JP3348200B2 - 磁気シールド型超電導限流器 - Google Patents
磁気シールド型超電導限流器Info
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- JP3348200B2 JP3348200B2 JP2000054541A JP2000054541A JP3348200B2 JP 3348200 B2 JP3348200 B2 JP 3348200B2 JP 2000054541 A JP2000054541 A JP 2000054541A JP 2000054541 A JP2000054541 A JP 2000054541A JP 3348200 B2 JP3348200 B2 JP 3348200B2
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- 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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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気シールド型の
超電導体を用いて電力系統の事故時等に発生する故障電
流が過大に大きくなることを超電導磁気シールド手段に
より抑止する磁気シールド型超電導限流器に関するもの
である。
超電導体を用いて電力系統の事故時等に発生する故障電
流が過大に大きくなることを超電導磁気シールド手段に
より抑止する磁気シールド型超電導限流器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、短絡事故等で過大な事故電流
が流れた時にこれを限流する限流装置として様々なもの
が提案されており、その中の一つとして、超電導現象を
利用して事故電流を制限する磁気シールド型超電導限流
器がある。
が流れた時にこれを限流する限流装置として様々なもの
が提案されており、その中の一つとして、超電導現象を
利用して事故電流を制限する磁気シールド型超電導限流
器がある。
【０００３】上記のような磁気シールド型超電導限流器
の一例は、例えば、図５に示すようなもので、鉄心５１
の周りに一次巻線として銅コイル５２を配し、この鉄心
５１と銅コイル５２との間に超電導磁気シールド手段と
して機能するバルク超電導円筒５３を配することで、磁
気シールド型超電導限流器５０を構成している。これ
は、バルク超電導円筒５３が超電導状態にある時、二次
側短絡の変圧器と見なすことができる。その回路構成は
図６に示すようになり、この等価回路は図７に示すよう
になる。
の一例は、例えば、図５に示すようなもので、鉄心５１
の周りに一次巻線として銅コイル５２を配し、この鉄心
５１と銅コイル５２との間に超電導磁気シールド手段と
して機能するバルク超電導円筒５３を配することで、磁
気シールド型超電導限流器５０を構成している。これ
は、バルク超電導円筒５３が超電導状態にある時、二次
側短絡の変圧器と見なすことができる。その回路構成は
図６に示すようになり、この等価回路は図７に示すよう
になる。
【０００４】定常状態においては、一次電圧Ｖ1により
一次巻線に流れる交流線路電流Ｉ1が作る磁界が鉄心５
１に侵入しないよう、超電導バルク材を両端開放の円筒
状としたバルク超電導円筒５３がシールドするため、一
次側から見たインピーダンスＺが小さい。すなわち、バ
ルク超電導円筒５３が超電導状態を維持している定常状
態においては、ｒ2（バルク超電導円筒５３の抵抗値）
の値が零となり、線路電流が流れる銅コイル５２側（一
次側）から見たインピーダンスは、ｒ1（一次巻線の抵
抗）およびＬS（一次巻線の漏れインピーダンス）のみ
となる。
一次巻線に流れる交流線路電流Ｉ1が作る磁界が鉄心５
１に侵入しないよう、超電導バルク材を両端開放の円筒
状としたバルク超電導円筒５３がシールドするため、一
次側から見たインピーダンスＺが小さい。すなわち、バ
ルク超電導円筒５３が超電導状態を維持している定常状
態においては、ｒ2（バルク超電導円筒５３の抵抗値）
の値が零となり、線路電流が流れる銅コイル５２側（一
次側）から見たインピーダンスは、ｒ1（一次巻線の抵
抗）およびＬS（一次巻線の漏れインピーダンス）のみ
となる。
【０００５】一方、線路電流に故障電流が流れて電流値
Ｉ1が大きくなると、バルク超電導円筒５３に加わる磁
界が大きくなり、超電導状態が破壊（ノーマル転移）さ
れて磁気シールド効果を失い、鉄心５１の内部に磁界が
侵入し、大きな磁束ができるようになる。これにより、
図６に示す回路においては、一次側から見たインピーダ
ンスＺが大きくなり、故障電流が大きくなるのを制限す
ることができる。また、図７に示す等価回路で見ると、
ｒ2の値が大きくなり、一次側から見たインピーダンス
はｒ1およびＬ1（一次巻線のインピーダンス）となり、
これによって限流効果を期せる。
Ｉ1が大きくなると、バルク超電導円筒５３に加わる磁
界が大きくなり、超電導状態が破壊（ノーマル転移）さ
れて磁気シールド効果を失い、鉄心５１の内部に磁界が
侵入し、大きな磁束ができるようになる。これにより、
図６に示す回路においては、一次側から見たインピーダ
ンスＺが大きくなり、故障電流が大きくなるのを制限す
ることができる。また、図７に示す等価回路で見ると、
ｒ2の値が大きくなり、一次側から見たインピーダンス
はｒ1およびＬ1（一次巻線のインピーダンス）となり、
これによって限流効果を期せる。
【０００６】すなわち、バルク超電導円筒５３を磁気シ
ールド手段として用いた磁気シールド型超電導限流器で
は、定常時はバルク超電導円筒５３の内側、特に鉄心５
１中に磁束が侵入しないので、一次側から見たインピー
ダンスＺはほとんど零となり、電力系統には見かけ上何
の負荷も加わっていないのと同様であるが、電力系統に
短絡事故などが発生した場合には、線路電流Ｉ1が大き
くなることに伴ってバルク超電導円筒５３に加わる磁界
が大きくなり、超電導状態が維持できなくなってバルク
超電導円筒５３が常電導状態に遷移し、円筒内側に磁束
が侵入するようになる。この結果、鉄心５１内に大きな
磁束が侵入し、一次側から見たインピーダンスＺが大き
くなり、電流Ｉ1が大きくなることを防げる。
ールド手段として用いた磁気シールド型超電導限流器で
は、定常時はバルク超電導円筒５３の内側、特に鉄心５
１中に磁束が侵入しないので、一次側から見たインピー
ダンスＺはほとんど零となり、電力系統には見かけ上何
の負荷も加わっていないのと同様であるが、電力系統に
短絡事故などが発生した場合には、線路電流Ｉ1が大き
くなることに伴ってバルク超電導円筒５３に加わる磁界
が大きくなり、超電導状態が維持できなくなってバルク
超電導円筒５３が常電導状態に遷移し、円筒内側に磁束
が侵入するようになる。この結果、鉄心５１内に大きな
磁束が侵入し、一次側から見たインピーダンスＺが大き
くなり、電流Ｉ1が大きくなることを防げる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の磁気シールド型超電導限流器は、超電導
磁気シールド手段として超電導バルク材製の円筒が使わ
れていることに起因して、以下のような欠点がある。
たような従来の磁気シールド型超電導限流器は、超電導
磁気シールド手段として超電導バルク材製の円筒が使わ
れていることに起因して、以下のような欠点がある。
【０００８】まず、バルク超電導円筒は、上述したよう
に変圧器の二次巻線（リアクタンスＬ1の一次コイルと
相互インダクタンスＭで相互誘導されるリアクタンスＬ
2の二次コイル）に相当し、常態においては一次巻線が
作る磁界をシールドしているため、二次側のシールド円
筒には大きな電流が流れることとなり、そのような大電
流に耐え得るよう超電導円筒の厚みを大きくしなければ
ならないが、超電導体は厚みが大きくなるほど交流損失
が大きくなるという特性を有しているため、エネルギー
損失が大きくなってしまうのである。しかも、限流器は
常に動作可能な状態に維持しておく必要があるため、定
常時の交流損失が大きいということは、エネルギー効率
から見ても大きな欠点となってしまう。
に変圧器の二次巻線（リアクタンスＬ1の一次コイルと
相互インダクタンスＭで相互誘導されるリアクタンスＬ
2の二次コイル）に相当し、常態においては一次巻線が
作る磁界をシールドしているため、二次側のシールド円
筒には大きな電流が流れることとなり、そのような大電
流に耐え得るよう超電導円筒の厚みを大きくしなければ
ならないが、超電導体は厚みが大きくなるほど交流損失
が大きくなるという特性を有しているため、エネルギー
損失が大きくなってしまうのである。しかも、限流器は
常に動作可能な状態に維持しておく必要があるため、定
常時の交流損失が大きいということは、エネルギー効率
から見ても大きな欠点となってしまう。
【０００９】また、バルク超電導体で円筒を作る場合、
厚みが大きくなるほど均一な超電導特性を実現すること
が困難となり、しかも、厚みの分だけバルク超電導体内
での熱伝導が悪くなってしまう。このため、限流動作が
シールド円筒全体で同時に起こらず、限流動作が緩慢に
なってしまうという欠点が生ずる。加えて、厚みの大き
なバルク材は構造的に脆く、大型化が難しいという問題
もある。
厚みが大きくなるほど均一な超電導特性を実現すること
が困難となり、しかも、厚みの分だけバルク超電導体内
での熱伝導が悪くなってしまう。このため、限流動作が
シールド円筒全体で同時に起こらず、限流動作が緩慢に
なってしまうという欠点が生ずる。加えて、厚みの大き
なバルク材は構造的に脆く、大型化が難しいという問題
もある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するべく成されたもので、請求項１に係る磁気シール
ド型超電導限流器は、限流対象となる線路電流が流れる
一次コイル（例えば、銅コイル３）と、該一次コイルの
中心に配した鉄心（２）との間に、二次コイルとして機
能する超電導磁気シールド手段を設け、一次コイルに大
きな事故電流が流れることに基づいて超電導磁気シール
ド手段が超電導状態から常電導状態へ遷移することによ
り、一次側から見た二次側のインピーダンスが大きくな
って事故電流を限流する磁気シールド型超電導限流器
（１）において、上記超電導磁気シールド手段（４）
は、超電導導体（例えば、超電導線６）をコイル状に巻
回して両端部の間に超電導抵抗素子（７）を電気的に接
続して短絡させた超電導コイル（５）により構成し、上
記超電導磁気シールド手段と鉄心との間に補正用巻線
（８）を配することで、超電導磁気シールド手段が超電
導状態にある定常時に鉄心内へ侵入する磁束の量を少な
くするものとしたことを特徴とする。
決するべく成されたもので、請求項１に係る磁気シール
ド型超電導限流器は、限流対象となる線路電流が流れる
一次コイル（例えば、銅コイル３）と、該一次コイルの
中心に配した鉄心（２）との間に、二次コイルとして機
能する超電導磁気シールド手段を設け、一次コイルに大
きな事故電流が流れることに基づいて超電導磁気シール
ド手段が超電導状態から常電導状態へ遷移することによ
り、一次側から見た二次側のインピーダンスが大きくな
って事故電流を限流する磁気シールド型超電導限流器
（１）において、上記超電導磁気シールド手段（４）
は、超電導導体（例えば、超電導線６）をコイル状に巻
回して両端部の間に超電導抵抗素子（７）を電気的に接
続して短絡させた超電導コイル（５）により構成し、上
記超電導磁気シールド手段と鉄心との間に補正用巻線
（８）を配することで、超電導磁気シールド手段が超電
導状態にある定常時に鉄心内へ侵入する磁束の量を少な
くするものとしたことを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明に係る磁気シールド型超電導限流器の実施形態を説明
する。
明に係る磁気シールド型超電導限流器の実施形態を説明
する。
【００１４】図１に示すのは、第１実施形態に係る磁気
シールド型超電導限流器１であり、鉄心２の周りに、限
流対象となる線路電流が流れる銅コイル３を一次コイル
として配し、この鉄心２と銅コイル３との間に超電導磁
気シールド手段４を配した構成としてある。上記超電導
磁気シールド手段４は、超電導導体をコイル状に巻回し
て両端を短絡させた超電導コイル５を、鉄心２の軸方向
に多数積み重ねて円筒状に構成したものである。
シールド型超電導限流器１であり、鉄心２の周りに、限
流対象となる線路電流が流れる銅コイル３を一次コイル
として配し、この鉄心２と銅コイル３との間に超電導磁
気シールド手段４を配した構成としてある。上記超電導
磁気シールド手段４は、超電導導体をコイル状に巻回し
て両端を短絡させた超電導コイル５を、鉄心２の軸方向
に多数積み重ねて円筒状に構成したものである。
【００１５】なお、超電導導体としては、超電導体をフ
ィラメント状にして銀や銅などの金属マトリックス中に
埋め込んだ帯状の超電導線６を用いることができる（図
２（ａ）参照）。超電導線６は長尺で均一性の良いもの
を作ることが容易であり、その上、大型化も容易であ
る。また、超電導磁気シールド手段４は、超電導コイル
５を極低温に保持するクライオスタットを含むものであ
る。
ィラメント状にして銀や銅などの金属マトリックス中に
埋め込んだ帯状の超電導線６を用いることができる（図
２（ａ）参照）。超電導線６は長尺で均一性の良いもの
を作ることが容易であり、その上、大型化も容易であ
る。また、超電導磁気シールド手段４は、超電導コイル
５を極低温に保持するクライオスタットを含むものであ
る。
【００１６】上記のように構成した磁気シールド型超電
導限流器１は、定常時においては超電導磁気シールド手
段４によって鉄心２への磁束侵入を阻み、短絡故障等に
より大電流（故障電流）が銅コイル３に流れる異常時に
おいては、超電導磁気シールド手段４の各超電導コイル
５…が超電導状態を維持できなくなって常電導状態に遷
移するため、鉄心２内に大きな磁束が侵入し、一次側か
ら見たインピーダンスが大きくなり、銅コイル３を流れ
る電流が大きくなることを防げる。
導限流器１は、定常時においては超電導磁気シールド手
段４によって鉄心２への磁束侵入を阻み、短絡故障等に
より大電流（故障電流）が銅コイル３に流れる異常時に
おいては、超電導磁気シールド手段４の各超電導コイル
５…が超電導状態を維持できなくなって常電導状態に遷
移するため、鉄心２内に大きな磁束が侵入し、一次側か
ら見たインピーダンスが大きくなり、銅コイル３を流れ
る電流が大きくなることを防げる。
【００１７】従って、本実施形態に係る磁気シールド型
超電導限流器１によれば、バルク材により形成したバル
ク超電導円筒を超電導磁気シールド手段とした場合と同
様の限流作用を期せる上に、超電導導体を厚くすること
なく大電流に耐え得るような設計が容易であることか
ら、バルク超電導円筒を超電導シールド手段とした場合
に比べて、交流損失を飛躍的に抑制することが可能とな
る。特に、超電導線６としては、数μｍ程度の超電導体
フィラメントを数百万本も金属マトリックス中に埋め込
んだ極細多芯超電導線も開発されており、交流損失を革
新的に小さくすることができる。
超電導限流器１によれば、バルク材により形成したバル
ク超電導円筒を超電導磁気シールド手段とした場合と同
様の限流作用を期せる上に、超電導導体を厚くすること
なく大電流に耐え得るような設計が容易であることか
ら、バルク超電導円筒を超電導シールド手段とした場合
に比べて、交流損失を飛躍的に抑制することが可能とな
る。特に、超電導線６としては、数μｍ程度の超電導体
フィラメントを数百万本も金属マトリックス中に埋め込
んだ極細多芯超電導線も開発されており、交流損失を革
新的に小さくすることができる。
【００１８】しかも、超電導線６は、長尺であっても均
一な特性を実現することが容易であるから、熱伝導を効
率化することができ、超電導磁気シールド手段４による
限流作用が部分的に緩慢となることをなくし、迅速に限
流作用を生ぜしめることができる。加えて、超電導線６
は取り扱い易く、自重崩壊しない強度を持たせることも
容易であるから、磁気シールド型超電導限流器の大型化
のための製作容易性も確保できる。
一な特性を実現することが容易であるから、熱伝導を効
率化することができ、超電導磁気シールド手段４による
限流作用が部分的に緩慢となることをなくし、迅速に限
流作用を生ぜしめることができる。加えて、超電導線６
は取り扱い易く、自重崩壊しない強度を持たせることも
容易であるから、磁気シールド型超電導限流器の大型化
のための製作容易性も確保できる。
【００１９】しかしながら、超電導線６で作成した超電
導コイル５の場合、多芯超電導線のマトリックスとして
銀や銅などの金属を用いることから、超電導状態が破壊
された場合でもコイル全体の抵抗値が大きくならないた
め、バルク超電導円筒を超電導磁気シールド手段として
用いた場合に比べて、変圧器の二次側抵抗値を十分な限
流作用を期せる程度まで上げ難いという問題が生ずる。
導コイル５の場合、多芯超電導線のマトリックスとして
銀や銅などの金属を用いることから、超電導状態が破壊
された場合でもコイル全体の抵抗値が大きくならないた
め、バルク超電導円筒を超電導磁気シールド手段として
用いた場合に比べて、変圧器の二次側抵抗値を十分な限
流作用を期せる程度まで上げ難いという問題が生ずる。
【００２０】そこで、超電導コイル５を構成する超電導
線６の両端を短絡する部分に、図２（ａ）に示すような
超電導抵抗素子７を挿入する。この超電導コイル５は、
上部パンケーキコイル５ａと下部パンケーキコイル５ｂ
を長尺な１本の超電導線６によって形成したダブルパン
ケーキコイルで（図２（ｂ）参照）、上部パンケーキコ
イル５ａの最外層に位置することとなる超電導線６の上
側端部６ａと下部パンケーキコイル５ｂの最外層に位置
することとなる超電導線６の下側端部６ｂとを超電導抵
抗素子７で電気的に接続したものである。また、超電導
抵抗素子７としては、金属マトリックスを用いない超電
導導体を薄板状としたものを用いる。
線６の両端を短絡する部分に、図２（ａ）に示すような
超電導抵抗素子７を挿入する。この超電導コイル５は、
上部パンケーキコイル５ａと下部パンケーキコイル５ｂ
を長尺な１本の超電導線６によって形成したダブルパン
ケーキコイルで（図２（ｂ）参照）、上部パンケーキコ
イル５ａの最外層に位置することとなる超電導線６の上
側端部６ａと下部パンケーキコイル５ｂの最外層に位置
することとなる超電導線６の下側端部６ｂとを超電導抵
抗素子７で電気的に接続したものである。また、超電導
抵抗素子７としては、金属マトリックスを用いない超電
導導体を薄板状としたものを用いる。
【００２１】このように、超電導線６の端部の間に超電
導抵抗素子７を挿入しておけば、常電導転移時の抵抗値
が大きくなり、一次側から見た電力系統故障時のインピ
ーダンスを大きくすることができる。すなわち、超電導
状態が破壊された場合には超電導抵抗素子が大きな抵抗
値を示すので、バルク超電導円筒を超電導磁気シールド
手段として用いた場合と同様に、効果的な限流作用を期
せるのである。しかも、超電導抵抗素子７の厚みは薄く
て良いことから、均一な特性を容易に実現でき、限流動
作が緩慢になってしまうといった欠点も回避できる。な
お、超電導抵抗素子７の臨界電流値は、超電導コイル５
に使用されている超電導線６と等しいか、それ以下にし
ておき、電力系統故障時には敏速にノーマル転移するよ
うにせておくことが望ましい。
導抵抗素子７を挿入しておけば、常電導転移時の抵抗値
が大きくなり、一次側から見た電力系統故障時のインピ
ーダンスを大きくすることができる。すなわち、超電導
状態が破壊された場合には超電導抵抗素子が大きな抵抗
値を示すので、バルク超電導円筒を超電導磁気シールド
手段として用いた場合と同様に、効果的な限流作用を期
せるのである。しかも、超電導抵抗素子７の厚みは薄く
て良いことから、均一な特性を容易に実現でき、限流動
作が緩慢になってしまうといった欠点も回避できる。な
お、超電導抵抗素子７の臨界電流値は、超電導コイル５
に使用されている超電導線６と等しいか、それ以下にし
ておき、電力系統故障時には敏速にノーマル転移するよ
うにせておくことが望ましい。
【００２２】上記のような超電導コイル５を多数積み重
ねて超電導磁気シールド手段４を構成するに際して、シ
ールド効果をできるだけ良くすると共に製作の容易性な
どを考慮すると、例えば、図３（ａ）に示すように、中
央部をソレノイド巻の超電導コイル５ｃとしても良い。
一次巻線である銅コイル３の作る磁界は、コイル中央部
で均一度が高いため、超電導磁気シールド手段４の中央
部においては磁界のシールドに必要な超電導コイル５の
電流値も等しくして良いからである。このようにソレノ
イド巻の超電導コイル５ｃを用いれば、接続部の数を減
らすことができ、製作が容易となる。なお、中央部をソ
レノイド巻きとした場合には、端部の超電導コイル５…
に比べて中央部の超電導コイル５ｃに挿入する超電導抵
抗素子７の長さを長くする必要がある。
ねて超電導磁気シールド手段４を構成するに際して、シ
ールド効果をできるだけ良くすると共に製作の容易性な
どを考慮すると、例えば、図３（ａ）に示すように、中
央部をソレノイド巻の超電導コイル５ｃとしても良い。
一次巻線である銅コイル３の作る磁界は、コイル中央部
で均一度が高いため、超電導磁気シールド手段４の中央
部においては磁界のシールドに必要な超電導コイル５の
電流値も等しくして良いからである。このようにソレノ
イド巻の超電導コイル５ｃを用いれば、接続部の数を減
らすことができ、製作が容易となる。なお、中央部をソ
レノイド巻きとした場合には、端部の超電導コイル５…
に比べて中央部の超電導コイル５ｃに挿入する超電導抵
抗素子７の長さを長くする必要がある。
【００２３】また、ソレノイド巻線については両端の接
続部を最外層に位置させる必要があることから、ダブル
パンケーキコイルの軸方向巻数を多くしたような、図３
（ｂ）に示す巻線が考えられる。この超電導コイル５ｄ
は、ソレノイド巻の上部パンケーキコイル５ｃ1とソレ
ノイド巻の下部パンケーキコイル５ｃ2を一本の超電導
線６で形成したもので、上部パンケーキコイル５ｃ1の
端部と下部パンケーキコイル５ｃ2を近接させることが
できるので、超電導抵抗素子７の長さを短くすることが
できる。
続部を最外層に位置させる必要があることから、ダブル
パンケーキコイルの軸方向巻数を多くしたような、図３
（ｂ）に示す巻線が考えられる。この超電導コイル５ｄ
は、ソレノイド巻の上部パンケーキコイル５ｃ1とソレ
ノイド巻の下部パンケーキコイル５ｃ2を一本の超電導
線６で形成したもので、上部パンケーキコイル５ｃ1の
端部と下部パンケーキコイル５ｃ2を近接させることが
できるので、超電導抵抗素子７の長さを短くすることが
できる。
【００２４】なお、上述したように、一次巻線である銅
コイル３の作る磁界は、コイルの軸方向に沿って磁界分
布が変化し、コイルの中央より両端部で小さくなるのこ
とから、超電導磁気シールド手段４を構成する超電導コ
イル５を積み重ねた軸方向端部では、コイル内の電流値
を夫々変える必要がある。このため、図３（ａ），
（ｂ）で示した超電導磁気シールド手段４では、端部に
位置させる超電導コイル５は、夫々流れる電流値を変え
られるよう電気的に分離して、いくつかのダブルパンケ
ーキ巻とすることにより、シールド効果を高められるよ
うにした。
コイル３の作る磁界は、コイルの軸方向に沿って磁界分
布が変化し、コイルの中央より両端部で小さくなるのこ
とから、超電導磁気シールド手段４を構成する超電導コ
イル５を積み重ねた軸方向端部では、コイル内の電流値
を夫々変える必要がある。このため、図３（ａ），
（ｂ）で示した超電導磁気シールド手段４では、端部に
位置させる超電導コイル５は、夫々流れる電流値を変え
られるよう電気的に分離して、いくつかのダブルパンケ
ーキ巻とすることにより、シールド効果を高められるよ
うにした。
【００２５】なお、超電導コイルを多数積み重ねた構造
では、バルク超電導円筒に比べてシールド効果が弱くな
ることが否めない。従って、完全なシールド効果が得ら
れない場合は、定常時にも鉄心２内に磁束が侵入し、一
次側から見た定常時のインピーダンスが大きくなってし
まい、限流時と定常時とのインピーダンスの比が小さく
なる可能性がある。そこで、定常時に鉄心２内に入る磁
束の量を少なくするために、例えば、図４に示す第２実
施形態の磁気シールド型超電導限流器１′のように、鉄
心２に補助巻線８，８を施し、一次巻線たる銅コイル
３、二次巻線たる超電導磁気シールド手段４および補助
巻線８を合わせた全体のアンペアターンが零になるよう
に調整し、定常時には鉄心２内に磁束が侵入しないよう
にすることが有効である。
では、バルク超電導円筒に比べてシールド効果が弱くな
ることが否めない。従って、完全なシールド効果が得ら
れない場合は、定常時にも鉄心２内に磁束が侵入し、一
次側から見た定常時のインピーダンスが大きくなってし
まい、限流時と定常時とのインピーダンスの比が小さく
なる可能性がある。そこで、定常時に鉄心２内に入る磁
束の量を少なくするために、例えば、図４に示す第２実
施形態の磁気シールド型超電導限流器１′のように、鉄
心２に補助巻線８，８を施し、一次巻線たる銅コイル
３、二次巻線たる超電導磁気シールド手段４および補助
巻線８を合わせた全体のアンペアターンが零になるよう
に調整し、定常時には鉄心２内に磁束が侵入しないよう
にすることが有効である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本願請求項１に係
る磁気シールド型超電導限流器によれば、超電導導体を
コイル状に巻回して両端を短絡させた超電導コイルを超
電導磁気シールド手段として用いるものとしたので、超
電導導体を厚くすることなく大電流に耐え得るような設
計が容易であることから、従来のバルク超電導円筒を超
電導シールド手段として用いる場合に比べて、交流損失
を飛躍的に抑制することが可能となる。しかも、超電導
導体は長尺であっても均一な特性を実現することが容易
であるから、熱伝導を効率化することができ、超電導磁
気シールド手段による限流作用が部分的に緩慢となるこ
となく迅速に機能させることができる。加えて、磁気シ
ールド型超電導限流器の大型化のための製作容易性も確
保できる。
る磁気シールド型超電導限流器によれば、超電導導体を
コイル状に巻回して両端を短絡させた超電導コイルを超
電導磁気シールド手段として用いるものとしたので、超
電導導体を厚くすることなく大電流に耐え得るような設
計が容易であることから、従来のバルク超電導円筒を超
電導シールド手段として用いる場合に比べて、交流損失
を飛躍的に抑制することが可能となる。しかも、超電導
導体は長尺であっても均一な特性を実現することが容易
であるから、熱伝導を効率化することができ、超電導磁
気シールド手段による限流作用が部分的に緩慢となるこ
となく迅速に機能させることができる。加えて、磁気シ
ールド型超電導限流器の大型化のための製作容易性も確
保できる。
【００２７】また、本願請求項１に係る発明は、超電導
磁気シールド手段を構成する超電導コイルを、超電導導
体の両端部の間に超電導抵抗素子を電気的に接続して短
絡させるようにしたので、超電導状態から常電導常態へ
遷移した際には、超電導抵抗素子によって大きな抵抗値
を得ることができるので、金属マトリックス内に超電導
導線を埋め込んで成る超電導導体は超電導状態から常電
導常態へ遷移しても高抵抗を得難いという欠点を補完で
きる。
磁気シールド手段を構成する超電導コイルを、超電導導
体の両端部の間に超電導抵抗素子を電気的に接続して短
絡させるようにしたので、超電導状態から常電導常態へ
遷移した際には、超電導抵抗素子によって大きな抵抗値
を得ることができるので、金属マトリックス内に超電導
導線を埋め込んで成る超電導導体は超電導状態から常電
導常態へ遷移しても高抵抗を得難いという欠点を補完で
きる。
【００２８】また、本願請求項１に係る発明は、超電導
磁気シールド手段と鉄心との間に補正用巻線を配するこ
とで、超電導磁気シールド手段が超電導状態にある定常
時に鉄心内へ侵入する磁束の量を少なくするようにした
ので、超電導コイルより構成した超電導磁気シールド手
段による磁気シールド効果が十分でない場合にも、定常
時と異常時のインピーダンス比を大きくすることができ
る。
磁気シールド手段と鉄心との間に補正用巻線を配するこ
とで、超電導磁気シールド手段が超電導状態にある定常
時に鉄心内へ侵入する磁束の量を少なくするようにした
ので、超電導コイルより構成した超電導磁気シールド手
段による磁気シールド効果が十分でない場合にも、定常
時と異常時のインピーダンス比を大きくすることができ
る。
【図１】本発明に係る磁気シールド型超電導限流器の一
実施形態を示す概略縦断面図である。
実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】（ａ）磁気シールド型超電導限流器に用いるダ
ブルパンケーキコイル形状の超電導コイルの外観斜視図
である。 （ｂ）長尺な１本の超電導線から形成した上部パンケー
キコイルと下部パンケーキコイルの斜視図である。
ブルパンケーキコイル形状の超電導コイルの外観斜視図
である。 （ｂ）長尺な１本の超電導線から形成した上部パンケー
キコイルと下部パンケーキコイルの斜視図である。
【図３】（ａ）ソレノイド巻の超電導コイルを中央部に
有する超電導シールド手段の斜視図である。 （ｂ）ダブルパンケーキコイルの軸方向巻数を多くした
超電導コイルを中央部に有する超電導シールド手段の斜
視図である。
有する超電導シールド手段の斜視図である。 （ｂ）ダブルパンケーキコイルの軸方向巻数を多くした
超電導コイルを中央部に有する超電導シールド手段の斜
視図である。
【図４】補助巻線を設けた磁気シールド型超電導限流器
の実施形態を示す概略縦断面図である。
の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図５】バルク超電導円筒を磁気シールド手段とした従
来の磁気シールド型超電導限流器の概略縦断面図であ
る。
来の磁気シールド型超電導限流器の概略縦断面図であ
る。
【図６】図５に示す磁気シールド型超電導限流器の機能
面からみた回路構成図である。
面からみた回路構成図である。
【図７】図６に示す回路構成図の等価回路図である。
１ 磁気シールド型超電導限流器（第１実施形態） １′ 磁気シールド型超電導限流器（第２実施形態） ２ 鉄心 ３ 銅コイル ４ 超電導磁気シールド手段 ５ 超電導コイル ６ 超電導線 ７ 超電導抵抗素子 ８ 補助巻線
フロントページの続き (72)発明者 山口 浩 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 新井 利昭 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 近藤 潤次 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 山口 貢 新潟県新潟市五十嵐二の町7492−62 合 同宿舎五十嵐住宅２−102 (72)発明者 片岡 昭雄 東京都千代田区神田錦町２−２ 東京電 機大学内 (56)参考文献 特開 平10−116743（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145128（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273376（ＪＰ，Ａ) 特開2000−287356（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 36/00 H01L 39/16 H02H 9/02
Claims (1)
- 【請求項１】 限流対象となる線路電流が流れる一次コ
イルと、該一次コイルの中心に配した鉄心との間に、二
次コイルとして機能する超電導磁気シールド手段を設
け、一次コイルに大きな事故電流が流れることに基づい
て超電導磁気シールド手段が超電導状態から常電導状態
へ遷移することにより、一次側から見た二次側のインピ
ーダンスが大きくなって事故電流を限流する磁気シール
ド型超電導限流器において、 上記超電導磁気シールド手段は、超電導導体をコイル状
に巻回して両端部の間に超電導抵抗素子を電気的に接続
して短絡させた超電導コイルにより構成し、 上記超電導磁気シールド手段と鉄心との間に補正用巻線
を配することで、超電導磁気シールド手段が超電導状態
にある定常時に鉄心内へ侵入する磁束の量を少なく する
ものとしたことを特徴とする磁気シールド型超電導限流
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054541A JP3348200B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 磁気シールド型超電導限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054541A JP3348200B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 磁気シールド型超電導限流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001245430A JP2001245430A (ja) | 2001-09-07 |
| JP3348200B2 true JP3348200B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=18575782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000054541A Expired - Lifetime JP3348200B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 磁気シールド型超電導限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3348200B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496444B (zh) * | 2011-12-02 | 2014-10-08 | 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 | 高漏抗超导可控电抗器 |
| CN108845187B (zh) * | 2018-06-13 | 2019-09-13 | 华中科技大学 | 一种含铁心高温超导磁体交流损耗的获取方法 |
| CN113035488B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-10-18 | 北京交通大学 | 一种双饼式无感超导限流线圈 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000054541A patent/JP3348200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001245430A (ja) | 2001-09-07 |
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