JP7042675B2 - Termination container for high-temperature superconducting cables and termination structure for high-temperature superconducting cables - Google Patents

Termination container for high-temperature superconducting cables and termination structure for high-temperature superconducting cables Download PDF

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Description

本発明は、高温超電導ケーブルの終端容器及び高温超電導ケーブルの終端構造に関する。 The present invention relates to a terminal container for a high-temperature superconducting cable and a terminal structure for a high-temperature superconducting cable.

大容量の送電が可能な超電導ケーブル、特に超電導導体として高温超電導線材を用いた高温超電導ケーブルの開発が進められている。
高温超電導ケーブルは、後述する図１に示すように、複数条の高温超電導線材５１を銅フォーマ４に緩い螺旋状に巻回させるようにして１層又は複数層の超電導導体層５が構成されており、それを電気絶縁層６で分厚く被覆するようにしてケーブルコア２が形成される。そして、超電導導体層５が液体窒素等の液体冷媒の流通によって冷却されて超電導状態が維持されている。
また、超電導導体層５を電流が流れることによって形成される磁場の外部への漏れを遮断する等の目的で、電気絶縁層６の外側に高温超電導線材や銅編組等で形成されたシールド層７が配設されている場合がある（例えば特許文献１、２参照）。 Development of superconducting cables capable of large-capacity power transmission, especially high-temperature superconducting cables using high-temperature superconducting wires as superconducting conductors, is underway.
As shown in FIG. 1 described later, the high-temperature superconducting cable comprises a single-layer or a plurality of layers of the superconducting conductor layer 5 by winding a plurality of high-temperature superconducting wires 51 around a copper former 4 in a loose spiral. The cable core 2 is formed by thickly covering it with the electrical insulating layer 6. Then, the superconducting conductor layer 5 is cooled by the flow of a liquid refrigerant such as liquid nitrogen, and the superconducting state is maintained.
Further, a shield layer 7 formed of a high-temperature superconducting wire, a copper braid, or the like on the outside of the electrically insulating layer 6 for the purpose of blocking the leakage of the magnetic field formed by the current flowing through the superconducting conductor layer 5 to the outside. May be disposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

一方、高温超電導ケーブルの終端部には、超電導導体層５と実系統側とを接続するための高温超電導ケーブルの終端容器が設けられる。例えば図７（Ａ）に示すように、終端容器１００は略円筒状に形成されることが多い。
そして、図７（Ｂ）に示すように、終端容器１００内には高温超電導ケーブル１のケーブルコア２の端部が引き込まれており、ケーブルコア２の超電導導体層５と送電電流リード１０１とが接続されるように構成される。
また、上記のように高温超電導ケーブル１の超電導導体層５を被覆する電気絶縁層６の外側にシールド層７が配置されている場合には、シールド層７とシールド電流用電流リード１０２とが接続されてシールド層７が接地されるように構成される場合もある（例えば特許文献３参照）。 On the other hand, at the end of the high-temperature superconducting cable, a terminal container for the high-temperature superconducting cable for connecting the superconducting conductor layer 5 and the actual system side is provided. For example, as shown in FIG. 7A, the terminal container 100 is often formed in a substantially cylindrical shape.
Then, as shown in FIG. 7B, the end of the cable core 2 of the high-temperature superconducting cable 1 is drawn into the terminal container 100, and the superconducting conductor layer 5 of the cable core 2 and the transmission current lead 101 are connected to each other. Configured to be connected.
Further, when the shield layer 7 is arranged outside the electrical insulating layer 6 covering the superconducting conductor layer 5 of the high-temperature superconducting cable 1 as described above, the shield layer 7 and the current lead 102 for shield current are connected. In some cases, the shield layer 7 is configured to be grounded (see, for example, Patent Document 3).

なお、図７（Ｂ）に示すように、高温超電導ケーブル１が終端容器１００に接続される部分では、高温超電導ケーブル１の断熱内管１０と終端容器１００の断熱内槽１０３とが図示しないベローズ等を介して接続されており、高温超電導ケーブル１のケーブルコア２と断熱内管１０との間に形成されている液体冷媒９の外側流路Ｂと終端容器１００の断熱内槽１０３の内部空間とが連通されている。
そのため、高温超電導ケーブル１の外側流路Ｂ内の液体冷媒９と終端容器１００内の液体冷媒９とが、終端容器１００と高温超電導ケーブル１とのケーブル接続部αを経由して流通するようになっている。 As shown in FIG. 7B, in the portion where the high temperature superconducting cable 1 is connected to the terminal container 100, the heat insulating inner pipe 10 of the high temperature superconducting cable 1 and the heat insulating inner tank 103 of the terminal container 100 are bellows (not shown). The outer flow path B of the liquid refrigerant 9 formed between the cable core 2 of the high-temperature superconducting cable 1 and the heat-insulating inner pipe 10 and the internal space of the heat-insulating inner tank 103 of the terminal container 100 are connected via the above. Is communicated with.
Therefore, the liquid refrigerant 9 in the outer flow path B of the high-temperature superconducting cable 1 and the liquid refrigerant 9 in the terminal container 100 flow through the cable connection portion α between the terminal container 100 and the high-temperature superconducting cable 1. It has become.

特許第３６３２７４３号公報Japanese Patent No. 3632743 特許第３６９１６９２号公報Japanese Patent No. 3691692 国際公開第２０１２／１０２３４０号International Publication No. 2012/102340

ところで、送電ケーブルで送電する場合、変電所等の送電先で短絡が生じると、抵抗負荷がなくなるため送電ケーブルに非常に大きな電流が流れる場合がある。その際、送電ケーブルが高温超電導ケーブル１であれば、短絡発生時に超電導導体層５に大電流が流れると、超電導導体層５の合計臨界電流を超える。
しかし、超電導導体層５のすぐ内側には銅フォーマ４があるため、銅フォーマ４がバイパスになり超電導導体層５から溢れた電流が銅フォーマ４を流れる。そして、銅フォーマ４を電流が流れるためジュール熱が発生するが、銅フォーマ４は断面積を比較的大きくとることができ熱容量が大きくとることができるため、銅フォーマ４と超電導導体層５の温度上昇を抑制することができ、大きな問題にはならない。 By the way, in the case of power transmission by a power transmission cable, if a short circuit occurs at a power transmission destination such as a substation, a very large current may flow in the power transmission cable because the resistance load disappears. At that time, if the power transmission cable is the high-temperature superconducting cable 1, if a large current flows through the superconducting conductor layer 5 when a short circuit occurs, the total critical current of the superconducting conductor layer 5 is exceeded.
However, since the copper former 4 is located immediately inside the superconducting conductor layer 5, the copper former 4 is bypassed and the current overflowing from the superconducting conductor layer 5 flows through the copper former 4. Then, Joule heat is generated because a current flows through the copper former 4, but since the copper former 4 can have a relatively large cross-sectional area and a large heat capacity, the temperatures of the copper former 4 and the superconducting conductor layer 5 can be obtained. The rise can be suppressed and it is not a big problem.

一方、高温超電導ケーブル１では、短絡発生時に超電導導体層５に大電流が流れると、この大電流とは逆位相の交流電流がシールド層７に流れる。そして、その振幅は、最大で超電導導体層５に流れる短絡電流と同じとなり得る。
前述したように、シールド層７が高温超電導線材や銅編組等で形成されていれば、この逆位相の大電流がシールド層７を構成する高温超電導線材に流れると高温超電導線材の臨界電流を超えるため、電流が高温超電導線材から溢れて銅編組を流れる。
しかし、高温超電導ケーブル１が重くならないようにしてケーブルをできるだけコンパクトに製造するために、銅編組は薄く形成される場合が多い。そのため、銅編組の断面積を上記の銅フォーマ４ほど大きくとることができず、銅編組の熱容量を大きくすることができない。 On the other hand, in the high-temperature superconducting cable 1, when a large current flows through the superconducting conductor layer 5 when a short circuit occurs, an alternating current having a phase opposite to this large current flows through the shield layer 7. The amplitude can be the same as the short-circuit current flowing through the superconducting conductor layer 5 at the maximum.
As described above, if the shield layer 7 is formed of a high-temperature superconducting wire, a copper braid, or the like, when a large current having the opposite phase flows through the high-temperature superconducting wire constituting the shield layer 7, the critical current of the high-temperature superconducting wire is exceeded. Therefore, the current overflows from the high-temperature superconducting wire and flows through the copper braid.
However, in order to make the cable as compact as possible without making the high-temperature superconducting cable 1 heavy, the copper braid is often formed thin. Therefore, the cross-sectional area of the copper braid cannot be as large as that of the copper former 4, and the heat capacity of the copper braid cannot be increased.

そのため、そのような銅編組に高温超電導線材から溢れた電流が流れると、発生したジュール熱で銅編組等の温度が比較的大きく上昇するため、銅編組に接している液体冷媒９（すなわち高温超電導ケーブル１のケーブルコア２の外側の外側流路Ｂ（図７（Ｂ）や後述する図１参照）の液体冷媒９）がガス化する場合がある。
そして、このようにして発生した液体冷媒９のガス化した気泡が、高温超電導ケーブル１の外側流路Ｂからケーブル接続部αの部分を経由して終端容器１００内に流れ込んでくる場合がある（図７（Ｂ）のケーブル接続部α部分の矢印参照）。また、高温超電導ケーブル１の外側流路Ｂでの液体冷媒９の急激なガス化によって外側流路Ｂの圧力が上がり、ガスの気泡が終端容器１００内に液体冷媒９とともに噴出するように流入する場合もあり得る。 Therefore, when a current overflowing from the high-temperature superconducting wire flows through such a copper braid, the temperature of the copper braid or the like rises relatively significantly due to the generated Joule heat, so that the liquid refrigerant 9 in contact with the copper braid (that is, high-temperature superconducting wire 9) The liquid refrigerant 9 in the outer flow path B (see FIG. 7B and FIG. 1 described later) outside the cable core 2 of the cable 1 may be gasified.
Then, the gasified bubbles of the liquid refrigerant 9 generated in this way may flow from the outer flow path B of the high-temperature superconducting cable 1 into the terminal container 100 via the portion of the cable connection portion α (there is a case). See the arrow in the cable connection α portion of FIG. 7B). Further, the pressure of the outer flow path B rises due to the rapid gasification of the liquid refrigerant 9 in the outer flow path B of the high temperature superconducting cable 1, and gas bubbles flow into the terminal container 100 together with the liquid refrigerant 9. In some cases.

終端容器１００の奥側、すなわち送電電流リード１０１と高温超電導ケーブル１のケーブルコア２とが接続されるリード接続部βでは、ケーブルコア２の電気絶縁層６が剥ぎ取られて超電導導体層５が剥き出しにされており、それと送電電流リード１０１が接続されている。また、終端容器１００自体は通常接地されており、高電圧が印加されている超電導導体層５と終端容器１００との間には電位の急勾配が形成されている。
そして、そこに上記のように液体冷媒９のガス化した気泡が流れてくると、リード接続部β近傍での耐電圧性能が低下して放電が生じる可能性がある。そして、大規模な放電が生じると、終端容器１００や送電電流リード１０１等に深刻な損傷をもたらしてしまうおそれがある。 At the back side of the terminal container 100, that is, at the lead connection portion β in which the transmission current lead 101 and the cable core 2 of the high temperature superconducting cable 1 are connected, the electrical insulating layer 6 of the cable core 2 is stripped off to form the superconducting conductor layer 5. It is exposed and is connected to the transmission current lead 101. Further, the terminal container 100 itself is normally grounded, and a steep potential gradient is formed between the superconducting conductor layer 5 to which a high voltage is applied and the terminal container 100.
Then, when the gasified bubbles of the liquid refrigerant 9 flow there, the withstand voltage performance in the vicinity of the lead connection portion β may deteriorate and discharge may occur. If a large-scale discharge occurs, the terminal container 100, the transmission current lead 101, and the like may be seriously damaged.

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、高温超電導ケーブルでガス化した液体冷媒の気泡が容器内に流入しても放電が発生することを確実に防止することが可能な高温超電導ケーブルの終端容器及び高温超電導ケーブルの終端構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to reliably prevent the generation of discharge even if the bubbles of the liquid refrigerant gasified by the high-temperature superconducting cable flow into the container. It is an object of the present invention to provide a terminal container for a high-temperature superconducting cable and a terminal structure for a high-temperature superconducting cable.

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
送電電流が流れる超電導導体層を有し液体冷媒の流通により冷却される高温超電導ケーブルの端部と容器外部に延びる送電電流リードとを接続する高温超電導ケーブルの終端容器であって、
前記終端容器と前記高温超電導ケーブルとのケーブル接続部と、前記高温超電導ケーブルと前記送電電流リードとのリード接続部との間に、ガス化した前記液体冷媒の気泡を貯蔵するガス貯蔵部と、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部とが設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is to solve the above-mentioned problem.
A terminal container for a high-temperature superconducting cable that has a superconducting conductor layer through which a transmission current flows and connects the end of a high-temperature superconducting cable cooled by the flow of a liquid refrigerant to a transmission current lead extending to the outside of the container.
A gas storage unit that stores bubbles of the gasified liquid refrigerant between the cable connection portion between the terminal container and the high-temperature superconducting cable, and the lead connection portion between the high-temperature superconducting cable and the transmission current lead. It is characterized in that at least the upper portion is provided with a narrowed portion narrowed toward the inside of the container.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、
前記高温超電導ケーブルは、前記超電導導体層の外側にシールド層を備えており、前記ケーブル接続部と前記リード接続部との間で前記シールド層がシールド電流用電流リードと接続されており、
前記ガス貯蔵部が、容器への前記シールド電流用電流リードの挿入部に設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to claim 1.
The high-temperature superconducting cable includes a shield layer on the outside of the superconducting conductor layer, and the shield layer is connected to a shield current current lead between the cable connection portion and the lead connection portion.
The gas storage portion is provided at the insertion portion of the current lead for shield current into the container.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、前記ガス貯蔵部に、排気弁が設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to claim 1 or 2, an exhaust valve is provided in the gas storage section.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、前記ガス貯蔵部に、前記液体冷媒の液面高さを測定可能なセンサと、前記液面高さが所定の高さを超えた時点で前記排気弁を開く弁開放手段を備えていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the terminal container of the high temperature superconducting cable according to the third aspect, the gas storage unit has a sensor capable of measuring the liquid level height of the liquid refrigerant and the liquid level height. It is characterized by providing a valve opening means for opening the exhaust valve when the height exceeds a predetermined height.

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、前記狭窄部の高さ方向の空隙が、前記高温超電導ケーブルのケーブルコアの直径の２倍よりも小さいことを特徴とする。 In the invention according to claim 5, in the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 4, the gap in the height direction of the narrowed portion is the cable core of the high-temperature superconducting cable. It is characterized by being smaller than twice the diameter of.

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、前記狭窄部の断面形状が、水平方向に長い長円形状又は長方形状であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 5, wherein the cross-sectional shape of the narrowed portion is an oval shape or a rectangular shape long in the horizontal direction. It is characterized by being.

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器において、前記狭窄部に接続フランジを有し、前記接続フランジの部分で分離可能とされていることを特徴とする。 The invention according to claim 7 has a connecting flange in the narrowed portion in the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 6, and is separable at the portion of the connecting flange. It is characterized by being said to be.

請求項８に記載の発明は、
送電電流が流れる超電導導体層を有し液体冷媒の流通により冷却される高温超電導ケーブルの端部と容器外部に延びる送電電流リードとを接続するリード接続部を備えた高温超電導ケーブルの終端容器を有する高温超電導ケーブルの終端構造であって、
前記リード接続部を基点として、前記終端容器と前記高温超電導ケーブルとを接続するケーブル接続部よりも遠い位置に、ガス化した前記液体冷媒の気泡を貯蔵するガス貯蔵部を備え、前記ケーブル接続部の少なくとも上側部分に内側に向けて絞られた狭窄部が設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is
It has a terminal container for a high-temperature superconducting cable having a superconducting conductor layer through which transmission current flows and having a lead connection for connecting an end of a high-temperature superconducting cable cooled by the flow of liquid refrigerant and a transmission current lead extending to the outside of the container. It is the terminal structure of the high-temperature superconducting cable.
A gas storage unit for storing bubbles of the gasified liquid refrigerant is provided at a position far from the cable connection portion connecting the terminal container and the high-temperature superconducting cable with the lead connection portion as a base point, and the cable connection portion is provided. It is characterized in that a narrowed portion narrowed inward is provided at least in the upper portion of the above.

本発明によれば、ケーブル接続部とリード接続部との間や、リード接続部を基点としてケーブル接続部よりも遠い位置に、ガス貯蔵部と少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部を設けたため、高温超電導ケーブルで液体冷媒がガス化して気泡が発生し、その気泡が終端容器内に流入しても、それらの気泡は、ガス貯蔵部に捕集されて貯蔵される。また、仮に気泡がガス貯蔵部に捕集されなかったとしても、上側部分が絞られた狭窄部が障壁になり堰き止められる。
そのため、高温超電導ケーブルでガス化した液体冷媒の気泡が終端容器内に流入しても、気泡が終端容器のリード接続部近傍に流れ込む事態が的確に防止される。そのため、リード接続部近傍での耐電圧性能が維持され、リード接続部で放電が発生することを確実に防止することが可能となる。 According to the present invention, the gas storage portion and at least the upper portion are narrowed toward the inside of the container between the cable connection portion and the lead connection portion or at a position farther from the cable connection portion with the lead connection portion as a base point. Even if the liquid refrigerant is gasified by the high-temperature superconducting cable to generate bubbles and the bubbles flow into the terminal container, the bubbles are collected and stored in the gas storage section. Further, even if the bubbles are not collected in the gas storage portion, the narrowed portion where the upper portion is narrowed becomes a barrier and is blocked.
Therefore, even if bubbles of the liquid refrigerant gasified by the high-temperature superconducting cable flow into the terminal container, the situation where the bubbles flow into the vicinity of the lead connection portion of the terminal container is accurately prevented. Therefore, the withstand voltage performance in the vicinity of the lead connection portion is maintained, and it is possible to reliably prevent the generation of discharge at the lead connection portion.

高温超電導ケーブルの構成例を表す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of a high temperature superconducting cable. 本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器の断面図である。It is sectional drawing of the terminal container of the high temperature superconducting cable which concerns on this embodiment. 図２の終端容器の外観を表す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the terminal container of FIG. ケーブル接続部を基点としてリード接続部よりも遠い位置に捕集容器を配置した高温超電導ケーブルの終端構造の構成を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the terminal structure of the high temperature superconducting cable which arranged the collection container at the position farther than the lead connection part with the cable connection part as a base point. センサと弁開放手段とを表す図である。It is a figure which shows the sensor and the valve opening means. ケーブルコアを狭窄部の部分で水平方向に湾曲させた状態を表す平面図である。It is a top view which shows the state which the cable core was curved in the horizontal direction in the part of a constriction part. （Ａ）高温超電導ケーブルの終端容器の構成例を表す斜視図であり、（Ｂ）断面図である。(A) It is a perspective view which shows the structural example of the terminal container of a high-temperature superconducting cable, and (B) is a sectional view.

以下、図面を参照して、本発明に係る高温超電導ケーブルの終端容器及び高温超電導ケーブルの終端構造について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の各実施形態や図示例に限定するものではない。 Hereinafter, the terminal container of the high-temperature superconducting cable and the terminal structure of the high-temperature superconducting cable according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, although the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples. ..

［高温超電導ケーブルの構成例］
本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器等について説明する前に、高温超電導ケーブルの構成例について説明する。図１は、高温超電導ケーブルの構成例を表す斜視図である。
高温超電導ケーブル１は、主にケーブルコア２と断熱管３とで構成されている。そして、ケーブルコア２は、銅フォーマ４と、超電導導体層５と、電気絶縁層６と、シールド層７と、保護層８とを備えて構成されている。 [Configuration example of high-temperature superconducting cable]
Before explaining the terminal container and the like of the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment, a configuration example of the high-temperature superconducting cable will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a high-temperature superconducting cable.
The high-temperature superconducting cable 1 is mainly composed of a cable core 2 and a heat insulating tube 3. The cable core 2 includes a copper former 4, a superconducting conductor layer 5, an electrical insulating layer 6, a shield layer 7, and a protective layer 8.

銅フォーマ４は、ケーブルコア２の中心部分に設けられており、本実施形態では、複数本の銅の丸線４１が束ねられて円筒状に形成されている。銅フォーマ４は、ケーブルコア２の形状を維持する機能を有するとともに、前述したように超電導導体層５に過大な電流が流れた場合にはバイパス経路として機能するようになっている。
また、円筒状の銅フォーマ４の中空部４ａは、液体冷媒（例えば液体窒素）が流れる内側流路Ａとされている。そして、液体冷媒は、銅フォーマ４を冷却するとともに、中空部４ａから銅の丸線４１の隙間を通り、後述する各高温超電導線材５１の間を浸透してそれらを冷却するようになっている。 The copper former 4 is provided in the central portion of the cable core 2, and in the present embodiment, a plurality of copper round wires 41 are bundled to form a cylindrical shape. The copper former 4 has a function of maintaining the shape of the cable core 2, and also functions as a bypass path when an excessive current flows through the superconducting conductor layer 5 as described above.
Further, the hollow portion 4a of the cylindrical copper former 4 is an inner flow path A through which a liquid refrigerant (for example, liquid nitrogen) flows. The liquid refrigerant cools the copper former 4, passes through the gaps between the hollow portions 4a and the copper round wires 41, and permeates between the high-temperature superconducting wires 51 described later to cool them. ..

銅フォーマ４の外周には、超電導導体層５が設けられており、超電導導体層５が高温超電導ケーブル１における通常時の送電電流の経路になっている。
本実施形態では、超電導導体層５は、複数条の高温超電導線材５１を並べるようにして構成されており、各高温超電導線材５１を銅フォーマ４に緩い螺旋状に巻回させるようにして構成されている。なお、図１では、超電導導体層５が１層形成されている場合を示したが、超電導導体層５は複数層形成されていてもよい。
高温超電導線材５１は、テープ状の線材であり、高温超電導線材５１の超電導層（図示省略）を構成する超電導体としては、例えば、液体窒素温度（７７Ｋ）以上の臨界温度を有するイットリウム系超電導体（ＲＥＢＣＯ線材。化学式はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-y（ｙは酸素不定比量）で表される。）を用いることができる。 A superconducting conductor layer 5 is provided on the outer periphery of the copper former 4, and the superconducting conductor layer 5 serves as a path for normal power transmission in the high-temperature superconducting cable 1.
In the present embodiment, the superconducting conductor layer 5 is configured such that a plurality of high-temperature superconducting wires 51 are arranged side by side, and each high-temperature superconducting wire 51 is wound around a copper former 4 in a loose spiral. ing. Although FIG. 1 shows a case where one superconducting conductor layer 5 is formed, the superconducting conductor layer 5 may be formed in a plurality of layers.
The high-temperature superconducting wire 51 is a tape-shaped wire, and as a superconductor constituting the superconducting layer (not shown) of the high-temperature superconducting wire 51, for example, an yttrium-based superconductor having a critical temperature of liquid nitrogen temperature (77K) or higher. (REBCO wire rod. The chemical formula is represented by YBa 2 Cu 3 O 7-y (y is an indefinite amount of oxygen)) can be used.

超電導導体層５の外周には、電気絶縁層６が設けられている。
本実施形態では、電気絶縁層６は、絶縁紙にポリプロピレンフィルムをラミネートした半合成紙やクラフト紙等の絶縁性紙類等で形成されており、それらが超電導導体層５の上に分厚く巻回されて構成されている。なお、電気絶縁層６は、例えば樹脂等で形成されていてもよい。 An electrically insulating layer 6 is provided on the outer periphery of the superconducting conductor layer 5.
In the present embodiment, the electric insulating layer 6 is made of insulating paper such as semi-synthetic paper or kraft paper in which a polypropylene film is laminated on the insulating paper, and these are thickly wound on the superconducting conductor layer 5. It is composed of. The electrical insulating layer 6 may be made of, for example, a resin.

電気絶縁層６の外周には、シールド層７が設けられており、シールド層７は接地されている。また、本実施形態では、シールド層７は、主に超電導シールド層７１と銅編組シールド層７２とで構成されている。
超電導シールド層７１は、超電導導体層５と同様に複数条の高温超電導線材を電気絶縁層６に螺旋状に巻回させるようにして構成されている。そして、超電導導体層５を電流が流れることによって形成される磁場の外部への漏れがこの超電導シールド層７１によって完全に遮断されるようになっている。
また、銅編組シールド層７２は、例えば銅編組線で構成されており、ケーブルコア２を外部からの衝撃から守るように機能する。 A shield layer 7 is provided on the outer periphery of the electrical insulating layer 6, and the shield layer 7 is grounded. Further, in the present embodiment, the shield layer 7 is mainly composed of a superconducting shield layer 71 and a copper braided shield layer 72.
Similar to the superconducting conductor layer 5, the superconducting shield layer 71 is configured such that a plurality of high-temperature superconducting wires are spirally wound around the electrically insulating layer 6. Then, the leakage of the magnetic field formed by the current flowing through the superconducting conductor layer 5 to the outside is completely blocked by the superconducting shield layer 71.
Further, the copper braided shield layer 72 is composed of, for example, a copper braided wire, and functions to protect the cable core 2 from an impact from the outside.

シールド層７の外周には、不織布等で形成された保護層８が設けられており、ケーブルコア２を保護するようになっている。
そして、以上のように構成されたケーブルコア２の外側（すなわちケーブルコア２の保護層８と後述する断熱管３の断熱内管１０との間）に、液体冷媒が流れる外側流路Ｂが設けられている。そして、この液体冷媒は、前述したフォーマ４の中空部４ａを流通する液体冷媒と協働してケーブルコア２全体を冷却するようになっている。 A protective layer 8 made of a non-woven fabric or the like is provided on the outer periphery of the shield layer 7 to protect the cable core 2.
Then, an outer flow path B through which the liquid refrigerant flows is provided on the outside of the cable core 2 configured as described above (that is, between the protective layer 8 of the cable core 2 and the heat insulating inner pipe 10 of the heat insulating pipe 3 described later). Has been done. The liquid refrigerant cooperates with the liquid refrigerant flowing through the hollow portion 4a of the former former 4 to cool the entire cable core 2.

一方、断熱管３は、ケーブルコア２を収容するとともに上記のように液体冷媒が充填されて外側流路Ｂを形成する断熱内管１０と、断熱内管１０の外周を覆うように配設された断熱外管１１とを備えており、断熱内管１０と断熱外管１１の間が真空状態とされた二重管構造になっている。
断熱内管１０と断熱外管１１は、例えばステンレス製のコルゲート管（波付け管）で構成される。そして、断熱内管１０と断熱外管１１の間には、例えばアルミを蒸着したポリエステルフィルムの積層体で構成された多層断熱層１２が介在されている。
そして、断熱外管１１の外周が、ポリ塩化ビニルやポリエチレン等の外部被覆（防食層）１３で被覆されている。 On the other hand, the heat insulating pipe 3 is arranged so as to cover the heat insulating inner pipe 10 that accommodates the cable core 2 and is filled with the liquid refrigerant as described above to form the outer flow path B, and the outer periphery of the heat insulating inner pipe 10. The heat insulating outer pipe 11 is provided, and the space between the heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11 has a double pipe structure in a vacuum state.
The heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11 are composed of, for example, a stainless steel corrugated pipe (corrugated pipe). A multilayer heat insulating layer 12 made of, for example, a laminated body of polyester film vapor-deposited with aluminum is interposed between the heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11.
The outer periphery of the heat insulating outer tube 11 is covered with an outer coating (anticorrosion layer) 13 such as polyvinyl chloride or polyethylene.

［高温超電導ケーブルの終端容器］
次に、本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器について説明する。
図２は、本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器２０の断面図であり、図３は、図２の終端容器２０の外観を表す斜視図である。
なお、本実施形態に係る終端容器２０には、正常稼働時に液体冷媒９の流れの上流側となる終端容器と、下流側となる終端容器のいずれも含まれる。また、実系統側から高温超電導ケーブル１への電力の導入側の終端容器と、高温超電導ケーブル１からの電力の取り出し側の終端容器のいずれも含まれる。
また、図２等において、終端容器２０の図中左側を「手前側」、図中右側を「奥側」という場合がある。 [Termination container for high-temperature superconducting cables]
Next, the terminal container of the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment, and FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the terminal container 20 of FIG.
The terminal container 20 according to the present embodiment includes both a terminal container on the upstream side of the flow of the liquid refrigerant 9 and a terminal container on the downstream side during normal operation. Further, both the terminal container on the side where the electric power is introduced from the actual system side to the high-temperature superconducting cable 1 and the terminal container on the side where the electric power is taken out from the high-temperature superconducting cable 1 are included.
Further, in FIG. 2 and the like, the left side of the terminal container 20 in the figure may be referred to as “front side” and the right side in the figure may be referred to as “back side”.

本実施形態では、終端容器２０は、ケーブル接続部αを含む略円筒形状の容器２１（以下、第１容器２１という。）と、リード接続部βを含む略円筒形状の容器２２（以下、第２容器２２という。）が狭窄部２３で接続されるように構成されている。
そして、本実施形態では、ケーブル接続部αとリード接続部βとの間に、ガス化した液体冷媒９の気泡を貯蔵するガス貯蔵部γと、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部２３とが設けられている。
以下、終端容器２０の構成等について詳しく説明する。 In the present embodiment, the terminal container 20 is a substantially cylindrical container 21 (hereinafter referred to as a first container 21) including a cable connection portion α and a substantially cylindrical container 22 (hereinafter referred to as a first container 21) including a lead connection portion β. The two containers 22) are configured to be connected by the narrowed portion 23.
Then, in the present embodiment, between the cable connection portion α and the lead connection portion β, the gas storage portion γ for storing the bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 and at least the upper portion are squeezed toward the inside of the container. A narrowing portion 23 is provided.
Hereinafter, the configuration of the terminal container 20 and the like will be described in detail.

本実施形態では、終端容器２０は、断熱内槽２５と断熱外槽２６の二重壁面構造を有しており、終端容器２０の断熱内槽２５と断熱外槽２６は接地されている。
終端容器２０の第１容器２１のケーブル接続部αでは、断熱内槽２５と断熱外槽２６にそれぞれ円孔が形成されている。そして、断熱内槽２５の円孔の周囲の縁部には、高温超電導ケーブル１（以下、ケーブル１と略す。）の断熱内管１０が接続されており、断熱外槽２６の円孔の周囲の縁部には、ケーブル１の断熱外管１１が接続されている。
なお、図示や説明を省略するが、本実施形態では、ケーブル接続部α（終端容器２０とケーブル１との接続部）等でベローズを介して部材同士を接続するなど、適宜の構造が設けられている。 In the present embodiment, the terminal container 20 has a double wall structure of a heat insulating inner tank 25 and a heat insulating outer tank 26, and the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26 of the terminal container 20 are grounded.
In the cable connection portion α of the first container 21 of the terminal container 20, circular holes are formed in the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26, respectively. The heat insulating inner pipe 10 of the high-temperature superconducting cable 1 (hereinafter, abbreviated as cable 1) is connected to the peripheral edge of the circular hole of the heat insulating inner tank 25, and is around the circular hole of the heat insulating outer tank 26. The heat insulating outer pipe 11 of the cable 1 is connected to the edge portion of the cable 1.
Although illustration and description are omitted, in the present embodiment, an appropriate structure is provided such that the members are connected to each other via a bellows at a cable connecting portion α (connecting portion between the terminal container 20 and the cable 1) or the like. ing.

また、本実施形態では、終端容器２０の断熱内槽２５と断熱外槽２６の間の空間と、ケーブル１の断熱内管１０と断熱外管１１の間の空間とが連通されており、ケーブル１の断熱内管１０と断熱外管１１の間の空間と同様に、終端容器２０の断熱内槽２５と断熱外槽２６の間の空間も真空引きされている。
本実施形態では、このようにして終端容器２０の断熱内槽２５の内側の断熱が図られている。なお、終端容器２０の断熱内槽２５と断熱外槽２６の間の空間と、ケーブル１の断熱内管１０と断熱外管１１の間の空間とが連通されないように構成される場合もある。また、終端容器２０においても、ケーブル１と同様に、断熱内槽２５と断熱外槽２６の間に多層断熱層を介在させる等の構造を設けてもよい。 Further, in the present embodiment, the space between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26 of the terminal container 20 and the space between the heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11 of the cable 1 are communicated with each other. Similar to the space between the heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11, the space between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26 of the terminal container 20 is also evacuated.
In this embodiment, the inside of the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20 is heat-insulated in this way. In some cases, the space between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26 of the terminal container 20 and the space between the heat insulating inner pipe 10 and the heat insulating outer pipe 11 of the cable 1 are not communicated with each other. Further, the terminal container 20 may be provided with a structure such that a multilayer heat insulating layer is interposed between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26, similarly to the cable 1.

また、上記のように終端容器２０の断熱内槽２５の円孔の周囲の縁部にケーブル１の断熱内管１０が取り付けられているため、断熱内槽２５の内部の領域がケーブル１の外側流路Ｂと連通している。
そのため、上記のようにケーブル１の外側流路Ｂ内の液体冷媒９と終端容器２０の第１容器２１の断熱内槽２５内の液体冷媒９とがケーブル接続部αを経由して流通している。 Further, since the heat insulating inner pipe 10 of the cable 1 is attached to the peripheral edge of the circular hole of the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20 as described above, the inner region of the heat insulating inner tank 25 is the outside of the cable 1. It communicates with the flow path B.
Therefore, as described above, the liquid refrigerant 9 in the outer flow path B of the cable 1 and the liquid refrigerant 9 in the heat insulating inner tank 25 of the first container 21 of the terminal container 20 circulate via the cable connection portion α. There is.

第１容器２１の上部には、略円筒形状の引き出し部２７が垂設されており、引き出し部２７から第１容器２１内にシールド電流用電流リード２８が垂下されている。すなわち、本実施形態では、引き出し部２７が、終端容器２０の第１容器２１へのシールド電流用電流リード２８の挿入部になっている。
また、終端容器２０に引き込まれたケーブルコア２は、シールド電流用電流リード２８の下方で外側の保護層８が剥ぎ取られており、露出されたシールド層７（超電導シールド層７１と銅編組シールド層７２）とシールド電流用電流リード２８の下端部分が接続されている。 A substantially cylindrical drawing-out portion 27 is vertically hung from the upper portion of the first container 21, and a shield current current lead 28 is hung from the drawing-out portion 27 into the first container 21. That is, in the present embodiment, the extraction portion 27 is an insertion portion of the shield current current lead 28 into the first container 21 of the terminal container 20.
Further, in the cable core 2 drawn into the terminal container 20, the outer protective layer 8 is stripped off below the current lead 28 for shield current, and the exposed shield layer 7 (superconducting shield layer 71 and copper braided shield) is exposed. The layer 72) and the lower end portion of the shield current current lead 28 are connected.

すなわち、本実施形態では、ケーブル１のシールド層７が、リード接続部βの手前側でシールド電流用電流リード２８と接続されている。そして、シールド電流用電流リード２８を介してケーブル１のシールド層７が接地電位に保たれている。
また、本実施形態では、引き出し部２７がガス貯蔵部γとして用いられており、引き出し部２７の上部に排気弁２９が設けられているが、これらの点については後で説明する。 That is, in the present embodiment, the shield layer 7 of the cable 1 is connected to the shield current current lead 28 on the front side of the lead connection portion β. Then, the shield layer 7 of the cable 1 is maintained at the ground potential via the current lead 28 for the shield current.
Further, in the present embodiment, the drawer portion 27 is used as the gas storage portion γ, and the exhaust valve 29 is provided on the upper portion of the drawer portion 27, and these points will be described later.

一方、第２容器２２の上部にも、略円筒形状の引き出し部３０が垂設されており、引き出し部３０から第２容器２２内に送電電流リード３１が垂下されている。
また、ケーブルコア２は、シールド電流用電流リード２８の奥側では電気絶縁層６が露出され、狭窄部２３を通って第２容器２２内に引き込まれている。そして、送電電流リード３１の下方で電気絶縁層６が剥ぎ取られ、露出された超電導導体層５と送電電流リード３１の下端部分が接続されている。ケーブル１と送電電流リード３１との接続部が前述したリード接続部βである。
送電電流リード３１は、容器外部に延設されて外部の実系統側と接続されており、ケーブル１の超電導導体層５に外部から電流を導入したり、超電導導体層５を流れてきた電流を外部に取り出すようになっている。 On the other hand, a substantially cylindrical drawer portion 30 is also hung above the second container 22, and a transmission current lead 31 is hung from the drawer portion 30 into the second container 22.
Further, in the cable core 2, the electrical insulating layer 6 is exposed on the inner side of the shield current current lead 28, and the cable core 2 is drawn into the second container 22 through the narrowed portion 23. Then, the electrical insulating layer 6 is stripped off below the transmission current lead 31, and the exposed superconducting conductor layer 5 and the lower end portion of the transmission current lead 31 are connected to each other. The connection portion between the cable 1 and the transmission current lead 31 is the lead connection portion β described above.
The transmission current lead 31 extends to the outside of the container and is connected to the actual system side of the outside, and introduces a current from the outside into the superconducting conductor layer 5 of the cable 1 or transfers the current flowing through the superconducting conductor layer 5. It is designed to be taken out.

なお、前述したように、終端容器２０の断熱内槽２５等が接地されており、ケーブル１の超電導導体層５には高電圧が印加されているため、ケーブル１の超電導導体層５と終端容器２０の断熱内槽２５との間には急峻な電位勾配が形成されているが、それらの間に存在する液体冷媒９の高い耐電圧性能により放電が発生しないようになっている。
また、終端容器２０の引き出し部３０には、液体冷媒９の流路となる配管３２が設けられている。そして、配管３２を経由して液体冷媒９が外部から第２容器２２に流入したり第２容器２２から外部に流出するようになっている。 As described above, since the heat insulating inner tank 25 and the like of the terminal container 20 are grounded and a high voltage is applied to the superconducting conductor layer 5 of the cable 1, the superconducting conductor layer 5 of the cable 1 and the terminal container are used. A steep potential gradient is formed between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating inner tank 25, but discharge does not occur due to the high withstand voltage performance of the liquid refrigerant 9 existing between them.
Further, the drawer portion 30 of the terminal container 20 is provided with a pipe 32 that serves as a flow path for the liquid refrigerant 9. Then, the liquid refrigerant 9 flows into the second container 22 from the outside or flows out from the second container 22 to the outside via the pipe 32.

狭窄部２３は、本実施形態では、第１容器２１側から見た断面形状が水平方向に長い長方形である角筒状に形成されている。なお、狭窄部２３は、断面形状が水平方向に長い長円形状等に形成することも可能である。
また、狭窄部２３は、少なくとも上側部分が終端容器２０の容器内側に向けて絞られるように構成されている。なお、狭窄部２３については、以下で詳しく説明する。 In the present embodiment, the narrowed portion 23 is formed in the shape of a rectangular cylinder whose cross-sectional shape is long in the horizontal direction when viewed from the first container 21 side. The narrowed portion 23 can also be formed into an oval shape or the like whose cross-sectional shape is long in the horizontal direction.
Further, the narrowed portion 23 is configured so that at least the upper portion thereof is squeezed toward the inside of the terminal container 20. The narrowed portion 23 will be described in detail below.

［ガス貯蔵部と狭窄部について］
次に、本実施形態に係る終端容器２０のガス貯蔵部γや狭窄部２３について詳しく説明する。
前述したように、短絡事故が生じる等してケーブル１（高温超電導ケーブル１）のシールド層７に大きな電流が流れると、シールド層７に接している外側流路Ｂの液体冷媒９がガス化し、ガス化した液体冷媒９の気泡が、ケーブル接続部α（図２参照）から終端容器２０の第１容器２１内に流れ込んでくる場合がある（図２のケーブル接続部α部分の矢印参照）。 [About gas storage and stenosis]
Next, the gas storage portion γ and the narrowed portion 23 of the terminal container 20 according to the present embodiment will be described in detail.
As described above, when a large current flows through the shield layer 7 of the cable 1 (high temperature superconducting cable 1) due to a short circuit accident or the like, the liquid refrigerant 9 in the outer flow path B in contact with the shield layer 7 is gasified. Bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 may flow from the cable connection portion α (see FIG. 2) into the first container 21 of the terminal container 20 (see the arrow in the cable connection portion α portion in FIG. 2).

一方、前述したように、終端容器２０の第２容器２２に引き込まれたケーブル１のケーブルコア２のリード接続部βでは、電気絶縁層６が剥ぎ取られて超電導導体層５が露出されており、超電導導体層５には高電圧が印加されているため超電導導体層５と終端容器２０の断熱内槽２５との間には急峻な電位勾配が形成されている。
しかし、第１容器２１に引き込まれたケーブルコア２は超電導導体層５が電気絶縁層６で被覆されているため、第１容器２１内では、ケーブルコア２の電気絶縁層６と終端容器２０の接地された断熱内槽２５との間には急峻な電位勾配は形成されていない。 On the other hand, as described above, in the lead connection portion β of the cable core 2 of the cable 1 drawn into the second container 22 of the terminal container 20, the electrical insulating layer 6 is stripped off to expose the superconducting conductor layer 5. Since a high voltage is applied to the superconducting conductor layer 5, a steep potential gradient is formed between the superconducting conductor layer 5 and the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20.
However, since the superconducting conductor layer 5 of the cable core 2 drawn into the first container 21 is covered with the electrical insulating layer 6, the electrical insulating layer 6 of the cable core 2 and the terminal container 20 are contained in the first container 21. A steep potential gradient is not formed between the adiabatic inner tank 25 and the grounded adiabatic inner tank 25.

そのため、本実施形態では、終端容器２０の第１容器２１内に流れ込んだ液体冷媒９の気泡が第２容器２２（リード接続部β）に流れ込まないようにするための対策が取られている。
そして、ガス化した液体冷媒９の気泡が終端容器２０の第２容器２２に流れ込まなければ、液体冷媒９の高い耐電圧性能が維持されて、第２容器２２内で放電が発生することを確実に防止することが可能となり、放電により終端容器２０や送電電流リード３１等に深刻な損傷が生じることを的確に防止することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, measures are taken to prevent bubbles of the liquid refrigerant 9 that have flowed into the first container 21 of the terminal container 20 from flowing into the second container 22 (lead connection portion β).
If the bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 do not flow into the second container 22 of the terminal container 20, the high withstand voltage performance of the liquid refrigerant 9 is maintained, and it is certain that an electric discharge is generated in the second container 22. It is possible to prevent serious damage to the terminal container 20, the transmission current lead 31, and the like due to the discharge.

本実施形態では、ガス化した液体冷媒９の気泡が終端容器２０の第２容器２２（リード接続部β）に流入しないようにするための対策が二重にとられている。 In the present embodiment, double measures are taken to prevent bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 from flowing into the second container 22 (lead connection portion β) of the terminal container 20.

［ガス貯蔵部］
第１の対策は、上記のように放電が発生する可能性があるリード接続部β（ケーブル１と送電電流リード３１との接続部）の手前側、すなわちリード接続部βとケーブル接続部αとの間に、ガス化した液体冷媒９の気泡を貯蔵するためのガス貯蔵部γ（図２参照）を設けたことである。
液体冷媒９の気泡は、終端容器２０（第１容器２１）に流入すると、液体冷媒９中を浮上する。そのため、リード接続部βの手前側の終端容器２０の上方に液体冷媒９の気泡を貯蔵するためのガス貯蔵部γを設けておけば、終端容器２０内に流入した液体冷媒９の気泡をそこで捕集して貯蔵することが可能となり、気泡が第２容器２２内に流入したりリード接続部βの近傍まで流入することを防止することができる。そして、それにより、リード接続部βで放電が発生することを防止することが可能となる。 [Gas storage]
The first measure is the front side of the lead connection portion β (the connection portion between the cable 1 and the transmission current lead 31) where discharge may occur as described above, that is, the lead connection portion β and the cable connection portion α. A gas storage unit γ (see FIG. 2) for storing the bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 is provided between the two.
When the bubbles of the liquid refrigerant 9 flow into the terminal container 20 (first container 21), they float in the liquid refrigerant 9. Therefore, if a gas storage unit γ for storing bubbles of the liquid refrigerant 9 is provided above the terminal container 20 on the front side of the lead connection portion β, the bubbles of the liquid refrigerant 9 that have flowed into the terminal container 20 are provided there. It becomes possible to collect and store the bubbles, and it is possible to prevent bubbles from flowing into the second container 22 or to the vicinity of the lead connection portion β. Then, it becomes possible to prevent the discharge from occurring in the lead connection portion β.

本実施形態では、図２に示したように、ケーブル１と送電電流リード３１との接続部（すなわちリード接続部β）より手前側の、ケーブル１とシールド電流用電流リード２８との接続部の上方で、略円筒形状の引き出し部２７が終端容器２０（第１容器２１）の上方に突出するように設けられている。
そのため、本実施形態では、これを利用して、引き出し部２７の内部空間をガス貯蔵部γとして用いるように構成されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the connection portion between the cable 1 and the shield current current lead 28 on the front side of the connection portion between the cable 1 and the transmission current lead 31 (that is, the lead connection portion β). Above, a substantially cylindrical drawer 27 is provided so as to project above the terminal container 20 (first container 21).
Therefore, in the present embodiment, the internal space of the drawer portion 27 is configured to be used as the gas storage portion γ by utilizing this.

このように、引き出し部２７にガス貯蔵部γを設ければ、終端容器２０にシールド電流用電流リード２８を挿入するために必要な構造をガス貯蔵部γとして利用することが可能となり、終端容器２０にガス貯蔵部γを新たに設けなくてもよいため、終端容器２０をコンパクトに構成することが可能となる。 In this way, if the gas storage unit γ is provided in the extraction unit 27, the structure required for inserting the shield current current lead 28 into the terminal container 20 can be used as the gas storage unit γ, and the terminal container can be used. Since it is not necessary to newly provide the gas storage unit γ in 20, the terminal container 20 can be compactly configured.

［高温超電導ケーブルの終端構造］
なお、終端容器２０によっては、引き出し部２７をガス貯蔵部γとして用いることができない場合がある。また、ケーブル１にシールド層７が形成されていないため終端容器２０にシールド電流用電流リード２８の引き出し部２７が形成されていない場合もある。
そこで、そのような場合は、例えば、図４に示すように終端容器２０内のリード接続部βを基点としてケーブル接続部αよりも遠い位置に捕集容器４０を配置し、ケーブル１を捕集容器４０に接続するとともに、捕集容器４０と終端容器２０とを、ケーブル接続部αの少なくとも上側部分に内側に向けて絞られた狭窄部２３で接続する高温超電導ケーブルの終端構造として構成することも可能である。 [Termination structure of high-temperature superconducting cable]
Depending on the terminal container 20, the drawer portion 27 may not be used as the gas storage portion γ. Further, since the shield layer 7 is not formed on the cable 1, the lead-out portion 27 of the shield current current lead 28 may not be formed on the terminal container 20.
Therefore, in such a case, for example, as shown in FIG. 4, the collection container 40 is arranged at a position farther than the cable connection portion α with the lead connection portion β in the terminal container 20 as a base point, and the cable 1 is collected. Along with connecting to the container 40, the collection container 40 and the terminal container 20 are configured as a terminal structure of a high-temperature superconducting cable connected by a narrowed portion 23 narrowed inward to at least the upper portion of the cable connection portion α. Is also possible.

そして、捕集容器４０の上面を例えば略円筒形状に上方に突出させるようにしてガス貯蔵部γを設けることが可能である。
なお、以下の高温超電導ケーブルの終端容器２０についての説明は、この高温超電導ケーブルの終端構造についての説明にもなっている。 Then, the gas storage portion γ can be provided so that the upper surface of the collection container 40 projects upward in a substantially cylindrical shape, for example.
The following description of the terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable is also a description of the terminal structure of the high-temperature superconducting cable.

［排気弁等について］
ところで、例えば図２の場合において、ケーブル接続部αから終端容器２０内に液体冷媒９の気泡（ガス）が大量に流入してくる場合があり得る。その場合、大量のガスがガス貯蔵部γから溢れ、狭窄部２３を通って第２容器２２に流入しリード接続部βの近傍まで流入してしまう可能性がある。
そこで、そのような事態が生じないようにするために、例えば図２に示すように、ガス貯蔵部γに排気弁２９を設けておくことが望ましい。
その際、例えば、排気弁２９は、所定の圧力で弁が開放されるタイプのものを用いることができる。その場合、排気弁２９は、通常の圧力（すなわちガス貯蔵部γに液体冷媒９が溜まっている場合の圧力）では開かないが、ガス貯蔵部γに液体冷媒９のガスが貯蔵されて圧力が上昇すると自動的に開いてガス貯蔵部γに溜まったガスを終端容器２０外に排気することができる。 [About exhaust valves, etc.]
By the way, for example, in the case of FIG. 2, a large amount of bubbles (gas) of the liquid refrigerant 9 may flow into the terminal container 20 from the cable connection portion α. In that case, a large amount of gas may overflow from the gas storage portion γ, flow into the second container 22 through the narrowed portion 23, and flow into the vicinity of the lead connection portion β.
Therefore, in order to prevent such a situation from occurring, it is desirable to provide an exhaust valve 29 in the gas storage unit γ, for example, as shown in FIG.
At that time, for example, the exhaust valve 29 may be of a type in which the valve is opened at a predetermined pressure. In that case, the exhaust valve 29 does not open under normal pressure (that is, the pressure when the liquid refrigerant 9 is stored in the gas storage unit γ), but the gas of the liquid refrigerant 9 is stored in the gas storage unit γ and the pressure is increased. When it rises, it automatically opens and the gas accumulated in the gas storage unit γ can be exhausted to the outside of the terminal container 20.

また、例えば、図５に示すように、ガス貯蔵部γに、ガス貯蔵部γでの液体冷媒９の液面高さを測定可能なセンサ４１と、電気回路やコンピュータ等で構成され、排気弁２９の開放動作を制御する弁開放手段４２を備えるように構成し、弁開放手段４２は、センサ４１が測定した液体冷媒９の液面高さが所定の高さを超えた時点で排気弁２９を開く制御を行うように構成することも可能である。
このように構成すれば、上記のような事態の発生を防止することが可能となるとともに、以下のような有益な効果がある。 Further, for example, as shown in FIG. 5, the gas storage unit γ is composed of a sensor 41 capable of measuring the liquid level height of the liquid refrigerant 9 in the gas storage unit γ, an electric circuit, a computer, or the like, and is an exhaust valve. The valve opening means 42 is configured to include a valve opening means 42 that controls the opening operation of the 29, and the valve opening means 42 is an exhaust valve 29 when the liquid level height of the liquid refrigerant 9 measured by the sensor 41 exceeds a predetermined height. It can also be configured to control the opening of.
With such a configuration, it is possible to prevent the above-mentioned situation from occurring, and there are the following beneficial effects.

すなわち、終端容器２０では、シールド電流用電流リード２８が容器の内外をつないでいるため、シールド電流用電流リード２８を伝って外気温が終端容器２０内に侵入し得る状態になっている。
その際、ガス貯蔵部γ（すなわちシールド電流用電流リード２８の引き出し部２７）が液体冷媒９で満たされていると、シールド電流用電流リード２８の容器外の部分（外気温になっている。）とシールド電流用電流リード２８の下側の液体冷媒９に浸かった部分（液体冷媒９の温度になっている。）との間の部分の距離が短く、間の部分のシールド電流用電流リード２８にできる温度勾配が急になり、シールド電流用電流リード２８を伝って外気温が終端容器２０内に侵入しやすくなる。 That is, in the terminal container 20, since the shield current current lead 28 connects the inside and outside of the container, the outside air temperature can enter the terminal container 20 through the shield current current lead 28.
At that time, when the gas storage portion γ (that is, the extraction portion 27 of the shield current current lead 28) is filled with the liquid refrigerant 9, the portion outside the container of the shield current current lead 28 (outside air temperature). ) And the portion of the shield current current lead 28 underneath that is immersed in the liquid refrigerant 9 (the temperature of the liquid refrigerant 9 is reached). The temperature gradient formed in 28 becomes steep, and the outside air temperature easily enters the terminal container 20 through the shield current current lead 28.

しかし、上記のようにセンサ４１を取り付けるように構成すると、センサ４１より上のガス貯蔵部γに液体冷媒９のガスが溜まる状態になり得る。
そして、このようにガス貯蔵部γの上部にガスが溜まると、シールド電流用電流リード２８の容器外の外気温になっている部分と、シールド電流用電流リード２８の下側の液体冷媒９に浸かった部分（液体冷媒９の温度）との距離が長くなり、シールド電流用電流リード２８にできる温度勾配が緩やかになる。 However, if the sensor 41 is configured to be attached as described above, the gas of the liquid refrigerant 9 may be accumulated in the gas storage portion γ above the sensor 41.
Then, when the gas is accumulated in the upper part of the gas storage portion γ in this way, the portion where the outside temperature is outside the container of the shield current current lead 28 and the liquid refrigerant 9 under the shield current current lead 28 are charged. The distance from the immersed portion (the temperature of the liquid refrigerant 9) becomes long, and the temperature gradient formed in the shield current current lead 28 becomes gentle.

そのため、シールド電流用電流リード２８を伝って終端容器２０内に侵入する熱を、より小さく抑えることが可能となる。
この点は、送電電流リード３１の場合も同様であり、図２に示すように、送電電流リード３１の引き出し部３０内部の上部にガスを溜めるように構成すれば、送電電流リード３１を伝って終端容器２０内に侵入する熱を、より小さく抑えることが可能となる。 Therefore, it is possible to suppress the heat that enters the terminal container 20 through the shield current current lead 28 to be smaller.
This point is the same in the case of the transmission current lead 31, and as shown in FIG. 2, if the gas is stored in the upper part inside the lead portion 30 of the transmission current lead 31, the transmission current lead 31 is transmitted. It is possible to suppress the heat that enters the terminal container 20 to be smaller.

［狭窄部］
また、本実施形態で、ガス化した液体冷媒９の気泡が終端容器２０の第２容器２２に流入しないようにするために二重に取られている第２の対策は、上記のように放電が発生する可能性があるリード接続部β（ケーブル１と送電電流リード３１との接続部）の手前側に、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部２３を設けたことである。
狭窄部２３は、終端容器２０（第１容器２１）に流入した液体冷媒９の気泡が、リード接続部β側（第２容器２２側）に流入することを妨げる障壁になる。 [Stenosis]
Further, in the present embodiment, the second measure taken in order to prevent the bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 from flowing into the second container 22 of the terminal container 20 is the discharge as described above. Is provided on the front side of the lead connection portion β (the connection portion between the cable 1 and the transmission current lead 31) in which at least the upper portion is narrowed toward the inside of the container. ..
The narrowed portion 23 serves as a barrier that prevents bubbles of the liquid refrigerant 9 that have flowed into the terminal container 20 (first container 21) from flowing into the lead connection portion β side (second container 22 side).

すなわち、液体冷媒９の気泡は、ケーブル接続部αを通って終端容器２０（第１容器２１）に流入すると、液体冷媒９中を浮上し、終端容器２０内の上側を移動する。そして、狭窄部２３は、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られるように構成されているため、仮に気泡が上記のガス貯蔵部γに捕集されずに奥側に移動しても、上側部分が絞られた狭窄部２３に堰き止められる。
そのため、気泡は、結局、浮上せざるを得なくなりガス貯蔵部γで捕集されて貯蔵される。そのため、狭窄部２３を設けたことで、ガス化した液体冷媒９の気泡が終端容器２０のリード接続部β側に流入することが的確に防止される。 That is, when the bubbles of the liquid refrigerant 9 flow into the terminal container 20 (first container 21) through the cable connection portion α, they float in the liquid refrigerant 9 and move to the upper side in the terminal container 20. Since the narrowed portion 23 is configured such that at least the upper portion is squeezed toward the inside of the container, even if bubbles move to the inner side without being collected by the gas storage portion γ, the upper portion is formed. The portion is blocked by the narrowed portion 23.
Therefore, the bubbles are eventually forced to float and are collected and stored in the gas storage unit γ. Therefore, by providing the narrowed portion 23, it is possible to accurately prevent the bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 from flowing into the lead connection portion β side of the terminal container 20.

なお、このように、狭窄部２３は、その上側部分が容器内側に向けて絞られるように構成されていれば十分に機能を発揮するため、図２等に示したように、その下側部分や左右部分が容器内側に向けて絞られるように構成されている必要はない。
しかし、一方で、狭窄部２３の高さが低いほど（狭いほど）気泡の第２容器２２内（すなわちリード接続部β）への流入を阻止しやすくなる。上記のように狭窄部２３内にケーブル１のケーブルコア２が通されることを考慮すると、狭窄部２３の高さ方向の空隙が、ケーブル１のケーブルコア２の直径の２倍よりも小さければ、気泡のリード接続部β側への流入を的確に阻止することが可能となり好ましい。 As described above, the narrowed portion 23 exerts a sufficient function if its upper portion is configured to be squeezed toward the inside of the container, and therefore, as shown in FIG. 2, the lower portion thereof. It is not necessary that the left and right parts are configured to be squeezed toward the inside of the container.
However, on the other hand, the lower the height of the narrowed portion 23 (the narrower it is), the easier it is to prevent the inflow of bubbles into the second container 22 (that is, the lead connecting portion β). Considering that the cable core 2 of the cable 1 is passed through the narrowed portion 23 as described above, if the gap in the height direction of the narrowed portion 23 is smaller than twice the diameter of the cable core 2 of the cable 1. , It is possible to accurately prevent the inflow of bubbles to the lead connection portion β side, which is preferable.

また、このように終端容器２０が狭窄部２３を有するように構成する際、狭窄部２３を有する終端容器２０の断熱内槽２５を一体形成するのは、実際問題として必ずしも容易ではない。また、断熱内槽２５が一体形成されていると、それに断熱外槽２６を取り付ける作業も困難なものになるとともに、終端容器２０を一旦製造してしまうと、その後、第１容器２１と第２容器２２とを分離することはほぼ不可能になる。
そのため、図３に示すように、狭窄部２３に接続フランジ２３Ａを設け、接続フランジ２３Ａの部分で狭窄部２３のケーブル接続部α側（すなわち第１容器２１と狭窄部２３の一部）とリード接続部β側（すなわち第２容器２２と狭窄部２３の残りの部分）とが分離可能とされていることが望ましい。 Further, when the terminal container 20 is configured to have the narrowed portion 23 in this way, it is not always easy as a practical matter to integrally form the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20 having the narrowed portion 23. Further, if the heat insulating inner tank 25 is integrally formed, the work of attaching the heat insulating outer tank 26 to the heat insulating outer tank 26 becomes difficult, and once the terminal container 20 is manufactured, the first container 21 and the second container 21 and the second container are subsequently manufactured. It becomes almost impossible to separate from the container 22.
Therefore, as shown in FIG. 3, a connection flange 23A is provided in the narrowed portion 23, and the connection flange 23A is connected to the cable connecting portion α side of the narrowed portion 23 (that is, the first container 21 and a part of the narrowed portion 23) and leads. It is desirable that the connection portion β side (that is, the second container 22 and the remaining portion of the constriction portion 23) be separable.

このように構成されていれば、狭窄部２３のケーブル接続部α側とリード接続部β側とを別々に製造して双方を接続フランジ２３Ａで接続すれば、比較的容易に終端容器２０を製造することが可能となる。
また、終端容器２０を一旦製造した後でも、容易に狭窄部２３のケーブル接続部α側とリード接続部β側と分離することができる。そのため、例えば、狭窄部２３のケーブル接続部α側とリード接続部β側と分離して終端容器２０内部のメンテナンス作業等を容易に行うことが可能となる。 With this configuration, if the cable connection portion α side and the lead connection portion β side of the constriction portion 23 are manufactured separately and both are connected by the connection flange 23A, the termination container 20 can be manufactured relatively easily. It becomes possible to do.
Further, even after the terminal container 20 is manufactured once, the cable connection portion α side and the lead connection portion β side of the narrowed portion 23 can be easily separated. Therefore, for example, it is possible to easily perform maintenance work inside the terminal container 20 by separating the cable connection portion α side and the lead connection portion β side of the narrowed portion 23.

［効果］
以上のように、本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器２０や高温超電導ケーブルの終端構造によれば、ケーブル接続部α（終端容器と前記高温超電導ケーブルとのケーブル接続部α）とリード接続部β（高温超電導ケーブル１と送電電流リード３１とのリード接続部β）との間や、リード接続部βを基点としてケーブル接続部αよりも遠い位置に、ガス化した液体冷媒９の気泡を貯蔵するガス貯蔵部γと、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部２３とを設けた。
そのため、例えば送電先で短絡が発生して高温超電導ケーブル１のシールド層７に大電流が流れる等して高温超電導ケーブル１の外側流路Ｂで液体冷媒９がガス化して気泡が発生し、その気泡がケーブル接続部αから終端容器２０内に流入しても、それらの気泡は、ガス貯蔵部γに捕集されて貯蔵されるため、放電が発生する可能性があるリード接続部β側には気泡が流入しない。 [effect]
As described above, according to the terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable and the terminal structure of the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment, the cable connection portion α (the cable connection portion α between the terminal container and the high-temperature superconducting cable) and the lead connection are connected. Bubbles of the gasified liquid refrigerant 9 are placed between the part β (the lead connection part β between the high-temperature superconducting cable 1 and the transmission current lead 31) or at a position farther than the cable connection part α with the lead connection part β as a base point. A gas storage portion γ for storage and a constricted portion 23 in which at least the upper portion is narrowed toward the inside of the container are provided.
Therefore, for example, a short circuit occurs at the power transmission destination and a large current flows through the shield layer 7 of the high temperature superconducting cable 1, so that the liquid refrigerant 9 gasifies in the outer flow path B of the high temperature superconducting cable 1 and bubbles are generated. Even if air bubbles flow into the terminal container 20 from the cable connection portion α, those air bubbles are collected and stored in the gas storage unit γ, so that they are on the lead connection portion β side where discharge may occur. Does not allow air bubbles to flow in.

また、ケーブル接続部αとリード接続部βとの間や、リード接続部βを基点としてケーブル接続部αよりも遠い位置に、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部２３が設けられているため、仮に気泡が上記のガス貯蔵部γに捕集されずに奥側に移動しても、上側部分が絞られた狭窄部２３が障壁になり堰き止められる。
そのため、本実施形態に係る高温超電導ケーブルの終端容器２０によれば、高温超電導ケーブル１でガス化した液体冷媒９の気泡が終端容器２０内に流入しても、気泡が終端容器２０のリード接続部β側に流れ込む事態が的確に防止されるため、リード接続部β近傍での耐電圧性能が維持される。そのため、リード接続部βで放電が発生することを確実に防止することが可能となる。
また、そのため、放電により終端容器２０や送電電流リード３１等に深刻な損傷が生じることを的確に防止することが可能となる。 Further, a narrowed portion 23 having at least the upper portion narrowed toward the inside of the container is provided between the cable connecting portion α and the lead connecting portion β or at a position farther from the cable connecting portion α with the lead connecting portion β as a base point. Therefore, even if the bubbles move to the inner side without being collected by the gas storage portion γ, the narrowed portion 23 in which the upper portion is narrowed becomes a barrier and is blocked.
Therefore, according to the terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment, even if bubbles of the liquid refrigerant 9 gasified by the high-temperature superconducting cable 1 flow into the terminal container 20, the bubbles are connected to the lead of the terminal container 20. Since the situation of flowing into the portion β side is accurately prevented, the withstand voltage performance in the vicinity of the lead connection portion β is maintained. Therefore, it is possible to reliably prevent the occurrence of discharge at the lead connection portion β.
Therefore, it is possible to accurately prevent serious damage to the terminal container 20, the transmission current lead 31, and the like due to the discharge.

なお、上記のように、液体冷媒９の気泡は液体冷媒９中で浮上する性質を有しているため、例えば、終端容器２０において狭窄部２３をより低い位置に設けた方が、狭窄部２３内を気泡が通り抜けにくくなる。
このように、液体冷媒９の気泡がリード接続部β側に流入しないようにするための改良は適宜行うことが可能である。 As described above, since the bubbles of the liquid refrigerant 9 have the property of floating in the liquid refrigerant 9, for example, it is better to provide the narrowed portion 23 at a lower position in the terminal container 20. It becomes difficult for bubbles to pass through the inside.
As described above, it is possible to appropriately improve the liquid refrigerant 9 so that the bubbles do not flow into the lead connection portion β side.

また、前述したように、本実施形態では、狭窄部２３は、第１容器２１側から見た断面形状が水平方向に長い長方形や長円形状であるように形成されている。このように構成すると、狭窄部２３を、上記のように上側部分が容器内側に向けて絞られるように設けることが可能となるといった効果のほか、以下のような有益な効果がある。 Further, as described above, in the present embodiment, the narrowed portion 23 is formed so that the cross-sectional shape seen from the first container 21 side is a rectangular shape or an oval shape long in the horizontal direction. With this configuration, in addition to the effect that the narrowed portion 23 can be provided so that the upper portion is squeezed toward the inside of the container as described above, there are the following beneficial effects.

すなわち、図１に示したように、高温超電導ケーブル１は、基本的にケーブルコア２と断熱管３で構成されているが、このうち断熱管３を構成する断熱外管１１は常温であるが、断熱内管１０とケーブルコア２は稼働時に液体窒素温度まで冷却される。そして、それに伴って、冷却される部位には熱収縮とそれによる強い張力（熱応力）がかかることになる。
冷却される部位のうち断熱内管１０は、終端容器２０等と接続する際にベローズを介して接続されるなどして熱収縮を吸収することができるが、ケーブルコア２では熱収縮を吸収することは難しい。そのため、ケーブルコア２を予め終端容器２０内部で湾曲させておき、冷却により収縮するとその湾曲がまっすぐに伸びることで収縮分を打ち消す手法が考えられる。 That is, as shown in FIG. 1, the high-temperature superconducting cable 1 is basically composed of a cable core 2 and a heat insulating tube 3, but the heat insulating outer tube 11 constituting the heat insulating tube 3 is at room temperature. The heat insulating inner pipe 10 and the cable core 2 are cooled to the liquid nitrogen temperature during operation. Along with this, heat shrinkage and strong tension (heat stress) due to the heat shrinkage are applied to the cooled portion.
Of the parts to be cooled, the heat insulating inner pipe 10 can absorb heat shrinkage by being connected via a bellows when connected to the terminal container 20 or the like, but the cable core 2 absorbs heat shrinkage. That is difficult. Therefore, a method is conceivable in which the cable core 2 is curved inside the terminal container 20 in advance, and when the cable core 2 is contracted by cooling, the curvature is straightened to cancel the contraction.

高温超電導ケーブル１と終端容器２０内壁との間に形成される電位差で放電を起こさないような耐電圧性を持たせる目的で、超高電圧用の高温超電導ケーブル１の終端容器２０は非常に大きく設計されるが、その耐電圧性が必要なのは高温超電導ケーブル１の超電導導体層５が剥き出しになるリード接続部βの周辺のみである。
ケーブルコア２のそれより手前側の部分では超電導導体層５が厚い電気絶縁層６に覆われているため、ケーブルコア２が湾曲して終端容器２０の断熱内槽２５に接触しても問題はない。そして、上記のように超高電圧用の高温超電導ケーブル１の終端容器２０が巨大であることから、上記の手法は有効であると考えられる。 The terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable 1 for ultra-high voltage is very large for the purpose of providing withstand voltage so as not to cause a discharge due to the potential difference formed between the high-temperature superconducting cable 1 and the inner wall of the terminal container 20. Although it is designed, its withstand voltage is required only around the lead connection portion β where the superconducting conductor layer 5 of the high-temperature superconducting cable 1 is exposed.
Since the superconducting conductor layer 5 is covered with a thick electric insulating layer 6 in the portion in front of the cable core 2, there is no problem even if the cable core 2 bends and comes into contact with the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20. do not have. Since the terminal container 20 of the high-temperature superconducting cable 1 for ultra-high voltage is huge as described above, the above method is considered to be effective.

しかし、本発明を終端容器２０に適用すると、ケーブルコア２は終端容器２０の中程に位置する狭窄部２３で位置が固定されてしまうため、十分な長さの余裕をとるための大きな湾曲をケーブルコア２に持たせることができない。
そこで、前述したように、本実施形態のように、狭窄部２３を断面形状が水平方向に長い長方形や長円形状であるように形成すれば、図６に示すように、ケーブルコア２を狭窄部２３の部分で水平方向に大きく湾曲させることができ、熱収縮に備えて長さの余裕を持たせることが可能となる。図６では、排気弁２９や配管３２等の図示が省略されている。 However, when the present invention is applied to the terminating container 20, the position of the cable core 2 is fixed by the narrowed portion 23 located in the middle of the terminating container 20, so that a large curvature is provided to allow a sufficient length. It cannot be held in the cable core 2.
Therefore, as described above, if the narrowed portion 23 is formed so that the cross-sectional shape is a rectangular shape or an oval shape that is long in the horizontal direction as in the present embodiment, the cable core 2 is narrowed as shown in FIG. The portion 23 can be greatly curved in the horizontal direction, so that a margin of length can be provided in preparation for heat shrinkage. In FIG. 6, the exhaust valve 29, the pipe 32, and the like are not shown.

なお、このように構成する場合、ケーブルコア２が湾曲すると、図６に示すように、ケーブルコア２は、引き出し部２７から垂下されるシールド電流用電流リード２８の下方から水平方向にずれた位置に移動する。そのため、シールド電流用電流リード２８とケーブルコア２の接続部も、終端容器２０の中央付近から縁側（すなわち断熱内槽２５に近い側）まで移動することができるように構成することが必要になる。
そのため、シールド電流用電流リード２８の少なくとも下側部分を銅編組等の可撓性を有する導体に置き換えることが望ましい。なお、リード接続部βが終端容器２０の断熱内槽２５に近づくように移動すると放電が起きる可能性があるため、送電電流リード３１は銅ブスバー等の可撓性を持たない導体で構成して、ケーブルコア２が湾曲しても終端容器２０の中央から移動しないように構成することが必要である。 In this configuration, when the cable core 2 is curved, as shown in FIG. 6, the cable core 2 is positioned horizontally displaced from below the shield current current lead 28 hanging from the lead-out portion 27. Move to. Therefore, it is necessary to configure the connection portion between the shield current current lead 28 and the cable core 2 so that it can move from the vicinity of the center of the terminal container 20 to the edge side (that is, the side close to the heat insulating inner tank 25). ..
Therefore, it is desirable to replace at least the lower portion of the shield current current lead 28 with a flexible conductor such as a copper braid. If the lead connection portion β moves closer to the heat insulating inner tank 25 of the terminal container 20, a discharge may occur. Therefore, the transmission current lead 31 is composed of a non-flexible conductor such as a copper bus bar. It is necessary to configure the cable core 2 so that it does not move from the center of the terminal container 20 even if it is curved.

［実施例］
（１）第２容器２２
第２容器２２の断熱内槽２５の内径はφ９００ｍｍ、軸方向長さは２０００ｍｍで、その中央にφ９０ｍｍのケーブルコア２が収まる。
第２容器２２の上部にはケーブルコア２の超電導導体層５に接続される送電電流リード３１とそれを収納するための円筒状の引き出し部３０が付属されている。引き出し部３０は内径がφ５００ｍｍ、軸方向長さが２０００ｍｍであり、その断熱内槽／外槽とも第２容器２２の本体円筒に溶接接続されている。そして、引き出し部３０の上部底面を送電電流リード３１とその付属物（ブッシング等）が貫いている。また、その外槽には、長さを調整するためのベローズが含まれている。 [Example]
(1) Second container 22
The inner diameter of the heat insulating inner tank 25 of the second container 22 is φ900 mm, the axial length is 2000 mm, and the cable core 2 of φ90 mm fits in the center thereof.
A transmission current lead 31 connected to the superconducting conductor layer 5 of the cable core 2 and a cylindrical lead-out portion 30 for accommodating the lead current lead 31 are attached to the upper portion of the second container 22. The drawer portion 30 has an inner diameter of φ500 mm and an axial length of 2000 mm, and both the heat insulating inner tank / outer tank are welded to the main body cylinder of the second container 22. The power transmission current lead 31 and its accessories (bushing, etc.) penetrate the upper bottom surface of the drawer portion 30. In addition, the outer tank contains a bellows for adjusting the length.

引き出し部３０の円筒形の内部空間のうち上側半分程度が常時気相領域となっており、液体冷媒９の圧力変化に応じてその液面が上下に変動する。さらに、その下部には液体冷媒９である液体窒素が供給又は回収されるための配管３２が接続されている。
送電電流リード３１は単数又は複数の銅ブスバーであり、その上部で気相領域に含まれ得る部位は耐電圧性を持つブッシングに覆われている。ブッシングに覆われない電流リードの下部、及びケーブルコア２との接続部（リード接続部β）は液体冷媒９である液体窒素に対して剥き出しの状態になっており、接地電位となる断熱内槽２５との間の耐電圧性を維持するために十分な空間が確保されている。 About the upper half of the cylindrical internal space of the drawer portion 30 is always a gas phase region, and the liquid level fluctuates up and down according to the pressure change of the liquid refrigerant 9. Further, a pipe 32 for supplying or recovering liquid nitrogen, which is a liquid refrigerant 9, is connected to the lower portion thereof.
The transmission current lead 31 is a single or a plurality of copper busbars, the portion of which may be contained in the gas phase region above the copper busbars, which is covered with a withstand voltage bushing. The lower part of the current lead that is not covered by the bushing and the connection part (lead connection part β) with the cable core 2 are exposed to liquid nitrogen, which is the liquid refrigerant 9, and are in a heat-insulated inner tank that has a ground potential. Sufficient space is secured to maintain the withstand voltage between 25 and 25.

第２容器２２の手前側は狭窄部２３と溶接接続されており、奥側は閉じている。リード接続部βに位置する側面には、断熱内槽２５／断熱外槽２６ともフランジとその導入部が設けられている（図３の第２容器２２側面のフランジ参照）。
第２容器２２の組み立てや敷設の際、あるいは容器内部のメンテナンスを行う際にはこのフランジを取り外して内部に入る。断熱外槽２６は冷却されないためゴム製Ｏリングを用いることができるが、断熱内槽２５は液体窒素温度まで冷却されるため、金属製のガスケットを用いて気密を維持する。 The front side of the second container 22 is welded and connected to the narrowed portion 23, and the back side is closed. A flange and an introduction portion thereof are provided on the side surface of the lead connection portion β for both the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26 (see the flange on the side surface of the second container 22 in FIG. 3).
When assembling or laying the second container 22, or when performing maintenance inside the container, this flange is removed and the inside is entered. Since the heat insulating outer tank 26 is not cooled, a rubber O-ring can be used, but since the heat insulating inner tank 25 is cooled to the temperature of liquid nitrogen, a metal gasket is used to maintain airtightness.

（２）第１容器２１
第１容器２１の内径（断熱内槽２５の内径）はφ９００ｍｍ、軸方向長さは１０００ｍｍで、基本的にはその中央にφ９０ｍｍのケーブルコア２が収まる。
第１容器２１の上部には、シールド電流用電流リード２８とそれを収納するための円筒状の引き出し部２７が付属されている。引き出し部２７は内径がφ４００ｍｍ、軸方向長さが１６００ｍｍであり、断熱内槽／外槽とも第１容器２１の本体円筒に溶接接続されている。引き出し部２７の上部は気相領域となっており、排気弁２９を備えている。圧力が上限を上回った際にはこの排気弁２９が開き、窒素ガスを外部に放出する。
シールド電流用電流リード２８はブッシングに被覆された銅ブスバーであるが、送電電流リード３１よりも短い。シールド電流用電流リード２８はケーブルコア２のシールド層７に接続されており、接続部との間に可撓性を持つ長さ１０００ｍｍの被覆銅撚り線を介している。この部位の可撓性により、ケーブルコア２の位置が固定されないようになっている。 (2) First container 21
The inner diameter of the first container 21 (inner diameter of the heat insulating inner tank 25) is φ900 mm, the axial length is 1000 mm, and basically, the cable core 2 of φ90 mm fits in the center thereof.
A current lead 28 for shield current and a cylindrical drawing portion 27 for accommodating the current lead 28 for shielding current are attached to the upper portion of the first container 21. The drawer portion 27 has an inner diameter of φ400 mm and an axial length of 1600 mm, and both the heat insulating inner tank / outer tank are welded to the main body cylinder of the first container 21. The upper part of the drawer portion 27 is a gas phase region and includes an exhaust valve 29. When the pressure exceeds the upper limit, the exhaust valve 29 opens to release nitrogen gas to the outside.
The shield current current lead 28 is a copper busbar coated with a bushing, but is shorter than the transmission current lead 31. The current lead 28 for shield current is connected to the shield layer 7 of the cable core 2 and is interposed with the connection portion via a flexible coated copper stranded wire having a length of 1000 mm. The flexibility of this portion prevents the position of the cable core 2 from being fixed.

ケーブルコア２のシールド層７は接地電位にある断熱内槽２５との間に大きな電位差を持たないため、これらの部位は耐電圧性を持つ必要がない（すなわち簡単な絶縁のみでよい。）。シールド電流用電流リード２８の銅ブスバーを被覆するブッシングは、ここでは耐電圧性を持たせる目的ではなく、銅ブスバー経由の侵入熱量を減らすための断熱材として機能している。
第１容器２１の奥側には第２容器２２に続く狭窄部２３が溶接接続されており、第１容器２１の手前側はベローズを介して高温超電導ケーブル１の断熱管３と接続されている。 Since the shield layer 7 of the cable core 2 does not have a large potential difference with the heat insulating inner tank 25 at the ground potential, these portions do not need to have withstand voltage resistance (that is, only simple insulation is required). The bushing covering the copper bus bar of the current lead 28 for the shield current functions here as a heat insulating material for reducing the amount of heat entering through the copper bus bar, not for the purpose of providing withstand voltage.
A narrowed portion 23 following the second container 22 is welded and connected to the back side of the first container 21, and the front side of the first container 21 is connected to the heat insulating tube 3 of the high-temperature superconducting cable 1 via a bellows. ..

（３）狭窄部２３
狭窄部２３は長さ５００ｍｍ、断熱内槽２５の断面形状は高さ１２０ｍｍ、幅６００ｍｍの長円形である。なお、長円形は、左右がそれぞれφ１２０ｍｍの半円形で、その間に幅３６０ｍｍの長方形が挟まる形状とされている。第１容器２１や第２容器２２との接続関係は対称ではなく、水平方向に大きく偏っている（図６参照）。
また、狭窄部２３の内槽は、長さ方向の中央部で接続フランジ２３Ａによりフランジ接続される形になっており、そこで第１容器２１と第２容器２２とが分離できるようになっている。狭窄部２３の外槽は内槽フランジの手前で内槽に溶接されている。すなわち、接続フランジ２３Ａの部分では真空断熱構造になっていないため、フランジ接続後、この部分に発泡材等の断熱材を当てて断熱が図られる。なお、ベローズ等を用い、内槽／外槽ともフランジ接続として真空断熱構造とすることも可能である。 (3) Stenosis 23
The narrowed portion 23 has a length of 500 mm, and the cross-sectional shape of the heat insulating inner tank 25 is an oval shape having a height of 120 mm and a width of 600 mm. The oval is a semicircle with a diameter of 120 mm on each side, and a rectangle with a width of 360 mm is sandwiched between them. The connection relationship with the first container 21 and the second container 22 is not symmetrical and is largely biased in the horizontal direction (see FIG. 6).
Further, the inner tank of the narrowed portion 23 is flange-connected by the connecting flange 23A at the central portion in the length direction, so that the first container 21 and the second container 22 can be separated from each other. .. The outer tank of the narrowed portion 23 is welded to the inner tank in front of the inner tank flange. That is, since the portion of the connecting flange 23A does not have a vacuum heat insulating structure, after connecting the flange, a heat insulating material such as a foaming material is applied to this portion to insulate. It is also possible to use a bellows or the like to connect the inner tank / outer tank with a flange to form a vacuum heat insulating structure.

（４）終端容器２０の敷設と冷却
第１容器２１と第２容器２２は個別に作製され、敷設現場に配置された後、狭窄部２３の接続フランジ２３Ａによって一体化される。その後、第１容器２１から超電導ケーブル１のケーブルコア２が容器内部に挿入され、それぞれ第２容器２２ではリード接続部βでケーブルコア２の超電導導体層５と送電電流リード３１が、第１容器２１ではケーブルコア２のシールド層７とシールド電流用電流リード２８がそれぞれ接続される。このとき、狭窄部２３が偏った方向にケーブルコア２を撓ませるように接続する。そして、高温超電導ケーブル１の断熱管３が第１容器２１と接続される。その他、電流経路の接続や冷媒配管との接続等も行われる。そして、最後に、終端容器２０の真空断熱部（すなわち断熱内槽２５と断熱外槽２６の間の領域）の真空引きが行われる。 (4) Laying and cooling of the terminal container 20 The first container 21 and the second container 22 are individually manufactured, placed at the laying site, and then integrated by the connecting flange 23A of the narrowed portion 23. After that, the cable core 2 of the superconducting cable 1 is inserted into the container from the first container 21, and in the second container 22, the superconducting conductor layer 5 of the cable core 2 and the transmission current lead 31 are connected to the first container at the lead connection portion β, respectively. At 21, the shield layer 7 of the cable core 2 and the current lead 28 for shield current are connected, respectively. At this time, the narrowed portion 23 is connected so as to bend the cable core 2 in a biased direction. Then, the heat insulating tube 3 of the high-temperature superconducting cable 1 is connected to the first container 21. In addition, connection of the current path and connection with the refrigerant pipe are also performed. Finally, the vacuum heat insulating portion of the terminal container 20 (that is, the region between the heat insulating inner tank 25 and the heat insulating outer tank 26) is evacuated.

このようして敷設が完了した後、高温超電導ケーブル１から終端容器２０まで内部に液体冷媒９である液体窒素を循環させて、ケーブルコア２とその周辺部の冷却がなされる。それにより高温超電導ケーブル１の断熱内管１０とケーブルコア２に熱収縮が生じる。高温超電導ケーブル１の断熱管３はコルゲート管（波付け管）であるため、ある程度の熱収縮には対応できるが、ケーブルコア２は熱収縮して、終端容器２０内部の接続部を引っ張る形になる。
しかし、上記のように常温での敷設時に終端容器２０内部でケーブルコア２を撓ませて長さの余裕を持たせていたため、ケーブルコア２が熱収縮すると終端容器２０の内部でまっすぐに伸びる状態になる。 After the laying is completed in this way, liquid nitrogen, which is a liquid refrigerant 9, is circulated inside from the high-temperature superconducting cable 1 to the terminal container 20, and the cable core 2 and its peripheral portion are cooled. As a result, heat shrinkage occurs in the heat insulating inner tube 10 and the cable core 2 of the high-temperature superconducting cable 1. Since the heat insulating tube 3 of the high-temperature superconducting cable 1 is a corrugated tube (corrugated tube), it can cope with heat shrinkage to some extent, but the cable core 2 heat shrinks and pulls the connection portion inside the terminal container 20. Become.
However, as described above, when the cable core 2 is laid at room temperature, the cable core 2 is bent inside the terminal container 20 to allow a margin of length. Therefore, when the cable core 2 is thermally shrunk, it extends straight inside the terminal container 20. become.

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
例えば、上記の実施形態では、終端容器２０の外部から狭窄部２３を目視できるように構成する場合について説明したが、例えば第１容器２１の断熱外槽２６と第２容器２２の断熱外槽２６とをそれぞれ狭窄部２３側に延ばしたり、あるいは第１容器２１と狭窄部２３と第２容器２２の全体を外被で覆う等して、外部から狭窄部２３が目視できないように構成することも可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be changed as appropriate as long as it does not deviate from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the case where the narrowed portion 23 is configured to be visible from the outside of the terminal container 20 has been described. For example, the heat insulating outer tank 26 of the first container 21 and the heat insulating outer tank 26 of the second container 22 have been described. It may be configured so that the narrowed portion 23 cannot be seen from the outside by extending each of the above to the narrowed portion 23 side, or covering the entire first container 21, the narrowed portion 23, and the second container 22 with an outer cover. It is possible.

また、上記の実施形態では、高温超電導ケーブル１の外側流路Ｂ（図１等参照）でガス化した液体冷媒９の気泡を終端容器２０（第１容器２１）のガス貯蔵部γで捕集する場合について説明したが、高温超電導ケーブル１の内側流路Ａで液体冷媒９のガス化が発生した場合に、それにより生じた気泡を例えば絶縁性ＦＲＰ製のカップの内部に捕集して、リード接続部βで放電が起きないように構成することも可能である。 Further, in the above embodiment, bubbles of the liquid refrigerant 9 gasified in the outer flow path B (see FIG. 1 and the like) of the high temperature superconducting cable 1 are collected by the gas storage portion γ of the terminal container 20 (first container 21). However, when the liquid refrigerant 9 is gasified in the inner flow path A of the high temperature superconducting cable 1, the bubbles generated by the gasification are collected inside, for example, an insulating FRP cup. It is also possible to configure the lead connection portion β so that discharge does not occur.

１ 高温超電導ケーブル
２ ケーブルコア
５ 超電導導体層
７ シールド層
９ 液体冷媒
２０ 終端容器
２３ 狭窄部
２３Ａ 接続フランジ
２７ 引き出し部（シールド電流用電流リードの挿入部）
２８ シールド電流用電流リード
２９ 排気弁
３１ 送電電流リード
４１ センサ
４２ 弁開放手段
α ケーブル接続部
β リード接続部
γ ガス貯蔵部 1 High-temperature superconducting cable 2 Cable core 5 Superconducting conductor layer 7 Shield layer 9 Liquid refrigerant 20 Termination container 23 Constriction part 23A Connection flange 27 Drawer part (insertion part of current lead for shield current)
28 Shielded current current lead 29 Exhaust valve 31 Transmission current lead 41 Sensor 42 Valve opening means α Cable connection part β Lead connection part γ Gas storage part

Claims (8)

送電電流が流れる超電導導体層を有し液体冷媒の流通により冷却される高温超電導ケーブルの端部と容器外部に延びる送電電流リードとを接続する高温超電導ケーブルの終端容器であって、
前記終端容器と前記高温超電導ケーブルとのケーブル接続部と、前記高温超電導ケーブルと前記送電電流リードとのリード接続部との間に、ガス化した前記液体冷媒の気泡を貯蔵するガス貯蔵部と、少なくとも上側部分が容器内側に向けて絞られた狭窄部とが設けられていることを特徴とする高温超電導ケーブルの終端容器。 A terminal container for a high-temperature superconducting cable that has a superconducting conductor layer through which a transmission current flows and connects the end of a high-temperature superconducting cable cooled by the flow of a liquid refrigerant to a transmission current lead extending to the outside of the container.
A gas storage unit that stores bubbles of the gasified liquid refrigerant between the cable connection portion between the terminal container and the high temperature superconducting cable and the lead connection portion between the high temperature superconducting cable and the transmission current lead. A terminal container for a high-temperature superconducting cable, characterized in that at least the upper portion is provided with a constricted portion narrowed toward the inside of the container. 前記高温超電導ケーブルは、前記超電導導体層の外側にシールド層を備えており、前記ケーブル接続部と前記リード接続部との間で前記シールド層がシールド電流用電流リードと接続されており、
前記ガス貯蔵部が、容器への前記シールド電流用電流リードの挿入部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The high-temperature superconducting cable includes a shield layer on the outside of the superconducting conductor layer, and the shield layer is connected to a shield current current lead between the cable connection portion and the lead connection portion.
The terminal container for a high-temperature superconducting cable according to claim 1, wherein the gas storage portion is provided at an insertion portion of the current lead for shield current into the container. 前記ガス貯蔵部に、排気弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The terminal container for a high-temperature superconducting cable according to claim 1 or 2, wherein the gas storage unit is provided with an exhaust valve. 前記ガス貯蔵部に、前記液体冷媒の液面高さを測定可能なセンサと、前記液面高さが所定の高さを超えた時点で前記排気弁を開く弁開放手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The gas storage unit is provided with a sensor capable of measuring the liquid level height of the liquid refrigerant and a valve opening means for opening the exhaust valve when the liquid level height exceeds a predetermined height. The terminal container for the high temperature superconducting cable according to claim 3, characterized by this. 前記狭窄部の高さ方向の空隙が、前記高温超電導ケーブルのケーブルコアの直径の２倍よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 4, wherein the gap in the height direction of the narrowed portion is smaller than twice the diameter of the cable core of the high-temperature superconducting cable. Termination container. 前記狭窄部の断面形状が、水平方向に長い長円形状又は長方形状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The terminal container for a high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 5, wherein the cross-sectional shape of the narrowed portion is an elliptical shape or a rectangular shape long in the horizontal direction. 前記狭窄部に接続フランジを有し、前記接続フランジの部分で分離可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の高温超電導ケーブルの終端容器。 The terminal container for a high-temperature superconducting cable according to any one of claims 1 to 6, wherein the constricted portion has a connecting flange and is separable at the portion of the connecting flange. 送電電流が流れる超電導導体層を有し液体冷媒の流通により冷却される高温超電導ケーブルの端部と容器外部に延びる送電電流リードとを接続するリード接続部を備えた高温超電導ケーブルの終端容器を有する高温超電導ケーブルの終端構造であって、
前記リード接続部を基点として、前記終端容器と前記高温超電導ケーブルとを接続するケーブル接続部よりも遠い位置に、ガス化した前記液体冷媒の気泡を貯蔵するガス貯蔵部を備え、前記ケーブル接続部の少なくとも上側部分に内側に向けて絞られた狭窄部が設けられていることを特徴とする高温超電導ケーブルの終端構造。 It has a terminal container for a high-temperature superconducting cable having a superconducting conductor layer through which transmission current flows and having a lead connection for connecting an end of a high-temperature superconducting cable cooled by the flow of liquid refrigerant and a transmission current lead extending to the outside of the container. It is the terminal structure of the high-temperature superconducting cable.
A gas storage unit for storing bubbles of the gasified liquid refrigerant is provided at a position farther than the cable connection portion connecting the terminal container and the high-temperature superconducting cable with the lead connection portion as a base point, and the cable connection portion is provided. The termination structure of a high-temperature superconducting cable, characterized in that a constriction narrowed inward is provided at least in the upper portion of the high-temperature superconducting cable.
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