JPH01177828A - 超電導線の超電導相破壊装置 - Google Patents

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〕 本発明は、電力系統の線路に接続された限流作用を有す
る超電導線の超電導相を破壊して、超電導線を任意に超
電導体から絶縁体または絶縁体から超電導体に移行させ
て線路を流れる電流を遮断したり流したりするための超
電導線の超電導相破壊装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に電力系統は、電力の発生から消費までを一括した
系統で、すなわち発電所において発電し、これを送電線
によって送電し、さらに配電線を利用して方々の工場や
家庭に配電し、負荷機器に至るまでを一括した系統をい
う。送電線によって輸送された電力は送電電圧のままで
、いきなり需要家に供給することはできないから、それ
までには浅凹か需要負荷に都合のよい電圧に逓降しなけ
ればならない。

網状に接続された電力系統においては、もし線路のどこ
かに事故が発生すると、その影響はたちまち全地域に波
及する。従って、たとえ事故が発生しても、その影響を
局部的に抑制して他への波及を未然に防ぐことが保守保
安上、また電力を不断に供給する上からも、極めて大切
である。

送電線路に発生する事故の種類は千種万様であるが、雷
撃に伴う異常電圧の発生と線路の短絡及び地絡によって
流れる過大電流である。これがために異常電圧に対して
は送電線に架空地線や埋設地線を設置して線路を保護し
、また発電所や変電所では線路の引込口または引出口の
付近に各種の避雷器を取付け、異常電圧波が襲来すると
一時的に接地してこれを大地に導き、電気施設の絶縁破
壊を防止することに努めている。また電線路が断線や接
触によって短絡または地絡すると、故障位置に強大な電
流が流れて回路中の電気機器を焼損するので、このよう
な不時の事態に備えるための措置として線路の一定区間
毎に限流線を設ける場合がある。これは、大電流が線路
に流れると同時に限流線の限流作用によって故障区間を
切り離して電流を遮断し、事故の影響が波及するのを未
然に防ぐためである。

そのような限流線としては、通常は限流作用を有する導
体の周囲に絶縁被覆を被せて電線として構成したもの、
金属系超電導材料からなる超電導線、或いは本発明者が
先に提案したセラミックス系超電導材料からなる超電導
線（特願昭６２−２４８９３５号参照）がある。

このうち常電導体である電線は別として、金属系または
セラミックス系超電導材料からなる超電導線は、平常時
はその超電導状態により電気抵抗が全くなく電流を損失
なく流すが、事故時の大電流により直ちに超電導体から
絶縁体に移行して限流作用を行うことが特徴である。す
なわち、線路の許容電流に応じて予め設定した超電導線
の臨界電流（たとえば配電系統の線路の本線の場合は電
圧６００ｖで許容電流２万Ａだから臨界電流は２万Ａ）
以上に事故電流が達すると、超電導線はその超電導相が
破壊して超電導体から絶縁体に瞬時に移行して大電流を
遮断する。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで電力系統において、網状に張り巡らした線路は
保守・管理上定期的に点検する必要がある。このような
時、発生事故による過大電流を限流線によって自動的に
遮断する他に、点検や復旧作業などの際には事故に関わ
りなく線路に流れる電流を一定区間毎に積極的に遮断し
て、電気施設の運用者をｔｌｌから保護することに努め
なければならない、これには、限流線として使用する超
電導線を任意に超電導体から絶縁体または絶縁体から超
電導体に移行させる装置を超電導線と共に施設しておく
ことが好ましい。

また、産業の発展と共に需要負荷が増大すれば、ｉｉａ
の開発、施設の増強によって電力系統は次第に規模を拡
大し、かつ複雑化する。電気事業者が良質の電気を豊富
、細塵に供給できるためには、この電力系統全体が常に
合理的かつ経済的に運用されなければならず、負荷に供
給される電気の総合コストを最小にすることが肝要であ
る。

従って本発明の目的は、以上の点を鑑みて電力系統の線
路に接続された限流線としての超電導線を発生事故によ
る大電流に関係なく超電導体から絶縁体または絶縁体か
ら超電導体に移行させるための手段を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、電力系統の線路に接続された限流作用を有
する超電導線の超電導相を破壊するための装置であって
、巻線を施した環状鉄心と、環状鉄心にギャップを形成
し、巻線に交流電流を流す交流電源と、交流電流を遮断
または投入するスイッチと、巻線との相互作用によって
電気振動を生じせしめるためのコンデンサとを具備する
共振回路で構成され、環状鉄心のギャップに超電導線を
配置したことを特徴とする超電導線の超電導相破壊装置
により達成される。

本発明の超電導相破壊装置は金属系またはセラミックス
系超電導材料からなる超電導線の限流作用を積極的に現
出させるものである。すなわち、超電導状態の維持要件
は周知の如く臨界温度、臨界電流、臨界磁界であり、こ
の３条件が共に満足されなければ超電導体とはならない
が、本発明−の破壊装置は巻線とコンデンサによる共振
回路を利用して３条件のうち臨界磁界を超過させ、超電
導線を超電導体から絶縁体に移行させて限流作用を積極
的に現出させるものである。従って、線路の点検や復旧
作業などの時に任意の区間を切り離すには、破壊装置を
操作して超電導線の臨界磁界以上の磁界を超電導線に加
え、超電導線の超電導相を破壊し、超電導線を超電導体
から絶縁体に移行させることにより、当該区間の電流を
遮断することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の超電導線の超電導相破壊装置を実施例に
基づいて具体的に説明する。

第１図は電力系統の線路の零線１０に一実施例の超電導
相破壊装置ＤＶを取付けた場合の概略回路を示す。前述
した如く、限流作用を有する金属系またはセラミックス
系超電導材料からなる超電導線Ｇは、本線１０の一定区
間毎に取付けられ、短絡や地絡などの発生事故によって
許容値以上の過大電流が本線１０に流れた時に超電導体
から絶縁体に瞬時に移行して大電流を遮断するものであ
る。通常は電気施設の運用者を電撃から保護する処置と
して超電導線Ｇの他に確実に零線１０を断路するための
機構が併設されている。この機構は図からも明らかなよ
うに、たとえば本線１０に接続された分流抵抗器ｒ、分
流抵抗器ｒに直列接続されたコイル１１、コイル１１内
に挿入されその励磁・消磁に伴って変位する鉄棒１２、
鉄棒１２の端部に取付けられたコイルバネ１３、及び鉄
棒１２の変位に従って零線１０を開閉するスイッチ１４
により構成されている。

但し、本線１０に取付けられた該本線１０の断路機構に
必要に応じてスイッチ１４が開状態で固定される付加機
構を設けておくことが好ましい、この機構によれば、超
電導線Ｇが超電導体であって本線１０に平常電流Ｉが流
れている時は、分流抵抗器ｒによって本線１０から分流
された電流がコイル１１を流れることにより、コイル１
１が励磁されて鉄棒１２がコイルバネ１３の付勢力に勝
って矢印口の方向に変位し、スイッチ１４が閉じた状態
にある。超電導線Ｇの限流作用と同時に本線１０の電流
が遮断されるため、分流抵抗器ｒには電流が流れなくな
り、コイル１１が消磁されて鉄棒１２がコイルバネ１３
の復元力によって矢印イの方向に変位し、スイッチ１４
が開いて零線１０を断路する。この零線１０の断路によ
り、本！１０の電流の逆流を防ぐこともできる。最も超
電導線Ｇは限流作用後には絶縁体になっているので電流
逆流の可能性は極めて少ないが、万一の時の処置となる
。なお超電導線Ｇは金属系またはセラミックス系のいず
れにせよ超電導材料のもつ臨界温度により異なるが、そ
の超電導状態を維持するために、たとえば冷却材を入れ
である冷却槽１５内に収容されて常時冷却されている。

超電導相破壊装置ＤＶは、第２図にも示すように、巻線
りを一部に施した環状鉄心２０と、巻線りに交流電流を
流す交流電ａＡＣと、交流電流を遮断または投入するス
イッチＳと、巻線りとの相互作用によって電気振動を生
しせしめるための可変コンデンサＣとを具備する共振回
路で構成されている。この回路はさらに電流を抑制する
ための抵抗器Ｒが接続されており、巻線りと可変コンデ
ンサＣの直列接続による直列共振回路であり、共振によ
り回路に大電流が流れる。環状鉄心２０には一定間隔の
ギャップ２１が形成され、このギヤツブ２１に超電導線
Ｇが配置され、図からも明らかな如く巻線りを施した環
状鉄心２０は超電導線Ｇと共に冷却槽１５内に収容され
ている。なお図には特に示していないが、スイッチＳは
電力系統の本線の如き大容量高電圧に対しては危険な直
接手動による操作を避けて、操作部を破壊装置ＤＶから
離して設置し、機械的または電気的に遠方から制御でき
るようにしておくことが妥当である。

かかる構造の破壊装置ＤＶはスイッチＳを操作し、共振
により回路に大電流を流し、この大電流を巻線りに流し
、環状鉄心２０のギャップ２１に超電導線Ｇの臨界磁界
以上の強交流磁界を発生させることにより、ギャップ２
１に配置された超電導線Ｇに該磁界を加え、超電導線Ｇ
の超電導相を破壊するものである。

この超電導相破壊装置ＤＶを設備した電力系統の運用に
関して、本線１０からの給電を行う通常時には破壊装置
ＤＶのスイッチＳを開状態にし、巻線りを消磁しておく
。

次に、保守・管理上の点検作業や事故後の復旧作業に当
たって作業従事者を電撃から保護するために作業の行わ
れる区間の本線に流れる電流を遮断して当該区間を切り
離すには、破壊装置ＤＶの開状態にあるスイッチＳを閉
じればよい。スイッチＳの閉動作と同時に巻線りと可変
コンデンサＣによる共振によって回路に大電流が流れ、
巻線りが励磁されて環状鉄心２０のギャップ２１に強交
流磁界が発生し、この超電導線Ｇの臨界磁界以上の磁界
が当該超電導線Ｇに加わると、超電導線Ｇは超ｉ！導相
が破壊し、超電導体から絶縁体に瞬時に移行して零線１
０に流れる平常電流Ｉを遮断する。超電導相破壊後に、
電流を減少せしめるために、可変コンデンサＣの静電容
量を手動、電動などにより変化させて共振条件を外し、
電流を搾り込む。

電流が遮断されれば、前述した如き作用によりスイッチ
１４が開いて本線１０を断路し、当該区間を完全に切り
離すので、作業従事者は電撃の危険性もなく安心して作
業を遂行することができるわけである。

一方、平常時の給電状態に復帰させるには、破壊装置Ｄ
ＶのスイッチＳを開くことにより、巻線りを流れる大電
流が遮断されると同時に、巻線りが消磁されて環状鉄心
２０のギャップ２１に発生していた磁界が消滅する。こ
れにより、超電導線Ｇは絶縁体から超電導体に瞬時に移
行するので、これと並行して零線１０の断路機構のスイ
ッチ１４を閉じれば本線１０からの給電が再開される。

本発明は上記実施例に限定されることはなく、本発明の
目的を達成する限り種々の態様を採用しても構わない。

たとえば上記実施例の共振回路では、環状鉄心のギャッ
プに発生する磁界の大きさは磁気変化の速さに比例する
ので、巻線の誘導リアクタンスとコンデンサの容量りア
クタンスを適当に選定してより高周波の電流を得ること
が好ましい。また直列共振回路の他に並列共振回路を採
用して振動電流を流してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明の超電導線の超電導相破壊装
置は巻線とコンデンサによる共振回路を利用することに
より、超電導線にその臨界磁界以上の磁界を強制的に加
えて超電導相を破壊するので、点検や復旧作業など必要
な時にいつでも超電導線を超電導体から絶縁体に瞬時に
移行させて線路の電流を速やかにかつ効果的に遮断する
ことができ、線路の保守・管理上極めて好都合であり、
電力系統を合理的かつ経済的に運用することを可能とす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導線の超電導相破壊装置の一実施
例を示し、電力系統における線路の本線に対する取付例
を示す概略回路図、第２図は第１図の破壊装置の環状鉄
心を超電導線の上流側から見た概略正面図である。 Ｄｖ　　　　：超電導相破壊装置 １０：本線 ２０：環状鉄心 ２１：ギャップ Ｌ　　　　　二巻線 ＡＣ：交流電源 Ｓ　　　　　　：スイッチ Ｒ：抵抗器 Ｃ：可変コンデンサ Ｇ　　　　　：超電導線 昭和６３年４月８　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電力系統の線路に接続された限流作用を有する超電導
   線の超電導相を破壊するための装置であって、巻線を施
   した環状鉄心と、環状鉄心にギャップを形成し、巻線に
   交流電流を流す交流電源と、交流電流を遮断または投入
   するスイッチと、巻線との相互作用によって電気振動を
   生じせしめるためのコンデンサとを具備する共振回路で
   構成され、環状鉄心のギャップに超電導線を配置したこ
   とを特徴とする超電導線の超電導相破壊装置。