(57)【要約】【課題】簡易な回路構成により高性能な超電導限流機能を実現する超電導限流装置を提供すること。【解決手段】超電導素子１４は、第１の電力系統１１と第２の電力系統１２とを連系する連系線２２に接続され、各々がインダクタンスを有する第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置されたものである。検出器１５は、連系線２２の電圧低下を検出する。制御装置１６は、検出器１５から検出信号を受けて連系線２２の電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する。スイッチ１７は、制御装置１６から動作信号を受けて、第１の素子部分１４１の電流経路の途中に位置する第１の接続点１８ａと第２の素子部分１４２の電流経路の途中に位置する第２の接続点１８ｂとを電気的に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電力系統と第２の電力系統とを連系する連系線に接続され、各々がインダクタンスを有する第１の素子部分と第２の素子部分とが素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置された超電導素子と、
前記連系線の電圧低下を検出する検出器と、
前記検出器から検出信号を受けて前記連系線の電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する制御装置と、
前記制御装置から動作信号を受けて、前記第１の素子部分の電流経路の途中に位置する第１の点と前記第２の素子部分の電流経路の途中に位置する第２の点とを電気的に接続するスイッチと
を具備することを特徴とする超電導限流装置。
【請求項２】
前記第１の素子部分と前記第２の素子部分とは並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導限流装置。
【請求項３】
前記第１の点における電位と前記第２の点における電位とが異なるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の超電導限流装置。
【請求項４】
前記第１の素子部分と前記第２の素子部分とは直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導限流装置。
【請求項５】
第１の電力系統と第２の電力系統とを連系する連系線に接続され、インダクタンスを有する超電導素子と、
前記連系線の電圧低下を検出する検出器と、
前記検出器から検出信号を受けて前記連系線の電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する制御装置と、
前記制御装置から動作信号を受けて、前記超電導素子の電流経路の途中に位置する第１の点と対地電位の接地線上に位置する第２の点とを抵抗を介して電気的に接続するスイッチと
を具備することを特徴とする超電導限流装置。
【請求項６】
３相で構成される第１の電力系統と第２の電力系統とを連系する第１、第２、第３の連系線にそれぞれ接続され、各々がインダクタンスを有する第１、第２、第３の超電導素子と、
前記第１、第２、第３の連系線の電圧低下をそれぞれ検出する第１、第２、第３の検出器と、
前記第１、第２、第３の検出器のいずれかから検出信号を受けて前記第１、第２、第３の連系線のいずれかの電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する制御装置と、
前記制御装置から動作信号を受けて、前記第１の超電導素子の電流経路の途中に位置する第１の点と前記第２の素子部分の電流経路の途中に位置する第２の点とを電気的に接続する第１のスイッチと、前記第２の超電導素子の電流経路の途中に位置する第２の点と前記第３の超電導素子の電流経路の途中に位置する第３の点とを電気的に接続する第２のスイッチと、前記第３の超電導素子の電流経路の途中に位置する第３の点と前記第１の素子部分の電流経路の途中に位置する第１の点とを電気的に接続する第３のスイッチと
を具備することを特徴とする超電導限流装置。
【請求項７】
第１の電力系統と第２の電力系統とを連系する連系線に接続され、各々がインダクタンスを有する複数の素子部分が素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置された超電導素子と、
前記連系線の電圧低下を検出する検出器と、
前記検出器から検出信号を受けて前記連系線の電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する制御装置と、
前記制御装置から動作信号を受けて、前記複数の素子部分のうちの所定の素子部分を非導通状態にするスイッチと
を具備することを特徴とする超電導限流装置。
【請求項８】
前記複数の素子部分は並列に接続され、前記スイッチは前記所定の素子部分に直列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の超電導限流装置。
【請求項９】
前記複数の素子部分は互いに絶縁されている複数本の超電導線材を並列に巻線して成り、前記スイッチは前記複数本の超電導線材の一部に直列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の超電導限流装置。
【請求項１０】
前記超電導素子は、Ｂｉ系、Ｙ系、Ｈｇ系、Ｄｙ系のいずれかの酸化物系超電導体を含み、膜状、バルク状、線材を巻回したコイル状のいずれかの形態を成していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超電導限流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続され、系統事故によりに生じる過大電流あるいは瞬時電圧低下を抑制する超電導限流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力需要家サイトに分散電源を導入するケースにおいては、当該分散電源を独立の電力系統とするのではなく、電力会社側の電力系統とも連系するのが一般的であるが、この場合、電力会社の系統において短絡事故や地絡事故が起きたとき、需要家系統で電圧低下が生じ負荷に不具合が生じることがある。電圧低下が短時間で起きるときには瞬時電圧低下となるが、瞬時電圧低下を抑制するために瞬時電圧低下抑制機器が提供されている。
【０００３】
抵抗型の超電導限流器は、過電流が流れたとき抵抗を発生して電流を抑制する効果があり、この効果を利用して、この瞬時電圧低下抑制機能を有する超電導限流装置が提案されている。超電導限流器は、定常時はゼロに近いインピーダンスであるが、事故時には抵抗的あるいはインダクタンス的なインピーダンスが生じ短絡電流を所定値以下に抑制する。代表的な限流器の方式は、抵抗型であり、常伝導転移型、クエンチ型とも呼ばれるもので、過電流により超電導導体が発生する抵抗により事故電流を抑制する。
【０００４】
さて、このような抵抗型の超電導限流器を瞬時電圧低下抑制機器として利用するには、分散電源が導入される第１の電力系統と、電力会社側の第２の電力系統との連系点に、超電導限流器を導入すればよい。第２の電力系統側で事故が生じたときに、第１の電力系統から第２の電力系統へ電流流出が生じるが、この時の過電流に対して、超電導限流器が抵抗を発生し、第１の電力系統の瞬時電圧低下を抑制することができる。
【０００５】
ところで、これまで提案されてきた抵抗型の超電導限流器には次のような問題点があった。すなわち、第２の電力系統の中でも、第１の電力系統から比較的近い場所での事故においては、過大な事故電流が超電導限流器を流れるので、上記の効果を期待できるが、第１の電力系統から遠方にある場所での事故においては、電圧低下も大きくなく十分な事故電流が流れず、超電導限流器の抵抗発生が不十分であり、瞬時電圧低下抑制機器として機能しない可能性があった。このため、低いレベル（例えば２０％程度）の瞬時電圧低下に対しても機能させるニーズに対応できなかった。
【０００６】
例えば、特許文献１に示されるような整流型（インダクタンス型）の限流器では、瞬時電圧低下抑制効果はあるものの、大きな効果は得られず、上述の問題を解決することができなかった。
【０００７】
一方、特許文献２には、上述の問題を解決する抵抗型の超電導限流器が提案されている。この文献によれば、第２の電力系統の中でも、第１の電力系統から遠方にある場所で事故が生じた場合であっても、検出器により連系線の電圧低下を検出し、限流器の近傍に設けたスイッチにより限流器に過電流を強制的に流すことにより、限流器を機能させている。
【特許文献１】特許第３５５１３１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術は上記問題を解決するものではあるが、回路の構成面や性能面に関し、更なる改善が望まれる。例えば、超電導限流器としての性能を落とさずに、抵抗発生増進回路や充電回路などを必要としない簡易な回路構成を実現することが望まれる。また、第２の電力系統側での事故時にスイッチにより接地線に過電流を流す構成を採用した場合には、別の事故により第１の電力系統側からも接地線に過電流が不意に流れ込んでしまう可能性があるため、これを抑制するための対策も望まれる。
【０００９】
そこで本発明は、簡易な回路構成により高性能な超電導限流機能を実現する超電導限流装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による超電導限流装置は、第１の電力系統と第２の電力系統とを連系する連系線に接続され、各々がインダクタンスを有する第１の素子部分と第２の素子部分とが素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置された超電導素子と、前記連系線の電圧低下を検出する検出器と、前記検出器から検出信号を受けて前記連系線の電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力する制御装置と、前記制御装置から動作信号を受けて、前記第１の素子部分の電流経路の途中に位置する第１の点と前記第２の素子部分の電流経路の途中に位置する第２の点とを電気的に接続するスイッチとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な回路構成により高性能な超電導限流機能を実現する超電導限流装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。
【００１４】
同図に示される電力システムは、第１の電力系統１１、第２の電力系統１２、連系線２２、負荷１３、超電導素子１４、検出器１５、制御装置１６、スイッチ１７等を含む。これらの要素のうち、超電導素子１４、検出器１５、制御装置１６、およびスイッチ１７が、超電導限流装置を構成している。
【００１５】
第１の電力系統１１は、例えば電力需要家サイト側の電力系統であり、分散電源や自家発電機などを含む。
【００１６】
第２の電力系統１２は、例えば電力会社側の電力系統であり、送電網などを含む。
【００１７】
連系線２２は、第１の電力系統１１と第２の電力系統とを連系するものである。この連系線２２の第１の電力系統１１側には、負荷１３が存在する。
【００１８】
超電導素子１４は、Ｂｉ系、Ｙ系、Ｈｇ系、Ｄｙ系のいずれかの酸化物系超電導体を含み、膜状、バルク状、線材を巻回したコイル状のいずれかの形態を成すものであり、連系線２２の途中に介在するように接続される。この超電導素子１４は、図示しない冷却手段により超電導転移温度以下に冷却されており、定常時にはインピーダンスが無視できるくらいに低いが、電力系統の短絡事故あるいは地絡事故の時に生じる事故電流に対してインダクタンスあるいは抵抗によるインピーダンスを発生する。
【００１９】
上記超電導素子１４は、各々が自己インダクタンスを有する第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置された構成を有する。図１の例では、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とは並列に接続されている。この構成により、素子全体としてのインダクタンスを極力小さくし、実質的に無誘導の状態を形成している。
【００２０】
第１の素子部分１４１の電流経路の途中には、スイッチ１７の片方の接点と接続される第１の接続点１８ａが存在する。同様に、第２の素子部分１４２の電流経路の途中には、スイッチ１７のもう片方の接点と接続される第２の接続点１８ｂが存在する。ここで、第１の接続点１８ａにおける電位と第２の接続点１８ｂにおける電位とが異なるように構成される。
【００２１】
検出器１５は、連系線２２の電圧低下（例えば単位時間あたりの電圧の低下量）を検出するものである。
【００２２】
制御装置１６は、検出器１５から検出信号を受けて連系線２２の電圧低下が設定値より大きいときにスイッチ１７を開の状態から閉の状態に切り換える指令を示す動作信号を出力するものである。
【００２３】
スイッチ１７は、通常時は開の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて閉の状態をとり、第１の素子部分１４１の電流経路の途中に位置する第１の接続点１８ａと第２の素子部分１４２の電流経路の途中に位置する第２の接続点１８ｂとを電気的に接続する。このスイッチ１７は、オン／オフ動作が可能なものであれば、機械式、電気式などいかなる方式を採用しても良いが、高速に動作するパワー半導体を採用することが望ましい。なお、図中ではスイッチ１７がサイリスタの記号を示しているが、サイリスタのほか、双方向性のスイッチを採用しても良い。
【００２４】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は次のように作用する。
【００２５】
すなわち、検出器１５は連系線２２の電圧低下を検出し、検出器１５から検出信号を受けた制御装置１６は、連系線２２の電圧低下が設定値より大きければ、スイッチ１７を開の状態から閉の状態に切り換えるよう制御する。これにより、スイッチ１７は、電位の異なる第１の接続点１８ａと第２の接続点１８ｂを電気的に接続するので、素子部分１４１側から素子部分１４２側へ、あるいはその逆の方向に電流の流れが生じ、素子全体としての無誘導の状態が崩れ、インダクタンスを含むインピーダンスが生じることになる。また、片側の増加した電流で超電導状態が崩れ、抵抗が発生することも期待される。このように、超電導素子１４に抵抗あるいはインダクタンスを含むインピーダンスが発生することにより、第１の電力系統１１と第２の電力系統１２とが電気的に分離されるため、第１の電力系統１１側にある負荷１３の電圧低下が抑制される。
【００２６】
この第１の実施形態によれば、抵抗発生増進回路や充電回路などを必要としない簡易な回路構成により、電力系統の少しの瞬時電圧低下に際しても十分なインピーダンスを発生して瞬時電圧低下を効果的に抑制することができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図１と共通する要素の詳細な説明を省略し、図１と異なる部分を中心に説明する。
【００２８】
図２に示される電力システムは、図１に示される電力システムにおける第１の接続点１８ａおよび第２の接続点１８ｂの具体的な配置の一例を示したものである。
【００２９】
この第２の実施形態では、第１の接続点１８ａの電位と第２の接続点１８ｂの電位とが互いに異なるようにするため、第１の接続点１８ａの位置を、第１の素子部分１４１の長さの中間点よりも第２の電力系統１２寄りの位置に配置している。また、第２の接続点１８ｂの位置を、第２の素子部分１４２の長さの中間点よりも第１の電力系統１１寄りの位置に配置している。このように、各素子部分の長さのバランスが崩れた場所に第１の接続点１８ａおよび第２の接続点１８ｂをそれぞれ設けることにより、電位が互いに異なる第１の接続点１８ａおよび第２の接続点１８ｂの組合せを容易に実現することができる。
【００３０】
この第２の実施形態によれば、第１の接続点１８ａおよび第２の接続点１８ｂの適切な配置により、超電導限流器としての性能を一層向上させることが可能となる。
【００３１】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図１と共通する要素の詳細な説明を省略し、図１と異なる部分を中心に説明する。
【００３２】
図１の例では第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが並列に接続されていたのに対し、図３の例では第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが直列に接続されている。また、図３の例では、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２との接続部分が折り返されており、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが対向する配置となっている。
【００３３】
図３に示される超電導素子１４は、図１に示される超電導素子１４と同様に、各々が自己インダクタンスを有する第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが素子全体としてのインダクタンスを打ち消すように配置された構成を有する。この構成により、素子全体としてのインダクタンスを極力小さくし、実質的に無誘導の状態を形成している。また、図３に示される超電導素子１４は、図１に示される超電導素子１４と同様に、第１の接続点１８ａにおける電位と第２の接続点１８ｂにおける電位とが異なるように構成される。
【００３４】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は前述の第１の実施形態の場合と同じように作用する。
【００３５】
この第３の実施形態によれば、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とを直列に接続し、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２との接続部分が折り返す構成により、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図３と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図３と共通する要素の詳細な説明を省略し、図３と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
図４に示される超電導素子１４は、図３に示される超電導素子１４と同様、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とが直列に接続された構成を有するものの、具体的な配置の形態が異なる。
【００３８】
すなわち、図４の例では、第１の素子部分１４１が電流経路の途中で折り返されており、また、第２の素子部分１４２が電流経路の途中で折り返されている。このように、折り返しにより形成される４つの部分が素子全体として無誘導の状態を実現するように配置されている。
【００３９】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は前述の第１の実施形態や第３の実施形態の場合と同じように作用する。
【００４０】
この第４の実施形態によれば、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とを直列に接続し、第１の素子部分１４１と第２の素子部分１４２とをそれぞれ電流経路の途中で折り返す構成により、前述の第１の実施形態や第３の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
＜第５の実施形態＞
図５は、本発明の第５の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図１と共通する要素の詳細な説明を省略し、図１と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
図１の例では、スイッチ１７の片方の接続点１８ａが超電導素子１４に含まれる第１の素子部分１４１の電流経路の途中に設けられ、もう片方の接続点１８ｂが第２の素子部分１４２の電流経路の途中に設けられたが、図５の例では、スイッチ１７の片方の接続点１８ａが超電導素子１４の電流経路の素子部分１４１の途中に設けられ、もう片方の接続点１８ｂが対地電位の接地線２０上に設けられる。なお、スイッチ１７を通じて流れる事故電流が極端に大きくなることを抑制するため、スイッチ１７と接地線２０との間に抵抗１９が接続されている。
【００４３】
すなわち、図５に示されるスイッチ１７は、通常時は開の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて閉の状態をとり、超電導素子１４の電流経路の素子部分１４１の途中に位置する第１の接続点１８ａと対地電位の接地線２０上に位置する第２の接続点１８ｂとを電気的に接続する。
【００４４】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は次のように作用する。
【００４５】
すなわち、検出器１５は連系線２２の電圧低下を検出し、検出器１５から検出信号を受けた制御装置１６は、連系線２２の電圧低下が設定値より大きければ、スイッチ１７を開の状態から閉の状態に切り換えるよう制御する。これにより、スイッチ１７は、電位の異なる第１の接続点１８ａと第２の接続点１８ｂを電気的に接続するので、超電導素子１４側から接地線２０側へ過大な電流が流れ、事故電流を誘導することになるが、瞬時に超電導素子１４が抵抗を発生して事故電流が抑制され、また、第１の電力系統１１側から接地線２０への事故電流の流れ込みも抑制され、第１の電力系統１１側にある負荷１３の電圧低下が抑制される。
【００４６】
この第５の実施形態によれば、スイッチ１７が超電導素子１４の電流経路の途中に位置する第１の接続点１８ａと対地電位の接地線２０上に位置する第２の接続点１８ｂとを抵抗１９を介して電気的に接続する構成により、第２の電力系統１２側から接地線２０へ流れる事故電流を抑制するだけでなく、第１の電力系統１１側から接地線２０へ流れる事故電流についても抑制することができるため、瞬時電圧低下をより確実に抑制することができる。
【００４７】
＜第６の実施形態＞
図６は、本発明の第６の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。
【００４８】
図６に示される電力システムは、図５に示される超電導限流装置を、３相交流の電力系統に適用した場合の一例を示したものである。
【００４９】
同図に示される電力システムは、３相で構成される第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、３相で構成される第２の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、３相で構成される連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、超電導素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、検出器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、制御装置１６、スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、抵抗１９ａ，１９ｂ，１９ｃ等を含む。これらの要素のうち、超電導素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、検出器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、制御装置１６、およびスイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが、超電導限流装置を構成している。
【００５０】
第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、例えば電力需要家サイト側の３相交流の電力系統であり、分散電源や自家発電機などを含む。
【００５１】
第２の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、例えば電力会社側の３相交流の電力系統であり、送電網などを含む。
【００５２】
連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃと第２の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを連系するものである。これらの連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃの第１の電力系統側には、図示しない負荷がそれぞれ存在する。
【００５３】
超電導素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、Ｂｉ系、Ｙ系、Ｈｇ系、Ｄｙ系のいずれかの酸化物系超電導体を含み、膜状、バルク状、線材を巻回したコイル状のいずれかの形態を成すものであり、連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃの途中に介在するように接続される。これらの超電導素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、図示しない冷却手段により超電導転移温度以下に冷却されており、定常時にはインピーダンスが無視できるくらいに低いが、電力系統の短絡事故あるいは地絡事故の時に生じる事故電流に対してインダクタンスあるいは抵抗によるインピーダンスを発生する。
【００５４】
図６の例では、スイッチ１７ａの片方の接続点が超電導素子１４ａの電流経路の素子部分１４１ａの途中に設けられ、もう片方の接続点が超電導素子１４ｂの電流経路の素子部分１４１ｂの途中に設けられる。同様に、スイッチ１７ｂの片方の接続点が超電導素子１４ｂの電流経路の素子部分１４１ｂの途中に設けられ、もう片方の接続点が超電導素子１４ｃの電流経路の素子部分１４１ｃの途中に設けられる。同様に、スイッチ１７ｃの片方の接続点が超電導素子１４ｃの電流経路の素子部分１４１ｃの途中に設けられ、もう片方の接続点が超電導素子１４ａの電流経路の素子部分１４１ａの途中に設けられる。
【００５５】
検出器１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃの電圧低下をそれぞれ検出するものである。
【００５６】
制御装置１６は、検出器１５ａ，１５ｂ，１５ｃのいずれかから検出信号を受けて連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれかの電圧低下が設定値より大きいときに動作信号を出力するものである。
【００５７】
スイッチ１７ａは、通常時は開の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて閉の状態をとり、超電導素子１４ａの電流経路の途中に位置する接続点と超電導素子１４ｂの電流経路の途中に位置する接続点とを抵抗１９ａを介して電気的に接続する。同様に、スイッチ１７ｂは、通常時は開の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて閉の状態をとり、超電導素子１４ｂの電流経路の途中に位置する接続点と超電導素子１４ｃの電流経路の途中に位置する接続点とを抵抗１９ｂを介して電気的に接続する。同様に、スイッチ１７ｃは、通常時は開の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて閉の状態をとり、超電導素子１４ｃの電流経路の途中に位置する接続点と超電導素子１４ａの電流経路の途中に位置する接続点とを抵抗１９ｃを介して電気的に接続する。
【００５８】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１２ａ，１２ｂ，１２ｃのいずれかにおいて短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれかを流れると、超電導限流装置は次のように作用する。
【００５９】
すなわち、検出器１５ａ，１５ｂ，１５ｃのいずれかは連系線（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれかの電圧低下を検出し、その検出信号を受けた制御装置１６は、連系線２２の電圧低下が設定値より大きければ、スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを開の状態から閉の状態に切り換えるよう制御する。これにより、スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、各相に設けられた超電導素子の電流経路の途中に位置する接続点同士を電気的に接続するので、３相間に過大な電流が流れ、事故電流を誘導することになるが、瞬時に超電導素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃが抵抗を発生して事故電流が抑制され、また、第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ側からの事故電流の流れ込みも抑制され、第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ側にある負荷１３の電圧低下が抑制される。
【００６０】
この第６の実施形態によれば、スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが各相に設けられた超電導素子の電流経路の途中に位置する接続点同士を抵抗を介して電気的に接続する構成により、第２の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ側から流れる事故電流を抑制するだけでなく、第１の電力系統（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ側から流れる事故電流についても抑制することができるため、瞬時電圧低下をより確実に抑制することができる。
【００６１】
＜第７の実施形態＞
図７は、本発明の第７の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図１と共通する要素の詳細な説明を省略し、図１と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
図７に示されるスイッチ１７は、配置される場所が図１の場合と異なる。すなわち、図７の例では、スイッチ１７は、第１の素子部分１４１および第２の素子部分１４２のうち、例えば第２の素子部分１４２に対して直列に接続される。また、スイッチ１７は、通常時は閉の状態にあり、制御装置１６から動作信号を受けて開の状態をとり、第２の素子部分１４２を非導通状態にする。
【００６３】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は次のように作用する。
【００６４】
すなわち、検出器１５は連系線２２の電圧低下を検出し、検出器１５から検出信号を受けた制御装置１６は、連系線２２の電圧低下が設定値より大きければ、スイッチ１７を閉の状態から開の状態に切り換えるよう制御する。これにより、スイッチ１７は、第２の素子部分１４２を非導通状態にするので、電流が第１の素子部分１４１のみに流れることになり、超電導素子１４が第１の素子部分１４１のみの誘導成分を有する回路となるために、インピーダンスが生じる。また、並列回路の一部が切り離されることになるため、第１の素子部分１４１の分担電流が大きくなり、抵抗が発生することも期待される。このように、超電導素子１４に抵抗あるいはインダクタンスを含むインピーダンスが発生することにより、第１の電力系統１１と第２の電力系統１２とが電気的に分離されるため、第１の電力系統１１側にある負荷１３の電圧低下が抑制される。
【００６５】
なお、上記構成では、電流経路にスイッチ１７が介在するため、通常時の電力供給において電流の損失が生じるが、素子全体を流れる電流のほんの一部だけが損失されるに過ぎないため、効率や安全の面で特に問題はない。
【００６６】
この第７の実施形態によれば、スイッチ１７を、第１の素子部分１４１および第２の素子部分１４２のうち、例えば第２の素子部分１４２に対して直列に接続し、事故時にスイッチ１７を開く構成により、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
＜第８の実施形態＞
図８は、本発明の第８の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図７と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図７と共通する要素の詳細な説明を省略し、図７と異なる部分を中心に説明する。
【００６８】
図７の例ではスイッチ１７が直列接続されない素子部分が１つのみであるのに対し、図８の例ではスイッチ１７が直列接続されない素子部分が２つ以上設けられる。
【００６９】
すなわち、図８の例では、多数の素子部分１４１〜１４４が並列に接続されており、これらの素子部分のうち、例えば素子部分１４４に対してスイッチ１７が直列に接続されている。
【００７０】
この第８の実施形態によれば、スイッチ１７が直列接続されていない多数の素子部分を並列に接続して配置する構成により、スイッチ１７による電流損失をより一層低減させることが可能となる。
【００７１】
＜第９の実施形態＞
図９は、本発明の第９の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図である。なお、図７と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、図７と共通する要素の詳細な説明を省略し、図７と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
図９に示される電力システムは、図７に示される電力システムにおける第１の素子部分１４１および第２の素子部分１４２の具体的な構成の一例を示したものである。
【００７３】
図９の例では、図７の例における２つの素子部分１４１，１４２が、互いに絶縁されている２本の超電導線材２１ａ，２１ｂを並列に巻線して超電導コイルを形成されたものが示されている。これらの超電導線材２１ａ，２１ｂは、全く同じ経路を巻回される。また、超電導コイル全体は、巻線の構成により無誘導の状態を形成している。スイッチ１７は、２本の超電導線材２１ａ，２１ｂのうち、例えば超電導線材２１ａに対して直列に接続される。
【００７４】
このように構成された電力システムにおいて、例えば第２の電力系統１２において短絡事故あるいは地絡事故が発生し、事故電流が連系線２２を流れると、超電導限流装置は次のように作用する。
【００７５】
すなわち、検出器１５は連系線２２の電圧低下を検出し、検出器１５から検出信号を受けた制御装置１６は、連系線２２の電圧低下が設定値より大きければ、スイッチ１７を閉の状態から開の状態に切り換えるよう制御する。これにより、スイッチ１７は、超電導線材２１ａを非導通状態にするので、電流が超電導線材２１ｂのみに流れることになり、超電導素子１４が超電導線材２１ｂのみの誘導成分を有する回路となるために、インピーダンスが生じる。また、並列回路の一部が切り離されることになるため、超電導線材２１ｂの分担電流が大きくなり、抵抗が発生することも期待される。このように、超電導素子１４に抵抗あるいはインダクタンスを含むインピーダンスが発生することにより、第１の電力系統１１と第２の電力系統１２とが電気的に分離されるため、第１の電力系統１１側にある負荷１３の電圧低下が抑制される。
【００７６】
この第９の実施形態によれば、スイッチ１７を、２本の超電導線材２１ａ，２１ｂのうち、例えば超電導線材２１ａに対して直列に接続し、事故時にスイッチ１７を開く構成により、前述の第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
なお、図９の例では、２本の超電導線材を用いる場合を例示したが、これに限定されず、３本以上の超電導線材を用いてもよい。例えば、スイッチ１７が直列接続されていない多数の超電導線材を並列に巻線して超電導コイルを形成する構成により、スイッチ１７による電流損失をより一層低減させることが可能となる。
【００７８】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る超電導限流装置を含む電力システムの構成の一例を示す回路図。
【符号の説明】
【００８０】
１１…第１の電力系統、１２…第２の電力系統、１３…負荷、１４…超電導素子、１４１〜１４４…素子部分、１５…検出器、１６…制御装置、１７…スイッチ、１８ａ，１８ｂ…接続点、１９…抵抗、２０…接地線、２１ａ，２１ｂ…超電導線材、２２…連系線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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