JPH0498773A

JPH0498773A - 超電導ケーブル接続部

Info

Publication number: JPH0498773A
Application number: JP2216436A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tanaka; 悟田中; Naotaka Ichiyanagi; 一柳　直隆; Chikushi Hara; 原　築志; Kiyoshi Okaniwa; 岡庭　潔
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2721266B2

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

【特許請求の範囲】

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。