JP7085956B2 - Superconducting cable termination connection and superconducting cable system - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 (1)ウェブサイトの掲載アドレス http://www.swcc.co.jp/cs/index.htm 掲載日 平成30年3月 (2)ウェブサイトの掲載アドレスhttp://www.swcc.co.jp/company/review/review63.html 掲載日 平成30年3月 (3)集会名 第12回IEEE国際会議(12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials) 開催日 平成30年5月21日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (1) Website posting address http: // www. swcc. co. jp / cs / index. http Posting date March 2018 (2) Website posting address http: // www. swcc. co. jp / company / review / review 63. html Publication date March 2018 (3) Meeting name 12th IEEE International Conference (12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials) Date May 21, 2018

本発明は、超電導ケーブルの終端接続部および超電導ケーブルシステムに関する。 The present invention relates to a superconducting cable termination connection and a superconducting cable system.

本出願人は、超電導ケーブルの終端接続部として、複数の超電導導体層を同軸に構成した「多相同軸型」の超電導ケーブルの端末構造体を開発し、先に出願している(特願2017-126667)。 The present applicant has developed a terminal structure of a "polyphase coaxial type" superconducting cable in which a plurality of superconducting conductor layers are coaxially configured as a terminal connection portion of the superconducting cable, and has filed a prior application (Japanese Patent Application No. 2017). -126667).

かかる開発品では、超電導ケーブルの端末部が収容される低温容器においてFRP内管とポリマー外管との2重構造を採用し、FRP内管の内部空間で冷媒を流通させている。FRP内管とポリマー外管との各部材中にはこれを分割するような形態で、U相、V相およびW相の電流リードやシールド接続端子(シールド電極)を配置し、電流を電流リードから引き出し、シールド接続端子を終端部の外部で接地するような構成を想定している。 In such a developed product, a double structure of an FRP inner pipe and a polymer outer pipe is adopted in a low temperature container in which the terminal portion of the superconducting cable is housed, and the refrigerant is circulated in the internal space of the FRP inner pipe. U-phase, V-phase, and W-phase current leads and shielded connection terminals (shielded electrodes) are arranged in each member of the FRP inner tube and the polymer outer tube so as to divide the current. It is assumed that the shield connection terminal is grounded outside the terminal part by pulling it out from.

“Development of 22 kV HTS Triaxial Superconducting Bus”(Kazuhisa Adachi et al.), IEEE Transactions on Applied Superconductivity( Year: 2017, Volume: 27, Issue: 4) Article Sequence Number: 5401105 IEEE Journals & Magazines“Development of 22 kV HTS Triaxial Superconducting Bus”(Kazuhisa Adachi et al.), IEEE Transactions on Applied Superconductivity( Year: 2017, Volume: 27, Issue: 4) Article Sequence Number: 5401105 IEEE Journals & Magazines

FRP内管とポリマー外管との間の外部空間には「断熱性能」と「(電気的)絶縁性能」とが要求される。 "Insulation performance" and "(electrical) insulation performance" are required for the external space between the FRP inner tube and the polymer outer tube.

本出願人は、非技術文献1に示すように、当該外部空間に断熱材を充填し(III.A. Configuration of Triaxial Bus Termination参照)、真空度に対する絶縁依存度を調査しており、一定電圧のもとで断熱性能と絶縁性能とを保証するには当該外部空間を大気圧にすべきとの結論を導きだしている(III.B. Insulation Test for Model Sample)。 As shown in Non-Technical Document 1, the applicant fills the external space with a heat insulating material (see III.A. Configuration of Triaxial Bus Termination), investigates the dependence of insulation on the degree of vacuum, and has a constant voltage. In order to guarantee the heat insulation performance and the heat insulation performance, it is concluded that the external space should be at atmospheric pressure (III.B. Insulation Test for Model Sample).

しかしながら、単に大気圧という条件を見出しただけでは、断熱性能と絶縁性能との両性能を満足しうる終端部を構成することはできず、いまだ両性能を満足しうる構成を創作するには至っていない。 However, simply finding the condition of atmospheric pressure does not make it possible to construct a terminal that can satisfy both heat insulation performance and insulation performance, and it is still possible to create a configuration that can satisfy both performance. Not in.

本発明の主な目的は、断熱性能と絶縁性能とを同時に発揮させることができる超電導ケーブルの終端接続部および超電導ケーブルシステムを提供することである。 A main object of the present invention is to provide a terminal connection portion of a superconducting cable and a superconducting cable system capable of simultaneously exhibiting heat insulating performance and insulating performance.

上記課題を解決するため、本発明の発明者らは、断熱性能と絶縁性能とを同時に発揮させることができる超電導ケーブルの終端接続部の検討をさらにすすめ、FRP内管とポリマー外管との間の外部空間を大気圧にした状態で固体絶縁体を充填し、一定のAC/雷インパルス耐電圧試験および部分放電試験をおこなったところ(“Development of superconducting triaxial cable”5-O-8 No.386 12th IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials - Xi'an - China、以下「参考文献」という。)、当該耐電圧試験に耐えうることおよび部分放電の発生もないことを新たに見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention further study a terminal connection portion of a superconducting cable capable of simultaneously exhibiting heat insulating performance and insulating performance, and between the FRP inner tube and the polymer outer tube. A solid insulator was filled in the external space of the above, and a constant AC / lightning impulse withstand voltage test and partial discharge test were performed (“Development of superconducting triaxial cable” 5-O-8 No.386. 12th IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials --Xi'an --China, hereinafter referred to as "references"), newly found that it can withstand the withstand voltage test and that no partial discharge occurs. The invention was completed.

すなわち本発明の一態様によれば、
超電導導体層およびシールド層を有する超電導ケーブルの端末部を収容するための超電導ケーブルの終端接続部であって、
前記超電導ケーブルの端末部を冷却する冷媒が満たされる内側収容管と、前記内側収容管を囲むように配置される外側収容管と、
前記内側収容管および前記外側収容管の双方を軸方向で分割するように配設され、かつ、前記内側収容管の内部で段剥ぎされた前記超電導ケーブルの前記超電導導体層およびシールド層にそれぞれ接続されて、前記外側収容管の外部に電気的に接続されるリード電極およびシールド電極とを、有しており、
前記内側収容管と前記外側収容管との間の空間部には、大気圧の状態で固体絶縁体が充填されている、超電導ケーブルの終端接続部が提供される。
That is, according to one aspect of the present invention.
A terminal connection portion of a superconducting cable for accommodating a terminal portion of the superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer.
An inner accommodating pipe filled with a refrigerant for cooling the end portion of the superconducting cable, and an outer accommodating pipe arranged so as to surround the inner accommodating pipe.
Both the inner accommodating pipe and the outer accommodating pipe are arranged so as to be divided in the axial direction, and are connected to the superconducting conductor layer and the shield layer of the superconducting cable stripped inside the inner accommodating pipe, respectively. It has a lead electrode and a shield electrode that are electrically connected to the outside of the outer accommodating tube.
The space between the inner accommodating tube and the outer accommodating tube is provided with a terminal connection of a superconducting cable filled with a solid insulator under atmospheric pressure.

本発明の他の態様によれば、
超電導導体層およびシールド層を有する超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルの端末部が挿通されこれを収容する前記超電導ケーブルの終端接続部とを、有する超電導ケーブルシステムが提供される。
According to another aspect of the invention.
A superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer,
Provided is a superconducting cable system having a terminal portion of the superconducting cable inserted through and a terminal connection portion of the superconducting cable accommodating the terminal portion.

本発明によれば、内側収容管と外側収容管との間の空間部に固体絶縁体が充填されているため、当該空間部での空気の対流が抑制され(熱伝導が抑制され)、断熱性能が発揮される。かかる場合、当該空間部に固体絶縁体が充填されたとしても、大気圧の状態ではリード電極間およびリード電極-シールド電極間で絶縁性能が発揮される(実施例参照)。
以上から、本発明によれば断熱性能と絶縁性能とを同時に発揮させることができる。
According to the present invention, since the space between the inner accommodation pipe and the outer accommodation pipe is filled with a solid insulator, convection of air in the space is suppressed (heat conduction is suppressed), and heat insulation is performed. Performance is demonstrated. In such a case, even if the space is filled with a solid insulator, the insulation performance is exhibited between the lead electrodes and between the lead electrodes and the shield electrodes under atmospheric pressure (see Examples).
From the above, according to the present invention, the heat insulating performance and the insulating performance can be exhibited at the same time.

超電導ケーブルの終端接続部の要部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the main part of the terminal connection part of a superconducting cable. 超電導ケーブルの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the superconducting cable. リード電極における超電導ケーブルの接続部分を示す正面図である。It is a front view which shows the connection part of the superconducting cable in a lead electrode. 図3のA-A線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 軸方向から見た固体絶縁体の断面図である。It is sectional drawing of the solid insulator seen from the axial direction. 超電導ケーブルの終端接続部の変形例1の要部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the main part structure of the modification 1 of the terminal connection part of a superconducting cable. 超電導ケーブルの終端接続部の変形例2の要部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the main part structure of the modification 2 of the terminal connection part of a superconducting cable. 超電導ケーブルの終端接続部の変形例3の要部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the main part structure of the modification 3 of the terminal connection part of a superconducting cable. 超電導ケーブルの終端接続部の変形例4の要部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the main part structure of the modification 4 of the terminal connection part of a superconducting cable.

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まずは、本発明を適用した超電導ケーブルの終端接続部について説明する。 First, the terminal connection portion of the superconducting cable to which the present invention is applied will be described.

<終端接続部(1)の構成>
図1は、超電導ケーブルの終端接続部1の要部構成を模式的に示す図である。
図1は、リード電極30以外を断面とした側面図であり、ここでは説明の便宜上、超電導ケーブル10が導入される側を基端側(図1では右側)、反対側を先端側(図1では左側であり挿入方向側)として説明する。
<Structure of terminal connection part (1)>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a terminal connection portion 1 of a superconducting cable.
FIG. 1 is a side view showing a cross section other than the lead electrode 30, and here, for convenience of explanation, the side where the superconducting cable 10 is introduced is the base end side (right side in FIG. 1), and the opposite side is the tip side (FIG. 1). Then, it is explained as the left side and the insertion direction side).

図1に示す終端接続部1は、超電導ケーブル10の端末部と、終端接続部1の外部機器である常温部とを、所謂、電流リードとして機能するリード電極30(30-1~30-3)を介して接続するものである。
超電導ケーブル10は複数の超電導導体層112(112-1~112-3)を有している。終端接続部1では、これら複数の超電導導体層112を常温部にそれぞれ接続するため、複数のリード電極30を有している。
超電導ケーブル10の端末部は、ここでは、断熱管12を段剥ぎしたケーブルコア部分とする。
The terminal connection portion 1 shown in FIG. 1 is a lead electrode 30 (30-1 to 30-3) in which the terminal portion of the superconducting cable 10 and the normal temperature portion, which is an external device of the terminal connection portion 1, function as a so-called current lead. ) Is used for connection.
The superconducting cable 10 has a plurality of superconducting conductor layers 112 (112-1 to 112-3). The terminal connection portion 1 has a plurality of lead electrodes 30 in order to connect the plurality of superconducting conductor layers 112 to the normal temperature portion.
Here, the terminal portion of the superconducting cable 10 is a cable core portion in which the heat insulating tube 12 is stripped off.

終端接続部1は主に、リード電極30およびシールド電極40と、冷媒槽21および外側槽22を有する低温容器20と、支持脚部28とを、有している。 The terminal connection portion 1 mainly has a lead electrode 30 and a shield electrode 40, a low temperature container 20 having a refrigerant tank 21 and an outer tank 22, and a support leg portion 28.

終端接続部1では、超電導ケーブル10が挿通されるリード電極30が所定間隔を空けて配置されている。リード電極30間には、超電導ケーブル10を囲むように筒状の内側収容管211が架設され、冷媒槽21が形成されている。リード電極30間には、冷媒槽21を囲むように筒状の外側収容管221が架設され、外側槽22が形成されている。 In the terminal connection portion 1, lead electrodes 30 through which the superconducting cable 10 is inserted are arranged at predetermined intervals. A cylindrical inner accommodating pipe 211 is erected between the lead electrodes 30 so as to surround the superconducting cable 10, and a refrigerant tank 21 is formed. A cylindrical outer accommodating pipe 221 is erected between the lead electrodes 30 so as to surround the refrigerant tank 21, and the outer tank 22 is formed.

低温容器20は、リード電極30および内側収容管211を含む内側の冷媒槽21と、リード電極30および外側収容管221を含む外側の外側槽22とからなる二重構造を有している。内側収容管211と外側収容管221との間の空間部には、大気圧の状態で固体絶縁体70が充填されている。 The low temperature container 20 has a double structure including an inner refrigerant tank 21 including a lead electrode 30 and an inner storage pipe 211, and an outer outer tank 22 including a lead electrode 30 and an outer storage pipe 221. The space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 is filled with the solid insulator 70 under atmospheric pressure.

このように構成される低温容器20(詳細には冷媒槽21)に対し、超電導ケーブル10の端末部が所定の状態で水平方向に延在するように挿通され収容される。
「超電導ケーブルシステム」とはかかる状態のものを意味し、超電導ケーブル10とその端末部が挿通され収容される終端接続部1とで構成される。
The terminal portion of the superconducting cable 10 is inserted and accommodated in the low temperature container 20 (specifically, the refrigerant tank 21) configured in this way so as to extend horizontally in a predetermined state.
The "superconducting cable system" means a system in such a state, and is composed of a superconducting cable 10 and a terminal connection portion 1 into which a terminal portion thereof is inserted and accommodated.

終端接続部1では、超電導ケーブル10の導体電流が低温容器20からリード電極30(詳細には図3の引出端子部37)を介して常温部としての外部電力機器等の実系統側に引き出され、他方、実系統側からリード電極30を介して超電導ケーブル10に通電されるようになっている。 At the terminal connection portion 1, the conductor current of the superconducting cable 10 is drawn from the low temperature container 20 to the actual system side of an external power device or the like as a normal temperature portion via the lead electrode 30 (specifically, the extraction terminal portion 37 in FIG. 3). On the other hand, the superconducting cable 10 is energized from the actual system side via the lead electrode 30.

シールド電極40には超電導ケーブル10のシールド層114(図2参照)が接続され、シールド電極40が接地される。シールド電極40は超電導ケーブル10が挿通される円盤状の本体を有している。シールド電極40は、リード電極30と同様の機能を有するものであり、具体的な構成は後述する。 The shield layer 114 (see FIG. 2) of the superconducting cable 10 is connected to the shield electrode 40, and the shield electrode 40 is grounded. The shield electrode 40 has a disk-shaped main body through which the superconducting cable 10 is inserted. The shield electrode 40 has the same function as the lead electrode 30, and the specific configuration will be described later.

超電導ケーブル10は超電導線材からなる複数層の超電導導体層を有し、終端接続部1において、導体電流が超電導導体層ごとに超電導ケーブル10からリード電極30を介して引き出される。 The superconducting cable 10 has a plurality of layers of superconducting conductor layers made of superconducting wire, and a conductor current is drawn from the superconducting cable 10 via a lead electrode 30 for each superconducting conductor layer at the terminal connection portion 1.

<超電導ケーブル(10)>
図2は、超電導ケーブル10の概略構成を示す断面図である。
<Superconducting cable (10)>
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the superconducting cable 10.

図1および図2に示すように、超電導ケーブル10は、断熱管12内に、電気絶縁層113(113-1~113-3)を介して超電導導体層112(112-1~112-3)を同心円状に複数備えるケーブルコア11が収容された超電導ケーブルである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the superconducting cable 10 has the superconducting conductor layer 112 (112-1 to 112-3) in the heat insulating tube 12 via the electrical insulating layer 113 (113-1 to 113-3). This is a superconducting cable in which a cable core 11 having a plurality of concentric cables is accommodated.

超電導ケーブル10は、超電導導体層112同士で互いに位相の異なる電流を流す多相型の超電導ケーブルであって、具体的には超電導導体層112を、中心から、U相、V相、W相の3相の電流を流す導体を同軸上に配置した三相同軸型の超電導ケーブルである。
超電導ケーブル10は、2層または4層以上の超電導導体層を有する構成とされてもよいし、単層の超電導導体層を有する構成とされてもよい。
終端接続部1も、2層または4層以上の超電導導体層を、これと同数のリード電極30を介して常温部に接続する構造とされてもよいし、単層の超電導導体層を、1つのリード電極30を介して常温部に接続する構造とされてもよい。
The superconducting cable 10 is a multi-phase superconducting cable in which currents having different phases are passed through the superconducting conductor layers 112. This is a three-phase coaxial type superconducting cable in which conductors that carry three-phase current are arranged coaxially.
The superconducting cable 10 may be configured to have two or four or more superconducting conductor layers, or may be configured to have a single layer of superconducting conductor layers.
The terminal connection portion 1 may also have a structure in which two or four or more superconducting conductor layers are connected to the normal temperature portion via the same number of lead electrodes 30, or a single-layer superconducting conductor layer is 1 The structure may be such that it is connected to a normal temperature portion via one lead electrode 30.

ケーブルコア11は中心から順に、N冷却管として機能する中央冷却管111、第1超電導導体層112-1、第1電気絶縁層113-1(導体絶縁層)、第2超電導導体層112-2、第2電気絶縁層113-2(導体絶縁層)、第3超電導導体層112-3、第3電気絶縁層113-3(導体絶縁層)、シールド層114および保護層115を有している。 The cable core 11 has, in order from the center, a central cooling tube 111 that functions as an N2 cooling tube, a first superconductor layer 112-1, a first electrical insulating layer 113-1 (conductor insulating layer), and a second superconductor layer 112-. 2. It has a second electrical insulating layer 113-2 (conductor insulating layer), a third superconducting conductor layer 112-3, a third electrical insulating layer 113-3 (conductor insulating layer), a shield layer 114, and a protective layer 115. There is.

超電導導体層112およびシールド層114は、たとえば、下層の外面に螺旋状に巻き付けた多数本の超電導テープ(テープ状の超電導線材)により構成される。
超電導導体層112を構成する各超電導テープは、互いに重ならずに配置されている。
The superconducting conductor layer 112 and the shield layer 114 are composed of, for example, a large number of superconducting tapes (tape-shaped superconducting wires) spirally wound around the outer surface of the lower layer.
The superconducting tapes constituting the superconducting conductor layer 112 are arranged so as not to overlap each other.

超電導テープは、ここでは、REBaCu系(REは、Y、Nd、Sm、Eu、GdおよびHoから選択された1種以上の元素を示し、y≦2およびz=6.2~7である。)の高温超電導薄膜を備える酸化物超電導材である。
この超電導テープは、テープ状の金属基板上に成膜された中間層上に、テープ状の超電導薄膜である酸化物超電導導体層、安定化層が順に積層されることによって作製される。
超電導テープの金属基板は、たとえば、ニッケル(Ni)、ニッケル合金またはステンレス鋼から構成される。
中間層は、たとえば、金属基板上に、酸化アルミニウム(Al)層、ガリウムドープ酸化亜鉛層(GdZr:GZO)またはイットリウム安定化ジルコニア(YSZ)等による第1層、Yまたは酸化ランタンマンガン(LaMnO)等の層である第2層、酸化マグネシウム(MgO)等から成る第3層、LaMnO等の層である第4層、および酸化セリウム(CeO)層である第5層を、順に積層することによって構成される。
なお、超電導導体層は、有機金属酸塩または有機金属化合物を原料とし、真空プロセスを使用せずに、MOD法(Metal Organic Deposition Processes:有機酸塩堆積法)により中間層上に成膜される。MOD法は、金属基板上に中間層を設けた複合基板上の金属有機酸塩を加熱して熱分解することによって複合基板上に超電導導体層である薄膜を形成する。安定化層は、超電導導体層上に銀(Ag)等を成膜することにより形成される。
The superconducting tape here represents one or more elements selected from the REBay Cu 3 Oz system (RE represents Y, Nd, Sm, Eu, Gd and Ho, y ≦ 2 and z = 6.2. It is an oxide superconducting material provided with a high-temperature superconducting thin film (up to 7).
This superconducting tape is produced by sequentially laminating an oxide superconducting conductor layer and a stabilizing layer, which are tape-shaped superconducting thin films, on an intermediate layer formed on a tape-shaped metal substrate.
The metal substrate of the superconducting tape is composed of, for example, nickel (Ni), nickel alloy or stainless steel.
The intermediate layer is, for example, a first layer made of an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) layer, a gallium-doped zinc oxide layer (Gd 2 Zr 2 O 7 : GZO), yttria-stabilized zirconia (YSZ), or the like on a metal substrate. A second layer such as Y2O 3 or lanthanum oxide (LaMnO 3 ), a third layer composed of magnesium oxide (MgO) or the like, a fourth layer such as LaMnO 3 and the like, and cerium oxide (CeO 2 ). ) The fifth layer, which is a layer, is laminated in order.
The superconducting conductor layer is formed on the intermediate layer by the MOD method (Metal Organic Deposition Processes) without using a vacuum process using an organic metal salt or an organic metal compound as a raw material. .. In the MOD method, a thin film as a superconducting conductor layer is formed on a composite substrate by heating and thermally decomposing a metal organic acid salt on a composite substrate having an intermediate layer on the metal substrate. The stabilizing layer is formed by forming silver (Ag) or the like on the superconducting conductor layer.

このように構成される超電導テープを、複合基板上において、超電導導体層(超電導薄膜)が外周側で複合基板(基板)が内周側となるように、下層の中央冷却管111、電気絶縁層113(113-1、113-2)の外周に対し螺旋状に巻回することによって、各超電導導体層112は構成される。 The superconducting tape configured in this way is placed on the composite substrate with the central cooling tube 111 and the electrically insulating layer in the lower layer so that the superconducting conductor layer (superconducting thin film) is on the outer peripheral side and the composite substrate (board) is on the inner peripheral side. Each superconducting conductor layer 112 is configured by spirally winding around the outer circumference of 113 (113-1, 113-2).

電気絶縁層113は、たとえば、それぞれ下層の超電導導体層112の外周に半合成絶縁紙を巻回して構成される。
保護層115は、たとえば、シールド層114の外周にクラフト紙等を巻回して構成される。
The electrically insulating layer 113 is configured, for example, by winding a semi-synthetic insulating paper around the outer periphery of each of the lower superconducting conductor layers 112.
The protective layer 115 is configured by, for example, winding kraft paper or the like around the outer periphery of the shield layer 114.

図1に示すように、超電導ケーブル10の端末部においては、ケーブルコア11に段剥ぎ加工が施され、先端側から順に各層が露出する。各超電導導体層112(112-1~112-3)には、リード電極30(30-1~30-3)が電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, in the terminal portion of the superconducting cable 10, the cable core 11 is subjected to a step stripping process, and each layer is exposed in order from the tip side. Lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) are electrically connected to each superconducting conductor layer 112 (112-1 to 112-3).

ここでは、リード電極30は、超電導導体層112の外周に配置され、内側収容管211および外側収容管221のそれぞれの表裏面のうち少なくとも一方の面に、冷媒槽21および外側槽22を形成するように接続される。 Here, the lead electrode 30 is arranged on the outer periphery of the superconducting conductor layer 112, and forms the refrigerant tank 21 and the outer tank 22 on at least one of the front and back surfaces of the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221. Connected like this.

シールド層114の外周にはシールド電極40が電気的に接続されている。
超電導導体層112(112-1~112-3)の外周に配置される電気絶縁層113(113-1~113-3)の外周には、ストレスコーン等の電界緩和部15が配置されている。
A shield electrode 40 is electrically connected to the outer periphery of the shield layer 114.
An electric field relaxation unit 15 such as a stress cone is arranged on the outer periphery of the electrically insulating layer 113 (113-1 to 113-3) arranged on the outer periphery of the superconducting conductor layer 112 (112-1 to 112-3). ..

断熱管12は、内側の断熱内管121と外側の断熱外管122とからなり、断熱内管121および断熱外管122は、コルゲート状を有することが好ましい。断熱内管121および断熱外管122は、たとえば、ステンレス鋼(SUS)製のコルゲート管(波付き管)によりそれぞれ構成される。 The heat insulating pipe 12 is composed of an inner heat insulating inner pipe 121 and an outer heat insulating outer pipe 122, and the heat insulating inner pipe 121 and the heat insulating outer pipe 122 preferably have a corrugated shape. The heat insulating inner pipe 121 and the heat insulating outer pipe 122 are each composed of, for example, a corrugated pipe (corrugated pipe) made of stainless steel (SUS).

超電導ケーブル10は、中央冷却管111の外周側に、超電導導体層112と、断熱内管121と断熱外管122とによる二重構造を採る断熱管12とを順に有し、二重構造の断熱内管121と断熱外管122との間には断熱材が配設されている。 The superconducting cable 10 has a superconducting conductor layer 112 and a heat insulating pipe 12 having a double structure consisting of a heat insulating inner pipe 121 and a heat insulating outer pipe 122 in order on the outer peripheral side of the central cooling pipe 111, and has a double structure of heat insulation. A heat insulating material is arranged between the inner pipe 121 and the heat insulating outer pipe 122.

断熱内管121は、低温容器20の基端側において、シールド電極40の内周部に、内部接続部52を介して気密的に固定されている。
断熱内管121は、内部接続部52が固定されたシールド電極40の内周部を介して、冷媒槽21の内部(主に内側収容管211の内部)と気密的に連通する。
The heat insulating inner tube 121 is airtightly fixed to the inner peripheral portion of the shield electrode 40 on the base end side of the low temperature container 20 via the internal connecting portion 52.
The heat insulating inner pipe 121 airtightly communicates with the inside of the refrigerant tank 21 (mainly the inside of the inner accommodating pipe 211) via the inner peripheral portion of the shield electrode 40 to which the internal connecting portion 52 is fixed.

断熱内管121は、ケーブルコア11を収容し、冷媒槽21に接続される。
超電導ケーブルシステムの運転時において、断熱内管121には冷媒(たとえば液体窒素)が充填され超電導導体層112が超電導状態に維持され、断熱内管121と断熱外管122との間は断熱のために真空状態に保持される。
The heat insulating inner pipe 121 accommodates the cable core 11 and is connected to the refrigerant tank 21.
During operation of the superconducting cable system, the heat insulating inner pipe 121 is filled with a refrigerant (for example, liquid nitrogen), the superconducting conductor layer 112 is maintained in the superconducting state, and the heat insulating between the heat insulating inner pipe 121 and the heat insulating outer pipe 122 is for heat insulation. Is kept in a vacuum state.

断熱外管122は、低温容器20の基端側において、外側槽22の基端面として機能するシールド電極40の外周部に、外部接続部54を介して気密的に固定されている。
外部接続部54と内部接続部52との間には隔壁56が立設され、断熱外管122と断熱内管121との間の空間部は、外側槽22の内部(主に外側収容管221の内部)とは隔離され連通していない。
The heat insulating outer tube 122 is airtightly fixed to the outer peripheral portion of the shield electrode 40 that functions as the proximal end surface of the outer tank 22 on the proximal end side of the low temperature container 20 via the external connecting portion 54.
A partition wall 56 is erected between the external connection portion 54 and the internal connection portion 52, and the space portion between the heat insulating outer pipe 122 and the heat insulating inner pipe 121 is the inside of the outer tank 22 (mainly the outer accommodating pipe 221). It is isolated from the inside of) and does not communicate.

<内側収容管(211)および外側収容管(221)>
内側収容管211は、筒状を呈するFRP製(Fiber Reinforced Plastics、繊維強化プラスチック)の絶縁管である。すなわち、超電導ケーブル10の端末部は、冷媒槽21である絶縁管に収容された状態となる。
内側収容管211は、絶縁性とともに断熱性を有する。
<Inner storage pipe (211) and outer storage pipe (221)>
The inner accommodating tube 211 is an insulating tube made of FRP (Fiber Reinforced Plastics) having a tubular shape. That is, the terminal portion of the superconducting cable 10 is housed in the insulating pipe which is the refrigerant tank 21.
The inner accommodating pipe 211 has a heat insulating property as well as an insulating property.

軸方向でリード電極30を介して接続される内側収容管211同士は、リード電極30に、超電導ケーブル10の延在方向(「軸方向」ともいう)に貫通して形成された貫通孔322(図3参照)を介して連通した状態となっている。 The inner accommodating tubes 211 connected via the lead electrode 30 in the axial direction are formed through a through hole 322 (also referred to as “axial direction”) in the lead electrode 30 in the extending direction (also referred to as “axial direction”) of the superconducting cable 10. It is in a state of being communicated via (see FIG. 3).

超電導ケーブルシステムの運転時において、冷媒槽21には冷媒循環装置(図示略)により冷媒が循環供給され、冷媒槽21に連通する断熱内管121の内部も冷媒で充填される。 During operation of the superconducting cable system, the refrigerant is circulated and supplied to the refrigerant tank 21 by a refrigerant circulation device (not shown), and the inside of the heat insulating inner pipe 121 communicating with the refrigerant tank 21 is also filled with the refrigerant.

外側収容管221は、外周に襞部223を有するポリマーがい管であり、冷媒槽21を収容するようにリード電極30間およびリード電極30-シールド電極40間に設けられている。
外側収容管221は、たとえば、エポキシ樹脂やFRP等の絶縁材料から構成された筒状体の部材であって、その外周に襞部223を有し、絶縁性とともに断熱性を有する。
外側収容管221は、リード電極30に気密的に固定されている。
外側収容管221の筒状体は、機械的強度の高いFRPで形成され、筒状体の外周面に一体的にポリマー被覆体を設けて襞部223が設けられている。襞部223であるポリマー被覆体は、電気絶縁性能に優れる材料、たとえばシリコーンポリマー(シリコーンゴム)などの高分子材料で構成され、外周面で長手方向に離間して複数個の傘状の襞を構成している。
The outer accommodating pipe 221 is a polymer brazing tube having a fold portion 223 on the outer periphery thereof, and is provided between the lead electrode 30 and between the lead electrode 30 and the shield electrode 40 so as to accommodate the refrigerant tank 21.
The outer accommodating pipe 221 is a tubular member made of, for example, an insulating material such as epoxy resin or FRP, and has folds 223 on the outer periphery thereof, and has insulating and heat insulating properties.
The outer accommodating tube 221 is airtightly fixed to the lead electrode 30.
The tubular body of the outer accommodating tube 221 is formed of FRP having high mechanical strength, and a polymer coating is integrally provided on the outer peripheral surface of the tubular body to provide folds 223. The polymer coating body, which is the fold portion 223, is made of a material having excellent electrical insulation performance, for example, a polymer material such as silicone polymer (silicone rubber), and has a plurality of umbrella-shaped folds separated in the longitudinal direction on the outer peripheral surface. It is composed.

外側収容管221の内側は、リード電極30に、超電導ケーブル10の延在方向に貫通して形成されたスロット部364(図3参照)を介して連通した状態となっている。 The inside of the outer accommodating pipe 221 is in a state of communicating with the lead electrode 30 via a slot portion 364 (see FIG. 3) formed so as to penetrate in the extending direction of the superconducting cable 10.

外側収容管221の筒状体は、冷媒槽21内の超電導ケーブル10の外面に電界緩和部15を取り付けた場合、電界緩和層の周囲で電界緩和部15を囲む位置に配置される。 When the electric field relaxation unit 15 is attached to the outer surface of the superconducting cable 10 in the refrigerant tank 21, the tubular body of the outer accommodation pipe 221 is arranged at a position surrounding the electric field relaxation unit 15 around the electric field relaxation layer.

<固体絶縁体(70)>
固体絶縁体70は、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に充填された固体状の絶縁体である。
<Solid insulator (70)>
The solid insulator 70 is a solid insulator filled in the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221.

固体絶縁体70は、絶縁機能を有し、内側収容管211と外側収容管221との間に充填されるように配置されるものであればどのように構成されてもよく、たとえば、一体のもので構成されてもよいし、単層や複数層で構成されてもよい。
固体絶縁体70は、断熱性および絶縁性を有する多孔質材料からなることが望ましい。
The solid insulator 70 may be configured in any way as long as it has an insulating function and is arranged so as to be filled between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221. For example, the solid insulator 70 may be integrally formed. It may be composed of one layer, or may be composed of a single layer or a plurality of layers.
The solid insulator 70 is preferably made of a porous material having heat insulating properties and insulating properties.

図5は、軸方向から見た固体絶縁体70の断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the solid insulator 70 seen from the axial direction.

図5に示すように、固体絶縁体70は、絶縁性を有しかつ可撓性を有する多孔質絶縁シート71(71-1~71-4)を積層することにより構成されている。
なお、積層せずに1枚の多孔質絶縁シート71を内側収容管211と外側収容管221との間に充填するように配置してもよい。
As shown in FIG. 5, the solid insulator 70 is configured by laminating porous insulating sheets 71 (71-1 to 71-4) having insulating properties and flexibility.
It should be noted that one porous insulating sheet 71 may be arranged so as to be filled between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 without laminating.

多孔質絶縁シート71は、微細な空孔が多数形成されかつ高い断熱性を有する多孔質材料を不織布グラスファイバーに含浸させた、所定厚みを有する多孔シート状の部材である。
多孔質絶縁シート71は、たとえば、エアロジェル、特にシリカエアロジェルをグラスファイバー不織布に含浸させたブランケットであることが好ましい。シリカエアロジェルは、平均10nmの多数の空孔をもち、その熱伝導率は10mW/m-K(38℃、1気圧)と、固体の中で最も低い熱伝導率であり、非常に高い断熱性を有し、極めて軽量であることが知られている。多孔質絶縁シート71として株式会社エアロジェル製パイロジェルXTを使用するのが好適である。
The porous insulating sheet 71 is a porous sheet-like member having a predetermined thickness in which a non-woven fabric glass fiber is impregnated with a porous material having a large number of fine pores and having high heat insulating properties.
The porous insulating sheet 71 is preferably, for example, a blanket obtained by impregnating a glass fiber non-woven fabric with airgel, particularly silica airgel. Silica airgel has a large number of pores with an average of 10 nm, and its thermal conductivity is 10 mW / m-K (38 ° C, 1 atm), which is the lowest thermal conductivity among solids and has extremely high heat insulation. It is known to have sex and to be extremely lightweight. It is preferable to use Pyrogel XT manufactured by Airgel Co., Ltd. as the porous insulating sheet 71.

固体絶縁体70は、多孔質絶縁シート71を内側収容管211の外周面に、当該外周を覆うように複数層状に巻き付けられて形成されている。
多孔質絶縁シート71により形成される各層は同じ厚みになるように巻き付けられて固定されている。
The solid insulator 70 is formed by winding a porous insulating sheet 71 around the outer peripheral surface of the inner accommodating pipe 211 in a plurality of layers so as to cover the outer peripheral surface.
Each layer formed by the porous insulating sheet 71 is wound and fixed so as to have the same thickness.

多孔質絶縁シート71-1~71-4により形成される各層は、積層された多孔質絶縁シート71-1~71-4の端部71a、71bを、上下層で周方向にずれた位置になるようにして巻き付けられることで構成されている。
多孔質絶縁シート71-1~71-4の各層において、互いに重なる層のそれぞれの端部71a、71bは、固体絶縁体70の軸を中心に180°ずれた位置に配置されている。これにより、内側収容管211と外側収容管221との間において、端部71a、71bが半径方向で重なり、空気溜まりとなる空間が形成されないため、空気が対流することなく、熱伝導を抑制することができる。
なお、多孔質絶縁シート71の端部71a、71bの位置のずれは、固体絶縁体70の軸を中心に何度ずれていてもよく、たとえば、30°、45°、90°、120°等の角度でずれていてもよい。多孔質絶縁シート71の端部71a、71bは、互いに重なる層同士で、層のつなぎ目が半径方向で重なる位置に配置されないのがよい。
In each layer formed by the porous insulating sheets 71-1 to 71-4, the ends 71a and 71b of the laminated porous insulating sheets 71-1 to 71-4 are positioned at positions shifted in the circumferential direction between the upper and lower layers. It is composed of being wound in such a way.
In each of the layers of the porous insulating sheets 71-1 to 71-4, the ends 71a and 71b of the overlapping layers are arranged at positions shifted by 180 ° with respect to the axis of the solid insulator 70. As a result, the ends 71a and 71b overlap in the radial direction between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 to form a space that becomes an air pool, so that heat conduction is suppressed without convection of air. be able to.
The positions of the ends 71a and 71b of the porous insulating sheet 71 may be displaced many times around the axis of the solid insulator 70, for example, 30 °, 45 °, 90 °, 120 ° and the like. It may be deviated by the angle of. The ends 71a and 71b of the porous insulating sheet 71 are preferably arranged at positions where the joints of the layers overlap each other in the radial direction.

多孔質絶縁シート71-1~71-4は、内側収容管211の外周に一層ごとに巻き付けられ端部71a同士が突き合わされ筒状に配置され、外周にシリコンテープ等の絶縁テープが巻回され層状に固定されている。
ここでは、多孔質絶縁シート71-1~71-4は、多孔質絶縁シート71の端部71a同士を突き合わせた部分上に、上の層の多孔質絶縁シートの端部71bを突き合わせた部分が位置しないように巻回され、シリコンテープで固定されている。これにより、多孔質絶縁シート71は各層がずれることなく内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に充填されている。
The porous insulating sheets 71-1 to 71-4 are wound around the outer periphery of the inner accommodating pipe 211 layer by layer, the ends 71a are abutted against each other and arranged in a cylindrical shape, and an insulating tape such as silicon tape is wound around the outer periphery. It is fixed in layers.
Here, in the porous insulating sheets 71-1 to 71-4, the portion where the ends 71b of the porous insulating sheet in the upper layer are abutted on the portion where the ends 71a of the porous insulating sheet 71 are butted against each other is formed. It is wound so that it is not positioned and is fixed with silicone tape. As a result, the porous insulating sheet 71 is filled in the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 without shifting each layer.

内側収容管211と外側収容管221との間の空間部は、少なくとも内側収容管211、外側収容管221、リード電極30およびシールド電極40で構成され、大気圧の状態に保持される。 The space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 is composed of at least the inner accommodating pipe 211, the outer accommodating pipe 221 and the lead electrode 30 and the shield electrode 40, and is maintained in the state of atmospheric pressure.

<リード電極(30)>
図3は、リード電極30における超電導ケーブルの接続部分を示す正面図であり、図4は、図3のA-A線断面図である。
<Lead electrode (30)>
FIG. 3 is a front view showing a connection portion of a superconducting cable in the lead electrode 30, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG.

図3および図4に示すリード電極30は、超電導ケーブル10を、引出端子部37を介して常温側の機器に電気的に接続するものである。
なお、リード電極30は、超電導ケーブル10において外周面となる各超電導導体層112のそれぞれに同様に接続されるため、ここではリード電極30の代表例として図1のリード電極30-2について説明する。
The lead electrode 30 shown in FIGS. 3 and 4 electrically connects the superconducting cable 10 to a device on the room temperature side via a drawer terminal portion 37.
Since the lead electrode 30 is similarly connected to each of the superconducting conductor layers 112 which is the outer peripheral surface of the superconducting cable 10, the lead electrode 30-2 of FIG. 1 will be described here as a representative example of the lead electrode 30. ..

シールド電極40は、内周部の中央部で超電導ケーブル10を挿通し、超電導ケーブル10のシールド層114を接地するために外部に引き出す端子であり、リード電極30と同様に形成される。よって、シールド電極40についても、リード電極30の説明により省略する。 The shield electrode 40 is a terminal through which the superconducting cable 10 is inserted at the central portion of the inner peripheral portion and is pulled out to the outside in order to ground the shield layer 114 of the superconducting cable 10, and is formed in the same manner as the lead electrode 30. Therefore, the shield electrode 40 will also be omitted in the description of the lead electrode 30.

リード電極30は、終端接続部1において、内側収容管211(冷媒槽21)の内側の超電導ケーブル10の外周面に位置する超電導導体層112と、外側収容管221の外部の常温側の機器とを、導通するものである。 In the terminal connection portion 1, the lead electrode 30 includes a superconducting conductor layer 112 located on the outer peripheral surface of the superconducting cable 10 inside the inner accommodating pipe 211 (refrigerant tank 21), and an external device on the normal temperature side of the outer accommodating pipe 221. Is conductive.

リード電極30は、電極部32、導電リード部33および引出端子部37を有しており、これら部材は導電性を有し電気的に接続される。
電極部32は、超電導ケーブル10の外周に配置され、超電導ケーブル10に接続される。電極部32は、銅等の導電部材により筒状に形成され、内周面で超電導ケーブル10の外周の超電導導体層112に密着して電気的に接続された状態で固定されている。
図4に示すように、電極部32は、内側リード部34および外側リード部36の厚みよりも、超電導ケーブル10の延在方向に長い。電極部32の周壁部には、軸方向に沿って貫通して形成された、冷媒が通る貫通孔322が周方向に複数設けられている。
The lead electrode 30 has an electrode portion 32, a conductive lead portion 33, and a drawer terminal portion 37, and these members have conductivity and are electrically connected.
The electrode portion 32 is arranged on the outer periphery of the superconducting cable 10 and is connected to the superconducting cable 10. The electrode portion 32 is formed in a cylindrical shape by a conductive member such as copper, and is fixed in a state of being electrically connected to the superconducting conductor layer 112 on the outer periphery of the superconducting cable 10 on the inner peripheral surface.
As shown in FIG. 4, the electrode portion 32 is longer in the extending direction of the superconducting cable 10 than the thickness of the inner lead portion 34 and the outer lead portion 36. A plurality of through holes 322 through which the refrigerant passes, which are formed so as to penetrate along the axial direction, are provided in the peripheral wall portion of the electrode portion 32 in the circumferential direction.

導電リード部33は、電極部32の外周にフランジ状に配置され、電極部32に電気的に接続される。導電リード部33は、引出端子部37と電極部32との間の部位に形成され、引出端子部37から電極部32への通電経路Eを形成するようになっている。
導電リード部33は、電極部32の外周に配置され内側収容管211が固定される内側リード部34と、内側リード部34に電気的に接続され内側リード部34の外周に配置される外側リード部36と、を有する。
The conductive lead portion 33 is arranged in a flange shape on the outer periphery of the electrode portion 32 and is electrically connected to the electrode portion 32. The conductive lead portion 33 is formed at a portion between the drawer terminal portion 37 and the electrode portion 32, and forms an energization path E from the drawer terminal portion 37 to the electrode portion 32.
The conductive lead portion 33 is an inner lead portion 34 arranged on the outer periphery of the electrode portion 32 and to which the inner accommodating tube 211 is fixed, and an outer lead electrically connected to the inner lead portion 34 and arranged on the outer periphery of the inner lead portion 34. It has a portion 36 and.

内側リード部34は、円環板状の銅等からなる導電部材であり、内部に超電導ケーブル10および電極部32が配置される。内側リード部34の内周面には、接触子であるマルチコンタクト35aが取り付けられており、内側リード部34はマルチコンタクト35aを介して電極部32と電気的に接続された状態で周方向および軸方向に摺動自在に外嵌されている。
内側リード部34は、表裏面の外周縁部で、内側収容管211の開口端部を塞ぐように気密的に固定される。内側リード部34の外周縁部には、内側収容管211を固定する固定穴342が形成され、内側収容管211が固定穴342を介してボルト等の止着材により固着される。内側収容管211の中心軸と内側リード部34の中心軸とは同軸であることが好ましい。
The inner lead portion 34 is a conductive member made of copper or the like in the shape of an annular plate, and the superconducting cable 10 and the electrode portion 32 are arranged inside. A multi-contact 35a, which is a contactor, is attached to the inner peripheral surface of the inner lead portion 34, and the inner lead portion 34 is electrically connected to the electrode portion 32 via the multi-contact 35a in the circumferential direction and in a state of being electrically connected. It is fitted so as to be slidable in the axial direction.
The inner lead portion 34 is airtightly fixed at the outer peripheral edge portion on the front and back surfaces so as to close the open end portion of the inner accommodating pipe 211. A fixing hole 342 for fixing the inner accommodating pipe 211 is formed in the outer peripheral edge portion of the inner lead portion 34, and the inner accommodating pipe 211 is fixed via the fixing hole 342 by a fastening material such as a bolt. It is preferable that the central axis of the inner accommodating pipe 211 and the central axis of the inner lead portion 34 are coaxial.

外側リード部36は、銅等の導電部材により環状に形成され、ここでは、内側リード部34と同じ厚みの円環板状に形成されている。外側リード部36の内周面には、接触子であるマルチコンタクト35bが取り付けられており、外側リード部36はマルチコンタクト35bを介して内側リード部34と電気的に接続されつつ、相対的に周方向および軸方向に摺動自在に接続されている。
外側リード部36の外周面には引出端子部37が半径方向に突出して設けられている。
引出端子部37は、外側リード部36の外周の一部から突出する矩形板状を呈し外側リード部36と一体的に形成されている。
外側リード部36には、表裏面の少なくとも一面の外周部において、外側収容管221(図1参照)が気密的に固定される。外側収容管221は、外側リード部36に対し固定穴362を介してボルト等の止着部材により固定される。
図1に示すリード電極30-1の表面(ここでは、先端側の面)には、外側槽22の先端面となるカバー24が気密的に固定され、リード電極30-2では表裏面にそれぞれ外側収容管221が取り付けられている。
The outer lead portion 36 is formed in an annular shape by a conductive member such as copper, and here, the outer lead portion 36 is formed in the shape of an annular plate having the same thickness as the inner lead portion 34. A multi-contact 35b, which is a contactor, is attached to the inner peripheral surface of the outer lead portion 36, and the outer lead portion 36 is relatively connected to the inner lead portion 34 via the multi-contact 35b. It is slidably connected in the circumferential direction and the axial direction.
A drawer terminal portion 37 is provided on the outer peripheral surface of the outer lead portion 36 so as to project in the radial direction.
The drawer terminal portion 37 has a rectangular plate shape protruding from a part of the outer periphery of the outer lead portion 36, and is integrally formed with the outer lead portion 36.
The outer accommodating pipe 221 (see FIG. 1) is airtightly fixed to the outer lead portion 36 at the outer peripheral portion of at least one of the front and back surfaces. The outer accommodating pipe 221 is fixed to the outer lead portion 36 via a fixing hole 362 by a fastening member such as a bolt.
A cover 24, which is the tip surface of the outer tank 22, is airtightly fixed to the surface of the lead electrode 30-1 shown in FIG. 1 (here, the surface on the tip side), and the lead electrode 30-2 is on the front and back surfaces, respectively. The outer accommodating pipe 221 is attached.

外側リード部36は、外側収容管221よりも内側の領域であって、引出端子部37と内側リード部34との間の領域に形成されたスロット部364を有している。
スロット部364は、導電リード部33において、引出端子部37と電極部32とを連続させるための通電経路Eを規定する。
スロット部364は、中心の超電導ケーブル10を囲むように配置される複数のスロット364a、364bを有している。
スロット部364は、引出端子部37と、電極部32の超電導ケーブル10との接触部分との間の通電経路Eの長さを、引出端子部37と、電極部32の超電導ケーブル10との接触部分との間を少なくとも最短で結ぶ直線よりも長くなるように規定している。
スロット364a、364bは、それぞれ同心で且つ異なる直径の欠円状(円の一部を直線で切断した形状)をなしている。最外周側のスロット364aにおいて欠円部分を挟む端部は、半径方向で引出端子部37と超電導ケーブル10を挟んだ逆側の位置に配置されている。
The outer lead portion 36 has a slot portion 364 formed in a region inside the outer accommodating pipe 221 and between the drawer terminal portion 37 and the inner lead portion 34.
The slot portion 364 defines an energization path E for connecting the extraction terminal portion 37 and the electrode portion 32 in the conductive lead portion 33.
The slot portion 364 has a plurality of slots 364a and 364b arranged so as to surround the central superconducting cable 10.
The slot portion 364 determines the length of the energization path E between the outlet terminal portion 37 and the contact portion between the superconducting cable 10 of the electrode portion 32, and the contact between the drawer terminal portion 37 and the superconducting cable 10 of the electrode portion 32. It is specified to be longer than the straight line connecting the parts at least at the shortest.
The slots 364a and 364b are concentric and have different diameters in a missing circle (a shape obtained by cutting a part of a circle with a straight line). The end portion of the slot 364a on the outermost peripheral side that sandwiches the missing circle portion is arranged at a position on the opposite side of the drawer terminal portion 37 and the superconducting cable 10 in the radial direction.

スロット364aに対して異なる直径を有しかつ内周側で隣り合う同心のスロット364bでは、スロット364bの欠円部分を挟む端部を、スロット364aにおいて欠円部分を挟む端部とは同心を挟み逆側の位置で、かつ、スロット364aを挟み引出端子部37の接続部分と対向する位置に位置させている。
これら複数の欠円状のスロット364a、364bでは、隣り合うスロット同士で、欠円部分を挟む端部が、同心を挟んで逆側に配置されている。
In the concentric slots 364b having different diameters with respect to the slot 364a and adjacent to each other on the inner peripheral side, the end portion sandwiching the missing circle portion of the slot 364b is sandwiched with the end portion sandwiching the missing circle portion in the slot 364a. It is positioned on the opposite side and at a position facing the connection portion of the extraction terminal portion 37 with the slot 364a sandwiched between them.
In these plurality of missing circle-shaped slots 364a and 364b, the ends of the adjacent slots sandwiching the missing circle portion are arranged on opposite sides of the concentric portions.

リード電極30では、引出端子部37に最も近接する最外周のスロット364aの欠円部分を、引出端子部37とは正対する方向に位置させることにより、熱伝導経路を長くしている。これにより、引出端子部37に最も近接する最外周のスロット364aの欠円部分を、引出端子部37側に配置されるようにしてリード電極30を形成した構成と比較して、同じ外形寸法のリード電極でも熱侵入量を低減することができる。
なお、ここでは、通電経路E(引出端子部37と電極部32との間の内側リード部34および外側リード部36における伝導熱が伝導する導電部分)の「長さ/断面積比」を、熱侵入量(伝導熱と通電時のジュール発熱の和)が最小値となるように設定している。
In the lead electrode 30, the heat conduction path is lengthened by locating the missing circle portion of the outermost slot 364a closest to the drawer terminal portion 37 in the direction facing the drawer terminal portion 37. As a result, as compared with the configuration in which the lead electrode 30 is formed so that the missing circle portion of the outermost peripheral slot 364a closest to the drawer terminal portion 37 is arranged on the drawer terminal portion 37 side, the external dimensions are the same. The amount of heat penetration can also be reduced with the lead electrode.
Here, the "length / cross-sectional area ratio" of the energization path E (the conductive portion in which the conduction heat is conducted in the inner lead portion 34 and the outer lead portion 36 between the drawer terminal portion 37 and the electrode portion 32) is set. The amount of heat penetration (sum of conduction heat and Joule heat generation when energized) is set to the minimum value.

引出端子部37は、導電リード部33の外周面、つまり、外側リード部36の外周面から外方に突出して設けられ、外側槽22の外周から外方に突出し、常温側に配置される。 The drawer terminal portion 37 is provided so as to project outward from the outer peripheral surface of the conductive lead portion 33, that is, the outer peripheral surface of the outer lead portion 36, and protrude outward from the outer peripheral surface of the outer tank 22, and is arranged on the room temperature side.

<まとめ>
以上の本実施形態では、超電導ケーブル10の超電導導体層112およびシールド層114がそれぞれリード電極30およびシールド電極40に接続される終端接続部1が提供され、超電導ケーブル10を囲む内側収容管211と外側収容管221との間の空間部には大気圧の状態で固体絶縁体70(多孔質絶縁シート71)が充填されている。
<Summary>
In the above embodiment, the terminal connection portion 1 in which the superconducting conductor layer 112 and the shield layer 114 of the superconducting cable 10 are connected to the lead electrode 30 and the shield electrode 40, respectively, is provided, and the inner accommodating tube 211 surrounding the superconducting cable 10 is provided. The space between the outer accommodating pipe 221 and the outer accommodating pipe 221 is filled with a solid insulator 70 (porous insulating sheet 71) in a state of atmospheric pressure.

かかる構成によれば、当該空間部に多孔質絶縁シート71が充填されているため、当該空間部での空気の対流が抑制され(熱伝導が抑制され)、断熱性能が発揮される。当該空間部に多孔質絶縁シート71が充填されたとしても、大気圧の状態ではリード電極30間およびリード電極30-シールド電極40間で絶縁性能が発揮される(実施例参照)。
以上から、本実施形態にかかる超電導ケーブルの終端接続部1によれば、断熱性能と絶縁性能とを同時に発揮させることができる。
According to such a configuration, since the porous insulating sheet 71 is filled in the space portion, the convection of air in the space portion is suppressed (heat conduction is suppressed), and the heat insulating performance is exhibited. Even if the space is filled with the porous insulating sheet 71, the insulating performance is exhibited between the lead electrode 30 and between the lead electrode 30 and the shield electrode 40 under atmospheric pressure (see Examples).
From the above, according to the terminal connection portion 1 of the superconducting cable according to the present embodiment, the heat insulating performance and the insulating performance can be exhibited at the same time.

なお、超電導ケーブルの終端接続部1では、固体絶縁体70を、多孔質絶縁シート71-1~71-4で構成したが、これに代えて、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部を、グラスウールその他の公知の断熱材により充填してもよい。 In the terminal connection portion 1 of the superconducting cable, the solid insulator 70 is composed of the porous insulating sheets 71-1 to 71-4, but instead of this, between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221. The space may be filled with glass wool or other known heat insulating material.

グラスウールは、断熱性を有する繊維であって高温で溶融したガラスを遠心力等で吹き飛ばし、綿状に細かく繊維化したものである。 Glass wool is a fiber having heat insulating properties, and is made by blowing off glass melted at a high temperature by centrifugal force or the like and finely fiberizing it into cotton-like fibers.

固体絶縁体70をグラスウールにより構成すれば、上述と同様の作用効果を奏するとともに、使用するガラスにリサイクルガラスを用いることができ、経済性、環境性の向上も図ることができる。 If the solid insulator 70 is made of glass wool, the same action and effect as described above can be obtained, and recycled glass can be used as the glass to be used, which can improve economic efficiency and environmental friendliness.

<変形例1~4>
図6~図9は、超電導ケーブルの終端接続部1の変形例1~4にかかる終端接続部1A~1Dの要部構成を模式的に示す図である。
なお、図6~図9は、図1と同様に、リード電極30以外を断面とした側面図であり、ここでは説明の便宜上、超電導ケーブル10が導入される側を基端側(図6~図9では右側)、反対側を先端側(図6~図9では左側であり挿入方向側)として説明する。
<Modifications 1 to 4>
6 to 9 are diagrams schematically showing the main components of the terminal connection portions 1A to 1D according to the modified examples 1 to 4 of the terminal connection portion 1 of the superconducting cable.
Note that FIGS. 6 to 9 are side views having a cross section other than the lead electrode 30 as in FIG. 1, and here, for convenience of explanation, the side where the superconducting cable 10 is introduced is the base end side (FIGS. 6 to 9). In FIG. 9, the right side will be described, and the opposite side will be described as the tip side (the left side in FIGS. 6 to 9 and the insertion direction side).

図6~図9に示す終端接続部1A~1Dは、図1に示す終端接続部1と比較して、固体絶縁体70の構成が異なり、それ以外は同様の基本的構成を有する。よって、図6~図9では、同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 The terminal connection portions 1A to 1D shown in FIGS. 6 to 9 have a different configuration of the solid insulator 70 as compared with the terminal connection portion 1 shown in FIG. 1, and have the same basic configuration other than that. Therefore, in FIGS. 6 to 9, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

<変形例1>
図6に示す超電導ケーブルの終端接続部1Aでは、固体絶縁体70がFRP製真空体72(FRP:Fiber-Reinforced Plastics、繊維強化プラスチック)で構成されている。
<Modification 1>
In the terminal connection portion 1A of the superconducting cable shown in FIG. 6, the solid insulator 70 is made of an FRP vacuum body 72 (FRP: Fiber-Reinforced Plastics).

超電導ケーブルの終端接続部1Aでは、軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)およびリード電極30-シールド電極40間の、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部には、大気圧の状態でFRP製真空体72が充填されている。 In the terminal connection portion 1A of the superconducting cable, the space between the lead electrode 30 (30-1 to 30-3) arranged in the axial direction and the lead electrode 30-shield electrode 40 between the inner accommodating tube 211 and the outer accommodating tube 221. The portion is filled with a vacuum body 72 made of FRP in a state of atmospheric pressure.

各FRP製真空体72は内部が真空状態の筒状体である。
各FRP製真空体72は、リード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極-シールド電極40間で、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に隙間無く、充填された状態で配置されている。
Each FRP vacuum body 72 is a cylindrical body having a vacuum inside.
In each FRP vacuum body 72, there is no gap in the space between the lead electrode 30 (30-1 to 30-3) and between the lead electrode and the shield electrode 40 between the inner accommodating tube 211 and the outer accommodating tube 221. It is arranged in a filled state.

以上の変形例1によれば、リード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極30-シールド電極40間は、FRP製真空体72により、それぞれ好適に断熱されるとともに絶縁され、終端接続部1と同様の作用効果を奏することができる。
なお、変形例1では、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部であってFRP製真空体72の占める領域以外の部分には(隙間ができた場合)、多孔質絶縁シート71、グラスウールその他の公知の断熱材が充填されてもよい。
According to the above modification 1, the lead electrode 30 (30-1 to 30-3) and the lead electrode 30-shield electrode 40 are appropriately insulated and insulated by the FRP vacuum body 72, respectively. It is possible to obtain the same effect as that of the terminal connection portion 1.
In the first modification, the porous insulating sheet is formed in the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 other than the region occupied by the FRP vacuum body 72 (when a gap is formed). 71, glass wool or other known heat insulating material may be filled.

<変形例2>
図7に示す超電導ケーブルの終端接続部1Bでは、固体絶縁体70が固体絶縁体74で構成されている。
固体絶縁体74は内部を真空にした金属製真空体742と金属製のシャフト744とで構成されている。
<Modification 2>
In the terminal connection portion 1B of the superconducting cable shown in FIG. 7, the solid insulator 70 is composed of the solid insulator 74.
The solid insulator 74 is composed of a metal vacuum body 742 whose inside is evacuated and a metal shaft 744.

金属製真空体742は、軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極30-シールド電極40間で、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に配置されている。 The metal vacuum body 742 is a space between the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) arranged in the axial direction and between the lead electrodes 30 and the shield electrodes 40, between the inner accommodation pipe 211 and the outer accommodation pipe 221. Is located in.

金属製真空体742は、軸方向で隣り合うリード電極30(30-1~30-3)のうちの一方のリード電極30およびシールド電極40に対し、導電性を有するシャフト744を介して片持ち状態で接続され、他方のリード電極30から離間するように配置されている。
たとえば、リード電極30-1、30-2間に配置される金属製真空体742は、リード電極30-1に近接しつつ接触しない状態でリード電極30-2に接続されている。
The metal vacuum body 742 cantilevered with respect to one of the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) adjacent in the axial direction to the lead electrode 30 and the shield electrode 40 via a shaft 744 having conductivity. It is connected in a state and is arranged so as to be separated from the other lead electrode 30.
For example, the metal vacuum body 742 arranged between the lead electrodes 30-1 and 30-2 is connected to the lead electrode 30-2 in a state of being close to the lead electrode 30-1 but not in contact with the lead electrode 30-1.

以上の変形例2によれば、U相、V相およびW相のリード電極30(30-1~30-3)間をそれぞれ好適に断熱して絶縁し、終端接続部1と同様の作用効果を奏することができる。 According to the above modification 2, the U-phase, V-phase, and W-phase lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) are appropriately insulated and insulated from each other, and have the same effect as the terminal connection portion 1. Can be played.

なお、変形例2では、終端接続部1Bにおける金属製真空体742を、内部を真空にした繊維強化プラスチック管(真空FRP管)に替えてもよい。
変形例2でも、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部であって固体絶縁体74の占める領域以外の部分には(隙間)、多孔質絶縁シート71、グラスウールその他の公知の断熱材が充填されてもよい。
In the second modification, the metal vacuum body 742 in the terminal connection portion 1B may be replaced with a fiber reinforced plastic tube (vacuum FRP tube) whose inside is evacuated.
Also in the second modification, there is a (gap) in the space between the inner storage pipe 211 and the outer storage pipe 221 other than the region occupied by the solid insulator 74, a porous insulating sheet 71, glass wool and other known materials. Insulation may be filled.

<変形例3>
図8に示す超電導ケーブルの終端接続部1Cでは、固体絶縁体70が絶縁ユニット76で構成されている。
<Modification 3>
In the terminal connection portion 1C of the superconducting cable shown in FIG. 8, the solid insulator 70 is composed of an insulating unit 76.

絶縁ユニット76は、軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極30-シールド電極40間で、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に配置される筒状のユニットである。 The insulation unit 76 is arranged in the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 between the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) arranged in the axial direction and between the lead electrodes 30 and the shield electrode 40. It is a tubular unit that is made.

絶縁ユニット76は、軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極30-シールド電極40間を絶縁し、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部を断熱する。 The insulation unit 76 insulates between the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) arranged in the axial direction and between the lead electrodes 30 and the shield electrode 40, and is a space portion between the inner accommodation pipe 211 and the outer accommodation pipe 221. Insulate.

絶縁ユニット76は、金属製真空体762、762、金属製のシャフト764、764、および金属製真空体762、762間を絶縁する絶縁部766を有している。 The insulating unit 76 has an insulating portion 766 that insulates between the metal vacuum bodies 762 and 762, the metal shafts 764 and 764, and the metal vacuum bodies 762 and 762.

金属製真空体762、762は中空の金属製筒状体であって内部が真空である。 The metal vacuum bodies 762 and 762 are hollow metal tubular bodies with a vacuum inside.

金属製真空体762、762は、絶縁ユニット76を挟む軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)およびシールド電極40の双方に、導電性を有するシャフト764、764を介して、双方から互いに対向する方向に突出するように接続されている。 In the metal vacuum bodies 762 and 762, the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) and the shield electrodes 40 arranged in the axial direction sandwiching the insulating unit 76 are provided via conductive shafts 764 and 764. They are connected so as to project from both sides in the directions facing each other.

シャフト764、764は、金属製真空体762、762のそれぞれの周方向で所定間隔をあけた位置と、対向するリード電極30(たとえば30-2、30-3)との間に複数接続されている。
シャフト764、764は、金属製真空体762、762をリード電極30(たとえば30-2、30-3)の双方に片持ち状態で支持している。
A plurality of shafts 764 and 764 are connected between the positions of the metal vacuum bodies 762 and 762 at predetermined intervals in the circumferential direction and the facing lead electrodes 30 (for example, 30-2 and 30-3). There is.
The shafts 764 and 764 support the metal vacuum bodies 762 and 762 on both of the lead electrodes 30 (for example, 30-2 and 30-3) in a cantilevered state.

絶縁部766は、金属製真空体762、762間に介設され、金属製真空体762、762間を絶縁する。
絶縁部766は、断面H字状の周壁を有するFRP製の筒状体であり、両端部で開口する凹部内に金属製真空体762、762のそれぞれが挿入され接続された状態で固定されている。
The insulating portion 766 is interposed between the metal vacuum bodies 762 and 762, and insulates between the metal vacuum bodies 762 and 762.
The insulating portion 766 is a tubular body made of FRP having a peripheral wall having an H-shaped cross section, and the metal vacuum bodies 762 and 762 are inserted and fixed in the recesses opened at both ends in a connected state. There is.

これにより金属製真空体762、762の対向する部位同士は、絶縁部766により覆われ、金属製真空体762、762は互いに導通しない状態で保持されている。 As a result, the opposing portions of the metal vacuum bodies 762 and 762 are covered with the insulating portion 766, and the metal vacuum bodies 762 and 762 are held in a state of not conducting each other.

絶縁ユニット76は、軸方向に並ぶリード電極30(30-1~30-3)間およびリード電極30-シールド電極40間で、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に、大気圧の状態で充填されている。 The insulation unit 76 is provided in a space between the lead electrodes 30 (30-1 to 30-3) arranged in the axial direction and between the lead electrodes 30 and the shield electrode 40, between the inner accommodation pipe 211 and the outer accommodation pipe 221. It is filled under atmospheric pressure.

以上の変形例3によれば、絶縁ユニット76の金属製真空体762、762の内部が真空状態であるため、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部が真空断熱され、当該空間部では断熱性能が発揮される。金属製真空体762、762はシャフト764、764を介してリード電極30およびシールド電極40に接続されているためこれら部材と同電位を有するものの、金属製真空体762、762間にはFRP製の絶縁部766が介設されているため、リード電極30間およびリード電極30-シールド電極40間が絶縁され、当該空間部では絶縁性能が発揮される。
したがって、変形例3でも、断熱性能と絶縁性能とを同時に発揮させることができる。
According to the above modification 3, since the inside of the metal vacuum bodies 762 and 762 of the insulating unit 76 is in a vacuum state, the space between the inner accommodation pipe 211 and the outer accommodation pipe 221 is vacuum-insulated. Insulation performance is demonstrated in the space. Since the metal vacuum bodies 762 and 762 are connected to the lead electrode 30 and the shield electrode 40 via the shafts 764 and 764, they have the same potential as these members, but the metal vacuum bodies 762 and 762 are made of FRP. Since the insulating portion 766 is interposed, the lead electrode 30 and the lead electrode 30-shield electrode 40 are insulated from each other, and the insulating performance is exhibited in the space.
Therefore, even in the modified example 3, the heat insulating performance and the insulating performance can be exhibited at the same time.

<変形例4>
図9に示す超電導ケーブルの終端接続部1Dでは、固体絶縁体70が絶縁ユニット76と断熱材78とで構成されている。
終端接続部1Dの絶縁ユニット76は変形例3にかかる終端接続部1Cのそれと同様のものである。
断熱材78は多孔質絶縁シート71、グラスウールその他の公知の断熱材で構成され、ここではグラスウールで構成されている。
断熱材78は内側収容管211と外側収容管221との間の空間部であって、絶縁ユニット76の占める領域以外の部分に充填されている。
終端接続部1Dでは、断熱材78は、内側収容管211の外周に所定の厚みになるまで巻きつけられ絶縁ユニット76が設置された後、絶縁ユニット76の外周にさらに巻き付けられ外側収容管221の内周に当接する厚みになるまで積層されるのがよい。このとき、断熱材78のつなぎ目(両端部が当接する部分)は半径方向でずれた位置に配置されるのがよい。
<Modification example 4>
In the terminal connection portion 1D of the superconducting cable shown in FIG. 9, the solid insulator 70 is composed of an insulating unit 76 and a heat insulating material 78.
The insulation unit 76 of the terminal connection portion 1D is the same as that of the terminal connection portion 1C according to the modification 3.
The heat insulating material 78 is made of a porous insulating sheet 71, glass wool and other known heat insulating materials, and is made of glass wool here.
The heat insulating material 78 is a space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 and is filled in a portion other than the area occupied by the insulating unit 76.
In the terminal connection portion 1D, the heat insulating material 78 is wound around the outer periphery of the inner accommodating pipe 211 to a predetermined thickness, and after the insulating unit 76 is installed, the heat insulating material 78 is further wound around the outer periphery of the insulating unit 76 to form the outer accommodating pipe 221. It is preferable to stack until the thickness is such that it abuts on the inner circumference. At this time, it is preferable that the joints (the portions where both ends abut) of the heat insulating material 78 are arranged at positions shifted in the radial direction.

以上の変形例4によれば、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部のうち絶縁ユニット76が占める領域以外の部分が断熱材78で充填されているため、当該部分での空気の対流が抑えられ熱伝導が抑制される。
したがって、変形例4では、断熱性能をさらに向上させることができる。
According to the above modification 4, the portion of the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 other than the region occupied by the insulating unit 76 is filled with the heat insulating material 78. Air convection is suppressed and heat conduction is suppressed.
Therefore, in the modified example 4, the heat insulating performance can be further improved.

(1)サンプルの製造
(1.1)実施例1、2
実施例1、2の終端接続部として図1の終端接続部1を製造した。
実施例1の終端接続部1では、リード電極30-1~30-3同士の間、およびリード電極30-3とシールド電極40との間で、且つ、内側収容管211と外側収容管221との間に配置される固体絶縁体70を、多孔性断熱シート71(パイロジェルXT)により構成した。
実施例2の終端接続部1では、固体絶縁体70を、グラスウールにより構成した。
(1) Sample production (1.1) Examples 1 and 2
The terminal connection portion 1 of FIG. 1 was manufactured as the terminal connection portion of Examples 1 and 2.
In the terminal connection portion 1 of the first embodiment, between the lead electrodes 30-1 to 30-3, between the lead electrodes 30-3 and the shield electrode 40, and between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221. The solid insulator 70 arranged between the two was made of a porous heat insulating sheet 71 (pyrogel XT).
In the terminal connection portion 1 of the second embodiment, the solid insulator 70 is made of glass wool.

(1.2)実施例3
実施例3の終端接続部として図9の終端接続部1Dを製造した。
実施例3の終端接続部1Dでは、固体絶縁体70を、絶縁ユニット76および断熱材78(グラスウール)により構成した。
(1.2) Example 3
The terminal connection portion 1D of FIG. 9 was manufactured as the terminal connection portion of the third embodiment.
In the terminal connection portion 1D of Example 3, the solid insulator 70 is composed of an insulating unit 76 and a heat insulating material 78 (glass wool).

(1.3)比較例1
比較例1の終端接続部として、実施例1の終端接続部1の構成において、固体絶縁体70の無い終端接続部を製造した。
(1.3) Comparative Example 1
As the terminal connection portion of Comparative Example 1, the terminal connection portion without the solid insulator 70 was manufactured in the configuration of the terminal connection portion 1 of the first embodiment.

(2)断熱性能試験および絶縁性能試験
実施例1~3および比較例1において、断熱性能および絶縁性能を確認するため、下記の断熱性能試験および絶縁性能試験をそれぞれ実施した。
断熱性能試験では、熱侵入量をカロリメトリック法により測定した。
絶縁性能試験では、5mの超電導ケーブルを用いて冷媒槽21の内側に液体窒素(77K、0.3MPa)を封入して、CIGRE TB538(高電圧大電力システム国際会議による試験規格の推奨案)に基づく絶縁試験を実施した(参考文献のIII. INSULATION DESIGN OF THE TRIAXIAL TERMINATIONおよびIV. THE TEST OF TRIAXIAL SUPERCONDUCTING CABLE SYSTEM参照)。
断熱性能試験に基づく熱侵入量、ならびに絶縁性能試験に基づく商用周波耐電圧試験(商用AC)、雷インパルス耐電圧試験(雷インパルス)および商用周波部分放電試験(部分放電)の測定結果を、表1に示す。
(2) Insulation performance test and insulation performance test In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the following insulation performance test and insulation performance test were carried out in order to confirm the insulation performance and insulation performance, respectively.
In the adiabatic performance test, the amount of heat penetration was measured by the calorimetric method.
In the insulation performance test, liquid nitrogen (77K, 0.3MPa) is sealed inside the refrigerant tank 21 using a 5m superconducting cable, and it is used as CIGRE TB538 (recommended test standard by the International Conference on High Voltage and High Power Systems). Based on insulation tests were performed (see References III. INSULATION DESIGN OF THE TRIAXIAL TERMINATION and IV. THE TEST OF TRIAXIAL SUPERCONDUCTING CABLE SYSTEM).
The table shows the measurement results of the heat penetration amount based on the heat insulation performance test, and the commercial frequency withstand voltage test (commercial AC), lightning impulse withstand voltage test (lightning impulse) and commercial frequency partial discharge test (partial discharge) based on the insulation performance test. Shown in 1.

Figure 0007085956000001
Figure 0007085956000001

(3)まとめ
断熱性能試験では、比較例1は熱侵入量が多く断熱性能に劣るのに対し、実施例1~3は熱侵入量が低く抑えられていた。
絶縁性能試験では、比較例1および実施例1、2は商用周波耐電圧試験において52kV印加に30分耐えることができ、雷インパスル耐電圧試験において±125kV印加の10回の繰り返しに耐えることができ、商用周波部分放電試験において36kV印加に対し部分放電の発生がなかった(ノイズレベルは5pC以下)。
実施例3は商用周波耐電圧試験において26kV印加に30分耐えることができ、雷インパスル耐電圧試験において±75kV印加の10回の繰り返しに耐えることができ、商用周波部分放電試験において19kV印加に対し部分放電の発生がなかった(ノイズレベルは5pC以下)。
以上のとおり、比較例1と実施例1~3との比較から、内側収容管211と外側収容管221との間の空間部に対し、大気圧の状態で固体絶縁体70を充填することは、断熱性能と絶縁性能とを発揮させるのに有用であることがわかる。特に、実施例1と実施例2、3との比較から、固体絶縁体70を多孔性断熱シート71で構成した場合に(実施例1)、グラスウールで構成した場合の絶縁性能と(実施例2)、絶縁ユニット76およびグラスウールで構成した場合の断熱性能との(実施例3)、両方の利点を併せもつことがわかる。
(3) Summary In the heat insulation performance test, the heat penetration amount was large and the heat insulation performance was inferior in Comparative Example 1, whereas the heat penetration amount was suppressed to be low in Examples 1 to 3.
In the insulation performance test, Comparative Example 1 and Examples 1 and 2 can withstand 52 kV application for 30 minutes in the commercial frequency withstand voltage test, and can withstand 10 repetitions of ± 125 kV application in the lightning impassle withstand voltage test. In the commercial frequency partial discharge test, no partial discharge occurred when 36 kV was applied (noise level was 5 pC or less).
Example 3 can withstand 26 kV application for 30 minutes in the commercial frequency withstand voltage test, can withstand 10 repetitions of ± 75 kV application in the lightning impass withstand voltage test, and withstand 19 kV application in the commercial frequency partial discharge test. No partial discharge occurred (noise level was 5 pC or less).
As described above, from the comparison between Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, it is possible to fill the space between the inner accommodating pipe 211 and the outer accommodating pipe 221 with the solid insulator 70 in the state of atmospheric pressure. It can be seen that it is useful for exerting heat insulation performance and insulation performance. In particular, from the comparison between Example 1 and Examples 2 and 3, the insulation performance when the solid insulator 70 is made of the porous heat insulating sheet 71 (Example 1) and the case where it is made of glass wool (Example 2). ), It can be seen that it has both advantages of the heat insulating performance when composed of the insulating unit 76 and glass wool (Example 3).

以上、ここで開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As described above, the embodiments and examples disclosed herein should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1、1A、1B、1C、1D 超電導ケーブルの終端接続部
10 超電導ケーブル
11 ケーブルコア
12 断熱管
15 電界緩和部
20 低温容器
21 冷媒槽
22 外側槽
24 カバー
30 リード電極
32 電極部
33 導電リード部
34 内側リード部
35a、35b マルチコンタクト
36 外側リード部
37 引出端子部
40 シールド電極
52 内部接続部
54 外部接続部
56 隔壁
70 固体絶縁体
71 多孔質絶縁シート
72 FRP製真空体
74 金属製真空体
76 絶縁ユニット
78 断熱材
111 中央冷却管
112 超電導導体層
113 電気絶縁層
114 シールド層
115 保護層
121 断熱内管
122 断熱外管
211 内側収容管
221 外側収容管
223 襞部
322 貫通孔
742 金属製真空体
744 シャフト
762 金属製真空体
764 シャフト
766 絶縁部
1, 1A, 1B, 1C, 1D Superconducting cable terminal connection 10 Superconducting cable 11 Cable core 12 Insulation tube 15 Electricity relaxation part 20 Low temperature container 21 Refrigerator tank 22 Outer tank 24 Cover 30 Lead electrode 32 Electrode part 33 Conductive lead part 34 Inner lead 35a, 35b Multi-contact 36 Outer lead 37 Drawer terminal 40 Shield electrode 52 Internal connection 54 External connection 56 Partition 70 Solid insulator 71 Porous insulation sheet 72 FRP vacuum body 74 Metal vacuum body 76 Insulation Unit 78 Insulation material 111 Central cooling pipe 112 Superconducting conductor layer 113 Electrical insulation layer 114 Shield layer 115 Protective layer 121 Insulation inner pipe 122 Insulation outer pipe 211 Inner accommodation pipe 221 Outer accommodation pipe 223 Folds 322 Through hole 742 Metal vacuum body 744 Shaft 762 Metal vacuum body 764 Shaft 766 Insulation

Claims (6)

超電導導体層およびシールド層を有する超電導ケーブルの端末部を収容するための超電導ケーブルの終端接続部であって、
前記超電導ケーブルの端末部を冷却する冷媒が満たされる内側収容管と、前記内側収容管を囲むように配置される外側収容管と、
前記内側収容管および前記外側収容管の双方を軸方向で分割するように配設され、かつ、前記内側収容管の内部で段剥ぎされた前記超電導ケーブルの前記超電導導体層およびシールド層にそれぞれ接続されて、前記外側収容管の外部に電気的に接続されるリード電極およびシールド電極とを、有しており、
前記内側収容管と前記外側収容管との間の空間部には、大気圧の状態で固体絶縁体が充填されている、超電導ケーブルの終端接続部。
A terminal connection portion of a superconducting cable for accommodating a terminal portion of the superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer.
An inner accommodating pipe filled with a refrigerant for cooling the end portion of the superconducting cable, and an outer accommodating pipe arranged so as to surround the inner accommodating pipe.
Both the inner accommodating pipe and the outer accommodating pipe are arranged so as to be divided in the axial direction, and are connected to the superconducting conductor layer and the shield layer of the superconducting cable stripped inside the inner accommodating pipe, respectively. It has a lead electrode and a shield electrode that are electrically connected to the outside of the outer accommodating tube.
The terminal connection portion of the superconducting cable, in which the space between the inner accommodating pipe and the outer accommodating pipe is filled with a solid insulator under atmospheric pressure.
前記固体絶縁体は、多孔質材料からなり可撓性を有する多孔質絶縁シートである、請求項1記載の超電導ケーブルの終端接続部。 The terminal connection portion of the superconducting cable according to claim 1, wherein the solid insulator is a porous insulating sheet made of a porous material and having flexibility. 前記固体絶縁体は、グラスウールである、請求項1記載の超電導ケーブルの終端接続部。 The terminal connection portion of the superconducting cable according to claim 1, wherein the solid insulator is glass wool. 前記固体絶縁体は、互いに対向する前記リード電極および前記シールド電極、または互いに対向する前記リード電極同士のそれぞれに接続される金属製真空体と、前記金属製真空体の対向する突出端部同士の間に介設され当該突出部同士を絶縁する絶縁部とを、有する絶縁ユニットを含む、請求項1記載の超電導ケーブルの終端接続部。 The solid insulator includes a metal vacuum body connected to each of the lead electrodes and shield electrodes facing each other, or the lead electrodes facing each other, and the facing protruding ends of the metal vacuum body. The terminal connection portion of the superconducting cable according to claim 1, further comprising an insulating unit having an insulating portion interposed between the protrusions to insulate the protrusions from each other. 前記固体絶縁体は、前記絶縁ユニットと、前記空間部を充填する断熱材とを、有する、請求項4記載の超電導ケーブルの終端接続部。 The terminal connection portion of the superconducting cable according to claim 4, wherein the solid insulator has the insulating unit and a heat insulating material that fills the space portion. 超電導導体層およびシールド層を有する超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルの端部が挿通されこれを収容する請求項1~5のいずれか一項記載の超電導ケーブルの終端接続部とを、有する超電導ケーブルシステム。
A superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer,
A superconducting cable system having a terminal connection portion of the superconducting cable according to any one of claims 1 to 5, wherein an end portion of the superconducting cable is inserted and accommodated therein.
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