JPH076683A - 超電導限流器 - Google Patents

超電導限流器

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Publication number
JPH076683A
JPH076683A JP5144004A JP14400493A JPH076683A JP H076683 A JPH076683 A JP H076683A JP 5144004 A JP5144004 A JP 5144004A JP 14400493 A JP14400493 A JP 14400493A JP H076683 A JPH076683 A JP H076683A
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JP
Japan
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coil
insulating material
heat insulating
cylindrical body
superconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5144004A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Ohashi
隆 大橋
Shuichiro Motoyama
修一郎 本山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
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Priority to DE69401722T priority patent/DE69401722T2/de
Priority to EP94302179A priority patent/EP0620630A1/en
Priority to EP94302178A priority patent/EP0620570B1/en
Priority to US08/218,809 priority patent/US5546261A/en
Publication of JPH076683A publication Critical patent/JPH076683A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 【目的】 通常運転時にコイルの抵抗分により発生する
ジュール熱に超電導磁気遮蔽体が曝されても、クエンチ
する電流が変動したり、低下したりするのを防止でき、
しかも所定の強度を保持する。 【構成】 超電導体よりなる円筒体5は軟鉄製のコア1
の外周に配置されている。FRPよりなる断熱材6は円
筒体5の外周に配置されている。送配電線に接続された
コイル7は断熱材6の外周に巻回されている。そして、
コイル7により発生したジュール熱は断熱材6により遮
蔽されて円筒体5には伝導されない。また、コア1の外
周にコイル7が巻回され、その外周に円筒体5が配置さ
れている場合でも、コイル7と円筒体5との間に断熱材
6が介装される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導磁気遮蔽体の
磁気遮蔽効果を利用した超電導限流器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、電力需要の増加に伴って送配電系
統の大容量化、大規模化が進み、落雷等の事故時には非
常に大きな短絡電流が流れる傾向にある。この短絡電流
から送配電機器を守るために変圧器や遮断器の大容量化
を図らなければならなかった。そこで、送配電系統に事
故が起こった際に生じる短絡電流を抑制するために限流
器を設置し、その限流器のインピーダンスにより短絡電
流を所定レベル以下に抑制する方法が提案されている。
【0003】このような超電導限流器として特開平2−
105402号公報に開示されているようなものがあ
る。この磁気遮蔽型超電導限流器の基本構造は超電導磁
気遮蔽体製の筒の外周にコイルを巻回したものである。
そして、通常運転時はコイルによって発生する磁場が超
電導磁気遮蔽体のマイスナー効果により排斥されるので
インダクタンス分は極めて小さく、送電損失は生じな
い。
【0004】しかし、一旦事故が発生し、短絡電流が流
れると超電導磁気遮蔽体が常電導体に転移(クエンチ)
し、コイルにインダクタンスが生じて、短絡電流を抑制
する。この超電磁気遮蔽体を超電導状態にするには極低
温にする必要がある。そのため、少なくとも超電導磁気
遮蔽体を液体窒素等の冷却液に浸漬している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、通常運転時
にコイルの抵抗分により発生するジュール熱に超電導磁
気遮蔽体が曝されて、臨界温度が変動したり、下がった
りすることによりクエンチする電流が変動したり、低下
したりしてしまうという問題があった。しかも、超電導
磁気遮蔽体はその外周にコイルが巻回されて機械的応力
が加えられているため、超電導磁気遮蔽体をその応力に
耐え得る構造にしなければないないという問題があっ
た。
【0006】この発明は上記従来の問題に着目してなさ
れたものであって、その目的は、通常運転時にコイルの
抵抗分により発生するジュール熱に超電導磁気遮蔽体が
曝されても、クエンチする電流が変動したり、低下した
りすることなく、しかも所定の強度を保持できる超電導
限流器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明では、超電導体よりなる筒体
と、その筒体の外周に巻回されて電力線に接続されるコ
イルとを備えた超電導限流器において、前記筒体とコイ
ルとの間に断熱材を介装したことを特徴とする。また、
請求項2に記載の発明では、超電導体よりなる筒体と、
その筒体内に巻回状態で配置されて電力線に接続される
コイルとを備えた超電導限流器において、前記筒体とコ
イルとの間に断熱材を介装したことを特徴とする。
【0008】
【作用】この発明の超電導限流器では、超電導体よりな
る筒体とコイルとの間に断熱材が介装されていることか
ら、通常運転時にコイルに流れる電流によって発生する
ジュール熱は断熱材により遮断される。そのため、ジュ
ール熱が超電導体に伝達されるのが抑制される。従っ
て、超電導体の臨界温度の変動や低下が防止され、クエ
ンチする電流の変動や低下が防止されて、安定した限流
特性が得られる。
【0009】また、筒体の外周に断熱材を介してコイル
を巻回した場合には、コイルの巻回による圧力が断熱材
に吸収されるため、筒体に加わる応力が緩和される。加
えて、筒体内にコイルが断熱材を介して巻回状態で配置
されている場合には、最外周に位置する超電導体が外部
から効果的に冷却され、超電導限流器の性能が保持され
る。
【0010】
【実施例】(第1実施例)以下に、請求項1に記載の発
明を具体化した第1実施例について図1〜3に基づいて
説明する。
【0011】図1,2に示すように、円柱状のコア1は
同一形状をなす円柱体2とともに、一対の小判型の支持
体3間の上下両端位置でねじ4にて締付固定されてい
る。このコア1は軟鉄や珪素鋼板などの鉄系材料により
形成され、円柱体2と両支持体3とで磁力線の閉回路が
構成されている。超電導体よりなる円筒体5はコアの外
周に配置されている。この円筒体5はビスマス(Bi):
ストロンチウム(Sr):カルシウム(Ca):銅(Cu)=
2:2:1:2の組成物などが用いられるが、所定の低
温で超電導性を有する材料であればよい。なお、超電導
体はBi23 、CuO、SrCO3 などの粉末を調合す
ることにより調製される。
【0012】円筒状の断熱材6はこの円筒体5の外周に
密着状態で配置されている。この断熱材6はFRP、塩
化ビニル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラス繊
維などで形成されている。コイル7はエナメル線などの
被覆電線よりなり、断熱材6の外周に巻回状態で配置さ
れている。このコイル7は一定の線径で所定回数巻回さ
れて、1層又は多層に形成され、送電線や配電線などの
電力線に接続されている。そして、この超電導限流器は
液体窒素や液体ヘリウムなどの冷却液に浸漬され、所定
の極低温に冷却保持されている。
【0013】さて、この実施例の超電導限流器Sでは、
超電導体よりなる円筒体5とコイル7との間に断熱材6
が介装されていることから、通常運転時にコイル7に流
れる電流によって発生するジュール熱は断熱材6により
遮断される。従って、超電導体よりなる円筒体5にジュ
ール熱が伝播されるのが抑制され、そのため超電導体の
臨界温度が変化したり、低下したりするのが抑制され
る。その結果、超電導体のクエンチする電流が変動した
り、低下したりすることが防止され、安定した限流特性
が得られる。
【0014】そして、通常運転時には、超電導体の磁気
遮蔽効果が発現されて、コイル7のインダクタンスは非
常に小さくなるとともに、そのインピーダンスが小さく
なり、送電系統の電力損失が防止される。一方、送電系
統に事故が起こって大きな短絡電流が流れると、コイル
7に生じる磁界が大きくなって超電導体の臨界磁場を越
え、磁気遮蔽効果が消滅する。そのため、コイル7のイ
ンピーダンスが非常に大きくなり、コイル7に流れる短
絡電流を抑制する。
【0015】また、円筒体5の外周に断熱材6を介して
コイル7が巻回されていることから、コイル7の巻回に
よる圧力が断熱材6に吸収されるため、円筒体5に加わ
る圧力が緩和される。そのため、超電導限流器Sに傷が
つくのが防止され、その機械的強度を確保できるととも
に、通常運転時やクエンチしたときの衝撃による超電導
限流器Sの振動を防止することができる。
【0016】次に、このような超電導限流器を用いて、
以下のような試験を行った。試験装置においては、コア
は軟鉄製で、外径38mm、長さ60mmである。円筒体5
はビスマス(Bi):ストロンチウム(Sr):カルシウム
(Ca):銅(Cu)=2:2:1:2の組成を有し、外径
50mm、内径40mm、長さ50mmで、その臨界電流密度
が温度77Kで1000A/cm2 である。断熱材6はF
RP製で、外径55〜70mm、内径52mm、長さ50mm
である。コイル7はエナメル線よりなり、直径1mmで2
00回巻回されて、1層に形成されている。なお、図示
しない液体窒素を収容する容器はステンレス製で、内径
180mm、外径200mm、高さ300mmである。
【0017】そして、図3に示すように、超電導限流器
Sは抵抗8を介して交流電源9に接続されるとともに、
電流計10がこの回路に直列に接続され、かつ電圧計1
1が超電導限流器Sに並列に接続される。そして、下記
表1に示すように、断熱材6の外径と肉厚を変えるか又
は断熱材6のない試験装置を用いて試験を行った。この
試験装置の超電導限流器Sに3Aの定常電流が流れるよ
うに交流電源9の電圧を調整して15分間その状態を保
持した後、一定速度で電圧を上昇させ、超電導体がクエ
ンチする電流を測定した。その結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1の試験装置No.1〜4に示したよう
に、超電導体よりなる円筒体5とコイル7との間に断熱
材6を介装することにより、コイル7により発生するジ
ュール熱が遮断され、超電導体がクエンチする電流を大
きくすることができる。すなわち、クエンチする電流を
断熱材6を用いない場合(試験装置No.5)に比べて、
117〜147%まで大きくすることができる。従っ
て、超電導限流器Sの限流特性を安定化させることがで
きる。 (第2実施例)以下に、請求項2に記載の発明を具体化
した第2実施例について図4に基づいて説明する。な
お、この実施例では、円筒体、コイル及び断熱材の配置
が、前記第1実施例と異なっている。
【0020】すなわち、図4に示すように、コイル7は
コア1の外周に所定回数巻回されて、1層に形成され
る。円筒状の断熱材6はこのコイル7の外周に密着状態
で配置されている。超電導体よりなる円筒体5はこの断
熱材6の外周に配置されている。
【0021】さて、この実施例の超電導限流器Sはコイ
ル7と超電導体よりなる円筒体5との間に断熱材6が介
装されていることから、この実施例においてもコイル7
で発生するジュール熱は断熱材6により遮断される。従
って、超電導体のクエンチする電流の変動や低下が防止
され、安定した限流特性が得られる。加えて、この実施
例では、超電導体よりなる円筒体5が最外周に配置され
ていることから、円筒体5が冷却液である液体窒素に直
接接触し、円筒体5の冷却効率が向上する。
【0022】次に、このような超電導限流器Sを用い
て、以下のような試験を行った。試験装置においては、
コア1は軟鉄製で、外径28〜33mm、長さ60mmであ
る。コイル7はエナメル線よりなり、直径0.3mmで2
00回巻回されて、1層に形成した。断熱材6はFRP
製で、外径38mm、内径30〜35mm、長さ50mmであ
る。円筒体5はビスマス(Bi):ストロンチウム(S
r):カルシウム(Ca):銅(Cu)=2:2:1:2の
組成を有し、外径50mm、内径40mm、長さ50mmで、
その臨界電流密度が温度77Kで1000A/cm2 であ
る。
【0023】そして、前記図3に示すように、超電導限
流器Sを交流電源9に接続した。次に、表2に示すよう
に、断熱材6の内径と肉厚を変えるか又は断熱材6のな
い試験装置を用い、第1実施例と同様にして超電導体が
クエンチする電流を測定した。その結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】表1の試験装置No.6,7に示したよう
に、超電導体よりなる円筒体5とコイル7との間に断熱
材6を介装することにより、超電導体がクエンチする電
流を大きくすることができる。すなわち、クエンチする
電流を断熱材6がない場合(試験装置No.8)に比べ
て、121〜135%まで大きくすることができる。
【0026】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を例
えば次のように任意に変更して具体化してもよい。 (a)コイル7を超電導体により構成して限流器として
の性能を高めること。 (b)超電導体として、イットリウム系(Y系)のも
の、テルル系(Tl系)のもの、ビスマス(Bi)−スト
ロンチウム(Sr)−カルシウム(Ca)−銅(Cu)−酸素
(O)よりなるビスマス系酸化物、ニオブ(Nb)−チ
タン(Ti)、ニオブ(Nb)−スズ(Sn)よりなる
ニオブ合金化合物などを用いること。 (c)断熱材6として、内部が真空のものや気泡が入っ
たものを用い、断熱効果を高めること。 (d)超電導体よりなる筒体を複数のリング状薄板で構
成すること。また、筒体を楕円筒状や多角筒状などに形
成すること。 (e)コイル7の外周及び内周の双方に超電導体を配置
して超電導限流器の性能を高めること。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
通常運転時にコイルの抵抗分により発生するジュール熱
に超電導磁気遮蔽体が曝されても、クエンチする電流が
変動したり、低下したりすることなく、しかも所定の強
度を保持できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を具体化した第1実施例の超電導限流
器を示す斜視図である。
【図2】同じく超電導限流器の要部を示す断面図であ
る。
【図3】超電導限流器を交流電源に接続した状態を示す
回路図である。
【図4】第2実施例の超電導限流器の要部を示す断面図
である。
【符号の説明】
5…超電導体よりなる円筒体、6…断熱材、7…コイ
ル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導体よりなる筒体と、その筒体の外
    周に巻回されて電力線に接続されるコイルとを備えた超
    電導限流器において、 前記筒体とコイルとの間に断熱材を介装したことを特徴
    とする超電導限流器。
  2. 【請求項2】 超電導体よりなる筒体と、その筒体内に
    巻回状態で配置されて電力線に接続されるコイルとを備
    えた超電導限流器において、 前記筒体とコイルとの間に断熱材を介装したことを特徴
    とする超電導限流器。
JP5144004A 1993-03-26 1993-06-15 超電導限流器 Pending JPH076683A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5144004A JPH076683A (ja) 1993-06-15 1993-06-15 超電導限流器
DE69401722T DE69401722T2 (de) 1993-03-26 1994-03-25 Supraleitende Anordnung zur Fehlerstrombegrenzung
EP94302179A EP0620630A1 (en) 1993-03-26 1994-03-25 Superconducting fault current limiter
EP94302178A EP0620570B1 (en) 1993-03-26 1994-03-25 Superconducting fault current limiter
US08/218,809 US5546261A (en) 1993-03-26 1994-03-28 Superconducting fault current limiter

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JP5144004A JPH076683A (ja) 1993-06-15 1993-06-15 超電導限流器

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ID=15352080

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JP5144004A Pending JPH076683A (ja) 1993-03-26 1993-06-15 超電導限流器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998002949A1 (de) * 1996-07-13 1998-01-22 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Supraleitender kurzschlussstrombegrenzer

Cited By (2)

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WO1998002949A1 (de) * 1996-07-13 1998-01-22 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Supraleitender kurzschlussstrombegrenzer
US6016094A (en) * 1996-07-13 2000-01-18 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Superconducting short circuit current limiter

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