JPH11204324A - Superconducting apparatus - Google Patents

Superconducting apparatus

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Publication number
JPH11204324A
JPH11204324A JP10007669A JP766998A JPH11204324A JP H11204324 A JPH11204324 A JP H11204324A JP 10007669 A JP10007669 A JP 10007669A JP 766998 A JP766998 A JP 766998A JP H11204324 A JPH11204324 A JP H11204324A
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JP
Japan
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superconducting
tank
insulating
reactor
insulator
Prior art date
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Pending
Application number
JP10007669A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiyunji Nomura
俊自 野村
Eriko Yoneda
えり子 米田
Nobuhisa Takezawa
伸久 竹澤
和行 ▲鶴▼永
Kazuyuki Tsurunaga
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10007669A priority Critical patent/JPH11204324A/en
Publication of JPH11204324A publication Critical patent/JPH11204324A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dielectric strength to the ground of a superconducting apparatus and the dielectric strength of the apparatus at quenching, without having to increase the size of the apparatus as a whole. SOLUTION: A superconducting apparatus is constituted by arranging moduled superconducting reactor elements 3a, each of which incorporates at least an insulated tank 11, a coolant tank 12 housed in the tank 11, a reactor 14 which contains a coolant 13 and a superconducting material housed in the tank 12, a pair of bushings 15 and 16 which are provided pierced through the walls of the tanks 12 and 11 so as to electrically connect the reactor 14 to the outside, and an electrically insulating cooling path 17, which is formed airtightly pierced through the wall of the tank 11 to cool the coolant tank 12 in insulating oil 2, in such a state that the elements 3a are connected in series with each other. When the superconducting device is constituted in this way, the insulated tanks 11 and vacuum vessels which constitute parts of the modules need to exhibit only heat insulating functions. In other words, the insulator which covers the moduled superconducting elements functions as a member that ensures the dielectric strength of the device to ground.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導装置に係
り、特に全体の大型化を招くことなく、耐電圧の向上を
図れるようにした超電導装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting device, and more particularly to a superconducting device capable of improving withstand voltage without increasing the size of the whole.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、超電導コイル装置で代表
される超電導装置の多くは、断熱槽内に冷媒槽を収容
し、この冷媒槽内に冷媒及び超電導体を含む電気部品を
収容し、さらに電気部品と外部とを電気的に接続するた
めに冷媒槽及び断熱槽の壁を貫通させて一対の電流導入
機構を設けたものとなっている。断熱槽は通常、真空層
を主体にして断熱機能を発揮するように構成され、また
電流導入機構はブッシングタイプのものが多用されてい
る。
2. Description of the Related Art As is well known, most superconducting devices represented by a superconducting coil device accommodate a refrigerant tank in a heat insulating tank, and accommodate electric components including a refrigerant and a superconductor in the refrigerant tank. Further, in order to electrically connect the electric component and the outside, a pair of current introduction mechanisms are provided through the walls of the refrigerant tank and the heat insulating tank. Usually, the heat insulating tank is constituted so as to exhibit a heat insulating function mainly by a vacuum layer, and a current introducing mechanism of a bushing type is often used.

【0003】ところで、このような超電導装置における
電気部品を高電圧電路に、たとえば直列に設けた場合に
は、必然的にブッシングの中心導体及び電気部品が高電
圧電路と同じ電位に保たれ、また大気中に露出している
断熱槽の容器が接地される。したがって、断熱槽におけ
る真空層には、断熱機能と電気絶縁機能との両方を発揮
することが要求される。
When electric components in such a superconducting device are provided in a high-voltage circuit, for example, in series, the center conductor of the bushing and the electric components are necessarily kept at the same potential as the high-voltage circuit. The container of the heat insulating tank exposed to the atmosphere is grounded. Therefore, the vacuum layer in the heat insulating tank is required to exhibit both a heat insulating function and an electric insulating function.

【0004】このうち、真空層における電気絶縁機能
は、真空内沿面放電電圧によって評価される。真空内沿
面放電電圧は、沿面距離の増加とともに上昇するが、沿
面距離に対して線形ではなく、沿面距離の増加割合に比
べてそれ程上昇しないことが知られている。すなわち、
真空内沿面距離による絶縁耐力の変化は、一般に距離の
1乗以下と緩やかであるため、電路電圧が高くなるにし
たがって十分に長い沿面距離を確保しなければならず、
装置全体が急激に大きくなるという問題があった。
[0004] Among them, the electrical insulation function in the vacuum layer is evaluated by the discharge voltage inside the vacuum. It is known that the in-vacuum creeping discharge voltage increases as the creepage distance increases, but is not linear with respect to the creepage distance, and does not increase so much as compared with the rate of increase of the creepage distance. That is,
Since the change in the dielectric strength due to the creepage distance in a vacuum is generally a gradual less than the first power of the distance, a sufficiently long creepage distance must be secured as the circuit voltage increases.
There has been a problem that the entire device has grown rapidly.

【0005】また、何らかの原因で超電導体が常電導転
移(クエンチ)した場合、超電導体は抵抗体へと瞬時に
転移する。このため、たとえばコイル状の形態で使用し
ている場合には、コイル巻線のターン間に高電圧が印加
される。このような場合に備えてターン間距離を大きく
する必要がある。しかし、たとえば磁場発生を目的とす
るコイルでは、ターン間距離を大きくすると、コイルそ
のものが大型になるばかりか、コイル全体の電流密度が
低下するためにターン数を増やさなければならず、装置
全体が益々大きくなるという問題があった。
When the superconductor undergoes normal conduction transition (quenching) for some reason, the superconductor instantaneously transitions to a resistor. Therefore, for example, when used in the form of a coil, a high voltage is applied between turns of the coil winding. In such a case, it is necessary to increase the distance between turns. However, for example, in a coil for the purpose of generating a magnetic field, increasing the distance between turns not only increases the size of the coil itself, but also reduces the current density of the entire coil, so the number of turns must be increased. There was a problem that it became larger and bigger.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の超
電導装置にあっては、内部に収容されている超電導部品
の対地絶縁耐力を高めようとしたり、クエンチ時におけ
る絶縁破壊を防止しようとすると、装置全体が著しく大
型化し、応用性に欠ける問題があった。そこで本発明
は、上述した不具合を解消でき、高電圧電路においても
十分に使用可能な超電導装置を提供することを目的とし
ている。
As described above, in the conventional superconducting device, it is necessary to increase the dielectric strength to ground of the superconducting component housed therein or to prevent dielectric breakdown during quench. However, there has been a problem that the entire apparatus is significantly increased in size and lacks applicability. Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting device which can solve the above-mentioned problems and can be sufficiently used even in a high-voltage circuit.

【0007】[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に係る超電導装置では、少なくとも断熱槽
と、この断熱槽内に収容された冷媒槽と、この冷媒槽内
に収容された冷媒及び超電導体を含む電気部品と、この
電気部品と外部とを電気的に接続するために前記冷媒槽
及び断熱槽の壁を貫通して設けられた一対の電流導入機
構と、前記断熱槽の壁を気密に貫通して設けられて前記
冷媒槽の冷却に供される電気絶縁性冷却路とを含むモジ
ュール化された超電導要素を絶縁物中に配置したものと
なっている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the present invention, at least a heat insulating tank, a refrigerant tank housed in the heat insulating tank, and a refrigerant tank housed in the refrigerant tank. Electrical components including a refrigerant and a superconductor, a pair of current introducing mechanisms provided through the walls of the refrigerant tank and the heat insulating tank to electrically connect the electric parts to the outside, and the heat insulating tank. A superconducting element, which is modularized and includes an electrically insulating cooling passage provided in an airtight manner through the wall of the above and provided for cooling the refrigerant tank, is disposed in the insulator.

【0008】また、上記目的を達成するために、請求項
2に係る超電導装置では、少なくとも真空容器と、この
真空容器内に収容された超電導体を含む電気部品と、こ
の電気部品と外部とを電気的に接続するために前記真空
容器の壁を貫通して設けられた一対の電流導入機構と、
前記真空容器の壁を気密に貫通して設けられて前記電気
部品の冷却に供される電気絶縁性冷却路とを含むモジュ
ール化された超電導要素を絶縁物中に配置したものとな
っている。
In order to achieve the above object, a superconducting device according to a second aspect of the present invention includes at least a vacuum container, an electric component including a superconductor housed in the vacuum container, and the electric component and the outside. A pair of current introduction mechanisms provided through the wall of the vacuum vessel for electrical connection,
A modularized superconducting element including an electrically insulating cooling passage provided through the wall of the vacuum vessel in an airtight manner and used for cooling the electric component is disposed in an insulator.

【0009】なお、請求項1,2に係る超電導装置にお
いて、モジュール化された超電導要素を覆う絶縁物は、
高い沿面放電電圧を確保し易い絶縁油や高圧の絶縁性ガ
スが好ましい。
[0009] In the superconducting device according to claims 1 and 2, the insulator covering the modularized superconducting element is:
An insulating oil or a high-pressure insulating gas that easily ensures a high creeping discharge voltage is preferable.

【0010】また、必要な絶縁耐力を得たり、必要な電
流容量を得たりするために、モジュール化された超電導
要素が絶縁物中で複数個、直列接続あるいは並列接続さ
れていてもよい。この場合、各モジュールにおける一方
の電流導入機構の心線は、断熱槽あるいは真空容器の壁
と同電位であってもよいまた、請求項2に係る超電導装
置では、超電導部品を囲むように、真空容器内に熱シー
ルド板が配置されていてもよい。
In order to obtain a necessary dielectric strength or a required current capacity, a plurality of superconducting elements modularized may be connected in series or in parallel in an insulator. In this case, the core wire of one current introduction mechanism in each module may be at the same potential as the wall of the heat insulating tank or the vacuum vessel. In the superconducting device according to claim 2, a vacuum is applied so as to surround the superconducting parts. A heat shield plate may be arranged in the container.

【0011】請求項1及び2に係る超電導装置では、モ
ジュール化された超電導要素を絶縁物中に配置している
ので、モジュールの一部である断熱槽及び真空容器は、
主として断熱機能だけを発揮すればよいことになる。す
なわち、モジュール化された超電導要素を覆っている絶
縁物が対地絶縁耐力を確保する部材として機能する。こ
の場合、絶縁物として絶縁油や絶縁性の高圧ガスを用い
ると、高い沿面放電電圧を確保し易いので、絶縁物層の
厚みを薄くでき、結局、対地絶縁耐力を十分に確保した
状態で装置全体の小型化を実現できる。
In the superconducting device according to the first and second aspects, since the modularized superconducting element is disposed in the insulator, the heat insulating tank and the vacuum vessel that are part of the module are:
It is only necessary to exert mainly the heat insulation function. That is, the insulator covering the modularized superconducting element functions as a member for securing the dielectric strength to ground. In this case, if insulating oil or insulating high-pressure gas is used as the insulator, a high creeping discharge voltage can be easily secured, so that the thickness of the insulator layer can be reduced. The overall size can be reduced.

【0012】また、請求項1及び2に係る超電導装置で
は、モジュール化された超電導要素を絶縁物中に配置し
ているので、複数のモジュールを直列あるいは並列に組
み合わせて1つの超電導装置を構成することによって、
各種仕様の超電導装置に対応できる。さらに、モジュー
ル単体は、それぞれ所定の絶縁耐力を有しているので、
これらを絶縁物中で直列に接続することによって絶縁耐
力を加算することが可能となり、十分大きな対地絶縁耐
力を得ることができる。また、各モジュール内の超電導
部品がクエンチしたとき、装置の導電部両端に加わる電
圧を各超電導部品に分担させることができるので、クエ
ンチしたときに起こり易いターン間絶縁破壊を防止する
ことができる。
Further, in the superconducting device according to the first and second aspects, since the modularized superconducting element is arranged in the insulator, one superconducting device is constituted by combining a plurality of modules in series or in parallel. By
Compatible with superconducting devices of various specifications. Furthermore, since each module has a predetermined dielectric strength,
By connecting these in series in an insulator, it becomes possible to add a dielectric strength, and a sufficiently large ground dielectric strength can be obtained. Further, when the superconducting components in each module are quenched, the voltage applied to both ends of the conductive portion of the device can be shared between the superconducting components, so that turn-to-turn dielectric breakdown, which tends to occur when quenched, can be prevented.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図1には本発明の一実施形態に係
る超電導装置、ここには本発明を超電導リアクトル装置
に適用した例が示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a superconducting device according to an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a superconducting reactor device.

【0014】同図において、1は金属材で形成された外
容器を示している。この外容器1内には絶縁物としての
絶縁油2が収容されており、この絶縁油2中にはモジュ
ール化された2個の超電導リアクトル要素3a,3bが
直列に接続された状態で収容されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an outer container formed of a metal material. An insulating oil 2 as an insulator is accommodated in the outer container 1, and two modular superconducting reactor elements 3 a and 3 b are accommodated in the insulating oil 2 in a state of being connected in series. ing.

【0015】各超電導リアクトル要素3a,3bは、そ
れぞれステンレス鋼などで形成されて断熱槽を構成する
真空容器11と、たとえばステンレス鋼などで形成され
て真空容器11内に収容された冷媒槽12と、この冷媒
槽12内に収容された液体ヘリウムで代表される冷媒1
3と、超電導線を含む部材で形成されて冷媒13中に没
するように冷媒槽12内に収容された電気部品としての
リアクトル14と、リアクトル14と外部とを電気的に
接続するために冷媒槽12及び真空容器11の壁を貫通
して設けられた一対の電流導入機構としてのブッシング
15,16と、真空容器11の壁を気密に貫通して設け
られて冷媒槽12の冷却に供される電気絶縁性冷却路1
7とで構成されている。
Each of the superconducting reactor elements 3a and 3b includes a vacuum vessel 11 made of stainless steel or the like to form a heat insulating tank, and a refrigerant tank 12 made of stainless steel or the like and housed in the vacuum vessel 11. The refrigerant 1 represented by the liquid helium stored in the refrigerant tank 12
3, a reactor 14 formed of a member including a superconducting wire and housed in a coolant tank 12 so as to be immersed in a coolant 13, and a coolant for electrically connecting the reactor 14 and the outside. Bushings 15 and 16 are provided as a pair of current introduction mechanisms provided through the chamber 12 and the wall of the vacuum vessel 11, and are provided airtightly through the wall of the vacuum vessel 11 to cool the refrigerant tank 12. Electrical insulation cooling channel 1
7.

【0016】ブッシング15は、中心導体18の一端側
がリアクトル14の一端に接続されており、中心導体1
8の他端側が冷媒槽12の上壁及び真空容器11の上壁
を貫通して真空容器11の上壁と外容器1の上壁との間
の位置まで延びている。中心導体18の外周部で冷媒槽
12の上壁及び真空容器11の上壁を貫通している部分
には絶縁材19,20が取り付けられており、これら絶
縁材19,20によって中心導体18と冷媒槽12およ
び真空容器11との間の電気的な絶縁が確保されてい
る。
The bushing 15 has one end of the center conductor 18 connected to one end of the reactor 14 and the center conductor 1.
The other end of 8 extends through the upper wall of the refrigerant tank 12 and the upper wall of the vacuum vessel 11 to a position between the upper wall of the vacuum vessel 11 and the upper wall of the outer vessel 1. Insulating materials 19 and 20 are attached to portions of the outer peripheral portion of the center conductor 18 that penetrate the upper wall of the refrigerant tank 12 and the upper wall of the vacuum vessel 11. Electrical insulation between the refrigerant tank 12 and the vacuum vessel 11 is ensured.

【0017】一方、ブッシング16は、中心導体21の
一端側がリアクトル14の他端に接続されており、中心
導体21の他端側が冷媒槽12の上壁及び真空容器11
の上壁を貫通して真空容器11の上壁と外容器1の上壁
との間の位置まで延びている。中心導体21の外周部で
冷媒槽12の上壁を貫通している部分には絶縁材22が
取り付けられており、この絶縁材22によって中心導体
20と冷媒槽12との間の電気的な絶縁が確保されてい
る。すなわち、ブッシング16については、中心導体2
1が真空容器11の上壁を直接的に、かつ気密に貫通し
ており、これによって中心導体21と真空容器11とが
同電位に保たれている。
On the other hand, the bushing 16 has one end of the center conductor 21 connected to the other end of the reactor 14 and the other end of the center conductor 21 connected to the upper wall of the refrigerant tank 12 and the vacuum vessel 11.
And extends to a position between the upper wall of the vacuum vessel 11 and the upper wall of the outer vessel 1. An insulating material 22 is attached to a portion of the outer periphery of the center conductor 21 that penetrates the upper wall of the coolant tank 12, and the insulating material 22 provides electrical insulation between the center conductor 20 and the coolant tank 12. Is secured. That is, for the bushing 16, the center conductor 2
1 penetrates the upper wall of the vacuum vessel 11 directly and airtightly, so that the central conductor 21 and the vacuum vessel 11 are kept at the same potential.

【0018】超電導リアクトル要素3aにおけるブッシ
ング15の中心導体18で、真空容器11の上壁と外容
器1の上壁との間に位置している部分は、外容器1の上
壁を絶縁状態で貫通して設けられたブッシング23の中
心導体24に接続されている。超電導リアクトル要素3
aにおけるブッシング16の中心導体21で、真空容器
11の上壁と外容器1の上壁との間に位置している部分
は、接続導体25を介して超電導リアクトル要素3bに
おけるブッシング15の中心導体18で、真空容器11
の上壁と外容器1の上壁との間に位置している部分に接
続されている。
The portion of the center conductor 18 of the bushing 15 in the superconducting reactor element 3a, which is located between the upper wall of the vacuum vessel 11 and the upper wall of the outer vessel 1, is provided with the upper wall of the outer vessel 1 insulated. It is connected to the center conductor 24 of the bushing 23 provided therethrough. Superconducting reactor element 3
The portion of the center conductor 21 of the bushing 16 in FIG. 3A located between the upper wall of the vacuum vessel 11 and the upper wall of the outer vessel 1 is connected to the center conductor of the bushing 15 At 18, the vacuum vessel 11
Is connected to a portion located between the upper wall of the outer container 1 and the upper wall of the outer container 1.

【0019】一方、超電導リアクトル要素3bにおける
ブッシング16の中心導体21で、真空容器11の上壁
と外容器1の上壁との間に位置している部分は、外容器
1の上壁を絶縁状態で貫通して設けられたブッシング2
6の中心導体27に接続されている。
On the other hand, a portion of the center conductor 21 of the bushing 16 in the superconducting reactor element 3b, which is located between the upper wall of the vacuum vessel 11 and the upper wall of the outer vessel 1, insulates the upper wall of the outer vessel 1. Bushing 2 penetrated in the state
6 are connected to the center conductor 27.

【0020】電気絶縁性冷却路17は、窒化アルミニウ
ム等のように電気絶縁性を示すとともに良熱伝導特性を
示す部材で形成されて一端側が冷媒槽12の上壁に密接
し、他端側が真空容器11の上壁を貫通するように設け
られた電気絶縁性良熱伝導体28と、この電気絶縁性良
熱伝導体28の貫通部分と真空容器11との間に設けら
れて気密性を確保するとともに電気絶縁性良熱伝導体2
8と真空容器11との間を熱的に遮断する環状の電気絶
縁性断熱体29とで構成されている。
The electrically insulating cooling passage 17 is formed of a member having electrical insulation and good thermal conductivity such as aluminum nitride. One end of the cooling passage 17 is in close contact with the upper wall of the refrigerant tank 12, and the other end is a vacuum. An electrically insulating good thermal conductor 28 provided so as to penetrate the upper wall of the container 11, and airtightness is secured between the penetrating portion of the electrically insulating good thermal conductor 28 and the vacuum container 11. And electrically insulating good thermal conductor 2
An annular electrically insulating heat insulator 29 for thermally insulating the space between the vacuum vessel 8 and the vacuum vessel 11 is provided.

【0021】外容器1の上壁で電気絶縁性良熱伝導体2
8に対して同軸的に対向する位置には極低温冷凍機30
が配置されている。この極低温冷凍機30は、最終段冷
却ステージを4K程度に冷却可能な、たとえば蓄冷式の
冷凍機で構成されている。そして、この極低温冷凍機3
0は、最終段冷却ステージを電気絶縁性良熱伝導体28
の端面に密接させるように外容器1の上壁に取り付けら
れている。極低温冷凍機30における冷却ステージおよ
び前述した電気絶縁性断熱体29の回りには、冷却ステ
ージの回りを真空雰囲気に保って外部からの熱侵入を抑
えるための仕切壁31が設けられている。
The upper wall of the outer container 1 is electrically insulating and has a good thermal conductor 2
8 and a cryogenic refrigerator 30
Is arranged. The cryogenic refrigerator 30 is constituted by, for example, a regenerative refrigerator capable of cooling the final cooling stage to about 4K. And this cryogenic refrigerator 3
0 indicates that the last cooling stage is an electrically insulating good heat conductor 28;
Is attached to the upper wall of the outer container 1 so as to be in close contact with the end surface of the outer container 1. A partition wall 31 is provided around the cooling stage of the cryogenic refrigerator 30 and the above-mentioned electrically insulating heat insulator 29 to keep the surroundings of the cooling stage in a vacuum atmosphere and to suppress heat intrusion from the outside.

【0022】なお、図1中、32は各超電導リアクトル
要素3a,3bにおける冷媒槽12の温度を均一化させ
るための均熱導体を示している。この均熱導体32は、
一端側が冷媒槽12に密接し、他端側が真空容器11の
側壁を気密に貫通しており、外周に電気絶縁性断熱層を
備えている。そして、各超電導リアクトル要素3a,3
bを組み上げた状態で隣接するもの同士の端面が密接し
て熱伝導体としての機能を発揮するようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 32 denotes a heat equalizing conductor for equalizing the temperature of the refrigerant tank 12 in each of the superconducting reactor elements 3a and 3b. This heat equalizing conductor 32
One end is in close contact with the refrigerant tank 12, the other end is airtightly penetrated through the side wall of the vacuum vessel 11, and has an electrically insulating heat insulating layer on the outer periphery. And each superconducting reactor element 3a, 3
In the assembled state of b, the end faces of the adjacent ones are brought into close contact so as to exhibit the function as a heat conductor.

【0023】このように構成された超電導リアクトル装
置は、2つのリアクトル14がたとえば電路に直列に介
挿されるようにブッシング23,26の中心導体24,
27が電路に接続され、また外容器1が接地された状態
で使用される。
The superconducting reactor device thus configured has a central conductor 24 of bushings 23 and 26 such that two reactors 14 are inserted in series in an electric circuit, for example.
27 is connected to an electric circuit, and the outer container 1 is used in a state of being grounded.

【0024】このように、モジュール化された超電導リ
アクトル要素3a,3bを勝れた絶縁物である絶縁油2
中に配置しているので、モジュールの一部である真空容
器11は、専ら断熱機能だけを発揮すればよいことにな
る。すなわち、モジュール化された超電導リアクトル要
素3a,3bを覆っている絶縁油2が対地絶縁耐力を確
保する部材として機能する。絶縁材として絶縁油2を用
いると、高い沿面放電電圧を確保し易いので、絶縁物層
の厚みを薄くでき、対地絶縁耐力を十分に確保した状態
で装置全体の小型化を実現できることになる。
As described above, the insulating oil 2 which is an insulator that has won the modularized superconducting reactor elements 3a and 3b
Since it is arranged inside, the vacuum vessel 11 which is a part of the module only needs to exhibit only the heat insulating function. That is, the insulating oil 2 covering the modularized superconducting reactor elements 3a, 3b functions as a member for securing the insulation strength to the ground. When the insulating oil 2 is used as the insulating material, it is easy to secure a high creeping discharge voltage, so that the thickness of the insulating layer can be reduced, and downsizing of the entire apparatus can be realized in a state where the withstand voltage to the ground is sufficiently ensured.

【0025】また、この超電導リアクトル装置では、モ
ジュール化された超電導リアクトル要素3a,3bを絶
縁油2中で直列に接続して1つの装置を構成する方式を
採用している。したがって、モジュールの個数及び組合
せを選択することによって、各種仕様の超電導リアクト
ル装置に対応できる。
Further, in this superconducting reactor device, a system in which modularized superconducting reactor elements 3a and 3b are connected in series in insulating oil 2 to constitute one device is adopted. Therefore, by selecting the number and combination of modules, it is possible to cope with superconducting reactor devices of various specifications.

【0026】さらに、モジュール単体は、それぞれ所定
の絶縁耐力を有しているので、これらを絶縁油2中で直
列に接続することによって絶縁耐力を加算することが可
能となり、十分大きな対地絶縁耐力を得ることができ
る。
Further, since each of the modules has a predetermined dielectric strength, it is possible to add the dielectric strength by connecting them in series in the insulating oil 2 and to obtain a sufficiently large dielectric strength to ground. Obtainable.

【0027】また、各モジュール内のリアクトル14、
つまり超電導部品がクエンチしたとき、ブッシング2
3,26の中心導体24,27間に加わる電圧を各超電
導部品に分担させることができるので、クエンチしたと
きに起こり易いターン間絶縁破壊も防止することができ
る。
Further, the reactor 14 in each module,
In other words, when the superconducting parts quench, the bushing 2
Since the voltage applied between the central conductors 24 and 27 of the third and second conductors can be shared among the superconducting components, it is possible to prevent the inter-turn dielectric breakdown which is likely to occur when quenched.

【0028】図2には本発明の別の実施形態に係る超電
導装置、ここにも本発明を超電導リアクトル装置に適用
した例が示されている。そして、この図では図1と同一
機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。
FIG. 2 shows a superconducting device according to another embodiment of the present invention, and also shows an example in which the present invention is applied to a superconducting reactor device. In this figure, the same functional parts as in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.

【0029】この例に係る超電導リアクトル装置が先の
例と異なる点は、モジュール化された超電導リアクトル
要素3a′,3b′の構成にある。すなわち、この例に
係る超電導リアクトル要素3a′,3b′では、冷媒及
び冷媒槽を用いることなく、断熱槽としての真空容器1
1内に超電導部品としてのリアクトル14を収容してい
る。そして、リアクトル14を電気絶縁性冷却路17を
媒体として極低温冷凍機30で超電導転移温度以下に直
接的に冷却している。
The superconducting reactor according to this embodiment differs from the previous embodiment in the configuration of modularized superconducting reactor elements 3a 'and 3b'. That is, in the superconducting reactor elements 3a 'and 3b' according to this example, the vacuum vessel 1 as the heat insulating tank is used without using the refrigerant and the refrigerant tank.
A reactor 14 as a superconducting component is housed in the reactor 1. Then, the reactor 14 is directly cooled to a temperature lower than the superconducting transition temperature by the cryogenic refrigerator 30 using the electrically insulating cooling path 17 as a medium.

【0030】このように構成しても、モジュール化され
た超電導リアクトル要素3a′,3b′を勝れた絶縁物
である絶縁油2中に配置しているので、モジュールの一
部である真空容器11は専ら断熱機能だけを発揮すれば
よいことになる。したがって、図1に示す例と同様の効
果を発揮させることができる。
Even in such a configuration, since the modularized superconducting reactor elements 3a 'and 3b' are arranged in the insulating oil 2 which is a superior insulator, the vacuum vessel which is a part of the module is provided. 11 only needs to exhibit only the heat insulating function. Therefore, the same effect as the example shown in FIG. 1 can be exerted.

【0031】なお、この例の場合、リアクトル14の回
りに熱シールド板を配置し、この熱シールド板を極低温
冷凍機30の最終段以外の冷却ステージで所定温度に冷
却し、リアクトル14に輻射で侵入しようとする熱を除
去するようにしてもよい。
In this case, a heat shield plate is arranged around the reactor 14, and the heat shield plate is cooled to a predetermined temperature by a cooling stage other than the last stage of the cryogenic refrigerator 30, and radiated to the reactor 14. The heat which is going to penetrate may be removed.

【0032】図3には超電導要素をモジュール化したこ
とによる応用例の概念図が示されている。すなわち、こ
の例では、たとえば絶縁耐力1kV、通電容量600A
のモジュール化された超電導リアクトル要素3をx方向
に8並列、y方向に4直列構成とすることによって、絶
縁耐圧4kV、通電容量5kAの超電導リアクトル装置
を構成している。
FIG. 3 shows a conceptual diagram of an application example in which a superconducting element is modularized. That is, in this example, for example, a dielectric strength of 1 kV and a conduction capacity of 600 A
By forming the superconducting reactor elements 3 modularized into 8 parallel in the x direction and 4 series in the y direction, a superconducting reactor device with a dielectric strength of 4 kV and a conduction capacity of 5 kA is configured.

【0033】なお、上述した各例では、対地絶縁を確保
する絶縁物として絶縁油2を用いているが、所定圧力の
絶縁性ガスを用いてもよい。また、超電導部品を冷却す
る手段も極低温冷凍機に限らず、冷却源と被冷却物との
間を電気絶縁を考慮に入れたヒートパイプで接続するな
ど、種々の方法を採用できる。さらに、本発明は、リア
クトルに限らず各種の超電導装置にも適用することがで
きる。
In each of the above-described examples, the insulating oil 2 is used as an insulator for securing ground insulation, but an insulating gas of a predetermined pressure may be used. Also, the means for cooling the superconducting parts is not limited to the cryogenic refrigerator, and various methods can be adopted, such as connecting a cooling source and an object to be cooled with a heat pipe taking electrical insulation into consideration. Further, the present invention can be applied not only to the reactor but also to various superconducting devices.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全体の大型化を招くことなく、対地絶縁耐力の向上と、
超電導部品がクエンチしたときに起こり易い絶縁破壊の
防止とを実現できる。
As described above, according to the present invention,
Without increasing the overall size, improve the ground insulation strength,
It is possible to prevent dielectric breakdown, which tends to occur when the superconducting component is quenched.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る超電導装置の縦断面
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a superconducting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別の実施形態に係る超電導装置の縦断
面図
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a superconducting device according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の更に別の実施形態に係る超電導装置の
概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram of a superconducting device according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…外容器 2…絶縁油 3,3a,3b,3a′,3b′…モジュール化された
超電導リアクトル要素 11…断熱槽としての真空容器 12…冷媒槽 13…冷媒 14…リアクトル 15,16,23,26…電流導入機構としてのブッシ
ング 17…電気絶縁性冷却路 18,21,24,27…中心導体 25…接続導体 28…電気絶縁性良熱伝導体 29…電気絶縁性断熱体 30…極低温冷凍機 31…仕切壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer container 2 ... Insulating oil 3, 3a, 3b, 3a ', 3b' ... Modularized superconducting reactor element 11 ... Vacuum container as heat insulation tank 12 ... Refrigerant tank 13 ... Refrigerant 14 ... Reactor 15, 16, 23 , 26: bushing as a current introduction mechanism 17: electric insulating cooling path 18, 21, 24, 27 ... central conductor 25 ... connecting conductor 28: electric insulating good thermal conductor 29 ... electric insulating heat insulator 30 ... cryogenic Refrigerator 31 ... partition wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲鶴▼永 和行 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor ▲ Tsuru ▼ Kazuyuki Naga 1st Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu plant of Toshiba Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも断熱槽と、この断熱槽内に収容
された冷媒槽と、この冷媒槽内に収容された冷媒及び超
電導体を含む電気部品と、この電気部品と外部とを電気
的に接続するために前記冷媒槽及び断熱槽の壁を貫通し
て設けられた一対の電流導入機構と、前記断熱槽の壁を
気密に貫通して設けられて前記冷媒槽の冷却に供される
電気絶縁性冷却路とを含むモジュール化された超電導要
素を絶縁物中に配置して構成されていることを特徴とす
る超電導装置。
At least a heat insulating tank, a refrigerant tank housed in the heat insulating tank, an electric component including a refrigerant and a superconductor housed in the refrigerant tank, and electrically connecting the electric component and the outside. A pair of current introduction mechanisms provided through the wall of the refrigerant tank and the heat insulating tank for connection, and electricity provided for airtightly penetrating the wall of the heat insulating tank and used for cooling the refrigerant tank. A superconducting device characterized by comprising a modularized superconducting element including an insulating cooling passage arranged in an insulator.
【請求項2】少なくとも真空容器と、この真空容器内に
収容された超電導体を含む電気部品と、この電気部品と
外部とを電気的に接続するために前記真空容器の壁を貫
通して設けられた一対の電流導入機構と、前記真空容器
の壁を気密に貫通して設けられて前記電気部品の冷却に
供される電気絶縁性冷却路とを含むモジュール化された
超電導要素を絶縁物中に配置して構成されていることを
特徴とする超電導装置。
2. An electric part including at least a vacuum container, a superconductor housed in the vacuum container, and a wall penetrating the vacuum container for electrically connecting the electric part to the outside. A modularized superconducting element including a pair of provided current introduction mechanisms and an electrically insulating cooling passage provided through the wall of the vacuum vessel in an airtight manner and used for cooling the electric component is placed in an insulator. A superconducting device characterized by being arranged in a superconductor.
【請求項3】モジュール化された前記超電導要素が前記
絶縁物中に複数個直列または並列に接続されて設けられ
ていることを特徴とする請求項1または2に記載の超電
導装置。
3. The superconducting device according to claim 1, wherein a plurality of said superconducting elements modularized are provided in said insulator so as to be connected in series or in parallel.
【請求項4】前記絶縁物は、絶縁油または絶縁性ガスで
あることを特徴とする請求項1,2,3の何れか1項に
記載の超電導装置。
4. The superconducting device according to claim 1, wherein the insulator is an insulating oil or an insulating gas.
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