JPH01206830A - 超電導限流装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、酸化物高温超電温材を利用した超電導限流装
置に関する。

（従来の技術） 超電導体の電力機器への応用に関しては比較的古くから
検討されており、最近では、交流用超電導線の開発と相
俟って変圧器など交流電気機器への応用研究も進んでい
る。しかし、実用化には様々な技術的問題点がある。

これは、従来のＮｂＴｉやＮｂ、　Ｓｎのような液体ヘ
リウムによる冷却を前提とした超電導材料を用いた機器
が極低温での冷凍という極限技術を必要とすることが、
経済性、信頼性の面で実用化の妨げとなっていたことが
大きな要因の−である。

ところが、最近酸化物系高温超電導体開発が急速に進み
、ＹＢａ、Ｃｕ、Ｏｔ−ｇなど液体窒素温度以上で電気
抵抗零、完全反磁性という超電導体としての特性を示す
物質の発見が各所で報告されている。

このような高温超電導材を利用した場合、液体窒素等を
冷媒として使うことができるので、冷媒自身のコスト低
減は勿論、冷凍技術が格段に容易になり、経済性のみな
らず、信頼性の高い機器が得られることになり、電力機
器への応用も急速に進むことが期待される。

特に高温超電導体を利用した限流装置はそれが高温超電
導体の特性を生かした応用ができることから多方面での
開発が進められている。しかしながら以下のような問題
点を有している。

（発明が解決しようとする課題） 従来の限流装置の構成の１例を第４図に示す。

図に於て、９は内部に限流素子２．冷媒である液体窒素
４、等を収納する断熱容器であり、これは。

更に真空層３を介してタンク１に納められる。さらに、
５は限流装置の電位線を外部に取り出すブッシングであ
る。このブッシング５は１図に示すように、限流装置の
両側に取り付けられ、遮断器１３と接続されている。さ
らに、タンク１には、冷却装置８も取り付けられている
。限流素子２は。

第５図に示すごとく、絶縁盤１１の上に、酸化物超電導
体１２が取り付けられている。そして、その絶縁盤１１
は、複数枚ブロック状に組まれ、酸化物超電導体は、お
互いに接続線１４によって次の絶縁盤１１に取り付けら
れている酸化物超電導体１２と接続され限流装置本体が
構成されている。なお、この様な超電導限流装置の遮断
器の開閉信号としては。

装置の主回路を流れる電流を検出して実施している。

この様に構成された従来の限流装置においては。

次のような問題点がある。即ち、 （ト）限流素子は前記のように、限流素子２を取り付け
た絶縁盤１１が取り付けられている。その限流素子２の
酸化物超電導体１２は、隣合う絶縁盤】１に取り付けら
れる絶縁盤１１の酸化物超電導体と接続線１４で接続さ
れている。限流素子２を構成している超電導体は酸化物
のため切断など生じることは少ないが、接続線１４と酸
化物超電導体１２との間の接続が酸化物同士の接続また
は、酸化物と他の金属との接続となるため、接続が困難
となり、長期にわたって限流器を使用している場合、接
続線１４と酸化物超電導体１２との間で断線する可能性
がある。接続線１４と酸化物超電導体１２との接続部に
おいて断線が生じると、その部分でアークが発生し、最
終的には、重大な絶縁故障へと発展する。

そのため、微少なアーク段階でその断線を検出する必要
がある。

■　接続線１４と酸化物超電導体１２との接続部におい
ては、異種の導体を接続しているため、その部分で発熱
が生じる恐れがあった。発熱が生じると、承知のように
、超電導体は、クエンチを生じる。ところが接続部分だ
けの発熱でのクエンチであるので従来の全体の電流を検
出し、限流装置の保護システムでは、不完全であった。

■　また、■、■にも関連するが、全体の電流を検出し
、限流装置が働いたか否かを検出する従来のシステムに
おいては、前記のような微弱な電流の変化及び電圧の変
化を検出することが難しく、新しい検出手段が望まれて
いた。

本発明は、この様な限流装置の欠点を改良し。

例えば、酸化物超電導体間の接続線の断線など微弱な電
圧及微電流に対しても有効に動作する保護装置を有する
超電導限流装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために、本発明においては、超
電導限流装置内部及び、その回りに各種のセンサーを取
り付け、その信号によって遮断器の開閉動作を実施せる
。そのセンサーは、例えば限流装置に取り付けられるブ
ッシングに電圧検出装置を取り付け、その電圧差により
限流装置の内部異常を検出する。さらには、限流装置の
内部に、圧力、温度、光を検出するセンサーを取り付け
る。

（作　用） この様に、構成されると、限流装置内部の異常が速やか
に検出され、それにより遮断器を開閉することが出来る
。そのため、超電導限流装置の故障が軽微となる。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図に本発明の１実施例の要部を示す。第１図におい
て、従来と同じ部分は、同一符号で記し、その説明は省
略する。第１図に於て、２１は、ブッシングに取り付け
られた電圧検出器であり、例えば、ブッシングタップ等
を利用して電圧を検出する。検出された電圧は、電圧比
較検出器２２、例えば、差動電圧検出器である。そして
その出力は、判断装置２３に転送される。

そして１判断装置２３の判断によって、遮断器１３の開
閉指令を出す。なお１判断装置２３の判断は。

例えば以下のようになる。

限流装置が正常に動作している場合は、限流装置間の抵
抗は、零であるのでその間に電流が流れてもブッシング
間に生じる電位差は零である。しかし、超電導限流装置
がクエンチを生じた場合は、限流素子に抵抗が現われる
ので限流装置の両側で電圧を測定すると、その両側の電
圧に差が生じる。

この電位差は、限流素子のクエンチ状態における抵抗を
予め測定しておけば既知の値である。一方、限流素子間
の異常によって電位差が生じた場合は。

前記した既知の電位差とは異なる。従って、これらのク
エンチ状態における既知の電位差を予め２３の判断装置
に入力しておけば、限流素子の内部異常の判断が出来る
。

このように構成された、本発明の１実施例によれば次の
ような作用効果が生じる。即ち、■　限流装置がクエン
チした時の限流装置間の電位差を予め判断装置内に入力
しであるので、ブッシング間に電位差が生じた場合は、
限流装置内の異常であることが速やかに判断できる。そ
のため、事故を拡大することなく、速やかに遮断器を開
閉できる。

■　また、本方法によれば限流装置がクエンチした時の
限流装置間の電位差を予め判断装置に。

入力しであるのでその電位差が生じた場合は、限流素子
を有する系統が短絡したことが速やかに分かり、その信
号によって、系統の遮断器を開閉することが出来る。

以上のように、本発明の１実施例によれば、限流装置内
の異常はもとより、限流装置外の異常も速やかに判断で
き、事故の拡大を防止でき、信頼性の高い保護診断装置
を有する超電導限流装置が得られる。

本発明の第２の実施例について第２図を参照して説明す
る。第２図に於て、従来及び第１の実施例と同一部分は
同一符号にて示しその説明は省略する。第２図に於て、
３０は液体窒素内の圧力を検出する圧力センサーである
。この圧力センサーは、例えば接点付き圧力計、歪計な
どである。なお、接点付き圧力計は、限流装置内の圧力
を検出すべく限流装置内からパイプで連結されている。

さらには、歪計は断熱容器９に取り付けられている。

その出力は、３１の圧力比較検出器に転送される。

そして、圧力比較検出器３１の出力は、判断装置２３へ
転送される。このように構成された本発明の第２の実施
例における作用及び効果は次のようになる。

限流装置内に封入されている液体窒素の圧力は、予め既
知の値である。限流装置内で例えば接続線の断線などが
生じると、アーク放電を生じそれにより、限流装置内の
圧力が上昇する。従って、限流装置内に封入されている
圧力以上の圧力が検出された場合は、限流装置内の異常
であることが判断装！ｉ！２３で判断でき、遮断器の開
閉の指示を出すことが出来る。特に、限流装置を収納し
ている断熱容器に取り付けている歪計は、微少な圧力変
化も検出できるばかりでなく、タンク外部からの影響も
なく圧力を検出することが出来るので、事故の拡大を防
止できる、極めて信頼性の高い保護装置を有する超電導
限流装置が得られる。

次に本発明の第３の実施例について第３図を用いて説明
する。第３図に於いて、従来と同一部分及び第１．第２
の実施例と同一部分は、同一記号で示し、その説明は省
略する。第３図に於て、４゜は温度を検出する温度セン
サー例えば、熱電財形温度計、音を検出するセンサー例
えば、圧電素子、光を検出する光検出センサー例えば、
光ファイバーの何れかのセンサーである。なお、光ファ
イバーの先端には、魚眼レンズが取り付けられている。

これらのセンサーは、第３図に示すごとく、限流装置を
収納している断熱容器９内に取り付けられており、特に
接続線近傍に少なくとも１個以上複数個、複数箇所に取
り付けられている。そして。

それらセンサーの出力は、２３の判断装置に伝送されて
いる６なお、判断装置２３の出力は、遮断器１３に接続
され、遮断器の開閉指令を出す。以上のように構成され
た本発明の第３の実施例における作用効果は次のように
なる。

■　温度センサーの場合、限流装置内で異常が発生し、
例えば接続線部分での局部加熱が生じた場合においても
、温度センサーが接続線近傍に取り付けられているので
その温度変化を速やかに検出することが出来る。そして
、その温度センサーは複数個取り付けられているので各
々の温度センサーの出力を比較し、出力された温度間に
差が生じた場合は、遮断器を開く。そのため、限流器内
の事故を拡大することなく、極めて信頼性の高い保護装
置を有する超電導限流装置が得られる。さらには、複数
個の温度センサーの出力をモニターすれば限流器内の不
具合箇所も想定できる。

なお、系統で短絡が生じた場合に於て、超電導限流装置
がクエンチを生じた場合においても、温度センサーから
の出力が生じるが、クエンチした場合の超電導限流装置
の温度上昇は予め計算によって求められるので既知の値
である。従って、温度センサーの出力を比較すれば、系
統短絡、または、限流器内の異常の判断も行うことが出
来る。

■　音を検出するセンサーの場合、限流器内で異常が生
じ発熱した場合、液体窒素が局部加熱を生じ気泡が発生
する。その気泡が破壊するとき、超音波を生じる。その
超音波を超音波センサーが検出し、その信号で遮断器の
開閉指令を発生する。

限流器内部は、真空層で囲まれているので、外部の音は
完全にしゃ断することが出来る。従って、本発明のよう
に音を検出するセンサーを断熱容器内部に取り付けてお
けば、外部の音の影響は全く無くなり、極めて信頼性の
高い保護装置を有する超電導限流装置が得られる。

さらには、限流装置の超電導線は、無誘導巻で構成され
ており、断熱容器内においては、音の発生源がない。従
って、なにかしらの音が発生した場合は、限流装置内の
異常であることが分かり、前記した真空層で囲まれてい
ることも考慮すれば外部雑音の影響も受けず、極めて信
頼性の高い保護装置を有する超電導限流装置が得られる
。さらに、限流装置内に複数個の音を検出するセンサー
が取り付けられているのでそれらのセンサーで検出する
音の時間差を測定すれば不具合箇所の評定も可能となる
。

■　光検出の場合、限流器内で例えば接続線の断線が生
じた場合は、前記した様にアークが発生する。アークが
発生すると、周知のように光が発生する。そのアークの
光を検出し、判断装置２３で判断し、遮断器の開閉指令
を出すようにする。超電導限流器の冷媒は、液体窒素で
ある。液体窒素は、透明度の高い液体であり、アークに
よる光が透過しやすい。従って、アーク光を検出し遮断
器を開くことにより、限流装置の事故の拡大を防止する
ことが出来る極めて信頼性の高い保護装置を有する超電
導限流器が得られる。さらに、光センサーの先端には、
魚眼レンズが取り付けられているので広い範囲の光を検
出することが出来るのでセンサーの数も少なくてすみ、
信頼性が高くなる。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明によれば超電導限流器内部で
異常が生じた場合においても、速やかに遮断器を開放す
ることができ、限流器内部の事故を拡大させることの無
い、極めて信頼性の高い保護装置を有する超電導限流装
置が得られる。

なお、本発明の実施例においては、センサーを１種類取
り付けた場合について説明したが、前記したセンサーを
２種類以上組み合わせて使用しても各々の作用効果を生
じる事は言うまでも無く。

各々が補完され、さらに信頼性の高い保護装置を有する
超電導限流装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超電導限流装置の要部を示す断面
図、第２図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図
、第４図は従来の超電導限流装置の断面図、第５図は従
来の超電導限流装置に使用される絶縁盤を示す斜視図で
ある。 １・・・タンク　　　　　２・・・限流素子３・・・真
空層　　　　　４・・・液体窒素５・・・ブッシング　
　　８・・・冷却装置９・・・断熱容器　　　　１１・
・・絶縁盤１２・・・酸化物超電導体　１３・・・遮断
器１４・・・接続線　　　　　２１・・・電圧検出器２
２・・・電圧比較検出器　２３・・・判断装置３０・・
・圧力センサー　　３１・・・圧力比較検出器４０・・
・センサー 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　液体窒素の沸点の臨界温度を有する酸化物超電導体を
   用いて形成した限流素子を液体窒素などの冷媒中に収納
   した、超電導限流装置と遮断器を直列に接続したものに
   おいて、前記限流素子を収納する限流器本体内の異常を
   検出するセンサーを取り付け、そのセンサーの出力によ
   り前記遮断器を開閉するようにしたことを特徴とする超
   電導限流装置。