JPH02109211A - 超電導ケーブル - Google Patents
超電導ケーブルInfo
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- JPH02109211A JPH02109211A JP63261189A JP26118988A JPH02109211A JP H02109211 A JPH02109211 A JP H02109211A JP 63261189 A JP63261189 A JP 63261189A JP 26118988 A JP26118988 A JP 26118988A JP H02109211 A JPH02109211 A JP H02109211A
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-
- 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
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】
〔産業上の利用分野］
本発明は、比較的小サイズで大容量の送電が可能な超１
ｆｔ、ｉｌＦケーブルに関する。
ｆｔ、ｉｌＦケーブルに関する。
第１図は、超電導ケーブルの構造例を示したものである
。図示のように超電導ケーブルは、波付金属管１の外周
に熱絶縁体層２を設け、その外側に波付金属管３を配し
、最外層に防食Ｎ４を設けて構成した冷媒の復路５を構
成する断熱管路中に超電導ケーブルコアー６が所望数配
置されてなるもので、上記超電導ケーブルコアー６は、
起電導物質層７と金属からなる安定化Ｊｉ８とが接合さ
れた複合超電導テープをその超電導物質層７を外向きに
して半径ｒの管状に形成した通電用複合超電導導体９と
、超電導物質層を半径Ｒ（＞ｒ）の管状に形成して前記
通電用複合超電導体９を同軸状に包囲してなる遮蔽用超
電導体１０と、前記通電用複合起電導体９の内側に形成
された冷媒往路１１と、通電用複合超電導体９と遮蔽用
超電導体１０との間に介在された電気絶縁層１２とで構
成されている。
。図示のように超電導ケーブルは、波付金属管１の外周
に熱絶縁体層２を設け、その外側に波付金属管３を配し
、最外層に防食Ｎ４を設けて構成した冷媒の復路５を構
成する断熱管路中に超電導ケーブルコアー６が所望数配
置されてなるもので、上記超電導ケーブルコアー６は、
起電導物質層７と金属からなる安定化Ｊｉ８とが接合さ
れた複合超電導テープをその超電導物質層７を外向きに
して半径ｒの管状に形成した通電用複合超電導導体９と
、超電導物質層を半径Ｒ（＞ｒ）の管状に形成して前記
通電用複合超電導体９を同軸状に包囲してなる遮蔽用超
電導体１０と、前記通電用複合起電導体９の内側に形成
された冷媒往路１１と、通電用複合超電導体９と遮蔽用
超電導体１０との間に介在された電気絶縁層１２とで構
成されている。
上記において、安定化層８は例えば銅又はアルミで形成
される。
される。
ところで上記構成からなる超電導ケーブルの通重用複合
超電導導体（以下導体と略記）に交流を流すと導体表面
上に１゜、／πＤ（式中Ｉ。、は送電電流、πは円周率
、Ｄは導体外径。）で示される強度の交流磁場が発生ず
るが、この磁場の強度Ｉ（がある強度ＨＣＩを超えると
上記磁場を形成する磁力線が超電導体内に入り込み、超
電導体が局部的に常電導体となる。この常電導体部分は
、磁場強度Ｉ（が上昇するにつれて増加し、ある強度１
１ｃ２で超電導体全体が常電導体となる。
超電導導体（以下導体と略記）に交流を流すと導体表面
上に１゜、／πＤ（式中Ｉ。、は送電電流、πは円周率
、Ｄは導体外径。）で示される強度の交流磁場が発生ず
るが、この磁場の強度Ｉ（がある強度ＨＣＩを超えると
上記磁場を形成する磁力線が超電導体内に入り込み、超
電導体が局部的に常電導体となる。この常電導体部分は
、磁場強度Ｉ（が上昇するにつれて増加し、ある強度１
１ｃ２で超電導体全体が常電導体となる。
１−記において、Ｈｃ、は下部臨界磁場、）Ｉｃｚは上
部臨界磁場と称される。
部臨界磁場と称される。
而して上述の如＜ ＨがＭＣＩを超えると常電導体部分
が生して、交流［員失を招き送電効率が低下する為、従
来のＮ ｂ、 Ｎ ｂ Ｔ ｉ 、 Ｎ ｂ ３ Ｓ
ｎ等の金属超電導ケーブルでは、導体外径を大きくして
、１１がＩ！。を超えないように設計して用いられてい
た。
が生して、交流［員失を招き送電効率が低下する為、従
来のＮ ｂ、 Ｎ ｂ Ｔ ｉ 、 Ｎ ｂ ３ Ｓ
ｎ等の金属超電導ケーブルでは、導体外径を大きくして
、１１がＩ！。を超えないように設計して用いられてい
た。
しかしながら導体に液体窒素温度で超電導となる例えば
ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、銅の酸化物、
或いはイツトリウム、バリウム、銅１０Ｆは送電電流、
πは円周率、Ｄは導体径。）で求められる磁場の強さが
Ｈｅ、 （下部臨界磁場）〜Ｈｃ、（上部臨界磁場）の
右頁域内にあるようにした超電導ケーブルコアーである
ことを特徴とするものである。
ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、銅の酸化物、
或いはイツトリウム、バリウム、銅１０Ｆは送電電流、
πは円周率、Ｄは導体径。）で求められる磁場の強さが
Ｈｅ、 （下部臨界磁場）〜Ｈｃ、（上部臨界磁場）の
右頁域内にあるようにした超電導ケーブルコアーである
ことを特徴とするものである。
本発明を具体的に説明すると、酸化物超電導体の１１ｅ
１は通常５０−１００Ｇａｕｓｓの範囲にあり、例えば
１００ＯＯＡの電流をＨ＜ Ｈｃ １の条件を満足する
ようにして送電しようとすると、導体外径りは、次式ｏ
＝ Ｉｏｐ／πＩｓ （式中■、は表面電流）の１
．に、Ｈｃ＋ ５０〜＋ ００Ｇａｕｓｓに対応する２
８〜５６Ａ／ｃ＋ｎを代入して求めると、その値は１１
４〜５７ｃ＋ｍと非常に大きいサイズとなってしまう。
１は通常５０−１００Ｇａｕｓｓの範囲にあり、例えば
１００ＯＯＡの電流をＨ＜ Ｈｃ １の条件を満足する
ようにして送電しようとすると、導体外径りは、次式ｏ
＝ Ｉｏｐ／πＩｓ （式中■、は表面電流）の１
．に、Ｈｃ＋ ５０〜＋ ００Ｇａｕｓｓに対応する２
８〜５６Ａ／ｃ＋ｎを代入して求めると、その値は１１
４〜５７ｃ＋ｍと非常に大きいサイズとなってしまう。
これに対し本発明は、■］がＨＣＩ〜ＨＣ２の範囲にな
るよう導体外径りを小さく設定し、その結果発生ずる交
流損失に伴う発熱を冷媒である液体窒素等を十分に通流
して冷却除去し、超電導状態を維持しつつ送電するもの
である。
るよう導体外径りを小さく設定し、その結果発生ずる交
流損失に伴う発熱を冷媒である液体窒素等を十分に通流
して冷却除去し、超電導状態を維持しつつ送電するもの
である。
−Ｅ二記において導体外径りは、交流損失が大きくの酸
化物等の酸化物超電導体を用いた場合は、ｌ（、Ｉが５
０〜１００Ｇａｕｓｓと従来の金属超電導体の場合に較
べてかなり小さい為、導体外径を大きくして送電効率を
上げる方法では、導体が太くなり過ぎ、ケーブル全体が
大型化して冷却の規模を大きくする必要があり、設備コ
ストが高くなるという問題があった。
化物等の酸化物超電導体を用いた場合は、ｌ（、Ｉが５
０〜１００Ｇａｕｓｓと従来の金属超電導体の場合に較
べてかなり小さい為、導体外径を大きくして送電効率を
上げる方法では、導体が太くなり過ぎ、ケーブル全体が
大型化して冷却の規模を大きくする必要があり、設備コ
ストが高くなるという問題があった。
本発明は、かかる状況に鑑みなされたものでその目的と
するところは、ケーブルサイズを大きくせずに、大容量
送電が可能な超電導ケーブルを提供することにある。
するところは、ケーブルサイズを大きくせずに、大容量
送電が可能な超電導ケーブルを提供することにある。
即ち本発明は、波付金属管の外周に熱絶縁体層を設け、
その外側に波付金属管を配し、最外層に防食層を設けて
構成した冷媒の復路を構成する断熱管路中に冷媒の往路
を内蔵した超電導ケーブルコアーが所望数配置されてな
る超電導ケーブルにおいて、前記超電導ケーブルコアー
が超電導体として酸化物超電導体を用い、かつ超電導ケ
ーブルコアーの導体径を、該導体上の１゜、／πＩ）
（式中なって冷媒による冷却が十分に行えなくならない
程度の径にとどめるのが好ましい。
その外側に波付金属管を配し、最外層に防食層を設けて
構成した冷媒の復路を構成する断熱管路中に冷媒の往路
を内蔵した超電導ケーブルコアーが所望数配置されてな
る超電導ケーブルにおいて、前記超電導ケーブルコアー
が超電導体として酸化物超電導体を用い、かつ超電導ケ
ーブルコアーの導体径を、該導体上の１゜、／πＩ）
（式中なって冷媒による冷却が十分に行えなくならない
程度の径にとどめるのが好ましい。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
本発明のケーブルの設計を、第１図に示した構造の酸化
物超電導ケーブルについて、送電規格を６６にν１００
０ＭＶＡとし、冷媒には液体窒素を用いて行いケーブル
最外径を２５０鵬以丁程度に抑え得るかどうかについて
検討した。
物超電導ケーブルについて、送電規格を６６にν１００
０ＭＶＡとし、冷媒には液体窒素を用いて行いケーブル
最外径を２５０鵬以丁程度に抑え得るかどうかについて
検討した。
本発明の超電導ケーブルでは、磁場強度ＨがＨ０１以上
となるよう設計するので、交流損失が発生するがビーン
モデルにより計算を行った。
となるよう設計するので、交流損失が発生するがビーン
モデルにより計算を行った。
冷媒により除去する熱には、交流損失熱の他に誘導体損
失熱及び熱侵入によるものとがあり、これらの熱量Ｗと
冷媒交流Ｑとの間には次の関係がある。
失熱及び熱侵入によるものとがあり、これらの熱量Ｗと
冷媒交流Ｑとの間には次の関係がある。
Ｗ＝ＱＣΔＴ／Ｌ ・・・・・・ （１）ただ
しＣ：冷媒熱容量、△Ｔ：冷媒温度上Ｗ、Ｉ−：冷却区
間長。
しＣ：冷媒熱容量、△Ｔ：冷媒温度上Ｗ、Ｉ−：冷却区
間長。
上記（１）式により熱量Ｗを冷却するのに必要な冷媒流
量Ｑが求まり、このＱを流す為の循環差圧へＰは次式で
求められる。
量Ｑが求まり、このＱを流す為の循環差圧へＰは次式で
求められる。
△Ｐ＝Ｒ−Ｑ−Ｌ ・・・・・・ （２）ただ
し、Ｒ・・・流動抵抗。
し、Ｒ・・・流動抵抗。
上記（１）、（２）式において、ΔＴ、八Ｐには、限界
があり、それぞれの上限をΔＴ□８、ΔＰ、１．Ｘとす
ると冷媒により除去できる最大熱量Ｗ□、は次式で示さ
れる。
があり、それぞれの上限をΔＴ□８、ΔＰ、１．Ｘとす
ると冷媒により除去できる最大熱量Ｗ□、は次式で示さ
れる。
Ｌ２
（３）式において、△Ｔ□Ｘ−１５Ｋ、ΔＰ１１ａＭ＝
１０ｋｇ／ｃ＋ｆｌ、Ｌ ＝ ２．５ ｋｍとしてＷ２
ａｋ’を求め、又熱量Ｗの中で１番大きいものは交流損
失熱で、これは超電導体の臨界電流密度Ｊｃに反比例す
ることも考慮してケーブル最外径を、Ｊ、が１０６Ａ／
ｃ４とＩＯ’Ａ／Ｃ［ＩＴの２種の酸化物超電導体を
導体に用いた場合について算出した。又比較の為従来の
超電導ケーブルについても同様の計算を行った。
１０ｋｇ／ｃ＋ｆｌ、Ｌ ＝ ２．５ ｋｍとしてＷ２
ａｋ’を求め、又熱量Ｗの中で１番大きいものは交流損
失熱で、これは超電導体の臨界電流密度Ｊｃに反比例す
ることも考慮してケーブル最外径を、Ｊ、が１０６Ａ／
ｃ４とＩＯ’Ａ／Ｃ［ＩＴの２種の酸化物超電導体を
導体に用いた場合について算出した。又比較の為従来の
超電導ケーブルについても同様の計算を行った。
結果は第１表に他の設計数値を併記して示した。
第１表より明らかなように、本発明のケーブルは、定格
容量１．０００ＭＶＡの大容量送電が、Ｊ、が１０６Ａ
／ｃａ （実施例１）及び１０５Ａ／ｃｊ（実施例２
）の場合で、それぞれ外径２４．５１鵬の細い導体によ
り可能であり、この時のケーブル外径は、各ｈ】３０．
２３０ｍｍと小型なものであり、この程度の大きさのも
のであれば、既設の管路（管路径１５０又は２５０（社
）φ）を利用して敷設でき経済的である。
容量１．０００ＭＶＡの大容量送電が、Ｊ、が１０６Ａ
／ｃａ （実施例１）及び１０５Ａ／ｃｊ（実施例２
）の場合で、それぞれ外径２４．５１鵬の細い導体によ
り可能であり、この時のケーブル外径は、各ｈ】３０．
２３０ｍｍと小型なものであり、この程度の大きさのも
のであれば、既設の管路（管路径１５０又は２５０（社
）φ）を利用して敷設でき経済的である。
これに対し、従来のケーブルでは、導体外径５５７閣、
ケーブル外径１９５３ｍｍと非常に大型のものとなり、
実用性に乏しいものである。
ケーブル外径１９５３ｍｍと非常に大型のものとなり、
実用性に乏しいものである。
〔効果］
以上述べたように、本発明の超電導ケーブルは、導体に
酸化物超電導体を用い、導体の外径を、通電により発生
ずる磁場強度■（がＨＣＩ〜１イ、２の範囲になるよう
に細い径に設定し、且つ発生する交流損失熱等の熱量は
液体窒素等の廉価な冷媒により除去し得るように設計し
であるので、ケーブルサイズを大きくすることなく、大
容量送電が低コス第１表 トで可能である。
酸化物超電導体を用い、導体の外径を、通電により発生
ずる磁場強度■（がＨＣＩ〜１イ、２の範囲になるよう
に細い径に設定し、且つ発生する交流損失熱等の熱量は
液体窒素等の廉価な冷媒により除去し得るように設計し
であるので、ケーブルサイズを大きくすることなく、大
容量送電が低コス第１表 トで可能である。
第１図は、本発明の超電導ケーブルの一実施例説明図で
ある。 １．３・・・波付金属管、 ２・・・熱絶縁体層、 ４
・・・防食層、 ５・・・冷媒復路、 ６・・超電
導ケーブルコアー、 ７・・・超電導物質層、 ８・・
・安定化層、９・・・通電用複合超電導導体、 １０
・・・遮藪用超電導導体、 １１・・・冷媒往路、
Ｉ２・・・電気絶縁層。
ある。 １．３・・・波付金属管、 ２・・・熱絶縁体層、 ４
・・・防食層、 ５・・・冷媒復路、 ６・・超電
導ケーブルコアー、 ７・・・超電導物質層、 ８・・
・安定化層、９・・・通電用複合超電導導体、 １０
・・・遮藪用超電導導体、 １１・・・冷媒往路、
Ｉ２・・・電気絶縁層。
Claims (1)
- 波付金属管の外周に熱絶縁体層を設け、その外側に波付
金属管を配し、最外層に防食層を設けて構成した冷媒の
復路を構成する断熱管路中に冷媒の往路を内蔵した超電
導ケーブルコアーが所望数配置されてなる超電導ケーブ
ルにおいて、前記超電導ケーブルコアーが超電導体とし
て酸化物超電導体を用い、かつ超電導ケーブルコアーの
導体径を、該導体上のＩ＿Ｏ＿Ｐ／πＤ（式中Ｉ＿Ｏ＿
Ｐは送電電流、πは円周率、Ｄは導体径）で求められる
磁場の強さがＨ＿Ｃ＿１（下部臨界磁場）〜Ｈ＿Ｃ＿２
（上部臨界磁場）の領域内にあるようにした超電導ケー
ブルコアーであることを特徴とする超電導ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261189A JPH02109211A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超電導ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261189A JPH02109211A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超電導ケーブル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109211A true JPH02109211A (ja) | 1990-04-20 |
Family
ID=17358376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63261189A Pending JPH02109211A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超電導ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02109211A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6255595B1 (en) * | 1995-12-28 | 2001-07-03 | Pirelli Cavi S.P.A. | Superconducting cable with the phase conductors connected at the ends |
| US6262375B1 (en) * | 1992-09-24 | 2001-07-17 | Electric Power Research Institute, Inc. | Room temperature dielectric HTSC cable |
| US20070179062A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-08-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable line |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP63261189A patent/JPH02109211A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CRYOGENICS=1974 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262375B1 (en) * | 1992-09-24 | 2001-07-17 | Electric Power Research Institute, Inc. | Room temperature dielectric HTSC cable |
| US6255595B1 (en) * | 1995-12-28 | 2001-07-03 | Pirelli Cavi S.P.A. | Superconducting cable with the phase conductors connected at the ends |
| US20070179062A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-08-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable line |
| US8173897B2 (en) * | 2004-07-29 | 2012-05-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable line |
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