(57)【要約】接続部材を介して相互接続される複数の超伝導ケーブルセクションを含む電力送電ネットワーク。全てのケーブルが単位長当たりあるインダクタンスおよびあるキャパシタンスを有する。したがって、負荷に応じて電流および電圧間に移相が導入され、この移相はケーブルに沿った位置によって決まる。本発明に従って、位相補償ユニット、例えば、直列インダクタンス（６）またはユニバーサル電力コントローラが超伝導ケーブルセクション間の各接続部材内に配置され、前記直列インダクタンスは、例えば、超伝導ケーブルの冷却に使用される冷却材により冷却される。本発明は、さらに、複数の従来のケーブルセクションを含む電力送電ネットワークに対処し、位相補償ユニットは超伝導コイルまたはユニバーサル電力コントローラを含む。それにより、ケーブルに沿った位相補償ユニットは既知のものよりも著しく小さくすることができかつ／または補償は移相を予め定められた範囲内にダイナミックに維持するように自動化される。
2004523197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導ケーブルセクションおよび接続ノードを含む電気エネルギの送電ネットワークであって、前記超伝導ケーブルセクションは前記接続ノード内で相互接続されており、前記ノードの少なくとも１つ好ましくは全てが２つの隣接セクションをシリアル接続する位相補償ユニットを含み、前記位相補償ユニットは１つ以上の隣接セクション内に導入される電流および電圧間の移相を補償するようにされている送電ネットワーク。
【請求項２】
請求項１記載のネットワークであって、前記ネットワークは、さらに、超伝導ケーブルのセクションと終端装置間の接続を含む１つ以上の端末ノードを含み、前記１つ以上の端末ノードの少なくとも１つは超伝導ケーブルの前記セクションと前記終端装置をシリアル接続する位相補償ユニットを含むネットワーク。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のネットワークであって、前記位相補償ユニットはリアクタンス、好ましくはユニバーサル電力コントローラのような能動リアクタンスを含むネットワーク。
【請求項４】
請求項３記載のネットワークであって、前記リアクタンスはインダクタンスを含むネットワーク。
【請求項５】
請求項４記載のネットワークであって、前記インダクタンスは超伝導コイルを含むネットワーク。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のネットワークであって、前記位相補償ユニットは実質的に超伝導ケーブルセクションと同じ温度まで冷却されるネットワーク。
【請求項７】
請求項６記載のネットワークであって、位相補償ユニットおよび接続された一方または両方の超伝導ケーブルセクションが同じ冷却材を共用するネットワーク。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のネットワークであって、超伝導ケーブルセクションは２群以上の導電素子を含み、各群は１つの交流位相を配電するようにされており、各群に対する位相補償ユニットは隣接セクション内の対応する群をシリアル接続するように挿入されるネットワーク。
【請求項９】
請求項５記載のネットワークであって、超伝導コイルはトロイダルコイルにより形成されるネットワーク。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載のネットワークであって、位相補償ユニットは低抵抗率の材料、例えば、銅の中間部材を介して超伝導ケーブルセクションに接続されるネットワーク。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のネットワークであって、超伝導ケーブルセクションは室温誘電体ケーブルセクションとして形成されるネットワーク。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のネットワークであって、超伝導ケーブルセクションは低温誘電体ケーブルセクションとして形成されるネットワーク。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のネットワークであって、超伝導ケーブルセクションは３導体ケーブルセクションとして形成されるネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接続ノードを介して相互接続される複数の超伝導ケーブルセクションを含む電気エネルギ送電ネットワークに関する。
【０００２】
本発明は、さらに、接続ノードを介して相互接続される複数のケーブルセクションを含む電気エネルギ送電ネットワークにも関連している。
【０００３】
特に、それは配電用高電圧ケーブルの電圧および電流間の位相差の補償に関連している。
【背景技術】
【０００４】
全てのケーブルまたは自由懸架送電線は単位長当たりあるインダクタンスおよびあるキャパシタンスを有する。したがって、負荷に応じて電流および電圧間に移相が導入され、この移相はケーブルに沿った位置によって決まる。
【０００５】
超伝導ケーブルの線路に沿って複数の直列インダクタンスを導入することが知られている、例えば、以後ウィーディおよびコリーと呼ぶビー．エム．ウィーディおよびビー．ジェー．コリーの“Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，４thＥｄｉｔｉｏｎ，Ｗｉｌｅｙ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９９８を参照されたい。これらの直列インダクタンスは、個別のケーブルが単位長当たりあるキャパシタンスを有する状況により生じる、線路に沿った移相を補償するように働く。既知の構造では、これらの直列インダクタンスは比較的多くのスペースを占有する特殊なハウジングに内蔵しなければならない。
【０００６】
低温誘電体型の超伝導ケーブルの特に端部に直列インダクタンスを導入することも知られている、例えば、ＷＯ  ００／３９８１１を参照されたい。しかしながら、ここではその目的はケーブル自体のインダクタンスを増加させて短絡過電流の場合にケーブルを保護することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は送電ケーブルに沿った電流および電圧間の移相を補償することであり、移相は構造、ある電圧において送電される電力およびケーブルの負荷により導入され、移相を予め定められた範囲、好ましくは３０oよりも小さく維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った電気エネルギ送電ネットワークは超伝導ケーブルセクションおよび接続ノードを含み、前記超伝導ケーブルセクションは前記接続ノード内で相互接続されており、前記ノードの少なくとも１つ好ましくは全てが２つの隣接セクションをシリアル接続する位相補償ユニットを含み、前記位相補償ユニットは１つ以上の隣接セクション内に導入される電流および電圧間の移相を補償するようにされている。
【０００９】
ここで、‘超伝導ケーブルセクション’という用語は問題とするネットワークに対するビルディングブロックとして使用されるある長さの超伝導ケーブル、例えば、ハンドリングおよびレイアウトその他の実際的な問題点の観点から導体を接続することなくワンピースとして作られる長さの超伝導ケーブルを意味する。このようなセクション長は５００ｍまたは１ｋｍまたは前記した考慮すべき事柄に従った他の長さとすることができる。言い換えれば、２つの超伝導ケーブルセクションは当然ジョイントにより接続することができる。本発明に従ったネットワークは少なくとも２つのケーブルセクションおよびそれらを電気的に接続する１つの接続ノードを含んでいる。
【００１０】
ここで、‘接続ノード’という用語は、例えば、後続ケーブルセクション間のスプライスを含むジョイントまたは任意他の自然接続点を意味する（元々計画されるかあるいは後の時点、例えば、ケーブル損傷または破裂後に確立される）。
【００１１】
超伝導ケーブルセクションは実質的に無損失導電を維持するのに十分高い臨界電流となるように臨界温度よりも低い温度で作動されることが予期される。
【００１２】
本発明の利点は、例えば、１ｋｍ程度毎にある種の比較的容易なアクセスがしばしば提供される（例えば、市街地において）ケーブルのポイントにおいて補償が行われることである。その利点は‘モジュラ’システムが提供されて柔軟性が増しシステムの保守が容易になる（低コストとなる）ことである。比較的小さい間隔で補償を行うことにより、各補償は比較的小さいままとなりその物理的インプリメンテーションもそうである。このような‘分布型’補償のもう１つの利点はネットワークの各セクションがそれ自体の補償を有するためケーブルシステムすなわちネットワークがより安定となり、ケーブル損傷時の損害が低下することである。これは超伝導ケーブルを含むネットワークにおいて特に重要であり、それはケーブルの故障時（例えば、過熱を生じる過電流）に著しい損害を被ることがあるためである。さらに、この補償戦略により実際上無制限サイズのネットワーク（多数の超伝導ケーブルセクションを含む）が可能となる。最後に、本発明に従った補償方式はより少ない充電電流しか必要としないことを意味し、その結果ネットワークの送電容量はより高くなる。
【００１３】
‘位相補償ユニット’という用語によりベクトル記号で表わされる場合の電流と電圧間の位相角の絶対値を低減する任意の部品または装置が理解される。位相補償ユニットの例は能動または受動、固定または可変インピーダンス（抵抗およびリアクタンスを含む）、リアクタンス（例えば、インダクタンスとキャパシタンスの組合せ）、インダクタンスまたはキャパシタンスとすることができる。
【００１４】
好ましい実施例では、ネットワークはさらに超伝導ケーブルのセクションと終端装置間の接続を含む１つ以上の端末ノードを含み、前記１つ以上の端末ノードの少なくとも１つは超伝導ケーブルの前記セクションと前記終端装置をシリアル接続する位相補償ユニットを含んでいる。
【００１５】
ここで、‘終端装置’という用語は発電所変電所、変電所、ユーザ負荷、等においてケーブルセクションに接続された任意の装置を意味する。
【００１６】
端末装置に接続されたケーブルセクション内（および、恐らくは１つ以上の先行するセクション内）に導入された移相の補償は端末装置内で簡便に実施することができる（設置および維持が容易）。さらに、位相補償ユニットは故障電流制限または切替手段および／またはインピーダンス整合手段と組み合わせることができる。
【００１７】
好ましい実施例では、前記位相補償ユニットはリアクタンス、好ましくはユニバーサル電力コントローラ等の能動リアクタンスを含んでいる。
【００１８】
‘ユニバーサル電力コントローラ’（ＵＰＣ）という用語はここではその角度が相電圧と任意所望の関係を有することができる線路に直列に電圧を注入することができる半導体高電力、高電圧装置を意味する（例えば、ウィーディおよびコリー２０４頁参照）。それはバッテリ、キャパシタまたは１サイクルだけエネルギを蓄積する超伝導インダクタンス等のエネルギ蓄積装置を含むことができる。ＵＰＣ等の能動リアクタンスを使用する利点は、たとえネットワークの負荷が変動しても、電流と電圧間の位相差がある予め定められた範囲内、例えば、±３０°好ましくは±１０°に維持されることを保証するように補償をダイナミックに調節できることである。位相補償ユニット、例えば、能動リアクタンスは替わりに、通常配電ネットワークに並列に確立される、監視制御ネットワークを介して中央制御することができる。
【００１９】
好ましい実施例では、前記リアクタンスはインダクタンスを含んでいる。
【００２０】
超伝導ケーブルのインダクタンスは１０μＨ／ｋｍから１ｍＨ／ｋｍ程度である。０．１Ω／ｋｍ−１０Ω／ｋｍ程度の誘導補償が適切である。所与のケーブルセクションおよび予期された負荷に対して、予め定められた平均補償を決定し固定値または、好ましくは、実際の負荷に従って調節可能な値として挿入することができる。
【００２１】
好ましい実施例では、前記インダクタンスは超伝導コイルである。
【００２２】
その利点は所与のインダクタンスを構成する超伝導コイルを従来のコイルよりも著しく小さく（１０分の１程度）作ることができる点である。比較するために、従来のＣｕエアコイル（１．５Ω，４００Ａ）は相当たりおよそ１ｍ3の容積を有し、等価超伝導コイルは相当たりおよそ０．１ｍ3しか占有しない（冷却手段は除く）。さらに、直列インダクタンス内のオーム損失による発熱が回避され、それは超伝導ケーブル等の極低温環境において特に有利である。位相補償設備が典型的にビルディングのサイズを有し著しいシステムコストを表わす従来の電力ケーブルシステムに関連して、超伝導コイルを同じ目的に対して有利に使用することができる。
【００２３】
超伝導コイルのデザイン例は、例えば、Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．３５，Ｉｓｓｕｅ．１２，１９９５，Ｐａｇｅ  ８６７−８７０の中のダムリング，エム．およびフルキガー，アール．の論文“Ｆａｃｔｏｒｓ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｂｙ  ａ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ｍａｄｅ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｈａｖｉｎｇ  ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ”およびＯｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｊａｎｕａｒｙ  １９８３（ＩＳＢＮ：０１９８５４８０５２）のマーチン  エヌ．ウィルソンの論文“Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔ”に記載されている。
【００２４】
好ましい実施例では、前記位相補償ユニットは実質的に超伝導ケーブルセクションと同じ温度に冷却される。
【００２５】
その利点はケーブルシステムの冷温部間の遷移が接続ノード内で解消されて、冷却材が節減され凝縮による氷で覆われたまたは湿潤部による問題が低減されることがある。‘実質的に同じ温度’という用語はここでは互いに１０％以内、好ましくは５％以内を意味する。
【００２６】
好ましい実施例では、位相補償ユニットおよび一方または両方の接続された超伝導ケーブルセクションは同じ冷却材を共用する。
【００２７】
これは単純化の利点を有し、より安定したシステムが得られる可能性がある（独立した冷却システム数を低減することにより）。位相補償ユニットを含むいくつかまたは全てのノードを使用済み冷却材の出口および新しい冷却材の入口として使用することができる。
【００２８】
あるいは、位相補償ユニットを含むノードはそれ自体の冷却システム、すなわち、超伝導ケーブルセクションの冷却システムとは独立した冷却システムを有することができる。
【００２９】
好ましい実施例では、超伝導ケーブルセクションは２群以上の導電素子を含み、各群が１つの交流位相を配電するようにされており、各群に対する位相補償ユニットは隣接セクション内の対応する群をシリアル接続するように挿入される。
【００３０】
好ましい実施例では、超伝導コイルはトロイダルコイルにより形成される。これは超伝導特性を劣化させさらには環境に有害となることがある漂遊磁界を回避する利点がある。
【００３１】
好ましい実施例では、位相補償ユニットは低抵抗率の材料、例えば、銅の中間部材を介して超伝導ケーブルセクションに接続される。あるいは、銀または銅または銀合金を使用することができる。これらの材料を使用する利点は、それらの優れた導電率は別として、例えば、はんだ付けによる位相補償ユニットのケーブルへの電気的接続が比較的容易なことである。
【００３２】
好ましい実施例では、超伝導ケーブルセクションは室温誘電ケーブルセクションとして形成される。この実施例では、ネットワークは誘電材料が極低温システムの外部に配置されて超伝導材料を臨界温度よりも低く維持する超伝導ケーブルセクションからなっている。
【００３３】
好ましい実施例では、超伝導ケーブルセクションは低温誘電ケーブルセクションとして形成される。
【００３４】
この実施例では、ネットワークは誘電材料が極低温システムの内部に配置される超伝導ケーブルセクションからなっている。低温誘電体超伝導ケーブルは典型的に比較的低い単位長当たりインダクタンスを有する。
【００３５】
好ましい実施例では、超伝導ケーブルセクションは３導体ケーブルセクションとして形成される。この実施例では、ネットワークは３相交流電圧に基づいて配電するようにすることができる超伝導ケーブルセクションからなっている。
【００３６】
本発明はさらにケーブルセクションおよび接続ノードを含む電気エネルギ送電ネットワークに関連しており、前記ケーブルセクションは前記接続ノード内で相互接続され、前記ノードの少なくとも１つ好ましくは全てが２つの隣接セクションをシリアル接続するインダクタンスを含み、前記インダクタンスは１つ以上の隣接セクション内に導入される電流および電圧間の移相を補償するようにされており、前記インダクタンスは超伝導コイルとして実現される。
【００３７】
その利点は従来のケーブルの所与の誘導補償設備の容積を著しく低減することができ、したがって、材料コストおよび設備を収容する建物のコストが低減されることである。
【００３８】
ここで、‘従来のケーブル’という用語はケーブルの正規の動作温度において非ゼロ電気抵抗を有する相当な量の導電体を含む非超伝導ケーブルを意味する。
【００３９】
本発明は、さらに、ケーブルセクションおよび接続ノードを含む電気エネルギの送電ネットワークに関連しており、前記ケーブルセクションは前記接続ノード内で相互接続されており、前記ノードの少なくとも１つ好ましくは全てが２つの隣接セクションをシリアル接続するユニバーサル電力コントローラ等の能動リアクタンスを含んでおり、前記能動リアクタンスは１つ以上の隣接セクション内に導入される電流および電圧間の移相を補償するようにされている。
【００４０】
その利点は、たとえネットワークの負荷が変動しても、電流および電圧間の位相差がある予め定められた範囲内、例えば、±３０°好ましくは±１０°に維持されることを補償するするようにダイナミックに補償を調節できることである。あるいは、能動リアクタンスは監視制御ネットワークを介して中央制御することができる。
【００４１】
本発明の第２の側面の目的は、ａ）超伝導ケーブルに沿ったこのような直列インダクタンスをどのように既知のものよりも著しく小型にできるか、ｂ）ケーブル内の移相を防止する可能性を持つことを教示することである。
【００４２】
接続ノードを介して相互接続される複数の超伝導ケーブルを含む電気エネルギ送電ネットワークは、本発明に従って、超伝導ケーブル間の各接続ノード内に直列インダクタンスが配置され、前記直列インダクタンスは超伝導ケーブルの冷却に使用される冷却材により冷却されることを特徴とする。そのため、ケーブルと直列インダクタンス間の温度差が回避され、直列インダクタンスから熱が放射されないことを保証する特別な対策を講じる必要がない。
【００４３】
さらに、本発明の第２の側面に従って、個別の直列インダクタンスは超伝導コイルにより形成される。そのため、直列インダクタンス内のオーミック損失による発熱が回避される。
【００４４】
さらに、本発明の第２の側面に従って、超伝導コイルはトロイダルコイルにより形成することができる。それにより、超伝導特性にとって破壊的でありさらには環境にも有害となることがある、漂遊磁界が回避される。
【００４５】
また、本発明の第２の側面に従って、インダクタンスは低抵抗率の材料、例えば、銅の中間部材を介して超伝導ケーブルに接続することができる。
【００４６】
また、本発明の第２の側面に従って、超伝導ケーブルは室温誘電体ケーブルにより形成することができる。
【００４７】
また、本発明の第２の側面に従って、超伝導ケーブルは低温誘電体ケーブルにより形成することができる。
【００４８】
また、本発明の第２の側面に従って、超伝導ケーブルは３導体ケーブルにより形成することができる。
本発明は図面を参照しながら以下により十分に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
超伝導ケーブルからなる電気エネルギ送電ネットワークにおいて、直列インダクタンスは個別のケーブルに沿って、例えば、規則正しい間隔で導入することができる。このような直列インダクタンスは、まず第１に、電力制限装置として働くことができる。その理由はインダクタンスがωＬの値のインピーダンスを導入することであり、ここでωπｆおよびｆ＝５０Ｈｚであり、Ｌはインダクタンスである。このようなインダクタンスの利点は、負荷が誘導性であるため、いかなるエネルギ損失も生じないことである。過電流の場合、インダクタンス両端間の電圧降下により電流が制限される。しかしながら、インダクタンスにより電流および電圧間に移相も生じ、もちろん、許容移相のサイズによりインダクタンスのサイズが制限される。
【００５０】
全ての電力ケーブルまたは自由懸架送電線が単位長当たりあるインダクタンスＬおよびあるキャパシタンスＣを有する。誘導性または容量性である負荷に応じて電流および電圧間に移相が導入され、この移相はケーブル長によって決まる。いわゆる自然負荷インピーダンス
【数１】
2004523197.tif 000003
の場合のみ、移相は導入されない。しかしながら、例えば、負荷は１日の間に著しく変動するため、大概の場合、負荷のこの自然状態は達成できない。極端な場合、移相の結果線路に沿って全くエネルギを送電できなくなることがある。したがって、全ての送電線やケーブルは送電により生じる移相を制限できるようにするために個別の線路に沿った定期的な位相補償を必要とする。負荷、電圧レベルおよびケーブル特性に応じて誘導性および容量性補償を含むことができる。
【００５１】
終端負荷インピーダンスが自然負荷Ｚnよりも大きい場合には（自然負荷状態下よりも少ない電力伝達に対応する）、容量性効果が支配するため誘導性補償を使用しなければならず、終端負荷インピーダンスが自然負荷Ｚnよりも小さい場合には（自然負荷状態下よりも高い電力伝達に対応する）、誘導性効果が支配するため容量性補償を使用しなければならない。今日、大概の架空線は自然負荷よりも上で駆動されるため容量性補償を必要とするが、特に低負荷の状況において地下ケーブルは誘導性補償を必要とする。
【００５２】
２つのタイプの超伝導ケーブル、室温誘電体ケーブルおよび低温誘電体ケーブルがある。室温誘電体ケーブル−図５参照−はその中を冷却材、例えば、液体窒素が流れるフォーマ２０からなっている。一層の超伝導テープ２１がフォーマ２０の周りに巻き付けられる。環状真空室の形のクライオスタット２２が超伝導テープ層２１の周りに設けられ、真空室の内外壁間の距離はスペーサにより維持される。クライオスタット２２の外側には誘電体材料２３の層があり、この層の外側にはシールド２４がある。誘電体材料２３の層は実質的に室温を有する。
【００５３】
低温誘電体ケーブル−図６参照−はその中を冷却材が流れるフォーマ３１からなっている。第１層の超伝導テープ３２がフォーマ３１の周りに巻き付けられる。第１層の超伝導テープ３２の周りに誘電体材料３３の層が設けられる。誘電体材料３３の層の周りには超伝導テープ３４の第２の層がある。環状真空室の形のクライオスタット３５が最後に述べた超伝導テープの層の周りに設けられ、内外壁間の距離はスペーサにより維持される。クライオスタット３５の外側にシールド３６が設けられる。ここでは、誘電体材料は非常に低温を有する。
【００５４】
室温誘電体ケーブル−図５参照−では単位長当たりキャパシタンスは幾分高いが、単位長当たりインダクタンスは標準電力ケーブルのインダクタンスに匹敵する。したがって、自然負荷は同じか幾分小さい。
【００５５】
低温誘電体ケーブル−図６参照−では単位長当たりキャパシタンスは従来のケーブルにおける単位長当たりキャパシタンスにほぼ対応するが、単位長当たりインダクタンスはシールドとして働く追加超伝導層のため通常のケーブルにおけるものよりも幾分低い。したがって、自然負荷Ｚnは従来のケーブルよりも著しく小さい。
【００５６】
使用される負荷の他に、補償はケーブル内の電圧レベルおよび最大電流によって決まる、例えば、トネッセン等の記事“Ｐｏｗｅｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｃａｂｌｅｓ”，Ｉｎｓｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｆ．Ｓｅｒｉｅｓ  Ｎｏ．１６７，ｐ．１１０３（１９９９）参照。この記事に従って、超伝導ケーブルの長さはケーブルに沿った移相により制限される。したがって、超伝導ケーブルは従来のケーブルよりも小さい直列インダクタンスを必要とすることがある。例えば、トロイダルコイルの形の、例えば、超伝導直列リアクタンスの形の直列リアクタンスの接続は通常リアクタンスの両側で中間部材７を介して行われる。個別の中間部材７は通常低抵抗率の金属部材、例えば、銅片により形成される。これは超伝導ケーブルが銅部材に接続、例えば、はんだ付けされ、次にそれは超伝導直列リアクタンスに接続、例えば、はんだ付けされ、次にそれは銅部材７を介して他方側の超伝導ケーブルにはんだ付けされることを意味する。
【００５７】
３導体ケーブルの場合には、３つの直列リアクタンスを接続部材内に配置しなければならない。
【００５８】
図１は２つの室温誘電体超伝導ケーブルを接続する接続部材の例を示す。１は銅マスクを含むシールドであり、任意の割合で不透水層を含み随意他方側でシールド１に接続される接続の周りにさらに一層を含んでいる。それにより両方の電気ケーブルの銅シールドが相互接続される。
【００５９】
５は内部電気絶縁層である。この層５は電界の等分布を保証するように働く基板を含むことができる。層５の材料は典型的に両方のケーブルにおいて同じであるが、接続部材は同じである必要がない。電気的絶縁はケーブルにおいては押出タイプ、接続部材においては巻付タイプとすることができる。層５の下の層４は熱絶縁を与える。実際上、この熱絶縁は多層絶縁を含む真空により形成される。利用可能なスペースに応じて、この熱絶縁は接続部材内の別の構造とすることができる。下層３内に含まれる超導体は中間部材７により接続部材内の直列リアクタンス６（トロイダルコイル）に接続される。液体窒素等の冷却材が超導体層３内部の冷却パイプ２中を流れる。あるいは、超導体層３は冷却材中に浸漬させることができ、その場合熱絶縁４の内壁は筐体として働く。リアクタンス６は超導体と同じ冷却材により冷却され、冷却材中に浸漬できるように形成しなければならない。あるいは、導体内ケーブル導体（ＣＩＣＣ）を使用することができる。冷却機械から冷却材を供給するためのある接続９，１０が図２に示されている。
【００６０】
別の実施例では、位相補償ユニットは電子ユニット１１からなり、それはケーブルの温度で駆動されて位相角の変化を変えるすなわち補償することができる。この電子ユニットはユニバーサル電力コントローラ１１と呼ばれ、室温誘電体ケーブルに対して図３に示されている。それは低温誘電体ケーブルに関連して使用することもできる。ユニバーサル電力コントローラ１１は図４に詳細に示され、以下により詳細に説明する。
【００６１】
制御高電圧半導体装置の開発により線間電圧に直列に電圧を注入することができるインバータが作られており、その角度は相電圧と任意所望の関係を有することができる。電圧が電流に対して９０°移相に限定されない点を除けば、これはキャパシタを直列に導入するのに等しい。このような装置はユニバーサル電力コントローラと呼ばれ、動作モードを例示する位相図と共に図４に示されている。注入された電圧が電流に対して９０°移相しておれば、エネルギ源からエネルギが取り出されないことが判る。任意他の角度において、エネルギはエネルギ源またはシステムの他の部分から取り出される。エネルギ源は、例えば、所望の振幅および角度の正弦波注入電圧が合成される信号を与える整流器に給電するシステムバスバーに接続される変圧器により形成することができる。あるいは、エネルギ源はバッテリ、キャパシタまたは超伝導エネルギ貯蔵装置等の貯蔵装置とすることができ、その場合には補助充電が必要である。超導体は大きな電流密度、例えば、銅の電流密度の１０−１００倍を運ぶことができる。本発明に従って、直列リアクタンスの必要な容積を著しく低減することができ、特別な大型構造を回避してリアクタンスを接続部材内に収納することができる。
【００６２】
図７は超伝導ケーブルセクション７２および接続ノード７３を含む本発明に従ったネットワーク７０を示す。
【００６３】
ネットワークは端末ノード７４を含み、そこで超伝導ケーブルセクション（導体およびクライオスタット等）は終端されて室温の端末装置（例えば、発電所電源に接続された変電所やユーザ負荷）または送電電圧を別のレベルに変換してさらに配電する変換装置（例えば、変電所における変圧器）に接続される。超伝導ケーブルセクション７２は主誘電体材料がクライオスタットの外部に配置されて超伝導材料を冷却する温誘電体セクションとして（図５参照）、またはそれが内部に配置される冷誘電体セクションとして（図６参照）実現することができる。記号７５は多数のセクション７２をシリアル接続できることを示している。隣接ケーブルセクション７２をシリアル接続する位相補償ユニットを含む接続ノード７３を分岐箱として実現してケーブルセクションを分岐させることができる（図示せず）。
【００６４】
例として、およそ２．５×１０-7Ｆ／ｋｍのキャパシタンスおよび１０-3Ｈ／ｋｍのインダクタンスを有する、例えば、長さ１ｋｍの定格１３２ｋＶ，１ｋＡ（２３０ＭＶＡ）の超伝導ケーブルのセクションを含むネットワークを取り上げる。それにより充電電流（ケーブルキャパシタンスによる）はおよそ１０Ａ／ｋｍ（５０Ｈｚ動作）となり、およそ２ＭＶＡｒ／ｋｍの無効電力発生に対応する。この充電電流は無効分であり、したがって１００ｋｍの非補償ケーブル長に対してケーブルの定格に等しい。電流が無効分であるため、電力は送電できない。８６６Ａの電流の実成分によりケーブルが全負荷されれば、５０ｋｍのケーブルにおいて３０°の臨界角が達成される。充電電流はケーブル電圧だけで決まりその負荷に依存しないため、より小さい負荷に対して角度は大きくなる。この場合全負荷において１．１Ω／ｋｍ程度の誘導補償が適切であり、より小さい負荷ではより大きくなる。他の電圧レベルに対する例は電力系統に関する任意のテキストブック、例えば、ウィディーおよびコリーのテキストブック（１９６頁）で見つけることができる。
【００６５】
図８はケーブルセクション８２および接続ノード８３を含む本発明に従ったネットワーク８０を示す。
【００６６】
このネットワークは端末ノード８４を含み、そこで従来のケーブルセクションは終端されて端末装置変電所、変電所またはユーザ負荷または他の送電媒体（超伝導ケーブルセクション、架空線セクション、等）に対してインピーダンス等を調整する変換装置に接続される。記号８５は多数のセクション８２をシリアル接続できることを示している。接続ノード８３はそれ自体の冷却システムを有する超伝導コイルを含み、このコイルは隣接ケーブルセクションをシリアル接続して先行するセクション内に‘誘起される’位相差を補償する。このネットワークはノードにより接続された少なくとも２つのセクション８２を有する。
【００６７】
図７および８に示すネットワークはリニアネットワーク（電源−負荷）、ループまたはグリッドとして構成することができる。好ましい実施例では、図７および８のネットワークは端末ノード（インピーダンス差、クライオスタットシステムの終端、保護システム、等に対処するノード）を介して結合され、超伝導ケーブルセクション間の各ジョイント内で、ネットワークは従来のケーブルセクションと、例えば、ＵＰＣまたは超伝導コイルの形の位相補償ユニットを有する超伝導ケーブルセクションとの間のジョイント内に超伝導コイルを有する従来のケーブルセクションを含むようにされる。
【００６８】
同じ原理を一部端末に関して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】直列インダクタンスを含み、２つの超伝導ケーブルセクションを接続する接続部材の断面を示す図である。
【図２】直列インダクタンス、仕切り壁および冷却機械への接続を有する接続部材を示す図である。
【図３】直列位相補償ユニットがユニバーサル電力コントローラの形の電気回路（によりインダクタンスが置換される）である接続部材を示す図である。
【図４】ユニバーサル電力コントローラの詳細図である。
【図５】室温誘電体超伝導ケーブルを示す図である。
【図６】低温誘電体超伝導ケーブルを示す図である。
【図７】超伝導ケーブルセクションおよび接続ノードを含むネットワークを示す図である。
【図８】ケーブルセクションおよび接続ノードを含むネットワークを示す図である。
【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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