(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沿線に沿って設置された第１の変電所および第２の変電所に接続され、前記第１の変電所から供給される電流を前記第２の変電所側に送る給電用超電導線と、
前記超電導線から分岐し、前記給電用超電導線によって送られてくる電流を架線側に供給する給電分岐線と、
前記給電分岐線の途中に着脱可能に設けられた超電導バルク体と、
前記超電導線、および、前記超電導バルク体を臨界温度以下に冷却する冷媒とを有することを特徴とするき電線装置。
【請求項２】
前記給電分岐線の前記給電用超電導線に接続された側と反対側に接続されたき電線と架線を有し、前記給電用超電導線によって送られてくる電流が前記給電分岐線と前記き電線を介し前記架線に供給されることを特徴とする請求項１に記載のき電線装置。
【請求項３】
前記き電線が超電導線であることを特徴とする請求項２に記載のき電線装置。
【請求項４】
帰線となる線路に接続され、前記給電分岐線と隣り合って設けられた帰線分岐線と、
前記給電分岐線の途中に着脱可能に設けられた超電導バルク体と、
前記第１の変電所および前記第２の変電所と、前記帰線分岐線に接続され、前記帰線および前記帰線分岐線を経由して送られてくる戻り電流を前記変電所に帰還させる帰線用超電導線を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のき電線装置。
【請求項５】
線状の芯材と、該芯材の周囲に巻回方向が互いに逆向きとなるようにスパイラル状に巻回された前記給電用超電導線および前記帰線用超電導線と、前記各超電導線を絶縁する絶縁層とを有する超電導ケーブルを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のき電線装置。
【請求項６】
前記超電導バルク体を有する分岐線は、前記超電導バルク体の各端部を着脱可能に挟持する一対のクランプを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のき電線装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載のき電線装置を備えることを特徴とする鉄道用直流き電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用直流き電システムに適用され、変電所から供給される電流を架線に供給するき電線装置、および、それを用いた鉄道用直流き電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の鉄道用直流き電システムの模式図である。図６において、１０１は直流変電所（ＳＳ）、１０２はき電線、１０３はトロリ線（架線）、１０４はエアセクション、１０５は帰線となる線路、１０６は電気車である。ここで、従来のき電線１０２は、アルミニウム線や銅線からなり、直流変電所１０１から沿線に沿って設置され、所定の間隔ごとに銅線を用いたトロリ線１０３とつながれるように構成されている。ここで、導電材を用いたき電線１０２およびトロリ線１０３は電気抵抗があるため、変電所１０１からの距離が大きくなる程電圧が降下する。このため、変電所１０１は、一般に、沿線に沿って数ｋｍおきに、例えば２〜３ｋｍおきに設置されている。
【０００３】
ところで、超電導線を利用した送電についての検討は以前より盛んに行われてきたが、鉄道分野においても、前述のような直流き電システムに超電導線を適用することが検討されている（例えば、特許文献１を参照）。直流き電方式は、通電電流が直流であり、電圧も１５００Ｖ程度と比較的低圧であることなどから、超電導線を使用する場合に直流き電方式で生じる諸問題が解消できる可能性が高い。
また、超電導線を例えばき電線１０２として用いることにより、き電線１０２の抵抗が小さくなるため、き電線１０２における電力損失や電圧降下が低減されるので、変電所１０１の設置間隔の延長や集約の可能性、回生率の向上による省エネルギー、設備投資削減、保守低減等の利点につながると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０８００７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超電導線を用いる直流き電システムでは、落雷や電力系統内の短絡事故等によって、超電導線に臨界電流を超える過電流が流れると、超電導線が超電導状態から常電導状態に遷移して抵抗が生じ、ジュール熱が発生する。そして、さらに過電流が流れ続けると、発生したジュール熱によって超電導線が焼損に至るおそれがある。こうなった場合、超電導線の焼損した箇所を検出して修理したり、焼損箇所が大きい場合には、き電線全体を交換したりしなければならず、修復に莫大な費用と労力がかかるといった問題があると考えられるので、超電導線を用いた直流き電システムでは、超電導線が焼損に至らないように電流を制限できる安全なシステム構造が要求される。
【０００６】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、鉄道用直流き電システムにおける変電所の設置数を削減することができ、また、鉄道用直流き電システムに許容範囲を超える過電流が流れたとき、過電流を速やかに抑制または遮断することができるようにしたき電線装置、および、それを用いた鉄道用直流き電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のき電線装置は、沿線に沿って設置された第１の変電所および第２の変電所に接続され、前記第１の変電所から供給される電流を前記第２の変電所側に送る給電用超電導線と、前記給電用超電導線から分岐し、前記給電用超電導線によって送られてくる電流を架線側に供給する給電分岐線と、前記給電分岐線の途中に着脱可能に設けられた超電導バルク体と、前記給電用超電導線、および、前記超電導バルク体を臨界温度以下に冷却する冷媒とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のき電線装置は、前記給電分岐線の前記給電用超電導線に接続された側と反対側に接続されたき電線と架線を有し、前記給電用超電導線によって送られてくる電流が前記給電分岐線と前記き電線を介し前記架線に供給されることを特徴とする。
また、本発明のき電装置において、前記き電線が超電導線であっても良い。
【０００９】
また、本発明のき電線装置は、帰線となる線路に接続され、前記給電分岐線と隣り合って設けられた帰線分岐線と、前記帰線分岐線の途中に着脱可能に設けられた超電導バルク体と、前記第１の変電所および前記第２の変電所と、前記帰線分岐線に接続され、前記帰線および前記帰線分岐線を経由して送られてくる戻り電流を前記変電所に帰還させる帰線用超電導線を有することを特徴とする。
また、本発明のき電線装置は、線状の芯材と、該芯材の周囲に巻回方向が互いに逆向きとなるようにスパイラル状に巻回された前記給電用超電導線および前記帰線用超電導線と、前記各超電導線を絶縁する絶縁層とを有する超電導ケーブルを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のき電線装置は、前記超電導バルク体を有する分岐線は、前記超電導バルク体の各端部を着脱可能に挟持する一対のクランプを有することを特徴とする。
また、本発明の鉄道用直流き電システムは、前記本発明のき電線装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のき電線装置においては、第１の変電所と第２の変電所とを給電用超電導線によって接続するとともに、給電線用超電導線の途中から給電分岐線を分岐させ、給電用超電導線によって送られてくる電流を、給電分岐線を介して架線側に供給する。
給電用超電導線は、超電導状態における電気抵抗が実質的に０であるため、給電用超電導線の給電分岐線との接続部の電位は、第１の変電所と略同電位となる。これにより、この接続部が変電所と同様に機能するため、その分、変電所の設置間隔を長くすることが可能であり、変電所の設置数を削減することができる。
【００１２】
また、本発明に係るき電線装置では、給電分岐線の途中に、超電導バルク体が着脱可能に設けられている。
これにより、給電分岐線に超電導バルク体の臨界電流を超える過電流が流れたとき、超電導バルク体が超電導状態から常電導状態に遷移して電気抵抗およびジュール熱を発生し、系内を流れる電流が制限される。その結果、系内の過電流状態が抑制される。さらに、過電流状態が継続した場合には、超電導バルク体がジュール熱によってさらに高温となり、場合によっては溶断する。この溶断により、系内の電流が遮断される。このため、過電流による給電用超電導線の焼損、関連機器の損傷を防止することができる。
また、本発明のき電線装置においては、給電分岐線の給電用超電導線に接続した側と反対側にき電線を接続し、給電用超電導線によって送られてくる電流を、給電分岐線、き電線を介して架線に供給する。これにより、電気車に効率よく電流を供給することができる。
【００１３】
また、本発明のき電線装置において、き電線として超電導線を用いることができる。
これにより、き電線の抵抗が小さくなるため、き電線における電力損失や電圧降下が低減され、変電所の間隔延長や集約、回生電力の有効利用ができ、省エネルギー、設備投資削減、保守低減を図ることができる。
【００１４】
また、本発明のき電線装置においては、第１の変電所と第２の変電所とを、給電用超電導線とは別に、帰線用超電導線によって接続するとともに、帰線となる線路から帰線分岐線を分岐させ、帰線用分岐線と帰線用超電導線とを接続する。この構成では、電気車からの戻り電流が、帰線および帰線分岐線を経由して帰線用超電導線に送られ、帰線用超電導線を介して前記変電所に帰還する。帰線用超電導線は、超電導状態における電気抵抗が実質的に０であるため、この構成とすることにより、戻り電流の経路における電力損失や電圧降下を低減することができる。
【００１５】
また、本発明のき電線装置においては、線状の芯材と、該芯材の周囲に巻回方向が互いに逆向きとなるようにスパイラル状に巻回された前記給電用超電導線および前記帰線用超電導線と、前記各超電導線を絶縁する絶縁層とを有する超電導ケーブルを用いることができる。
この構造の超電導ケーブルでは、給電用超電導線と帰線用超電導線とで巻回方向が逆向きとなっていることにより、各超電導線に電流が流れたとき、各超電導線が生成する磁界の向きが互いに逆向きとなり、各磁界が相殺される。これにより、超電導ケーブルの周囲に不要な磁界を生成しないので、不要な磁界によって周辺機器に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【００１６】
また、本発明のき電線装置においては、超電導バルク体を有する分岐線は、超電導バルク体の各端部を着脱可能に挟持する一対のクランプを有している。
これにより、分岐線から超電導バルク体を簡単に脱着することができ、過電流によって超電導バルク体が溶断したときに、該超電導バルク体の交換作業を容易に行うことができる。
更に、超電導バルク体を着脱可能に設けた給電分岐線の途中に冷媒の流れと給電分岐線とを仕切る仕切部材を設けておけば、冷媒の流れに影響を及ぼすことなく給電分岐線と超電導バルク体の交換作業ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るき電線装置を適用した鉄道用直流き電システムの一例を示す図である。
【図２】図１に示す鉄道用直流き電システムの模式図である。
【図３】図１に示すき電線装置が備える超電導ケーブルの横断面図である。
【図４】図１に示すき電線装置が備える分岐部を部分的に示す斜視図である。
【図５】図１に示すき電線装置が備える分岐部の全体構成を示す斜視図である。
【図６】鉄道用直流き電システムの一従来例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るき電線装置および鉄道用直流き電システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のき電線装置を適用した鉄道用直流き電システムの第１実施形態について説明する。図１は、本発明のき電線装置を適用した鉄道用直流き電システムを示す図、図２は、図１に示す鉄道用直流き電システムの模式図、図３は、図１に示す鉄道用直流き電システムのき電線装置が備える超電導ケーブルの断面図、図４は、図１に示す鉄道用直流き電システムのき電線装置が備える分岐部の一部分を示す斜視図、図５は、図４に示す分岐部の模式図である。
【００１９】
図１、図２において、１ＡはＡ変電所（第２の変電所）、１ＢはＢ変電所（第１の変電所）、２は超電導ケーブル、３ａ〜３ｃは分岐部、４は冷媒流路管、５はき電線、６はき電分岐線、７はトロリ線（架線）、８は区分開閉器、９は線路からなる帰線、１０は電気車、１１は高圧配電線、１２はちょう架線、１３はハンガ、１４は各線を支持するための鉄柱である。また、図２中、矢印は電流の方向を表す。
本実施形態のき電線装置１５は、このうち超電導ケーブル２、分岐部３ａ〜３ｃおよび冷媒流路管４によって構成されている。以下、き電線装置１５を構成する各部について詳述する。
【００２０】
超電導ケーブル２は、Ａ変電所１ＡとＢ変電所１Ｂの間に、線路９に沿って設けられている。
図３に断面構造を示すように、超電導ケーブル２は、線状のフォーマ２１と、該フォーマ２１の外周に設けられた内側超電導層２２と、該内側超電導層２２の外周を被覆する絶縁層２３と、該絶縁層２３の外周に設けられた外側超電導層２４と、該外側超電導層２４の外周を被覆する保護層２５とを有しており、内側超電導層２２と外側超電導層２４とは絶縁層２３を介して絶縁されている。
ここで、各層の外径は、それぞれ、例えばフォーマ２１が１６ｍｍ、内側超電導層２２が１７ｍｍ、絶縁層２３が２２ｍｍ（厚さ：２ｍｍ）、外側超電導層２４が２３ｍｍ、保護層２５が２５ｍｍ（厚さ：１ｍｍ）とされるが、これらの値は一例であってこれらの数値に限定されるものではない。また、超電導ケーブル２において、絶縁層２３の代わりに、半導電層もしくは絶縁層と半導電層との積層構造が設けられていてもよい。
【００２１】
内側超電導層２２は、例えば、超電導テープ（給電用超電導線）を、フォーマ２１の外周にスパイラル状に巻回することで形成されている。この内側超電導層２２は、各端部がＡ変電所１ＡおよびＢ変電所１Ｂにそれぞれ接続されており、Ｂ変電所１Ｂから出力される電流を、後述する複数の給電分岐線３１に供給する給電線として機能する。
外側超電導層２４は、超電導テープ（帰線用超電導線）を、絶縁層２３の外周に、内側の超電導テープの巻回方向と逆向きに、スパイラル状に巻回することで形成されている。この外側超電導層２４は、Ａ変電所１ＡおよびＢ変電所１Ｂに接続されており、電気車１０から帰線（線路）９および後述する複数の帰線分岐線３２を経由して戻ってくる電流をＢ変電所１Ｂに帰還させる第２の帰線として機能する。
各超電導層２２、２４に用いられる超電導テープとしては、例えばＢｉ２２２３（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋ｄ）系銀シース酸化物系超電導テープあるいばＲ１２３（ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹやＤｙなどの希土類金属元素を示す）系銀シース酸化物超電導テープなどを用いることができる。
【００２２】
ここで、この超電導ケーブル２では、内側超電導層２２と外側超電導層２４とで超電導テープの巻回方向が逆向きとされている。このため、各超電導テープ（各超電導層２２、２４）に電流を流したとき、各超電導テープの周囲に形成される磁界の向きが互いに逆向きとなり相殺される。これにより、各超電導テープの周囲に発生する磁界を抑制することができ、周辺機器に悪影響が及ぼされることを回避することができる。
【００２３】
図５に示すように、本実施形態の超電導ケーブル２は、後述する各給電分岐線３１に接続される部分（給電分岐線接続部２６）において、絶縁層２３、外側超電導層２４および保護層２５が除去されて内側超電導層２２が露出されており、後述する各帰線分岐線３２に接続される部分（帰線分岐線接続部２７）において保護層２５が除去されて外側超電導層２４が露出されている。これにより、内側超電導層２２と給電分岐線３１、および、外側超電導層２４と帰線分岐線３２とが直接接触し、導通される。
なお、超電導ケーブル２の内側超電導層２２と外側超電導層２４の各々の接続については、どちらか一方を給電分岐線接続部２６に接続し、他方を帰線分岐線接続部２７に接続して差し支えない。上述の例では外側超電導層２４を給電分岐線接続部２６に接続し、内側超電導層２２を帰線分岐線接続部２７に接続した例について説明したが、その逆でも差し支えないし、区間に応じて接続を逆転させるなど、接続の状態は問わない。
【００２４】
図２に示すように、複数の分岐部３ａ〜３ｃは、超電導ケーブル２の延在方向に沿って所定の間隔で設けられていおり、それぞれ、超電導ケーブル２と、き電線５との間に架設された給電分岐線３１と、超電導ケーブル２と帰線９との間に架設された帰線分岐線３２とを有している。
図５に示すように、各給電分岐線３１および各帰線分岐線３２は、それぞれ、超電導ケーブル接続部材３３と、超電導ケーブル接続部材３３に取り付けられた第１のクランプ３４と、導線３７と、導線３７に取り付けられた第２のクランプ３６と、第１のクランプ３４および第２のクランプ３６に保持された超電導バルク体３５を有しており、全体として導通している。
【００２５】
各超電導ケーブル接続部材３３は、それぞれ、一対の導電片によって構成されている。
このうち各給電分岐線３１の超電導ケーブル接続部材３３は、一対の導電片が超電導ケーブル２の給電分岐線接続部２６（内側超電導層２２が露出した部分）を挟持しハンダ等の接合材により接続されることによって、内側超電導層２２に電気的に接続されている。
また、帰線分岐線３２の超電導ケーブル接続部材３３は、一対の導電片が超電導ケーブル２の帰線分岐線接続部２７（外側超電導層２４が露出した部分）を挟持しハンダ等の接合材により接続されることによって、外側超電導層２４に電気的に接続されている。
【００２６】
各超電導バルク体３５は、それぞれ、ロッド状をなし、下端部が第１のクランプ３４に着脱可能に挟持され、上端部が第２のクランプ３６に着脱可能に挟持されている。すなわち、各超電導バルク体３５は、各クランプ３４、３６を開閉操作することにより、各クランプ３４、３６の間から取り外したり、各クランプ３４、３６の間に取り付けたりすることができる。
各導線３７は、銅等の導電性材料によって構成されている。このうち各給電分岐線３１の導線３７は、それぞれき電線５に接続され、各帰線分岐線３２の導線３７は、それぞれ線路（帰線）９に接続されている。
【００２７】
Ｂ変電所１Ｂから超電導ケーブル２（内側超電導層２２）に出力された電流は、超電導ケーブル２の各給電分岐線接続部２６で各給電分岐線３１に分岐する。各給電分岐線３１に分岐した電流は、超電導ケーブル接続部材３３、第１のクランプ３４、超電導バルク体３５、第２のクランプ３６、導線３７を経由してき電線５に供給される。
一方、帰線となる線路９を流れる戻り電流は、帰線分岐線３２との接続部で帰線分岐線３２に転流する。帰線分岐線３２に転流した電流は、導線３７、第２のクランプ３６、超電導バルク体３５、第１のクランプ３４、超電導ケーブル接続部材３３を経由して超電導ケーブル２（外側超電導層２４）に送られる。
ここで、超電導バルク体３５は、これら分岐線に許容範囲を超える過電流が流れたとき、電流リミッタ、さらにはヒューズとして機能し、過電流を抑制・遮断するように機能する。この超電導バルク体３５の機能については、後に詳述する。
【００２８】
冷媒流路管４は、超電導ケーブル２を挿通した主管４１と、各分岐部を収容する複数の分岐管４２とを有しており、主管４１と各分岐管４２が各内部空間を連通するように接続されている。
主管４１は、その内径が超電導ケーブル２の外径よりも大とされており、超電導ケーブル２の外周と主流路管の内周との間(超電導ケーブル２の周囲)に冷媒４３が流れる空間が画成されるように構成されている。また、分岐管４２は、各分岐部を収容するのに十分な内容量を有し、分岐部と分岐管４２の内周との間（分岐部の周囲）に冷媒４３を収容する空間が画成されるように構成されている。また、分岐管４２の内部において、第２のクランプ３６の上下に位置するように分岐管４２を複数に仕切る仕切壁３８を１箇所若しくは２箇所設けておくことが好ましい。これらの仕切壁３８は超電導ケーブル２の周囲の冷媒流路における冷媒４３の流れを妨げることなく、導線３７、第２のクランプ３６、超電導バルク体３５などの限流器部品を交換する場合に有利となる。
この冷媒流路管４内には、液体窒素のような冷媒４３が供給され、各管４１、４２内が冷媒４３によって満たされる。この冷媒４３の冷却作用によって、超電導ケーブル２の内側超電導層２２および外側超電導層２４、分岐部の超電導バルク体３５が、臨界温度以下に冷却される。
【００２９】
以上のような鉄道用直流き電システムでは、Ｂ変電所１Ｂから超電導ケーブル２（外側超電導層２４）に出力された電流は、超電導ケーブル２の各給電分岐線接続部２６で給電分岐線３１に分岐し、各給電分岐線３１を介してき電線５に供給される。き電線５に供給された電流は、各き電分岐線６を介してトロリ線７に供給され、該トロリ線７と接触しているパンタグラフを介して電気車１０に供給される。電気車１０に供給された電流は、モータの動力等として使用された後、帰線となる線路９に流れる。そして、線路９に流れた戻り電流は、帰線分岐線３２との接続部で各帰線分岐線３２に転流し、各帰線分岐線３２を経由して超電導ケーブル２（外側超電導層２４）に送られ、Ｂ変電所１Ｂに帰還する。
【００３０】
本実施形態の超電導ケーブル２では、超電導状態における電気抵抗が実質的に０であることから、超電導ケーブル２の各給電分岐線接続部２６における電位は第１の変電所１Ｂと略同電位となる。このため、各給電分岐線接続部２６が変電所と同様に機能し、各閉回路毎に変電所を設けた場合と同様の電圧条件を得ることができる。したがって、変電所を設けるべき箇所を給電分岐線接続部２６とすれば、この箇所の変電所が不要となり、その分、変電所数が削減される。変電所数の削減により、変電所用地の削減、返電設備の集約による信頼性向上、機器の大型化による高効率化などにつながる。特に、都心部では用地の有効利用に、地方の閑散地区では設備の有効利用に効果的である。
【００３１】
また、本実施形態の鉄道用直流き電システムでは、落雷や電力系統内の短絡事故等によって、許容範囲を超える過電流が流れたとき、給電分岐線３１および帰線分岐線３２の途中に設けられた超電導バルク体３５が、電流リミッタもしくはヒューズとして機能する。これにより、過電流を抑制または遮断することができる。
以下、超電導バルク体３５による過電流の抑制・遮断機構について説明する。
まず、この直流き電システム内に、超電導バルク体３５の臨界電流を超える過電流が流れると、超電導バルク体３５が超電導状態から常電導状態に遷移し、抵抗およびジュール熱を発生する。超電導バルク体３５に抵抗が生じることにより、き電システム内を流れる電流が制限され、過電流状態が抑制される。すなわち、超電導バルク体３５が、電流リミッタとしての機能する。
【００３２】
ここで、過電流の原因が直ぐに解消された場合には、超電導バルク体３５は、臨界温度以上となっても溶断には至らず、冷媒４３の冷却作用によって冷やされて臨界温度以下となり、常電導状態から超電導状態に復帰する。これにより、直流き電システムも正常な通電状態に回復する。
これに対して、過電流状態が継続した場合には、超電導バルク体３５がジュール熱によってさらに高温となり、場合によっては溶断する。その結果、直流き電システム内の電流が遮断される。すなわち、超電導バルク体３５が、ヒューズとして機能する。
このように、この鉄道用直流き電システムでは、過電流が流れたとき、超電導バルク体３５が電流リミッタもしくはヒューズとして機能して、過電流を抑制もしくは遮断する。このため、過電流による超電導ケーブル２の焼損、関連機器の損傷が防止され、これらの修理・交換にかかる費用や労力を低減することができる。
【００３３】
なお、超電導バルク体３５が溶断した場合には、これを交換する必要があるが、超電導バルク体３５は、第１のクランプ３４および第２のクランプ３６を開閉操作することによって簡単に着脱することができ、また、超電導ケーブル２や関連機器の交換などに比べて安価に交換することが可能となる。
超電導バルク体３５は、第１のクランプ３４および第２のクランプ３６を開閉操作することによって簡単に着脱することができる。
また、交換の際、先に図５を基に説明した如く仕切壁３８を１つ若しくは複数設けておくならば、超電導バルク体３５が溶断した場合、これを交換する必要を生じるが、仕切壁３８は超電導ケーブル２の周囲の冷媒流路における冷媒４３の流れを妨げることなく、導線３７、第２のクランプ３６、超電導バルク体３５などの限流器部品を交換する場合に、主管４１側の冷媒の流れを阻害することなく、交換を可能とするので、構造的に有利な特徴を有する。
【００３４】
このような過電流の抑制・遮断機構では、該機構の作動が開始する電流値（以下、「限界電流値」と言う。）が超電導バルク体３５の臨界電流値によって決まる。
ここで、超電導バルク体３５は、該バルク体の外周を削って径を変えることで、その臨界電流を比較的精度よく制御することができ、容易に所望の限界電流値に調整することができる。
なお、本実施形態では、超電導バルク体３５を、給電分岐線３１および帰線分岐線３２に、それぞれ１個ずつ設けているが、それぞれ、複数個設けるようにしても構わない。この場合、複数の超電導バルク体３５は直列接続してもよく、並列接続してもよい。これにより、超電導バルク体３５の個数や接続方式を変化させることで、過電流抑制・遮断機構の作動電流値や作動態様をより精度よく制御することが可能となり、過電流の抑制・遮断機構をより作動性に優れたものとすることができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のき電線装置を適用した鉄道用直流き電システムの第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態にかかる鉄道用直流き電システムについて説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３６】
本実施形態にかかる鉄道用直流き電システムは、き電線装置１５のき電線５として超電導ケーブルを用いる以外は、前記第１実施形態の鉄道用直流き電システムと同様の構成とされている。
き電線５となる超電導ケーブルとしては、例えばアルミコルゲートパイプ等の管状フォーマの外周に、絶縁テープを介して超電導体テープをスパイラル状に巻回したもの等を用いることができる。この超電導テープでは、管状フォーマの管腔内に加圧液体窒素等の冷媒が導入され、この冷媒の冷却作用によって超電導テープが臨界温度以下に冷やされる。
【００３７】
この第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
また、第２実施形態の鉄道用直流き電システムでは、特に、き電線５として超電導ケーブルを用いていることにより、き電線５の抵抗が小さくなる。このため、き電線５における電力損失や電圧降下が低減され、変電所の間隔延長や集約、回生電力の有効利用ができ、省エネルギー、設備投資削減、保守低減を図ることができる。
【００３８】
以上、本発明のき電線装置、および、それを用いた鉄道用直流き電システムについて説明したが、各実施形態において、き電線装置および鉄道用直流き電システムを構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、各実施形態では、き電線装置がき電線を備えているが、き電線を省略し、超電導ケーブルの内側超電導層２２を直接トロリ線７に接続するようにしても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ…Ａ変電所（第２の変電所）、１Ｂ…Ｂ変電所（第１の変電所）、２…超電導ケーブル、３ａ〜３ｃ…分岐部、４…冷媒流路管、５…き電線、６…き電分岐線、７…トロリ線（架線）、８…区分開閉器、９…線路（帰線）、１０…電気車、１１…高圧配電線、１２…ちょう架線、１３…ハンガ、１４…鉄柱、１５…き電線装置、２１…フォーマ、２２…内側超電導層（帰線用超電導線）、２３…絶縁層、２４…外側超電導層（給電用超電導線）、２５…保護層、２６…給電分岐線接続部、２７…帰線分岐線接続部、３１…給電分岐線、３２…帰線分岐線、３３…超電導ケーブル接続部材、３４…第１のクランプ、３５…超電導バルク体、３６…第２のクランプ、３７…導線、４１…主管、４２…分岐管、４３…冷媒。
【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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