(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、できるだけ超電導ケーブル本体に近い位置に測定端子を設け、より正確に超電導ケーブル本体の臨界電流を測定できる超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法を提供することにある。  【解決手段】  超電導ケーブル本体とその両端に設けられている終端接続部からなる超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法において、前記終端接続部を構成している各引出し導体の長手方向に各々貫通孔を設け、該各貫通孔内に臨界電流測定用リード線を各々貫通させ、各臨界電流測定用リード線の一端を前記超電導ケーブルの導体の端部または前記インターフェース用の導体の端部に各々接続し、他端を臨界電流測定装置の測定端子に各々接続し、前記超電導ケーブル線路の臨界電流を測定することを特徴とする。  【選択図】  図１
2005151727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さの超電導ケーブルとその両端に前記超電導ケーブルの導体と直接またはインターフェース用の導体を介して間接的に接続され、かつ温度傾斜部内の液体冷媒層、冷媒ガス層及び高電圧引出部とを経て極低温から常温に引き出される引出し導体とを有する超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法において、前記超電導ケーブルの両端に設けられている前記各引出し導体の長手方向に各々貫通孔を設け、該各貫通孔内に臨界電流測定用リード線を各々貫通させ、各臨界電流測定用リード線の一端を前記超電導ケーブルの導体の端部または前記インターフェース用の導体の端部に各々接続し、他端を臨界電流測定装置の測定端子に各々接続し、前記超電導ケーブルの臨界電流を測定することを特徴とする超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体窒素等の極低温冷媒で冷却される超電導ケーブルの臨界電流測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の超電導ケーブル線路は、主として超電導ケーブル本体とその両端に設けられた終端接続部から構成されている。図３はその一例を示すもので、終端接続部の概略縦断面図である。
図３に示すように終端接続部は主として、超電導ケーブルの導体１と詳細は後述するインターフェース用の導体１０との接続部を有するインターフェース部１１と、該インターフェース部１１と隔壁２０により仕切られている温度傾斜部１２と、該温度傾斜部１２とフランジ３０により仕切られている高電圧引出部１３とを有している。
尚、図３では超電導ケーブルの本体は大部分省略され、その端部の極く一部しか図示されていないが、図３の前記超電導ケーブルの導体１の左側には超電導ケーブル本体が連なっており、一般的にその長さはマンホール間の長さである３００ｍ〜５００ｍである。また符号１aは超電導ケーブル本体の両端部に設けられたストレスコーンを示している。
【０００３】
前記インターフェース部１１内において、超電導ケーブルの導体１は導体固定板２の近傍で図４に示すように接続スリーブ３を介してインターフェース用の導体１０と接続されている。
【０００４】
このインターフェース用の導体１０は、主として、例えば図４に示すように前記超電導ケーブルの導体１と接続スリーブ３を介して接続される銅導体１０aと、該銅導体１０aに接続されているマルチコンタクト１０cと、該マルチコンタクト１０cにマルチコンタクトされる該マルチコンタクト１０cに外接しているスリーブ１０eとからなっている。そしてこのインターフェース用の導体１０は、スリーブ１０eの先端に接続される可撓導体２５を介して引出し導体１５の下端と電気的に接続されている。
このようにインターフェース用の導体１０はインターフェース部１１と温度傾斜部１２との間を電気的に結ぶ導体である。
ここで符号１０bは、前記接続スリーブ３を覆うように設けられた固定板で、温度変化によりインターフェース用の導体１０が伸び縮みして、前記導体固定板２から外れないように、このインターフェース用の導体１０を導体固定板２に固定する目的で設けられているインターフェース用導体固定板である。
【０００５】
また温度傾斜部１２は金属製、一例としてはステンレス製の内部圧力容器１６と、これを覆うステンレス製の外部圧力容器１７とから構成されていて、内部圧力容器１６の内部は通常液体窒素からなる液体冷媒層１８と、該液体冷媒層１８の上部に存在する窒素ガス等からなる冷媒ガス層１９により構成されている。
【０００６】
また高電圧引出部１３は前記温度傾斜部１２とフランジ３０で仕切られていて、主として碍子２１と該碍子２１の内部に充填されている絶縁油やＳＦ６ガスのごとき流体絶縁体２２及び高電圧引出部１３の先端部に設けられた上部金具１４とから構成されている。
【０００７】
前述したように引出し導体１５は、その下端が可撓導体２５に接続されていて、その先端は温度傾斜部１２内の液体冷媒層１８、冷媒ガス層１９そして高電圧引出部１３内を貫通して上部金具１４から大気中に引き出されている。引出し導体１５は一般的には銅製の導体からなっていて、図３に示すように一端は液体窒素等で冷却され、他端は大気中に引き出されるため、液体窒素の温度、すなわち極低温から常温までの極めて大きな温度傾斜（温度勾配）を有している。
【０００８】
また引出し導体１５は、温度傾斜部内１２に位置する部分と高電圧引出部１３の下部に位置する部分に跨って、例えばエポキシ樹脂等からなる絶縁被覆が施された絶縁被覆部分１５ａと、該絶縁被覆部分１５ａの上方に延び高電圧引出部１３を通過し、外部へと引き出される絶縁被覆が施されていない、すなわち裸の銅導体からなる導体露出部１５ｂとからなっている。符号３１は、前記絶縁被覆部分１５ａの両端部近傍に設けられている電界制御部材、すなわちストレスコーン（ベルマウスを含む）を示している。
【０００９】
このような超電導ケーブル本体と、その両端に設けられた終端接続部からなる超電導ケーブル線路において、超電導ケーブルの臨界電流を測定しようとする場合、従来は以下のようにして測定していた。
因みに、超電導ケーブル線路による送電それ自体が未だ開発段階にあり、その臨界電流の測定方法についても種々検討されている段階で、未だ確立された方法は存在していない。それ故、以下に示す従来方法も、検討中の一方法に過ぎない。
【００１０】
さて従来の方法にあっては、超電導ケーブル本体の両端に設けられた各終端接続部の各引出し導体１５の先端、すなわち上部金具１４から大気中に引き出されている部分の先端に測定端子３２を各々装着し、これに臨界電流測定用リード線（絶縁被覆電線）３３を各々接続して、これら各臨界電流測定用リード線３３の他端を臨界電流測定装置３４に繋いで測定していた。
ここで、本来超電導ケーブル本体の臨界電流を測定するならば、前述したように大気中に引き出された各引出し導体１５の先端に測定端子３２を設けるのではなく、超電導ケーブル本体の両端部に直接、測定端子３２を設けるべきである。
しかしながら、図３が示すように超電導ケーブル本体の両端部は、通常、約５気圧程度に圧力負荷された内部圧力容器１６内、より具体的には約５気圧に負荷された液体窒素中に存在する。そのため、臨界電流測定の測定端子３２を超電導ケーブル本体の両端部に設けることは技術的に極めて困難である。
【００１１】
そこで簡便な方法として、前述したように超電導ケーブル本体の両端部に設けられた終端接続部にあって、大気中に引き出されている引出し導体１５の先端に臨界電流測定用リード線３３を接続して臨界電流を測定していた。
ここで臨界電流とはあえていうまでもないが、超電導ケーブルに超電導状態で流すことのできる最大電流値をいう。
【００１２】
さて前述のように超電導ケーブル本体の両端部に設けられた両終端接続部を構成する各引出し導体１５の端部に測定端子３２を設けて臨界電流を測定する方法では、終端接続部を含む超電導ケーブル線路に電流を通電上昇させて、所定の電圧が発生した時点の電流値をもって臨界電流としていた。
尚、臨界電流の定義としては、１μＶ／ｃｍもしくは０．１μＶ／ｃｍを採用している。また超電導ケーブル本体の一般的長さは前述したように通常のマンホール間長さである３００m〜５００mである。
そのため、３０mＶ〜５０mＶ（定義が１μＶ／ｃｍの場合）あるいは３mＶ〜５mＶ（定義が０．１μＶ／ｃｍの場合）の電圧が発生した場合の電流値を臨界電流値として定めていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の方法で臨界電流を測定した場合、極めて誤差が大きいことがわかった。種々検討すると、その理由は主として以下のように考えられた。
すなわち図３、図４における超電導ケーブルの導体１と接続スリーブ３を介してのインターフェース用の導体１０との接続点から引出し導体１５の大気中に引き出されている端部、すなわち測定端子３２までの発生電圧を計算すると、一例として臨界電流値が６０００Ａで、定格で３０００Ａ通電（安全率２）用の長さ５００mの超電導ケーブルの場合では、その値は約９５mＶにもなる。
【００１４】
この場合、臨界電流の定義として１μＶ／ｃｍを採用したとしても、超電導ケーブル本体だけなら前述したように発生電圧は５０mＶであるのに対して、超電導ケーブルの導体１とインターフェース用の導体１０の接続端から引出し導体１５の先端の測定端子３２までの発生電圧が約９５mＶであるから、両端部でこの２倍の約１９０mＶの発生電圧が生ずることになる。
このように超電導ケーブル本体の発生電圧５０mＶを測定しようとしているのに、その両端で１９０mＶもの発生電圧があっては、これがノイズとなって超電導ケーブル本体の発生電圧を正確に測れるはずがない、という結論に達した。
【００１５】
そこで本発明の目的は、できるだけ超電導ケーブル本体端部に近い位置に測定端子を設け、より正確に超電導ケーブル本体の臨界電流を測定できる超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成すべく本発明は、所定長さの超電導ケーブルとその両端に前記超電導ケーブルの導体と直接またはインターフェース用の導体を介して間接的に接続され、かつ温度傾斜部内の液体冷媒層、冷媒ガス層及び高電圧引出部とを経て極低温から常温に引き出される引出し導体とを有する超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法において、前記超電導ケーブルの両端に設けられている前記各引出し導体の長手方向に各々貫通孔を設け、該各貫通孔内に臨界電流測定用リード線を各々貫通させ、各臨界電流測定用リード線の一端を前記超電導ケーブルの導体の端部または前記インターフェース用の導体の端部に各々接続し、他端を臨界電流測定装置の測定端子に各々接続し、前記超電導ケーブル線路の臨界電流を測定することを特徴とするものである。
【００１７】
このようにしてなる本発明の超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法によれば、超電導ケーブル本体の両側に設けられる両終端接続部を構成する各引出し導体の長手方向に、各々貫通孔を設け、これらの各貫通孔内に臨界電流測定用リード線を各々貫通させ、各臨界電流測定用リード線の一端を前記超電導ケーブルの導体の端部または前記インターフェース用の導体の端部に各々接続し、他端を臨界電流測定装置の測定端子に各々接続して超電導ケーブルの臨界電流を測定するため、少なくとも引出し導体の超電導ケーブル側の端部までは測定用リード線を引っ張っていくことができる。そのため超電導ケーブルの導体の端部に直接または少なくともインターフェース用の導体の端部に測定端子を形成できるので、より精度よく超電導ケーブル本体の臨界電流を測定することができる。すなわち、より精度のよい超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明の超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法によれば、終端接続部を構成する引出し導体の長手方向に貫通孔を設け、この貫通孔に臨界電流測定用リード線を通して、その端末を超電導ケーブル本体端部の導体に直接、あるいはこの導体と引出し導体間にインターフェース用の導体が存在する場合には、このインターフェース用の導体（引出し導体側）に前記臨界電流測定用リード線を接続することができるので、超電導ケーブル本体の臨界電流をより精度よく測定することができる。換言すると、本発明の測定方法によれば超電導ケーブル本体両側に存在する引出し導体や可撓導体自体や、これらの接続部で発生する発生電圧の影響を排除できるので、超電導ケーブル本体の臨界電流の測定精度を大幅に向上せしめることのできる測定方法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】
【００１９】
図１及び図２を用いて本発明の超電導ケーブル線路の臨界電流測定方法の一実施例を詳細に説明する。
図１は本発明に係わる超電導ケーブルの終端接続部の概略縦断面図で、これは大部分が前述した図３に示したものと類似している。それ故、図３と同じ名称のものには同一番号を付し、以下においては図１が図３と相違している点に絞って、すなわち本発明の特徴点に絞って説明し、図３と同じ部分については説明を極力省略する。
【実施例】
【００２０】
図１において図３と相違する点は、各終端接続部を構成する各々の引出し導体１５の長手方向に、引出し導体１５の一部拡大縦断面図である図２が示すように内径約１０mm程度の貫通孔５０を各々設け、この各貫通孔５０内に臨界電流測定用リード線３３を各々貫通させ、各臨界電流測定用リード線３３の一端を前記インターフェース用の導体１０の端部、すなわちスリーブ１０ｅの温度傾斜部１２側端部に各々接続した点にある。
図１においては図が煩雑になるため、引出し導体１５内に設けた貫通孔５０は省略するとともに、超電導ケーブル本体他端の終端接続部も上部のみ示し下部は省略してある。
尚、前記臨界電流測定用リード線３３は絶縁被覆電線を使用している。そして臨界電流測定用リード線３３の他端を臨界電流測定装置３４の測定端子に各々接続し、超電導ケーブル本体の臨界電流を測定した。
【００２１】
この方法によれば、超電導ケーブルの導体１と臨界電流測定用リード線３３との間には、まだインターフェース用の導体１０が存在する。
しかしながらこのインターフェース用の導体１０における発生電圧は、一例として臨界電流値が６０００Ａで、定格で３０００Ａ通電（安全率２）用の長さ５００mの超電導ケーブルのケースで計算すると、約１１mＶ（臨界電流の定義として１μＶ／ｃｍを採用した場合）である。これが超電導ケーブル本体の両側に存在するから約２２mＶの発生電圧が生ずることになる。すなわちノイズは約２２mＶ相当分ということになる。
これを従来の方法と比較すると、従来の方法では超電導ケーブル本体以外での発生電圧が約１９０mＶあったものが本発明の方法では約２２mＶであるから、ノイズが約１／９に減少したことになる
【００２２】
このように図２に示すごとく、引出し導体１５の長手方向に貫通孔５０を設け、これに臨界電流測定用リード線３３を通し、その一端をインターフェース用の導体１０のスリーブ１０ｅに接続した本発明の測定方法によれば、超電導ケーブル本体の両側の終端接続部を構成する引出し導体１５やこれに接続されていた可撓導体２５、あるいはこれらの接続部による発生電圧相当分をほぼそっくり減らすことができる。
その結果、臨界電流の定義として１μＶ／ｃｍを採用した場合、長さ５００mの超電導ケーブル本体の発生電圧が前述したように約５０mＶであるから、その両端部での発生電圧をこれより小さい約２２mＶに抑えることができるため、従来より格段に精度よく、超電導ケーブル本体の臨界電流測定が可能になった。
【００２３】
すなわち従来方法では、臨界電流の定義として１μＶ／ｃｍを採用した場合、（超電導ケーブル本体での発生電圧）＋（両端の終端接続部での発生電圧）＝（５０＋１９０）＝２４０（mＶ）の発生電圧が発生する電流値が臨界電流であるが、本発明の方法ではこれが（５０＋２２）＝７２（mＶ）の発生電圧が発生した電流値が臨界電流に相当することになる。
よってこの発明の方法によれば従来に比して著しく高い精度で超電導ケーブル本体の臨界電流を測定することができる。
【００２４】
前記実施例では臨界電流の定義として１μＶ／ｃｍを採用したケースで述べているが、定義として０．１μＶ／ｃｍを採用し、臨界電流値が６０００Ａで、定格で３０００Ａ通電（安全率２）用の長さ５００mの超電導ケーブルの場合で考えると以下のようになる。
従来の方法であれば、（超電導ケーブル本体での発生電圧）＋（両端の終端接続部での発生電圧）＝（５＋１９０）＝１９５（mＶ）の発生電圧が発生する電流値が臨界電流であるが、本発明の方法ではこれが（５＋２２）＝２７（mＶ）の発生電圧が発生した電流値が臨界電流に相当することになる。
よって定義として０．１μＶ／ｃｍを採用した場合にも、その測定精度が著しく向上することが判る。
【００２５】
前記実施例では、超電導ケーブル本体の導体１と引出し導体１５の接続がインターフェース用の導体１０を介してなされている例で示したが、超電導ケーブル本体の導体１０と引出し導体１５とが直接接続されているタイプの終端接続部にあっては、臨界電流測定用リード線３３の一端を超電導ケーブル本体の導体１の端末に直接接続すればよい。
この場合には、インターフェース用の導体１０による発生電圧もないから、ほぼ超電導ケーブル本体の臨界電流を直に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の超電導ケーブルの臨界電流測定方法の一実施例を示すために用いた超電導ケーブル線路の終端接続部の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の引出し導体の拡大一部縦断面図である。
【図３】従来の超電導ケーブルの臨界電流測定方法を説明するために用いた超電導ケーブル線路の終端接続部の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】図３のインターフェース用の導体周辺を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  超電導ケーブルの導体
１０  インターフェース用の導体
１１  インターフェース部
１２  温度傾斜部
１３  高電圧引出部
１５  引出し導体
３３  臨界電流測定用リード線
３４  臨界電流測定装置
５０  貫通孔
【図１】
2005151727.tif 000003
【図２】
2005151727.tif 000004
【図３】
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【図４】
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