JPH01157226A - 超電導限流装置 - Google Patents
超電導限流装置Info
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- JPH01157226A JPH01157226A JP62314869A JP31486987A JPH01157226A JP H01157226 A JPH01157226 A JP H01157226A JP 62314869 A JP62314869 A JP 62314869A JP 31486987 A JP31486987 A JP 31486987A JP H01157226 A JPH01157226 A JP H01157226A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、超電導材料を用いて電流を制限する超電導限
流装置に関するものである。
流装置に関するものである。
（背景技術）
一般に、電気配線系統の一部で短絡が起こり、過電流が
流れたときには、ブレーカが作動して電流を遮断する。
流れたときには、ブレーカが作動して電流を遮断する。
この際、過電流をブレーカで直接遮断すると、遮断容量
の大きなブレーカが必要となるので、ブレーカの作動に
先立って、ブレーカと直列に挿入した限流要素により過
電流をある程度限流した後に、ブレーカで遮断すること
が多い。
の大きなブレーカが必要となるので、ブレーカの作動に
先立って、ブレーカと直列に挿入した限流要素により過
電流をある程度限流した後に、ブレーカで遮断すること
が多い。
これによって、ブレーカを小形化できると共に、効果的
な遮断動作が実現できる。
な遮断動作が実現できる。
このような用途に用いられる限流要素としては、従来、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ或いはこれらの合金の温度上昇に伴う
抵抗率増加が大きいことを利用した、いわゆる限流線が
知られている。限流線に流れる電流が大きくなると、ジ
ュール熱による温度上昇が大きくなり、限流線の抵抗率
が増加するので、限流線を介して流れる電流が制限され
るものである。しかしながら、この従来例にあっては、
抵抗率の変化はせいぜい１０倍くらいであり、限流効果
が不十分であるという欠点があった。
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ或いはこれらの合金の温度上昇に伴う
抵抗率増加が大きいことを利用した、いわゆる限流線が
知られている。限流線に流れる電流が大きくなると、ジ
ュール熱による温度上昇が大きくなり、限流線の抵抗率
が増加するので、限流線を介して流れる電流が制限され
るものである。しかしながら、この従来例にあっては、
抵抗率の変化はせいぜい１０倍くらいであり、限流効果
が不十分であるという欠点があった。
一方、アルカリ金属が固体状態から気体状態に昇華する
際に、固体状態での抵抗値に比べて気体状態での抵抗値
が大きく増大することを利用して、回路電流を制限する
限流装置が提案されている。
際に、固体状態での抵抗値に比べて気体状態での抵抗値
が大きく増大することを利用して、回路電流を制限する
限流装置が提案されている。
しかしながら、この従来例にあっては、アルカリ金属と
いう極めて活性な物質を使用するので、取り扱いを誤る
と発火する場合があり、安全性に問題があった。
いう極めて活性な物質を使用するので、取り扱いを誤る
と発火する場合があり、安全性に問題があった。
（発明の目的）
本発明は上述の、ような点に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、超電導状態から常電導状態
への変化を利用して、大きな限流効果が確実に得られる
ようにした超電導限流装置を提供することにある。
、その目的とするところは、超電導状態から常電導状態
への変化を利用して、大きな限流効果が確実に得られる
ようにした超電導限流装置を提供することにある。
（発明の開示）
本発明に係る超電導限流装置にあっては、上記の目的を
達成するために、臨界温度以下に保たれた超電導材料を
備え、臨界電流を越えない定格電流の通電時には前記超
電導材料が超電導状態となり、臨界電流を越える過電流
の通電時には前記超電導材料が常電導状態となって回路
電流を制限するように、前記超電導材料を電流路中に挿
入して成ることを特徴とするものである。
達成するために、臨界温度以下に保たれた超電導材料を
備え、臨界電流を越えない定格電流の通電時には前記超
電導材料が超電導状態となり、臨界電流を越える過電流
の通電時には前記超電導材料が常電導状態となって回路
電流を制限するように、前記超電導材料を電流路中に挿
入して成ることを特徴とするものである。
臨界温度以下に保たれた超電導材料は、電気抵抗ゼロの
超電導状態となる。ただし、超電導材料を流れる電流が
ある一定の電流（臨界電流）を越えると、超電導状態が
消えて、常電導状態に変わる。
超電導状態となる。ただし、超電導材料を流れる電流が
ある一定の電流（臨界電流）を越えると、超電導状態が
消えて、常電導状態に変わる。
このとき、超電導材料は、電気抵抗ゼロの状態から、有
限の抵抗率（例えば、Ｙ Ｂ ａ２Ｃｕｓｏ ｔ−ｘ（
０≦ｘ＜０．５）などでは１０−２Ω・ｃｍ程度）を有
する状態に変化することになり、その抵抗率の変化は大
きい。したがって、大きな限流効果が得られるものであ
る。
限の抵抗率（例えば、Ｙ Ｂ ａ２Ｃｕｓｏ ｔ−ｘ（
０≦ｘ＜０．５）などでは１０−２Ω・ｃｍ程度）を有
する状態に変化することになり、その抵抗率の変化は大
きい。したがって、大きな限流効果が得られるものであ
る。
また、臨界電流は臨界電流密度と超電導材料の断面績の
精に応じて決まるので、超電導材料の形状（特に断面Ｗ
ｔ）を変更することにより自由に設定できるものであり
、この臨界電流が定格電流よりも大きく、過電流よりも
小さくなるように設定すれば、種々の定格の限流装置に
広く応用す仝ことができるものである。
精に応じて決まるので、超電導材料の形状（特に断面Ｗ
ｔ）を変更することにより自由に設定できるものであり
、この臨界電流が定格電流よりも大きく、過電流よりも
小さくなるように設定すれば、種々の定格の限流装置に
広く応用す仝ことができるものである。
以下、図示実施例について詳細に述べる。
第１図は本発明の一実施例の断面図である０本実施例に
あっては、２個の酸化物超電導材料ＩＡ。
あっては、２個の酸化物超電導材料ＩＡ。
ＩＢを３個の銀電極２Ａ、２Ｂ、２Ｃで接続し、２個の
支持ばね３Ａ、３Ｂで両端より強固に固定している。こ
こで、超電導材料Ｌ Ａ、Ｉ Ｂは１個で構成しても良
いが、大電流が流れ、たときに、周囲にできた磁界によ
り力を受けて破壊しないように２個に分割したものであ
る。ケース４は例えば鉄又はステンレス製の磁性材料よ
りなる筒体であり、その内面に絶縁皮［５を形成したも
のである。このケース４は、磁気を遮蔽する磁気シール
ド作用を有している。したがって、過電流による磁界が
外部に漏れないし、外部からの磁界が侵入することもな
い、このように、磁界の影響が少ないため、超電導材料
ＩＡ、ＩＢが外部磁界によって常電導状態に変わること
を防止でき、複数個の限流装置を接近して配置すること
ができる。
支持ばね３Ａ、３Ｂで両端より強固に固定している。こ
こで、超電導材料Ｌ Ａ、Ｉ Ｂは１個で構成しても良
いが、大電流が流れ、たときに、周囲にできた磁界によ
り力を受けて破壊しないように２個に分割したものであ
る。ケース４は例えば鉄又はステンレス製の磁性材料よ
りなる筒体であり、その内面に絶縁皮［５を形成したも
のである。このケース４は、磁気を遮蔽する磁気シール
ド作用を有している。したがって、過電流による磁界が
外部に漏れないし、外部からの磁界が侵入することもな
い、このように、磁界の影響が少ないため、超電導材料
ＩＡ、ＩＢが外部磁界によって常電導状態に変わること
を防止でき、複数個の限流装置を接近して配置すること
ができる。
ケース４の軸方向両端には、絶縁Ｍ６に、６Ｂが貫通さ
れている。各絶縁Ｗ６Ａ、６Ｂの中央部には、ブッシン
グ７Ａ、７Ｂが装着されている。
れている。各絶縁Ｗ６Ａ、６Ｂの中央部には、ブッシン
グ７Ａ、７Ｂが装着されている。
銀電極２Ａ、２Ｃに接続された内部配線８Ａ、８Ｂは、
このブッシング７Ａ、７Ｂを介して外部配線９Ａ、９Ｂ
に接続されるものである。
このブッシング７Ａ、７Ｂを介して外部配線９Ａ、９Ｂ
に接続されるものである。
さらに、現状では水分或いはフッ素ガス、真空中などで
酸化物超電導材料ＩＡ、ＩＢの劣化が起こるので、この
劣化を防止するために、超電導材料ＩＡ、ＩＢの入って
いるケース４内には、ガス封入孔１０から例えば乾燥空
気を封入し、劣化の少ない雰囲気に保つ構造としている
。
酸化物超電導材料ＩＡ、ＩＢの劣化が起こるので、この
劣化を防止するために、超電導材料ＩＡ、ＩＢの入って
いるケース４内には、ガス封入孔１０から例えば乾燥空
気を封入し、劣化の少ない雰囲気に保つ構造としている
。
第２図は本実施例の使用状態を説明するための回路図で
ある。前述の限流装置１１とブレーカ１２及び負荷１３
の直列回路は、電源１４に接続されている。定常時には
、液体窒素で冷却された超電導材料ＬＡ、ＩＢは、電気
抵抗がほぼゼロであるから、負荷１３及び回路抵抗で制
限される電流が流れる。また、短絡時には、負荷１３の
抵抗がゼロとみなせるので、回路抵抗だけで制限される
大電流が流れる。ここで、電源１４の電圧をＡＣ２２０
■、回路抵抗を４．４ＩΩとすると、短絡時には、５０
ｋＡ流れることになる。ブレーカ１２の定格が１０ＯＡ
であるとすると、前記過電流はブレーカ１２によって遮
断されることになるが、その前に、限流装置１１が瞬時
に作動して、過電流を抑制する。
ある。前述の限流装置１１とブレーカ１２及び負荷１３
の直列回路は、電源１４に接続されている。定常時には
、液体窒素で冷却された超電導材料ＬＡ、ＩＢは、電気
抵抗がほぼゼロであるから、負荷１３及び回路抵抗で制
限される電流が流れる。また、短絡時には、負荷１３の
抵抗がゼロとみなせるので、回路抵抗だけで制限される
大電流が流れる。ここで、電源１４の電圧をＡＣ２２０
■、回路抵抗を４．４ＩΩとすると、短絡時には、５０
ｋＡ流れることになる。ブレーカ１２の定格が１０ＯＡ
であるとすると、前記過電流はブレーカ１２によって遮
断されることになるが、その前に、限流装置１１が瞬時
に作動して、過電流を抑制する。
第３図は短絡時の動作を説明するための図である。同図
において、横軸は超電導材料ＩＡ、ＩＢに流れる電流Ｉ
ＣＡ〕、縦軸は超電導材料ＩＡ。
において、横軸は超電導材料ＩＡ、ＩＢに流れる電流Ｉ
ＣＡ〕、縦軸は超電導材料ＩＡ。
ＩＢの抵抗Ｒ（ｍΩ〕を示す。本実施例では、超電導材
料ＩＡ、ＩＢの臨界電流が、定格電流（〈１００Ａ）よ
りも大きく、過電流（５０ｋＡ）よりも小さい５ｋＡと
なるように、超電導材料ＩＡ、ＩＢの形状を設定してい
る。超電導材料ＩＡ、ＩＢの比抵抗を１０−２Ωａｍ、
断面積をＳ ＝ １ （！＋Ｉ”、２個の超電導材料Ｉ
Ａ、ＩＢの合計長さをｆ＝５ｃｍとすると、電流Ｉが臨
界電流（第３図より５ｋＡ）を越えると、Ｒ＝ρ・１／
ＳよりＲ＝５Ｘ１０−”Ωとなり、瞬時に４．４ｋＡに
まで回路電流が限流される。
料ＩＡ、ＩＢの臨界電流が、定格電流（〈１００Ａ）よ
りも大きく、過電流（５０ｋＡ）よりも小さい５ｋＡと
なるように、超電導材料ＩＡ、ＩＢの形状を設定してい
る。超電導材料ＩＡ、ＩＢの比抵抗を１０−２Ωａｍ、
断面積をＳ ＝ １ （！＋Ｉ”、２個の超電導材料Ｉ
Ａ、ＩＢの合計長さをｆ＝５ｃｍとすると、電流Ｉが臨
界電流（第３図より５ｋＡ）を越えると、Ｒ＝ρ・１／
ＳよりＲ＝５Ｘ１０−”Ωとなり、瞬時に４．４ｋＡに
まで回路電流が限流される。
その後、ブレーカ１２で回路を遮断する。この場合、過
電流による温度上昇は許容範囲内である。
電流による温度上昇は許容範囲内である。
なお、最近発明された酸化物超電導材料（例えば、Ｙ
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７− Ｘ （０≦ｘ＜０．５）
など）は、液体窒素温度で安定な超電導状態を示すので
、比較的大容量の電気配線系統であれば、本発明の限流
装置は十分に実用化できる。また、技術の進歩により常
温で超電導状態となる超電導材料が出現すれば、−層有
効である。
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７− Ｘ （０≦ｘ＜０．５）
など）は、液体窒素温度で安定な超電導状態を示すので
、比較的大容量の電気配線系統であれば、本発明の限流
装置は十分に実用化できる。また、技術の進歩により常
温で超電導状態となる超電導材料が出現すれば、−層有
効である。
（発明の効果）
本発明は上述のように、過電流の通電により、超電導材
料に流れる電流が臨界電流を越えて、超電導材料が常電
導状態に変化することを利用して、回路電流を制限する
ようにしたので、抵抗率の変化が大きく、したがって、
限流効果が大きい。また、超電導材料の形状変更等によ
り、臨界電流を自由に変更できるので、種々の定格の限
流装置への応用が容易であるという利点もある。
料に流れる電流が臨界電流を越えて、超電導材料が常電
導状態に変化することを利用して、回路電流を制限する
ようにしたので、抵抗率の変化が大きく、したがって、
限流効果が大きい。また、超電導材料の形状変更等によ
り、臨界電流を自由に変更できるので、種々の定格の限
流装置への応用が容易であるという利点もある。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は同上の使
用状態を示す回路図、第３図は同上の動作説明図である
。 ＩＡ、ＩＢは酸化物超電導材料である。
用状態を示す回路図、第３図は同上の動作説明図である
。 ＩＡ、ＩＢは酸化物超電導材料である。
Claims (3)
- （１）臨界温度以下に保たれた超電導材料を備え、臨界
電流を越えない定格電流の通電時には前記超電導材料が
超電導状態となり、臨界電流を越える過電流の通電時に
は前記超電導材料が常電導状態となって回路電流を制限
するように、前記超電導材料を電流路中に挿入して成る
ことを特徴とする超電導限流装置。 - （２）前記超電導材料は酸化物超電導材料よりなり、酸
化物超電導材料の劣化を防止するガスを封入したケース
内に収納したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超電導限流装置。 - （３）前記超電導材料は磁気遮蔽材料よりなるケース内
に収納したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超電導限流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314869A JPH01157226A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 超電導限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314869A JPH01157226A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 超電導限流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157226A true JPH01157226A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=18058597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62314869A Pending JPH01157226A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 超電導限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157226A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0942475A2 (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-15 | Haldor Topsoe A/S | Tubular support structure for a superconducting device |
| WO2009122124A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Rolls-Royce Plc | A superconducting fault current limiter |
| JP2013070608A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-04-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルを用いた送電システム |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP62314869A patent/JPH01157226A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0942475A2 (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-15 | Haldor Topsoe A/S | Tubular support structure for a superconducting device |
| EP0942475A3 (en) * | 1998-03-13 | 2002-03-13 | Haldor Topsoe A/S | Tubular support structure for a superconducting device |
| WO2009122124A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Rolls-Royce Plc | A superconducting fault current limiter |
| US8848323B2 (en) | 2008-04-04 | 2014-09-30 | Rolls-Royce Plc | Superconducting fault current limiter |
| JP2013070608A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-04-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルを用いた送電システム |
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