JPH01140514A

JPH01140514A - 電力輸送用超電導ケーブル

Info

Publication number: JPH01140514A
Application number: JP62299518A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sekii; 関井　康雄; Hideo Sato; 英男佐藤; Masayuki Yamaguchi; 正幸山口
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1989-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野］この発明は、電力の輸送に用いて好適な電力輸送用超電
導ケーブルに関するものでおる。

［従来の技術］一般に、超電導導体は、常電導から超電導への転移が既
存物質のようなある温度での断続的な抵抗変化の形をと
らず、かなりの温度幅の中で連続的に抵抗を減らして零
になる。しかも、これは結晶の不均一性などによる可能
性もある。

これが最初に発見された３０に＠のランタン系物質の中
では、ランタン・ストロンチウム・銅・酸素系が最も高
い温度特性を持も、６０に付近より抵抗減少が始まり、
３８にで零になる。

また、後から発見された９０に級のイツトリウム系物質
では、ＹＢａ２Ｃｕ３０９−ｖが最も良好な温度特性を
持ち、１２５に付近で抵抗の減少が始まり９３〜９４に
で零抵抗になる。なお、この構造でイツトリウムを他の
ランクメイド（イッテルビウム、ツリウム、エルビウム
、ホルニウム。

ジスプロシウム）に替えた物質も８０〜９０に級の高温
超電導体になる。これら新物質は一般に臨界磁界が高く
、７７にでも１５Ｔ曲後を示す。そして、ＹＢａ２Ｃｕ
３０９□のイツトリウム系物質は９０にで超電導性を示
すことが確かめられ、ざらに、２００に以上で超電導性
を示す物質も発表されてきた。

このように高温超電導物質が明らかになってくると、こ
の物質を電力輸送のための導体として適用し電カケープ
ルシステムとして構成することが考えられる。特に、冷
媒が液体窒素（７７に、−１９６℃）等を適用できる物
質を導体として電カケープルを構成することはランニン
グコストが安いことからも実現性が高い。

［発明が解決しようとする問題点１しかし、冷媒が７７にと極低温であることから、電カケ
ープルを構成する主絶縁体は室温で組み立てて、冷媒温
度に晒されても電気的に特性が良好で、熱膨服収縮に追
随できる材料としなければならない。

高温超電導体は、例えば、イットリウム・バリウム、銅
・酸素系の物質を用い、これを′銀パイプ内に充填し、
高温（９００℃前後）で焼結するもので、これを素線と
して構成する場合、これらを電カケープルとして構成す
る構造は確立されたものがなかった。

常温（−３０℃〜＋１５０’Ｃ）で適用される電カケー
プルは、ドデシルベンゼン（ＤＤＢ＞絶縁油と絶縁紙（
サルフェートパルプからなるクラフト紙〉で構成される
銅、アルミ導体のＯＦケーブルや架橋ポリエチレンによ
るＣＶケーブルでおるが、高温超電導体を導体として構
成し、かつ、主絶縁体は絶縁性能の優れた熱膨脹係数の
小さい物質を適用することが必要である。

通常’７−７／Ｌ、で２７５ＫＶ、１００１００Ｏの場
合の送電電流（交流）は、３６４０Ａであり、３０ｃｍ
　　（７）銅導体テハ、１２１Ａ／ｃｍ２が限界である
。

一方、高温超電導体ケーブルでは１０００ないし２００
ＯＡ／ｃｍ２が可能であり、この場合に近似的に損失を
無視して送電電圧を６６ＫＶとし、１０．０ＯＯＡ／ａ
ｍ２で、送電容量が１５００ＭＶＡを得る導体断面積を
求めると２０ｍ２となる。

そこで、この発明の目的は、大電力輸送のために高温超
電体を導体として用いた電力輸送用超電導ケーブルを提
供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明に
係る電力輸送用超電導ケーブルは、臨界温度が９０に以
上で超電導性を示す物質により電力輸送を行う高温超電
導ケーブルにおいて、液体窒素、炭酸ガス、窒素ガス、
ＳＦ６ガス等の冷媒が内部に充填された銅、アルミ、銀
等の金属製の第１のパイプと、この第１のパイプの外周
に多重に配設された銅、アルミ、銀等の金属製の第２な
いし第４のパイプと、上記第１のパイプと第２のパイプ
の間と第３のパイプと第４のパイプとのそれぞれの間に
横巻きして配置された、イットリウム・バリウム、銅・
酸素系、ユーロピウム・バリウム・銅・酸素系等の酸化
物超電導導体を銀シースと組み合せた超電導導体と、第
２のパイプと第３のパイプとの間に液体窒素、炭酸ガス
、窒素ガス、ＳＦ６ガス等の冷媒が内部に充填された部
位にリン酸塩ガラス系、ＳａＣ等の炭化物系セラミック
を主絶縁体としたボスト形スペーサと、上記第４のパイ
プ外周に形成された断熱層とを具備するように構成する
ことを特徴とし、大電力の輸送に好適な電力輸送用超電
導ケーブルが得られる。

［実　施　例］以下、この発明の実施例を添附図面を用いて詳細に説明
する。

本ケーブルは高温超電導導体としてイソ１〜リウム・バ
リウム・銅・酸素からなる混合酸化物を銀シースに入れ
て熱処理した素線を複数本横巻きにして構成している実
施例を示している。イブ１ヘリウム・バリウム・銅・酸
素系の酸化物超電導材は９０にで超電導現染を示すが、
最近、酸化物超電導材で２０７〜２２９にで超電導化が
示したことも公表されているが、本実施例の酸化物超電
導導体には当然これらも含まれる。

第１図に示すように、臨界温度が９０に以上で超電導性
を示す物質により電力輸送を行う高温超電導ケーブル１
００は、その中心に液体窒素、炭酸ガス、窒素ガス、Ｓ
Ｆ６ガス等の冷媒１が内部に充填された銅、アルミ、銀
、ＳＵＳ製の金属製の第１のパイプ２が設けられ、この
第１のパイプ２の外周側には、多重に配設された同第１
のパイプ２と同様の金属製の第２ないし第４のパイプ３
゜４．５を有している。

そして、上記第１のパイプ２と第２のパイプ３の間と第
３のパイプ４と第４のパイプ５とのぞれぞれの間に横巻
きしてイソ１〜リウム・バリウム・銅・酸素系、ユーロ
ピウム・バリウム・銅・酸素系等の酸化物超電導導体を
銀シースと組み合せた超電導導体６，７がそれぞれ配置
されている。この超電導導体６，７を配置する場合には
固定用金属板（例えば銅、アルミ、銀）を押えとして巻
き、導体の間隔を一定にする等の工夫も行う。

また、第２のパイプ３と第３のパイプ４との間に液体窒
素、炭酸ガス、窒素ガス、ＳＦ６ガス等の冷媒１が内部
に充填された部位にリン酸塩ガラス系、ＳａＣ等の炭化
物系セラミックを主絶縁体としたボス１〜形スペーサ８
が配設されている。

ボスｌへ形スペーサ８の構造は、例えば第２図に示すよ
うに主絶縁体１０にセラミックスを用い、この主絶縁体
１０の両端に押え付は金具１１を介してバネ付勢されて
いる金属電極１２．１３を埋設している。この金属電極
１２は、第３のパイプ４の内周面に接し、金属電極１３
は、第２のパイプ３の外周部に接するようになっている
。

さて、ＣＶケーブル（銅導体）の線膨脹係数は２　Ｘ　
１０’／℃で、架橋ポリエチレンの体積膨脂、率が１　
Ｘ　１０−３／℃、ドデシルベンゼン（ＤＤＢ）の膨張
係数は７．８ｘ１０’／℃に対し、セラミックスは１０
’／’Ｃ〜１０−７／℃の熱膨張係数でおり、酸化物超
電導ケーブルを室温で組み立て、例えば液体窒素温度７
７にで運転する場合には、約２２０℃の温度差が生じ、
この温度差による収縮を少なくするには熱膨張係数の小
さい材料で主絶縁体であるボス１〜形スペーザ１０を構
成する方がよく、セラミック（例えばリン酸塩ガラス系
、ＳｉＣなとの炭化物）が架橋ポリエチレンに比べ熱膨
服係数が３〜４桁小さいために上述の使用には最適であ
る。

そして、第４のパイプ５の外周には、断熱層９が形成さ
れている。この断熱熱層９としてはシリコンゴム発泡体
、ウレタンゴム発泡体あるいは真空断熱層などが考えら
れる。

従って、電力輸送用超電導つ゛−プル１００は、超電導
導体６，７が内側と外側に配置されたいわゆる同軸タイ
プとなってあり、直流送電用ケーブルに用いる場合には
、往路用と帰路用に使用でき、交流送電用ケーブルに用
いる場合には、いわゆる内側導体側の超電導導体６を高
電圧で使用し、いわゆる外側導体側の超電導導体７を低
電圧で使用する２系統送電ができる。

し発明の効果］以上の説明で明らかなように、この発明に係る電力輸送
用超電導ケーブルは、次に列挙する効果がある。

（ａ）イットリウム・バリウム、銅・酸素系、ニー［１
ピウム・バリウム・銅・酸素系等の酸化物超電導導体を
銀シースと組み合せた超電導導体により電カケープルシ
ステムを構成できるので人容徴送電が導体量ナイズを大
きくすることなくできる。

（ｂ）酸化物系超電導導体の主絶縁が、熱膨服係数の小
さいセラミックスで構成されているポスト形スペーザで
なされているので、熱的にも電気的にも安定したり゛−
プルシステムを実現できる。

（Ｃ）交流送電、直流送電の両方に適用できるために設
ｈＩの自由度が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る電力輸送用超電導ケ−プルの
実施例を示す断面図、第２図は、第１図中に示されるボス１へ形スペーサ°の
配設部分を拡大した断面図である。１・・・・・・・・・冷媒２・・・・・・・・・第１のパイプ３・・・・・・・・・第２のパイプ４・・・・・・・・・第３のパイプ５・・・・・・・・・第４のバイブロ、７・・・・・・・・・超電導導体８・・・・・・・・・ポスト形スペーナ９・・・・・・
・・・断熱層１０・・・・・・・・・主絶縁体１１・・・・・・・・・押し付は金具１２．１３・・・・・・・・・金属電極特許出願人　　
　日立電線株式会社

Claims

【特許請求の範囲】臨界温度が９０Ｋ以上で超電導性を示す物質により電力
輸送を行う高温超電導ケーブルにおいて、液体窒素、炭
酸ガス、窒素ガス、ＳＦ＿６ガス等の冷媒が内部に充填
された銅、アルミ、銀等の金属製の第１のパイプと、この第１のパイプの外周に多重に配設された銅、アルミ
、銀等の金属製の第２ないし第４のパイプと、上記第１のパイプと第２のパイプの間と第３のパイプと
第４のパイプとのそれぞれの間に横巻きして配置された
、イットリウム・バリウム、銅・酸素系、ユーロピウム
・バリウム・銅・酸素系等の酸化物超電導導体を銀シー
スと組み合せた超電導導体と、第２のパイプと第３のパイプとの間に液体窒素、炭酸ガ
ス、窒素ガス、ＳＦ＿６ガス等の冷媒が内部に充填され
た部位にリン酸塩ガラス系、ＳｉＣ等の炭化物系セラミ
ックを主絶縁体としたポスト形スペーサと、上記第４のパイプ外周に形成された断熱層とを具備する
ことを特徴とする電力輸送用超電導ケーブル。