ケーブルオフセット部（15m長）
端末部
曲がり部（半径5m）

曲がり部 高低差部（半径5m）（10m高）

高温超電導ケーブル

課電装置
通電装置
CVケーブル

地中埋設部（80m長、深さ60cm）
冷凍機
冷却システムLN2
LN2ポンプ

高温超電導ケーブル試験設備

高温超電導ケーブルの適用性を実証―― 世界最長500ｍのフィールドで ――■ 世界最長規模での実証試験を実施■ さまざまな試験で性能を確認■ 超電導ケーブル実用化への大きなステップ● ひとこと 電力技術研究所 高エネルギー領域 主任研究員 市川 路晴世界最長規模での実証試験を実施
高温超電導ケーブルは、現在我が国をはじめ、米国、韓国、中国等で活発に研究が進められています。高温超電導ケーブルは、超電導材料でできた線を−196℃以下に液体窒素で冷却し、超電導状態にすることで、従来のケーブルよりも送電ロスを大幅に減らすことができるため、大電力を輸送できるという特徴を持っており、特に都市部で増加する電力需要に対処するための技術として有望視されています。
しかし、高温超電導ケーブルを実用化するためには、延長数kmのケーブルを常時冷却しなければならないことから、基本的な運転特性や、液体窒素の長距離循環による問題などについて、詳細に確認する必要があります。電力中央研究所では、新エネルギー・産業技術開発機構（NEDO）が超電導発電関連機器・材料技術研究組合（Super-GM）に委託したプロジェクトに参画し、古河電工株式会社が製作した世界最長となる500m長の高温超電導ケーブルを用いて、実証試験を実施しました。

■ 試験設備の概要
本試験用の超電導ケーブルは、ビスマス（Bi）■ フィールド試験の項目
本試験では、高温超電導ケーブルの性能を確系の超電導テープを銅でできた芯に巻きつけて認するため、以下の試験を実施しました。

導体としたもので、絶縁層と超電導シールド層（1）敷設施工性試験：管路へのケーブル引き入を含めたケーブルの回りに、冷却用の液体窒素れ時の敷設施工性の確認や敷設後のケーブル性を流して冷却する構造となっています。

能の確認試験

このケーブルを、実際に敷設した際の状況で（2）基本特性確認試験：冷却・昇温時の熱挙動性能試験を行うため、本試験設備では、地中敷やケーブルの基本的な電気特性などの確認試験

設ケーブルを模擬した地中埋設部や、地中から（3）定常運転試験：約１ヵ月間の課通電で、30立ち上がり、橋を経由して河川を横断すること年間のケーブル使用を模擬する加速劣化試験を模擬した10m高の高低差部、ケーブルの冷（4）負荷変動試験：急激な電流変動など、ケー却・昇温時の熱伸縮を吸収するためのオフセッ

ブルに負荷を与える試験ト部を設けています。

（5）過酷・限界性能試験：高電圧をかけたり冷却システムが故障した状態での運転試験

液体窒素の流れ

コア材（銅線）
テープ状超電導線材

図

超電導ケーブルの構造図

実敷設状況を模擬した10m高の高低差部

さまざまな試験で性能を確認■ ケーブルの基本性能を把握■ 過酷な試験に耐える

敷設施工性試験では、実際のケーブルと同様電気の使用量は１日の間でも大きく変わるこに内径150mmの管路の中にケーブルを敷設し、とから、実際の使用量の変化を模擬して、24時

従来ケーブルに比較しても施工上の問題がない間の間で大きな電流変動を与える負荷変動試験こと、また実際の敷設後においても、ケーブルや、瞬時に0〜100％となる急激な電流変動を加の超電導特性に性能劣化が起きないことを確認える試験を行いました。

しました。

この試験においても、ケーブル性能は低下せ基本特性試験においては、ケーブルの電気特ず、液体窒素の冷却システムも常に健全に働く性、冷却・昇温時の熱挙動、定常冷却時の熱侵ことが確かめられ、実際の使用にも問題がない入量など、ケーブルの基本性能を一つ一つ確認ことがわかりました。

し、いずれも当初から期待されていた実用レベ更に、事故や災害時の停電や故障も想定し、ルの性能を満足することを確認しました。

超電導状態を保つための液体窒素冷却システム

定常運転試験では、１ヵ月で30年の電気絶縁が停止した状態で、どの程度の間超電導状態が寿命を評価できるよう、高い電圧を継続してケ維持できるかを確かめる限界運転試験を実施し、ーブルにかけ続ける課電加速劣化試験を実施し冷却システムが停止しても１時間以上送電が継ました。しかし、試験の後に、絶縁劣化などは続できることを確認しました。

見られず、本ケーブルには高い信頼性があることが確認できました。

3500

Y［mm］

30005mR
90゜

2500
2000
冷却後、昇温前

1500
10005mR

45゜

45゜5mR

冷却前

昇温後−6000 −4000 −2000

0500
015.7m

図

2000

4000

X［mm］

オフセット部の形状

図

図

オフセット部のケーブル挙動

熱伸縮を緩和するオフセット部

6000

超電導ケーブル実用化への大きなステップ■ ケーブル応用技術で各国に先行■ 超電導の将来に向けて

本フィールド試験の結果、開発した高温超電今後は、ビスマス系よりもさらに大きな電流導ケーブルが、実用化レベルに近い500ｍというを流すことができる、イットリウム（Y）系高長さで、さまざまな条件下で全長にわたり健全温超電導材料を超電導ケーブルに適用する研究であることを確認しました。また、過酷・限界開発により、更なる低コスト化が期待されます。

試験などにも耐えられることがわかり、信頼性

当研究所では現在、ケーブル以外の超電導応が高いことを確認できました。

用電力機器の開発にも取り組むと同時に、「超電現在、米国、韓国、中国等でも、超電導ケー導」という物理現象自体の解明にも取り組んでブルの開発が進行中ですが、今回、海外での計おり、今後もこれらの成果を総合的に活用して、画に先行して超電導ケーブルの実用化に向け必広く社会や電気事業に貢献していきたいと考え要となる種々の基礎データを入手できました。ています。

これらの一連の試験により、超電導ケーブルの設計、試験法、布設施工法、運用に対して実● ひとこと用化する際に必要となる詳細な知見が得られ、今回の試験は、500mとニーズに応じた超電導ケーブルの実用化への大いう世界最長の長さと実きなステップになりました。

線路に則した三次元形状の試験線路であったことから、いくつかの問題も発生しましたが、それに冷却開始
0温度（k）

20h

40h

−50

冷却の進行方向80h

電力技術研究所
高エネルギー領域
主任研究員

100h

市川

−100路晴対応し無事試験を完了出来ました。
電力設備は高い信頼性が要求されますが、今回の実規模に近い設備での試験により、敷設時

−150

125h

−200
端末A

10m
高低差部 5mR
曲がり部

0138h
冷却終了

130h
オフセット部

5mR
曲がり部

端末B

50 100 150 200 250 300 350 400 450
ケーブル長（m）

図の施工性、冷却・絶縁性能などの把握・実証ができ、超電導ケーブルの開発にとって大き

地中埋設部

超電導ケーブルの再冷却特性■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.411 CRIEPIのうごき 2005.4春
No.410 水や蒸気の流れる部位の信頼性を高めるなステップになったと確信します。今後も、超電導ケーブルのみならず、超電導応用電力機器全般にわたる将来技術の可能性にチャレンジしていきたいと考えています。

No.409 少子・高齢化社会の経済・電力需要
No.408 西暦2450年までの地球温暖化を予測

2005年６月９日発行〒100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ東京都千代田区大手町1-6-1（大手町ビル7階） TEL.（03）3201-6601 FAX.（03）3287-2863
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