WO2007007515A1 - 直流超電導ケーブルの接続構造 - Google Patents

直流超電導ケーブルの接続構造 Download PDF

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WO2007007515A1
WO2007007515A1 PCT/JP2006/312228 JP2006312228W WO2007007515A1 WO 2007007515 A1 WO2007007515 A1 WO 2007007515A1 JP 2006312228 W JP2006312228 W JP 2006312228W WO 2007007515 A1 WO2007007515 A1 WO 2007007515A1
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WO
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refrigerant
superconducting
connection structure
conductor
filtering means
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Application number
PCT/JP2006/312228
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yuuichi Ashibe
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries, Ltd. filed Critical Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/34—Cable fittings for cryogenic cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting cable connection structure used for direct current power transmission.
  • the present invention relates to a superconducting cable connection structure that can remove foreign substances transported with the refrigerant.
  • a superconducting cable has a cable core having a superconducting conductor and a heat insulating tube for housing the core.
  • a refrigerant such as liquid nitrogen is circulated in the heat insulating tube, and the core is cooled by this refrigerant to superimpose the superconducting conductor. It is a configuration that maintains the conductive state.
  • a cable core generally includes a former, a superconductor, and an electrical insulation layer in order of central force.
  • a room-temperature electric machine such as a superconducting cable in a low temperature state and a normal conducting cable placed at room temperature
  • a terminal connection structure for connecting the devices is constructed.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an intermediate connection structure of a superconducting cable.
  • the intermediate connection structure accommodates the cable core 101A drawn from the end of one superconducting cable 100A to be connected, the cable core 101B drawn from the end of the other superconducting cable 100B, and the ends of these cores ⁇ and ⁇ .
  • Intermediate connection box 110 For the connection between the cores ⁇ and ⁇ , the end portions are stripped to expose the superconductors 102 ⁇ and 102 ⁇ ⁇ ⁇ and a form (not shown) formed of a copper stranded wire.
  • both superconductors 102 ⁇ and 102 ⁇ are inserted into the sleeve 103 and soldered.
  • a reinforcing insulating layer 104 is provided on the outer periphery of the superconducting conductors 102 ⁇ and 102 ⁇ and the sleeve 103.
  • the intermediate junction box 110 in which the ends of the cores 101A and 101B and the connection points of the superconducting conductors 102A and 102B are housed is a refrigerant tank 111 in which a refrigerant such as liquid nitrogen is circulated, and a vacuum placed on the outer periphery of the refrigerant tank 111. And tank 112.
  • the refrigerant flow in the refrigerant tank 111 is guided to the tank 111 between the tank 111 and a cooling system (not shown) for storing and cooling the refrigerant.
  • a cooling system (not shown) for storing and cooling the refrigerant.
  • the refrigerant may be circulated by introducing the refrigerant from one superconducting cable connected to the refrigerant tank 111 and discharging the refrigerant to the other cable.
  • a termination connection structure of a superconducting cable for example, there is a structure shown in FIG. 5 (see Patent Document 1).
  • the room-temperature-side conductor lead-out portion includes a lead portion 151 connected to the superconducting conductor 102 exposed by stepping off the end portion of the core 101 via a termination connecting sleeve 150, and a joint portion 152 connected to the lead portion 151.
  • the sleeve 150, the lead portion 151, the joint portion 152, and a conductor portion 153a described later are formed of a conductive material such as copper, and the superconducting conductor 102 and the sleeve 150 are connected by soldering.
  • the pushing 153 has a conductor part 153a connected to the lead part 151 at the center, and includes a solid insulating layer 153b formed of FRP or the like on the outer periphery of the conductor part 153a. Both ends of the solid insulating layer 153b are provided with stress cone portions formed in a tapered shape.
  • a part of the superconducting conductor 102, the sleeve 150, and the lead part 151 (on the side connected to the superconducting conductor 102) is housed in the auxiliary connection box 210 connected to the terminal connection box 200,
  • the part (connection side with the bushing 153), the joint part 152, and a part of the bushing 153 (connection side with the lead part 151) are accommodated in the terminal junction box 200.
  • the terminal junction box 200 and the auxiliary junction box 210 include refrigerant tanks 201 and 211 through which a refrigerant such as liquid nitrogen flows, and vacuum tanks 202 and 212 arranged so as to cover the outer circumferences of the refrigerant tanks 201 and 211.
  • These refrigerant tanks 201 and 211 and vacuum tanks 202 and 212 are made of stainless steel and a high-strength material.
  • the other part arranged on the normal temperature side protrudes outside the termination junction box 200, and insulating fluid such as insulating oil and SF gas is supplied.
  • soot tube 220 filled inside.
  • supply paths 203 and 213 for introducing refrigerant from a cooling system (not shown), and refrigerant discharged from the tanks 201 and 211 are cooled by the cooling system.
  • Discharge paths 204 and 214 for transporting to the system are connected, and the coolant controlled to a predetermined temperature and transport pressure by the cooling system is circulated and supplied.
  • only the supply path or the discharge path is provided in a certain terminal junction box, and the refrigerant introduced into the supply path force is supplied from this terminal junction box to the superconducting cable connected to this terminal junction box, and is passed through this cable.
  • the refrigerant is discharged through a discharge path connected to another terminal box or intermediate box.
  • the cooling tank 201 is connected to the ground wire 205, and the inner surface of the tank 201 is set to the ground potential (low voltage), and a coolant having excellent insulating properties such as liquid nitrogen is used, so that the joint section 152 on the high voltage side is used. In this configuration, insulation is provided.
  • the solid insulating layer 153b of the bushing 153 has a so-called capacitor-type electric field control structure in which FRP and a foil electrode are laminated on the outer periphery of a stainless steel pipe. It has been proposed to control the electric field so that the field can be uniformly observed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-12915 (FIG. 5)
  • connection structure metal powder such as silver and copper stainless steel, solder powder used for connection, etc. remaining from components such as superconducting conductors may remain in the refrigerant tank. is there.
  • metallic dust may be generated by sliding friction between the constituent members and the refrigerant in the cooling system.
  • the refrigerant since the refrigerant is circulated, the metallic dust and the metallic foreign matter are also transported along with the transportation of the refrigerant.
  • connection structure When using a cable, there is almost no possibility of creeping damage even if the above foreign material accumulates on the surface of the cable.
  • the connection structure may have a location where the electric field is released. In such places, if foreign matter accumulates on the surface, it may cause creeping damage.
  • the flat part in the middle often has an electric field shielding structure with a shield layer at ground potential, but the stress cone part at the end is the shield layer. In such a case, the electric field is opened in the refrigerant in the refrigerant tank. For this reason, metallic foreign matters are likely to accumulate on the stress cone part of the bushing, and this foreign matter may cause creepage failure.
  • a ground potential layer (shield layer) is provided by providing a shield layer having a ground potential on the outer periphery of the reinforcing insulation layer in the same manner as the cable portion having the field shield structure.
  • a main object of the present invention is to provide a connection structure that can effectively remove the foreign matter that eliminates problems caused by foreign matters such as metallic dust in the connection structure of the DC superconducting cable.
  • the present invention relates to a direct current superconducting cable including a superconducting conductor provided in a superconducting cable and a connection box in which a connection target of the superconducting conductor is accommodated and in which a coolant for cooling the superconducting conductor is circulated.
  • a supply path for supplying the refrigerant into the box and a discharge path for discharging the refrigerant to the outside of the box are connected to the connection box.
  • the supply path force also has a filtering means for effectively removing foreign matters transported by the refrigerant in the refrigerant flow path that reaches the discharge path through the junction box.
  • connection structure means an intermediate connection for connecting superconducting cables to each other, and a low temperature side.
  • the terminal connection between the superconducting cable placed in the room and the room temperature side equipment such as the normal conducting cable placed on the room temperature side can be!
  • the configuration of the superconducting cable used is not particularly limited.
  • a typical example includes a cable core having a superconducting conductor and a heat insulating pipe that houses the core and in which a refrigerant for cooling the superconducting conductor is circulated.
  • the basic configuration of the cable core includes a configuration in which the central force also has a former, a superconducting conductor, and an electrical insulating layer in this order.
  • an outer superconducting layer made of a superconducting material as in the superconducting conductor may be provided on the outer periphery of the electric insulating layer, and a protective layer may be provided on the outer periphery thereof. If an external superconducting layer is provided, the external superconducting layer should be at ground potential (ground potential). If an external superconducting layer is not provided, a grounding shield layer may be provided as a ground potential.
  • the superconducting cable may be a single-core cable having one such cable core or a multi-core cable having multiple cores. When using a multi-core cable with multiple cores, twist multiple cores and store them in a force insulation tube.
  • the heat insulation pipe for housing the cable core has a double structure composed of an inner pipe and an outer pipe, and a configuration in which the inside of the double pipe is evacuated is exemplified. Furthermore, you may arrange
  • the inside of the inner pipe is used as a refrigerant flow path for cooling the superconducting conductor and the outer superconducting layer.
  • the former may be a solid body or a hollow body formed of a metal material such as copper or aluminum.
  • a former having a configuration in which a plurality of copper wires are twisted together.
  • the superconducting conductor can be formed, for example, by winding an oxide superconducting material, specifically, a wire made of a 2223 series superconducting material in a single layer or multiple layers on the outer periphery of the former.
  • an interlayer insulating layer may be provided.
  • the interlayer insulating layer may be provided by winding insulating paper such as kraft paper or semi-synthetic insulating paper such as PPLP (registered trademark).
  • the electrical insulation layer can be formed by insulating paper such as kraft paper or semi-synthetic insulation paper such as PPLP (registered trademark)! /, And winding the insulation material around the outer periphery of the superconducting conductor! / ⁇ .
  • insulating paper such as kraft paper or semi-synthetic insulation paper such as PPLP (registered trademark)! /
  • PPLP registered trademark
  • an external superconducting layer is provided on the outer periphery of the electrical insulating layer separately from the superconducting conductor, it may be formed of a superconducting material in the same manner as the superconducting conductor.
  • a semiconductive layer may be provided by carbon paper or the like between the superconducting conductor and the electric insulating layer, and between the electric insulating layer and the external superconducting layer.
  • connection structure of the present invention is formed at the end of the superconducting cable. Specifically, it is formed by stripping the cable end (cable core end) and exposing a part of the superconducting conductor.
  • the object to be connected to the exposed superconducting conductor is a superconducting conductor provided in another superconducting cable when the connecting structure of the present invention is used as an intermediate connection. It becomes a normal temperature side conductor lead-out portion arranged on the normal temperature side.
  • connection structure of the present invention is an intermediate connection
  • the superconducting conductors may be connected using an intermediate connection sleeve having a conductive material strength such as copper.
  • the intermediate connection sleeve include a shape having a hollow portion into which a superconducting conductor and a former can be inserted at both ends.
  • the superconducting conductor and the sleeve should be connected by Alternatively, use an intermediate connection sleeve that has a hollow part that can be inserted into both ends, insert the former into the hollow part, connect the former to the sleeve by crimping, etc., and connect to the outer periphery of this sleeve
  • the superconducting material may be connected vertically by fixing the superconducting material to the both ends of the connecting superconducting material and soldering each superconducting conductor drawn from both cables to both ends of the connecting superconducting material. .
  • a reinforcing insulating layer is formed on the outer periphery of these superconducting conductors and sleeves using an insulating material such as kraft paper or semi-synthetic insulating paper. Since the electric field tends to concentrate on the end portion of the reinforcing insulating layer, it is preferable that the electric field can be controlled as a taper shape in which the intermediate connection sleeve is tapered toward the side where the intermediate connecting sleeve is moved away. Further, such a connection portion of the superconducting conductor may be fixed to an intermediate connection box described later.
  • connection part of the superconducting conductor may be fixed to the intermediate connection box.
  • This fixing member is constituted by, for example, a plate-like member having a shape adapted to the inner periphery of the intermediate connection box (refrigerant tank), and the space in the intermediate connection box is on one superconducting cable side and the other superconducting cable side. It may be used as a partition wall that is separated into two.
  • An electric field shielding structure may be provided by providing a shield layer made of a conductive material on the outer periphery of the reinforcing insulating layer.
  • the conductive material that forms the shield layer include carbon paper and annealed copper. Examples include wire and metal mesh tape.
  • the shield layer may be formed by winding these conductive materials on the reinforcing insulating layer. This shield layer should be at ground potential.
  • connection structure of the present invention is a terminal connection
  • examples of the room temperature side conductor lead-out part include a lead part connected to the superconducting conductor and a bushing connected to the lead part.
  • Examples of the lead portion include a rod-like body having a conductive material force such as copper.
  • the lead portion and the superconducting conductor are preferably connected via a terminal connection sleeve made of a conductive material such as copper.
  • the terminal connection sleeve has a shape having a conductor side insertion hole into which a superconducting conductor or former can be inserted at one end and a lead portion side insertion hole into which the lead part can be inserted at the other end.
  • the lead part and the superconducting conductor using this sleeve for example, insert the former into the insertion hole and crimp it to connect the former to the sleeve, then insert the superconducting conductor into the insertion hole on the conductor side. Then, solder and connect the sleeve and the superconducting conductor.
  • the lead part is inserted into the lead part side insertion hole and crimped to connect the sleeve and the lead part, or the multi-contact (product name) is provided in the lead part side insertion hole.
  • the sleeve and the lead portion are connected via In this way, the superconducting conductor and the lead portion can be connected via the sleeve.
  • a reinforcing insulating layer is formed of an insulating material such as kraft paper or PPLP (registered trademark) as in the case of the intermediate connection. Since the electric field tends to concentrate on the end portion of the reinforcing insulating layer, it is preferable that the terminal connection sleeve force has a shape that can control the electric field as a taper shape that tapers toward the side where the terminal connection sleeve force moves away.
  • the bushing has a conductor part made of a conductive material such as copper, connected to the lead part at the center, and a solid insulating layer formed of an insulating material such as FRP on the outer periphery of the conductor part.
  • the solid insulating layer preferably has a so-called capacitor-type electric field control structure in which an insulating material such as FRP and a foil electrode are laminated on the outer periphery of a metal pipe such as a stainless steel pipe.
  • both taper taper toward the end. It is preferable to use a shape that can control the electric field.
  • the pushing and the lead part should be connected through a joint part that also has a conductive material such as copper.
  • the superconducting conductor and its connection target are stored in a connection box.
  • the junction box preferably includes a refrigerant tank filled with a refrigerant for cooling the superconductor and the like, and a vacuum tank arranged so as to cover the outer periphery of the refrigerant tank.
  • Such a junction box is preferably made of a high-strength material and a metal such as stainless steel with excellent strength!
  • the superconducting conductor and the room temperature side conductor lead-out part may be housed in the same junction box, or the superconducting conductor and a part of the room temperature side conductor lead-out part may be housed.
  • the junction box for storing the other part of the room temperature side conductor lead-out part may be separated.
  • the room temperature side conductor lead-out part the room temperature side is housed in a soot tube filled with insulating fluid such as insulating oil or SF gas. This soot tube is vacuum
  • junction boxes are preferably configured to be grounded by attaching a ground wire so as to be at a low voltage (ground potential) at a connection point with a superconducting conductor that is at a high voltage.
  • the supply box for supplying the refrigerant into the junction box and the discharge path for discharging the refrigerant to the outside of the junction box are provided, and the refrigerant is circulated in the junction box.
  • a cooling system equipped with a tank, refrigerator, pump, etc. is usually provided, and the temperature of the refrigerant is stored and the transport pressure is controlled by this cooling system. Therefore, the supply path and the discharge path are connected to the cooling system, and the refrigerant controlled to a predetermined temperature and flow rate by the system is supplied into the junction box, and the refrigerant whose temperature has increased due to intrusion heat or the like is supplied.
  • Circulating supply such as discharging outside the junction box, returning to the system, adjusting the temperature of the refrigerant, etc., and supplying the refrigerant into the box again may be performed.
  • the refrigerant adjusted by the system is always in the junction box.
  • a non-circulating supply may be performed such that the refrigerant is supplied to the outlet and the high-temperature refrigerant is discharged.
  • Such a supply path and a discharge path may be configured to have a double pipe force composed of an inner pipe and an outer pipe so that the refrigerant can maintain a predetermined temperature, and the inside of the double pipe is evacuated. . You may arrange
  • these tubes are preferably formed of a high strength material such as stainless steel, which has excellent strength. That's right.
  • connection structure of the present invention is most characterized in that the above-described supply path, connection box (refrigerant tank), and discharge path serve as a refrigerant flow path, and the refrigerant flow path is provided with filtering means.
  • the filtration means can be used in a refrigerant temperature range, for example, about 65 to 77 K when liquid nitrogen is used as the refrigerant, and has a material strength that can withstand the transport pressure during refrigerant circulation, for example, about 0.5 MPa 'G.
  • a filter can be suitably used. Examples of such a filter include a mesh member made of stainless steel, and a filter having an element that has a sintered strength on the mesh member.
  • a known filtration means may be used.
  • the filtration capacity can be changed by changing the filter mesh size. If the mesh size is too large, there is a possibility that foreign substances that have an adverse effect may not be captured. Therefore, in order to more reliably capture foreign substances, it is desirable to reduce the mesh size. However, if the mesh size is made too small, the pressure loss during refrigerant transportation increases. Considering these circumstances, the mesh size is preferably 2 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 75 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Examples of the shape of the filtering means include a plate shape and a bottomed cylindrical shape.
  • a cylindrical shape is mentioned as a cylindrical shape.
  • both the side wall portion and the bottom portion may have a mesh shape, and both portions may be configured to allow refrigerant to pass through.
  • both portions are likely to be clogged with foreign matter. Maintenance such as replacement or cleaning may take time.
  • the side wall portion may be made into a net shape so that the refrigerant can be permeated, and the bottom portion may not be made into a net shape and may be a foreign matter retaining portion.
  • the filtering means it is preferable to arrange the filtering means so that the bottom portion is located on the downstream side with respect to the flow direction of the refrigerant so that foreign matters are likely to be accumulated in the bottom portion.
  • the filtering means may be disposed in any one of the supply path, the discharge path, and the connection box, which is arranged in at least one of the supply path, the discharge path, and the connection box (refrigerant tank). It may be arranged in both the supply path and the discharge path, in both the supply path or the discharge path and the junction box, or in all three of them. Moreover, it is good also as a structure which arrange
  • a plurality of filtering means may be arranged at appropriate intervals so that the entire connection structure has a plurality of filtering means. By providing a plurality of filtration means in multiple stages in this way, foreign substances can be captured more reliably.
  • each filtration means may have the same specification, or may have different specifications, for example, different mesh sizes.
  • the filtering means be configured to be detachable with respect to the refrigerant flow passage because maintenance work such as replacement and washing can be easily performed.
  • valves be provided on the refrigerant introduction side (upstream side of the refrigerant) and the refrigerant discharge side (downstream side of the refrigerant) in the filtering means. These valves are normally opened to supply refrigerant to the junction box or to allow the refrigerant to flow through the junction box, so that the refrigerant can be circulated and closed during the maintenance of the filtering means.
  • the supply of refrigerant or the discharge of refrigerant should be stopped while the refrigerant is filled. Since the valve is provided in this way and the valve is closed, the filtration means provided in the supply path and the discharge path and the connection box can be separated from each other. Maintenance work can be performed without discharging the refrigerant. That is, the maintenance work can be performed in a state where the line including the connection structure of the present invention performs DC power transmission (energized state).
  • a valve for example, a valve having a commercially available vacuum jacket (for example, a jacket type vacuum insulation valve manufactured by Yamada Valve Manufacturing Co., Ltd.) may be used.
  • the transportation path is branched, a plurality of branch paths are arranged in parallel, and each of the branch paths is provided with a filtration means, and each filtration means is provided with a valve on both the refrigerant introduction side and the discharge side.
  • a configuration is preferable.
  • Supply channel with filtering means By using a configuration in which each of the branch passages is provided with a plurality of parallel branch passages and each branch passage is provided with a valve, the refrigerant is normally supplied and discharged using a branch passage.
  • the branching path may be switched by opening and closing the valve again, or the branching path that has been switched for maintenance is used as it is until the maintenance of the filtering means force is maintained. Let's transport it.
  • connection structure of the present invention is intended for use in DC power transmission.
  • DC transmission may be either unipolar transmission (monopole transmission) or bipolar transmission (bipole transmission).
  • monopole transmission unipolar transmission
  • bipolar transmission bipolar transmission
  • For single-pole power transmission prepare two or more single-core cables with cable cores that have a superconducting conductor and do not have an external superconducting layer coaxially.
  • the conductor may be the outgoing path, the superconducting conductor provided in the core of another cable may be returned, the remaining cable may be reserved, the superconducting conductor may be provided, and a separate external superconducting layer may be provided coaxially.
  • the superconducting conductor provided in one of the cores may be the outbound path, the superconducting conductor provided in another core may be the return path, and the remaining core may be reserved.
  • the cable core shall have a grounding shield layer.
  • a superconducting cable (which may be single-core or multi-core) having a superconducting conductor and a cable core having an outer superconducting layer coaxially with the superconducting conductor is prepared, and the superconducting conductor is forwarded in the same core.
  • the external superconducting layer may be the return path.
  • the external superconducting layer should be grounded.
  • the superconducting conductor of one core is positive, the superconducting conductor of another core is negative, the superconducting conductor of another core is neutral, and the remaining core is It is also possible to be careful. In either case, the positive electrode core and the negative electrode core should have a ground shield layer.
  • a multi-core cable having two or more superconducting conductors and a cable core having an outer superconducting layer coaxial with the superconducting conductor is prepared, and the superconducting conductor of one core is the positive electrode and the superconducting conductor of the other core is provided.
  • the conductor may be a negative electrode, the external superconducting layer of these two cores may be a neutral wire, and the remaining cores may be reserved.
  • the external superconducting layer is grounded.
  • connection structure of the present invention can efficiently remove metallic foreign matters by providing the refrigerant flow passage with the filtering means. Therefore, the surface of the component of the connection structure, in particular, the direct current electric field. It is possible to effectively prevent foreign matter from accumulating on the surface of the area where the crack is applied and causing creeping damage due to creeping discharge.
  • connection structure of the present invention is provided with a filtering means, so that the insulating material debris generated when the connection structure is made only with the above-mentioned metallic foreign matter and moisture (moisture) entering the connection structure are cooled by the refrigerant. Foreign matter such as solidified material (ice) generated by this process can also be removed. For this reason, in order to prevent electrical problems caused by these foreign substances, the refrigerant flow path, particularly the supply path and the discharge path, are also blocked, and problems such as damage to components due to collisions of foreign substances are also prevented. Can do.
  • FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a termination connection structure in the connection structure of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic configuration diagram showing a state in which filtering means is arranged in the supply path.
  • Fig. 2 is a schematic configuration diagram showing a state in which the filtering means is arranged in the refrigerant flow passage in the connection structure of the present invention, and shows an example in which the filtering means is provided at a bent portion in the supply passage or the discharge passage. .
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an intermediate connection structure in the connection structure of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an intermediate connection structure of a conventional superconducting cable.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional termination connection structure of a superconducting cable. Explanation of symbols
  • FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a termination connection structure in the connection structure of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic configuration diagram showing a state in which filtering means is arranged in the supply path.
  • the basic structure of this termination connection structure is the same as the conventional structure shown in FIG. That is, the cable core 10 drawn from the end of the superconducting cable, the room-temperature-side conductor lead-out portion connected to the end of the core 10, and the termination junction box 20 that houses the connection side with the core in the room-temperature-side conductor lead-out portion 20 With In the termination junction box 20, a cryogenic refrigerant for cooling the connection portion with the core 10 is provided.
  • a refrigerant tank 21 to be filled and a vacuum tank 22 arranged so as to cover the outer periphery of the refrigerant tank 21 are provided.
  • the connection box 20 is connected to a supply path 23 for supplying the refrigerant to the refrigerant tank 21 and a discharge path 24 for discharging the refrigerant from the refrigerant tank 21.
  • These supply path 23 and discharge path 24 are connected to a separate cooling system (not shown).
  • Supply path 23 ⁇ connection box 20 (refrigerant tank 21) ⁇ discharge path 24 ⁇ cooling system ( ⁇ supply path 23 ),
  • the refrigerant is circulated and supplied to the connection box 20. That is, in this terminal connection structure, the above path is used as a refrigerant flow path.
  • the most characteristic feature of such a terminal connection structure is that the filtering means is provided in the vicinity of the refrigerant tank 21 in the supply path 23 forming the refrigerant flow path (indicated by a broken line circle A in FIG. 1A, outside the vacuum tank 22). 1 (see FIG. 1B), and the foreign matter transported with the refrigerant is removed by the filtering means 1.
  • the superconducting cable uses a single-core cable in which a cable core comprising a former, a superconducting conductor, an electrical insulating layer, an external superconducting layer, and a protective layer is housed in a heat insulating tube in order of inner peripheral force.
  • the superconducting conductor and the external superconducting layer were constructed using a 2223 series superconducting tape wire (Ag-Mn sheath wire), and the tape wire was spirally wound in multiple layers around the outer periphery of the former and the outer periphery of the electrical insulating layer.
  • the former used was a twisted copper wire, and a cushion layer was formed of insulating paper between the former and the superconducting conductor.
  • the electrical insulating layer was formed by winding semi-synthetic insulating paper PPLP (registered trademark) so as to have a predetermined insulation strength with respect to the superconducting conductor.
  • a semiconductive layer may be provided on the inner periphery of the electrical insulating layer (the outer periphery of the superconducting conductor) and on the outer periphery of the electrical insulating layer (the inner periphery of the external superconducting layer).
  • the protective layer was formed by winding kraft paper.
  • the heat insulation pipe is a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe made of stainless steel. Insulation material such as Super Insulation (trade name) is arranged on the outer circumference of the inner pipe, and a vacuum is drawn between the two pipes.
  • a refrigerant in this example, liquid nitrogen
  • a refrigerant is circulated through the inner tube to cool the superconducting conductor and the outer superconducting layer.
  • Pull out the cable core 10 from the end of such a superconducting cable step off the end of the core 10 to expose the external superconducting layer, the electrical insulation layer, the superconducting conductor 11, and the former in sequence, and connect the terminal connection sleeve 1 2
  • the superconducting conductor 11 is connected to the room temperature side conductor lead portion.
  • the terminal connection sleeve 12 has a conductor-side insertion hole into which the former and the superconducting conductor 11 can be inserted at one end, and a lead-side insertion hole into which the normal temperature conductor lead-out portion (lead portion 13 to be described later) can be inserted at the other end.
  • Made of copper The cylindrical member was used.
  • the superconducting conductor 11 and the sleeve 12 are connected by inserting the former and the superconducting conductor 11 into the insertion hole on the conductor side, connecting the sleeve 12 and the former by crimping, and then soldering the superconducting conductor 11.
  • the lead part 13 and the sleeve 12 were connected by providing multi-contact inside the lead part side insertion hole of the sleeve 12 and making contact with the multi-contact.
  • the room-temperature-side conductor lead-out portion includes a lead portion 13 connected via the superconducting conductor 11 and the sleeve 12, and a pushing 15 connected via the lead portion 13 and the joint portion 14.
  • the outer periphery of the superconducting conductor 11, the sleeve 12, and the lead portion 13 is formed by forming reinforcing insulating layers 16a and 16b of synthetic insulating paper in the same manner as the electric insulating layer.
  • the ends of the reinforcing insulating layers 16a and 16b are tapered (a shape that tapers as the distance from the sleeve 12 increases) in order to control the concentration of the electric field.
  • the joint portion 14 also has a copper braiding material force having a connection end with the lead portion 13 and a connection end with the bushing 15, and has a shield structure in which the outer periphery is covered with a copper cover.
  • the bushing 15 has a conductor portion 15a made of a copper rod-like body connected to the lead portion 13 at the center, and includes a solid insulating layer 15b formed of FRP on the outer periphery of the conductor portion 15a.
  • the solid insulation layer 15b is formed by laminating FRP and foil electrodes on the outer periphery of a stainless steel pipe, and both ends are tapered (one end on the low temperature side tapers toward the joint 14 and the other end on the normal temperature side is A rod-shaped body having a stress conical portion with a taper shape toward the cover 31 (described later). With this laminated structure, so-called capacitor-type electric field control was performed so that the DC electric field applied to the surface of the pushing 15 was uniform. In such a room temperature side conductor lead-out part, a part of the lead part 13 (connection side with the joint part 14), a part of the joint part 14 and a part of the pushing 15 (connection side with the joint part 14) enter the refrigerant tank 21.
  • the outer periphery is covered with a vacuum chamber 22.
  • the refrigerant tank 21 and the vacuum tank 22 are stainless steel containers.
  • a ground wire 25 is connected to the refrigerant tank 21. By connecting the ground wire 25 to the ground, the refrigerant tank 21 is configured to have a ground potential, and liquid nitrogen having excellent insulating properties is used as the refrigerant. Thus, insulation is maintained for high voltage locations such as the joint 14.
  • the ground wire 25 is penetrated through the vacuum chamber 22, and the hermetic seal is used to keep the hermetic seal in the seal at the penetration location in the vacuum chamber 22.
  • the outer periphery of the portion introduced into the refrigerant tank 21 in the beg lead part 13 that is insulated from the refrigerant tank 21 at the ground potential is An insulating spacer (epoxy unit) 17 made of epoxy resin is placed.
  • the vacuum chamber 22 is provided with a heat insulating material such as super insulation and is evacuated to a predetermined degree of vacuum. Also, outside of the vacuum chamber 22, there are insulating oil and SF gas inside.
  • a soot pipe 30 filled with an insulating fluid such as 6 is projected, and one end of the pushing 15 (the side connected to the normal conducting device) is accommodated.
  • the end of the steel tube 30 at the room temperature side is a shield structure covered with a conductive cover 31.
  • the superconducting conductor 11, the sleeve 12, and a part of the lead portion 13 covered with the reinforcing insulating layer 16a are housed in the auxiliary connection box 40 connected to the terminal connection box 20.
  • the auxiliary junction box 40 includes a refrigerant tank 41 through which a refrigerant for cooling the superconducting conductor 11 is circulated, and a vacuum tank 42 covering the outer periphery thereof.
  • the structure of the auxiliary junction box 40 is the same as that of the terminal junction box 20 described above.
  • the refrigerant supply path 43 and the discharge path 44 are connected to the refrigerant tank 41. Coolant is circulated using Route 44.
  • supply path 43 and discharge path 44 are also connected to a cooling system (not shown), and circulate and supply refrigerant to the auxiliary connection box 40 in the same manner as the connection box 20. Accordingly, the supply path 43, the auxiliary connection box 40 (refrigerant tank 41), and the discharge path 44 are also used as the refrigerant flow path. In this example, the refrigerant tank 21 and the refrigerant tank 41 are separated from each other so that the refrigerant does not go back and forth directly.
  • the supply path 42 and the discharge path 43 have the same configuration as a supply path 23 and a discharge path 24 described later.
  • the supply path 23 is composed of a double pipe of an inner pipe 23a and an outer pipe 23b, and has a heat insulating structure in which a vacuum is drawn between the pipes 23a and 23b.
  • the inside is used as a refrigerant flow path.
  • the discharge path 24 has the same configuration.
  • the filtering means 1 is provided in the inner pipe 23a.
  • the filtering means 1 is a bottomed cylindrical filter, and is constituted by a plate material in which the side wall la is permeable to the refrigerant and the bottom lb is not permeable to the refrigerant.
  • a filter examples include trade name: Poremet (manufactured by FLOWELL CORPORATION), cylindrical type (CY), and mesh size 100 / z m.
  • the size of the filtering means can be varied depending on the diameter of the pipe forming the supply path 23. For example, a filter having an outer diameter of about 50 to 100 mm and a length of about 200 mm can be used.
  • the bottom portion lb is orthogonal to the vertical direction and the side wall portion la is in the vertical direction at the location where the refrigerant flows vertically upward and downward.
  • Filtration means 1 is arranged parallel to the direction.
  • the bottom lb is arranged on the downstream side of the refrigerant.
  • black triangular arrows indicate the direction of refrigerant flow. The same applies to Fig. 2 described later.
  • connection structure of the present invention having the above configuration, when the refrigerant is transported from the cooling system (not shown) to the supply pipe 23, the refrigerant passes through the filtering means 1 and is supplied to the refrigerant tank 21. . At this time, when the foreign matter is transported together with the refrigerant, the passage of the foreign matter f is blocked by the side wall portion la, and the foreign matter f sinks and stays in the bottom lb due to the transport pressure of the coolant. Therefore, in the connection structure of the present invention, only the refrigerant from which the foreign matter 1 ⁇ has been removed can be efficiently supplied to the refrigerant tank 21.
  • the refrigerant discharged from the refrigerant tank 21 through the discharge path 24 is adjusted in temperature by the cooling system, passes through the supply path 23 again, and is supplied to the refrigerant tank 21.
  • the filtering means 1 since the foreign substance i3 ⁇ 4 is removed by the filtering means 1, even if dust existing in the cooling system or the like is transported together with the refrigerant, the dust is not supplied to the refrigerant tank 21.
  • the filtering means 1 even if foreign matter exists in any of the supply path 23, the refrigerant tank 21, the discharge path 22, and the cooling system and is transported along with the refrigerant, the foreign matter is filtered by the filtering means 1. Can be efficiently removed.
  • connection structure of the present invention used for direct current power transmission, a direct current electric field is applied to various places.
  • metallic scraps are easily accumulated due to the so-called dust collection effect.
  • the said malfunction can be effectively reduced by providing a filtration means.
  • the supply means 23 is provided with the filtering means 1.
  • the supply means 23 may be provided in the discharge path 24, may be disposed in the refrigerant tank 21, or the supply path 23 and the discharge path. It may be included in both 24.
  • the supply path 23 is provided with one filtration means 1, but a plurality of filtration means 1 may be provided at an appropriate interval.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example in which filtering means is provided at a bent portion in the refrigerant flow path. Considering attachment / detachment of the filtering means, the filtering means is preferably provided in the supply path and the discharge path. In particular, it is preferable that the portion protrudes from the junction box.
  • the filtering means is placed in a place where the flow direction of the refrigerant changes in the supply path or the discharge path, for example, a position bent from the horizontal direction to the vertical direction or a position bent from the vertical direction to the horizontal direction, Is easy to construct.
  • a horizontal inner pipe 51 in which a coolant flows in a horizontal direction a vertical inner pipe 52 in which a refrigerant mainly flows in a vertical direction
  • a horizontal inner pipe 51 And a bent inner pipe 53 connecting the vertical inner pipe 52.
  • the bent inner pipe 53 is detachable from the horizontal inner pipe 51 and the vertical inner pipe 52, and the filtering means 1 is attached to the bent inner pipe 53.
  • one end of the bent inner tube 53 is a connection end with the horizontal inner tube 51 and the other end is a connection end with the filtering means 1.
  • a flange lc is provided on the opening side of the side wall portion la so as to protrude in the outer peripheral direction, and the flange is fixed to the vertical inner pipe 52 through the flange lc. With this configuration, the diameter R of the flange lc
  • the bent inner pipe 53 may be a rigid pipe. However, if a part of the bent inner pipe 53 is a flexible bellows pipe as shown in FIG. 2, the filtration means 1 can be easily attached.
  • flanges are respectively provided at the openings.
  • the flange of the horizontal inner pipe 51, the flange of the bent inner pipe 53, and the flange of the filtering means 1 lc and the flange of the vertical inner pipe 52 are overlapped, and the connection is fixed with bolts or other fastening members. It is preferable to arrange a sealing material such as a metal 0 ring between the flanges.
  • the filtration means 1 is arranged in the inner pipe 50 by the above connection.
  • the refrigerant that has passed through the horizontal inner pipe 51 passes through the bent inner pipe 53 and is transported to the filtering means 1, passes through the side wall portion la of the filtering means 1, and is transported to the vertical inner pipe 52.
  • the foreign substance f transported together with the refrigerant sinks and stays in the bottom lb due to the transport pressure of the refrigerant.
  • the horizontal inner tube 51, the filtration unit 1 and the bent inner tube 53, and the outer tube 54 in which the vertical inner tube 52 is housed are configured so that the bent portion can be opened.
  • an opening is provided in the upper direction in the outer tube 54, and a lid 54a for closing the opening is provided.
  • a flange 54b is provided in the opening of the outer tube 54, and the flange 54b and the lid 54a are overlapped. Then, the opening is closed with a fastening member such as a bolt, and the fastening member is removed to open the lid 54a and open the opening. It is preferable to dispose a sealing material such as a metal 0 ring between the lid portion 54a and the flange 54b.
  • the diameter R of the opening of the outer tube 54 is included in the filtration means 1.
  • the integrated body of the filtering means 1 and the bent inner tube 53 can be easily removed from the tube 54.
  • the bent portion of the outer tube 54 where the filtration means 1 and the bent inner tube 53 are disposed is made larger than the other portions, but the same size may be used.
  • the outer tube 54 is provided with a vacuum port 54c so that the outer tube 54 can be evacuated.
  • valves are opened during normal energization so that the refrigerant can be supplied to the refrigerant tank, and the refrigerant can be discharged from the refrigerant tank. Stop supplying refrigerant and discharging refrigerant from the refrigerant tank. At this time, although the refrigerant does not flow through the refrigerant tank, the state in which the refrigerant is filled is maintained. In addition, it is configured so that the vacuum state of the vacuum chamber of the junction box is not broken during maintenance.
  • a partition wall or the like is provided between the outer pipe that covers the vicinity of the place where the filtering means is provided in the inner pipe and the outer pipe that covers the other part of the inner pipe, and each pipe is independent.
  • the structure has a vacuum layer.
  • a plurality of transportation routes are formed by branching piping that is connected in a single transportation route and paralleling a plurality of branching passages. If the passage is provided with valves on the upstream side and downstream side of the filtering means, the filtering means can be maintained while the refrigerant is circulating in the refrigerant tank. That is, during normal operation, one of the branch passage valves is opened to supply / discharge the refrigerant, and the remaining branch passage valves are closed, so that the filtration means provided in the branch passages used in normal operation is closed. When performing maintenance, close this branch valve and open any remaining branch valves.
  • each branch path is preferably configured to have an independent vacuum layer as described above.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an intermediate connection structure in the connection structure of the present invention.
  • the basic structure of this indirect connection structure is the same as the conventional structure shown in FIG. That is, this intermediate connection structure includes a cable core 61A drawn from the end of one superconducting cable 60A to be connected, a core 61B drawn from the end of the other superconducting cable 60B, and the cores 61A and 61B. And an intermediate junction box 70 in which the end is accommodated.
  • each of the superconducting cables 60A and 60B uses a three-core cable in which three cable cores having the same configuration as in Example 1 are twisted together, and three connection points are connected to one junction box 70. (Figure 3 shows only two connection points, but there are actually three).
  • the cores 61A and 61B are stepped off to expose the superconducting conductors 62A and 62B, and are connected by an intermediate connection sleeve 63.
  • a reinforcing insulating layer 64 is provided on the outer periphery of the connected superconducting conductors 62A and 62B and the sleeve 63.
  • the reinforcing insulating layer 64 has a configuration in which the end portion is formed in a taper shape that tapers as the force of the sleeve 63 increases, and the concentration of the electric field at the end portion is controlled. Further, a shield layer (not shown) made of a conductive material such as copper was provided on the outer periphery of the reinforcing insulating layer 64 to form an electric field shielding structure.
  • the intermediate connection box 70 includes a refrigerant tank 71 in which a refrigerant such as liquid nitrogen for cooling the superconducting conductors 62A and 62B is circulated, and a vacuum tank 72 disposed on the outer periphery of the refrigerant tank 71.
  • the refrigerant tank 71 includes a supply path 73 for supplying the refrigerant and a discharge path 74 for discharging the refrigerant.
  • a stainless steel disk-shaped member 65 having a size suitable for the inner circumference of the refrigerant tank 71 is provided in the refrigerant tank 71, and the disk-shaped member 65 superconducts the space in the refrigerant tank 71.
  • the space is divided into a space A on the cable 60A side and a space B on the superconducting cable 60B side so that no refrigerant flows between the two spaces. Therefore, a supply path 73 and a discharge path 74 are provided in each space ⁇ and ⁇ .
  • a shielding layer is provided on the outer periphery of the reinforcing insulating layer 64 to form an electric field shielding structure. Even if metallic foreign matter accumulates on the surface of the shielding layer, creeping damage is unlikely to occur. However, if this shield layer is broken and dust enters the inside of the shield layer, it may become electrically unstable. On the other hand, in the connection structure of the present invention, such a problem can be prevented by providing the filtering means.
  • This filtration means consists of a supply path 73, a discharge path 74. However, if it is provided outside the junction box 70, maintenance and other work can be performed easily.
  • connection part between the superconducting conductors 62A and 62B is fixed to the connection box 70 (refrigerant tank 71) by the disk-shaped member 65.
  • a connection conductor 66 made of a copper rod was interposed between the superconductors 62A and 62B, and the superconductors 62A and 62B were connected using the intermediate connection sleeve 63 and the connection conductor 66.
  • the intermediate connection sleeve 63 has a copper cylindrical shape having a conductor-side insertion hole into which a former and a superconducting conductor 62A (62B) can be inserted at one end and a connection conductor insertion hole into which the connection conductor 66 can be inserted at the other end.
  • a member having multi-contacts inside the connection conductor insertion hole was used.
  • the connection conductor 66 is provided with a solid insulating member 67 having an epoxy resin molding strength on the outer periphery thereof.
  • the solid insulating member 67 is arranged in a through hole provided in the disc-like member 65, and a bolt 69 is formed in a state where a flange portion 67a provided in the intermediate portion is sandwiched between the disc-like member 65 and the pressing member 68.
  • the disc-shaped member 65 is fixed.
  • the disk-shaped member 65 is fixed to the refrigerant tank 71 by welding or the like, so that the connection portion of the superconducting conductors 62A and 62B is fixed to the refrigerant tank 71.
  • the junction box 70 used is a combination of a pair of half crack pieces that can be divided in the longitudinal direction of the cable core (left and right in Fig. 3). Furthermore, in this example, since the three cable cores are pulled out from one superconducting cable, the connection work can be performed easily. As shown in FIG. Arranged. In this example, a short-circuit portion 90 for short-circuiting the external superconducting layer provided in the three-core cable core drawn from the same superconducting cable is provided.
  • connection structure of the DC superconducting cable of the present invention can be applied to any of intermediate connection for connecting the superconducting cables and termination connection for connecting the superconducting cable and the normal conducting device arranged on the normal temperature side.
  • Such a connection structure can be suitably used in the construction of a superconducting cable line for direct current power transmission.

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Abstract

超電導ケーブルから引き出したケーブルコアに具える超電導導体と、超電導導体に接続される常温側導体引出部(スリーブ,リード部,ジョイント部,ブッシング)と、これらの接続箇所が収納される終端接続箱とを具える。終端接続箱は、冷媒が充填される冷媒槽と、冷媒槽の外周を覆うように配置される真空槽とを具える。冷媒槽には、箱内に冷媒を供給する供給路、箱から冷媒を排出する排出路が接続され、これら供給路,排出路により冷媒が流通される。供給路には、ろ過手段を具え、冷媒と共に輸送される異物を除去することにより、冷媒と共に輸送される異物を除去可能な直流超電導ケーブルの接続構造を提供する。

Description

明 細 書
直流超電導ケーブルの接続構造
技術分野
[0001] 本発明は、直流送電に利用される超電導ケーブルの接続構造に関するものである
。特に、冷媒と共に輸送される異物を除去可能な超電導ケーブルの接続構造に関す るものである。
背景技術
[0002] 近年、電力ケーブルとして、超電導ケーブルが検討されて ヽる。超電導ケーブルは 、超電導導体を具えるケーブルコアと、このコアを収納する断熱管とを具え、断熱管 内に液体窒素などの冷媒を流通し、この冷媒にてコアを冷却して超電導導体を超電 導状態に維持する構成である。ケーブルコアは、中心力 順にフォーマ、超電導導 体、電気絶縁層を具える構成が一般的である。このような超電導ケーブルを用いて電 力供給線路を構築する場合、ケーブル同士を接続する中間接続構造の他、低温状 態にある超電導ケーブルと常温に配置される常電導ケーブルなどの常温側電力機 器とを接続する終端接続構造が構築される。
[0003] 図 4は、超電導ケーブルの中間接続構造を示す概略構成図である。中間接続構造 は、接続する一方の超電導ケーブル 100Aの端部から引き出したケーブルコア 101Aと 、他方の超電導ケーブル 100Bの端部から引き出したケーブルコア 101Bと、これらコア ΙΟΙΑ,ΙΟΙΒの端部が収納される中間接続箱 110とを具える。各コア ΙΟΙΑ,ΙΟΙΒの接続 は、端部を段剥ぎして、超電導導体 102Α,102Β及び銅撚り線などで形成されたフォー マ (図示せず)を露出させ、例えば、中間接続スリーブ 103にフォーマを挿入してスリー ブ 103を圧縮し、更に、両超電導導体 102Α,102Βをスリーブ 103に挿入して半田付け することで行われる。超電導導体 102Α,102Β及びスリーブ 103の外周には、補強絶縁 層 104が設けられる。コア 101A, 101Bの端部や超電導導体 102A, 102Bの接続箇所が 収納される中間接続箱 110は、液体窒素などの冷媒が流通される冷媒槽 111と、冷媒 槽 111の外周に配置される真空槽 112とを具える。冷媒槽 111における冷媒の流通は 、冷媒の貯留ゃ冷却などを行う冷却システム (図示せず)と槽 111との間に、槽 111に導 入される冷媒を輸送する供給路 (同)と、槽 111内から排出されて冷却システムに戻さ れる冷媒を輸送する排出路 (同)とを接続させて、これら供給路、排出路を利用して行 う。その他、冷媒槽 111に接続される一方の超電導ケーブルから冷媒が導入され、同 他方のケーブルに排出されることで、冷媒の流通を行う場合もある。
[0004] 一方、超電導ケーブルの終端接続構造として、例えば、図 5に示す構造のものがあ る (特許文献 1参照)。この終端接続構造は、超電導ケーブルの端部から引き出したケ 一ブルコア 101と、このコア 101の端部に接続される常温側導体引出部と、常温側導 体引出部においてコアとの接続側を収納する終端接続箱 200とを具える。常温側導 体引出部は、コア 101の端部を段剥ぎして露出させた超電導導体 102に終端接続スリ ーブ 150を介して接続されるリード部 151と、リード部 151にジョイント部 152を介して接 続されるプッシング 153とを具える。スリーブ 150,リード部 151,ジョイント部 152,後述する 導体部 153aは、銅などの導電性材料にて形成され、超電導導体 102とスリーブ 150と は半田付けにて接続される。超電導導体 102,スリーブ 150,リード部 151の外周には、 補強絶縁層 104a, 104bが形成される。プッシング 153は、中心部に、リード部 151に接 続される導体部 153aを有し、導体部 153aの外周に FRPなどで形成された固体絶縁層 153bを具える。固体絶縁層 153bの両端部には、テーパ状に形成したストレスコーン 部を具える。
[0005] そして、超電導導体 102,スリーブ 150,リード部 151の一部 (超電導導体 102との接続 側)は、終端接続箱 200に接続される補助接続箱 210に収納され、リード部 151の他部 ( プッシング 153との接続側),ジョイント部 152,ブッシング 153の一部 (リード部 151との接 続側)が終端接続箱 200に収納される。終端接続箱 200,補助接続箱 210は、液体窒素 などの冷媒が流通される冷媒槽 201,211と、冷媒槽 201,211の外周を覆うように配置さ れる真空槽 202,212とを具える。これら冷媒槽 201,211や真空槽 202,212は、ステンレ ス鋼と 、つた高強度材料にて形成される。プッシング 153にお 、て常温側に配置され る他部は、終端接続箱 200の外側に突設され、絶縁油や SFガスなどの絶縁流体が
6
内部に充填される碍管 220内に収納される。
[0006] 冷媒槽 201,211には、例えば、図 5に示すように冷却システム (図示せず)からの冷媒 を導入するための供給路 203,213と、槽 201,211内から排出される冷媒を冷却システ ムに輸送するための排出路 204,214とが接続され、冷却システムにて所定の温度や 輸送圧力に制御された冷媒が循環供給される。その他、ある終端接続箱に上記供給 路又は排出路のみ具えて、供給路力 導入された冷媒をこの終端接続箱からこの終 端接続箱に接続される超電導ケーブルに供給し、このケーブルを介して別の終端接 続箱や中間接続箱に接続される排出路により冷媒を排出する場合もある。また、冷 媒槽 201は、接地線 205が接続され、槽 201の内面を接地電位 (低電圧)とすると共に、 液体窒素といった絶縁性に優れる冷媒を用いることで、高電圧側のジョイント部 152に 対して絶縁性を持たせる構成である。
[0007] 一方、プッシング 153の固体絶縁層 153bを、ステンレス鋼パイプの外周に FRPと箔電 極とを積層してなるいわゆるコンデンサー方式の電界制御構造とし、線路運転時、ブ ッシング 153表面に直流電界が均一にカ卩えられるように電界制御することが提案され ている。
[0008] 特許文献 1：特開 2005-12915号公報 (図 5)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 超電導ケーブルと上述のような接続構造とを利用して線路を構築し、この線路にて 直流送電を行う場合、超電導導体の外周や超電導導体に接続されて通電される部 分の外周には、直流電界が生じる。そして、直流電界がかかる箇所には、金属を含 む粉塵が集積され易ぐ上記接続構造において直流電界が力かる箇所にこのような 粉塵が集積されると、この粉塵が電極の突起として機能し、沿面破壊を起こす恐れが ある。
[0010] 上記接続構造を形成する際、超電導導体などの構成部材から出た銀、銅ゃステン レス鋼などの金属粉、接続に用いた半田粉などが冷媒槽内などに残留されることが ある。また、冷却システム内においてその構成部材と冷媒との摺動摩擦により金属性 の粉塵が発生することがある。そして、上述のように超電導ケーブル線路では、冷媒 を流通させて 、るため、冷媒の輸送に伴って上記金属性の粉塵と 、つた金属性の異 物も輸送される。このとき、超電導ケーブルとして、高電位である超電導導体の外周 に、接地電位となるシールド層を有する電界遮蔽構造のケーブルコアを具えるケー ブルを利用する場合、このケーブル部分では、コアの表面に上記異物が集積しても 沿面破壊を起こす可能性はほとんど無い。しかし、接続構造は、上記ケーブル部分と 異なり、電界が開放された箇所が存在することがある。このような箇所では、その表面 に異物が集積すると沿面破壊を起こすことがある。例えば、終端接続構造では、上記 プッシング表面にぉ 、て冷媒に接触して 、るプッシング端部のストレスコーン部の表 面に異物が集積した場合、この部分において沿面破壊を起こす恐れがある。ブッシ ングにおいて冷媒槽内に収納された部分のうち、中間の平坦な部分は、接地電位と なるシールド層を具えた電界遮蔽構造とすることが多いが、端部のストレスコーン部 は、シールド層を設けず、表面を露出させた構成とすることがあり、このような場合、冷 媒槽内の冷媒中に電界が開放された状態となる。そのため、プッシングのストレスコ ーン部には、金属性の異物が集積し易ぐまた、この異物により沿面破壊を起こすこ とがある。
[0011] 一方、中間接続構造では、電界遮蔽構造を有するケーブル部分と同様に補強絶 縁層の外周に接地電位となるシールド層を具えて電界遮蔽構造とすることで、接地 電位層 (シールド層)の表面に異物が集積しても、沿面破壊が生じにくい。しかし、この 接地電位層よりも内側に異物が入り込んだ場合、電気的に不安定な状態となる。
[0012] そこで、本発明の主目的は、直流超電導ケーブルの接続構造において、金属性の 粉塵などの異物による不具合を解消するべぐ異物を効果的に除去できる接続構造 を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0013] 本発明は、超電導ケーブルに具える超電導導体と、この超電導導体との接続対象 とが収納され、超電導導体を冷却する冷媒が内部に流通される接続箱とを具える直 流超電導ケーブルの接続構造であり、上記接続箱には、箱内に冷媒を供給する供 給路と、箱外に冷媒を排出する排出路とが接続されるものとする。そして、本発明で は、この供給路力も接続箱を経て排出路に至る冷媒流通路において、冷媒により輸 送される異物を効果的に除去するべぐろ過手段を具えることを提案する。以下、本 発明をより詳しく説明する。
[0014] 本発明において接続構造とは、超電導ケーブル同士を接続する中間接続、低温側 に配置される超電導ケーブルと常温側に配置される常電導ケーブルなどの常温側 機器とを接続する終端接続の!/、ずれでもよ!ヽ。利用する超電導ケーブルの構成は特 に問わない。代表的には、超電導導体を有するケーブルコアと、このコアを収納し、 内部に超電導導体を冷却する冷媒が流通される断熱管とを具えるものが挙げられる 。ケーブルコアの基本的構成としては、中心力も順に、フォーマ、超電導導体、電気 絶縁層を有する構成が挙げられる。更に、電気絶縁層の外周に超電導導体と同様に 超電導材料からなる外部超電導層、その外周に保護層を具えてもよい。外部超電導 層を具える場合、外部超電導層は、接地電位 (対地電位)としておく。外部超電導層 を具えない場合、対地電位としての接地用シールド層を具えてもよい。超電導ケープ ルは、このようなケーブルコアを 1心具える単心ケーブルでもよいし、複数心具える多 心ケーブルでもよい。複数心のコアを具える多心ケーブルとする場合、複数条のコア を撚り合わせて力 断熱管に収納させるとよい。上記ケーブルコアを収納する断熱管 は、内管と外管とからなる二重構造で、二重管内を真空引きした構成が挙げられる。 更に、両管の間に断熱材を配置してもよい。内管内は、超電導導体や外部超電導層 を冷却するための冷媒の流通路として利用される。
フォーマは、銅やアルミニウムなどの金属材料にて形成した中実体でも中空体でも よぐ例えば、銅線を複数本撚り合わせた構成のものが挙げられる。超電導導体は、 例えば、酸化物超電導材料、具体的には ΒΪ2223系超電導材料からなる線材を上記 フォーマの外周に単層又は多層に卷回することで形成することが挙げられる。超電 導導体を多層とする場合、層間絶縁層を設けてもよい。層間絶縁層は、クラフト紙な どの絶縁紙や PPLP (登録商標)などの半合成絶縁紙を卷回して設けることが挙げられ る。電気絶縁層は、クラフト紙などの絶縁紙や PPLP (登録商標)などの半合成絶縁紙 などと!/、つた絶縁材料を超電導導体の外周に卷回して形成するとよ！/ヽ。電気絶縁層 の外周に超電導導体とは別に外部超電導層を具える場合、上記超電導導体と同様 に超電導材料にて形成するとよい。更に、超電導導体と電気絶縁層との間、電気絶 縁層と外部超電導層との間にカーボン紙などにより半導電層を設けてもよい。前者内 部半導電層、後者外部半導電層を具えた構成とすると、電気性能の安定に有効であ る。 [0016] 本発明接続構造は、上記超電導ケーブルの端部において形成される。具体的に は、ケーブル端部 (ケーブルコア端部)を段剥ぎし、超電導導体の一部を露出させて 形成される。この露出された超電導導体に接続される対象は、本発明接続構造を中 間接続とする場合、別の超電導ケーブルに具える超電導導体となり、本発明接続構 造を終端接続とする場合、一端が常温側に配置される常温側導体引出部となる。
[0017] 本発明接続構造を中間接続とする場合、超電導導体同士は、銅などの導電性材 料力もなる中間接続スリーブを用いて接続するとよい。中間接続スリーブとしては、例 えば、両端部に超電導導体及びフォーマが挿入可能な中空部を有する形状のもの が挙げられる。このスリーブを用いる場合、まず、中空部にフォーマを挿入して圧縮し 、圧着にてフォーマとスリーブとを接続し、更に、中空部に両ケーブルから引き出した 超電導導体をそれぞれ挿入し、半田付けなどにより超電導導体とスリーブとを接続さ せるとよい。或いは、中間接続スリーブとして、両端部にフォーマを挿入可能な中空 部を有する形状のものを用い、中空部にフォーマを挿入して圧着などによりフォーマ とスリーブとを接続し、このスリーブの外周に接続用超電導材を縦添えなどして固定 し、これら接続用超電導材の両端に、両ケーブルから引き出した各超電導導体をそ れぞれ半田付けなどすることで、超電導導体同士を接続させてもよい。これら超電導 導体及びスリーブの外周には、クラフト紙や半合成絶縁紙などの絶縁材料により、補 強絶縁層を形成する。補強絶縁層の端部は、電界が集中し易いため、中間接続スリ 一ブカも遠ざ力る側に向力つて先細りするテーパ状として電界を制御可能な形状と することが好ましい。また、このような超電導導体の接続部分は、後述する中間接続 箱に固定させる構成としてもよい。例えば、接続部分の外周にエポキシ榭脂などから なる固体絶縁部材を具えておき、中間接続箱にこの固体絶縁部材を固定させる固定 部材を取り付けて、固体絶縁部材を固定部材に固定することで、超電導導体の接続 部分を中間接続箱に固定させてもよい。この固定部材は、例えば、中間接続箱 (冷媒 槽)の内周に適合した形状の板状部材にて構成し、中間接続箱内の空間を一方の超 電導ケーブル側と、他方の超電導ケーブル側とに分離する区画壁として利用しても よい。上記補強絶縁層の外周には、導電性材料カゝらなるシールド層を設けて電界遮 蔽構造としてもよい。シールド層を形成する導電性材料としては、カーボン紙、軟銅 線、メタルメッシュテープなどが挙げられる。これら導電性材料を補強絶縁層上に卷 回することでシールド層を形成するとよい。このシールド層は、接地電位となるように する。このような電界遮蔽構造とすることで、補強絶縁層の表面に金属性の異物が集 積されても、沿面破壊が生じることがほとんどない。但し、このシールド層の内側に異 物が侵入すると、電気的に不安定な状態となる。従って、本発明接続構造では、中 間接続構造においてもろ過手段を具えておくことを提案する。
本発明接続構造を終端接続とする場合、常温側導体引出部としては、例えば、超 電導導体に接続されるリード部と、リード部に接続されるプッシングとを具えるものが 挙げられる。リード部は、銅などの導電性材料力もなる棒状体が挙げられる。このリー ド部と超電導導体とは、銅などの導電性材料カゝらなる終端接続スリーブを介して接続 するとよい。終端接続スリーブは、一端に超電導導体やフォーマが挿入可能な導体 側挿入穴を有し、他端にリード部が挿入可能なリード部側挿入穴を有する形状のも のが挙げられる。このスリーブを用いてリード部と超電導導体とを接続するには、例え ば、挿入穴にフォーマを挿入して圧着などしてフォーマをスリーブに接続させた後、 導体側挿入穴に超電導導体を挿入して半田付けなどしてスリーブと超電導導体とを 接続する。一方、リード部側挿入穴にリード部を挿入して圧着することでスリーブとリ ード部とを接続したり、リード部側挿入穴にマルチコンタクト (商品名)を具えておき、マ ルチコンタクトを介してスリーブとリード部とを接続する。このようにしてスリーブを介し て超電導導体とリード部とを接続することができる。これら超電導導体、スリーブ、リー ド部の外周には、上記中間接続の場合と同様にクラフト紙や PPLP (登録商標)などの 絶縁材料により、補強絶縁層を形成する。補強絶縁層の端部は、電界が集中し易い ため、終端接続スリーブ力も遠ざ力る側に向かって先細りするテーパ状として電界を 制御可能な形状とすることが好ましい。プッシングは、中心部に、リード部に接続され 、銅などの導電性材料カゝらなる導体部を有し、導体部の外周に FRPなどの絶縁性材 料で形成された固体絶縁層を具える構成が挙げられる。固体絶縁層は、ステンレス 鋼パイプなどの金属製パイプの外周に FRPなどの絶縁性材料と箔電極とを積層した いわゆるコンデンサー方式の電界制御構造とすることが好適である。また、固体絶縁 層の両端部は、電界が集中し易いため、いずれも端部に向力つて先細りするテーパ 状として電界を制御できる形状とすることが好ま 、。このプッシングと上記リード部と は、銅などの導電性材料力もなるジョイント部を介して接続するとよ 、。
[0019] 上記超電導導体やその接続対象は、接続箱に収納する。この接続箱は、超電導導 体などを冷却する冷媒が充填される冷媒槽と、この冷媒槽の外周を覆うように配置さ れる真空槽とを具える構成が好適である。このような接続箱は、強度に優れるステン レス鋼などの金属と!/、つた高強度材料にて形成することが好ま 、。本発明接続構 造を中間接続とする場合、接続される超電導導体と、接続に利用される中間接続スリ 一ブとを同一の接続箱に収納するとよい。本発明接続構造を終端接続とする場合、 超電導導体と常温側導体引出部とを同一の接続箱に収納してもよいし、超電導導体 と常温側導体引出部の一部を収納する接続箱と、常温側導体引出部の他部を収納 する接続箱とを分けてもよい。また、常温側導体引出部において常温側は、絶縁油 や SFガスなどの絶縁流体が内部に充填される碍管に収納させる。この碍管は、真空
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槽の外側に突設させるとよい。これら接続箱は、高電圧となる超電導導体との接続箇 所に対して、低電圧 (接地電位)となるように接地線を取り付けておき、接地可能な構 成としておくことが好ましい。
[0020] そして、本発明では、上記接続箱内に冷媒を供給する供給路と、接続箱外に冷媒 を排出する排出路とを具え、接続箱内に冷媒が流通される構成とする。超電導ケー ブル線路を構築する場合、通常、タンクや冷凍機、ポンプなどを具備した冷却システ ムを具えておき、この冷却システムにより冷媒の貯留ゃ温度制御、輸送圧力の制御 などを行う。従って、上記供給路及び排出路を冷却システムに接続させて、このシス テムにより所定の温度、流量などに制御された冷媒を接続箱内に供給し、侵入熱な どにより温度が上昇した冷媒を接続箱外に排出してシステムに戻して冷媒の温度な どを調整し、再び箱内に供給する、といった循環供給を行ってもよいし、システムによ り調整された冷媒を常時接続箱内に供給し、高温となった冷媒を排出する、といった 非循環型の供給を行ってもよい。このような供給路、排出路は、冷媒が所定の温度を 維持できるように、内管と外管とからなる二重管力 なり、二重管内を真空引きした構 成とすることが挙げられる。二重管間に断熱材を配置してもよい。また、これらの管は 、強度に優れるステンレス鋼などの金属と 、つた高強度材料にて形成することが好ま しい。
[0021] 本発明接続構造では、上述した供給路、接続箱 (冷媒槽)、排出路が冷媒流通路と なり、この冷媒流通路にろ過手段を具える点が最も特徴とするところである。ろ過手段 は、冷媒温度領域、例えば、冷媒として液体窒素を用いる場合、 65〜77K程度にお いて使用可能であり、冷媒流通時の輸送圧力、例えば、 0.5MPa' G程度に耐え得る 材料力もなるフィルタが好適に利用できる。このようなフィルタとして、例えば、ステン レス鋼からなる網状部材や、この網状部材に焼結体力 なるエレメントを具えるものが 挙げられる。公知のろ過手段を利用してもよい。
[0022] ろ過手段としてフィルタを利用する場合、フィルタのメッシュサイズを変化させること で、ろ過能力を変化させることができる。メッシュサイズを大きくし過ぎると、悪影響を 及ぼす異物を捕捉できない恐れがあるため、異物の捕捉をより確実に行うためには、 メッシュサイズを小さくすることが望まれる。しかし、メッシュサイズを小さくし過ぎると、 冷媒輸送時の圧力損失が上昇する。これらの事情を考慮すると、メッシュサイズは、 2 μ m以上 300 μ m以下が好ましぐ特に、 75 μ m以上 100 μ m以下が好適である。
[0023] ろ過手段の形状は、例えば、板状や有底筒形状が挙げられる。後者有底筒形状の 場合、筒形状としては、円筒状が挙げられる。また、有底筒形状とする場合、側壁部 及び底部の双方を網状として、両部とも冷媒の透過が可能な構成としてもよいが、こ の場合、両部とも異物により目詰まりを起こし易ぐ交換や洗浄といったメンテナンス に時間が力かる恐れがある。そこで、有底筒形状のろ過手段を用いる場合、側壁部 を網状にして冷媒を透過可能とし、底部を網状にせず異物の滞留部としてもよい。こ の構成により、側壁部に付着した異物が底部に沈降して溜まり、側壁部の目詰まりを 低減する。また、この場合、底部に異物が溜まり易いように冷媒の流れる方向に対し て下流側に底部が位置するようにろ過手段を配置することが好ましい。
[0024] 上記ろ過手段は、供給路、排出路、接続箱 (冷媒槽)の少なくとも一つに配置すると よぐ供給路、排出路、接続箱のいずれか一つに配置してもよいし、供給路と排出路 の双方、供給路又は排出路と接続箱との双方に配置してもよいし、これら三つ全てに 配置してもよい。また、上記のように異なる二箇所以上にろ過手段を配置し、接続構 造全体としてろ過手段を複数具える構成としてもよいし、同一箇所、例えば供給路に 適宜間隔をあけて複数のろ過手段を配置して、接続構造全体としてろ過手段を複数 具える構成としてもよい。このように多段に複数のろ過手段を具えることで、より確実 に異物を捕捉することができる。複数のろ過手段を配置する場合、各ろ過手段は、同 様の仕様のものを用いてもよいし、異なる仕様、例えば、メッシュサイズの異なるもの を用いてもよい。
[0025] また、上記ろ過手段は、冷媒流通路に対して、着脱自在な構成としておくと、交換、 洗浄などといったメンテナンス作業を容易に行うことができて好ましい。特に、供給路 や排出路にろ過手段を具える場合、ろ過手段において冷媒の導入側 (冷媒の上流側 )及び冷媒の排出側 (冷媒の下流側)にバルブを具えておくことが好ましい。これらの バルブは、通常時、開いておいて接続箱への冷媒の供給或いは接続箱力も冷媒の 排出といった冷媒の流通が可能な状態とし、ろ過手段のメンテナンス時は閉じるよう にし、接続箱内に冷媒が充填された状態で冷媒の供給又は冷媒の排出が停止され るようにする。このようにバルブを具えておき、バルブを閉じることで供給路や排出路 に設けたろ過手段と接続箱とが切り離し可能な状態となるため、ろ過手段のメンテナ ンス作業の際、接続箱内から冷媒を排出させることなくメンテナンス作業を行うことが できる。即ち、本発明接続構造を具える線路が直流送電を行った状態 (通電状態)で メンテナンス作業を行うことができる。このようなバルブとして、例えば、市販されてい る真空ジャケットを具えるバルブ (例えば、山田バルブ製作所製ジャケット式真空断熱 弁など)を利用してもよい。
[0026] 上述のようにバルブを設けておくことで接続箱に冷媒を充填させた状態でろ過手段 のメンテナンスを行うことができる力 冷媒の流通が停止されることで、メンテナンス時 間が長引くと、侵入熱などにより冷媒の温度が上昇して、接続箱内における超電導 導体が超電導状態を維持できなくなる恐れがある。そこで、本発明接続構造を具える 線路が通電状態であっても、ろ過手段のメンテナンスが十分に行えるように供給路や 排出路といった輸送路をそれぞれ一系統 (一本)ではなぐ複数系統 (複数本)とするこ とが好ましい。具体的には、輸送路を分岐し、複数の分岐路を並列させ、これら分岐 路にそれぞれろ過手段を具えると共に、各ろ過手段において冷媒の導入側及び排 出側の双方にバルブを具える構成とすることが好適である。ろ過手段を具える供給路 や排出路をそれぞれ複数の並列分岐路とし、各分岐路にバルブを具える構成とする ことで、通常時、ある分岐路を用いて冷媒の供給や排出を行い、この分岐路に具える ろ過手段をメンテナンスする際、この分岐路のバルブを閉じると共に別の分岐路のバ ルブを開き、上記別の分岐路に切り替えることで、冷媒の流通を停止することなぐろ 過手段のメンテナンスを行うことができる。このろ過手段のメンテナンスが終了したら、 再度バルブの開閉を行って分岐路を切り替えもよいし、メンテナンスのために切り替 えた分岐路に具えるろ過手段力メンテナンスを行うまでそのままこの分岐路を用いて 冷媒の輸送を行ってもょ 、。
[0027] なお、本発明接続構造は、直流送電に利用されるものを対象とする。直流送電は、 単極送電 (モノポール送電)、双極送電 (バイポール送電)のいずれを行ってもよい。単 極送電を行う場合、超電導導体を有し、同軸状に別途外部超電導層を有していない ケーブルコアを具える単心ケーブルを 2条以上用意し、いずれかのケーブルのコアに 具える超電導導体を往路、別のケーブルのコアに具える超電導導体を帰路、残りの ケーブルを予備としてもよいし、超電導導体を有し、同軸状に別途外部超電導層を 有して ヽな 、ケーブルコアを 2心以上具える多心ケーブルを 1条用意し、 V、ずれかの コアに具える超電導導体を往路、別のコアに具える超電導導体を帰路、残りのコアを 予備心としてもよい。いずれの場合もケーブルコアには、接地用シールド層を具えて おく。或いは、超電導導体とこの超電導導体と同軸状に外部超電導層とを有するケ 一ブルコアを具える超電導ケーブル (単心でも多心でもよい)を用意し、同一のコアに おいて超電導導体を往路、外部超電導層を帰路としてもよい。外部超電導層は、接 地しておく。
[0028] 双極送電を行う場合、超電導導体を有し、同軸状に別途外部超電導層を有して!/ヽ な！、ケーブルコアを具える単心ケーブルを 3条以上用意し、 V、ずれかのケーブルのコ ァに具える超電導導体を正極、別のケーブルのコアに具える超電導導体を負極、更 に別のケーブルに具える超電導導体を中性線、残りのケーブルを予備としてもよいし 、超電導導体を有し、同軸状に別途外部超電導層を有していないケーブルコアを 3 心以上具える多心ケーブルを 1条用意し、いずれかのコアの超電導導体を正極、別 のコアの超電導導体を負極、更に別のコアの超電導導体を中性線、残りのコアを予 備心としてもよい。いずれの場合も、正極用コア、負極用コアには接地用シールド層 を具えておく。或いは、超電導導体とこの超電導導体と同軸状に外部超電導層とを 有するケーブルコアを 2心以上具える多心ケーブルを用意し、いずれかのコアの超電 導導体を正極、別のコアの超電導導体を負極、これら二つのコアの外部超電導層を 中性線、残りのコアを予備心としてもよい。外部超電導層は、接地しておく。
発明の効果
[0029] 上述のように本発明接続構造は、冷媒流通路にろ過手段を具えることで、金属性 異物を効率よく除去することができるため、接続構造の構成部材の表面、特に、直流 電界が加わる箇所の表面に異物が集積して、沿面放電による沿面破壊が生じること を効果的に防止できる。また、本発明接続構造は、ろ過手段を具えることで、上記金 属性異物だけでなぐ接続構造作製時に生じた絶縁材料の屑や、接続構造内に入 つた湿気 (水分)が冷媒により冷却されて生じた固化物 (氷)などの異物をも除去するこ とができる。そのため、これらの異物による電気的な不具合の防止にカ卩えて、冷媒流 通路、特に供給路や排出路が閉塞されたり、異物の衝突などにより構成部材が破損 するなどといった不具合をも防止することができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1A]図 1Aは、本発明接続構造において、終端接続構造を示す概略構成図である
[図 1B]図 1Bは、供給路にろ過手段を配置した状態を示す概略構成図である。
[図 2]図 2は、本発明接続構造において、冷媒流通路にろ過手段を配置した状態を 示す概略構成図であり、供給路又は排出路において屈曲した箇所にろ過手段を具 える例を示す。
[図 3]図 3は、本発明接続構造において、中間接続構造を示す概略構成図である。
[図 4]図 4は、従来の超電導ケーブルの中間接続構造を示す概略構成図である。
[図 5]図 5は、従来の超電導ケーブルの終端接続構造を示す概略構成図である。 符号の説明
[0031] 1 ろ過手段 la 側壁部 lb 底部 lc フランジ
10 ケーブルコア 11 超電導導体 12 終端接続スリーブ 13 リード部 14 ジョイント部 15 プッシング 15a 導体部 15b 固体絶縁層
16a, 16b 補強絶縁層 17 絶縁スぺーサ 20 終端接続箱 21,41 冷媒槽
22,42 真空槽 23,43 供給路 23a 内管 23b 外管 24,44 排出路
25 接地線 30 碍管 31 カバー 40 補助接続箱
50 内管 51 水平内管 52 鉛直内管 53 屈曲内管 54 外管
54a 蓋部 54b フランジ 54c 真空引きポート
60A.60B 超電導ケーブル 61A.61B ケーブルコア 62A.62B 超電導導体 63 中間接続スリーブ 64 補強絶縁層 65 円盤状部材 66 接続導体 67 固体絶縁部材 67a フランジ部 68 押さえ部材 69 ボルト
70 中間接続箱 71 冷媒槽 72 真空槽 73 供給路 74 排出路
80 保持具 90 短絡部
100A.100B 超電導ケーブル 101,101Α, 101Β ケーブルコア
102,102Α,102Β 超電導導体 103 中間接続スリーブ
104, 104a, 104b 補強絶縁層
110 中間接続箱 111 冷媒槽 112 真空槽
150 終端接続スリーブ 151 リード部 152 ジョイント部
153 プッシング 153a 導体部 153b 固体絶縁層
200 終端接続箱 201,211 冷媒槽 202,212 真空槽 203,213 供給路
204,214 排出路 205 接地線 210 補助接続箱 220 碍管
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本発明の実施の形態を説明する。
実施例 1
[0033] 図 1Aは、本発明接続構造において、終端接続構造を示す概略構成図、図 1Bは、 供給路にろ過手段を配置した状態を示す概略構成図である。この終端接続構造に おいて基本的構成は、図 5に示す従来の構成と同様である。即ち、超電導ケーブル の端部から引き出したケーブルコア 10と、このコア 10の端部に接続される常温側導体 引出部と、常温側導体引出部においてコアとの接続側を収納する終端接続箱 20とを 具える。終端接続箱 20には、コア 10との接続箇所を冷却するための極低温の冷媒が 充填される冷媒槽 21と、冷媒槽 21の外周を覆うように配置される真空槽 22とを具える 。また、接続箱 20には、冷媒槽 21に冷媒を供給するための供給路 23と、冷媒槽 21か ら冷媒を排出する排出路 24とが接続される。これら供給路 23及び排出路 24は、別途 具える冷却システム (図示せず)に接続されており、供給路 23→接続箱 20(冷媒槽 21) →排出路 24→冷却システム (→供給路 23)という経路により、接続箱 20に冷媒の循環 供給を行う構成である。即ち、この終端接続構造では、上記経路を冷媒流通路として 利用する。このような終端接続構造において最も特徴とするところは、冷媒流通路を 形成する供給路 23において冷媒槽 21近傍 (図 1Aにおいて破線円 Aで示す箇所、真 空槽 22の外側)に、ろ過手段 1(図 1B参照)を具えることにあり、ろ過手段 1によって冷媒 に伴って輸送される異物の除去を行う。
本例にぉ 、て超電導ケーブルは、内周側力 順に、フォーマ、超電導導体、電気 絶縁層、外部超電導層、保護層を具えるケーブルコア 1条を断熱管に収納させた単 心ケーブルを利用した。超電導導体及び外部超電導層は、 ΒΪ2223系超電導テープ 線 (Ag-Mnシース線)を用い、このテープ線をフォーマの外周、電気絶縁層の外周に それぞれ多層に螺旋状に卷回して構成した。フォーマは、銅線を複数本撚り合わせ たものを用い、フォーマと超電導導体との間には、絶縁紙によりクッション層を形成し た。電気絶縁層は、超電導導体に対して所定の絶縁強度を有するように、半合成絶 縁紙 PPLP (登録商標)を卷回して形成した。電気絶縁層の内周 (超電導導体の外周） 及び電気絶縁層の外周 (外部超電導層の内周)に半導電層を設けてもよい。保護層 は、クラフト紙を卷回して形成した。断熱管は、ステンレス鋼製の内管及び外管とから なる二重管であり、内管の外周にスーパーインシュレーション (商品名)といった断熱 材を配置すると共に、両管の間を真空引きした構成とした。内管には、超電導導体や 外部超電導層を冷却する冷媒 (本例では液体窒素)が流通される。このような超電導 ケーブルの端部からケーブルコア 10を引き出し、コア 10の端部を段剥ぎして外部超 電導層、電気絶縁層、超電導導体 11、フォーマを順次露出させ、終端接続スリーブ 1 2を用いて、超電導導体 11と常温側導体引出部とを接続する。終端接続スリーブ 12は 、一端にフォーマ及び超電導導体 11を挿入可能な導体側挿入穴を具え、他端に常 温側導体引出部 (後述するリード部 13)を挿入可能なリード部側挿入穴を具える銅製 の筒状部材を用いた。超電導導体 11とスリーブ 12との接続は、導体側挿入穴にフォ 一マ及び超電導導体 11を挿入して圧着によりスリーブ 12とフォーマとを接続し、次に 超電導導体 11を半田付けすることにて行い、リード部 13とスリーブ 12との接続は、スリ ーブ 12のリード部側挿入穴の内側にマルチコンタクトを具えておき、マルチコンタクト による接触にて行った。
常温側導体引出部は、上記超電導導体 11とスリーブ 12を介して接続されるリード部 13と、このリード部 13とジョイント部 14を介して接続されるプッシング 15とを具える。リー ド部 13は、銅製の棒状体力 なるものを用いた。超電導導体 11,スリーブ 12,リード部 1 3の外周は、電気絶縁層と同様に合成絶縁紙にて補強絶縁層 16a, 16bを形成して ヽ る。補強絶縁層 16a,16bの端部は、電界の集中を制御するべくテーパ状 (スリーブ 12 から離れるにつれて先細る形状)とした。ジョイント部 14は、リード部 13との接続端及び プッシング 15との接続端を有する銅製の編組材力もなり、その外周を銅製のカバーで 覆ったシールド構造としている。プッシング 15は、中心部に、リード部 13に接続される 銅製の棒状体からなる導体部 15aを有し、導体部 15aの外周に FRPで形成された固体 絶縁層 15bを具える。固体絶縁層 15bは、ステンレス鋼製パイプの外周に FRPと箔電 極とを積層し、両端部がテーパ状 (低温側の一端は、ジョイント部 14に向かうにつれて 先細り、常温側の他端は、カバー 31(後述)に向かうにつれて先細る形状)のストレスコ 一ン部を有する棒状体とした。この積層構造により、いわゆるコンデンサー方式の電 界制御を行い、プッシング 15の表面に力かる直流電界が均一になるようにした。この ような常温側導体引出部において、リード部 13の一部 (ジョイント部 14との接続側)、ジ ョイント部 14、プッシング 15の一部 (ジョイント部 14との接続側)が冷媒槽 21に収納され 、その外周を真空槽 22に覆われる。冷媒槽 21及び真空槽 22は、ステンレス鋼製の容 器である。この冷媒槽 21には、接地線 25が接続されており、この接地線 25が接地され ることで、冷媒槽 21は、接地電位となる構成であり、冷媒として絶縁性に優れる液体 窒素を用いることで、ジョイント部 14といった高電圧箇所に対して絶縁性が維持される 。この接地線 25は、真空槽 22に貫通されており、真空槽 22において貫通箇所のシー ルには、ハーメチックシールを用いて気密を保持している。なお、接地電位である冷 媒槽 21と絶縁するべぐリード部 13において冷媒槽 21に導入される箇所の外周には、 エポキシ榭脂からなる絶^ぺーサ (エポキシユニット) 17を配置して 、る。真空槽 22 は、内部にスーパーインシュレーションといった断熱材が配置されると共に、所定の 真空度に真空引きされている。また、真空槽 22の外側には、内部に絶縁油や SFガス
6 などの絶縁流体が充填される碍管 30が突設されており、プッシング 15の一端 (常電導 機器に接続される側)が収納される。碍管 30の常温側端部は、導電性のカバー 31に より覆われたシールド構造として 、る。
[0036] 補強絶縁層 16aで覆われた超電導導体 11,スリーブ 12,リード部 13の一部は、終端接 続箱 20に接続される補助接続箱 40に収納される。補助接続箱 40は、超電導導体 11 を冷却する冷媒が流通される冷媒槽 41と、その外周を覆う真空槽 42とを具える。補助 接続箱 40の構成は、上記終端接続箱 20と同様であり、冷媒槽 41には、冷媒槽 21と同 様に冷媒の供給路 43,排出路 44が接続され、これら供給路 43,排出路 44を利用して冷 媒が流通される。これら供給路 43,排出路 44も、冷却システム (図示せず)に接続され ており、接続箱 20と同様にして、補助接続箱 40に冷媒の循環供給を行う。従って、供 給路 43,補助接続箱 40(冷媒槽 41),排出路 44も、冷媒流通路として利用される。なお、 本例では、冷媒槽 21と冷媒槽 41との間で冷媒が直接行き来しない分離された構成と した。供給路 42及び排出路 43は、後述する供給路 23,排出路 24と同様の構成である
[0037] 供給路 23は、図 1Bに示すように内管 23aと外管 23bとの二重管からなり、両管 23a,23 bの間が真空引きされた断熱構造であり、内管 23a内が冷媒流通路として利用される。 排出路 24も同様の構成である。そして、本例では、この内管 23a内にろ過手段 1を具 える。ろ過手段 1は、有底円筒形状のフィルタであり、側壁部 laを冷媒が透過可能な 網状とし、底部 lbを冷媒が透過しない板材にて構成される。このようなフィルタとして、 例えば、商品名：ポアメット (FLOWELL CORPORATION製)、円筒型 (CY)、メッシュ サイズ 100 /z mが挙げられる。ろ過手段の大きさは、供給路 23を形成する管の径により 種々変化させるとよぐ例えば、フィルタ外径： 50〜100mm程度、長さ： 200mm程度の ものが利用できる。
[0038] そして、本例では、図 1Bに示すように、供給路 23において、冷媒が鉛直方向上向き 力 下向きに流れる箇所に、底部 lbが鉛直方向に対して直交し、側壁部 laが鉛直方 向と平行するようにろ過手段 1を配置している。特に、底部 lbが冷媒の下流側となるよ うに配置している。図 1Bにおいて黒三角矢印は、冷媒の流れる方向を示す。後述す る図 2につ ヽても同様である。
[0039] 上記構成を具える本発明接続構造では、冷却システム (図示せず)から供給管 23に 冷媒が輸送されると、冷媒は、ろ過手段 1を通過して冷媒槽 21に供給される。このとき 、冷媒と共に異物 輸送された場合、側壁部 laにより異物 fの通過が阻止され、異物 f は、冷媒の輸送圧力により底部 lbに沈下して滞留する。従って、本発明接続構造で は、異物 1^除去された冷媒のみを効率よく冷媒槽 21に供給することができる。そして 、冷媒槽 21から排出路 24を経て排出された冷媒は、冷却システムにて温度調整など が行われて再度供給路 23を通過して冷媒槽 21に供給される。このとき、ろ過手段 1に より異物 i¾除去されるため、冷却システムなどに存在する粉塵が冷媒と共に輸送さ れても、この粉塵が冷媒槽 21に供給されることがない。このように本発明接続構造で は、供給路 23,冷媒槽 21,排出路 22,冷却システムのいずれかに異物が存在して冷媒 に伴って輸送されたとしても、上記ろ過手段 1によりその異物を効率よく除去すること ができる。直流送電に利用される本発明接続構造では、各所に直流電界が加わる。 このような直流電界が加わる箇所には、いわゆる集塵効果により金属性の屑が集積さ れ易い。そして、集積箇所によっては、沿面破壊が生じるといった不具合が生じるが 、本発明接続構造では、ろ過手段を具えることで、上記不具合を効果的に低減する ことができる。
[0040] 上記説明では、供給路 23にろ過手段 1を具える構成としたが、排出路 24に具えても よいし、冷媒槽 21内に配置してもよいし、供給路 23及び排出路 24の双方に具えても よい。一つの冷媒流通路に対して複数のろ過手段を具えることで、異物をより確実に 捕捉することができる。また、上記説明では、供給路 23にろ過手段 1を一つ具える構 成としたが適当な間隔をあけて複数具えてもよい。更に、冷媒槽 40,供給路 42,排出 路 43の少なくとも一つにも同様にろ過手段 1を具えて異物を除去できるようにすること が好ましい。
[0041] ろ過手段は、洗浄や交換などのメンテナンスが行 、易 、構成であることが好ま ヽ 。即ち、冷媒流通路力も簡単に着脱できる構成であることが好ましい。そこで、次に、 着脱が容易に行えるろ過手段の具体的な構成について説明する。図 2は、冷媒流通 路において屈曲した箇所にろ過手段を具える例を示す概略構成図である。ろ過手段 の着脱を考慮すると、ろ過手段は、供給路や排出路に具えることが好ましい。特に、 接続箱から突出した箇所であることが好ましい。更に、供給路や排出路において、冷 媒の流れる方向が変化するような箇所、例えば、水平方向から垂直方向に屈曲した 箇所や垂直方向から水平方向に屈曲した箇所にろ過手段を配置すると、着脱が容 易な構成とし易い。例えば、図 2に示すように供給路又は排出路の内管 50として、冷 媒が水平方向に流れる水平内管 51と、冷媒が鉛直方向に主に流れる鉛直内管 52と 、水平内管 51及び鉛直内管 52を接続する屈曲内管 53とを具え、屈曲内管 53は、水 平内管 51及び鉛直内管 52に対して着脱可能であり、この屈曲内管 53にろ過手段 1を 取り付ける構成のものを利用する。本例では、屈曲内管 53の一端を水平内管 51との 接続端とし、他端をろ過手段 1との接続端とする。そして、ろ過手段 1において側壁部 laの開口部側にその外周方向に突出するようにフランジ lcを具えておき、このフラン ジ lcを介して鉛直内管 52に固定される構成とする。この構成により、フランジ lcの径 R
1 は、側壁部 laの外径よりも大きくなる。屈曲内管 53は、リジット管でもよいが、図 2に示 すように一部を可撓性のあるべローズ管とすると、ろ過手段 1の取り付けを行 ヽ易 、。
[0042] 水平内管 51,鉛直内管 52,屈曲内管 53において開口部にはそれぞれ、フランジを設 けており、水平内管 51のフランジと屈曲内管 53のフランジ、ろ過手段 1のフランジ lcと 鉛直内管 52のフランジをそれぞれ重ね合わせ、ボルトなどの締付部材により接続固 定する。各フランジ間には、金属 0リングなどのシール材を配置することが好ましい。 上記接続により、ろ過手段 1は、内管 50内に配置される。この配置により、水平内管 51 を経た冷媒は、屈曲内管 53を通過してろ過手段 1に輸送され、ろ過手段 1の側壁部 la を通過して鉛直内管 52に輸送される。一方、冷媒と共に輸送された異物 fは、冷媒の 輸送圧力により底部 lbに沈下して滞留する。
[0043] そして、上記水平内管 51、ろ過手段 1及び屈曲内管 53との一体物、鉛直内管 52が 収納される外管 54は、屈曲部分を開放可能な構成とする。図 2に示す例では、外管 5 4において鉛直方向上方に開口部を設け、この開口部を閉じる蓋部 54aを具える。外 管 54の開口部には、フランジ 54bを設けており、このフランジ 54bと蓋部 54aとを重ね合 わせ、ボルトなどの締付部材により開口部を閉じ、締付部材を取り外すことで、蓋部 5 4aを開放して、開口部を開ける。蓋部 54aとフランジ 54bとの間には、金属 0リングなど のシール材を配置することが好ましい。外管 54の開口部の径 Rは、ろ過手段 1に具え
0
るフランジ lcの径 Rよりも大きくする。この構成により、外管 54の蓋部 54aを開けて、外
1
管 54内からろ過手段 1と屈曲内管 53との一体物を容易に取り外すことができる。なお 、図 2では、外管 54においてろ過手段 1と屈曲内管 53との一体物が配置される屈曲部 分をその他の部分よりも大きくしているが同じ大きさとしてもちろんよい。また、外管 54 には、真空引きポート 54cを具えており、外管 54内を真空引き可能な構成としている。
[0044] 図 2に示す例において、ろ過手段 1のメンテナンス作業の手順を説明する。
(1) 超電導ケーブルが通電を行っており、冷媒流通路に冷媒を流通させている場合 、冷媒の流通を停止する。
(2) 真空引きポート 54cにより、外管 54内を真空から大気圧に戻す。
(3) 外管 54から蓋部 54aを取り外し、水平内管 51と屈曲内管 53との接続、鉛直内管 52 とろ過手段 1(フランジ lc)との接続を取り外し、ろ過手段 1と屈曲内管 53との一体物を 外管 54から取り出す。なお、内管 50内の冷媒は、排出させておく。
(4) ろ過手段 1の汚れや異物の滞留具合を確認する。確認作業は、ろ過手段 1を目 視したり、ファイバスコープなどを用いて覼いたり、異物が出てこないか一体物を振つ たりなどすることが挙げられる。ろ過手段の長さを 200mm程度とする場合、屈曲内管 5 3の開口部からろ過手段 1の底部 lbまでの長さは、せいぜい 300mm程度であり、目視 などでも容易にチェックすることができる。この確認により、異物が溜まっていれば、ろ 過手段 1を洗浄したり、交換する。
(5) 一体物を外管 54に挿入して、水平内管 51、鉛直内管 52に固定する。
(6) 蓋部 54aを閉じた後、真空引きポート 54cから真空引きを行い、冷媒の流通を開 始する。
[0045] 上述した構成では、ろ過手段 1のメンテナンスにあたり、冷媒の流通を停止すると共 に、輸送管など力 冷媒を排出させる必要があり、手間がかかる。そこで、輸送管や 冷媒槽カも冷媒を排出させることなくろ過手段 1のメンテナンスを行うことができるよう に、ろ過手段 1の冷媒導入側及び冷媒の排出側にノ レブを具えることが好ましい。例 えば、図 2に示す配管の場合、水平内管 51においてろ過手段側の端部近傍と、鉛直 内管 52においてろ過手段 1の下方側とにバルブを具えることが挙げられる。これらバ ルブは、通電を行う通常時に開いておいて冷媒槽への冷媒の供給、冷媒槽からの冷 媒の排出を行えるようにし、ろ過手段 1のメンテナンスを行う際に閉じて、冷媒槽への 冷媒の供給、冷媒槽からの冷媒の排出を停止する。このとき、冷媒槽には、冷媒が流 通しない状態であるが、冷媒が充填された状態が維持される。なお、メンテナンスの 際に、接続箱の真空槽の真空状態が破られないように構成しておく。一方、内管に おいてろ過手段を設けた箇所近傍を覆う外管と、内管の他の箇所を覆う外管との間 には、区画壁などを設けておき、両管内にそれぞれ独立した真空層を有する構成と する。この構成により、メンテナンス時、冷媒の流通を停止しても、ろ過手段の取付箇 所近傍以外は、真空状態が保持されるため、冷媒の温度上昇を低減することができ る。かつ、メンテナンス後、真空引きを行うのは、ろ過手段の取付箇所近傍のみでよ いため、作業性がよい。
[0046] また、図 2に示す配管のように一系統の輸送路ではなぐ配管を分岐して複数の分 岐路を並列してなる複数系統の輸送路とし、各分岐路にろ過手段と、分岐路におい てろ過手段の上流側及び下流側にバルブとを具えた構成とすると、冷媒槽に冷媒を 流通したままろ過手段のメンテナンスを行うことができる。即ち、通常時、いずれかの 一の分岐路のバルブを開いて冷媒の供給/排出を行い、残りの分岐路のバルブを閉 じておき、通常時に用いている分岐路に具えるろ過手段のメンテナンスを行う際、こ の分岐路のバルブを閉じると共に、残りのいずれかの分岐路のバルブを開く。このよ うにバルブが開かれた分岐路を冷媒の流通に用いることで、冷媒槽には、冷媒の供 給/排出が滞りなく行われ、冷媒の流通を停止することなぐろ過手段のメンテナンス を行うことができる。また、ろ過手段を具えていない分岐路を設けておいて、メンテナ ンス時にこの分岐路を用いるようにしてもよいが、各分岐路にろ過手段を具えておくこ とで、常時、異物の除去を行うことができる。各分岐路には、上述と同様にそれぞれ 独立した真空層を有する構成としておくことが好ましい。
実施例 2
[0047] 上記説明では、終端接続構造である場合につ!ヽて説明したが、本発明接続構造は 、超電導ケーブル同士を接続する中間接続においても適用することができる。図 3は 、本発明接続構造において、中間接続構造を示す概略構成図である。この中間接 続構造において基本的構成は、図 4に示す従来の構成と同様である。即ち、この中 間接続構造は、接続する一方の超電導ケーブル 60Aの端部から引き出したケーブル コア 61Aと、他方の超電導ケーブル 60Bの端部から引き出したコア 61Bと、これら両コ ァ 61A,61Bの端部が収納される中間接続箱 70とを具える。本例において超電導ケー ブル 60A,60Bはいずれも、実施例 1と同様の構成を具えるケーブルコアを 3条撚り合 わせて具える 3心ケーブルを用い、三つの接続箇所を一つの接続箱 70に収納させる 構成とした (図 3では接続箇所が二つしか記載されていないが実際には三つ存在する )。各コア 61A,61Bは、端部を段剥ぎして超電導導体 62A,62Bを露出させ、中間接続 スリーブ 63にて接続する。接続させた両超電導導体 62A,62B及びスリーブ 63の外周 には、補強絶縁層 64を設ける。この補強絶縁層 64は、その端部をスリーブ 63力 離れ るにつれて先細りするテーパ状に形成し、端部において電界が集中することを制御 する構成とした。また、この補強絶縁層 64の外周に銅などの導電性材料にてシール ド層 (図示せず)を設け、電界遮蔽構造とした。中間接続箱 70は、超電導導体 62A,62 Bを冷却するための液体窒素などの冷媒が流通される冷媒槽 71と、冷媒槽 71の外周 に配置される真空槽 72とを具える。冷媒槽 71には、冷媒を供給する供給路 73及び冷 媒を排出する排出路 74を具える。本例では、冷媒槽 71内に冷媒槽 71の内周に適合 した大きさを有するステンレス鋼製の円盤状部材 65を設けており、この円盤状部材 65 により、冷媒槽 71内の空間を超電導ケーブル 60A側の空間 Aと超電導ケーブル 60B 側の空間 Bとに区画して、両空間 Α,Β間で冷媒が流通しない構成とした。従って、各 空間 Α,Βのそれぞれに供給路 73及び排出路 74を設けた。そして、この供給路 73又は 排出路 74の少なくとも一方に実施例 1で説明したろ過手段を具えることで、異物を捕 捉することができる。本例では、補強絶縁層 64の外周にシールド層を設けて電界遮 蔽構造としており、シールド層の表面に金属性の異物が集積しても、沿面破壊を起こ しにくい。しかし、このシールド層を打ち破って、シールド層の内側に粉塵が入り込む と電気的に不安定となる恐れがある。これに対し、本発明接続構造では、ろ過手段を 具えることで、このような不具合を防止できる。このろ過手段は、供給路 73,排出路 74 において、接続箱 70の外側に配置される箇所に具えておくと、メンテナンスなどの作 業が行いやすい。
[0048] 本例に示す中間接続構造では、上記円盤状部材 65により、超電導導体 62Aと 62Bと の接続部分を接続箱 70(冷媒槽 71)に固定させる構成とした。具体的には、超電導導 体 62Aと 62Bとの間に銅製の棒状体からなる接続導体 66を介在させ、超電導導体 62A と 62Bを、中間接続スリーブ 63及び接続導体 66を用いて接続した。中間接続スリーブ 63は、一端にフォーマ及び超電導導体 62A(62B)を挿入可能な導体側挿入穴を具え 、他端に上記接続導体 66を挿入可能な接続導体用挿入穴を具える銅製の筒状部材 で、接続導体用挿入穴の内側にマルチコンタクトを具えるものを利用した。接続導体 66は、その外周にエポキシ榭脂成形体力 なる固体絶縁部材 67を装着させて 、る。 この固体絶縁部材 67は、円盤状部材 65に設けられた揷通孔に揷通配置され、中間 部に設けられたフランジ部 67aを円盤状部材 65と押さえ部材 68とで挟んだ状態として ボルト 69を締めることで、円盤状部材 65に固定される。そして、円盤状部材 65は、冷 媒槽 71に溶接などにより固定されることで、超電導導体 62A,62Bの接続部分が冷媒 槽 71に固定される。
[0049] また、本例において接続箱 70は、ケーブルコアの長手方向 (図 3において左右方向) に分割可能な一対の半割れ片を組み合わせて一体となるものを用いた。更に、本例 では、一つの超電導ケーブルから 3条のケーブルコアを引き出すため、接続作業が 行!、易 、ようにコア間を広げた状態で保持可能な保持具 80を冷媒槽 71内に適宜配 置させた。カロえて、本例では、同一の超電導ケーブルから引き出された 3条のケープ ルコアに具える外部超電導層を短絡させる短絡部 90を設けた。
産業上の利用可能性
[0050] 本発明直流超電導ケーブルの接続構造は、超電導ケーブル同士を接続する中間 接続、超電導ケーブルと常温側に配置される常電導機器とを接続する終端接続のい ずれにも適用することができる。このような接続構造は、直流送電を行う超電導ケー ブル線路の構築において好適に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 超電導ケーブルに具える超電導導体と、この超電導導体との接続対象とが収納さ れ、超電導導体を冷却する冷媒が内部に流通される接続箱とを具える直流超電導ケ 一ブルの接続構造であって、
前記接続箱には、箱内に冷媒を供給する供給路と、箱外に冷媒を排出する排出路 とが接続され、
前記供給路から排出路に至る冷媒流通路に冷媒中の異物を除去するろ過手段を 具えることを特徴とする直流超電導ケーブルの接続構造。
[2] ろ過手段は、供給路及び排出路の少なくとも一方に配置されることを特徴とする請 求項 1に記載の直流超電導ケーブルの接続構造。
[3] ろ過手段は、冷媒温度領域において使用可能であり、冷媒流通時の輸送圧力に 耐え得る材料力 なることを特徴とする請求項 1に記載の直流超電導ケーブルの接 続構造。
[4] ろ過手段は、メッシュサイズカ^〜 300 μ mのフィルタを具えることを特徴とする請求 項 1に記載の直流超電導ケーブルの接続構造。
[5] 冷媒流通路に複数のろ過手段を多段に配置したことを特徴とする請求項 1に記載 の直流超電導ケーブルの接続構造。
[6] ろ過手段にお!、て冷媒の導入側及び冷媒の排出側にバルブを具えることを特徴と する請求項 2に記載の直流超電導ケーブルの接続構造。
[7] 接続対象は、常温側導体引出部であることを特徴とする請求項 1〜6の 、ずれかに 記載の直流超電導ケーブルの接続構造。
[8] 接続対象は、別の超電導ケーブルに具える超電導導体であることを特徴とする請 求項 1〜6のいずれかに記載の直流超電導ケーブルの接続構造。
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