JP3601557B2 - 超電導ケーブル - Google Patents
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は極低温で使用される超電導ケーブル、特に超電導ケーブルの半導電層の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭４９−６７１８２号公報に示されるように、超電導ケーブルの導体上あるいは絶縁体層に設ける半導電層として、一般のＯＦケーブルに汎用されているカーボン紙を用いると、超電導ケーブルに用いる液体窒素等の冷媒の粘度はＯＦケーブルに用いる絶縁油と比較して約１／１００ と非常に低いことから、低粘度の液体中でカーボン紙中のカーボン粒子が荷電した状態で動きやすくなり、カーボン粒子が絶縁体層に混入することにより、ケーブルの破壊電圧の低下及び誘電正接の上昇をもたらすという問題があった。
【０００３】
上述の問題を解決する手段として、前記特開昭４９−６７１８２号公報においては、導体上及び絶縁体層上に設ける半導電層として、両面に液密合成樹脂被覆を施したカーボン紙を巻回することが提案されている。又財団法人電力中央研究所発行の「電力中央研究所報告Ｔ８６０８０」の「極低温短尺ケーブル実証試験（その２）−６６ＫＶ級極低温ケーブルの電気絶縁特性−」には、導体上にカーボン紙の巻層を設け、その上に片面金属化ポリエステルテープの巻層を設けて内部半導電層を形成することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示すように、内部に冷媒流路１３を形成した中空パイプ状の巻芯１１上に、銀シース高温超電導線材のようにアスペクト比の高いテープ状線材１２で超電導導体１を形成すると、導体１表面は多角形状となり、多くの突起ができる。このような超電導導体１上に上述のような内部半導電層を形成すると、内部半導電層表面も多角形状になるため、絶縁性能が良くないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解消し、絶縁体層内に液体窒素のような低粘度の冷媒が含浸されている絶縁構造において、半導電層に使用するカーボン粒子が絶縁体層内に混入することなく、かつ内部半導電層の表面がなめらかな超電導ケーブルを提供するもので、その特徴は、超電導導体の直上にクレープカーボン紙の巻層を設け、その上に金属化カーボン紙を金属面を外側にして、かつギャップをあけて巻回した金属化カーボン紙の巻層を設け、さらにその上に金属化紙を金属面を内側にして、かつ上記金属化カーボン紙巻層のギャップを覆って巻回した金属化紙の巻層を設けて成る内部半導電層を備えている超電導ケーブルにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１（イ）は本発明の超電導ケーブルの具体例の要部の横断面図、図１（ロ）は図１（イ）の各層を段剥ぎした斜視図、図１（ハ）は図１（ロ）の各層の詳細縦断面図である。
図面において、１は超電導導体で、中空パイプ状の巻芯１１の周上にアスペクト比の高いテープ状超電導線材１２集合してなり、内部には液体窒素等の冷媒の流路１３が形成されている。
【０００７】
このような超電導導体１の突起をなくし導体表面を平滑にするために、超電導導体１の直上にはクレープカーボン紙（カーボンブラックをクラフト紙合成紙に分散させつつ抄紙した紙に、伸縮性を付与するために皺をもうけた紙）２の巻層を設けてある。
【０００８】
上記クレープカーボン紙２の巻層の上には、カーボン紙31の片面に金属箔32を積層した金属化カーボン紙３を金属面を外側にして巻回した金属化カーボン紙３の巻層を設けてある。これにより、クレープカーボン紙２と絶縁体層５が直接接触することを防ぎ、クレープカーボン紙２からのカーボン粒子の流出を防ぐ。この場合、金属化カーボン紙３は硬いため、金属化カーボン紙３をギャップなしに巻回するとケーブルを曲げた時に、金属化カーボン紙３の合せ目が折れ曲がる等の問題があるため、例えば１mm程度のギャップｇをあけて巻くことにより、ケーブルを曲げ易くすることができる。
【０００９】
しかし、上記構造においては、金属化カーボン紙３の巻層のギャップ部ｇでは絶縁体層５に対してカーボン紙２が露出する構造となり、課電中にカーボン粒子が絶縁体層５に混入するおそれがある。そこで、金属化カーボン紙３の上に巻層のギャップｇを覆ってクラフト紙４２の片面に金属箔４１を積層した金属化紙４を、金属面４１を内側にして巻付ける。このように、金属化紙４の金属面４１を内側にして巻付けることにより、金属化カーボン紙３と金属化紙４の各々の金属面が接触して同電位になる。このことは非常に重要である。金属化紙４の金属面４１を外側にして巻回すると、金属化カーボン紙３の金属面３２と金属化紙４の金属面４１が金属化紙４のクラフト紙４２を介して位置することになり、ケーブル内で金属化紙４の金属面４１が浮遊電極となり、部分放電等が生じて絶縁性能の劣化を引き起こす可能性がある。
【００１０】
図２は上記構造を応用した外部半導電層の具体例の説明図で、図２（イ）は各層を段剥ぎした斜視図、図２（ロ）は各層の詳細縦断面図である。
図面に示すように、絶縁体層５上に金属化紙４を金属面４１を外側にしてギャップをあけて巻回した金属化紙４の巻層を設ける。その上に金属化カーボン紙３の金属面３２を内側にして、かつ上記金属化紙３の巻層のギャップを覆って金属化カーボン紙３の巻層を設け、さらにその上に、金属テープの遮蔽層６を設けて構成される。このような構成により、課電中に金属化カーボン紙３のカーボン粒子が絶縁体層５に混入することがなくなる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超電導ケーブルによれば、絶縁体層内に液体窒素のような低粘度の冷媒が含浸されている絶縁構造において、半導電層に使用するカーボン粒子が絶縁体層内に混入することがなく、又表面なめらかな内部半導電層が得られ、ケーブルの絶縁性能の劣化を防止する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導ケーブルの具体例の説明図で、図１（イ）は要部の横断面図、図１（ロ）は図１（イ）の各層を段剥ぎした斜視図、図１（ハ）は図１（ロ）の各層の詳細縦断面図である。
【図２】本発明の超電導ケーブルの外部半導電層の具体例の説明図で、図２（イ）は各層を段剥ぎした斜視図、図２（ロ）は各層の詳細縦断面図である。
【図３】超電導導体の構造例の横断面図である。
【符号の説明】
１ 超電導導体 ６ 遮蔽層
２ クレープカーボン紙
３ 金属化カーボン紙
３１ カーボン紙
３２ 金属箔
４ 金属化紙
４１ 金属箔
４２ クラフト紙
５ 絶縁体層
【発明の属する技術分野】
本発明は極低温で使用される超電導ケーブル、特に超電導ケーブルの半導電層の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭４９−６７１８２号公報に示されるように、超電導ケーブルの導体上あるいは絶縁体層に設ける半導電層として、一般のＯＦケーブルに汎用されているカーボン紙を用いると、超電導ケーブルに用いる液体窒素等の冷媒の粘度はＯＦケーブルに用いる絶縁油と比較して約１／１００ と非常に低いことから、低粘度の液体中でカーボン紙中のカーボン粒子が荷電した状態で動きやすくなり、カーボン粒子が絶縁体層に混入することにより、ケーブルの破壊電圧の低下及び誘電正接の上昇をもたらすという問題があった。
【０００３】
上述の問題を解決する手段として、前記特開昭４９−６７１８２号公報においては、導体上及び絶縁体層上に設ける半導電層として、両面に液密合成樹脂被覆を施したカーボン紙を巻回することが提案されている。又財団法人電力中央研究所発行の「電力中央研究所報告Ｔ８６０８０」の「極低温短尺ケーブル実証試験（その２）−６６ＫＶ級極低温ケーブルの電気絶縁特性−」には、導体上にカーボン紙の巻層を設け、その上に片面金属化ポリエステルテープの巻層を設けて内部半導電層を形成することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示すように、内部に冷媒流路１３を形成した中空パイプ状の巻芯１１上に、銀シース高温超電導線材のようにアスペクト比の高いテープ状線材１２で超電導導体１を形成すると、導体１表面は多角形状となり、多くの突起ができる。このような超電導導体１上に上述のような内部半導電層を形成すると、内部半導電層表面も多角形状になるため、絶縁性能が良くないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解消し、絶縁体層内に液体窒素のような低粘度の冷媒が含浸されている絶縁構造において、半導電層に使用するカーボン粒子が絶縁体層内に混入することなく、かつ内部半導電層の表面がなめらかな超電導ケーブルを提供するもので、その特徴は、超電導導体の直上にクレープカーボン紙の巻層を設け、その上に金属化カーボン紙を金属面を外側にして、かつギャップをあけて巻回した金属化カーボン紙の巻層を設け、さらにその上に金属化紙を金属面を内側にして、かつ上記金属化カーボン紙巻層のギャップを覆って巻回した金属化紙の巻層を設けて成る内部半導電層を備えている超電導ケーブルにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１（イ）は本発明の超電導ケーブルの具体例の要部の横断面図、図１（ロ）は図１（イ）の各層を段剥ぎした斜視図、図１（ハ）は図１（ロ）の各層の詳細縦断面図である。
図面において、１は超電導導体で、中空パイプ状の巻芯１１の周上にアスペクト比の高いテープ状超電導線材１２集合してなり、内部には液体窒素等の冷媒の流路１３が形成されている。
【０００７】
このような超電導導体１の突起をなくし導体表面を平滑にするために、超電導導体１の直上にはクレープカーボン紙（カーボンブラックをクラフト紙合成紙に分散させつつ抄紙した紙に、伸縮性を付与するために皺をもうけた紙）２の巻層を設けてある。
【０００８】
上記クレープカーボン紙２の巻層の上には、カーボン紙31の片面に金属箔32を積層した金属化カーボン紙３を金属面を外側にして巻回した金属化カーボン紙３の巻層を設けてある。これにより、クレープカーボン紙２と絶縁体層５が直接接触することを防ぎ、クレープカーボン紙２からのカーボン粒子の流出を防ぐ。この場合、金属化カーボン紙３は硬いため、金属化カーボン紙３をギャップなしに巻回するとケーブルを曲げた時に、金属化カーボン紙３の合せ目が折れ曲がる等の問題があるため、例えば１mm程度のギャップｇをあけて巻くことにより、ケーブルを曲げ易くすることができる。
【０００９】
しかし、上記構造においては、金属化カーボン紙３の巻層のギャップ部ｇでは絶縁体層５に対してカーボン紙２が露出する構造となり、課電中にカーボン粒子が絶縁体層５に混入するおそれがある。そこで、金属化カーボン紙３の上に巻層のギャップｇを覆ってクラフト紙４２の片面に金属箔４１を積層した金属化紙４を、金属面４１を内側にして巻付ける。このように、金属化紙４の金属面４１を内側にして巻付けることにより、金属化カーボン紙３と金属化紙４の各々の金属面が接触して同電位になる。このことは非常に重要である。金属化紙４の金属面４１を外側にして巻回すると、金属化カーボン紙３の金属面３２と金属化紙４の金属面４１が金属化紙４のクラフト紙４２を介して位置することになり、ケーブル内で金属化紙４の金属面４１が浮遊電極となり、部分放電等が生じて絶縁性能の劣化を引き起こす可能性がある。
【００１０】
図２は上記構造を応用した外部半導電層の具体例の説明図で、図２（イ）は各層を段剥ぎした斜視図、図２（ロ）は各層の詳細縦断面図である。
図面に示すように、絶縁体層５上に金属化紙４を金属面４１を外側にしてギャップをあけて巻回した金属化紙４の巻層を設ける。その上に金属化カーボン紙３の金属面３２を内側にして、かつ上記金属化紙３の巻層のギャップを覆って金属化カーボン紙３の巻層を設け、さらにその上に、金属テープの遮蔽層６を設けて構成される。このような構成により、課電中に金属化カーボン紙３のカーボン粒子が絶縁体層５に混入することがなくなる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超電導ケーブルによれば、絶縁体層内に液体窒素のような低粘度の冷媒が含浸されている絶縁構造において、半導電層に使用するカーボン粒子が絶縁体層内に混入することがなく、又表面なめらかな内部半導電層が得られ、ケーブルの絶縁性能の劣化を防止する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導ケーブルの具体例の説明図で、図１（イ）は要部の横断面図、図１（ロ）は図１（イ）の各層を段剥ぎした斜視図、図１（ハ）は図１（ロ）の各層の詳細縦断面図である。
【図２】本発明の超電導ケーブルの外部半導電層の具体例の説明図で、図２（イ）は各層を段剥ぎした斜視図、図２（ロ）は各層の詳細縦断面図である。
【図３】超電導導体の構造例の横断面図である。
【符号の説明】
１ 超電導導体 ６ 遮蔽層
２ クレープカーボン紙
３ 金属化カーボン紙
３１ カーボン紙
３２ 金属箔
４ 金属化紙
４１ 金属箔
４２ クラフト紙
５ 絶縁体層
Claims (1)
- 超電導導体の直上に設けられたクレープカーボン紙の巻層と、
前記クレープカーボン紙の巻層の上に設けられた内部半導電層とを備え、
前記超電導導体は、
テープ状の超電導線材により形成され、
前記クレープカーボン紙の巻層は、
超電導導体の表面にできた突起をなくして超電導導体表面が平滑になるように設けられ、
前記内部半導電層は、
前記クレープカーボン紙の巻層の上に設けられる金属化カーボン紙の巻層と、
前記金属化カーボン紙の巻層の上に設けられる金属化紙の巻層とからなり、
前記金属化カーボン紙の巻層は、
金属面を外側にして、かつギャップをあけて巻回され、
前記金属化紙の巻層は、
金属面を内側にして、かつ上記金属化カーボン紙巻層のギャップを覆って巻回されることを特徴とする超電導ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28797395A JP3601557B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 超電導ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28797395A JP3601557B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 超電導ケーブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106714A JPH09106714A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3601557B2 true JP3601557B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=17724155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28797395A Expired - Fee Related JP3601557B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 超電導ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601557B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19520589A1 (de) * | 1995-06-06 | 1996-12-12 | Siemens Ag | Wechselstromkabel mit verseilten elektrischen Leitern |
| JP4609842B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2011-01-12 | 古河電気工業株式会社 | 超電導導体及びその製造方法 |
| CN108122628B (zh) * | 2018-01-26 | 2024-02-23 | 广东三义电子科技有限公司 | 导电纸真空线缆及其制作方法 |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP28797395A patent/JP3601557B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH09106714A (ja) | 1997-04-22 |
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| A521 | Written amendment |
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