JP2831516B2 - 超電導エネルギー貯蔵装置 - Google Patents
超電導エネルギー貯蔵装置Info
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
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- 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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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統から交直変換
装置を介して電力調整を行う超電導エネルギー貯蔵装置
に係り、特に、エネルギーの出し入れを行つている最中
に、永久電流モードを形成する時に使用する永久電流ス
イツチの投入制御に関するものである。
装置を介して電力調整を行う超電導エネルギー貯蔵装置
に係り、特に、エネルギーの出し入れを行つている最中
に、永久電流モードを形成する時に使用する永久電流ス
イツチの投入制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、超電導技術のめざましい発展に伴
い、核融合、加速器、磁気浮上、医療等の分野におい
て、超電導コイルが適用されている。また、電力分野に
おいても、系統安定化、変動負荷補償、余剰電力の貯蔵
等用として、超電導エネルギー貯蔵装置の適用が考えら
れている。
い、核融合、加速器、磁気浮上、医療等の分野におい
て、超電導コイルが適用されている。また、電力分野に
おいても、系統安定化、変動負荷補償、余剰電力の貯蔵
等用として、超電導エネルギー貯蔵装置の適用が考えら
れている。
【0003】この超電導エネルギー貯蔵装置において、
系統安定化運転中、あるいは、変動負荷補償運転中等
に、電力系統側で故障が発生した場合、一旦、超電導エ
ネルギー貯蔵装置を系統から瞬時に切り離し、永久電流
モードで退避して、系統側故障の拡大を抑える必要があ
る。したがつて、この永久電流モードを形成させるのに
使用する永久電流スイツチの性能は、高速投入特性が要
求される。
系統安定化運転中、あるいは、変動負荷補償運転中等
に、電力系統側で故障が発生した場合、一旦、超電導エ
ネルギー貯蔵装置を系統から瞬時に切り離し、永久電流
モードで退避して、系統側故障の拡大を抑える必要があ
る。したがつて、この永久電流モードを形成させるのに
使用する永久電流スイツチの性能は、高速投入特性が要
求される。
【0004】図5は、機械式永久電流スイツチを有する
超電導エネルギー貯蔵装置の一例を示すもので、クライ
オスタツト4に収納される超電導コイル3が、クエンチ
保護装置5を介して交直変換器6に接続された構成をし
ており、前記交直変換器6と並列に機械式永久電流スイ
ツチ1が接続される。なお、前記交直変換器6の受電側
は、電力系統9に接続されている。
超電導エネルギー貯蔵装置の一例を示すもので、クライ
オスタツト4に収納される超電導コイル3が、クエンチ
保護装置5を介して交直変換器6に接続された構成をし
ており、前記交直変換器6と並列に機械式永久電流スイ
ツチ1が接続される。なお、前記交直変換器6の受電側
は、電力系統9に接続されている。
【0005】上記の如く構成された超電導エネルギー貯
蔵装置は、次のようにして、永久電流モードを形成す
る。すなわち、通常運転時は、超電導コイル3の持つエ
ネルギーを、交直変換器6を介して、電力系統9側と出
し入れを行つている。永久電流モードに入る時は、ま
ず、交直変換器6をインバータ運転とし、その後、制御
装置10からの投入指令で、機械式永久電流スイツチ1
を投入させ、今まで交直変換器6に流れていた直流電流
を、機械式永久電流スイツチ1にシフトし、機械式永久
電流スイツチ1と、超電導コイル3とからなる閉ループ
を形成する。
蔵装置は、次のようにして、永久電流モードを形成す
る。すなわち、通常運転時は、超電導コイル3の持つエ
ネルギーを、交直変換器6を介して、電力系統9側と出
し入れを行つている。永久電流モードに入る時は、ま
ず、交直変換器6をインバータ運転とし、その後、制御
装置10からの投入指令で、機械式永久電流スイツチ1
を投入させ、今まで交直変換器6に流れていた直流電流
を、機械式永久電流スイツチ1にシフトし、機械式永久
電流スイツチ1と、超電導コイル3とからなる閉ループ
を形成する。
【0006】なお、永久電流スイツチに関連するものと
しては、特開平1−177839号、特願平2−610
00号等がある。
しては、特開平1−177839号、特願平2−610
00号等がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、機械式永久電流スイツチを投入するのに、交直変換
装置を、一旦、短絡防止のため、交直変換器のインバー
タ運転で逆電圧を出し、さらに、制御装置からの投入指
令で機械式永久電流スイツチを投入する2段階のステツ
プを踏んでいるため、永久電流モードを形成するのに、
相当な時間を必要とする。さらに、元々、機械式の投入
器は、投入指令がきてから、動作して完了するまで数百
mS以上の時間を費やしてしまうことは、周知の通りで
ある。
は、機械式永久電流スイツチを投入するのに、交直変換
装置を、一旦、短絡防止のため、交直変換器のインバー
タ運転で逆電圧を出し、さらに、制御装置からの投入指
令で機械式永久電流スイツチを投入する2段階のステツ
プを踏んでいるため、永久電流モードを形成するのに、
相当な時間を必要とする。さらに、元々、機械式の投入
器は、投入指令がきてから、動作して完了するまで数百
mS以上の時間を費やしてしまうことは、周知の通りで
ある。
【0008】このように、超電導エネルギー貯蔵装置
が、永久電流モードに入るのが遅れると、電力系統の事
故時には、超電導コイル側から電力系統へ、交直変換器
を介してエネルギーを供給し、電力機器への損傷等の重
大事故につながる問題があつた。
が、永久電流モードに入るのが遅れると、電力系統の事
故時には、超電導コイル側から電力系統へ、交直変換器
を介してエネルギーを供給し、電力機器への損傷等の重
大事故につながる問題があつた。
【0009】本発明の目的は、電力系統の事故等が発生
した場合でも、速やかに永久電流モードを形成すること
のできる機械式永久電流スイツチを備えた超電導エネル
ギー貯蔵装置を提供することである。
した場合でも、速やかに永久電流モードを形成すること
のできる機械式永久電流スイツチを備えた超電導エネル
ギー貯蔵装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、機械式永久電流スイツチと並列に自己点弧
タイプのサイリスタスイツチを接続するとともに、この
サイリスタスイツチが動作したのちに投入される機械式
永久電流スイツチの投入指令を出力する制御装置を設け
るか、あるいは、前記のようなサイリスタスイツチを設
けることなく、交直変換装置のバイパスペア運転指令を
出力し、このバイパスペア運転後に投入される機械式永
久電流スイツチの投入指令を出力する制御装置を設けた
ことを特徴とする。
成するため、機械式永久電流スイツチと並列に自己点弧
タイプのサイリスタスイツチを接続するとともに、この
サイリスタスイツチが動作したのちに投入される機械式
永久電流スイツチの投入指令を出力する制御装置を設け
るか、あるいは、前記のようなサイリスタスイツチを設
けることなく、交直変換装置のバイパスペア運転指令を
出力し、このバイパスペア運転後に投入される機械式永
久電流スイツチの投入指令を出力する制御装置を設けた
ことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明においては、上述の如く構成したので、
最初に自己点弧タイプのサイリスタスイツチを動作させ
るか、あるいは、交直変換装置をバイパスペア運転さ
せ、そののち、機械式永久電流スイツチを投入して永久
電流モードを形成することができる。
最初に自己点弧タイプのサイリスタスイツチを動作させ
るか、あるいは、交直変換装置をバイパスペア運転さ
せ、そののち、機械式永久電流スイツチを投入して永久
電流モードを形成することができる。
【0012】すなわち、電力系統事故時などのように、
瞬時に永久電流モードへ退避する必要のある場合には、
自己点弧タイプのサイリスタスイツチの動作により、あ
るいは、交直変換装置のバイパスペア運転により高速投
入特性の改善を計り、そののち、機械式永久電流スイツ
チを投入して永久電流スイツチの低抵抗特性を保持する
ことができる。
瞬時に永久電流モードへ退避する必要のある場合には、
自己点弧タイプのサイリスタスイツチの動作により、あ
るいは、交直変換装置のバイパスペア運転により高速投
入特性の改善を計り、そののち、機械式永久電流スイツ
チを投入して永久電流スイツチの低抵抗特性を保持する
ことができる。
【0013】
【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【0014】図1に本発明の一実施例に係る超電導エネ
ルギー貯蔵装置の電気回路図を示す。
ルギー貯蔵装置の電気回路図を示す。
【0015】本実施例では、超電導コイル3はクライオ
スタツト4の内部に設置され、クエンチ保護回路5を有
し、電力の供給は、交直変換器6を介して行われる。制
御装置10の指令で動作する機械式永久電流スイツチ1
と自己点弧タイプのサイリスタ2との並列回路は、超電
導コイル3と閉ループを形成するように接続される。ま
た、交直変換器6は、変圧器7、交流遮断器8等を介し
て電力系統に接続される。
スタツト4の内部に設置され、クエンチ保護回路5を有
し、電力の供給は、交直変換器6を介して行われる。制
御装置10の指令で動作する機械式永久電流スイツチ1
と自己点弧タイプのサイリスタ2との並列回路は、超電
導コイル3と閉ループを形成するように接続される。ま
た、交直変換器6は、変圧器7、交流遮断器8等を介し
て電力系統に接続される。
【0016】このように構成された超電導エネルギー貯
蔵装置の動作を説明する。
蔵装置の動作を説明する。
【0017】超電導エネルギー貯蔵装置を利用して、系
統安定化運転、変動負荷補償運転等を実施するときは、
超電導コイル3に蓄積されたエネルギーを、交直変換器
6で、有効電力、無効電力に変換する制御を行う。この
ような電力制御の運転中、電力系統側で事故が発生した
場合、超電導エネルギー貯蔵装置側としては、一旦、永
久電流モードで退避しておく。
統安定化運転、変動負荷補償運転等を実施するときは、
超電導コイル3に蓄積されたエネルギーを、交直変換器
6で、有効電力、無効電力に変換する制御を行う。この
ような電力制御の運転中、電力系統側で事故が発生した
場合、超電導エネルギー貯蔵装置側としては、一旦、永
久電流モードで退避しておく。
【0018】次に、この永久電流モードの形成方法につ
いて説明する。永久電流モードへの移行の方法にはいく
つかある。交直変換器6をゲートブロツクすることによ
り、自己点弧タイプのサイリスタ2を動作させる場合、
電力系統側の交流遮断器8が、電力系統側の故障、直流
側の故障、制御電源の故障等のときの保護連動動作でト
リツプし、過電圧により自己点弧タイプのサイリスタ2
が動作した場合、交直変換器6の故障により自動的にゲ
ートブロツクし、自己点弧タイプのサイリスタ2が動作
してしまつた場合等、これらいずれの場合も、自己点弧
タイプのサイリスタ2が動作したことを、直流電流検出
器11で検出し、制御装置10にその検出信号を取り込
み、制御装置10からの投入指令信号により機械式永久
電流スイツチ1が投入される。機械式永久電流スイツチ
1が投入されると、サイリスタのフオワードドロツプ
で、自動的に自己点弧タイプのサイリスタスイツチ2が
OFFされる。このときのタイミングチヤートは図2に
示すようになる。
いて説明する。永久電流モードへの移行の方法にはいく
つかある。交直変換器6をゲートブロツクすることによ
り、自己点弧タイプのサイリスタ2を動作させる場合、
電力系統側の交流遮断器8が、電力系統側の故障、直流
側の故障、制御電源の故障等のときの保護連動動作でト
リツプし、過電圧により自己点弧タイプのサイリスタ2
が動作した場合、交直変換器6の故障により自動的にゲ
ートブロツクし、自己点弧タイプのサイリスタ2が動作
してしまつた場合等、これらいずれの場合も、自己点弧
タイプのサイリスタ2が動作したことを、直流電流検出
器11で検出し、制御装置10にその検出信号を取り込
み、制御装置10からの投入指令信号により機械式永久
電流スイツチ1が投入される。機械式永久電流スイツチ
1が投入されると、サイリスタのフオワードドロツプ
で、自動的に自己点弧タイプのサイリスタスイツチ2が
OFFされる。このときのタイミングチヤートは図2に
示すようになる。
【0019】以上の動作により、どのような状況下にお
いても瞬時に永久電流モードに入ることができ、超電導
コイル3と機械式永久電流スイツチ1とからなる閉ルー
プ回路に電流が流れ続け、超電導エネルギー貯蔵装置に
よるエネルギー貯蔵状態とすることができる。
いても瞬時に永久電流モードに入ることができ、超電導
コイル3と機械式永久電流スイツチ1とからなる閉ルー
プ回路に電流が流れ続け、超電導エネルギー貯蔵装置に
よるエネルギー貯蔵状態とすることができる。
【0020】上記実施例では、自己点弧タイプのサイリ
スタスイツチ2と機械式永久電流スイツチ1との組み合
わせの例を示したが、図3に自己点弧タイプのサイリス
タスイツチの代わりに交直変換器6のバイパスペア運転
を利用する実施例を示す。なお、図3のうち、図1と同
一符号は同一物又は均等物を示す。
スタスイツチ2と機械式永久電流スイツチ1との組み合
わせの例を示したが、図3に自己点弧タイプのサイリス
タスイツチの代わりに交直変換器6のバイパスペア運転
を利用する実施例を示す。なお、図3のうち、図1と同
一符号は同一物又は均等物を示す。
【0021】本実施例では、例えば電力系統側で事故等
が発生した場合には、その信号を制御装置10に取り込
み、制御装置10から直ちに交直変換器6のバイパスペ
ア運転指令を出力し、交直変換器6をバイパスペアモー
ドで運転する。バイパスペア運転指令が出力されてか
ら、予め設定された所定時間後に制御装置10から投入
指令を出力し、機械式永久電流スイツチ1を投入して永
久電流モードを形成する。このときのタイミングチヤー
トを図4に示す。
が発生した場合には、その信号を制御装置10に取り込
み、制御装置10から直ちに交直変換器6のバイパスペ
ア運転指令を出力し、交直変換器6をバイパスペアモー
ドで運転する。バイパスペア運転指令が出力されてか
ら、予め設定された所定時間後に制御装置10から投入
指令を出力し、機械式永久電流スイツチ1を投入して永
久電流モードを形成する。このときのタイミングチヤー
トを図4に示す。
【0022】この実施例によれば、自己点弧タイプのサ
イリスタスイツチ2を用いることなく、前記実施例と同
様に、どのような状況下においても瞬時に永久電流モー
ドに入り、超電導エネルギー貯蔵装置をエネルギー貯蔵
状態とすることができる。
イリスタスイツチ2を用いることなく、前記実施例と同
様に、どのような状況下においても瞬時に永久電流モー
ドに入り、超電導エネルギー貯蔵装置をエネルギー貯蔵
状態とすることができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。
る。
【0024】(1)自己点弧タイプのサイリスタスイツ
チを採用したことにより、機械式の永久電流スイツチの
投入特性の遅れを、大幅に改善させることができる。
チを採用したことにより、機械式の永久電流スイツチの
投入特性の遅れを、大幅に改善させることができる。
【0025】(2)電力系統の事故、交直変換器の事故
などの緊急時にも、瞬時に永久電流モードを形成させる
ことができ、機器の損傷拡大を最小限に抑えることがで
きる。そのため、システム全体の安全性を大幅に高める
ことができる。
などの緊急時にも、瞬時に永久電流モードを形成させる
ことができ、機器の損傷拡大を最小限に抑えることがで
きる。そのため、システム全体の安全性を大幅に高める
ことができる。
【0026】(3)自己点弧タイプのサイリスタスイツ
チを交直変換装置のバイパスペアモードで代用した場合
は、超電導エネルギー貯蔵装置の機器構成が、従来方式
と同じであるため、コストメリツトがある。
チを交直変換装置のバイパスペアモードで代用した場合
は、超電導エネルギー貯蔵装置の機器構成が、従来方式
と同じであるため、コストメリツトがある。
【図1】本発明の超電導エネルギー貯蔵装置の一実施例
を示す電気回路図である。
を示す電気回路図である。
【図2】図1に示す超電導エネルギー貯蔵装置の動作を
説明するためのタイミングチヤートである。
説明するためのタイミングチヤートである。
【図3】本発明の超電導エネルギー貯蔵装置の他の実施
例を示す電気回路図である。
例を示す電気回路図である。
【図4】図3に示す超電導エネルギー貯蔵装置の動作を
説明するためのタイミングチヤートである。
説明するためのタイミングチヤートである。
【図5】従来の超電導エネルギー貯蔵装置を示す電気回
路図である。
路図である。
1 機械式永久電流スイツチ 2 自己点弧タイプのサイリスタスイツチ 3 超電導コイル 5 クエンチ保護装置 6 交直変換器 9 電力系統 10 制御装置 11 直流電流検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 猛 愛知県名古屋市東区東新町1番地 中部 電力株式会社内 (72)発明者 三澤 弘和 愛知県名古屋市東区東新町1番地 中部 電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−51399(JP,A) 特開 昭59−108424(JP,A) 特開 昭60−51474(JP,A) 特開 昭61−170007(JP,A) 特開 平1−177839(JP,A) 特開 平3−40409(JP,A) 特開 平4−38119(JP,A) 特開 平4−69011(JP,A) 特開 平4−69012(JP,A) 特開 平4−211105(JP,A) 米国特許3792289(US,A) 米国特許4297739(US,A) 米国特許4855859(US,A) 米国特許4930034(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01H 33/00 - 33/36 H01L 39/00 - 39/14 H02H 7/00 H02J 15/00 PCI(DIALOG) WPI(DIALOG)
Claims (2)
- 【請求項1】 受電側が電力系統に接続された交直変換
装置と、この交直変換装置と並列に接続されたクエンチ
保護装置と、このクエンチ保護装置と並列に接続された
超電導コイルと、前記交直変換装置と並列に接続された
機械式永久電流スイツチとを備えた超電導エネルギー貯
蔵装置において、前記機械式永久電流スイツチと並列に
設定電圧以上の電圧が印加されると点弧する自己点弧タ
イプのサイリスタスイツチを接続するとともに、このサ
イリスタスイツチが動作したのちに投入される前記機械
式永久電流スイツチの投入指令を出力する制御装置を設
けたことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。 - 【請求項2】 受電側が電力系統に接続された交直変換
装置と、この交直変換装置と並列に接続されたクエンチ
保護装置と、このクエンチ保護装置と並列に接続された
超電導コイルと、前記交直変換装置と並列に接続された
機械式永久電流スイツチとを備えた超電導エネルギー貯
蔵装置において、前記交直変換装置のバイパスペア運転
指令を出力し、このバイパスペア運転後に投入される前
記機械式永久電流スイツチの投入指令を出力する制御装
置を設けたことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装
置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4251381A JP2831516B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
US08/123,477 US5532638A (en) | 1992-09-21 | 1993-09-20 | Superconducting energy storage apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4251381A JP2831516B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06104497A JPH06104497A (ja) | 1994-04-15 |
JP2831516B2 true JP2831516B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=17221993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4251381A Expired - Fee Related JP2831516B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5532638A (ja) |
JP (1) | JP2831516B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19536469C1 (de) * | 1995-09-29 | 1997-04-17 | Siemens Ag | Supraleitendes torusförmiges Magnetsystem |
DE19957261A1 (de) * | 1999-11-19 | 2001-06-21 | Siemens Ag | Anordnung zur elektrischen Energieversorgung |
US6420842B1 (en) * | 2000-01-11 | 2002-07-16 | American Superconductor Corporation | Exciter and electronic regulator for rotating machinery |
EP1410477B1 (fr) * | 2000-11-14 | 2005-10-19 | Hydro-Quebec | Appareil et methode de commutation pour varier l'impedance d'une ligne de phase d'un troncon d'une ligne de transport d'energie electrique |
US10135253B2 (en) * | 2000-12-29 | 2018-11-20 | Abb Schweiz Ag | System, method and computer program product for enhancing commercial value of electrical power produced from a renewable energy power production facility |
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