JP4409745B2 - Transmission and transformation equipment - Google Patents

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所側の上位系統から需要家側の下位系統に電力を送電するために電圧変換する変電所、あるいは送電系の配分を行う開閉所にそれぞれ送変電機器が設置された送変電設備に係り、特に送変電機器の少なくとも一つの機器を低温冷媒によって冷却する送変電設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
超電導を応用する分野において、電力への応用は期待されている分野の一つである。この基本的なコンセプトは、抵抗ゼロで大電流を流せることにある。実際、電力機器のように交流通電の場合には、超電導導体内で交流損失を生ずる。その交流損失を除去するために必要な冷凍機の電気入力を考慮しても、従来の銅などの常電導金属のオーミック損失よりも損失が低減される利点がある。この利点を活用した応用機器としては、送電ケーブルや変圧器などが挙げられる。また、前記利点以外に超電導状態から過電流により常電導に転移した際の抵抗発生を利用した限流器なども超電導による電力応用機器として挙げられる。
【0003】
これら送電ケーブル、変圧器、限流器については、個々の機器についての検討や試作が進められているが、これらの機器は未だ実用化レベルまで至っていないのが現状である。すなわち、現用器を凌駕する実用化レベルまで機器の性能を高めることが重要課題である。そして、次の実用化段階としては、実際に各機器が変電所などの電力設備として設置される際のことを十分考慮する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、送電ケーブル、変圧器、限流器について、現状では、機器として実用化レベルまで、すなわち現用器を凌駕するレベルまで高めることが重要な課題である。その次の実用化段階として、実際に各機器が変電所などの電力設備として、設置される際のことを考慮する必要があり、具体的に以下ような課題が挙げられる。
【0005】
まず、第一に冷却の問題が挙げられる。変電所などに複数の超電導機器が設置される際には、効率、信頼性、冗長性が考慮された冷凍冷却設備が求められる。
【0006】
また、第二に超電導送電ケーブルの電気的な保護の問題がある。送電ケーブルは、機器として単独で考慮すべきではなく、定格電流に対する過電流の保護を含めて考える必要がある。さらに、第三に超電導の導入による他の付帯機器との整合性である。つまり、超電導を導入した際に温度環境、絶縁環境などをいかに整合あるいは共用させるかが課題である。
【0007】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、超電導機器が設置される際の効率を高めるとともに、信頼性、冗長性を向上させた送変電設備を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、発電所側の上位系統から需要家側の下位系統に電力を送電するために電圧変換する変電所および送電系の配分を行う開閉所にそれぞれ送変電機器が設置された送変電設備において、前記送変電機器の超電導機器を冷却するための低温冷媒を蓄え、この超電導機器と冷却配管を介して接続される冷媒貯留槽と、この冷媒貯留槽内の低温冷媒を冷却する低温冷凍機とを備え、前記送変電機器は超電導化され、電圧変換用の変圧器、遮断器,断路器,母線で構成される開閉器、相調整のための分路リアクトル、短絡電流抑制のための限流器および上下位系統への送電ケーブルから構成され、前記送変電機器は、複数種が選択されて、これら送変電機器間で前記低温冷凍機および前記冷媒貯留槽を共用し、前記冷媒貯留槽は前記変電所または開閉所に設置されたことを特徴とする。
【0009】
請求項1記載の発明によれば、送変電機器の超電導機器を冷却するための低温冷媒を蓄え、この超電導機器と冷却配管を介して接続される冷媒貯留槽と、この冷媒貯留槽内の低温冷媒を冷却する低温冷凍機とを備えたことにより、低温冷凍機が故障して停止しても冷媒貯留槽から超電導機器に低温冷媒を供給することができるので、冷却源としての信頼性および冗長性を向上させることができる。
【0010】
また、請求項記載の発明では、送変電機器は超電導化され、電圧変換用の変圧器、遮断器,断路器,母線で構成される開閉器、相調整のための分路リアクトル、短絡電流抑制のための限流器および上下位系統への送電ケーブルから構成され、前記送変電機器は、複数種が選択され、これら送変電機器間で前記低温冷凍機および前記冷媒貯留槽を共用し、前記冷媒貯留槽は前記変電所または開閉所に設置されたことを特徴とする。
【0011】
請求項記載の発明によれば、複数種の送変電機器を低温冷凍機および冷媒貯留槽で一括して冷却することにより、冷却効率を高めることができる。
【0012】
請求項記載の発明では、請求項1記載の送変電設備機器において、前記送電ケーブルが超電導送電ケーブルであり、この超電導送電ケーブルに前記冷媒貯留槽から低温冷媒を送り込む循環ポンプを複数設けるとともに、前記低温冷凍機を複数設置したことを特徴する。
【0013】
請求項記載の発明によれば、循環ポンプおよび低温冷凍機を複数設置したことにより、少なくとも1台を停止させることができる冗長性が得られるので、機器を停止することなくメンテナンスに対応することができる。
【0014】
請求項記載の発明では、請求項1記載の送変電設備機器において、前記限流器が整流器ブリッジと直流リアクトルとで構成される整流型限流器であり、前記整流器ブリッジを常温環境下に配置する一方、前記直流リアクトルのみを低温冷媒により冷却することを特徴とする。
【0015】
請求項記載の発明によれば、発熱が大である直流リアクトルのみを低温冷却し、整流器ブリッジを常温環境下で使用することで、冷却を効率よく行うことができる。
【0016】
請求項記載の発明では、請求項1記載の送変電設備機器において、前記送電ケーブルが超電導送電ケーブルであり、この超電導送電ケーブルの長手方向に所定距離をおいて複数箇所に漏洩センサーを配置し、この漏洩センサーの検出信号に基づいて冷媒の漏洩を検出することを特徴とする。
【0017】
請求項記載の発明によれば、冷媒の漏洩を検出することにより、冷却システムの異常の有無を容易に判断することができる。
【0018】
請求項記載の発明では、請求項記載の送変電設備機器において、前記超電導送電ケーブルに流れる電流値を検出する電流検出器を設け、この電流検出器および前記漏洩センサーとから得られる両者の検出信号に基づいて低温冷媒の漏洩の有無およびその漏洩場所を特定することを特徴とする。
【0019】
請求項記載の発明によれば、漏洩センサーから得られる情報が異常値を示した場合、それが過負荷電流によるものか、冷却システムの異常によるものかを容易に判断することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
[第1実施形態]
図1は本発明に係る送変電設備の第1実施形態を示す構成図である。
【0022】
図1に示すように、変電所10は、発電所側の上位系統から送電ケーブル11を経て送電された電力を需要家側の下位系統の送電ケーブル12に送電するために変圧器13により変電する。この変圧器13の上位および下位系統側には、それぞれ開閉装置14a,14bおよび限流器15a,15bが設置される。そして、送電ケーブル11,12を超電導化することから、事故電流から保護するための限流器15a,15bが接続されている。また、変電所10には、相調整のための分路リアクトル16も設置されている。
【0023】
これら送電ケーブル11,12、変圧器13、開閉装置14a,14b、限流器15a,15bおよび分路リアクトル16からなる送変電機器の一部は、超電導化あるいは常電導であっても、低温冷媒を用いて冷却されている。
【0024】
すなわち、図1に示す実施形態では、送変電機器の超電導機器である送電ケーブル12が循環ポンプ17を介挿した冷却配管18aを経て冷却源19aに接続されているとともに、送変電機器の超電導機器である限流器15a,15bおよび分路リアクトル16がそれぞれ冷却配管18b,18cおよび18dを介して冷却源19b,19cおよび19dに接続されている。これら冷却源19a〜19dは、低温冷媒を蓄える冷媒貯留槽としての冷媒バッファ槽20と、この冷媒バッファ槽20内の低温冷凍機21とから構成されている。
【0025】
上記低温冷媒としては、液化天然ガス,液体酸素,液体窒素,液体アルゴン,液体ネオン,液体水素,液体ヘリウムあるいはそれらと六弗化硫黄のうち2種以上の混合流体が用いられている。ここで、それら液体の飽和温度だけではなく、飽和温度よりも冷却されたサブクール温度によって冷却された冷媒を用いてもよく、また上記液体中に凝固した固体片を浸漬することで、融解熱分のエンタルピーを冷却に利用することができる。
【0026】
図2は本実施形態の冷媒バッファ槽20と低温冷凍機21との接続形態を示す概略図である。図2に示す接続形態は、限流器15a,15bおよび分路リアクトル16がそれぞれ冷却配管18b,18cおよび18dを介して冷却源19b,19cおよび19dの冷媒バッファ槽20に接続する際に用いる接続形態である。
【0027】
図3は本実施形態の冷媒バッファ槽20と低温冷凍機21との他の接続形態を示す概略図である。図3に示す接続形態は、送電ケーブル12が循環ポンプ17を介挿した冷却配管18aを経て冷却源19aの冷媒バッファ槽20に接続する際に用いる接続形態である。この接続形態では、冷却配管18aに循環ポンプ17が介挿されていることから、冷媒バッファ槽20に戻り配管22が接続されている。
【0028】
図4は本実施形態の冷媒バッファ槽20と低温冷凍機21とのさらに他の接続形態を示す概略図である。図4に示す接続形態は、図3の接続形態に加え、冷却配管18aおよび戻り配管22が冷媒バッファ槽20内において熱交換器23に接続された接続形態である。なお、この接続形態においては、超電導機器との間に循環ポンプが設置されてなくてもよい。
【0029】
したがって、超電導機器である送電ケーブル12は、冷却源19aからの低温冷媒を循環ポンプ17により循環させて強制冷却されるとともに、超電導機器である限流器15a,15bおよび分路リアクトル16は、冷却配管18b,18cおよび18dを通して冷却源19b,19cおよび19dにより冷却される。
【0030】
このように本実施形態によれば、冷却源19a〜19dは、低温冷媒を蓄える冷媒バッファ槽20と、この冷媒バッファ槽20内の低温冷凍機21とから構成されていることから、低温冷凍機21が故障して停止しても冷媒バッファ槽20から冷却配管18a〜18dを経て超電導機器に低温冷媒を供給することができるので、冷却源19a〜19dの信頼性および冗長性を向上させることができる。
【0031】
なお、本実施形態では、変電所に適用した場合について説明したが、送電系の配分を行う開閉所に適用することも可能である。以下の各実施形態も同様である。
【0032】
[第2実施形態]
図5は本発明に係る送変電設備の第2実施形態を示す構成図である。なお、前記第1実施形態と同一または対応する部分には同一の符号を用いて説明する。以下の各実施形態も同様である。
【0033】
図5に示すように、本実施形態では、複数の送変電機器である送電ケーブル12、変圧器13、開閉装置14a,14b、限流器15a,15bおよび分路リアクトル16が冷却配管18を介して共用の冷却源19に接続して冷却される。この共用の冷却源19は、前記第1実施形態と同様に低温冷媒を蓄える冷媒バッファ槽20と、この冷媒バッファ槽20内の低温冷凍機21とから構成されている
なお、本実施形態では、送電ケーブル12、変圧器13、開閉装置14a,14b、限流器15a,15bおよび分路リアクトル16を低温冷媒により冷却するようにしたが、少なくとも二つ、つまり複数種の送変電機器を冷却源19により冷却するようにすればよい。
【0034】
このように本実施形態によれば、複数の送変電機器である送電ケーブル12、変圧器13、開閉装置14a,14b、限流器15a,15bおよび分路リアクトル16を共用の冷却源19により一括で冷却することから、前記第1実施形態のように送変電機器ごとに冷却源を配置するより高効率に冷却することができる。
【0035】
[第3実施形態]
図6は本発明に係る送変電設備の第3実施形態を示す構成図である。
【0036】
本実施形態では、図3に示すように低温冷凍機および循環ポンプが複数機で構成されている。すなわち、1つの冷媒バッファ槽20に対して3つの低温冷凍機を21a〜21cが設置されるとともに、送電ケーブル12内に挿通された冷却配管24に対して3台並列に循環ポンプ17a〜17cが設置されている。なお、送電ケーブル12は、上記のように冷却配管24を挿通させた超電導送電ケーブルであり、管路25内に挿通して設けられている。
【0037】
したがって、低温冷媒は冷媒バッファ槽20から3台の循環ポンプ17a〜17cを経て送電ケーブル12内の冷却配管24に供給されて送電ケーブル12が冷却される。冷却した後の冷媒は、戻り配管22を経て冷媒バッファ槽20に戻される。
【0038】
このように、低温冷凍機21および循環ポンプ17は必ずしも単独機である必要はない。単独機では、定期的なメンテナンスのたびに機器を停止する不具合がある。本実施形態では、3つの低温冷凍機21a〜21cが設置されるとともに、3台並列に循環ポンプ17a〜17cが設置されている。特に、必要されている容量に対して、1/Nの容量を有する低温冷凍機21a〜21cおよび循環ポンプ17a〜17cを(N+1)台以上の並列運転とすれば、少なくとも1台を停止させることができる冗長性が得られるので、機器を停止することなくメンテナンスに対応することができる。
【0039】
なお、本実施形態では、送電ケーブル12に適用した場合について説明したが、送電ケーブル11についても適用することもできる。また、以下の実施形態において送電ケーブル12に適用した場合、送電ケーブル11にも適用可能であるとする。
【0040】
[第4実施形態]
図7は本発明に係る送変電設備の第4実施形態を示す構成図である。
【0041】
本実施形態では、図7に示すように冷媒バッファ槽20に低温冷凍機21aが設置されるとともに、変電所間を接続する超電導送電ケーブルである送電ケーブル12の途中にも所定の距離をおいて低温冷凍機21b,21cが配置されている。
【0042】
このように本実施形態によれば、必要な冷凍能力を複数の低温冷凍機21a〜21cに分散配置することにより、循環ポンプ17の容量を低減させることができる。
【0043】
なお、本実施形態では、低温冷凍機21a〜21cを分散配置したが、これに限らず冷媒バッファ槽20または循環ポンプ17を分散配置するようにしてもよい。また、低温冷凍機21,冷媒バッファ槽20、循環ポンプ17の3者のうちの複数を分散配置することも可能である。
【0044】
[第5実施形態]
図8は本発明に係る送変電設備の第5実施形態を示す構成図である。
【0045】
本実施形態では、図8に示すように、低温冷媒により冷却される低温機器としての限流器15には、電力導入部のブッシング26が2つ取り付けられ、限流器15がこれらのブッシング26および接続線27を介して常温で六弗化硫黄ガス環境下に設置された送変電機器としての開閉装置14a,14bに電気的に接続されている。
【0046】
ブッシング26は、限流器15内の低温部から限流器15外部の高温部にかけて大きな温度勾配を有している。つまり、ブッシング26の高温部の温度を摂氏−20度よりも高温に保つことにより、圧力0.6MPaの六弗化硫黄ガスが液化しない範囲内となり、六弗化硫黄ガスにより絶縁された常温環境下の開閉装置14a,14bを限流器15に直接接続することができる。
【0047】
そして、限流器15は、低温冷凍機21により冷却された冷媒バッファ槽20からの低温冷媒により冷却される。
【0048】
このように本実施形態によれば、低温機器として限流器15を常温環境下に配置される送変電機器としての開閉装置14a,14bを接続する場合、低温冷媒により冷却される限流器15の電力導入部に相当するブッシング26の高温側を摂氏−20度よりも高温に保持したことにより、低温機器と常温環境下に配置される送変電機器とを直接接続することができる。
【0049】
なお、本実施形態では、低温機器として限流器15を、送変電機器として開閉装置14a,14bをそれぞれ選択したが、これ以外の送変電機器を適宜選択して用いてもよい。
【0050】
[第6実施形態]
図9は本発明に係る送変電設備の第6実施形態を示す構成図である。
【0051】
本実施形態では、図9に示すように開閉装置30が主として遮断器31、断路器32、変成器33、避雷器34および接地装置35から構成されている。そして、開閉装置30内の機器の少なくとも一部を低温冷媒で絶縁するとともに、遮断器31の消弧媒体として低温冷媒が用いられている。
【0052】
このように本実施形態によれば、開閉装置30内の機器の少なくとも一部を低温冷媒で絶縁することで、低温機器との接続が容易になる。また、遮断器31の消弧媒体として低温冷媒を用いることにより、アークエネルギーを効率よく吸収することができ、遮断性能を向上させることができる。その結果、脱六弗化硫黄化を図ることができる。
【0053】
[第7実施形態]
図10は本発明に係る送変電設備の第7実施形態を示す構成図である。
【0054】
本実施形態では、図10に示すように短絡電流抑制の限流器として整流型限流器37が適用され、この整流型限流器37は整流器ブリッジ38と直流リアクトル39とを有して構成されている。そして、この直流リアクトル39は冷媒貯留槽としての低温容器40内に収納されている。
【0055】
すなわち、低温容器40内に収納された直流リアクトル39は、低温容器40に設置されたブッシング26および接続線27を介して整流器ブリッジ38に電気的に接続されている。
【0056】
このように本実施形態によれば、整流型限流器37において、発熱が大である直流リアクトル39のみを低温冷却し、整流器ブリッジ38を常温環境下で使用することで、冷却を効率よく行うことができる。
【0057】
[第8実施形態]
図11は本発明に係る送変電設備の第8実施形態を示す構成図である。
【0058】
本実施形態では、図8に示すように超電導送電ケーブルである送電ケーブル12内の長手方向に所定距離をおいて複数箇所に漏洩センサー(あるいは温度センサー)42が配置されている。そして、漏洩センサー42は、信号線43を介して監視装置44に接続されている。
【0059】
したがって、漏洩センサー42の検出信号は、信号線43を経て監視装置44に送出され、この監視装置44では、漏洩センサー42の検出信号に基づいて送電ケーブル12の冷媒の漏洩を監視し、システムの制御系へと反映させる。あるいは、漏洩箇所を特定して、復旧作業の手間を省くことも可能である。なお、漏洩センサー42としては、例えば圧電素子型圧力センサーが用いられる。
【0060】
このように本実施形態によれば、送電ケーブル12内の長手方向に所定距離をおいて複数箇所に漏洩センサー42を配置し、冷媒の漏洩を検出することにより、冷却システムの異常の有無を容易に判断することができる。
【0061】
なお、本実施形態では、送電ケーブル12内の長手方向に所定距離をおいて複数箇所に漏洩センサー42を配置した例について説明したが、この漏洩センサー42に代えて温度センサーを配置するようにしてもよい。この場合、温度センサーとしては、抵抗型や熱電対型が例として挙げられる。
【0062】
[第9実施形態]
図12は本発明に係る送変電設備の第9実施形態を示す構成図である。
【0063】
本実施形態では、図9に示すように図8の実施形態と異なり、漏洩センサー42aを管路25内ではあるが送電ケーブル12の外周側であって、その長手方向に所定距離をおいて複数箇所に配置している。この漏洩センサー42aとしては、例えばレーザー照射により反射・屈折を測定するタイプが用いられる。
【0064】
このように本実施形態によれば、漏洩センサー42aを送電ケーブル12の外周側であって、その長手方向に所定距離をおいて複数箇所に配置したことにより、漏洩センサー42aやその信号線の敷設作業を簡素化することができる。
【0065】
なお、本実施形態でも前記第8実施形態と同様に、漏洩センサー42aに代えて温度センサーを配置するようにしてもよい。この場合、温度センサーとしては、例えば水晶振動子をケーブル内に埋設し、その発信信号を測定するタイプのもの挙げられる。
【0066】
また、前記第8実施形態あるいは前記第9実施形態においては、漏洩センサー42,42a(あるいは温度センサー)を、同一箇所に2個ずつ配置させ、それぞれの信号が信号線43を介して監視装置44に接続する構成も考えられる。このように構成にすることにより、センサーから得られる情報が異常値を示した場合に、それがセンサー自体の異常によるものか、冷却システムの異常であるかを容易に判断することが可能となる。
【0067】
[第10実施形態]
図13は本発明に係る送変電設備の第10実施形態を示す構成図である。
【0068】
本実施形態では、図13に示すように前記第8実施形態の構成に加えて、送電ケーブル12に流れる電流の大きさを検出する電流検出器45を設置し、その検出値信号を信号線43を介して監視装置44に送出するようにしている。
【0069】
この監視装置44では、漏洩センサー42(あるいは温度センサー)から得られる信号と電流検出器45から得られる信号を用いて冷却システムの異常を検知する。
【0070】
このように本実施形態によれば、漏洩センサー42から得られる情報が異常値を示した場合、それが過負荷電流によるものか、冷却システムの異常によるものかを容易に判断することが可能となる。
【0071】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、冷媒バッファ槽20の位置を送電ケーブル12の最高地点より高く設置することにより、低温冷凍機21あるいは循環ポンプ17の停止時でも高低差圧により送電ケーブル12への冷媒の圧送が可能となる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前記送変電機器の超電導機器を冷却するための低温冷媒を蓄える冷媒貯留槽と、この冷媒貯留槽内の低温冷媒を冷却する低温冷凍機とを備え、送変電機器が超電導化され、電圧変換用の変圧器、遮断器,断路器,母線で構成される開閉器、相調整のための分路リアクトル、短絡電流抑制のための限流器および上下位系統への送電ケーブルから構成され、送変電機器は、複数種が選択されて、これら送変電機器間で前記低温冷凍機および前記冷媒貯留槽を共用し、前記冷媒貯留槽は前記変電所または開閉所に設置されることにより、冷却源の信頼性と冗長性を高めることが可能となるだけでなく、複数の送変電機器である送電ケーブル、変圧器、開閉装置、限流器および分路リアクトルを共用の冷却源により一括で冷却することができるので、送変電機器ごとに冷却源を配置する場合よりも高効率に冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る送変電設備の第1実施形態を示す構成図。
【図2】第1実施形態の冷媒バッファ槽と低温冷凍機との接続形態を示す概略図。
【図3】第1実施形態の冷媒バッファ槽と低温冷凍機との他の接続形態を示す概略図。
【図4】第1実施形態の冷媒バッファ槽と低温冷凍機とのさらに他の接続形態を示す概略図。
【図5】本発明に係る送変電設備の第2実施形態を示す構成図。
【図6】本発明に係る送変電設備の第3実施形態を示す構成図。
【図7】本発明に係る送変電設備の第4実施形態を示す構成図。
【図8】本発明に係る送変電設備の第5実施形態を示す構成図。
【図9】本発明に係る送変電設備の第6実施形態を示す構成図。
【図10】本発明に係る送変電設備の第7実施形態を示す構成図。
【図11】本発明に係る送変電設備の第8実施形態を示す構成図。
【図12】本発明に係る送変電設備の第9実施形態を示す構成図。
【図13】本発明に係る送変電設備の第10実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
10 変電所
11 送電ケーブル
12 送電ケーブル
13 変圧器
14a,14b 開閉装置
15,15a,15b 限流器
16 分路リアクトル
17,17a〜17c 循環ポンプ
18,18a〜18d 冷却配管
19,19a〜19d 冷却源
20 冷媒バッファ槽(冷媒貯留槽)
21,21a〜21c 低温冷凍機
22 戻り配管
23 熱交換器
24 冷却配管
25 管路
26 ブッシング
27 接続線
30 開閉装置
31 遮断器
32 断路器
33 変成器
34 避雷器
35 接地装置
37 整流型限流器
38 整流器ブリッジ
39 直流リアクトル
40 低温容器
42 漏洩センサー
43 信号線
44 監視装置
45 電流検出器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission / transformation system in which power transmission / transformation equipment is installed in a substation for voltage conversion in order to transmit power from an upper system on the power plant side to a lower system on the customer side, or in a switching station for distributing the power transmission system. In particular, the present invention relates to a power transmission / transformation facility that cools at least one of the power transmission / transformation devices with a low-temperature refrigerant.
[0002]
[Prior art]
In the field where superconductivity is applied, application to electric power is one of the expected fields. The basic concept is that a large current can flow with zero resistance. In fact, in the case of AC energization as in power equipment, AC loss occurs in the superconducting conductor. Even if the electric input of the refrigerator necessary for removing the AC loss is taken into account, there is an advantage that the loss is reduced as compared with the conventional ohmic loss of a normal conducting metal such as copper. Application equipment that takes advantage of this advantage includes power transmission cables and transformers. In addition to the above-described advantages, a current limiter using resistance generation when transitioning from a superconducting state to normal conduction due to overcurrent can also be cited as a power application device using superconductivity.
[0003]
For these transmission cables, transformers, and current limiters, individual devices are being studied and prototyped, but these devices have not yet reached a practical level. In other words, it is an important issue to improve the performance of equipment to a practical level that surpasses that of current devices. In the next practical application stage, it is necessary to fully consider the fact that each device is actually installed as a power facility such as a substation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, regarding power transmission cables, transformers, and current limiters, at present, it is an important issue to raise the level to a practical level as equipment, that is, to a level that surpasses that of current devices. As the next stage of practical use, as an actual power equipment such as the equipment substation, should consider when installed, specifically include the following problems.
[0005]
First, there is a problem of cooling. When a plurality of superconducting devices are installed in a substation or the like, a refrigeration cooling system that takes efficiency, reliability, and redundancy into consideration is required.
[0006]
Secondly, there is a problem of electrical protection of the superconducting power transmission cable. The transmission cable should not be considered as a single device, but should be considered including overcurrent protection against the rated current. Third, consistency with other ancillary equipment due to the introduction of superconductivity. In other words, the issue is how to match or share the temperature environment and the insulation environment when superconductivity is introduced.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power transmission / transformation facility with improved reliability and redundancy while improving efficiency when a superconducting device is installed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a substation for voltage conversion to transmit power from a higher-level system on the power plant side to a lower-level system on the customer side, and a switching station that distributes the transmission system. in transmission and transformation facility transmission substation equipment is installed respectively, accumulated a cryogen for cooling the superconducting device of the transmission substation equipment, a refrigerant storage tank that will be connected through the cooling pipe and the superconducting apparatus, the refrigerant reservoir A low-temperature refrigerator that cools the low-temperature refrigerant in the tank, and the transmission and transformation equipment is superconducting, a voltage conversion transformer, a circuit breaker, a disconnector, a switch composed of a busbar, and a phase adjustment It consists of a shunt reactor, a current limiter for short-circuit current suppression, and a power transmission cable to the upper and lower systems, and a plurality of types of the power transmission / transformation equipment are selected, and the low-temperature refrigerator and the Refrigerant storage tank And use, the coolant reservoir is characterized in that it is installed in the substation or switchyard.
[0009]
According to the first aspect of the invention, transmission and transformation stored the cryogen to the superconducting device cooling equipment, the superconducting device and the refrigerant storage tank that will be connected through the cooling pipe, the low temperature of the refrigerant reservoir tank By providing a low-temperature refrigerator that cools the refrigerant, it is possible to supply the low-temperature refrigerant from the refrigerant storage tank to the superconducting equipment even if the low-temperature refrigerator fails and stops, so the reliability and redundancy as a cooling source Can be improved.
[0010]
In the invention described in claim 1 , the power transmission / transformation equipment is superconducting, a voltage conversion transformer, a circuit breaker, a disconnector, a switch composed of a bus, a shunt reactor for phase adjustment, a short-circuit current is composed from the power transmission cable to the current limiter and the vertical position system for suppressing the transmission and transformer equipment, a plurality thereof is selected, the shared low temperature refrigerator and the refrigerant reservoir between these transmission substation equipment The refrigerant storage tank is installed in the substation or switching station .
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the cooling efficiency can be increased by collectively cooling a plurality of types of power transmission and transformation equipment in the low-temperature refrigerator and the refrigerant storage tank.
[0012]
With the second aspect of the present invention, the transmission substation equipment of claim 1 Symbol mounting, the power transmission cable is a superconducting transmission cable, providing a plurality of circulation pumps for feeding the low-temperature coolant from the coolant reservoir to the superconducting power transmission cable A plurality of the low-temperature refrigerators are installed.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, since a plurality of circulation pumps and low-temperature refrigerators are installed, redundancy is obtained that can stop at least one unit, so that maintenance can be handled without stopping the equipment. Can do.
[0014]
In the invention of claim 3, wherein, in the transmission substation equipment of claim 1 Symbol placement, the current limiting device is a rectification type fault current limiter constituted by the DC reactor and the rectifier bridge, the normal temperature environment the rectifier bridge On the other hand, only the DC reactor is cooled by a low-temperature refrigerant.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, only the DC reactor that generates a large amount of heat is cooled at a low temperature, and the rectifier bridge is used in a room temperature environment, whereby the cooling can be performed efficiently.
[0016]
In the invention of claim 4, wherein, in the transmission substation equipment of claim 1 Symbol mounting, the power transmission cable is a superconducting transmission cable, placing the leak sensor in a plurality of locations at a predetermined distance in the longitudinal direction of the superconducting power transmission cable The refrigerant leakage is detected based on the detection signal of the leakage sensor.
[0017]
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to easily determine whether or not the cooling system is abnormal by detecting the leakage of the refrigerant.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the power transmission and transformation equipment according to the fourth aspect, a current detector for detecting a current value flowing through the superconducting power transmission cable is provided, and both of the current detector and the leakage sensor are obtained. Based on the detection signal, the presence or absence of leakage of the low-temperature refrigerant and the leakage location are specified.
[0019]
According to the fifth aspect of the present invention, when the information obtained from the leakage sensor shows an abnormal value, it is possible to easily determine whether the information is due to an overload current or a cooling system abnormality. .
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a transmission and substation facility according to the present invention.
[0022]
As shown in FIG. 1, the substation 10 transforms power by a transformer 13 in order to transmit the power transmitted from the upper system on the power plant side via the power transmission cable 11 to the power transmission cable 12 on the lower system on the customer side. . On the upper and lower system sides of the transformer 13, switchgears 14a and 14b and current limiters 15a and 15b are installed, respectively. Since the power transmission cables 11 and 12 are superconducting, current limiters 15a and 15b are connected to protect against accidental current. The substation 10 is also provided with a shunt reactor 16 for phase adjustment.
[0023]
A part of the power transmission / transformation equipment including the power transmission cables 11 and 12, the transformer 13, the switchgears 14a and 14b, the current limiters 15a and 15b, and the shunt reactor 16 may be superconducting or normal conducting, It is cooled using.
[0024]
That is, in the embodiment shown in FIG. 1, the power transmission cable 12 which is a superconducting device of the power transmission / transformation device is connected to the cooling source 19a through the cooling pipe 18a inserted with the circulation pump 17, and the superconducting device of the power transmission / transformation device. Current limiters 15a and 15b and shunt reactor 16 are connected to cooling sources 19b, 19c and 19d through cooling pipes 18b, 18c and 18d, respectively. These cooling sources 19a to 19d are composed of a refrigerant buffer tank 20 as a refrigerant storage tank for storing a low-temperature refrigerant, and a low-temperature refrigerator 21 in the refrigerant buffer tank 20.
[0025]
As the low-temperature refrigerant, liquefied natural gas, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid argon, liquid neon, liquid hydrogen, liquid helium, or a mixed fluid of two or more of them and sulfur hexafluoride is used. Here, not only the saturation temperature of these liquids, but also a refrigerant cooled by a subcooled temperature that is cooled below the saturation temperature may be used. Can be used for cooling.
[0026]
FIG. 2 is a schematic view showing a connection form between the refrigerant buffer tank 20 and the low-temperature refrigerator 21 of the present embodiment. The connection form shown in FIG. 2 is used when the current limiters 15a and 15b and the shunt reactor 16 are connected to the refrigerant buffer tank 20 of the cooling sources 19b, 19c and 19d via the cooling pipes 18b, 18c and 18d, respectively. It is a form.
[0027]
FIG. 3 is a schematic view showing another connection form of the refrigerant buffer tank 20 and the low-temperature refrigerator 21 of the present embodiment. The connection form shown in FIG. 3 is a connection form used when the power transmission cable 12 is connected to the refrigerant buffer tank 20 of the cooling source 19a through the cooling pipe 18a with the circulation pump 17 interposed therebetween. In this connection mode, since the circulation pump 17 is inserted in the cooling pipe 18 a, the return pipe 22 is connected to the refrigerant buffer tank 20.
[0028]
FIG. 4 is a schematic view showing still another connection form between the refrigerant buffer tank 20 and the low-temperature refrigerator 21 of the present embodiment. The connection form shown in FIG. 4 is a connection form in which the cooling pipe 18 a and the return pipe 22 are connected to the heat exchanger 23 in the refrigerant buffer tank 20 in addition to the connection form of FIG. 3. In this connection form, the circulation pump may not be installed between the superconducting device.
[0029]
Therefore, the power transmission cable 12 which is a superconducting device is forcedly cooled by circulating the low-temperature refrigerant from the cooling source 19a by the circulation pump 17, and the current limiters 15a and 15b and the shunt reactor 16 which are superconducting devices are cooled. Cooled by the cooling sources 19b, 19c and 19d through the pipes 18b, 18c and 18d.
[0030]
Thus, according to the present embodiment, the cooling sources 19a to 19d are composed of the refrigerant buffer tank 20 that stores the low-temperature refrigerant, and the low-temperature refrigerator 21 in the refrigerant buffer tank 20, so that the low-temperature refrigerator. Even if 21 fails and stops, low-temperature refrigerant can be supplied from the refrigerant buffer tank 20 to the superconducting equipment via the cooling pipes 18a to 18d, so that the reliability and redundancy of the cooling sources 19a to 19d can be improved. it can.
[0031]
In addition, although this embodiment demonstrated the case where it applied to a substation, it is also possible to apply to the switch station which distributes a power transmission system. The following embodiments are also the same.
[0032]
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention. The same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals. The following embodiments are also the same.
[0033]
As shown in FIG. 5, in this embodiment, a plurality of power transmission / transformation devices, such as a power transmission cable 12, a transformer 13, switchgears 14 a and 14 b, current limiters 15 a and 15 b, and a shunt reactor 16, are connected via a cooling pipe 18. And connected to a common cooling source 19 for cooling. This common cooling source 19 is composed of a refrigerant buffer tank 20 for storing a low-temperature refrigerant as in the first embodiment, and a low-temperature refrigerator 21 in the refrigerant buffer tank 20. In this embodiment, The power transmission cable 12, the transformer 13, the switchgears 14a and 14b, the current limiters 15a and 15b, and the shunt reactor 16 are cooled by the low-temperature refrigerant. However, at least two, that is, a plurality of types of power transmission and transformation equipment are used as the cooling source. 19 may be used for cooling.
[0034]
As described above, according to this embodiment, the power transmission cable 12, the transformer 13, the switchgear devices 14 a and 14 b, the current limiters 15 a and 15 b, and the shunt reactor 16, which are a plurality of power transmission and transformation devices, are collectively collected by the common cooling source 19. Therefore, it is possible to perform cooling more efficiently than arranging a cooling source for each power transmission and transformation device as in the first embodiment.
[0035]
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0036]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the low-temperature refrigerator and the circulation pump are composed of a plurality of machines. That is, three low-temperature refrigerators 21 a to 21 c are installed for one refrigerant buffer tank 20, and three circulation pumps 17 a to 17 c are arranged in parallel to the cooling pipe 24 inserted into the power transmission cable 12. is set up. The power transmission cable 12 is a superconducting power transmission cable through which the cooling pipe 24 is inserted as described above, and is provided through the pipe 25.
[0037]
Therefore, the low-temperature refrigerant is supplied from the refrigerant buffer tank 20 to the cooling pipe 24 in the power transmission cable 12 through the three circulation pumps 17a to 17c, and the power transmission cable 12 is cooled. The cooled refrigerant is returned to the refrigerant buffer tank 20 via the return pipe 22.
[0038]
Thus, the low temperature refrigerator 21 and the circulation pump 17 do not necessarily need to be a single machine. In the single machine, there is a problem that the equipment is stopped at every regular maintenance. In the present embodiment, three low-temperature refrigerators 21a to 21c are installed, and three circulation pumps 17a to 17c are installed in parallel. In particular, if the low-temperature refrigerators 21a to 21c and the circulation pumps 17a to 17c having a capacity of 1 / N with respect to the required capacity are operated in parallel with (N + 1) or more units, at least one unit is stopped. Therefore, it is possible to cope with maintenance without stopping the equipment.
[0039]
In addition, although this embodiment demonstrated the case where it applied to the power transmission cable 12, it can also apply also to the power transmission cable 11. FIG. Moreover, when applied to the power transmission cable 12 in the following embodiment, it is assumed that the present invention can also be applied to the power transmission cable 11.
[0040]
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0041]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a low-temperature refrigerator 21a is installed in the refrigerant buffer tank 20, and a predetermined distance is also provided in the middle of the power transmission cable 12, which is a superconducting power transmission cable connecting substations. Low temperature refrigerators 21b and 21c are arranged.
[0042]
Thus, according to this embodiment, the capacity | capacitance of the circulation pump 17 can be reduced by disperse | distributing and arrange | positioning required refrigeration capacity to several low temperature refrigerator 21a-21c.
[0043]
In the present embodiment, the low-temperature refrigerators 21a to 21c are dispersedly arranged. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerant buffer tank 20 or the circulation pump 17 may be dispersedly arranged. It is also possible to disperse a plurality of the low temperature refrigerator 21, the refrigerant buffer tank 20, and the circulation pump 17.
[0044]
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a fifth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0045]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, two bushings 26 of the power introduction unit are attached to the current limiter 15 as a low temperature device cooled by the low temperature refrigerant, and the current limiter 15 is connected to these bushings 26. And via the connection line 27, it is electrically connected to switchgears 14a and 14b as power transmission and transformation equipment installed at room temperature in a sulfur hexafluoride gas environment.
[0046]
The bushing 26 has a large temperature gradient from the low temperature part in the current limiter 15 to the high temperature part outside the current limiter 15. That is, by maintaining the temperature of the high temperature portion of the bushing 26 at a temperature higher than -20 degrees Celsius, the sulfur hexafluoride gas having a pressure of 0.6 MPa is within the range where it does not liquefy, and the room temperature environment is insulated by the sulfur hexafluoride gas. The lower switchgears 14a and 14b can be directly connected to the current limiter 15.
[0047]
The current limiter 15 is cooled by the low-temperature refrigerant from the refrigerant buffer tank 20 cooled by the low-temperature refrigerator 21.
[0048]
As described above, according to the present embodiment, the current limiter 15 cooled by the low-temperature refrigerant when the current limiter 15 as a low-temperature device is connected to the switchgears 14a and 14b as power transmission and transformation devices arranged in a room temperature environment. By maintaining the high temperature side of the bushing 26 corresponding to the power introduction section at a temperature higher than -20 degrees Celsius, the low temperature equipment and the transmission and transformation equipment arranged in the normal temperature environment can be directly connected.
[0049]
In the present embodiment, the current limiter 15 is selected as the low temperature device, and the switchgears 14a and 14b are selected as the power transmission / transformation devices. However, other power transmission / transformation devices may be appropriately selected and used.
[0050]
[Sixth Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a sixth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0051]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the switchgear 30 mainly includes a circuit breaker 31, a disconnector 32, a transformer 33, a lightning arrester 34, and a grounding device 35. And at least one part of the apparatus in the switchgear 30 is insulated with a low temperature refrigerant | coolant, and the low temperature refrigerant | coolant is used as the arc-extinguishing medium of the circuit breaker 31. FIG.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, at least a part of the devices in the switchgear 30 is insulated with the low-temperature refrigerant, thereby facilitating connection with the low-temperature devices. Moreover, by using a low-temperature refrigerant as the arc extinguishing medium of the circuit breaker 31, arc energy can be absorbed efficiently and the interruption performance can be improved. As a result, desulfurized hexafluoride can be achieved.
[0053]
[Seventh Embodiment]
FIG. 10 is a block diagram showing a seventh embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0054]
In this embodiment, as shown in FIG. 10, a rectifier type current limiter 37 is applied as a current limiter for suppressing a short-circuit current, and this rectifier type current limiter 37 includes a rectifier bridge 38 and a DC reactor 39. Has been. And this direct current reactor 39 is accommodated in the cryogenic container 40 as a refrigerant | coolant storage tank.
[0055]
That is, the DC reactor 39 accommodated in the cryogenic container 40 is electrically connected to the rectifier bridge 38 via the bushing 26 and the connection line 27 installed in the cryogenic container 40.
[0056]
As described above, according to the present embodiment, in the rectifying type current limiting device 37, only the DC reactor 39 that generates a large amount of heat is cooled at a low temperature, and the rectifier bridge 38 is used in a room temperature environment, thereby efficiently cooling. be able to.
[0057]
[Eighth Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram showing an eighth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0058]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, leakage sensors (or temperature sensors) 42 are arranged at a plurality of locations at a predetermined distance in the longitudinal direction in the power transmission cable 12 that is a superconducting power transmission cable. The leak sensor 42 is connected to the monitoring device 44 via the signal line 43.
[0059]
Therefore, the detection signal of the leakage sensor 42 is sent to the monitoring device 44 via the signal line 43. The monitoring device 44 monitors the leakage of the refrigerant in the power transmission cable 12 based on the detection signal of the leakage sensor 42, and Reflect to the control system. Alternatively, it is possible to specify the leak location and save the trouble of recovery work. As the leak sensor 42, for example, a piezoelectric element type pressure sensor is used.
[0060]
As described above, according to the present embodiment, the leakage sensor 42 is arranged at a plurality of locations at a predetermined distance in the longitudinal direction in the power transmission cable 12 to detect the leakage of the refrigerant, thereby facilitating the presence or absence of an abnormality in the cooling system. Can be judged.
[0061]
In this embodiment, the example in which the leakage sensors 42 are arranged at a plurality of positions at a predetermined distance in the longitudinal direction in the power transmission cable 12 has been described. However, a temperature sensor is arranged instead of the leakage sensor 42. Also good. In this case, examples of the temperature sensor include a resistance type and a thermocouple type.
[0062]
[Ninth Embodiment]
FIG. 12 is a block diagram showing a ninth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[0063]
In this embodiment, as shown in FIG. 9, unlike the embodiment of FIG. 8, the leakage sensor 42 a is provided in the conduit 25, but on the outer peripheral side of the power transmission cable 12 and at a predetermined distance in the longitudinal direction. It is arranged in the place. As the leakage sensor 42a, for example, a type that measures reflection / refraction by laser irradiation is used.
[0064]
As described above, according to the present embodiment, the leakage sensor 42a and its signal line are laid by arranging the leakage sensor 42a on the outer peripheral side of the power transmission cable 12 at a predetermined distance in the longitudinal direction. Work can be simplified.
[0065]
In this embodiment as well, a temperature sensor may be arranged in place of the leakage sensor 42a, as in the eighth embodiment. In this case, examples of the temperature sensor include a type in which a crystal resonator is embedded in a cable and a transmission signal is measured.
[0066]
In the eighth embodiment or the ninth embodiment, two leakage sensors 42 and 42a (or temperature sensors) are arranged at the same location, and each signal is sent to the monitoring device 44 via the signal line 43. It is also possible to connect to the network. With this configuration, when the information obtained from the sensor shows an abnormal value, it is possible to easily determine whether it is due to an abnormality of the sensor itself or an abnormality of the cooling system. .
[0067]
[Tenth embodiment]
FIG. 13: is a block diagram which shows 10th Embodiment of the transmission / transformation equipment based on this invention.
[0068]
In this embodiment, as shown in FIG. 13, in addition to the configuration of the eighth embodiment, a current detector 45 that detects the magnitude of the current flowing through the power transmission cable 12 is installed, and the detected value signal is sent to the signal line 43. Is sent to the monitoring device 44 via
[0069]
The monitoring device 44 detects an abnormality in the cooling system using a signal obtained from the leakage sensor 42 (or temperature sensor) and a signal obtained from the current detector 45.
[0070]
As described above, according to the present embodiment, when the information obtained from the leakage sensor 42 indicates an abnormal value, it is possible to easily determine whether the information is due to an overload current or an abnormality in the cooling system. Become.
[0071]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, by setting the position of the refrigerant buffer tank 20 higher than the highest point of the power transmission cable 12, even when the low-temperature refrigerator 21 or the circulation pump 17 is stopped, the refrigerant can be pumped to the power transmission cable 12 with a high or low differential pressure. .
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the refrigerant storage tank that stores the low-temperature refrigerant for cooling the superconducting equipment of the transmission and transformation equipment, and the low-temperature refrigerator that cools the low-temperature refrigerant in the refrigerant storage tank, Power transmission and transformation equipment is superconducting, voltage conversion transformers, circuit breakers, disconnectors, switches composed of busbars, shunt reactors for phase adjustment, current limiters for controlling short circuit currents, and upper and lower circuits It is composed of a power transmission cable to the system, and a plurality of types of power transmission / transformation equipment are selected, and the low-temperature refrigerator and the refrigerant storage tank are shared between the transmission / transformation equipment, and the refrigerant storage tank is the substation or open / close Installed in a location can not only increase the reliability and redundancy of the cooling source, but also multiple power transmission and transformation equipment such as power transmission cables, transformers, switchgears, current limiters and shunt reactors With a common cooling source Can be cooled in bulk, it is possible to cool efficiently than the case of disposing the cooling source for each transmission substation equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a transmission and substation facility according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a connection form between the refrigerant buffer tank and the low-temperature refrigerator according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view showing another connection form of the refrigerant buffer tank and the low-temperature refrigerator according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic view showing still another connection form between the refrigerant buffer tank and the low-temperature refrigerator according to the first embodiment.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a third embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a tenth embodiment of the transmission and transformation equipment according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substation 11 Power transmission cable 12 Power transmission cable 13 Transformer 14a, 14b Switchgear 15, 15a, 15b Current limiter 16 Shunt reactor 17, 17a-17c Circulation pump 18, 18a-18d Cooling piping 19, 19a-19d Cooling source 20 Refrigerant buffer tank (refrigerant storage tank)
21, 21a to 21c Low temperature refrigerator 22 Return pipe 23 Heat exchanger 24 Cooling pipe 25 Pipe 26 Bushing 27 Connection line 30 Switchgear 31 Circuit breaker 32 Disconnector 33 Transformer 34 Lightning arrester 35 Grounding device 37 Rectifier type current limiter 38 Rectifier bridge 39 DC reactor 40 Cryogenic container 42 Leakage sensor 43 Signal line 44 Monitoring device 45 Current detector

Claims (5)

発電所側の上位系統から需要家側の下位系統に電力を送電するために電圧変換する変電所および送電系の配分を行う開閉所にそれぞれ送変電機器が設置された送変電設備において、前記送変電機器の超電導機器を冷却するための低温冷媒を蓄え、この超電導機器と冷却配管を介して接続される冷媒貯留槽と、この冷媒貯留槽内の低温冷媒を冷却する低温冷凍機とを備え、前記送変電機器は超電導化され、電圧変換用の変圧器、遮断器,断路器,母線で構成される開閉器、相調整のための分路リアクトル、短絡電流抑制のための限流器および上下位系統への送電ケーブルから構成され、前記送変電機器は、複数種が選択されて、これら送変電機器間で前記低温冷凍機および前記冷媒貯留槽を共用し、前記冷媒貯留槽は前記変電所または開閉所に設置されたことを特徴とする送変電設備。In the substation where voltage conversion is performed to transmit power from the upper system on the power station side to the lower system on the customer side, and in the transmission and substation equipment where transmission and substation equipment is installed in each switching station where the transmission system is allocated, stored cold refrigerant for cooling the superconducting device of substation equipment, including the superconducting device and the refrigerant storage tank that will be connected via a cooling pipe, and a low-temperature refrigerator for cooling the low-temperature refrigerant in the refrigerant storage tank, The transmission and transformation equipment is superconducting, voltage conversion transformer, circuit breaker, disconnector, switch composed of busbar, shunt reactor for phase adjustment, current limiter for suppressing short circuit current, and upper and lower The power transmission / transformation equipment is selected from a plurality of types, and the low-temperature refrigerator and the refrigerant storage tank are shared between the transmission / transformation equipment, and the refrigerant storage tank is the substation. Or in switchyard Transmission and substation facilities, and characterized in that it is location. 請求項1記載の送変電設備機器において、前記送電ケーブルが超電導送電ケーブルであり、この超電導送電ケーブルに前記冷媒貯留槽から低温冷媒を送り込む循環ポンプを複数設けるとともに、前記低温冷凍機を複数設置したことを特徴する送変電設備。In claim 1 Symbol placement transmission substation equipment of the transmission cable is a superconducting transmission cable, provided with a plurality of circulation pumps for feeding the low-temperature coolant from the coolant reservoir to the superconducting power transmission cable, a plurality installing the cold refrigerator Transmission and substation equipment characterized by 請求項1記載の送変電設備機器において、前記限流器が整流器ブリッジと直流リアクトルとで構成される整流型限流器であり、前記整流器ブリッジを常温環境下に配置する一方、前記直流リアクトルのみを低温冷媒により冷却することを特徴とする送変電設備。In claim 1 Symbol placement transmission substation equipment of, one the current limiting device is a rectification type fault current limiter constituted by the DC reactor and the rectifier bridge, arranging the rectifier bridge in a normal temperature environment, the DC reactor Power transmission and substation equipment characterized by cooling only with a low-temperature refrigerant. 請求項1記載の送変電設備機器において、前記送電ケーブルが超電導送電ケーブルであり、この超電導送電ケーブルの長手方向に所定距離をおいて複数箇所に漏洩センサーを配置し、この漏洩センサーの検出信号に基づいて冷媒の漏洩を検出することを特徴とする送変電設備。In claim 1 Symbol placement transmission substation equipment of the transmission cable is a superconducting transmission cable, at a predetermined distance in the longitudinal direction of the superconducting power transmission cable disposed leakage sensor at a plurality of positions, a detection signal of the leakage sensor A substation facility for detecting refrigerant leakage based on the above. 請求項記載の送変電設備機器において、前記超電導送電ケーブルに流れる電流値を検出する電流検出器を設け、この電流検出器および前記漏洩センサーとから得られる両者の検出信号に基づいて低温冷媒の漏洩の有無およびその漏洩場所を特定することを特徴とする送変電設備。5. The transmission / transformation equipment according to claim 4 , further comprising a current detector that detects a value of a current flowing through the superconducting power transmission cable, based on both detection signals obtained from the current detector and the leakage sensor. Transmission and substation equipment characterized by the presence or absence of leakage and the location of the leakage.
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