JPH07143668A - 限流素子 - Google Patents
限流素子Info
- Publication number
- JPH07143668A JPH07143668A JP5286625A JP28662593A JPH07143668A JP H07143668 A JPH07143668 A JP H07143668A JP 5286625 A JP5286625 A JP 5286625A JP 28662593 A JP28662593 A JP 28662593A JP H07143668 A JPH07143668 A JP H07143668A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current limiting
- magnetic field
- heat
- limiting element
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自己回復機能を備え、かつ構成簡単でコンパ
クト化も可能な限流素子の提供を目的とする。 【構成】 耐熱性絶縁支持体１と、前記耐熱性絶縁支持
体１の両主面にそれぞれ被着形成され、かつ電流の向が
逆方向を成すように接続部2aで接続された超電導体層２
とを具備して成ることを特徴とする。
クト化も可能な限流素子の提供を目的とする。 【構成】 耐熱性絶縁支持体１と、前記耐熱性絶縁支持
体１の両主面にそれぞれ被着形成され、かつ電流の向が
逆方向を成すように接続部2aで接続された超電導体層２
とを具備して成ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は短絡電流を限流する限流
素子に関する。
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、限流装置は、電力機器に
おける過電流の短絡などを保護するため、一般的に用い
られている。そして、この種の限流装置としては、いわ
ゆる電力ヒューズの溶断を利用した構成、あるいは遮断
器の構成を利用したものが、通常使用されている。しか
し、これらの構成を採った場合は、実用上次のような不
都合な問題がある。
おける過電流の短絡などを保護するため、一般的に用い
られている。そして、この種の限流装置としては、いわ
ゆる電力ヒューズの溶断を利用した構成、あるいは遮断
器の構成を利用したものが、通常使用されている。しか
し、これらの構成を採った場合は、実用上次のような不
都合な問題がある。
【０００３】先ず、電力ヒューズの溶断を利用した構成
の場合は、構造が簡単であるという利点を有する反面、
電力ヒューズの溶断により、一時的な過電流を遮断する
ため、短絡原因が除去された後、自己回復機能がないの
で、動作ごとに電力ヒューズの着脱交換を要し、使用・
操作上の煩雑さが付きまとうという問題がある。一方、
遮断器の構成を利用した場合は、前記自己回復機能を備
えているとはいえ、短絡遮断回数に限界があって、信頼
性の点に問題があるばかりでなく、構造が複雑化ないし
大形化し、かつコスト的にも問題がある。
の場合は、構造が簡単であるという利点を有する反面、
電力ヒューズの溶断により、一時的な過電流を遮断する
ため、短絡原因が除去された後、自己回復機能がないの
で、動作ごとに電力ヒューズの着脱交換を要し、使用・
操作上の煩雑さが付きまとうという問題がある。一方、
遮断器の構成を利用した場合は、前記自己回復機能を備
えているとはいえ、短絡遮断回数に限界があって、信頼
性の点に問題があるばかりでなく、構造が複雑化ないし
大形化し、かつコスト的にも問題がある。
【０００４】前記限流装置における問題への対応策とし
て、たとえばNb−Ti合金系超電導体の臨界電流、すなわ
ち超電導状態を破壊する電流値の存在を利用し、自己回
復機能付き限流素子として提案されている。
て、たとえばNb−Ti合金系超電導体の臨界電流、すなわ
ち超電導状態を破壊する電流値の存在を利用し、自己回
復機能付き限流素子として提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Nb
−Ti合金系（金属間化合物）超電導体を限流素子として
利用した場合、過電流を短絡するとき、換言すると事故
発生時におけるNb−Ti合金系超電導体の抵抗値が不十分
なため、機能的な信頼性に問題があるばかりでなく、交
流通電を行う場合には、極細線を用いる必要があるた
め、コイル化可能なもしくはコイル状化した長い導体が
必然的に要求されることになる。つまり、従来の技術に
おいて、限流素子を超電導体化しても、装置の大形化お
よびコストアップの解消・回避を十分に達成し得ないの
が実状である。
−Ti合金系（金属間化合物）超電導体を限流素子として
利用した場合、過電流を短絡するとき、換言すると事故
発生時におけるNb−Ti合金系超電導体の抵抗値が不十分
なため、機能的な信頼性に問題があるばかりでなく、交
流通電を行う場合には、極細線を用いる必要があるた
め、コイル化可能なもしくはコイル状化した長い導体が
必然的に要求されることになる。つまり、従来の技術に
おいて、限流素子を超電導体化しても、装置の大形化お
よびコストアップの解消・回避を十分に達成し得ないの
が実状である。
【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、自己回復機能を備え、かつ構成簡単・コンパクト化
も可能な限流素子の提供を目的とする。
で、自己回復機能を備え、かつ構成簡単・コンパクト化
も可能な限流素子の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る限流素子
は、耐熱性絶縁支持体と、前記耐熱性絶縁支持体の両主
面にそれぞれ被着形成され、かつ電流の向が逆方向を成
すように接続された超電導体層とを具備して成ることを
特徴とする。
は、耐熱性絶縁支持体と、前記耐熱性絶縁支持体の両主
面にそれぞれ被着形成され、かつ電流の向が逆方向を成
すように接続された超電導体層とを具備して成ることを
特徴とする。
【０００８】上記本発明は、耐熱性絶縁支持体の両主面
に、超電導体層をそれぞれ被着形成し、かつ電流の向が
逆方向を成すように接続した構成を採った場合、臨界電
流を超えるような過電流が流れると、クエンチ作用によ
って高抵抗値となる特性を呈することに着目してなされ
たものである。つまり、前記クエンチ作用に起因する高
抵抗値は、要求される限流機能をなす程度であることが
前提となり、この高抵抗値は超電導体層の長尺化で確保
し得る一方、前記電流向きの選択・設定により自己磁界
なども低減されて、信頼性の高い限流素子として機能す
ることを見出し、本発明を達成するに至ったものであ
る。
に、超電導体層をそれぞれ被着形成し、かつ電流の向が
逆方向を成すように接続した構成を採った場合、臨界電
流を超えるような過電流が流れると、クエンチ作用によ
って高抵抗値となる特性を呈することに着目してなされ
たものである。つまり、前記クエンチ作用に起因する高
抵抗値は、要求される限流機能をなす程度であることが
前提となり、この高抵抗値は超電導体層の長尺化で確保
し得る一方、前記電流向きの選択・設定により自己磁界
なども低減されて、信頼性の高い限流素子として機能す
ることを見出し、本発明を達成するに至ったものであ
る。
【０００９】本発明において、超電導体層を形成する超
電導体としては、たとえばNb3 Snなど金属化合物超電導
体、あるいは Y−Ba−Cu−O 、（Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu−
O 、Bi−Sr−Ca−Cu−O などの酸化物超電導体が挙げら
れる。なお、前記超電導体が酸化物超電導体の場合、Ag
を20wt％程度を上限として添加配合することにより、臨
界電流密度を大幅に増大させ得る。
電導体としては、たとえばNb3 Snなど金属化合物超電導
体、あるいは Y−Ba−Cu−O 、（Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu−
O 、Bi−Sr−Ca−Cu−O などの酸化物超電導体が挙げら
れる。なお、前記超電導体が酸化物超電導体の場合、Ag
を20wt％程度を上限として添加配合することにより、臨
界電流密度を大幅に増大させ得る。
【００１０】本発明において、耐熱性絶縁支持体として
は、たとえば MgO， SrTiO3 ，LaAlO 3 ， LaGaO3 ， N
dGaO3 ， ZrO2 ，Bi2 Sr2 Cu2 O 8+δ， Y2 BaCu O5 、
もしくはこれらの酸化物に異種元素をドープしたものな
どが挙げられる。そして、本発明においては、超電導体
として、Bi(Pb)−Sr−Ca−Cu−O 、またはLn−Ba−Cu−
O （ただしLnは Yもしくはランタン系列から選ばれた元
素）を用い、耐熱性絶縁支持体として、前記例示の酸化
物系を用いた構成が、特に交流通電時に超電導体が生じ
る損失を低く押さえる得ることから好ましい。
は、たとえば MgO， SrTiO3 ，LaAlO 3 ， LaGaO3 ， N
dGaO3 ， ZrO2 ，Bi2 Sr2 Cu2 O 8+δ， Y2 BaCu O5 、
もしくはこれらの酸化物に異種元素をドープしたものな
どが挙げられる。そして、本発明においては、超電導体
として、Bi(Pb)−Sr−Ca−Cu−O 、またはLn−Ba−Cu−
O （ただしLnは Yもしくはランタン系列から選ばれた元
素）を用い、耐熱性絶縁支持体として、前記例示の酸化
物系を用いた構成が、特に交流通電時に超電導体が生じ
る損失を低く押さえる得ることから好ましい。
【００１１】さらに、本発明に係る限流素子は、次のよ
うな手段で製造し得る。たとえば、前記酸化物系の耐熱
性絶縁支持基体両面に、RFスパッター法，物理的蒸着
法，化学的蒸着法などの薄膜生成方法、酸化物超電導体
の構成イオンを含む溶液を塗布・熱分解して形成する方
法、または酸化物超電導体粉末−有機バインダー系ペー
ストの印刷・焼き付け法などで、それぞれ超電導体層を
被着形成する一方、前記形成した超電導体層を一端側
で、超電導体もしくは常電導体にて電気的に接続するこ
とにより製造し得る。なお、本発明に係る限流素子は、
通常冷媒中に浸漬して使用されるが、たとえばHeガスを
用いた冷凍機による冷却状態下で使用してもよい。
うな手段で製造し得る。たとえば、前記酸化物系の耐熱
性絶縁支持基体両面に、RFスパッター法，物理的蒸着
法，化学的蒸着法などの薄膜生成方法、酸化物超電導体
の構成イオンを含む溶液を塗布・熱分解して形成する方
法、または酸化物超電導体粉末−有機バインダー系ペー
ストの印刷・焼き付け法などで、それぞれ超電導体層を
被着形成する一方、前記形成した超電導体層を一端側
で、超電導体もしくは常電導体にて電気的に接続するこ
とにより製造し得る。なお、本発明に係る限流素子は、
通常冷媒中に浸漬して使用されるが、たとえばHeガスを
用いた冷凍機による冷却状態下で使用してもよい。
【００１２】
【作用】上記のごとく、本発明に係る限流素子は、耐熱
性絶縁支持基体の両面、超電導体層がそれぞれ被着形成
され、かつこの両面の超電導体層は電流の向きが逆方向
を成すように電気的に接続された構成を採っている。つ
まり、クエンチしたときに要求される限流機能、換言す
ると過電流の流れに対する必要な高抵抗値および発熱の
低減化を両面性による超電導体層の長尺化で確保する一
方、耐熱性絶縁支持基体面では、電流が逆方向に流れる
ことにより、流れる電流に起因する自己磁界が低減す
る。そして、この自己磁界の低減に伴って、臨界電流の
磁場による特性（機能）低下も容易に回避される。
性絶縁支持基体の両面、超電導体層がそれぞれ被着形成
され、かつこの両面の超電導体層は電流の向きが逆方向
を成すように電気的に接続された構成を採っている。つ
まり、クエンチしたときに要求される限流機能、換言す
ると過電流の流れに対する必要な高抵抗値および発熱の
低減化を両面性による超電導体層の長尺化で確保する一
方、耐熱性絶縁支持基体面では、電流が逆方向に流れる
ことにより、流れる電流に起因する自己磁界が低減す
る。そして、この自己磁界の低減に伴って、臨界電流の
磁場による特性（機能）低下も容易に回避される。
【００１３】
【実施例】以下図１および図２を参照して本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
【００１４】実施例１ 図１は本発明に係る限流素子の一構成例を斜視的に示し
たもので、１はたとえば厚さ 0.5mm，一辺30mm程度の耐
熱性絶縁支持基体、２は前記耐熱性絶縁支持基体の両面
に被着形成された厚さ50μm 程度の酸化物超電導体層、
３は前記酸化物超電導体層２に通電するための電極端子
である。ここで、前記酸化物超電導体層２は、同一端側
で耐熱性絶縁支持基体１の端面に沿って配置され、酸化
物超電導体層２間の接続部2aを成す酸化物超電導体層に
よって電気的に接続されている。この実施例では、耐熱
性絶縁支持基体として、 MgO単結晶片（支持基体Ａ），
SrTiO3 片（支持基体Ｂ）， LaAlO3 片（支持基体
Ｃ）， LaGaO3 片（支持基体Ｄ）， NdGaO3 片（支持基
体Ｅ）， ZrO2 多結晶片（支持基体Ｆ），Bi2 Sr2 YCu
2 O 8+δ片（支持基体Ｇ）， Y2 BaCu O5 片（支持基体
Ｈ）を用いた。また、酸化物超電導体として、Agを10wt
％の比で、それぞれ添加配合したBi2 Sr2 Cu2O
8+δ（超電導体ａ）， YBa2 Cu3 O 7-δ（超電導体ｂ）
を用いて、次表に示す組み合わせで、前記図１に図示し
た構成を採る限流素子をそれぞれ作成した。そして、こ
れらの限流素子を液体窒素中に浸漬し、限流素子として
の機能を試験・評価した結果を表に併せて示す。
たもので、１はたとえば厚さ 0.5mm，一辺30mm程度の耐
熱性絶縁支持基体、２は前記耐熱性絶縁支持基体の両面
に被着形成された厚さ50μm 程度の酸化物超電導体層、
３は前記酸化物超電導体層２に通電するための電極端子
である。ここで、前記酸化物超電導体層２は、同一端側
で耐熱性絶縁支持基体１の端面に沿って配置され、酸化
物超電導体層２間の接続部2aを成す酸化物超電導体層に
よって電気的に接続されている。この実施例では、耐熱
性絶縁支持基体として、 MgO単結晶片（支持基体Ａ），
SrTiO3 片（支持基体Ｂ）， LaAlO3 片（支持基体
Ｃ）， LaGaO3 片（支持基体Ｄ）， NdGaO3 片（支持基
体Ｅ）， ZrO2 多結晶片（支持基体Ｆ），Bi2 Sr2 YCu
2 O 8+δ片（支持基体Ｇ）， Y2 BaCu O5 片（支持基体
Ｈ）を用いた。また、酸化物超電導体として、Agを10wt
％の比で、それぞれ添加配合したBi2 Sr2 Cu2O
8+δ（超電導体ａ）， YBa2 Cu3 O 7-δ（超電導体ｂ）
を用いて、次表に示す組み合わせで、前記図１に図示し
た構成を採る限流素子をそれぞれ作成した。そして、こ
れらの限流素子を液体窒素中に浸漬し、限流素子として
の機能を試験・評価した結果を表に併せて示す。
【００１５】 表 試料 耐熱性絶縁 酸化物 臨界電流 抵抗値 限流試験 支持基体 超電導体 (Ic(A)) Ω 結果 実施例1a Ａ ａ 90 20 30 実施例1b Ａ ａ 30 50 72 実施例1c Ｂ ｂ 100 20 30 実施例1d Ｃ ａ 70 20 30 実施例1e Ｄ ａ 70 20 30 実施例1f Ｅ ｂ 60 20 30 実施例1g Ｆ ｂ 30 100 140 実施例1h Ｇ ａ 120 10 15 実施例1i Ｈ ｂ 110 15 22 比較例１ Ａ ａ 20 10 15 なお、上記限流試験の結果は、前記作成した限流素子を
挿入したときの事故電流値と、限流素子を挿入しないと
きの事故電流値との比（推定短絡電流波高値と限流波高
値との比）で示してある。
挿入したときの事故電流値と、限流素子を挿入しないと
きの事故電流値との比（推定短絡電流波高値と限流波高
値との比）で示してある。
【００１６】また比較のため、支持基体Ａの片面に超電
導体ａから成る超電導体層を、他の片面に常電導体層を
設けて成る同様の限流素子の試験評価結果を表に併せて
示した。
導体ａから成る超電導体層を、他の片面に常電導体層を
設けて成る同様の限流素子の試験評価結果を表に併せて
示した。
【００１７】上記表から分かるように、本発明に係る限
流素子の場合は、コンパクトな構成でありながら、電力
機器類について過電流による短絡を、十分に防止ないし
回避し得る特性・機能を備えている。
流素子の場合は、コンパクトな構成でありながら、電力
機器類について過電流による短絡を、十分に防止ないし
回避し得る特性・機能を備えている。
【００１８】実施例２ 図２は本発明に係る限流素子の他の構成例を斜視的に示
したもので、耐熱性絶縁支持基体１、および酸化物超電
導体層２を多段的に積層化し、さらなる高容量化を図っ
た限流素子である。すなわち、厚さ 0.2mm，一辺30mm程
度の耐熱性絶縁支持基体１の主面に、厚さ50μm 程度の
酸化物超電導体層２を被着形成し、この酸化物超電導体
層２を被着形成された耐熱性絶縁支持基体１を、図２に
図示するように積層・一体に配置するとともに、対向す
る側面側で、接続部2aを成す酸化物超電導体層により、
直列な電導体層を成すように、前記酸化物超電導体層２
間を電気的に接続している。そして、前記酸化物超電導
体層２の電気的な接続によって、形成された直列な電導
体層に通電するための電極端子３を、両端部に設置した
構成を成している。
したもので、耐熱性絶縁支持基体１、および酸化物超電
導体層２を多段的に積層化し、さらなる高容量化を図っ
た限流素子である。すなわち、厚さ 0.2mm，一辺30mm程
度の耐熱性絶縁支持基体１の主面に、厚さ50μm 程度の
酸化物超電導体層２を被着形成し、この酸化物超電導体
層２を被着形成された耐熱性絶縁支持基体１を、図２に
図示するように積層・一体に配置するとともに、対向す
る側面側で、接続部2aを成す酸化物超電導体層により、
直列な電導体層を成すように、前記酸化物超電導体層２
間を電気的に接続している。そして、前記酸化物超電導
体層２の電気的な接続によって、形成された直列な電導
体層に通電するための電極端子３を、両端部に設置した
構成を成している。
【００１９】上記構成の多層型化限流素子について、実
施例１の場合と同じ条件で限流試験を行ったところ、臨
界電流Icが90 A、抵抗値が60Ω、限流試験結果87で、自
己回復機能付き限流素子としてすぐれた特性を示した。
施例１の場合と同じ条件で限流試験を行ったところ、臨
界電流Icが90 A、抵抗値が60Ω、限流試験結果87で、自
己回復機能付き限流素子としてすぐれた特性を示した。
【００２０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意な変形、
たとえば、使用目的ないし用途に応じて、方形の代わり
に、長方形なども採り得る。
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意な変形、
たとえば、使用目的ないし用途に応じて、方形の代わり
に、長方形なども採り得る。
【００２１】
【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
簡単な構成でありながら、またコンパクトに構成するこ
とも可能な、信頼性の高い自己回復機能付き限流素子を
提供し得るので、コスト面を含めて実用上多くの利点を
もたらすものといえる。
簡単な構成でありながら、またコンパクトに構成するこ
とも可能な、信頼性の高い自己回復機能付き限流素子を
提供し得るので、コスト面を含めて実用上多くの利点を
もたらすものといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る限流素子の構成例を示す斜視図。
【図２】本発明に係る限流素子の他の構成例を示す斜視
図。
図。
１…耐熱性絶縁支持基体 ２…酸化物超電導体層
2a…接続部を成す酸化物超電導体層 ３…電極端子
2a…接続部を成す酸化物超電導体層 ３…電極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 穣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (1)
- 【請求項１】 耐熱性絶縁支持体と、前記耐熱性絶縁支
持体の両主面にそれぞれ被着形成され、かつ電流の向が
逆方向を成すように接続された超電導体層とを具備して
成ることを特徴とする限流素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5286625A JPH07143668A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 限流素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5286625A JPH07143668A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 限流素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07143668A true JPH07143668A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17706838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5286625A Withdrawn JPH07143668A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 限流素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07143668A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012129400A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Ｓ／ｎ転移型限流器 |
| WO2015046727A1 (ko) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 한국전력공사 | 한류기의 초전도 한류소자 및 한류기의 초전도 한류소자를 제작하는 방법 |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP5286625A patent/JPH07143668A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012129400A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Ｓ／ｎ転移型限流器 |
| WO2015046727A1 (ko) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 한국전력공사 | 한류기의 초전도 한류소자 및 한류기의 초전도 한류소자를 제작하는 방법 |
| KR101535272B1 (ko) * | 2013-09-30 | 2015-07-09 | 한국전력공사 | 한류기의 초전도 한류소자 및 한류기의 초전도 한류소자를 제작하는 방법 |
| US10020437B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-07-10 | Korea Electric Power Corporation | Superconductive current limiting element of current limiter and method for manufacturing superconductive current limiting element of current limiter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |