(57)【要約】【課題】変電所あるいは開閉装置に簡単に統合することのできる超伝導限流器を提供する。【解決手段】限流器（１）は、極低温容器（２）と、液化窒素のような液体冷却剤（６）に浸漬された高温型超電導要素（ＨＴＳＣ）から構成される超電導アセンブリ（５）とを備える。導体（１７、１８）を有するブッシング（２５、２８）は、導体（１７、１８）が、周辺空間から容器（２）の内部の液体冷却剤（６）のレベル（７）とカバー（４）との間に位置したアリッジ空間（８）に水平に延在するように、容器（２）の本体（３）に関連される。本発明によるブッシング（２５、２８）の配置は、従来技術の限流器において必要であったように、限流器（１）と保護されるべき回路との間の電気的な連結を解除することなく、カバー（４）を除去することを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
限流器（１；３５；５０）であって、
周辺空間から分離された内部空間を規定する本体（３）及びカバー（４）を有する極低温容器（２）と、
前記容器（２）の内部空間に含まれた極低温液（６）に浸漬されたＨＴＳＣタイプの超電導要素（５）と、
前記極低温液（６）と前記カバー（４）との間のアリッジ空間（８）と、
前記容器（２）の内部空間から前記周辺空間に延在する導体（１７、１８；４０、４１；４０、１８）を有するブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）であって、前記導体（１７、１８；４０、４１；４０、１８）は、故障電流に対して保護されるべき電流経路と前記超電導アセンブリ（５）とを連結する、ブッシングと、
を備え、
前記ブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）は、前記カバー（４）の下方の前記アリッジ空間（８）を取り囲む前記容器（２）の本体（３）の領域に位置する、限流器。
【請求項２】
前記ブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）は、前記極低温容器（２）の本体（３）の対向する壁部分に位置し、前記ブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）の導体（１７、１８；４０、４１；４０、１８）は、前記アリッジ空間（８）内に水平に延在される、請求項１に記載の限流器。
【請求項３】
前記本体（２）の壁部分は、ブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）を収容する円筒状延長部（２５、３１；４２、４３；４２、５１）として設計され、現行の電気装備とカップリングをするために、それぞれの延長部（２５、３１；４２、４３；４２、５１）の端部にフランジ（２７、３２；４４、４５；４４、５４）が設けられる、請求項２に記載の限流器。
【請求項４】
前記延長部（４２）の１つのフランジ（４４）は、室外用の構成要素に適合しており、その他の延長部（５１）のフランジ（５４）は、室内装備に適合している、請求項３に記載の限流器。
【請求項５】
前記ブッシング（２４、２８；３８、３９；３８、２８）は、同心円状に配置された内部導体（１７、１８；４０、４１；４０；１８）を有するディスク型要素である、請求項１から４のいずれか１項に記載の限流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導要素で内部空間を取り囲む極低温容器、及び、超電導要素を冷却する極低温液を含む電流制限器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、超電導要素を冷却するための極低温アセンブリは、特許文献１に記載されており、この極低温アセンブリは、磁気共鳴イメージング、超電導変圧器、限流器等の多数の低温用途に適している。
【０００３】
超電導要素は、例えば、液体ヘリウムのような極低温媒体で満たされた内部容器に収容される。内部容器は、低温保持装置ハウジングの外壁及び前記内部容器の外壁によって規定された、絶縁及び真空の中間層空間を有する低温保持装置で取り囲まれている。
【０００４】
超電導要素と低温保持装置の暖かい周囲環境との電気的な連結のために、内部容器から低温保持装置の真空中間層まで延在するネックチューブが設けられる。また、絶縁された外部端子が、ネックチューブと低温保持装置の暖かい周囲環境との電気的な連結のための電気ケーブルの通過を許容するために、低温保持装置の外壁に設けられている。このようなアセンブリにより、空気が内部の容器に入らないようにするために避けなければならないネックチューブの開放がなくても、ネックチューブを介して、内部容器と低温保持装置の暖かい周囲環境との電気的な連結が可能である。
【０００５】
特に、本発明は、
−周辺空間から分離された内部空間を規定する本体及びカバーを有する極低温容器と、
−容器の内部空間に含まれた極低温液に浸漬されたＨＴＳＣタイプの超電導要素と、
−極低温液とカバーとの間のアリッジ空間（ullage space）と、
−容器の内部空間から周辺空間に延在する導体を有するブッシングであって、導体は、故障電流（fault current）に対して保護されるべき電流経路と前記超電導要素とを連結するブッシングと、
を備えた限流器に関する。
【０００６】
上述したＨＴＳＣタイプの限流器（ＨＴＳＣは、高温超電導（High Temperature Superconducting）を意味する）は、非特許文献１に説明されている。また、この文献には、伝送及び分配ネットワークにおける限流器の一般的な目的及び相当価値の理解に関する技術的背景が説明されている。
【０００７】
上述した刊行物による超電導限流器の極低温容器は、超電導状態を維持させるために冷却液を容器内に伝達するパイプ、及び、容器内の超電導要素を故障電流に対して保護されるべき外部回路に連結するための導体を有するブッシングのような、デバイスの動作に必要なすべての要素を有するカバーにより、周りの大気に対して閉鎖される。限流器が検査またはサービス作業を受けなれればならない場合、極低温容器のカバーを除去する前に、少なくとも、ブッシングの導体と外部回路との間のすべての電気的な連結を解除しなければならない。これは、柔軟性のある材料から製造することができる冷却液伝達用パイプまたはホースとは異なって、高い故障電流に適した導体は、相当な機械的力に露出されるようになり、それ故に、固形の部品としてしか設計することができないため、必要となる。
【特許文献１】ＷＯ０３／０４４４２４  Ａ２号
【非特許文献１】Dr.-Ing. Martin Kleimaier and Prof. Dr.-Ing. Claus Neumann; “Fault current limiter in medium and high voltage grids”,“IEA Workshop on Electricity Transmission and Distribution Technology and R&D”in Paris,    France, on 4-5 November 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した状況を考慮すると、本発明の目的は、超電導限流器を、既存または新規の変電所あるいは開閉装置に統合して、関連のあるサービス作業をより一層簡易にさせることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、ブッシングは、カバーの下方のアリッジ空間を取り囲む容器の本体の領域に位置する。これは、極低温容器のカバーを除去しても、電気的な連結を解除する必要がなく、ブッシング及びそれらに関連する導体の重さによって複雑化しないということを意味する。
【００１０】
本発明は、室内または室外の変電所あるいは開閉装置の両方に対して、多数の有利な方式で実施することができる。
【００１１】
本発明の第１実施形態において、ブッシングは、極低温容器の本体の対向する壁部分に位置し、ブッシングの導体は、アリッジ空間内に水平に延在される。このような設計は、限流器の考えられるすべての用途に有利な、整列した電気連結施設を提供する。
【００１２】
一方、従来技術のデバイスの電気連結施設の位置または方向を保持する方が好ましいときもある。これは、本体の壁部分が、ブッシングを収容する円筒状延長部（extension）として設計され、進行中の電気装備とカップリングをするために、フランジがそれぞれの延長部の端部に設けられる特性によって特徴付けられる、本発明のさらなる実施形態によって達成することができる。延長部の交差部分は、好ましくは円筒状であり得るが、適切であれば他の形態も選択することができる。
【００１３】
高電圧システムにおいて、通常の大気に位置した塔と導体を有する伝送線路を用いること、及び、スイチング及び分配の目的で小さな寸法のガス絶縁装備を用いることは、公知となっている。本発明のさらなる実施形態によると、限流器は、異なるタイプの絶縁を採用するシステムにおいて、カップリング及び保護要素として用いることができる。これは、延長部のうちの一つのフランジは、室外の使用に適しており、他の延長部のフランジは、室内の装備に適しているという事実によって達成することができる。以上で言及されたすべての実施形態において、同心円状に配置された内部導体を有する、ディスク型に設計されたブッシングを用いることもできる。本発明の目的に適したブッシングの例は、ＤＥ２３６００７１Ｃ２及びＤＥ２８４８５６０Ｃ２に説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
【００１５】
図面の図１を参照すると、限流器１は、本体３及びカバー４を有する極低温容器２を含む。従来技術とともに知られた方式で、限流器超電導要素５は、そのレベルが図面の符号７により指定された液化窒素のような冷却剤のボリューム６に浸漬される。レベル７の上及びカバー４の下に、アリッジ空間８が存在する。カバー４には、冷却剤を容器２に注入し、圧力を制御するパイプ９及び１０が取り付けられている。限流器の動作に対して提供された冷却剤供給システムの適切なタイプによって必要であるかまたは適切であれば、カバー４に、追加のパイプまたはダクトが設けられていてもよい。例示した目的から、冷却剤供給システム３４は、図１において、ユニットとして表される。図を単純化するために、容器２の外部の前述した極低温構成要素は、図２には示さない。
【００１６】
図１による限流器において、故障電流に対して保護されるべき電流経路に対する連結は、ケーブル１１及び１２によって行われ、それらのそれぞれの端子１３及び１４は、ハウジング１５及び１６に配置される。一方、端子１３及び１４の方向は鉛直であり、端子１３及び１４に関連した導体１７及び１８は、水平方向に且つ容器２のアリッジ空間８内に延在される。コネクター１９及び２０は、端子１３及び１４を導体１７及び１８に連結するために設けられる。また、ケーブル１１及び１２及び超電導アセンブリ５を通じて電流経路を完成させるために、内部コネクター２１及び２２が設けられる。
【００１７】
図１の実施形態において、導体１７は、ディスク型のブッシング２３及び２４を通過し、前者は、ハウジング１５に取り付けられ、後者は、容器２の本体３の水平延長部２５に位置される。ディスク型のブッシング２３及び２４は、高電圧装備に適用可能な設計であってもよく、材料を適切に選択することにより、超電導システムに存在する温度に合わせて使用するのに適合化されたものであってもよい。ハウジング１５は、フランジ２６及び２７によって延長部２５に結合される。容器２の、導体１７と反対側の側に、２つのディスク型ブッシング２８及び２９がさらに設けられ、その間隔は、連結解除の状態で示されている連結解除スイッチ３０をその間に収容するように選択される。また、本体３の追加の延長部３１の長さは、それに対応して決定される。ハウジング１６と延長部３１は、先に延長部２５とハウジング１５について説明したのと同一の方式で、延長部３１に取り付けられたフランジ３２と、ハウジング１６に取り付けられたフランジ３３とにより結合される。都合のよいことには、連結解除スイッチ３０において、導体１８を遮断または閉鎖するために、軸方向に移動するコンタクトが設けられる。
【００１８】
図１と図２を比較してみれば分かるように、容器２は円状断面を有するほぼ円筒状であり、ブッシング２３及び２４は対向する壁部分に位置して、関連する導体１７及び１８がカバー４の下方のアリッジ空間８に進入するようにする。したがって、カバー４は、図１に点線で示されているように、ケーブル１１及び１２と超電導要素５との間の電気的な連結を解除する必要なく、容易に除去することができる。カバー４に取り付けられたパイプ９及び１０を有する冷却剤供給システム３４に連結するために柔軟性のあるパイプまたはホースが用いられる場合、さらには、カバー４を除去する前に連結解除スイッチ３０を作動することにより、限流器から電圧を除去し、冷却剤供給システム３４を遮断することのみで十分であることがある。これは、少なくとも、容器２の内部の検査を可能とする。
【００１９】
図１及び２に示された限流器は、通常の３相システムにおいて３つの同一のユニットが用いられるように、１極（ｏｎｅ−ｐｏｌｅ）ユニットである。このような構成は、特に、１１０ｋＶ以上の定格電圧を有するシステムに適用可能である。６ｋＶと６０ｋＶの間のより低い範囲の定格電圧では、超電導限流器として既に知られた３極設計を、本発明の範囲内で考慮することができる。
【００２０】
図３及び４に示された限流器３５の第２実施形態は、特に、３６及び３７で表された上層配線との使用に好適である。限流器３５の本体３及びカバー４を有する容器２は、図１及び図２に対応し、したがって、配線タイプ用途に特化された特性のみを以下において説明する。図１及び図２に示されている実施形態の場合と同様に、関連する導体４０及び４１を有するディスク型ブッシング３８及び３９が、延長部４２及び４３として設計された本体３の対向する壁部分に設けられる。両延長部は、高電圧用途に適した室外ブッシング４８及び４９のフランジ４６及び４７に対応するフランジ４４及び４５にそれぞれ取り付けられる。ブッシング４８及び４９は、特定の傾斜を持って位置され、示されているが、鉛直に配置することもできる。
【００２１】
また、ケーブル端子またはガス絶縁変電所のような室内装備と室外高電圧配線との間に連結することができる、図５及び図６による限流器５０も、本発明の範囲に属する。限流器５０の極低温容器及びこの容器と直接に関連するすべての構成要素は、先行の図面と同等であり、それぞれの図面符号が用いられる。また、限流器５０は、室外ブッシング４８が設けられるということから、図３及び図４の限流器３５に対応する。ブッシング４８に関連するすべての部材は、図３及び図４におけるものと同一であり、図５及び図６においてそれぞれの図面符号が用いられる。
【００２２】
限流器５０の、室外ブッシング４８の反対側の側に、図１を参照して説明したような連結解除スイッチ３０が存在する。限流器５０の特別な特性として、延長部５１の外部側でフランジ５４と連結される構成要素５３から、連結解除スイッチ３０の絶縁環境が独立的になるようにするため、他のディスク型ブッシング５２によって閉鎖される容器２の延長部５１に連結解除スイッチ３０が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】特にケーブルとの使用に適合化された、本発明による限流器の第１実施形態の側面図である。
【図２】図１に示された限流器の上面図であり、限流器の外部の極低温構成要素は省略されている。
【図３】上層配線に対する連結に有用な限流器の第２実施形態を示す側面図である。
【図４】限流器の外部の極低温構成要素のない、図３に示された限流器の上面図である。
【図５】上層配線とガス絶縁変電所との間のカップリング・リンクである限流器の第３の実施形態の側面図である。
【図６】図５に示された限流器の上面図であり、外部の極低温構成要素は省略されている。
【符号の説明】
【００２４】
１：限流器（第１実施形態、図１及び図２）
２：極低温容器
３：極低温容器２の本体
４：カバー
５：超電導アセンブリ
６：冷却剤（液化窒素）のボリューム
７：容器２内部の冷却剤のレベル
８：アリッジ空間
９：カバー４に取り付けられた（第１の）パイプ
１０：カバー４に取り付けられた（第２の）パイプ
１１：（第１の）ケーブル
１２：（第２の）ケーブル
１３：ケーブル１１の端子
１４：ケーブル１２の端子
１５：端子１３のハウジング
１６：端子１４のハウジング
１７：端子１３と関連された導体
１８：端子１４と関連された導体
１９：端子１３と導体１７との間のコネクター
２０：端子１４と導体１８との間のコネクター
２１：導体１７と超電導アセンブリ５との間の内部コネクター
２２：導体１８と超電導アセンブリ５との間の内部コネクター
２３：（ハウジング１５に関連した）ディスク型ブッシング
２４：（延長部２５に関連した）ディスク型ブッシング
２５：（ハウジング１５に関連した）本体３の延長部
２６：ハウジング１５のフランジ
２７：延長部２５のフランジ
２８：（延長部３１と関連した）ディスク型ブッシング
２９：（ハウジング１６と関連した）ディスク型ブッシング
３０：連結解除スイッチ
３１：（ハウジング１６と関連した）本体３の延長部
３２：延長部３１のフランジ
３３：ハウジング１６のフランジ
３４：冷却剤供給システム
３５：限流器（第２実施形態、図３及び図４）
３６：（第１の）上層配線
３７：（第２の）上層配線
３８：（上層配線３６と関連した）ディスク型ブッシング
３９：（上層配線３７と関連した）ディスク型ブッシング
４０：（上層配線３６と関連した）導体
４１：（上層配線３７と関連した）導体
４２：（上層配線３６と関連した）延長部
４３：（上層配線３７と関連した）延長部
４４：ブッシング４８のフランジ
４５：延長部４２のフランジ
４６：ブッシング４８のフランジ
４７：ブッシング４９のフランジ
４８：室外ブッシング
４９：室外ブッシング
５０：限流器（第３実施形態、図５及び図６）
５１：容器２の延長部（図５及び図６）
５２：ディスク型ブッシング（図５）
５３：高電圧構成要素（図５及び図６）
５４：延長部５１のフランジ
【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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【外国語明細書】
１．TITLE OF INVENTION
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２．DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION
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３．BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
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CLAIMS
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ABSTRACT
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REPRESENTATIVE OF DRAWINGS
Fig. 1
FIGURE 1
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FIGURE 2
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FIGURE 3
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FIGURE 4
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FIGURE 5
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FIGURE 6
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