗率が零となる転移温度以下の温度に保持し
てなり、前記電力系統ラインの短絡電流を抑制する限流
部を有する限流抵抗装置であって、前記限流度は、その
少なくとも一部が単位面積当たりの有効電流経路長を向
上させるように曲折形状とされており、かつ前記曲折形
状部は、少なくとも結合剤を含有する酸化物超電導体の
形状成形体を所要の曲折形状に加工した後に熱処理して
なることを特徴としている。 酸化物超電導体としては、多数のものが知られている
が、臨界温度の高い希土類元素含有のペロブスカイト型
の酸化物超電導体が実用上好ましい。ここでいう希土類
元素を含有しペロブスカイト型構造を有する酸化物超電
導体は、超電導状態を実現できるものであればよく、Ln
Ba2Cu3O７−δ系（δは酸素欠陥を表し通常１以下の
数、Lnは、Ｙ、La、Sc、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu等の希土類元素から選ばれた少なくとも１種
の元素、Baの一部はSr、Ca等で、Cuの一部はTi、Ｖ、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等で置換可能。）等の酸素欠陥
を有する欠陥ペロブスカイト型、Sr−La−Cu−Ｏ系等の
層状ペロブスカイト型等の広義にペロブスカイト型を有
する酸化物が例示される。なお、希土類元素は広義の定
義とし、Sc、ＹおよびLa系を含むものとする。代表的な
系としてＹ−Ba−Cu−Ｏ系のほかに、ＹをEu、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu等の希土類で置換した系、Sc−Ba−Cu−
Ｏ系、Sr−La−Cu−Ｏ系、さらにSrをBa、Caで置換した
系等が挙げられる。 本発明において限流部として使用する酸化物超電導体
は、例えば次のようにして作製する。 まず、Ｙ、Ba、Cu等のペロブスカイト型酸化物超電導
体の構成元素の単体または化合物を十分混合する。この
構成元素の化合物としては、Y2 O3、BaO、CuO等の酸化
物を用いることができるほか、加熱により酸化物に転化
する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いてもよ
い。さらには共沈法等で得たシュウ酸塩、クエン酸塩、
あるいは金属アルコキシドから得たゲル状物質等を用い
てもよい。ペロブスカイト型酸化物超電導を構成する元
素は、基本的には化学量論比の組成となるように混合す
るが、多少製造条件等との関係でずれていても差支えな
い。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系ではY1molに対しBa2mo
l、Cu3molが標準組成であるが、実用上はY1molに対し
て、Ba2±0.6mol、Cu3±0.2mol程度のずれは問題ない。 次いで、前述の原料を十分に混合し、850〜980℃程度
の温度で数時間〜３日程度焼成し、反応させて結晶化さ
せた焼成物をボールミル、その他公知の手段により粉砕
して酸化物超電導体粉末を作製する。 そして、このようにして得た酸化物超電導体粉末を用
いて酸化物超電導体の板状成形体を作製する。この板状
成形体の形成方法としては、ドクターブレード法や熱ロ
ール加工法等が挙げられる。 この板状成形体の作製にドクターブレード法を適用す
る場合には、まず結合剤としてポリビニルブチラール、
トリブチルフォスフェート、アクリル樹脂等を使用し、
また溶剤としてメチルエチルケトン、1,1,1−トリクロ
ルエタン、ｎ−ブタノール、四塩化メチレン、テトラク
ロルエチレン等を使用して、公知の混合手段により酸化
物超電導体粉末とともに十分混合し、500〜30000センチ
ポイズ程度の粘度のスラリー状組成物を作製する。次い
で、このスラリー状組成物を基材上に流延塗布し、ドク
ターブレードによりその表面を整面するとともに所望の
厚さに調整して酸化物超電導体膜を形成した後、乾燥す
ることにより溶剤を揮発させ、次いで基材から剥離する
ことによってシート状成形体を作製する。そして、この
シート状成形体をそのまま、もしくは所要の厚さとなる
ように複数枚積層して加熱・圧着して板状成形体とす
る。 また、熱ロール加工法を適用する場合には、まず結合
剤として、ポリアクリル酸エスエル、フタル酸ジオクチ
ル、フタル酸ジブチル等を使用して酸化物超電導体粉末
とともに公知の混合手段により充分に混合し粘性物を作
製する。次いで、この粘性物を所定の間隔を有する一対
の熱ロール間を通過させて所望の厚さの板状成形体を形
成する。 なお、このような板状成形体は押出し成形等、他の成
形方法によっても得ることが可能である。 そして、このようにして得た板状成形体に加工を施
し、所望の限流部形状とする。この限流部の形状として
は、電流経路の少なくとも一部を曲折形状とし、単位面
積当たりの有効電流経路長を向上させたものであり、こ
れにより限流部の小型化が可能となる。その具体的な形
状としては、例えば第１図に示すようなつづら折れ形状
やまた第２図および第３図に示すような渦巻き形状等が
挙げられる。これら曲折形状形成のための加工方法とし
ては、切断加工、プレス加工、溝切り加工等、種々の加
工を行うことが可能である。 この後、所望の形状に加工した板状成形体に必要に応
じて脱脂処理を施した後、熱処理を施して焼成し限流部
とする。この熱処理は、800〜960℃程度の温度条件で行
うことが好ましく、熱処理後は炉冷することが望まし
い。また、この熱処理は充分に酸素を供給することが可
能な雰囲気中で行うことがより望ましい。これにより、
ペロブスカイト型の酸化物超電導体の酸素空席δに酸素
が導入され、このδの値が減少して臨界温度のような超
電導特性が向上し、より高い温度での使用が可能とな
る。 （作 用） 本発明の限流抵抗装置においては、電力系統ラインの
短絡事故によって発生する短絡電流が酸化物超電導体の
臨界電流を超えると、瞬時にクエンチして常電導体に転
移する。そして、この酸化物超電導体は常電導状態にお
いて通常のセラミックスと同様に非常に大きな抵抗率を
有しているため、短絡電流を充分に抑制することができ
る。 また、この酸化物超電導体からなる限流部の形成にお
いて、例えばドクターブレード法や熱ロール加工法等を
利用することにより、弾性に富む所望厚さの板状成形体
を容易に作製することが可能であり、この板状成形体に
加工を施すことによりつづら折れ形状や渦巻き形状等の
単位面積当たりの電流経路長に優れた限流部が容易にか
つ精度よく得ることができる。したがって、短絡電流抑
制効果を充分に満足しつつ、小型化された限流部を容易
に得ることが可能となる。 （実施例） 以下、本発明を実施例によって図面を参照しながらさ
らに詳しく説明する。 第１図は、本発明の一実施例の限流抵抗装置を電力系
統ラインに設置した状態を模式的に示した図である。同
図において、１は電力系統ラインの主電路４となる導体
の抵抗率より常電導状態における抵抗率が充分に大きい
酸化物超電導体からなる限流部であり、この限流部１は
酸化物超電導体が超電導状態を保持しうる冷却装置２内
に配置されて限流抵抗装置３が構成されている。そし
て、この限流抵抗装置３は短絡抑制を行う電力系統ライ
ン、例えば送電ラインの所要の位置に設置し、その主電
路４となる導体に接続されて使用される。 ここで、酸化物超電導体からなる限流部１は、以下の
ようにして作製したものである。 まず、BaCO3粉末2mol％、Y2O3粉末0.5mol％、CuO粉末
3mol％を十分混合し、900℃で24時間焼成した後に粉砕
して、ペロブスカイト型酸化物超電導体粉末を得た。 次に、この酸化物超電導体粉末に結合剤としてポリビ
ニルブチラールを10重量％と溶剤として1,1,1−トリク
ロルエタンおよびｎ−ブタノールを加え、充分に混合し
て粘度20000センチポイズのスラリー状組成物を作製し
た。 このようにして得たスラリー状組成物を、長尺なポリ
エステルフィルム基材上にドクターブレードにより整面
しつつ流延塗布し、約70〜90℃で乾燥させたてシート状
成形体を作製した。次いで、このシート状成形体を切断
し、それを10枚積層した後、60℃、2.5kg/cm2、２分の
条件で加熱・圧着して厚さ1mmの一体化された板状成形
体を作製した。次いで、この板状成形体に溝切り加工を
施し、第２図に示したような幅1mmのつづら折れ形状と
した。 この後、この加工を施した板状成形体を酸素気流中に
おいて100℃／時間で940℃まで昇温し、次いでこの温度
で約１時間焼成した後、100℃／時間の冷却速度で徐冷
して目的とする酸化物超電導体からなる限流部を得た。 このような酸化物超電導体は、常電導状態において通
常のセラミックス部材と同様に非常に大きな電気抵抗を
示すため、短絡電流抑制効果が非常に大きい。 そして、このようにして作製したつづら折れ形状を有
する限流部１の両端を電力系統ラインの電路４中の所要
の位置に配置されるように接続して、限流部１とその両
端の電路４の少なくとも一部が酸化物超電導体の抵抗率
が零となる転移温度以下の温度に保持されるように冷却
装置、例えば真空断熱容器２中に配置して限流抵抗装置
を構成した。また、酸化物超電導体の臨界電流値は、酸
化物超電導体自身の設計の見地から必要最低限度の値に
設計しておくものとする。この値は通常、通常定格電流
ピーク値の1.5倍以上に設定しておけば充分である。 なお上記真空断熱容器は、酸化物超電導体を臨界温度
以下に冷却することが可能な冷媒（液体窒素等）が内部
に収容された冷媒容器と、この冷媒容器内の冷媒の蒸発
を防止するための輻射シールドと、これら冷媒容器およ
び輻射シールドを収納するための真空容器とから構成さ
れているものである。 次に、このように構成された限流抵抗装置の動作につ
いて説明する。 第１図において、定格運転時の電流値INは、 IN＝V/r で示される。そして、限流抵抗装置３の下流側に短絡事
故が発生し、限流抵抗装置３の酸化物超電導体からなる
限流部１にその臨界電流以上の過電流（短絡電流）が流
れ込むと限流部１は瞬時にして常電導体に転移し、常電
導抵抗体となる。そして、この限流部１は常電導状態に
おける抵抗率が充分に大きい酸化物超電導体からなるも
のであるから、この酸化物超電導体の常電導状態におけ
る抵抗値をRNとすれば、短絡事故時に流れる短絡電流IS
は、 IS＝V/RN で示され、極めて大きな短絡電流抑制効果が得られ、容
易にIS＜INとすることが可能である。 このように、この実施例の限流抵抗装置によれば、電
力系統ランインの短絡事故時に流れる短絡電流を極めて
効果的に抑制することが可能となり、定格運転時には酸
化物超電導体からなる限流部の抵抗率が零となる転移温
度以下の温度に保持されているので電圧降下もない。ま
た、この実施例においては、限流部を第２図に示すよう
につづら折れ形状としていることから、平行部に流れる
電流の向きが逆となるため、互いに発生磁場を打消し合
い、全体として磁場はほぼ零となることから設計が容易
であり、また交流用として用いても酸化物超電導体内に
交流損失（磁場変動に基ずく導線中のジュール発熱）が
生じないために冷媒の消費が少ないという経済的な利点
も得られる。 また、限流部の形成において、弾性に富む板状成形体
の時点で加工を施しているので、つづら折れ形状のよう
な複雑形状のものであっても精度よくかつ容易に加工を
行うことが可能である。そしてこのような曲折形状とす
ることにより、限流部における単位面積当たりの有効電
流経路長を容易にかつ充分に長く設定することが可能と
なり、小型のものでも充分に短絡電流抑制効果が得られ
る。 そして、このように短絡電流抑制効果の極めて高い限
流抵抗装置を電力系統ラインに用いることによって、電
力系統ラインの容量を増大することが可能となり合理化
が図れ、また遮断器等の各種付属機器を小型化すること
も可能となる。 また、上述の実施例では酸化物超電導体からなる限流
部として、第２図に示したつづら折れ形状のものを使用
したが、上述の実施例と同様な方法で第３図および第４
図に示した渦巻き形状の限流部を作製し、同様に限流抵
抗装置を形成したところ、同様な効果が得られた。な
お、本発明における限流部の形状としては、これらの形
状に限定されるものではなく、各種の形状のものを使用
することが可能である。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、電力系統ライン
の所要の位置に酸化物超電導体からなる限流部を配置
し、この酸化物超電導体の常電導体への転移による抵抗
率の増大を利用して短絡電流の抑制を行っているので、
極めて大きな抑制効果が得られるとともに設計、製作も
容易であり、かつ定格運転時における電圧降下もほとん
どなく経済的な限流抵抗装置を提供することができる。 また、本発明の限流抵抗装置においては、限流部の形
成過程においてドクターブレード法や熱ロール加工法等
による板状成形体を用いており、これにより有効電流経
路長を限られた面積内で容易に長くすることが可能なつ
づら折れ形状等のものを容易にかつ精度よく形成するこ
とが可能となり、したがって短絡電流抑制効果を充分に
有しつつ、装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の限流抵抗装置を電力系統ラ
インに配置した状態を模式的に示した図、第２図、第３
図および第４図はその限流抵抗装置における酸化物超電
導体からなる限流部の形状例を示す図である。 １……酸化物超電導体からなる限流部 ２……冷却装置 ３……限流抵抗装置 ４……電力系統ラインの主電路
インに配置した状態を模式的に示した図、第２図、第３
図および第４図はその限流抵抗装置における酸化物超電
導体からなる限流部の形状例を示す図である。 １……酸化物超電導体からなる限流部 ２……冷却装置 ３……限流抵抗装置 ４……電力系統ラインの主電路
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フロントページの続き
(72)発明者 吉田 精一
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式
会社東芝総合研究所内
(56)参考文献 特開 昭64−26314（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−34134（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−59959（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．電力系統ラインの所要の位置に設置され、前記電力
系統ラインの主電路となる導体の抵抗率より十分に大き
い常電導状態における抵抗率を有する酸化物超伝導体を
抵抗率が零となる転移温度以下の温度に保持してなり、
前記電力系統ラインの短絡電流を抑制する限流部を有す
る限流抵抗装置であって、 前記限流部は、その少なくとも一部が単位面積当たりの
有効電流経路を向上させるように曲折形状とされてお
り、かつ前記曲折形状部は、少なくとも結合剤を含有す
る酸化物超伝導体の板状成形体を所要の曲折形状に加工
した後に熱処理してなることを特徴とする限流抵抗装
置。 ２．前記限流部の少なくとも一部は、つづら折れ形状を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の限
流抵抗装置。 ３．前記限流部の少なくとも一部は、渦巻き形状を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の限流抵
抗装置。 ４．前記酸化物超伝導体の板状形成体は、ドクターブレ
ード法または熱ロール加工法により形成してなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の限流抵抗装置。 ５．前記酸化物超伝導体は、希土類元素を含有するペロ
ブスカイト型の超伝導体であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第４項記載の限流抵抗装置。 ６．前記酸化物超伝導体は、希土類元素、BaおよびCuを
原子比で実質的に1:2:3の割合で含有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項記載の限流抵抗装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274887A JP2788240B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 限流抵抗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274887A JP2788240B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 限流抵抗装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01117623A JPH01117623A (ja) | 1989-05-10 |
| JP2788240B2 true JP2788240B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=17547921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62274887A Expired - Lifetime JP2788240B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 限流抵抗装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788240B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008029722B3 (de) * | 2008-06-23 | 2009-12-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Leiteranordnung für ein resistives Schaltelement mit wenigstens zwei Leiterverbünden aus supraleitenden Leiterbändern |
| EP2601696A2 (en) * | 2010-08-04 | 2013-06-12 | Front Edge Technology, Inc. | Rechargeable battery with current limiter |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959959A (ja) * | 1972-10-17 | 1974-06-11 | ||
| JPS6434134A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | Current limiter |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62274887A patent/JP2788240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01117623A (ja) | 1989-05-10 |
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