JPH08190819A - 超伝導体送電線路 - Google Patents
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Abstract
実現する。 【解決手段】 伝導性の高い金属製または合金製の柔軟
な接合部(2)によって端部が接続される複数の高臨界
温度を有する超伝導性材料でできた管状部分(1)と、
低温流体が内部を流れ前記管状部分の内部に延在する第
1の管(3)と、内部が真空となっていて前記管状部分
(1)の周囲を被覆する第2の管(5)とを備える。
Description
制限の2つの機能を確実にする超伝導体を用いた送電線
路に関する。
路によって中圧/高圧(例えば20kV/400kV)
変電所に接続された中圧(例えば20kV)発電機を備
える電気エネルギ生成セットにおいて制限のない独特の
用途を達成することができる。この送電線路を流れる電
流はかなり高く(例えば約20kA)、通常断面の大き
い(直径:500mm)導線を用いるが、この導線は直
径の大きい(通常1メートル)金属導管内を循環する流
体(一般に空気)によって冷却される。このような送電
線路における損失は約3000kW/km/GWであ
る。
可能とする低臨界温度の超伝導体を用いてこの送電線路
を実現することが注目されている。このような送電線路
には複雑な低温設備を多数必要とする。これはヘリウム
(4.2K)が液化されるよう低温度に保持することを
考慮するためである。さらに費用がかかるが、許容可能
な程度に低温損失を制限するために多量の断熱物質を使
用する必要がある。このためこのような送電線路は現在
では存在しない。
界温度を有する超伝導性セラミックの出現により、経済
的また技術的な点から好ましい実現を予想することが可
能となった。
を使用する研究が行われている。超伝導性材料の特性を
利用し、電流の臨界値を越えて抵抗のほとんどない超伝
導状態から抵抗がかなり高い通常の状態に移行させるこ
とができる。制限しなければ定格電流の値の例えば少な
くとも20倍になる短絡電流の値を例えば定格電流の値
の5倍等所定の値に制限することもできる。この制限に
よって短絡電流が原因で生じると考えられるあらゆる障
害を避けることができる。また、送電線と発電機と変圧
器との寸法決定に関して重要な利益を得ることもでき
る。
護する必要のある線上に直列接続される。
伝達および電流制限の2つの役割を果たす超伝導体送電
線路を実現し、利点および性能を向上させることにあ
る。
び電流制限のための送電線路であって、伝導性の高い金
属製または合金製の柔軟な接合部によって端部が接続さ
れる複数の高臨界温度を有する超伝導性材料でできた管
状部分と、低温流体が内部を流れ前記管状部分の内部に
延在する第1の管と、内部が真空となっていて前記管状
部分の周囲を被覆する第2の管とを備えることを特徴と
する。
べる本発明の実施の形態の記述および添付の図面の参照
のもとに明らかとなるだろう。
つの相を表す概略図である。三相結線は同一定格の単相
送電線路を3つ有し、二次元または三次元に配されてい
る。
超伝導性材料、例えば式Bi2 Sr2 CoCu2 O8 の
セラミックでできた管状部分1を有し、これらの部分の
長さは例えば約10メートルである。
部2を介して2つずつ接続され、電気伝導度の秀れた銅
または合金によって実現することが好ましい。接合部が
柔軟なことによって必要なときには曲線形態の接続を得
ることもできる。
取り付けられた管3内を循環する低温流体によって冷却
される。循環の様子を図1の矢印4で表す。低温流体は
大気圧の液体窒素でありここで温度は65〜77Kの範
囲にある。
あることによる。金属管は例えば鋼製で超伝導性管部分
全体を取り囲んでいる。管はその両端で絶縁体6によっ
て保持され、中央位置にも図示しないが絶縁体が設けら
れている。
る。
向のしきり弁を備えたライン8によって行われ、液体窒
素の蒸発によって生じる窒素ガスの排出を確実にする。
しきり弁は例えば短絡の場合に超伝導体部分が通常の状
態へ遷移するときに介入する。
に超伝導体部分間の接合部を表す。
一方が接続されるべき超伝導体部分、つまり図2中の部
分1Aに溶接され、他方が金属22の第1の端部に溶接
されている。この被覆22の第2の端部は、接続される
べき第2の超伝導体部分上に支えられるようになってい
る。被覆22の可撓性は接合部に所望の柔軟性を付与
し、接続に必要な曲率を達成する。被覆によってさら
に、例えば送電線路を冷却する際に生じる異なる膨張度
を超伝導性管状部分の端部でスライドすることにより補
償することができる。
く、これによりある程度の柔軟性が得られる。管3と管
状要素1との間の空間には充填材11が充填され、管3
と超伝導性管状要素との間の熱接触を効率よいものとし
ている。このような材料は例えばエポキシ樹脂またはポ
リウレタンであり、ポリアミド6(BASF社製LUT
RAMID B4)が好ましい。
Wの三相交流送電線路は長さ400メートルで、相電圧
20kVで、28kAの規格電流を運搬することを目的
とする。
た超伝導性導線と冷却管と絶縁管として知られる要素を
備えている。以下、相送電線路に関して述べる。
Cu2 O8 でできた40の管状部分からなり、各部分は
直径200mm、長さ10メートルである。超伝導状態
において100A/mm2 の電流密度が得られる。
厚さは4mmである。通常機能に使用される液体窒素は
過冷却窒素であって、相送電線路の一端から65Kで注
入され他端から75Kで集められる。流量は約1.8k
g/sである。
さは約5mmである。管内は約1トールの真空に保持さ
れている。
は導線と接合部とに起因する損失が含まれ、このため熱
損失を伴う。低温機械にはこの損失を補償する機能が備
えられ、約1MWの電気を吸収することができる。これ
は接続における通過電力1000に対して1(0.1
%)を表す。これは長さ400mの従来の接続において
対応する比率を表す1000に対して1.2(0.12
%)に近いものである。
0kAに制限されるように送電線路の寸法を設定する。
で上昇するがこれは許容範囲内にあり、この状態で各相
において約100kgまたは125リットルの窒素が気
化される。または約100立方メートルの蒸気が生成さ
れる。これはシステムを温度77Kの低温に保持し、迅
速に機能できる状態に置くことのできるような、送電線
路の管に含まれる窒素の総量のわずかな部分に対応する
のみである。
示す拡大図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 電流伝達および電流制限のための送電線
路であって、伝導性の高い金属製または合金製の柔軟な
接合部(2)によって端部同士が接続される複数の高臨
界温度を有する超伝導性材料でできた管状部分(1)
と、低温流体が内部を流れ前記管状部分の内部に延在す
る第1の管(3)と、内部が真空となっていて前記管状
部分(1)の周囲を被覆する第2の管(5)とを備える
ことを特徴とする送電線路。 - 【請求項2】 柔軟な接合部(2)が被覆(22)に結
合された環(21)を有することを特徴とする請求項1
に記載の送電線路。 - 【請求項3】 充填材(11)が超伝導性管状部分
(1)と前記第1の管(3)との間に設置されることを
特徴とする請求項1または2に記載の送電線路。 - 【請求項4】 前記充填材(11)がポリアミド族とエ
ポキシ樹脂とポリウレタンとの中から選択されることを
特徴とする請求項3に記載の送電線路。 - 【請求項5】 前記第1の管(3)が波形に形成される
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載
の送電線路。 - 【請求項6】 前記第1の管(3)が定方向の仕切り弁
(9)を備える接続ライン(8)によって外部と連通す
ることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記
載の送電線路。 - 【請求項7】 前記第2の管(5)が少なくとも1つの
ポンプ機構(7)に接続されることを特徴とする請求項
1から6のいずれか一項に記載の送電線路。 - 【請求項8】 超伝導性管状部分の材料がBi2 Sr2
CoCu2 O8 型のセラミックであることを特徴とする
請求項1から7のいずれか一項に記載の送電線路。 - 【請求項9】 低温流体が温度が65〜77Kの窒素で
あることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に
記載の送電線路。
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