JPH0498773A - 超電導ケーブル接続部 - Google Patents

超電導ケーブル接続部

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JPH0498773A
JPH0498773A JP2216436A JP21643690A JPH0498773A JP H0498773 A JPH0498773 A JP H0498773A JP 2216436 A JP2216436 A JP 2216436A JP 21643690 A JP21643690 A JP 21643690A JP H0498773 A JPH0498773 A JP H0498773A
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superconducting
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Satoru Tanaka
悟 田中
Naotaka Ichiyanagi
一柳 直隆
Chikushi Hara
原 築志
Kiyoshi Okaniwa
岡庭 潔
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Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
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Tokyo Electric Power Co Inc
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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、長距離の電力用超電導送電線路に設置して用
いる超電導ケーブル同士の好適な接続部に関する。
(従来の技術) 従来の超電導ケーブル同士の接続部の構造を第2図に示
す。
第2図に示す超電導ケーブルの接続部51においては、
二つの超電導ケーブル52と超電導ケーブル53の端部
が一定間隔をあけて突き合わされ、その周囲を常電導体
パイプ54で被覆している。
この常電導体パイプ54は、作業性を考慮して、軸方向
に二つ割り又はそれ以上に分割されたものである。
ここで超電導ケーブル52及び53は、いずれも銅パイ
プ(又は銅スパイラルパイプ)61上に、導電性金属層
62、超電導体層63及び導電性金属層64の積層構造
からなる超電導テープを複数回螺旋状に巻回した構造の
ものである。
このような従来の超電導ケーブルの接続部は、通電導体
を構成する超電導体同士を直接接続する方法に比べて、
簡便であるという長所がある。
(発明か解決しようとする課題) 上記の従来の超電導ケーブルの接続部には、次の問題点
がある。即ち、接続部においては通電電流が全て常電導
体パイプを流れるために、その部分での発熱量か大きく
なるという問題である。
このように常電導体パイプにおける発熱量が太き(なり
過ぎると、通電導体の温度が過度に上昇する。そのため
に接続部の超電導体が超電導状態を維持できず、常電導
状態に転移してしまう。その結果、通電停止という重大
事態にまで至る危険性が増大する。
この常電導体パイプにおける発熱を除去し、過度の温度
上昇を防止するために大量の冷媒を流すことも考えられ
る。しかし、超電導通電導体が超電導状態を維持できる
極低温状態に保持し続けるためには、膨大な電力を消費
してしまうことになり実用的ではない。
そこで、発熱量を減少させるために、常電導体パイプの
抵抗を低減させる方法がいくつか採用されている。
その方法の一つとして、常電導体パイプ用の材料として
より高純度の銅やアルミニウムを用い、体積抵抗率を低
下させることか試みられている。
むかし、これらの材料の体積抵抗率の低下には限界かあ
り、また、これらの高純度の銅等の材料は非常に高価で
ある。更に、他の方法として、常電導体パイプの断面積
を大きくして体積抵抗率を減少させる方法がある。しか
しこの方法の場合には、超電導ケーブル接続部の通電導
体の径が超電導ケーブルの通電導体の径よりも大幅に大
きくなり、かつ常電導体パイプが電気的な突起部分とな
る。
このために接続部の電気絶縁層を厚くし、超電導ケーブ
ル接続部に加わる電界を緩和する必要がある。その結果
、超電導ケーブル接続部のサイズが大きくなってしまう
このように常電導体パイプの抵抗を低下させる方法によ
っても、通電時における発熱量増大という問題の十分な
解決には至っていないのが現状である。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
通電時における発熱量か少なく、しかも安価な超電導ケ
ーブルの接続部の構造を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明の超電導ケーブル接続
部は、金属パイプ上に二つの導電性金属層に超電導体層
か挟み込まれた構造の超電導テープが複数回螺旋状に巻
回されてなる超電導テープ層を有する超電導ケーブル同
士の接続部において、前記金属パイプの端面よりも長手
方向に超電導テープ層を突出させてその端面同士を接合
させ、前記突出させた超電導テープ層の内側の導電性金
属層と、パイプ上に二つの導電性金属層に超電導体層が
挟み込まれた構造の超電導テープが固着されてなる超電
導テープ層を有する接合部材の外側の導電性金属層とが
接合され、かつ前記接合部材の両端面と前記金属パイプ
の端面同士とが接合されている構成にする。
(作用) 本発明の超電導ケーブル接続部において、通電電流は、
一方の超電導ケーブルの超電導体層を通り接合部材の超
電導体層を経由し、他方の超電導ケーブルの超電導体層
に流れ込む。
これらの各超電導層の抵抗は0か又は極めて小さい。ま
た、この通電時においては、超電導体層に接する導電性
金属層などの常電導物質層中をも電流が通るが、これら
の常電導物質層は非常に薄いために、その抵抗は殆ど問
題とならない。
(実施例) 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第1図に示す超電導ケーブル接続部lにおいては、超電
導ケーブル2と超電導ケーブル3とが、それぞれの銅な
どの金属パイプ(又は金属スパイラルパイプ。以下、同
様である)11の端面と金属パイプ21の端面よりも長
手方向に突出させた超電導テープ層12の端面と超電導
テープ層22の端面同士が銀ろう付けなどの手段により
接合されている(図中の7の部分)。そして、前記接合
部及びその近傍の内周面を形成する突出させた超電導テ
ープ層12の内側の導電性金属層13及び超電導テープ
層22の内側の導電性金属層23と、接合部材4の外側
の導電性金属層34とが半田付けなどの手段により接合
されている(即ち、この接合面には図示していない半田
付は層が形成されている)。更に、接合部材4の両端面
と金属パイプ11及び金属パイプ21の端面とが銀ろう
付けなどの手段により接合されている(図中の8及び9
の部分)。
なお、接合部7における超電導テープ層12と超電導テ
ープ層22との接合の場合には、接合部材4が、超電導
テープ層12と超電導テープ層22とに均等の長さ(又
は面積)で接するように接合することが好ましい。
本発明において超電導ケーブル2は、金属パイプ31上
に、超電導テープを複数回螺旋状に巻回し、半田付けな
どの手段により固定して超電導テープ層12を形成して
なるものである。この超電導テープ層12を形成する超
電導テープは、導電性金属層13と導電性金属層14と
の間に超電導体層15が挟み込まれた構造のものである
。超電導ケーブル3の構造も同様であり、図中23と2
4はいずれも導電性金属層、25は超電導体層である。
導電性金属層13等の形成材料としては、銀、銅、アル
ミニウム、ステンレスなどを用いることができる。
接合部材4は、パイプ31上の少なくとも一部に、好ま
しくは全面に超電導テープ層32を有するものである。
超電導テープ層32は、導電性金属層33と導電性金属
層34の間に超電導体層35が挟み込まれた構造の超電
導テープを、パイプ31の長手方向に沿わせるか又は周
方向に螺旋状に巻回し、銀ろう付けなどの手段により固
着してなるものである。
接合部材4の導電性金属層34までの外径は、銅パイプ
11及び銅パイプ21の外径と同等かそれ以下の大きさ
であることが好ましい。
接合部材4の導電性金属層33及び34は上記と同様の
材料により形成することができる。また、パイプ31の
材質は特に制限されないが、接続部の耐久性を考慮すれ
ば十分な機械的強度を有するものが好ましい。更に、パ
イプ31の内径及び外径は、耐久性や接続対象となる超
電導ケーブルを形成する金属パイプの大きさに応じて適
宜設定する。
次に、本発明の超電導ケーブルの接続部の作用を説明す
る。
超電導ケーブル2側から通電した場合には、通電電流は
超電導体層15を流れて行き、接合部において導電性金
属層13、半田付は層及び導電性金属層34を経由して
接合部材4の超電導体層35に流れ込む。そして、超電
導体層35に流れ込んだ電流は、導電性金属層34、半
田付は層及び導電性金属層23を経由して超電導ケーブ
ル3の超電導体層25に流れ込むことになる。この場合
に、超電導体層15と超電導体層25の接触面積は非常
に小さいために、接合部7を介して直接この経路で電流
が流れることはない(超電導テープ層12及び22の厚
さは数百μm程度)。
本発明の超電導ケーブルの接続部lにおいては、常電導
である導電性金属層の厚さは非常に薄く、半田付は層の
厚さも数十μm程度と非常に薄い。
このために導電性金属層及び半田付は層部分の抵抗は非
常に小さくなり、発熱量も充分に小さくできる。
次に、本発明の超電導ケーブル接続部に、通電した場合
の計算上の発熱量を示した。発熱量Wl(単位:ワット
)は、通電電流の横切る常電導部分の抵抗をR(単位:
Ω)とし、次式(I)=W1=R−I2 (I) から求めた。
また、ここでRは次式(■): から求めた。
なお、計算に必要な物性等の数値として次のものを用い
た。超電導体層の電気抵抗は0と見做し、導電性金属層
は銀層とした。
通電電流:I=10kA、 銀の体積抵抗率:ρ=2X10−”Ω・m、銀層の厚さ
 t−50μm、 超電導テープ層間の半田層の体積抵抗率ρ=2XIO−
’Ω・m、 半田層の厚さ:t° =10μm、 超電導テープ層32の長さ L=400mm、接合部材
4の外周の直径 d=25mm。
上記式(I)及び式(旧に必要な数値を代入すると発熱
量Wlは、1.27XlO−3Wであった。
更に、第2図に示す従来の接続部についても同様にして
次式(I[[)から発熱量を求めた。なお、常電導体パ
イプはすべて銀製とした。
W2=R−12(III) ただし、R・ は次式により求めた。
■、 (なお、式中、Rは常電導体パイプ54の抵抗、Lo 
は常電導体パイプ54の長さ(cm)、tpは常電導体
パイプ54の肉厚(cm)である)上記式(III)に
数値を代入すると発熱量W2は、51Wであった。
即ち、発熱量WlとW2とを比較すると、Wlの値はW
2の値の実に4万分の1であった。
(発明の効果) 本発明の超電導ケーブル接続部は、金属パイプ上に二つ
の導電性金属層に超電導体層か挟み込まれた構造の超電
導テープが複数回螺旋状に巻回されてなる超電導テープ
層を有する超電導ケーブル同士の接続部において、前記
金属パイプの端面よりも長平方向に超電導テープ層を突
出させてその端面同士を接合させ、前記突出させた超電
導テープ層の内側の導電性金属層と、パイプ上に二つの
導電性金属層に超電導体層が挟み込まれた構造の超電導
テープが固着されてなる超電導テープ層を有する接合部
材の外側の導電性金属層とが接合され、かつ前記接合部
材の両端面と前記金属パイプの端面同士とが接合されて
いる構成のものである。
本発明の超電導ケーブル接続部においては、接合部材中
の超電導体層を経由して一方の超電導ケーブルから他方
の超電導ケーブルに電流か流れる。
この接合部材の超電導体層の抵抗は0か又は極め4゜ て小さいために、発熱量も極めて小さくなる。また、導
電性金属層及び半田付は層などは極めて薄く、その抵抗
は問題とならない程小さい。このために超電導ケーブル
接続部における温度上昇をより低い温度に抑制すること
かでき、安定した超電導特性を発揮できる。
また、発熱量が極めて少ないために、熱除去用の冷媒の
使用量を減少させることができる。従って、超電導通電
電導体を極低温状態に保持し続けるために要する消費電
力が小さくて済む。
更に、高価な高純度金属を使用する必要かないために、
コストを低下させることができる。
また、断面積の大きな常電導体パイプを使用する必要が
ないために、接続部のサイズを小さくすることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超電導ケーブル接続部の断面図、第2
図は従来技術の超電導ケーブル接続部の断面図である。 ■・・・超電導ケーブル接続部、2・・・超電導ケーブ
ル、3・・超電導ケーブル、4・・・接合部材、7・・
接合部、8・・接合部、9・・・接合部、11・・・金
属パイプ、12・・・超電導テープ層、13・・導電性
金属層、14・・・導電性金属層、15・・・超電導体
層、21金属パイプ、22・・・超電導テープ層、23
・・導電性金属層、24・・・導電性金属層、25・・
・超電導体層、31・・・パイプ、32・・・超電導テ
ープ層、33・・・導電性金属層、34・・・導電性金
属層、35・・・超電導体層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属パイプ上に二つの導電性金属層に超電導体層が挟み
    込まれた構造の超電導テープが複数回螺旋状に巻回され
    てなる超電導テープ層を有する超電導ケーブル同士の接
    続部において、前記金属パイプの端面よりも長手方向に
    超電導テープ層を突出させてその端面同士を接合させ、
    前記突出させた超電導テープ層の内側の導電性金属層と
    、パイプ上に二つの導電性金属層に超電導体層が挟み込
    まれた構造の超電導テープが固着されてなる超電導テー
    プ層を有する接合部材の外側の導電性金属層とが接合さ
    れ、かつ前記接合部材の両端面と前記金属パイプの端面
    同士とが接合されていることを特徴とする超電導ケーブ
    ル接続部。
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