JPH0449326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は直流高電圧を送電する管路送電線の改
良に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、核融合装置における中性粒子入射装置の
高電圧直流電源には管路送電線が採用されてきて
いる。第４図は、この種の電源装置に用いられて
いる管路送電線の構成例を示すものである。図に
おいて、１は直流高電圧を発生する加速用の高圧
電源、２はこの高圧電源１からの直流高電圧を
入／切するスイツチ、３は高圧電源１の負荷とな
るイオン源のフイラメントチヤンバ、４はフイラ
メント、５はイオン源のアークチヤンバ、６はイ
オン源の正電極、７はイオン源の負電極、８はイ
オン源の接地電極、９は減速用の高圧電源、１０
〜１２は高圧電源１の出力電位に浮いたフイラメ
ント電源、アーク電源等の高電位部電源、１３〜
１５はこれら高電位部電源１０〜１２を接地電位
より夫々絶縁する絶縁変圧器、１６は同じく高電
位部電源１０〜１２の出力をイオン源へ導く電力
ケーブル、１７は管路送電線の外管、１８は同じ
く管路送電線の内管、１９は同じく管路送電線の
外管１７と内管１８との間の浮遊静電容量、２０
は高圧電源１の出力ケーブルの帰線、２１は高電
位部電源１０〜１２を高圧電源１出力に固定する
ための電位固定用抵抗である。なお管路送電線の
内管１８は、スイツチ２を介して高圧電源１の出
力端にケーブルにより接続されている。

かかる管路送電線を用いた電源装置において、
負荷であるイオン源は予め高電位部電源１０〜１
２の出力が供給されて、アークチヤンバ５の中に
アーク放電によりソースプラズマを生成する。次
いでスイツチ２を閉じることにより、高圧電源１
の出力電圧がイオン源の正電極６に印加されてソ
ースプラズマからイオンビームが引き出される。
イオン源の正電極６、負電極７、接地電極８は、
通常真空中において数mmの間隔で近接設置されて
いるため、正電極６、負電極７に電圧が印加され
ると非常に強い電解を発生し、電極表面に小さな
突起物が存在するとしばしば放電破壊に至る。そ
して、イオン源内部で上記の放電破壊が発生する
と、高圧電源１の出力電位に固定される各機器、
例えば絶縁変圧器１３〜１５、内管１８の浮遊静
電容量および高圧電源１の浮遊静電容量に貯えら
れたエネルギーは一気に放出されて、イオン源内
部の放電破壊の発生部において全て消費される。
この時、放電破壊の発生部に吸収されるエネルギ
ーが数十ジユール以上になると、電極表面に放電
の痕跡が残りイオン源の性能が著しく低下する。

そこで最近では、第５図の如くフエライト等の
高周波磁性材料からなるサージ抑制コア２２を内
管１８および電力ケーブル１６が貫通するように
設置するか、或いは第６図の如く、サージ抑制コ
ア２２と抵抗器２３を設置して、サージ抑制コア
２２のうず電流損と抵抗器２３のジユール損とし
て、上記浮遊静電容量の有するエネルギーを吸収
させるようにしている。この場合、サージ抑制コ
ア２２に印加される電圧時間積は、第７図の如き
等価回路で評価することができる。すなわち、第
７図において第４図中の高圧電源１の出力電位に
固定される各機器の浮遊静電容量を表すキヤパシ
タンス２４、電力ケーブル１６と帰線２０のイン
ダクタンス２５、サージ抑制コア２２のインダク
タンス２６、抵抗器２３を表わす抵抗２７を考え
ると、インダクタンス２６の高周波インピーダン
スが抵抗２７に比べて十分大きく、かつ抵抗２７
が（インダクタンス２５）／（キヤパシタンス２
４）の比の平方根よりも十分大きい場合、サージ
抑制コア２２に印加される電圧時間積は次式で表
わすことができる。

（電圧時間積） （キヤパシタンス２４の放電電
流）×（抵抗２７）×（放電時続時間） ＝（キヤパシタンス２４の初期電圧）×（抵抗
２７）×（キヤパシタンス２４） フエライト等の磁性材は飽和特性を有するた
め、この電圧時間積により磁性材の必要量が略決
まつてしまう。したがつて、高圧電源１の出力電
圧つまりキヤパシタンス２４の初期電圧が高い
程、また電源装置と負荷との間の距離が長いつま
りキヤパシタンス２４が大きい程、サージ抑制コ
ア２２の大きさが大きくなる。

上述したように、第７図のキヤパシタンス２４
が大きくなることは磁性材の必要量の増加を招
き、通常高周波磁性材は高価であることから、こ
れにより電源装置のコストを大幅に上昇させてし
まう。そこで、キヤパシタンス２４を可能な限り
小さくする必要がある。しかしながら、従来第５
図において絶縁変圧器１３〜１５の浮遊静電容量
に比べて管路送電線の浮遊静電容量１９が小さか
つたために、浮遊静電容量１９のエネルギーも全
てサージ抑制コア２２で処理してきたが、この種
の電源設備の大型化に伴つて電源装置と負荷との
間の距離が長くなつてきている。このため、サー
ジ抑制コア２２が大形化し、設備配置上およびコ
ストの上でも問題となつてきている。

［発明の目的］ 本発明は上記のような問題を解決するために成
されたもので、その目的はサージ抑制コアに印加
される電圧時間積を減少させてサージ抑制コアの
小型化を図ることが可能な管路送電線を提供する
ことにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、内管
と、この内管の外側に設けられた外管と、高周波
磁性材料からなり上記内管が貫通するように設け
られたサージ抑制コアとを備えて成り、高圧電源
からの直流高電圧を負荷へ送電する管路送電線に
おいて、上記外管の負荷側を外管を兼ねるエネル
ギー吸収用の抵抗要素を介して接地するようにし
たことを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説
明する。第１図は、本発明による管路送電線を用
いた電源装置の構成例を示すものであり、図にお
いて第５図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。つまり第１図は、第５図における管路送
電線の外管１７の負荷側の一部を外管を兼ねるセ
ラミツク等の抵抗材料からなる抵抗器２９で構成
してエネルギー吸収用の抵抗要素とし、かつ帰線
２０を管路送電線の外管１７の電源側ではなく、
負荷側において外管１７と接続するようにしたも
のである。ここで、抵抗器２９の抵抗値はサージ
抑制コア２２のインピーダンス値との和が、管路
のサージインピーダンス値よりも小さくなるよう
な大きさとしている。

かかる如く構成した管路送電線を用いた電源装
置において、負荷であるイオン源内部で前述の如
き放電破壊が発生すると、浮遊静電容量１９に蓄
えられたエネルギーはサージ抑制コア２２のイン
ピーダンスと抵抗器２９のインピーダンスとの和
によつてピーク電流が制限されて放電する。これ
により、負荷であるイオン源内部の放電破壊発生
部に吸収されるエネルギーの大きさを極めて小さ
くすることができることになる。

上述したように本実施例による管路送電線は、
内管１８と、この内管１８の外側に設けられた外
管１７と、フエライト等の高周波磁性材料からな
り上記内管１８が貫通するように設けられたサー
ジ抑制コア２１とを備えて成り、高圧電源１から
の直流高電圧を内管１８を介して負荷であるイオ
ン源へ送電する従来の管路送電線において、上記
外管１７の負荷側の一部を抵抗材料からなるエネ
ルギー吸収要素としての抵抗器２９で構成して、
上記外管１７の負荷側を外管を兼ねる当該抵抗器
２９を介して接地するようにしたものである。

従つて、管路送電線の浮遊静電容量１９に蓄え
られたエネルギーを抵抗器２９により吸収して、
負荷であるイオン源内部の放電破壊発生部に吸収
されるエネルギーを小さくすることができる。こ
れにより、サージ抑制コア２２に印加される電圧
時間積を減少させ、その分だけサージ抑制コア２
２の大きさを小さくして小形化を図ることが可能
となる。よつて、これを上記電源装置に適用した
場合には、設備配置が容易になると共にコストダ
ウンを図ることができる。

次に第２図は、本発明の他の実施例を示したも
のである。つまり第２図は、第１図における外管
を兼ねる抵抗器要素を、絶縁材料からなる絶縁外
管３０と、これと並列に設置されて絶縁外管３０
の両端を接続する抵抗器３１とからエネルギー吸
収用の抵抗要素を構成するようにしたものであ
る。

かかる如く構成することにより、外管に機械的
強度が要求される場合、機械的強度の大きい材質
を比較的容易に選定できるので、第１図における
外管を兼ねる抵抗器２９と同等の機能を持たせる
ことが可能である。

次に第３図は、本発明の他の実施例を示したも
のである。つまり管路気中絶縁送電線の場合、第
１図におけるように外管を兼ねる抵抗器２９を構
成しても、通常外管を兼ねる抵抗器２９よりも負
荷側に管路送電線の外管１７は設置しないので、
外管を兼ねる抵抗器要素を、管路送電線と別個に
設けられた抵抗器３２を抵抗要素として代用する
こともできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、管路送電
線本体の浮遊静電容量に蓄えられたエネルギーを
外管を兼ねる抵抗要素を介して放電するように構
成したので、サージ抑制コアに印加される電圧時
間積を減少させてサージ抑制コアの小形化を図る
ことが可能な安価な管路送電線が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図および第３図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第４図および第５図は従来の管路送電線を示
す構成図、第６図および第７図は従来の問題点を
説明するための図である。 １，９…高圧電源、２，２８…スイツチ、３…
フイラメントチヤンバ、４…フイラメント、５…
アークチヤンバ、６〜８…電極、１０〜１２…高
電位部電源、１３〜１５…絶縁変圧器、１６…電
力ケーブル、１７，１８…管路送電線外管、内
管、１９…浮遊静電容量、２０…帰線、２１，２
３，２９，３１…抵抗器、２２…サージ抑制コ
ア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内管と、この内管の外側に設けられた外管
   と、高周波磁性材料からなり前記内管が貫通する
   ように設けられたサージ抑制コアとを備えて成
   り、高圧電源からの直流高電圧を負荷へ送電する
   管路送電線において、前記外管の負荷側を外管を
   兼ねるエネルギー吸収用の抵抗要素を介して接地
   するようにしたことを特徴とする管路送電線。 ２ 抵抗要素は、外管の負荷側の一部を抵抗材料
   からなる抵抗器で構成するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の管路送電線。 ３ 抵抗要素は、外管の負荷側の一部を絶縁材料
   からなる絶縁外管と、この絶縁外管に並列接続さ
   れた抵抗器とで構成するようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の管路送電線。 ４ 抵抗要素は、内管および外管とは別に設けら
   れた抵抗器で構成するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の管路送電線。