(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線を巻枠に無誘導巻線が形成されるように巻回し、過電流通電時に常電導転移により発生する常電導抵抗により電流を限流する巻線部を冷却媒体と共に容器内に収容してなる超電導限流器において、２重の巻枠を１組とするそれぞれ径の異なる３以上の奇数組の巻枠を同軸的に配設すると共に、各巻枠に超電導線を無誘導巻線が形成されるように巻回して一つの段の巻線部を構成し、この巻線部を複数段軸方向に配設すると共に、上下に配置される各段の巻線部について上段巻線部の下部接続部と下段巻線部の上部接続部との間を接続線により接続するようにしたことを特徴とする超電導限流器。
【請求項２】
上、下の段の無誘導巻線相互間を接続する接続部が１段毎に巻線部の外径側と内径側に入れ替わることを特徴とする請求項１記載の超電導限流器。
【請求項３】
容器の上部開口部を閉塞する蓋体に取付けられたブッシングと巻線部の上部及び下部における接続部との間を固体絶縁部により絶縁した電流リードがシールドされたシールド線により接続したことを特徴とする請求項１記載の超電導限流器。
【請求項４】
容器の側方にブッシングを設置し、このブッシングと容器との間を接続管により接続すると共に、巻線部の上部及び下部における接続部と前記ブッシングとの間をシールド線により接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の超電導限流器。
【請求項５】
ブッシングと容器との間を接続する接続管に冷却媒体を流通させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の超電導限流器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導線を無誘導に巻線し、過電流通電時における常電導抵抗により電流を限流する超電導限流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば高電圧の系統に適用される抵抗型の超電導限流器としては、超電導線を無誘導に巻線し、通常時には抵抗ゼロの状態で系統に接続されている。この超電導限流器に一旦地絡事故等により過電流が流れ、この電流が超電導線の臨界電流値を超えると、超電導限流器に常電導抵抗が発生し、この常電導抵抗により短絡電流等の過電流を抑制する。これにより、しゃ断器に要求されるしゃ断容量等を低下させることができる。
【０００３】
このような抵抗型の超電導限流器においては、常電導転移時において十分に常電導抵抗を発生する必要がある。そこで、必要な抵抗値を確保するため、図４に示すように多層の巻線構成となっている。即ち、図４中の拡大図のように円筒状の二重の巻枠４２ａ，４２ｂに磁束の発生方向が逆になるように超電導線４１ａ，４１ｂを巻回して無誘導巻線とし、これを一つの組として同軸的に複数組配置した多層の巻線を構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような超電導限流器を高電圧の系統に適用する場合には、事故電流を限流するため、常電導転移時における常電導抵抗を大きくする必要がある。そのために、超電導限流器を構成する巻線の長さを長くする必要がある。
【０００５】
しかし、各層間での電圧を適度な電圧以下に保つ必要があるために、各層のターン数はあまり増加させることができない。従って、巻線の長さを長くするためには巻枠の総数を増加させる必要がある。
【０００６】
しかるに、従来の超電導限流器は、上述したように構成されているので、巻枠の総数を増加させるに従い、外側に配置する巻枠の直径を増加させなければならない。そのため、巻枠の製造性や運搬性が悪化するという不都合があった。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためなされたもので、高電圧系統に適用する場合でも、巻枠の直径が過大な大きさにならず、巻枠や装置の製造性も良好な超電導限流器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により超電導限流器を構成するものである。
請求項１に対応する発明は、超電導線を巻枠に無誘導巻線が形成されるように巻回し、過電流通電時に常電導転移により発生する常電導抵抗により電流を限流する巻線部を冷却媒体と共に容器内に収容してなる超電導限流器において、２重の巻枠を１組とするそれぞれ径の異なる３以上の奇数組の巻枠を同軸的に配設すると共に、各巻枠に超電導線を無誘導巻線が形成されるように巻回して一つの段の巻線部を構成し、この巻線部を複数段軸方向に配設すると共に、上下に配置される各段の巻線部について上段巻線部の下部接続部と下段巻線部の上部接続部との間を接続線により接続するようにしたものである。
【０００９】
従って、上記請求項１に対応する発明にあっては、径方向に多層に構成されていた巻枠を軸方向に分散して複数段に配設する構成としたので、高電圧系統に適用した場合に必要となる超電導線の長さを確保し、かつ巻線部の直径も過大な大きさとならず、巻枠や装置の製造性が良好になる。また、各段の巻線部は奇数組の巻枠を同軸的に配設する構成としてあるので、上、下段の巻線部相互間の接続線が短くでき、絶縁構成の観点から望ましく、信頼度の高いものとなる。
【００１０】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の超電導限流器において、上下の段の無誘導巻線相互間を接続する接続部が１段毎に巻線部の外径側と内径側に入れ替わるようにしたものである。
【００１１】
従って、上記請求項２に対応する発明にあっては、上、下段の巻線部の接続線が短くでき、絶縁構成の観点から望ましく、信頼度の高いものとなる。
請求項３に対応する発明は、請求項１に対応する発明の超電導限流器において、容器の上部開口部を閉塞する蓋体に取付けられたブッシングと巻線部の上部及び下部における接続部との間を固体絶縁部により絶縁した電流リードがシールドされたシールド線により接続したものである。
【００１２】
従って、上記請求項３に対応する発明にあっては、ブッシングと巻線部の上部及び下部における接続部との間を電流リードがシールドされたシールド線により接続することにより、容器と電流リードとの間隔を狭めることができ、容器の径を大きくする必要がないので、容器の製造性や運搬性の良いものとなる。
【００１３】
請求項４に対応する発明は、請求項１に対応する発明の超電導限流器において、容器の側方にブッシングを設置し、このブッシングと容器との間を接続管により接続すると共に、巻線部の上部及び下部における接続部と前記ブッシングとの間をシールド線により接続するようにしたものである。
【００１４】
従って、上記請求項４に対応する発明にあっては、超電導限流器の高さと無関係にブッシングの高さを調整することができ保守性に優れたものとなる。
請求項５に対応する発明は、請求項４に対応する発明の超電導限流器において、ブッシングと容器との間を接続する接続管に冷却媒体を流通させるようにしたものである。
【００１５】
従って、上記請求項５に対応する発明にあっては、接続管に冷却媒体を流通させることにより、ブッシングと超電導限流器とを接続するシールド線を介して極低温部に侵入する熱を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明による超電導限流器の第１の実施の形態を示す構成図である。
図１において、１はピット２に設置された容器で、この容器１内には巻線部３が冷却媒体４と共に収容されている。この巻線部３は１組の無誘導巻線を３組同軸的に配設して組合せたものを１段とし、これを３段軸方向に配設したものである。
【００１７】
各組の無誘導巻線は、図１に拡大図として示すようにそれぞれ径の異なる円筒状の２つの巻枠６に超電導線５を互いに逆方向に巻回したものである。
このような１組の無誘導巻線を３組組合せて構成された巻線部３を上段巻線部３ａ、中段巻線部３ｂ及び下段巻線部３ｃとして軸方向に配設し、上段巻線部３ａの入力端側を容器１の蓋体７に取付けられたブッシング８ａに上部接続部９ａを介して接続し、上段巻線部３ａと中段巻線部３ｂとの間、中段巻線部３ｂと下段巻線部３ｃとの間をそれぞれ接続線１０ａ，１０ｂにより接続し、さらに下段巻線部３ｃの出力端側を下部接続部９ｂを介して容器１の蓋体７に取付けられたブッシング８ｂに接続する。
【００１８】
この場合、接続線１０ａは上段巻線部３ａの最も外径側に位置するが、接続線１０ｂは中段巻線部３ｂの最も内径側に位置し、交互にその位置が入れ替るようになっている。また、下部接続部９ｂとブッシング８ｂとの間はシールド線１１により接続されている。このシールド線１１は、接続線を固体絶縁物により絶縁した電流リードをシールドしたものである。
【００１９】
図２は無誘導巻線を３組組合せた上段、中段及び下段の巻線部３ａ〜３ｃの巻枠と巻線の構成図を示すものである。図２において、上段巻線部３ａの各組は内側巻枠６ａ11と６ａ12、中間巻枠６ｂ11と６ｂ12、外側巻枠６ｃ11と６ｃ12により構成され、中段巻線部３ｂの各組は内側巻枠６ａ21と６ａ22、中間巻枠６ｂ21と６ｂ22、外側巻枠６ｃ21と６ｃ22により構成され、下段巻線部３ｃの各組は内側巻枠６ａ31と６ａ32、中間巻枠６ｂ31と６ｂ32、外側巻枠６ｃ31と６ｃ32により構成されている。
【００２０】
また、上段巻線部３ａにおいては、内側巻枠６ａ12と中間巻枠６ｂ11の下端相互間、内側巻枠６ａ11と中間巻枠６ｂ12の下端相互間を接続片６ｄ11、６ｄ12によりそれぞれ接続し、中間巻枠６ｂ11と外側巻枠６ｃ12の上端相互間、中間巻枠６ｂ12と外側巻枠６ｃ11の上端相互間を接続片６ｅ11、６ｅ12によりそれぞれ接続する。中段巻線部３ｂにおいては、内側巻枠６ａ21と中間巻枠６ｂ22の上端相互間、内側巻枠６ａ22と中間巻枠６ｂ21の上端相互間を接続片６ｄ21、６ｄ22によりそれぞれ接続し、中間巻枠６ｂ22と外側巻枠６ｃ21の下端相互間、中間巻枠６ｂ21と外側巻枠６ｃ22の下端相互間を接続片６ｅ21、６ｅ22によりそれぞれ接続する。下段巻線部３ｃにおいても、同様に内側巻枠６ａ32と中間巻枠６ｂ31の下端相互間、内側巻枠６ａ31と中間巻枠６ｂ32の下端相互間を接続片６ｄ31、６ｄ32によりそれぞれ接続し、中間巻枠６ｂ31と外側巻枠６ｃ32の上端相互間、中間巻枠６ｂ32と外側巻枠６ｃ31の上端相互間を６ｅ31、６ｅ32によりそれぞれ接続する。
【００２１】
そして、上段巻線部３ａの外側巻枠６ｃ11と中段巻線部３ｂの外側巻枠６ｃ21間、上段巻線部３ａの外側巻枠６ｃ12と中段巻線部３ｂの外側巻枠６ｃ22間を接続片６ｆ11、６ｆ12によりそれぞれ接続し、また中段巻線部３ｂの内側巻枠６ａ21と下段巻線部３ｃの内側巻枠６ａ31との間、中段巻線部３ｂの内側巻枠６ａ22と下段巻線部３ｃの内側巻枠６ａ32との間を接続片６ｆ21、６ｆ22によりそれぞれ接続する。
【００２２】
このような構成の上段、中段及び下段巻線部３ａ〜３ｃの各組の内側巻枠、中間巻枠及び外側巻枠には、超電導線５がそれぞれ無誘導巻線となるように巻回される。即ち、上段巻線部３ａに着目すると、内側巻枠６ａ11と６ａ12、中間巻枠６ｂ11と６ｂ12及び外側巻枠６ｃ11と６ｃ12にそれぞれ巻回される各組の巻線１２に流れる電流方向が逆向きになるように巻回及び結線される。そして、上段から中段の巻線部、中段から下段の巻線部に電流が流れるように接続線１０ａ，１０ｂにより順次直列に接続される。
【００２３】
なお、図２では示していないが、中段巻線部３ｂ、下段巻線部３ｃの各組の巻枠にも上段巻線部３ａと同様に超電導線５が無誘導巻線として巻回されている。次に上記のように構成された超電導限流器の作用を説明する。
【００２４】
通常時においては、各組の巻線が無誘導巻線として構成され、且つ超電導状態にあるため、インピーダンスは小さく、また各組の巻線に流れる電流により発生する磁束は互いに相殺される。
【００２５】
しかし、一度短絡事故等により限流器に流れる電流が増加すると、各巻線を構成する超電導線５の電流容量を超え、超電導線５が常電導転移し、常電導抵抗を発生する。この常電導抵抗により、事故時の電流を限流する。
【００２６】
このように常電導抵抗により限流を行う超電導限流器においては、常電導転移時において十分な常電導抵抗を発生する必要がある。
そこで、必要な抵抗値を確保するためには、十分な長さの超電導線５を無誘導巻線として巻枠に巻回して構成するが、本発明による超電導限流器の第１の実施の形態では、図１及び図２に示すように１組の無誘導巻線を３組組合せて１つの段の巻線部を構成し、これを上段、中段及び下段巻線部３ａ〜３ｃとして各段の巻線部相互間を接続線１０ａ，１０ｂにより順次直列接続するようにしている。
【００２７】
従って、このような構成とすれば、巻線の外径が小さく抑えることができ、製造性や運搬性に優れた超電流限流器となし得る。
また、各段の無誘導巻線の組の数が３組と奇数であり、また巻線部の外径側と内径側とに接続部を配置することにより、上下の段の巻線との接続部が互いに向合う構成となるので、絶縁距離の面からも有利となり、信頼度の高い超電導限流器の巻線構成となる。
【００２８】
さらに、図２に示すように、同軸的に配設される各組の巻枠６ａ〜６ｃが接続片６ｄ，６ｅにより互い違いに入れ子の構造となるように接続されているので、超電導線５の長さの違いを最小限に抑えることができ、インダクタンスのアンバランスによる漏れインピーダンスを抑えることができる。
【００２９】
一方、巻線部３とブッシング８ａ，８ｂとの接続は、各段の巻線部の巻枠と平行の向きとしているので、接続のための線を軸方向に伸す必要があるものの、絶縁を考慮して容器１との距離としては径方向には大きくする必要がない。従って、径の小さい容器１を用いることができる。また、ブッシング８ａ，８ｂとの接続では接続線の外側をシールド用のチューブで覆ったシールド線１１を用いるため、特に巻線下部との接続線を上部まで配線する際に容器１との絶縁を考慮して距離を大きくとる必要がない。そのため、径の小さい容器１を用いることができる。
【００３０】
さらに、容器１はピット２に収納するため、ブッシング８ａ，８ｂの地上からの高さを調節することが可能であり、保守性に優れた超電導限流器となし得る。
図３は本発明による超電導限流器の第２の実施の形態を示す構成図である。
【００３１】
第２の実施の形態においては、容器１の上部より接続管１２ａ，１２ｂにより、容器の両側方に設置されたブッシング８ａ，８ｂに接続するようにしたものである。この場合、接続管１２ａ，１２ｂの内部には、超電導巻線との接続のためのシールド線が配線されている。また、容器１の上部を連通させて設けられた冷媒供給管１３より冷媒を供給し、各々のブッシング８ａ，８ｂ近傍の接続管１２ａ，１２ｂに設けられた冷媒の戻り管１４ａ，１４ｂより冷媒を排出するようにしてある。
【００３２】
このような構成の超電導限流器の作用は第１の実施の形態と同じである。但し、ブッシング８ａ，８ｂと容器１との管に接続管１２ａ，１２ｂを設け、容器１に設けた冷媒供給管１３と各々の接続管１２ａ，１２ｂに設けた冷媒の戻り管１４ａ，１４ｂにより冷媒を循環させることが可能となる。また、接続管１２ａ，１２ｂに冷媒を流すことにより、シールド線を通して侵入する熱を低減することができ、損失の少ない超電導限流器となし得る。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高電圧系統に適用する場合においても、巻線に要求される必要な長さを確保し、かつその巻線部を複数段に分割することにより、各々の巻枠の直径が過大な大きさにならず、巻枠や装置の製造性にも優れた巻線構成の超電導限流器を提供することができる。
また、各段の巻線部は３以上の奇数組の巻枠を同軸的に配設する構成としてあるので、上、下段に配置の巻線部相互間の接続線が短くでき、絶縁構成の観点から望ましく、信頼度の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超電導限流器の第１の実施の形態の全体を示す構成図。
【図２】同実施の形態の巻枠を詳細に示す構成図。
【図３】本発明による超電導限流器の第１の実施の形態を示す構成図。
【図４】従来の超電導限流器の巻線部を示す構成図。
【符号の説明】
１……容器
３，３ａ〜３ｃ……巻線部
４……冷却媒体
５……無誘導巻線
６……巻枠
８ａ，８ｂ……ブッシング
９ａ，９ｂ……接続部
１０ａ，１０ｂ……接続線
１１……シールド線
１２ａ，１２ｂ……接続管
１３……冷媒供給管
１４ａ，１４ｂ……冷媒の戻り管
【図１】
0003866422.tif 000002
【図２】
0003866422.tif 000003
【図３】
0003866422.tif 000004
【図４】
0003866422.tif 000005