【手続補正書】
【提出日】平成29年2月13日(2017.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
追加の実施形態において、電気回路に配置された超電導障害電流制限器（ＳＣＦＣＬ）システムは、ＳＣＦＣＬが超電導状態である通常の動作状態中、負荷電流を流すように構成されたＳＣＦＣＬを含む第１電気経路と、第１電気経路と電気的に並列接続され、通常の動作状態中、ＳＣＦＬよりも少ない電流を流すように構成された分路リアクターを含む第２電気経路と、ＳＣＦＣＬを含む第１電気経路及び分路リアクターを含む第２電気経路と直列接続を形成するように構成された保護スイッチとを含み、保護スイッチは電流が閾値電流値を超えるとＳＣＦＣＬを含む第１電気経路に沿って、所定の時間の間開回路を形成するようにさらに構成され、この時負荷電流はＳＣＦＣＬを流れない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１は本開示の実施形態に従うＳＣＦＣＬシステム１００の一般構造を示している。ＳＣＦＣＬシステム１００はＳＣＦＣＬ１０２を備え、これは、従うべき記載が本明細書に特にない限り、従来のＳＣＦＣＬであってもよい。ＳＣＦＣＬシステム１００は分路リアクター１０４を更に備え、これは従来の分路リアクター、絶縁システム１０６及び保護素子１０８であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
動作において、ＳＣＦＣＬシステム１００は入口点１１０と出口点１１２との間を通る障害電流（別途表示せず）を制限することによって障害電流保護を提供する（図１において「入口点」及び「出口点」の指定は任意である）。通常の動作モード中、負荷電流は周期的、時々、又は連続的にＳＣＦＣＬシステム１００を流れる。通常動作モードの負荷電流は、超電導素子１２０が超電導状態のままとなる、すなわち、負荷電流がＳＣＦＣＬ１０２を通過する際、抵抗ゼロで負荷電流が超電導素子１２０を通って送られるような電流レベルを示す。その結果、負荷電流は通常状態の金属を含む抵抗点及び接続点を含むＳＣＦＣＬを比較的低い抵抗で流れる。過度の障害電流がすぐに発生する障害状態中、超電導素子１２０は超電導状態から、過度の障害電流に大きな全体的インピーダンスが加えられる有限抵抗状態へと変化することによって過度の障害電流に反応し、これによって障害状態中の障害電流が制限される。次に保護素子１０８などの保護素子を用いて、超電導素子１２０は超電導状態に戻り、今後の障害事象の際に電流を制限することによって電流を調節する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図１に更に示す様に、ＳＣＦＣＬシステム１００は、入口点１１０と出口点１１２との間で分岐する、２つの平行する電気経路１１４及び１１６を形成する。その結果、ＳＣＦＣＬ１０２及び分路リアクター１０４はそれぞれの電気経路１１４及び１１６に沿ってＳＣＦＣＬシステム１００内で電気的に並列に配置される。通常動作モードにおいて、電気経路１１６は、ＳＣＦＣＬシステム１００がＳＣＦＣＬ１０２に負荷電流のおよそ１００％を引き込み、分路リアクター１０４に負荷電流のおよそ０％を引き込むように構成されるような負荷電流経路を表している。しかしながら、障害状態又は障害事象が発生すると、分路リアクター１０４に障害電流の大部分を引き込み、それによってＳＣＦＣＬ１０２を流れる電流が制限されるように構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図１に更に示す様に、保護素子１０８はＳＣＦＣＬ１０２及び分路リアクター１０４のどちらとも電気的に直列に配置されている。従来のＳＣＦＣＬシステムにおけるＳＣＦＣＬ回復動作とは異なり、保護素子１０８は障害状態から回復する間、負荷電流がＳＣＦＣＬ１０２に流れないように構成される。これは先行技術のＳＣＦＣＬシステムよりも有利である、というのも、従来の分路リアクターは障害によって負荷電流が急に高まる間、ＳＣＦＣＬを流れる電流を減少させるが、回復中わずかな電流は依然としてＳＣＦＣＬを流れるのである。具体的には、ＳＣＦＣＬ１０２を流れる電流が閾値電流を超えると、典型的な障害電流が閾値電流を超えるように設定され、保護素子１０８は負荷電流経路、すなわち電気経路１１６に沿って「開」を形成し、全ての電流が電気経路１１４に沿って分路リアクター１０４を流れるように構成されるからである。これによって有限抵抗状態になった超電導素子１２０はより迅速に超電導状態へと回復できるようになる。種々の実施形態において、保護素子１０８は以下に詳細を示すように駆動する電磁スイッチ又は回路遮断器である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図３Ａは筐体３００、中央磁性部品３０２、接点３０４および一連の電磁コイル３０８を備える保護スイッチ２０２の詳細図である。図３Ａの実施形態において、中央磁性部品３０２は一連の電磁コイルによって生成された磁場の強さに従って３０６の方向に沿って移動するように構成された磁気プランジャーである。一連の電磁コイル３０８は、電気経路１１６に沿ってＳＣＦＣＬ１０２と直列接続された電磁コイル３１０と、電気経路１１４に沿って分路リアクター１０４と直列接続された電磁コイル３１２とを備える。具体的には、ＳＣＦＣＬ１０２と電気接続された電磁コイル３１２も中央磁性部品３０２と電気的に接続されている。中央磁性部品３０２及び接点３０４は、空気、真空、不活性ガス、ＳＦ６、油などの誘電媒体、又は開接点若しくは閉接点動作中に生成されるアークによって生じる接点材料の腐食を除去、又は最小限に抑えることで知られる任意の媒体内に設置又は封入される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の実施形態に従うＳＣＦＣＬシステム２００の様々な動作の段階を更に示すものである。特に図４Ａはいわゆる通常動作モード中のＳＣＦＣＬシステム２００の使用例を示している。図示する様に、負荷電流４０２は電気経路１１６に沿ってＳＣＦＣＬ１０２及び電磁コイル３１０を流れる。負荷電流４０２は中央磁性部品３０２を接点３０４及び電気経路１１６から離すには十分ではないので、電気経路１１６はそのままである。同時に、分路リアクター１０４及びＳＣＦＣＬは電気経路１１４に電流が全く引き込まれない、又は僅かしか引き込まれないように構成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図５は本開示の追加実施形態に従う追加の電流制限システムを示している。本実施形態において、ＳＣＦＣＬシステム５００は一般に、以下に説明するものを除いてＳＣＦＣＬシステム２００に関して先述したものと同じ部品を備える。具体的には、ＳＣＦＣＬシステム５００は高圧絶縁体２０６を含まない、いわゆる「デッドタンク（dead tank）」と呼ばれる構成体に配置される。デッドタンク構成体とは接地された低温保持装置５０２又はその他の冷却システムを有するＳＣＦＣＬデバイスのことを指し、低温保持装置５０２内には高圧絶縁体がある。図１〜４の実施形態の特徴であるライブタンク（live tank）ＳＣＦＣＬ設計において、冷却システム２０４は接地されておらず（浮いている）、周囲の空気及び支持構造体には高圧絶縁体２０６が必要である。同様に、種々の実施形態において、電磁スイッチ、保護スイッチ、回路遮断器デバイスなどの保護部品をライブタンク又はデッドタンク構成体に配置してもよい（図２〜図４Ｄの保護スイッチ２０２はライブタンク構成体を示す）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図８はさらに別の追加の電磁スイッチの実施形態を示しており、接触の分離と回復時間を制御する調整エアシリンダ及びバネを含む機構の詳細を示している。回生スイッチrecovery switch）８００が設けられ、これはバネ８０４、ロック機構８０２及びそのバネ８０３と連結された調整エアシリンダ８０１と、プレトラベル調整器８０６とを備え、真空遮断器８０７の分離速度及び回復時間を決定する。レバーアーム８０８はそのロック機構８０２及び真空遮断器８０７との接続によって回路の回復を制御する。レバーアーム８０８はＰ１とＰ２（図３Ｂ参照）との間の接触分離距離を制御する。接触分離距離は保護システムの動作電圧を決定する主要機構である。保護システム８００はコイルの巻数を使って電磁力を変化させる可変コイル構成体８０９を備えることもできる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導障害電流制限器（ＳＣＦＣＬ）であって、該ＳＣＦＣＬが超電導状態である通常動作状態中に負荷電流を流すように構成された超電導障害電流制限器（ＳＣＦＣＬ）と、
前記ＳＣＦＣＬに電気的に並列に接続され、前記通常動作状態中に前記ＳＣＦＬよりも少ない電流を流すように構成された分路リアクターと、
前記ＳＣＦＣＬ及び分路リアクターと接続され、障害電流が閾値電流値を超えた後の障害状態中、前記ＳＣＦＣＬを負荷電流経路から所定の時間切断するように構成された保護スイッチと
を備える電流制限器システム。
【請求項２】
前記通常動作状態中、前記ＳＣＦＣＬが前記負荷電流の約８０％以上を流すように構成され、前記分路リアクターが前記負荷電流の約２０％以下を流すように構成される請求項１に記載の電流制限器システム。
【請求項３】
前記障害電流が前記閾値電流値を超えた時、かつ、前記ＳＣＦＣＬが前記負荷電流経路から切断される前の初期障害期間中、前記ＳＣＦＣＬは前記障害電流の２０％未満を流すように構成され、前記分路リアクターは前記障害電流の８０％超を流すように構成される請求項１に記載の電流制限器システム。
【請求項４】
前記ＳＣＦＣＬが前記負荷電流経路から切断され、前記負荷電流が前記閾値電流値を下回った後の回復期中、前記ＳＣＦＣＬは前記負荷電流の０％を流すように構成され、前記分路リアクターは前記負荷電流の１００％を流すように構成される請求項１に記載の電流制限器システム。
【請求項５】
前記保護スイッチが、
第１位置に前記ＳＣＦＣＬを含む第１電気経路を完成させるように構成される中央磁性部品と、
前記中央磁性部品の周りに配置され、前記障害電流が前記閾値電流値を超えると、前記中央磁性部品を前記第１位置から前記第１電気経路が開回路を形成する第２位置へと移動させるのに有効な力を及ぼすように構成される一連の電磁コイルと
を備える請求項１に記載の電流制限器システム。
【請求項６】
前記一連の電磁コイルが前記ＳＣＦＣＬに直列接続された第１コイルと、前記分路リアクターに直列接続された第２コイルとを備える請求項５に記載の電流制限器システム。
【請求項７】
前記中央磁性部品に接続され、前記障害状態に続いて前記障害電流が前記閾値電流値を下回った後、１〜２０秒の回復期内に前記中央磁性部品を前記第２位置から前記第１位置へと移動させるように構成されるバネ時定数を有するバネを更に備える請求項５に記載の電流制限器システム。
【請求項８】
前記中央磁性部品に接続され、前記障害状態に続いて前記障害電流が前記閾値電流値を下回った後、１〜２０秒の回復期内に前記中央磁性部品を前記第２位置から前記第１位置へと移動させるように構成される回復時間遅延定数を有するエアシリンダ、バネ及びロック機構を更に備える請求項５に記載の電流制限器システム。
【請求項９】
前記中央磁性部品に接続され、障害状態が始まった後、４〜１００ミリ秒を含む起動時間内に、最初の速い時間に、前記中央磁性部品を前記第１位置から前記第２位置へと移動させるように構成されるレバーアームを更に備える請求項５に記載の電流制限器システム。
【請求項１０】
第２コイルは、前記中央磁性部品が前記第２位置にある時、前記負荷電流を送るように構成される請求項５に記載の電流制限器システム。
【請求項１１】
前記第１及び／又は第２コイルに引き込まれた電流から電力を受信するように構成される監視システムを更に備える請求項６に記載の電流制限器システム。
【請求項１２】
電気回路に配置された超電導障害電流制限器（ＳＣＦＣＬ）システムであって、
前記ＳＣＦＣＬが超電導状態にある通常動作状態中に負荷電流を流すように構成されるＳＣＦＣＬを含む第１電気経路と、
前記第１電気経路に電気的に並列接続され、前記通常動作状態において前記ＳＣＦＬよりも少ない電流を流すように構成される分路リアクターを含む第２電気経路と、
前記ＳＣＦＣＬを含む前記第１電気経路及び前記分路リアクターを含む前記第２電気経路と直列接続を形成するように構成される保護スイッチであって、該保護スイッチが、前記ＳＣＦＣＬ内を電流が流れない、障害電流が閾値電流値を超える障害状態中、所定の時間、前記ＳＣＦＣＬを含む前記第１電気経路に沿って開回路を生成するようにさらに構成される保護スイッチと
を備える超電導障害電流制限器（ＳＣＦＣＬ）システム。
【請求項１３】
前記保護スイッチが、
前記第１電気経路を完成させるために第１位置に構成される中央磁性部品と、
前記中央磁性部品の周囲に配置され、前記中央磁性部品を前記第１位置から、前記障害電流が前記閾値電流値を超えた場合に前記第１電気経路が開回路を形成する第２位置へと、移動させるのに有効な力を及ぼすように構成される一連の電磁コイルと
を備える請求項１２に記載のＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１４】
全ての前記負荷電流が２０００Ａ未満の場合、前記通常動作状態中、前記ＳＣＦＣＬが前記負荷電流の約１００％を流すように構成され、前記分路リアクターが前記負荷電流の約０％を流すように構成される請求項１２に記載のＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１５】
前記負荷電流が５ｋＡを超え、前記ＳＣＦＣＬが負荷電流経路から切断される前の初期障害時間中、前記ＳＣＦＣＬが前記障害電流の２０％未満を流すように構成され、前記分路リアクターが前記障害電流の８０％超を流すように構成される請求項１２に記載のＳＣＦＣＬシステム。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｃ】
2016515376.tif 000001
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016515376.tif 000002
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2016515376.tif 000003