JPS6346968B2 - - Google Patents
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- JPS6346968B2 JPS6346968B2 JP55136519A JP13651980A JPS6346968B2 JP S6346968 B2 JPS6346968 B2 JP S6346968B2 JP 55136519 A JP55136519 A JP 55136519A JP 13651980 A JP13651980 A JP 13651980A JP S6346968 B2 JPS6346968 B2 JP S6346968B2
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- Japan
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- coil
- superconducting
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- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、コイル電流の調整を可能にする励磁
装置を備えた超電導コイルの常電導状態転移発生
時におけるその拡大範囲を監視するための超電導
コイルの運転状態監視方法に関する。
装置を備えた超電導コイルの常電導状態転移発生
時におけるその拡大範囲を監視するための超電導
コイルの運転状態監視方法に関する。
超電導コイルは最近広く実用されつつあるが、
その適用例として同期機の界磁巻線を超電導状態
に構成した超電導同期機がある。この種の超電導
同期機は一般同期機に比べ機器サイズ縮小、損失
低減、系統に供給できる進相無効電力を定格
KVA一杯にとれる（一般同期機では安定度の制
約、コイル端加熱の制約があり不可能である。）
等の利点があり、電力系統の発電機、調相機に使
用して大きなメリツトがある。
その適用例として同期機の界磁巻線を超電導状態
に構成した超電導同期機がある。この種の超電導
同期機は一般同期機に比べ機器サイズ縮小、損失
低減、系統に供給できる進相無効電力を定格
KVA一杯にとれる（一般同期機では安定度の制
約、コイル端加熱の制約があり不可能である。）
等の利点があり、電力系統の発電機、調相機に使
用して大きなメリツトがある。
界磁巻線は超電導状態にあるので平常は純粋イ
ンダクタンスＬで抵抗は実用上零であり、電流If
が流れているとき１／２LI2 fの電磁エネルギを貯えて いる。界磁磁界の急変、度の異常上昇等の異常現
象のために超電導状態の部分破壊発生すると、そ
の部分は常電導転移による抵抗ｒとなり、流通電
流Ifによりｒ・I2 fの熱を発生する。
ンダクタンスＬで抵抗は実用上零であり、電流If
が流れているとき１／２LI2 fの電磁エネルギを貯えて いる。界磁磁界の急変、度の異常上昇等の異常現
象のために超電導状態の部分破壊発生すると、そ
の部分は常電導転移による抵抗ｒとなり、流通電
流Ifによりｒ・I2 fの熱を発生する。
この発熱がヘリウム冷却により除去できる場合
には常電導転移の範囲は拡大がしない。しかしそ
うでない場合には常電導転移範囲の拡大が起こ
り、コイル全域にわたる常電導転移に至る。後者
の場合にはコイルのエネルギを外部へ許容範囲内
で急速に除去してやる必要がある。励磁装置とし
てサイリスタ変換装置を使用する場合には、その
ようなエネルギ除去はインバータ動作による系統
へのエネルギ回生により行なうことができる。
には常電導転移の範囲は拡大がしない。しかしそ
うでない場合には常電導転移範囲の拡大が起こ
り、コイル全域にわたる常電導転移に至る。後者
の場合にはコイルのエネルギを外部へ許容範囲内
で急速に除去してやる必要がある。励磁装置とし
てサイリスタ変換装置を使用する場合には、その
ようなエネルギ除去はインバータ動作による系統
へのエネルギ回生により行なうことができる。
上述の理由から超電導コイルの運転状態を監視
することが要求される。もちろんこの場合に励磁
装置を運転したまゝで外部から監視を行なうこと
ができるようでなければならない。このための従
来の方法として超電導コイルに中間タツプを多数
引出してタツプ電圧の相互比較を行なうやり方が
あるが、超電導同期機のようにコイルが回転部に
あるときは構造上多数のタツプの引出しはとくに
支障がある。
することが要求される。もちろんこの場合に励磁
装置を運転したまゝで外部から監視を行なうこと
ができるようでなければならない。このための従
来の方法として超電導コイルに中間タツプを多数
引出してタツプ電圧の相互比較を行なうやり方が
あるが、超電導同期機のようにコイルが回転部に
あるときは構造上多数のタツプの引出しはとくに
支障がある。
本発明の目的は、超電導コイルの構造上の制約
を受けることなしに、常電導転移発生時にその拡
大範囲を外部から認識することを可能にする超電
導コイルの運転状態監視方法を提供することにあ
る。
を受けることなしに、常電導転移発生時にその拡
大範囲を外部から認識することを可能にする超電
導コイルの運転状態監視方法を提供することにあ
る。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による監視方法の実施例を示す
ブロツク図であり、監視対象は同期発電機１の界
磁巻線２として使用されている超電導コイルであ
り、これは励磁装置としてサイリスタ変換装置３
を備えている。サイリスタ変換装置３は例えば自
動電圧調整装置（AVR）を含む制御装置４によ
つて制御され、発電機出力電圧を目標値に保持す
るのに必要な界磁電流Ifを巻線２に供給する。
ブロツク図であり、監視対象は同期発電機１の界
磁巻線２として使用されている超電導コイルであ
り、これは励磁装置としてサイリスタ変換装置３
を備えている。サイリスタ変換装置３は例えば自
動電圧調整装置（AVR）を含む制御装置４によ
つて制御され、発電機出力電圧を目標値に保持す
るのに必要な界磁電流Ifを巻線２に供給する。
さらに本発明による監視方法を実現するために
界磁電圧（コイル電圧）検出部５、界磁電流（コ
イル電流）検出部６、界磁電流変化率（コイル電
流変化率）検出部７、コイル内部抵抗発生抵抗演
算部８、コイル内部抵抗指示部９、故障判別部１
０からなる監視装置が設けられている。
界磁電圧（コイル電圧）検出部５、界磁電流（コ
イル電流）検出部６、界磁電流変化率（コイル電
流変化率）検出部７、コイル内部抵抗発生抵抗演
算部８、コイル内部抵抗指示部９、故障判別部１
０からなる監視装置が設けられている。
検出部５，６，７によつて検出される界磁電圧
Ef、界磁電流If、界磁電流変化率dIf／dtに相当す
る信号は演算部８に導かれ、演算部８はコイル内
部発生抵抗に関連する値を算出し、それを指示部
９および故障判別部１０へ出力する。故障判別部
は自復不能なクエンチング発生を検知して制御装
置４に対してサイリスタ変換装置３を強制的にイ
ンバータ領域で動作させるいわゆるパルスシフト
指令信号を発生する。これによりコイルの磁気エ
ネルギが系統へ回生され、零に減衰させられる。
この場合にコイル電流の低減速度はコイルの絶縁
上などの制約条件で許容される範囲にとどめられ
るべきである。
Ef、界磁電流If、界磁電流変化率dIf／dtに相当す
る信号は演算部８に導かれ、演算部８はコイル内
部発生抵抗に関連する値を算出し、それを指示部
９および故障判別部１０へ出力する。故障判別部
は自復不能なクエンチング発生を検知して制御装
置４に対してサイリスタ変換装置３を強制的にイ
ンバータ領域で動作させるいわゆるパルスシフト
指令信号を発生する。これによりコイルの磁気エ
ネルギが系統へ回生され、零に減衰させられる。
この場合にコイル電流の低減速度はコイルの絶縁
上などの制約条件で許容される範囲にとどめられ
るべきである。
演算部８におけるコイル内部発生抵抗に関連す
る値の算出原理を説明するために第２図に部分的
に常電導転移を生じている状態におけるコイル励
磁電流回路の等価回路を示す。
る値の算出原理を説明するために第２図に部分的
に常電導転移を生じている状態におけるコイル励
磁電流回路の等価回路を示す。
超電導状態を保持している健全部はインダクタ
ンスL1で示され、常電導転移状態にある故障部
はインダクタンスL2と内部発生抵抗ｒとで示さ
れている。コイル全体に対する健全部の割合をα
とし、全域健全時（α＝１のとき）のコイルイン
ダクタンスをＬ、そして全域常電導転移時のコイ
ル内部発生抵抗をＲとすると L1＝α・Ｌ L2＝（１−α）・Ｌ ｒ＝（１−α）・Ｒ …(1) なる関係が成り立つ。また、第２図の等価回路よ
り、 Ef＝（L1＋L2）・dIf÷dt＋Ｒ・If …(2) なる関係式が得られる。式(1)、(2)より （１−α）Ｒ＝Ef−Ｌ・dIf／dt／If …(3) となる。この式において、Ｒ、Ｌは超電導コイル
の設計によつて決まる既知の値であり、Ef、Ifお
よびdIf／dtとしては検出部５，６，７による実
装値が使用され、演算部８は(3)式にしたがつた演
算処理を行なう。
ンスL1で示され、常電導転移状態にある故障部
はインダクタンスL2と内部発生抵抗ｒとで示さ
れている。コイル全体に対する健全部の割合をα
とし、全域健全時（α＝１のとき）のコイルイン
ダクタンスをＬ、そして全域常電導転移時のコイ
ル内部発生抵抗をＲとすると L1＝α・Ｌ L2＝（１−α）・Ｌ ｒ＝（１−α）・Ｒ …(1) なる関係が成り立つ。また、第２図の等価回路よ
り、 Ef＝（L1＋L2）・dIf÷dt＋Ｒ・If …(2) なる関係式が得られる。式(1)、(2)より （１−α）Ｒ＝Ef−Ｌ・dIf／dt／If …(3) となる。この式において、Ｒ、Ｌは超電導コイル
の設計によつて決まる既知の値であり、Ef、Ifお
よびdIf／dtとしては検出部５，６，７による実
装値が使用され、演算部８は(3)式にしたがつた演
算処理を行なう。
αの値が１もしくは１に近い値の範囲にある正
常運転範囲では、 Ef≒Ｌ・dIf／dt であるので、（１−α）Ｒの値もほとんど零もし
くは零に近い値である。したがつて、故障判別部
１０は、最も簡単な場合、（１−α）Ｒの値が所
定値を上回つたとき故障検出信号を発生するよう
に構成することができる。Ｒは固定値であること
から、指示装置としてはオーム（Ω）を単位とす
る指示のみならず、（１−α）だけでパーセント
（％）指示も可能である。いずれにしても演算部
８は常電導転移の拡大範囲を表わす（１−α）に
比例した出力信号を発生する。しかしながら、本
発明の枠内において健全部の割合を表わすαを表
示するなどの変形が可能である。
常運転範囲では、 Ef≒Ｌ・dIf／dt であるので、（１−α）Ｒの値もほとんど零もし
くは零に近い値である。したがつて、故障判別部
１０は、最も簡単な場合、（１−α）Ｒの値が所
定値を上回つたとき故障検出信号を発生するよう
に構成することができる。Ｒは固定値であること
から、指示装置としてはオーム（Ω）を単位とす
る指示のみならず、（１−α）だけでパーセント
（％）指示も可能である。いずれにしても演算部
８は常電導転移の拡大範囲を表わす（１−α）に
比例した出力信号を発生する。しかしながら、本
発明の枠内において健全部の割合を表わすαを表
示するなどの変形が可能である。
以上のように、本発明による超電導コイルの運
転状態監視方法によれば、超電導コイルの構造上
の制約なしに、コイル外部において、超電導コイ
ルの部分的常電導転移発生時にその拡大範囲を監
視することができ、とくに超電導コイルを回転部
に有する超電導同期機に適用して効果的である。
転状態監視方法によれば、超電導コイルの構造上
の制約なしに、コイル外部において、超電導コイ
ルの部分的常電導転移発生時にその拡大範囲を監
視することができ、とくに超電導コイルを回転部
に有する超電導同期機に適用して効果的である。
第１図は本発明一実施例を示すブロツク図、第
２図は本発明原理を説明するための超電導コイル
の部分的常電導転移時の等価回路図である。 １……同期発電機、２……界磁巻線（超電導コ
イル）、３……サイリスタ変換装置（励磁装置）、
４……制御装置、５……界磁電圧（コイル電圧）
検出部、６……界磁電流（コイル電流）検出部、
７……界磁電流（コイル電流）変化率検出部、８
……演算部、９……指示部、１０……故障判別
部。
２図は本発明原理を説明するための超電導コイル
の部分的常電導転移時の等価回路図である。 １……同期発電機、２……界磁巻線（超電導コ
イル）、３……サイリスタ変換装置（励磁装置）、
４……制御装置、５……界磁電圧（コイル電圧）
検出部、６……界磁電流（コイル電流）検出部、
７……界磁電流（コイル電流）変化率検出部、８
……演算部、９……指示部、１０……故障判別
部。
Claims (1)
- １ コイル電流の調整を可能にする励磁装置を備
えた超電導コイルにおいて、コイルの常電導転移
発生時のその拡大範囲を監視するために、コイル
電圧、コイル電流およびコイル電流変化率のそれ
ぞれに相当する測定信号からその都度におけるコ
イル内部発生抵抗に関連する値を算出してこれを
表示することを特徴とする超電導コイルの運転状
態監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136519A JPS5760809A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Observation of operation of superconductor coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136519A JPS5760809A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Observation of operation of superconductor coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760809A JPS5760809A (en) | 1982-04-13 |
| JPS6346968B2 true JPS6346968B2 (ja) | 1988-09-20 |
Family
ID=15177067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55136519A Granted JPS5760809A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Observation of operation of superconductor coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760809A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003324010A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石装置の監視装置 |
| US7336059B2 (en) | 2005-11-15 | 2008-02-26 | General Electric Company | System and method for charging and discharging a superconducting coil |
-
1980
- 1980-09-30 JP JP55136519A patent/JPS5760809A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760809A (en) | 1982-04-13 |
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