JP2901068B2 - 限流装置 - Google Patents
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- JP2901068B2 JP2901068B2 JP63253315A JP25331588A JP2901068B2 JP 2901068 B2 JP2901068 B2 JP 2901068B2 JP 63253315 A JP63253315 A JP 63253315A JP 25331588 A JP25331588 A JP 25331588A JP 2901068 B2 JP2901068 B2 JP 2901068B2
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （発明の属する技術分野） 本発明は、交流電路における過電流を電磁的に抑制す
る限流装置に関するものである。
る限流装置に関するものである。
（従来の技術） この種の従来の装置として、例えば、特開昭60−7493
2号公報に開示されたものがある。第12図はこの限流装
置の構成を示す回路図である。同図においで、鉄芯33に
は起磁力が略等しくなるようにコイル34とコイル35とが
巻装されると共に、磁束の向きが逆になるようにコイル
34およびコイル35の各一端が電源側の電路31に接続され
ており、コイル34の他端がスイッチ38を介して負荷側の
電路32に接続され、さらに、コイル35の他端が同じく負
荷側の電路32に接続されている。また、コイル34にはサ
ージアブソーバ36が並裂接続され、スイッチ38には電流
制限抵抗37が並列接続されている。
2号公報に開示されたものがある。第12図はこの限流装
置の構成を示す回路図である。同図においで、鉄芯33に
は起磁力が略等しくなるようにコイル34とコイル35とが
巻装されると共に、磁束の向きが逆になるようにコイル
34およびコイル35の各一端が電源側の電路31に接続され
ており、コイル34の他端がスイッチ38を介して負荷側の
電路32に接続され、さらに、コイル35の他端が同じく負
荷側の電路32に接続されている。また、コイル34にはサ
ージアブソーバ36が並裂接続され、スイッチ38には電流
制限抵抗37が並列接続されている。
一方、電路32に変流器39が設けられ、過電流を検出し
たときスイッチ38をトリップさせるようになっている。
たときスイッチ38をトリップさせるようになっている。
ここで、スイッチ38を閉成した状態で通常レベルの電
流（以下通常電流という）が電路31および32を通して流
れると、この電流がコイル34と35とに分流するが、これ
らのコイルに発生する磁束が相殺されるため、電流はイ
ンダクタンスL1,L2の影響を受けないことになる。従っ
て、漏れ磁束による僅かの損失を除き、高効率で負荷に
電力を供給することができる。
流（以下通常電流という）が電路31および32を通して流
れると、この電流がコイル34と35とに分流するが、これ
らのコイルに発生する磁束が相殺されるため、電流はイ
ンダクタンスL1,L2の影響を受けないことになる。従っ
て、漏れ磁束による僅かの損失を除き、高効率で負荷に
電力を供給することができる。
一方、負荷の短絡等により電路31,32に過大電流が流
れると、変流器39がこれを検出してスイッチ38を開放さ
せ、コイル34の回路に抵抗37を挿入する。これにより、
コイル34の電流が減少すると同時にコイル35の電流が増
大し、鉄心33の磁束はコイル35によるものが支配的とな
る。従って、コイル35のインダクタンスが作用して、す
なわち、リアクトル作用により事故電流を限流する。
れると、変流器39がこれを検出してスイッチ38を開放さ
せ、コイル34の回路に抵抗37を挿入する。これにより、
コイル34の電流が減少すると同時にコイル35の電流が増
大し、鉄心33の磁束はコイル35によるものが支配的とな
る。従って、コイル35のインダクタンスが作用して、す
なわち、リアクトル作用により事故電流を限流する。
（発明が解決しようとする課題） 上述した限流装置には定常時、数百〜数千アンペアの
電流が流れるため、コイル34,コイル35の断面積を大き
くしなければならず、しかも、限流インピーダンスを大
きくするよう巻数も多くしなげればならないため、装置
が大型化すると同時に、熱による多量の電力損失も避け
られないという問題点があった。
電流が流れるため、コイル34,コイル35の断面積を大き
くしなければならず、しかも、限流インピーダンスを大
きくするよう巻数も多くしなげればならないため、装置
が大型化すると同時に、熱による多量の電力損失も避け
られないという問題点があった。
また、上述した限流装置にあっては、スイッ38として
機械的なものが用いられることが多く、過電流を検出し
てからスイッチ38を開放して限流動作を行うまで、１〜
３サイクル分の時間を必要とし、この間、線路の保護が
困難になるという問題点もあった。
機械的なものが用いられることが多く、過電流を検出し
てからスイッチ38を開放して限流動作を行うまで、１〜
３サイクル分の時間を必要とし、この間、線路の保護が
困難になるという問題点もあった。
なお、この対策として、スイッチ38にサイリスタ等の
半導体スイッチを用いることもできるが、この場合には
サイリスタの順方向における電圧降下によって電力損失
を生じ、装置がさらに大型化すると共に、複雑化するた
めその採用は難しかった。
半導体スイッチを用いることもできるが、この場合には
サイリスタの順方向における電圧降下によって電力損失
を生じ、装置がさらに大型化すると共に、複雑化するた
めその採用は難しかった。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、装置の小形化および確実な線路保護を図り得ると共
に、熱に伴う電力損失を極めて低く抑えることのできる
限流装置を得ることを目的とする。
で、装置の小形化および確実な線路保護を図り得ると共
に、熱に伴う電力損失を極めて低く抑えることのできる
限流装置を得ることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 上記目的を達成するために第１の発明は、電路の電流
を制限値以下に抑えるインダクタンスを有し、且つ前記
制限値以上の臨界電流値を持つ超電導コイルと、インダ
クタンスがほぼ零となるように形成され、前記制限値よ
り小さく電路の通常電流より大きい臨界電流値を持つ超
電導スイッチとを有し、前記超電導コイルは、第１のボ
ビンに巻装され、前記超電導スイッチは、前記第１のボ
ビンと同心円上に配置され、前記第１のボビンとは半径
が異なる第２のボビンに巻装され、前記第１のボビンと
第２のボビンの両端部には、前記超電導コイルのコイル
端と前記超電導スイッチのコイル端がそれぞれ接続され
た共通端子が設けられ、該共通端子の端子間を電路に挿
入したので、確実な線路保護を行うことができると同時
に、装置の小形化を図ることができる。
を制限値以下に抑えるインダクタンスを有し、且つ前記
制限値以上の臨界電流値を持つ超電導コイルと、インダ
クタンスがほぼ零となるように形成され、前記制限値よ
り小さく電路の通常電流より大きい臨界電流値を持つ超
電導スイッチとを有し、前記超電導コイルは、第１のボ
ビンに巻装され、前記超電導スイッチは、前記第１のボ
ビンと同心円上に配置され、前記第１のボビンとは半径
が異なる第２のボビンに巻装され、前記第１のボビンと
第２のボビンの両端部には、前記超電導コイルのコイル
端と前記超電導スイッチのコイル端がそれぞれ接続され
た共通端子が設けられ、該共通端子の端子間を電路に挿
入したので、確実な線路保護を行うことができると同時
に、装置の小形化を図ることができる。
また、第２の発明は、電路の電流を制限値以下に抑え
るインダクタンスを有し、且つ前記制限値以上の臨界電
流値を持つ第１の超電導コイルと、この第１の超電導コ
イルと並列に電路に挿入されたとき前記第１の超電導コ
イルにより発生する時束を打消すような時束を発生し、
且つ前記制限値以上の臨界電流値を持つ第２の超電導コ
イルとを有する超電導リアクトルと、該超電導リアクト
ルの第２の超電導コイルと直列に接続されると共に、イ
ンダクタンスがほぼ零にとなるように形成され、前記制
限値より小さく負荷が正常のとき電路に流れる電流のう
ちの前記超電導リアクトルの第２の超電導コイルへ分流
される電流値より大きい臨界電流値を持つ第３の超電導
コイルと第４の超電導コイルを備えた超電導スイッチと
を有し、前記超電導リアクトルは、第１の超電導コイル
が第１のボビンに巻装され、第２の超電導コイルが前記
第１のボビンと同心円上に配置され前記第１のボビンと
は半径が異なる第２のボビンに巻装され、前記第１のボ
ビンと第２のボビンの一端部には、前記第１の超電導コ
イルのコイル端と前記第２の超電導コイルのコイル端が
それぞれ接続された共通端子が設けられ、前記第１のボ
ビンの他端部には前記第１の超電導コイルの他方のコイ
ル端が接続された第１の端子が設けられ、前記第２のボ
ビンの他端部には前記第２の超電導コイルの他方のコイ
ル端が接続された第２の端子が設けられ、前記第１の端
子と第２の端子の端子間に絶縁スペースを介在させて成
り、前記超電導スイッチは、前記第３の超電導コイルが
第３のボビンに巻装され、前記第４の超電導コイルが前
記第３のボビンと同心円上に配置され前記第３のボビン
とは半径が異なる第４のボビンに巻装され、前記第３の
ボビンと第４のボビンの両端部には、前記第３の超電導
コイルのコイル端と前記第４の超電導コイルのコイル端
がそれぞれ接続された共通端子が設けられ、前記超電導
リアクトルの共通端子と第１の端子間が電路に挿入され
ると共に、前記超電導スイッチの共通端子の一方が前記
超電導リアクトルの第２の端子に接続され該共通端子の
他方が前記超電導リアクトルの第１の端子に接続される
ので、確実な線路保護を行うことができると同時に、超
電導リアクトル及び超電導スイッチ共に小形化が図れ装
置の小形化を達成することができる。
るインダクタンスを有し、且つ前記制限値以上の臨界電
流値を持つ第１の超電導コイルと、この第１の超電導コ
イルと並列に電路に挿入されたとき前記第１の超電導コ
イルにより発生する時束を打消すような時束を発生し、
且つ前記制限値以上の臨界電流値を持つ第２の超電導コ
イルとを有する超電導リアクトルと、該超電導リアクト
ルの第２の超電導コイルと直列に接続されると共に、イ
ンダクタンスがほぼ零にとなるように形成され、前記制
限値より小さく負荷が正常のとき電路に流れる電流のう
ちの前記超電導リアクトルの第２の超電導コイルへ分流
される電流値より大きい臨界電流値を持つ第３の超電導
コイルと第４の超電導コイルを備えた超電導スイッチと
を有し、前記超電導リアクトルは、第１の超電導コイル
が第１のボビンに巻装され、第２の超電導コイルが前記
第１のボビンと同心円上に配置され前記第１のボビンと
は半径が異なる第２のボビンに巻装され、前記第１のボ
ビンと第２のボビンの一端部には、前記第１の超電導コ
イルのコイル端と前記第２の超電導コイルのコイル端が
それぞれ接続された共通端子が設けられ、前記第１のボ
ビンの他端部には前記第１の超電導コイルの他方のコイ
ル端が接続された第１の端子が設けられ、前記第２のボ
ビンの他端部には前記第２の超電導コイルの他方のコイ
ル端が接続された第２の端子が設けられ、前記第１の端
子と第２の端子の端子間に絶縁スペースを介在させて成
り、前記超電導スイッチは、前記第３の超電導コイルが
第３のボビンに巻装され、前記第４の超電導コイルが前
記第３のボビンと同心円上に配置され前記第３のボビン
とは半径が異なる第４のボビンに巻装され、前記第３の
ボビンと第４のボビンの両端部には、前記第３の超電導
コイルのコイル端と前記第４の超電導コイルのコイル端
がそれぞれ接続された共通端子が設けられ、前記超電導
リアクトルの共通端子と第１の端子間が電路に挿入され
ると共に、前記超電導スイッチの共通端子の一方が前記
超電導リアクトルの第２の端子に接続され該共通端子の
他方が前記超電導リアクトルの第１の端子に接続される
ので、確実な線路保護を行うことができると同時に、超
電導リアクトル及び超電導スイッチ共に小形化が図れ装
置の小形化を達成することができる。
（実施例） 第１図は本発明の第１の発明に対応する実施例の構成
を、適用対象と併せて示した回路図である。同図におい
て、交流電源１と負荷５とを結ぶ電路としての線路の一
方に、遮断器２、限流装置３が挿入されると共に、線路
インピーダンス４が挿入されたように示されている。こ
こで、限流装置３は線路の電流を制限値以下に抑えるイ
ンダクタンスを持つように巻装され、しかも、電流制限
値より大きな臨界電流値を持った超電導コイル3aと、イ
ンダクタンスが実質的に零になるように無誘導（AP）巻
きされ、電路の通常電流より大きく、電流制限値より小
さい臨界電流値を持った超電導スイッチ3bとを並列接続
した構成となっている。
を、適用対象と併せて示した回路図である。同図におい
て、交流電源１と負荷５とを結ぶ電路としての線路の一
方に、遮断器２、限流装置３が挿入されると共に、線路
インピーダンス４が挿入されたように示されている。こ
こで、限流装置３は線路の電流を制限値以下に抑えるイ
ンダクタンスを持つように巻装され、しかも、電流制限
値より大きな臨界電流値を持った超電導コイル3aと、イ
ンダクタンスが実質的に零になるように無誘導（AP）巻
きされ、電路の通常電流より大きく、電流制限値より小
さい臨界電流値を持った超電導スイッチ3bとを並列接続
した構成となっている。
第２図は超電導コイル3aおよび超電導スイッチ3bの具
体的な構成を示す図であり、超電導コイル3aはボビン3c
に、超電導スイッチ3bはボビン3dにそれぞれ巻装され、
しかも、超電導スイッチ3bは超電導コイル3aの内側に同
芯配置されおり、コイル端が端子3e,3fに共通接続され
ている。
体的な構成を示す図であり、超電導コイル3aはボビン3c
に、超電導スイッチ3bはボビン3dにそれぞれ巻装され、
しかも、超電導スイッチ3bは超電導コイル3aの内側に同
芯配置されおり、コイル端が端子3e,3fに共通接続され
ている。
上記のように構成された本実施例の動作を以下に説明
する。
する。
先ず、超電導コイル3aおよび超電導スイッチ3bがどち
らも超電導状態にあるとき、線路を流れる電流に対して
超電導コイル3aは比較的大きなインピーダンスを示す
が、超電導スイッチ3bは無誘導であることからインピー
ダンスは実質的に零になる。第３図はこのことを説明す
るための図で、超電導コイル3aおよび超電導スイッチ3b
に矢印方向の電流i0が流れたとすると、超電導コイル3a
によって磁束φ０が発生してインダクタンスに応じたイ
ンピーダンスを持つが、AP巻きされた超電導スイッチ3b
の磁束φ1,φ２は相殺されてインピーダンスは実質的に
零となる。
らも超電導状態にあるとき、線路を流れる電流に対して
超電導コイル3aは比較的大きなインピーダンスを示す
が、超電導スイッチ3bは無誘導であることからインピー
ダンスは実質的に零になる。第３図はこのことを説明す
るための図で、超電導コイル3aおよび超電導スイッチ3b
に矢印方向の電流i0が流れたとすると、超電導コイル3a
によって磁束φ０が発生してインダクタンスに応じたイ
ンピーダンスを持つが、AP巻きされた超電導スイッチ3b
の磁束φ1,φ２は相殺されてインピーダンスは実質的に
零となる。
そして負荷５側に事故がなく、これに通常の大きさの
電流i0が流れたとき、超電導コイル3aに流れる電流をi
L1,超電導スイッチ3bに流れる電流をiL2とすると次式の
関係が成立する。
電流i0が流れたとき、超電導コイル3aに流れる電流をi
L1,超電導スイッチ3bに流れる電流をiL2とすると次式の
関係が成立する。
i0＝iL1＋iL2 …（１） iL1≪iL2 …（２） したがって、線路の電流i0の殆どが超電導スイッチ3b
に流れ、しかも、これに伴う電圧効果は実質的に零であ
る。
に流れ、しかも、これに伴う電圧効果は実質的に零であ
る。
次に、負荷５の短絡事故等により、線路に過電流が流
れ、その値が超電導スイッチ3bの臨界電流値Jc1を越え
ると、超電導スイッチ3bが瞬時にクエンチし、極めて大
きな抵抗体となる。その結果、超電導スイッチ3bに流れ
ていた電流の殆どが超伝導コイル3aに転流し、両者の電
流は下式に示す関係となる。
れ、その値が超電導スイッチ3bの臨界電流値Jc1を越え
ると、超電導スイッチ3bが瞬時にクエンチし、極めて大
きな抵抗体となる。その結果、超電導スイッチ3bに流れ
ていた電流の殆どが超伝導コイル3aに転流し、両者の電
流は下式に示す関係となる。
iL1≫iL2 …（３） 従って、超電導コイル3aのインダクタンスにより線路
電流が制限値に制限される。
電流が制限値に制限される。
この場合、超電導スイッチ3bに流れる電流iL2は極め
て小さいので熱として消費される電力損失は極めて僅か
に抑えられる。
て小さいので熱として消費される電力損失は極めて僅か
に抑えられる。
第４図（ａ）、（ｂ）は電流i0および限流装置のイン
ピーダンスZscが通常動作時と限流動作時とで、どのよ
うに変化するかを示したものである。すなわち、定常動
作時においては、限流装置３のインピーダンスZscは極
めて小さく、線路の電流i0は主に負荷インピーダンスZ1
によって正常に保たれている。一方、負荷短絡が発生す
ると、線路には推定短絡電流ifが流れようとする。しか
しながら、線路電流が超電導スイッチ3bの臨界電流値J
c1を越えた瞬間、上述したように限流装置のインピーダ
ンスがZsc′に増大し、短絡電流は制限値以下に限流さ
れる。
ピーダンスZscが通常動作時と限流動作時とで、どのよ
うに変化するかを示したものである。すなわち、定常動
作時においては、限流装置３のインピーダンスZscは極
めて小さく、線路の電流i0は主に負荷インピーダンスZ1
によって正常に保たれている。一方、負荷短絡が発生す
ると、線路には推定短絡電流ifが流れようとする。しか
しながら、線路電流が超電導スイッチ3bの臨界電流値J
c1を越えた瞬間、上述したように限流装置のインピーダ
ンスがZsc′に増大し、短絡電流は制限値以下に限流さ
れる。
この場合、超電導コイル3aの臨界電流値Jc2は線路の
電流制限値より大きく設定されている。また、限流装置
３は、遮断器２で線路を遮断することによって冷却さ
れ、容易に定常状態に復帰する。
電流制限値より大きく設定されている。また、限流装置
３は、遮断器２で線路を遮断することによって冷却さ
れ、容易に定常状態に復帰する。
なお、上記実施例では、二つの超電導コイルを同芯配
置したことにより、著しくコンパクト化されると共に、
超電導状態に保持し易くなっているが、これらの超電導
コイルを離隔配置したとしても上述した限流動作を行な
わせることができる。
置したことにより、著しくコンパクト化されると共に、
超電導状態に保持し易くなっているが、これらの超電導
コイルを離隔配置したとしても上述した限流動作を行な
わせることができる。
しかして、この実施例によれば、超電導コイルを採用
したこと、これらの超電流コイルを同芯配置したことに
より、構成の簡易化、装置の小形化が実現されると同時
に応答生が速く、かも確実な線路保護が可能となる。
したこと、これらの超電流コイルを同芯配置したことに
より、構成の簡易化、装置の小形化が実現されると同時
に応答生が速く、かも確実な線路保護が可能となる。
第５図は本発明の第２の発明に対応する実施例の構成
を、適用対象と併せて示した回路図である。同図におい
て、交流電源１と負荷５とを結ぶ線路の一方に、遮断器
２と、超電導リアクトル６および超電導スイッチ７でな
る限流装置とが挿入されると共に、線路インピーダンス
４が挿入されたように示されている。ここで、超電導リ
アクトル６は線路の電流を制限値以下に抑えるインダク
タンスを持つものであり、電流制限値より大きな臨界電
流値を持った超電導コイル6aと、この超電導コイル6aと
同一の鉄心に巻装され、線路に並列に挿入されたとき起
磁力が同じで磁束が相殺される超電導コイル6bとでな
り、それぞれ電流iL1、iL2が流れ込んだとき、インピー
ダンスが実質的に零になる。一方、超電導スイッチ７
は、無誘導に巻装された超電導コイルで構成され、超電
導コイル6bに直列接続されている。
を、適用対象と併せて示した回路図である。同図におい
て、交流電源１と負荷５とを結ぶ線路の一方に、遮断器
２と、超電導リアクトル６および超電導スイッチ７でな
る限流装置とが挿入されると共に、線路インピーダンス
４が挿入されたように示されている。ここで、超電導リ
アクトル６は線路の電流を制限値以下に抑えるインダク
タンスを持つものであり、電流制限値より大きな臨界電
流値を持った超電導コイル6aと、この超電導コイル6aと
同一の鉄心に巻装され、線路に並列に挿入されたとき起
磁力が同じで磁束が相殺される超電導コイル6bとでな
り、それぞれ電流iL1、iL2が流れ込んだとき、インピー
ダンスが実質的に零になる。一方、超電導スイッチ７
は、無誘導に巻装された超電導コイルで構成され、超電
導コイル6bに直列接続されている。
第６図は、超電導リアクトル６の具体的な構成を示す
図であり、超電導コイル6aはボビン6cに、超電導コイル
6bはボビン6dにそれぞれ巻装され、しかも、超電導コイ
ル76bは超電導コイル6aの内側に同芯配置されており、
両コイルの各一端が端子6eに共通接続され、超電導コイ
ル6aの他端が端子6fに、超電導コイルの6bの他端が端子
6gにそれぞれ接続されている。なお、6hはこれらの超電
導コイルの端子6f、6g間の絶縁を保持するスペーサであ
る。
図であり、超電導コイル6aはボビン6cに、超電導コイル
6bはボビン6dにそれぞれ巻装され、しかも、超電導コイ
ル76bは超電導コイル6aの内側に同芯配置されており、
両コイルの各一端が端子6eに共通接続され、超電導コイ
ル6aの他端が端子6fに、超電導コイルの6bの他端が端子
6gにそれぞれ接続されている。なお、6hはこれらの超電
導コイルの端子6f、6g間の絶縁を保持するスペーサであ
る。
第７図はこの超電導リクトル６の内部結線と磁束の様
子を表す示す図であり、超電導コイル6a、6bが線路に並
列接続されたとき、超電導コイル6aに発生する磁束φ１
と超電導コイル6bに発生する磁束φ２が相殺される構成
になっている。
子を表す示す図であり、超電導コイル6a、6bが線路に並
列接続されたとき、超電導コイル6aに発生する磁束φ１
と超電導コイル6bに発生する磁束φ２が相殺される構成
になっている。
第８図は上記超電導スイッチ７の具体的な構成を示す
図であり、これは超電導コイル7a,7bでなり、このう
ち、超電導コイル7aはボヒン7cに、超電導コイル7bはボ
ビン7dにそれぞれ巻装され、しかも、超電導コイル7bは
超電導コイル7aの内側に同芯配置されており、各コイル
の一端が端子7eに共通接続され、他端が端子7fに共通接
続されている。
図であり、これは超電導コイル7a,7bでなり、このう
ち、超電導コイル7aはボヒン7cに、超電導コイル7bはボ
ビン7dにそれぞれ巻装され、しかも、超電導コイル7bは
超電導コイル7aの内側に同芯配置されており、各コイル
の一端が端子7eに共通接続され、他端が端子7fに共通接
続されている。
第９図はこの超電導スイッチ７の内部結線と磁束の様
子を表す図であり、端子7e、7f間に電流を流すと、この
電流が各コイルに分流されて超電導コイル7aに発生する
磁束φ１と超電導コイル7bに発生する磁束φ２とが相殺
される構成になっている。
子を表す図であり、端子7e、7f間に電流を流すと、この
電流が各コイルに分流されて超電導コイル7aに発生する
磁束φ１と超電導コイル7bに発生する磁束φ２とが相殺
される構成になっている。
なお、超電導リアクトルを構成する超電導コイル6a,6
bの臨界電流値は線路の電流制限値より大きくなるよう
に製作されており、超電導スイッチ７は線路の過電流に
比例する値、例えば線路の過電流に対応して超電導コイ
ル6bの電流が増大するとクエンチするように製作されて
いる。
bの臨界電流値は線路の電流制限値より大きくなるよう
に製作されており、超電導スイッチ７は線路の過電流に
比例する値、例えば線路の過電流に対応して超電導コイ
ル6bの電流が増大するとクエンチするように製作されて
いる。
上記の如く構成された本実施例の動作を第10図を参照
して以下に説明する。
して以下に説明する。
先ず、線路に流れる電流i0が正常であれば、超電導リ
アクトル６および超電導スイッチ７は双方とも超電導状
態に保持される。これにより、超電導スイッチ７を構成
する超電導コイル7a,7bの抵抗は零で、しかも無誘導の
素子となっている。従って、電流i0が超電導リアクトル
６を構成する超電導コイル6a,6bに分流し、これらのコ
イルに流れる電流iL1,iL2によって磁束が相殺され、相
互インダクタンス−Ｍを持つものの、自己インダクタン
スL1,L2は電流に影響を与えない状態になっている。
アクトル６および超電導スイッチ７は双方とも超電導状
態に保持される。これにより、超電導スイッチ７を構成
する超電導コイル7a,7bの抵抗は零で、しかも無誘導の
素子となっている。従って、電流i0が超電導リアクトル
６を構成する超電導コイル6a,6bに分流し、これらのコ
イルに流れる電流iL1,iL2によって磁束が相殺され、相
互インダクタンス−Ｍを持つものの、自己インダクタン
スL1,L2は電流に影響を与えない状態になっている。
第10図（ａ）はその等価回路であり、超電導スイッチ
７は微小の漏れインダクタンスL3しか持たない素子とし
て作用し、超電導リアクトル６もまた、相互インダクタ
ンス−Ｍしか持たない素子として作用する。
７は微小の漏れインダクタンスL3しか持たない素子とし
て作用し、超電導リアクトル６もまた、相互インダクタ
ンス−Ｍしか持たない素子として作用する。
次に、負荷短絡等の事故が発生したことにより、電源
電圧Ｅと線路のインピーダンスZ1とで定まる推定短絡電
流ifが流れようとすると、電流の増大に応じて超電導ス
イッチ７の電流も増大する。この超電導スイッチ７を構
成する超電導コイル7a,7bはその増大途中の電流値に対
応する臨界電流値Jc1をもっており、超電導コイル6bを
流れる電流iL2がこの電流値Jc1を越えると同時にクエン
チし、超電導コイル6bに流れていた電流iL2が超電導コ
イル6aに転流する。この結果、線路を流れる電流の殆ど
が超電導コイル6aに流れる。従って、超電導リアクトル
６は超電導コイル6aが発生する磁束φ１によって大きな
インダクタンスを持つことになる。第10図（ｂ）はこの
場合の等価回路であり、超電導スイッチ７は極めて大き
な抵抗値Ｒを有する素子に変化し、線路電流i0は超電導
コイル6aの自己インダクタンスL1によって限流される。
電圧Ｅと線路のインピーダンスZ1とで定まる推定短絡電
流ifが流れようとすると、電流の増大に応じて超電導ス
イッチ７の電流も増大する。この超電導スイッチ７を構
成する超電導コイル7a,7bはその増大途中の電流値に対
応する臨界電流値Jc1をもっており、超電導コイル6bを
流れる電流iL2がこの電流値Jc1を越えると同時にクエン
チし、超電導コイル6bに流れていた電流iL2が超電導コ
イル6aに転流する。この結果、線路を流れる電流の殆ど
が超電導コイル6aに流れる。従って、超電導リアクトル
６は超電導コイル6aが発生する磁束φ１によって大きな
インダクタンスを持つことになる。第10図（ｂ）はこの
場合の等価回路であり、超電導スイッチ７は極めて大き
な抵抗値Ｒを有する素子に変化し、線路電流i0は超電導
コイル6aの自己インダクタンスL1によって限流される。
しかして、この実施例によれば、通常の線路電流に対
しては実質的なインピーダンスが零となり、過電流に対
しては瞬時にリアクトルとなって線路電流を限流させ
る。
しては実質的なインピーダンスが零となり、過電流に対
しては瞬時にリアクトルとなって線路電流を限流させ
る。
第11図（ａ）、（ｂ）は電流i0および限流装置のイン
ピーダンスZscが通常動作時と限流動作時とで、どのよ
うに変化するかを示したものである。すなわち、定常動
作時においては、限流装置３のインピーダンスZscは極
めて小さく、線路の電流i0は主に負荷のインピーダンス
Z1によって正常に保たれている。一方、負荷短絡が発生
すると、線路には推定短絡電流ifが流れようとする。し
かしながら、線路電流がJqまで増大したとき、超電導ス
イッチ７の電流が臨界電流値Jc1を越え、その瞬間超電
導リアクトル６のインピーダンスがZsc′に増大し、短
絡電流は制限値以下に限流される。
ピーダンスZscが通常動作時と限流動作時とで、どのよ
うに変化するかを示したものである。すなわち、定常動
作時においては、限流装置３のインピーダンスZscは極
めて小さく、線路の電流i0は主に負荷のインピーダンス
Z1によって正常に保たれている。一方、負荷短絡が発生
すると、線路には推定短絡電流ifが流れようとする。し
かしながら、線路電流がJqまで増大したとき、超電導ス
イッチ７の電流が臨界電流値Jc1を越え、その瞬間超電
導リアクトル６のインピーダンスがZsc′に増大し、短
絡電流は制限値以下に限流される。
かくして、この実施例によっても、超電導コイルを採
用したこと、これらの超電導コイルを同芯配置したこと
により、構成の簡易化、装置の小型化が実現されると同
時に応答性が速く、しかも確実な線路保護が可能とな
る。
用したこと、これらの超電導コイルを同芯配置したこと
により、構成の簡易化、装置の小型化が実現されると同
時に応答性が速く、しかも確実な線路保護が可能とな
る。
［発明の効果］ 以上の説明によって明らかなように、本発明によれ
ば、装置の小型化及び確実な線路保護を図り得ると共
に、熱に伴う電力損失を著しく低く抑えることができる
という効果がある。
ば、装置の小型化及び確実な線路保護を図り得ると共
に、熱に伴う電力損失を著しく低く抑えることができる
という効果がある。
第１図は本出願の第１の発明に対応する実施例の構成を
適用対象と併せて示した回路図、第２図は同実施例の具
体的な構成を部分的に断面で示した図、第３図は同実施
例の動作を説明するための磁束発生状態図、第４図
（ａ）（ｂ）は同実施例の動作を説明するために電流お
よびインピーダンスの時間的な変化を示した図、第５図
は本出願の第２の発明に対応する実施例の構成を適用対
象と併せて示した回路図、第６図および第８図はそれぞ
れ同実施例の主要素の具体的な構成を部分的に断面で示
した図、第７図および第９図はこれらの主要素の磁束発
生状態図、第10図（ａ），（ｂ）は同実施例の動作を説
明するための等価回路図、第11図（ａ），（ｂ）は同実
施例の動作を説明するために電流およびインピーダンス
の時間的な変化を示した図、第12図は従来の限流装置の
構成を示す回路図である。 ３……限流装置、3a,6a,6b……超電導コイル、3b,7……
超電導スイッチ、６……超電導リアクトル。
適用対象と併せて示した回路図、第２図は同実施例の具
体的な構成を部分的に断面で示した図、第３図は同実施
例の動作を説明するための磁束発生状態図、第４図
（ａ）（ｂ）は同実施例の動作を説明するために電流お
よびインピーダンスの時間的な変化を示した図、第５図
は本出願の第２の発明に対応する実施例の構成を適用対
象と併せて示した回路図、第６図および第８図はそれぞ
れ同実施例の主要素の具体的な構成を部分的に断面で示
した図、第７図および第９図はこれらの主要素の磁束発
生状態図、第10図（ａ），（ｂ）は同実施例の動作を説
明するための等価回路図、第11図（ａ），（ｂ）は同実
施例の動作を説明するために電流およびインピーダンス
の時間的な変化を示した図、第12図は従来の限流装置の
構成を示す回路図である。 ３……限流装置、3a,6a,6b……超電導コイル、3b,7……
超電導スイッチ、６……超電導リアクトル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 大佐 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63−239876（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−43125（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−66130（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−94071（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−2038（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】電路の電流を制限値以下に抑えるインダク
タンスを有し、且つ前記制限値以上の臨界電流値を持つ
超電導コイルと、 インダクタンスがほぼ零となるように形成され、前記制
限値より小さく電路の通常電流より大きい臨界電流値を
持つ超電導スイッチとを有し、 前記超電導コイルは、第１のボビンに巻装され、 前記超電導スイッチは、前記第１のボビンと同心円上に
配置され、前記第１のボビンとは半径が異なる第２のボ
ビンに巻装され、 前記第１のボビンと第２のボビンの両端部には、前記超
電導コイルのコイル端と前記超電導スイッチのコイル端
がそれぞれ接続された共通端子が設けられ、 該共通端子の端子間を電路に挿入したことを特徴とする
限流装置。 - 【請求項２】電路の電流を制限値以下に抑えるインダク
タンスを有し、且つ前記制限値以上の臨界電流値を持つ
第１の超電導コイルと、この第１の超電導コイルと並列
に電路に挿入されたとき前記第１の超電導コイルにより
発生する磁束を打消すような磁束を発生し、且つ前記制
限値以上の臨界電流値を持つ第２の超電導コイルとを有
する超電導リアクトルと、 該超電導リアクトルの第２の超電導コイルと直列に接続
されると共に、インダクタンスがほぼ零にとなるように
形成され、前記制限値より小さく負荷が正常のとき電路
に流れる電流のうちの前記超電導リアクトルの第２の超
電導コイルへ分流される電流値より大きい臨界電流値を
持つ第３の超電導コイルと第４の超電導コイルを備えた
超電導スイッチとを有し、 前記超電導リアクトルは、第１の超電導コイルが第１の
ボビンに巻装され、第２の超電導コイルが前記第１のボ
ビンと同心円上に配置され前記第１のボビンとは半径が
異なる第２のボビンに巻装され、前記第１のボビンと第
２のボビンの一端部には、前記第１の超電導コイルのコ
イル端と前記第２の超電導コイルのコイル端がそれぞれ
接続された共通端子が設けられ、 前記第１のボビンの他端部には前記第１の超電導コイル
の他方のコイル端が接続された第１の端子が設けられ、
前記第２のボビンの他端部には前記第２の超電導コイル
の他方のコイル端が接続された第２の端子が設けられ、
前記第１の端子と第２の端子の端子間に絶縁スペースを
介在させて成り、 前記超電導スイッチは、前記第３の超電導コイルが第３
のボビンに巻装され、前記第４の超電導コイルが前記第
３のボビンと同心円上に配置され前記第３のボビンとは
半径が異なる第４のボビンに巻装され、前記第３のボビ
ンと第４のボビンの両端部には、前記第３の超電導コイ
ルのコイル端と前記第４の超電導コイルのコイル端がそ
れぞれ接続された共通端子が設けられ、 前記超電導リアクトルの共通端子と第１の端子間が電路
に挿入されると共に、前記超電導スイッチの共通端子の
一方が前記超電導リアクトルの第２の端子に接続され該
共通端子の他方が前記超電導リアクトルの第１の端子に
接続されることを特徴とする限流装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253315A JP2901068B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 限流装置 |
| EP89112845A EP0350916B1 (en) | 1988-07-13 | 1989-07-13 | Superconducting switch and current limiter using such a switch |
| US07/379,117 US5021914A (en) | 1988-07-13 | 1989-07-13 | Superconducting switch and current limiter using such a switch |
| DE68912431T DE68912431T2 (de) | 1988-07-13 | 1989-07-13 | Supraleitender Schalter und Strombegrenzer unter Verwendung eines solchen Schalters. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253315A JP2901068B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 限流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02101926A JPH02101926A (ja) | 1990-04-13 |
| JP2901068B2 true JP2901068B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17249589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63253315A Expired - Fee Related JP2901068B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-10-07 | 限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901068B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001061228A (ja) | 1999-01-28 | 2001-03-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 限流器 |
| JP2014204460A (ja) | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 住友電気工業株式会社 | 限流・潮流制御装置 |
| JP6069073B2 (ja) | 2013-04-01 | 2017-01-25 | 住友電気工業株式会社 | 限流装置 |
| JP2017034194A (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 古河電気工業株式会社 | 限流器、過電流検出機構および超電導コイルの駆動回路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5066130U (ja) * | 1973-10-17 | 1975-06-14 | ||
| JPS5594071U (ja) * | 1978-12-22 | 1980-06-30 | ||
| JPS5843125U (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-23 | 株式会社日立製作所 | 限流回路 |
| JPS63239876A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Toshiba Corp | 熱式永久電流スイツチ |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP63253315A patent/JP2901068B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02101926A (ja) | 1990-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |