JPH0536312A - 超電導ケーブル線 - Google Patents

超電導ケーブル線

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JPH0536312A
JPH0536312A JP3191497A JP19149791A JPH0536312A JP H0536312 A JPH0536312 A JP H0536312A JP 3191497 A JP3191497 A JP 3191497A JP 19149791 A JP19149791 A JP 19149791A JP H0536312 A JPH0536312 A JP H0536312A
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JP
Japan
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refrigerant
superconducting cable
refrigerants
superconductor
cooling
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JP3191497A
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English (en)
Inventor
Yasuo Suzuki
保夫 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】多重断熱構造5,7,30と多種冷媒通路構造
6,8を設ける。冷媒の入り口側と出口側の温度差が大
きいので冷媒毎に流れる方向を変える。さらに冷媒の種
類毎の温度差を真空断熱槽5,7を用いて、全長にわた
って熱の侵入を遮断する。蒸発したガスは減圧機で強制
的に排除し冷媒通路6,8を確保する。 【効果】断熱構造にすることで、冷媒の蒸発を防ぎ超電
導状態を保つ。冷媒の蒸発を防ぐため、多重構造にし
て、熱の侵入を防ぐ。すなわち、液体ヘリウムと共存し
ている超電導線Sの温度を極低温に連続的に保持し、超
電導状態によって電力を効率良く長距離にわたって移送
することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導ケーブル線に関す
る。
【0002】
【従来の技術】超電導ケーブル線を用いた送電は、発電
した電力(現在の国内タービン発電機では、出力670
MVAで電圧18kV,電流21500Aと出力396
MVAで電圧24KV、電流9530Aの発電容量があ
る。火力発電所第12巻参照)を変圧器を使用せずにそ
のまま数百キロも離れた目的地までロスなしで送電する
ことができる大きな利点がある。しかし、送電線として
超電導ケーブル線を使用するには、数百キロにわたり超
電導線の部分を、常時、超電導状態を保つ温度まで冷却
する必要がある。この超電導線を冷却する構造と冷却方
法に問題があり、実用化の見透しが遠のいていた。国内
における超電導発電機七万キロワットモデル機は、平成
五年に完成が予定されいる。次に二十万キロワットの実
機製作が通産新報平成3、2、25日発行で計画されて
いる。このように超電導発電機が実用化傾向にある。こ
の発電した電力を効率良く送電する必要が生じる。効率
よい送電を行なうために超電導ケーブル送電が効果的で
ある。この電力輸送に効果的な輸送方法について特開昭
60−167617号公報には、電力の供給と冷媒の供給が一本
の管で同時に行なう内容で提案されている。しかし、こ
の構造によれば、液体ヘリウム一種類の冷媒が行きと戻
りで冷却を兼ねている構造で、長尺の送電用ケーブルに
は、冷媒移送とその冷媒の蒸発によって管内温度が上昇
し、超電導線の温度も上昇して安定性が低下する大きい
問題がある。また、冷媒の供給が停止すると温度が上昇
して、短時間に素早く再通電をするのが困難になる大き
な不安定要素を持っている。さらに、製造コストと取り
扱いやすさ等の多くの問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、数百
キロにもおよぶ長距離の超電導ケーブル線の冷却方法の
点について考慮されておらず、超電導線の冷却による安
定性の問題があった。本発明の目的は、高効率の冷却方
法に改善することにある。本発明の他の目的は、超電導
ケーブル線の冷却効率を向上させるために断面構造を改
善すること、製作が容易で、製作中および使用中に性能
が低下することがない構造に改善することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、超電導ケーブル線の断面構造を多種冷媒が並列通路
で冷却するようにしたものである。また、冷媒の冷却効
率を向上させるためには、冷媒の流れ方向を、例えば、
各ブロック毎の冷媒通路に液体ヘリウムはE1の冷媒製
造所からE2の冷媒製造所へ、液体窒素はE2製造所か
らE1製造所へ冷媒の流れる方向を変える。すなわち、
入り口側の冷媒温度は低いが出口側は熱交換により温度
が上昇してしまう。同一方向に冷媒を流すとその効果
は、長尺になれば、特に、温度上昇が顕著になり超電導
特性が破壊する。この温度上昇を防ぐために冷媒の適量
確保と逆向きにも流せる構造を考案したのである。さら
に、冷却効果を確保するためには、冷媒の流れる状況を
管理,調整する必要があり冷媒製造所を適宜に設置する
構造にしたものである。さらに、製造コストを低減する
ために、超電導線を撚り合わせたものを、電気的高耐圧
絶縁を施した後、ステンレスコイル状鋼板を成型巻き込
みと連続溶接を不活性ガス雰囲気状態で行ない、多重構
造の長尺超電導ケーブル線を製作する。
【0005】
【作用】超電導ケーブル線の断面構造は、外装側から真
空断熱槽,液体窒素槽,真空断熱槽,液体ヘリウム槽と
複数の槽を介して、超電導線は液体ヘリウムで浸漬冷却
される。複数の槽を介することにとって断熱効果が顕著
になり超電導線が液体ヘリウム冷媒によって連続して効
率良く冷却するように動作する。それによって超電導線
は、安定した冷媒の供給と断熱効果により冷却特性に優
れ、すなわち、安定性マージンが向上し超電導装置の安
定性が向上するので誤動作することがない。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1により説明す
る。
【0007】冷媒製造所E1,E2,Enは、液体ヘリ
ウムの製造所A1,A2,An、液体窒素の製造所B
1,B2,Bn、液体水素製造所C1,C2,Cn製造
所で多種冷媒を減圧機で回収し、その冷媒を再製して冷
媒の液量,移送調整を行う。
【0008】D1,D2,Dnは、超電導ケーブル線の
真空度を調整管理することができ、さらに、電力の中継
ができる変電所の役割をする。
【0009】図2は、超電導ケーブル線の断面図を示し
たもので、最内槽に超電導線Sを挿入し、その全周囲を
断熱効果と高耐圧絶縁被覆材12で覆いその外側をステ
ンレス鋼材4で角型に成型加工を施し、その成型端部を
連続TIG溶接をし、長尺のパイプ構造体4とし、その
構造体の四隅に長手方向に凹凸をもった断熱効果と高耐
圧絶縁被覆材11を施した。さらに、その外側にステン
レス鋼板3を丸型に成型加工を施し、その成型端部を連
続TIG溶接をし、長尺のパイプ構造体3を製作した。
同様にして、角型パイプ2,丸型パイプ1と多重構造の
断熱特性、多種冷媒の通路を形成した超電導ケーブル線
を製作した。この方法で三相交流位相用導体U,V,W
用の導体を製作した。さらに、この三本の導体を一緒に
束ねステンレス鋼材20で被覆すると一層断熱効果が優
れて、超電導ケーブル線としての性能が向上する。超電
導ケーブル線を冷却するには、冷媒の製造所E1で製造
した液体ヘリウムA1は、三相交流位相用導体UとWの
液体ヘリウム通路8で超電導線Sと共存し、その超電導
線を冷却しながら次の冷媒製造所E2へ移送されが、冷
媒が蒸発して冷媒通路内の圧力が上昇して冷媒の流れが
止まることを防止するため、さらに減圧機で強制的に回
収される。冷媒製造所E2で減圧機で回収し再製した液
体ヘリウムは、次の冷媒製造所へ移送する。この移送に
は、冷媒通路内の温度,圧力,流量および次の冷媒製造
所の液量を測定して冷媒の移送する方向を検知して、三
相交流位相用導体Vの液体ヘリウム通路8を使用して冷
媒製造所E1へ逆移送するか、あるいは、次の冷媒製造
所Enに移送するかを決定する。この操作を各冷媒所で
行うことにより、適量の冷媒を効率良く自動的に移送し
合って連続的に超電導線を冷却する。この操作により超
電導状態を保持し安定して電力を送電することができ
る。この超電導線を冷却する冷媒は、4.2K の液体ヘ
リウムであり、常温との温度差が約300Kあり液体ヘ
リウムの蒸発が大きいことから、この温度差を小さくし
蒸発量を出来るだけ少なくする必要がある。このために
常温に近い外周側から冷媒温度差が小さい77Kの液体
窒素、さらに27KのNe、20KのH2 の冷媒通路を
設けて段階的に温度勾配をつけることにより、中央部に
収納された超電導線は安定に冷却される。さらに、冷媒
と冷媒には、温度差がありこの温度差を遮断するために
真空断熱槽を設けて、さらに熱浸入を効率よく遮断する
ことができる。この熱浸入遮断効果をさらによくするた
めに、冷媒の移送方向を例えば、三相交流位相用導体U
の液体ヘリウム通路8で液体ヘリウムを冷媒製造所E2
へ移送し、冷媒製造所E2で製造した液体窒素B2は、
三相交流位相用導体Uの液体窒素冷媒通路6を用いて、
冷媒製造所E2から冷媒製造所E1へ逆向きに流す。す
なわち、冷媒の種類と冷媒の流れ方向を調整することに
より、冷媒製造所間の超電導ケーブル線全体が均一に冷
却できる。同様に三相交流位相用導体V,Wの超電導ケ
ーブル線も冷却する。この三相交流位相用導体U,V,
Wを一緒にステンレス鋼材等で真空状態に被覆し全体の
隙間を真空引することで、さらに、超電導体の保護と多
種冷媒の冷媒通路を増加することができるので断熱効果
が一層向上し、液体ヘリウムの蒸発量を軽減し超電導線
を効率良く連続して冷却することが可能となる。本実施
例によれば、超電導ケーブル線を超電導状態に保つこと
ができる。すなわち、電力を連続にロスなしで送電する
ことができる。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、冷却効果の優れた断面
構造をもった超電導ケーブル線により、多種冷媒の多重
移送が可能になり断熱効果に優れ、液体ヘリウムの蒸発
を軽減し、安定した冷媒供給によって、超電導線を連続
して冷却することができる。すなわち、電力移送に電気
抵抗のない超電導ケーブル線を使用すると、発電機から
そのまま変圧器を使用せずにロスなしで移送することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の冷媒製造所の配置説明図。
【図2】本発明の超電導ケーブル線の断面図。
【符号の説明】
1,2,3,4,20…ステンレス被覆、5,7,30
…真空断熱槽,6…液体窒素通路、8…液体ヘリウム通
路、9,10,11,12…絶縁固定および断熱材、
U,V,W…三相交流位相、S…超電導線。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒通路の構造体と前記構造体の内部に収
    納した超電導体で構成された超電導ケーブルにおいて、
    多種冷媒が並列に冷媒通路を保持したことを特徴とする
    超電導ケーブル線。
  2. 【請求項2】冷媒通路の構造体と前記構造体の内部に収
    納した超電導体で構成された超電導ケーブルにおいて、
    多種冷媒が並列に冷媒通路を保持し、前記冷媒の多種類
    の流れ方向を逆向きにも流せることを特徴とする超電導
    ケーブル線。
  3. 【請求項3】冷媒通路の構造体と前記構造体の内部に収
    納した超電導体と前記超電導体を冷却するための冷媒製
    造所で構成された製造所において、多種類の冷媒を製造
    して送りだすことを特徴とする超電導ケーブル線。
  4. 【請求項4】冷媒通路の構造体と前記構造体の内部に収
    納した超電導体と前記超電導体を冷却するための冷媒製
    造所で構成された製造所において、多種冷媒を製造し、
    前記超電導体の冷媒通路内毎の温度,圧力,流量を検知
    して、冷媒の流す方向とバイパスを調節できるようにし
    たことを特徴とする超電導ケーブル線。
  5. 【請求項5】冷媒通路の構造体と前記構造体の内部に収
    納した超電導体と前記超電導体を冷却するための冷媒製
    造所で構成された製造所において、多種冷媒の出口側で
    各種冷媒を減圧機で回収し、再液化して加圧し、多種冷
    媒を、順次、送り出すことを特徴とする超電導ケーブル
    線。
  6. 【請求項6】請求項5において、多種冷媒の保持量ある
    いは、製造状況が両側の製造所で互いに確認し合い、多
    種冷媒の量の管理と移送管理ができるようにした超電導
    ケーブル線。
  7. 【請求項7】請求項5において、前記超電導体を冷却す
    るための前記冷媒製造設備は、非常用電源を所持して構
    成され、連続して多種冷媒を管理することができる超電
    導ケーブル線。
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