JPH03245725A - 過電流限流装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は電気機器の過電流保護に用いる限流装置に関す
る。

「従来の技術Ｊ 従来、電気系統事故、過負荷、機器の運転投入時などに
よる過電流に対して、電気機器を保護するためＧこ用い
られる過電流限流装置は、電気系統に接続されたまま用
いられ、そのため正常運転においても限流装置は作用し
たままになっている。

電気機器が超電導機の場合、超電導機はある臨界電流以
上の過電流が流れると、クエンチと呼ばれる超電導状態
から高抵抗の常電導状態へ転移を起し、機器の焼損ある
いは運転不能の状態へ陥るため、過電流を臨界電流以下
に制限する限流装置が必要である。一般に超電導機の臨
界電流値は使用される定格電流値に対して高くないため
、過電流は大きく制限する必要がある。このための大き
な限流作用をする限流装置を従来通り電気系統に接続し
たままで用いると、電気系統のインピーダンスを高め正
常な運転ができない結果となる。そのため過電流発生時
にのみ限流作用をする限流装置が必要である。

第３図（ａ）および（ｂ）に過電流発生時にのみ限流作
用を示す限流装置として一般に考えられる例を示す。同
図（ａ）において１は限流コイル、２は限流コイルに並
列に接続したｆｌ電導体、６は説明のために電気機器と
して接続した超電導変圧器である。

この構成において、正常時は限流コイル１が並列に接続
された超電導体２によって短絡されているため、限流作
用を示さないようになっている。

過電流発生時に超電導体２がクエンチを起し高抵抗状態
となるので、限流コイル１が短絡状態から開放され限流
作用を表わすようにしたものである。

第３図（ｂ）において１および１−は限流コイル、２は
限流コイル１−側にのみ直列に接続されている超電導体
、３は鉄心、６は説明のために電気機器として接続した
超電導変圧器である。

限流コイル１および１−は、それぞれ鉄心３に巻かれ、
当該コイルに流れる電流によって生ずる磁束が相いに打
ち消し合うように接続されている。

正常運転時は超電導体２は超電導状態にあり、電流は限
流コイル１および１−に平衝して流れ、相いに磁束を打
ち消し合っており低インビー父ンス状態にある。

過電流発生時は超電導体２がクエンチを起し、高抵抗の
常電導状態となるため、限流コイル１および１゛に流れ
る電流の平衡がくずれ高インピーダンス状態となり限流
装置として作用する。

このようにして過電流時にのみ作用する限流装置とした
ものである。

「発明が解決しようとする課題」 上記の第３図（ａ）および（ｂ）に示す一般に考えられ
る方法は、実際には超電導体２のクエンチしたあとにお
ける超電導状態への復帰が困難であり、一番最初の過電
流発生において、過電流発生時にのみ限流作用を示す限
流装置として作用したあと、正常電流値に戻った時点で
も超電導体２が高抵抗の常電導状態のまま残り、結果と
して限流装置が電気系統に接続されたままの状態に陥る
問題がある。

本発明は限流装置のこのような事態を起さないようにし
、過電流時のみに確実に動作する限流装置を提供するも
のである。

「課題を解決するための手段」 本発明を第１図（ａ＞、（ｂ）に基づいて説明する。第
１図（ａ）において１は限流コイル、２は限流コイル１
に並列に接続された超電導体、４は半導体スイッチ、５
は半導体スイッチ４に直列に接続した抵抗体、６は説明
のために電気機器として接続した超電導変圧器である。

第１図（ｂ）において１および１１よ限流コイル、２は
限流コイル１゛に直列に接続された超電導体、３は鉄心
、４は半導体スイッチ、５は半導体スイッチ４に直列に
接続した抵抗体、６は説明のために電気機器として接続
した超電導変圧器である。第１図（ａ）および（ｂ）に
おいて、半導体スイッチ４と当該半導体スイッチと直列
に接続した抵抗体５は超電り導体２に並列に接続しであ
る。

「作用」 本発明の作用を第１図（ａ）、（ｂ）および第２図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて説明する。

第２図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ＞はともに第１図（ａ）、
＜ｂ＞における超電導体２の両端ａ−ｂ間の電圧波形を
示し、すなわち超電導体２に印加されている電圧波形で
ある。

第２図（ａ＞は過電流発生によって超電導体２がクエン
チを起し、限流コイル１に電流が転移し、さらに過電流
が抑制された後における電圧波形である。超電導体２が
超電導状態に復帰しない間は、この電圧波形が継続して
おり、従って限流装置が過電流制限の後も電気系統に接
続されたままの形で残されている状態を示す。

第２図（ｂ）は（ａ）の状態の時に、半導体スイッチ４
を閉の状態に制御した瞬間における電圧波形である。

第２図（Ｃ）は超電導体２が超電導状態に復帰した時点
以降における電圧波形で、超電導体２による短絡状態と
なるため電圧は零である。

超電導体２がその臨界電流値以上の過電流によりクエン
チし常電導状態へ転移したあと、仮りに過電流がその臨
界電流値以下になっても、超電導体２に印加されている
電圧がある値以上に高い場合は、再び超電導状態への復
帰が困難である。上記、第２図（ｂ）で述べた作用によ
って強制的に超電導体２に印加されている電圧を低減し
、これにより確実に安定した動作で超電導体２を超電導
状態へ復帰させることができる。

半導体スイッチの制御は、常に第１図（ａ＞、（ｂ）の
それぞれの超電導体２の両端ａ−ｂ間の電圧を監視し、
−旦過電流が流れてａ−５間に電圧が現われたあと、過
電流が抑制され正常電流値に戻った時に現われる電圧値
以下で閉制御し、電圧零で開とする。抵抗体５は超電導
体２が超電導状態へ復帰したことを確認するためのもの
である。

また、半導体スイッチ４が超電導体２が超電導状態へ復
帰したことを確認できる程度の電圧降下を有する場合は
当該半導体スイッチと直列に接続する抵抗体５は不要で
ある。　第２図（ａ）の状態から半導体スイッチ４の制
御によって同図（ｃ）の状態へ移行する時間は、超電導
体２が超電導状態へ復帰する時間であるが、本方式は瞬
時で確実な動作を行わせることができる。これにより限
流装置が電気系統に接続されたままの状態に陥ることを
解消することができる。

「実施例」 本発明の実施例を第１図（ａ＞、（ｂ）に基づいて説明
する。超電導体２としてニオブチタン合金系の交流用超
電導線材による無誘導コイルを用い、保護対象機器とし
て超電導変圧器６とした例である。

第１図（ａ）において、超電導体２のクエンチに至る臨
界電流値が超電導変圧器６のクエンチに至る臨界電流値
より低くなるよう選定してあり、また予測される過電流
に対して、限流コイル１を超電導変圧器６のクエンチに
至る臨界電流値以下に電流を制限するように設計しであ
る。

第２図（ｂ）においては超電導体２のクエンチに至る臨
界電流値は超電導変圧器６のクエンチに至る臨界電流値
の１／２以下に選定し、また予測される過電流に対して
限流コイル１側で超電導変圧器６のクエンチに至る臨界
電流値を越えない値以下に電流を制限するよう設計しで
ある。

この構成条件によって、超電導変圧器６を事故過電流に
対してクエンチを起すことなく運転でき、かつ事故原因
解消後ただちに半導体スイッチ４の作用によって超電導
体２が超電導状態へ復帰し、限流装置が電気系統から切
り離されるので、超電導変圧器６を支障なく運転できる
ようにした実施例である。

「発明の効果」 上述したように電気機器が超電導体の場合は特に過電流
耐量が低いため、限流作用の大きな限流装置の設置が必
要となるがこれを電気系統に接続したままて用いると正
常時の機器の運転に支障が生ずる。そこで過電流時にの
み作用する限流装置の設置が欠かせない。本発明はこの
ような機能をもち安定で確実に動作する限流装置を提供
することができるもので産業上の利用効果は非常に高い
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞、（ｂ）は本発明の限流装置の構成を示す
説明図、第２図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は本発明の詳細
な説明するための電圧波形の図、第３図（ａ＞、（ｂ）
は従来の限流装置の接続例を示す説明図である。 第１図（ａ）、（ｂ）および第３図（ａ）（ｂ）におい
て、１および１゛は限流コイル、２は超電導体、３は鉄
心、４は半導体スイッチ、５は抵抗体、６は説明のため
に電気機器として接続した超電導変圧器である。 第２図において、（ａ）は第１図（ａ）、＜ｂ＞におけ
る超電導体２が常電導状態であるときに超電導体２の両
端に発生している電圧波形、（ｂ）は（ａ＞に示す状態
のときに、第１図（ａ）、（ｂ）における半導体スイッ
チ４を閉の状態に制御した瞬間における超電導体２の両
端に現われる過渡的な電圧波形、（ｃ）は第１図（ａ）
、（ｂ）の超電導体２が超電導状態に復帰した後におけ
る超電導体２の両端の電圧波形であり零であることを示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　限流コイルに超電導体を並列または直列に接続した構
   成をもつ限流装置において、当該超電導体に並列に半導
   体スイッチを接続したことを特徴とする過電流限流装置
   。