JP2018186037A - Superconducting cable line - Google Patents
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Abstract
【課題】超電導ケーブルの温度を上昇させることなく超電導状態を維持しつつ、過電流を受けて流すこと。【解決手段】芯材の外周に複数の超電導線材を巻回して芯材と同軸で形成される超電導導体層を複数層有する超電導ケーブルと、超電導ケーブルの外部に設けられ、超電導ケーブルに流れる短絡電流の少なくとも一部を分流するための常電導体からなる分流導体と、を有し、超電導線材は、超電導層と、超電導層を覆う銅及び銀の双方、または少なくとも一方を含む導電性の保護層とを有し、保護層の膜厚が超電導線材の膜厚に対して40%以下である。【選択図】図1An object of the present invention is to cause an overcurrent to flow while maintaining a superconducting state without increasing the temperature of a superconducting cable. A superconducting cable having a plurality of superconducting conductor layers formed coaxially with a core by winding a plurality of superconducting wires around the outer periphery of the core, and a short-circuit current provided outside the superconducting cable and flowing in the superconducting cable A superconducting wire, a conductive protective layer including at least one of copper and silver covering the superconducting layer, and a superconducting wire comprising a normal conductor for shunting at least a part of the superconducting wire The film thickness of the protective layer is 40% or less with respect to the film thickness of the superconducting wire. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、過電流対策に適する超電導ケーブル線路に関する。 The present invention relates to a superconducting cable line suitable for overcurrent countermeasures.
従来、極低温で超電導状態になる超電導線材を導体として用いた超電導ケーブルが知られている。超電導ケーブルは、大電流を低損失で送電可能な電力ケーブルとして期待されており、実用化に向けて開発が進められている。 Conventionally, a superconducting cable using a superconducting wire that becomes a superconducting state at an extremely low temperature as a conductor is known. The superconducting cable is expected as a power cable capable of transmitting a large current with a low loss, and is being developed for practical use.
超電導ケーブルは、断熱管内に一心又は複数心のケーブルコアが収容された構造を有するものが知られている。一心のケーブルコアとしては、例えば中心から順に、フォーマ、超電導導体層、及び電気絶縁層を有し、これに加えて、電気絶縁層の外周に、ケーブルシールド層、及び保護層等を有する。断熱管は、ケーブルコアを収容し内部に冷媒(例えば液体窒素)が充填される内管(以下「断熱内管」)と、断熱内管の外周を覆う外管(以下「断熱外管」)を有する。断熱内管と断熱外管の間は、断熱のために真空状態とされる。 A superconducting cable having a structure in which a single-core or multiple-core cable core is accommodated in a heat insulating tube is known. As a single-core cable core, for example, a former, a superconducting conductor layer, and an electrical insulating layer are sequentially provided from the center, and in addition to this, a cable shield layer, a protective layer, and the like are provided on the outer periphery of the electrical insulating layer. The heat insulation pipe includes an inner pipe (hereinafter referred to as “heat insulation inner pipe”) in which the cable core is accommodated and filled with a refrigerant (for example, liquid nitrogen), and an outer pipe (hereinafter referred to as “heat insulation outer pipe”) covering the outer periphery of the heat insulation inner pipe. Have Between the heat insulating inner tube and the heat insulating outer tube, a vacuum state is set for heat insulation.
ところで、超電導ケーブルを用いた交流送電線路等の実線路において、短絡事故や地絡事故(落雷など)が発生した場合、臨界電流を超える過電流が流れると電流はフォーマに転移する。これによりジュール発熱により温度上昇や液体窒素の突沸という問題が生ずる。そのため、超電導ケーブル線路には、過電流に対する対策を講じておくことが望まれている。 By the way, when a short circuit accident or a ground fault (such as a lightning strike) occurs in a real line such as an AC power transmission line using a superconducting cable, the current is transferred to the former when an overcurrent exceeding the critical current flows. This causes problems such as temperature rise and liquid nitrogen bumping due to Joule heat generation. Therefore, it is desired to take measures against overcurrent in the superconducting cable line.
例えば、特許文献1では、銅の撚線導体であるフォーマの外周に超電導導体層を有するケーブルコアを3心撚り合わせて断熱管内に一括に収納した3心一括型の超電導ケーブルに、分流導体を並列接続して、ケーブルコアに流れる短絡電流をバイパスさせた超電導ケーブル線路が開示されている。
For example, in
ところで、ケーブルコアとしては、フォーマの外周に、超電導導体層と、電気絶縁層とを交互に同一軸心円状に配置した複数の超電導導体層を有する同軸型のケーブルコアが知られている。 By the way, as the cable core, a coaxial cable core having a plurality of superconducting conductor layers in which superconducting conductor layers and electrical insulating layers are alternately arranged in the same axial center on the outer periphery of the former is known.
近年、このような同軸型のケーブルコアを有する超電導ケーブルとして、例えば三相同軸超電導ケーブルを用いて、超電導ケーブル自体の外径の外径を大きくすることなく、臨界電流を超える過電流が流れても超電導ケーブルの超電導状態を維持した超電導ケーブル線路を構築することが望まれている。 In recent years, as a superconducting cable having such a coaxial cable core, an overcurrent exceeding the critical current flows without increasing the outer diameter of the superconducting cable itself, for example, using a three-homogeneous axis superconducting cable. However, it is desired to construct a superconducting cable line that maintains the superconducting state of the superconducting cable.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ジュール発熱により温度上昇や液体窒素の突沸という問題を生じさせることなく超電導状態を維持しつつ、過電流を受けて流すことができる超電導ケーブル線路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a superconducting cable line capable of receiving an overcurrent while maintaining a superconducting state without causing a problem of temperature rise or liquid nitrogen bumping due to Joule heat generation. The purpose is to provide.
本発明の装置の一つの態様は、
芯材の外周に複数の超電導線材を巻回して前記芯材と同軸で形成される超電導導体層を複数層有する超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルの外部に設けられ、前記超電導ケーブルに流れる過電流の少なくとも一部を分流するための常電導体からなる分流導体と、
を有し、
前記超電導線材は、超電導層と、前記超電導層を覆う銅及び銀の双方、または少なくとも一方を含む導電性の保護層と、を有し、
前記保護層の膜厚が前記超電導線材の膜厚に対して40%以下である構成を採る。
One aspect of the device of the present invention is:
A superconducting cable having a plurality of superconducting conductor layers formed coaxially with the core member by winding a plurality of superconducting wires around the outer periphery of the core member;
A shunt conductor formed of a normal conductor for shunting at least part of an overcurrent flowing in the superconducting cable, provided outside the superconducting cable;
Have
The superconducting wire has a superconducting layer and a conductive protective layer containing at least one of copper and silver covering the superconducting layer, and
The protective layer has a thickness of 40% or less with respect to the thickness of the superconducting wire.
本発明によれば、ジュール発熱により温度上昇や液体窒素の突沸という問題を生じさせることなく超電導状態を維持しつつ、過電流を受けて流すことができる。 According to the present invention, an overcurrent can be received and flowed while maintaining a superconducting state without causing problems such as temperature rise and liquid nitrogen bumping due to Joule heat generation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示す超電導ケーブル線路10は、超電導ケーブル20と、分流導体30とを有する。
A superconducting cable line 10 shown in FIG. 1 has a
超電導ケーブル線路10では、超電導ケーブル20は実線路として用いられる。超電導ケーブル線路10に過電流が流れる際、超電導ケーブル20は、超電導状態を維持しつつ電流を流し、分流導体30は、分流された過電流を流す。
In the superconducting cable line 10, the
超電導ケーブル線路10の超電導ケーブル20は、本実施の形態では、複数の超電導導体層23(超電導導体層23U、23V、23W)を同一軸心で有する。なお、図1では、超電導ケーブル線路10(具体的には、複数の超電導導体層23)に、当該超電導ケーブル線路10に過電流を供給可能な短絡電流発生器50を接続した状態で、超電導ケーブル線路10を示す。
In the present embodiment,
<超電導ケーブル20の構成>
図2は、超電導ケーブルの構造を模式的に示す図である。
<Configuration of
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the superconducting cable.
図2に示す超電導ケーブル20は、三相同軸超電導ケーブルであり、芯材21の外周に複数の超電導線材40(図3参照)を巻回して芯材21と同軸で形成される超電導導体層23U、23V、23Wを有する。
A
超電導ケーブル20は、芯材21、三相交流送電可能な超電導導体層23(23U、23V、23W)、絶縁体層25(25U、25V、25W)、接地層26、断熱内管27、断熱外管28、防食層29を有する。
The
芯材21は、所謂フォーマであり、筒状をなしている。芯材21は、可撓性を有し、本実施の形態では、金属製のコルゲート管であり、具体的には、ステンレス(SUS)製のコルゲート管である。芯材21は、金属製のコルゲート管であることから内部に、液体窒素等を通過させることが可能であり、ここでは、液体窒素等を通過させて超電導導体層23を内側から冷却する冷媒管として機能する。
The core material 21 is a so-called former and has a cylindrical shape. The core material 21 has flexibility, and is a metal corrugated pipe in the present embodiment, specifically, a corrugated pipe made of stainless steel (SUS). Since the core material 21 is a metal corrugated tube, liquid nitrogen or the like can be passed through it. Here, the refrigerant tube that allows liquid nitrogen or the like to pass through and cools the
この芯材21の外周に、超電導導体層23(23U、23V、23W)と、絶縁体層25(25U、25V、25W)とが交互に積層して配置されている。 Superconducting conductor layers 23 (23U, 23V, 23W) and insulator layers 25 (25U, 25V, 25W) are alternately stacked on the outer periphery of the core material 21.
超電導導体層23は、複数の超電導導体層を含んでもよい。本実施の形態における超電導導体層23は、複数の超電導導体層として交流送電可能な三相の超電導導体層(23U、23V、23W)を有する。超電導導体層23は、それぞれ複数の超電導線材40を螺旋状に巻回して筒状に形成される。なお、超電導導体層23についての詳細は、超電導線材40の詳細とともに後述する。
超電導導体層23Uの外周には、絶縁体層25Uが覆うように設けられ、絶縁体層25Uの外周には超電導導体層23Vが設けられている。超電導導体層23Vの外周には、絶縁体層25Vが覆うように設けられ、この絶縁体層25Vの外周には、超電導導体層23Wが設けられている。超電導導体層23Wの外周には、絶縁体層25Wが覆うように設けられている。絶縁体層25Wの外周には、接地層26が覆うように配置され、接地層26の外周には、断熱内管27が接地層26を覆うように配置されている。断熱内管27の外周には、断熱外管28が囲むように配置され、断熱外管28は、防食層29により被覆されている。なお、芯材21、超電導導体層23(23U、23V、23W)、及び絶縁体層25(25U、25V、25W)によりケーブルコアを構成する。
An outer periphery of the
絶縁体層25(25U、25V、25W)は、当該絶縁体層25を挟む超電導導体層23(23U、23V、23W)の間の絶縁を確保するために設けられる。 The insulator layer 25 (25U, 25V, 25W) is provided to ensure insulation between the superconducting conductor layers 23 (23U, 23V, 23W) sandwiching the insulator layer 25.
絶縁体層25は、本実施の形態では、カーボン紙などの半導体紙(図示省略)、金属化紙、クラフト紙、金属化紙、半導体紙を層状に巻き付けることで筒状に形成される。なお、金属化紙は、誘電体損失を低減するものであり、半導体紙側の面が導電面に形成される。 In this embodiment, the insulator layer 25 is formed in a cylindrical shape by winding semiconductor paper (not shown) such as carbon paper, metallized paper, kraft paper, metallized paper, and semiconductor paper in layers. Metallized paper reduces dielectric loss, and the surface on the semiconductor paper side is formed as a conductive surface.
超電導ケーブル20における絶縁体層25Uは、U相の超電導導体層23UとV相の超電導導体層23Vとを絶縁し、絶縁体層25Vは、V相の超電導導体層23VとW相の超電導導体層23Wとを絶縁する。また、絶縁体層25Wは、W相の超電導導体層23Wと接地層26とを絶縁する。
The
接地層26は、導電性を有し、ケーブルコアを覆うように配置される筒状に形成されている。接地層26は、接地されることによりケーブルコアの外表面を接地電位に保持する(図1参照)。
The
接地層26は、例えば、銅テープ等の導電性を有するテープを絶縁体層25Wの外周に巻き付けて形成されてもよいし、銅パイプ、或いは、筒状に巻き付けた編組線銅線等により形成されてもよい。また、接地層26は、絶縁体層25Wの外表面に導電塗料を塗布することにより形成されてもよい。
The
断熱内管27は、断熱外管28とともに二重管構造を構成し、断熱内管27の内部と断熱外管28の外部から断熱内管27の内部への熱の侵入を防止する。断熱内管27は、断熱外管28とともにコルゲート状を有することが好ましい。断熱内管27及び断熱外管28には、例えば、ステンレス鋼(SUS)製のコルゲート管(波付き管)が適用される。
The heat insulating
断熱内管27は、ケーブルコアを収容し、運転時には冷媒(例えば液体窒素)が充填される。これにより、ケーブルコアにおける超電導導体層23U、23V、23Wは、超電導状態に維持される。また、断熱内管27と断熱外管28の間は、断熱のために、運転時に真空状態に保持される。
The heat insulating
防食層29は、断熱外管の腐食を防止するだけでなく、所望の耐電圧特性を有するものであって、常温環境で利用される。この防食層29には、常電導ケーブルで実績がある電気絶縁強度に優れる材料、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリ塩ビニル(PVC)などを利用できる。このような絶縁性樹脂であれば、断熱外管28の外周に絶縁性樹脂を押し出すだけで防食層29を容易に形成できる。
The
<超電導線材の構成>
図3は、超電導導体層23(23U、23V、23W)を構成する超電導線材40の構成を模式的に示す断面図である。
<Configuration of superconducting wire>
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
超電導導体層23(23U、23V、23W)は、超電導線材40により筒状に形成される。超電導線材40は、ここでは、REBayCu3Oz系(REは、Y、Nd、Sm、Eu、Gd及びHoから選択された1種以上の元素を示し、y≦2及びz=6.2〜7である。)の高温超電導薄膜を備える。厚さは特に限定されることはないが、0.3μm以上が好ましい。
Superconducting conductor layer 23 (23U, 23V, 23W) is formed in a cylindrical shape by
超電導線材40は、テープ状の金属製の基板41上に成膜された中間層42上に、テープ状の酸化物超電導薄膜である超電導層43と、保護層44とが順に積層されることによって作製されている。
The
基板41は、テープ状をなしており、例えば、ニッケル(Ni)、ニッケル合金、又はステンレス鋼などである。この金属製の基板41は、ここでは、結晶粒無配向・耐熱高強度金属基板であり、Ni−W系、Ni−Cr系など(具体的には、Ni−Cr−Fe−Mo系のハステロイ(登録商標)B、C、X等)、W−Mo系、Fe−Cr系(例えば、オーステナイト系ステンレス)、Fe−Ni系(例えば、非磁性の組成系のもの)等の材料に代表される立方晶系のビッカース硬度(Hv)=150以上の非磁性の合金である。基板41の厚さは、例えば、0.1mm以下が好ましい。
The
中間層42は、例えば基板41からの元素の拡散が超電導層43に及ぶのを防止するための第1の中間層(拡散防止層)と、YBCO超電導層43の結晶を一定の方向に配向させるための第2の中間層(配向層)など、複数の中間層を有する。
The
中間層42は、1層以上の何層で構成されてもよい。例えば、中間層42は、基板41上に、酸化アルミニウム(Al2O3)層、ガリウムドープ酸化亜鉛層(Gd2Zr2O7:GZO)、或いはイットリウム安定化ジルコニア(YSZ)等による第1層、Y2O3又はLaMnO3等の層である第2層、酸化マグネシウム(MgO)等から成る第3層、酸化ランタンマンガン(LaMnO3)等の層である第4層、酸化セリウム(CeO2)層である第5層を、順に積層することで構成する。第1層及び第2層は、スパッタリング法で成膜される。なお、中間層42を構成する各層(1〜4層)の厚みは、1000nm以下が好ましい。中間層42上には、超電導層43が形成される。
The
超電導層43は、有機金属酸塩あるいは有機金属化合物を原料とし、真空プロセスを使用せずに、MOD法(Metal Organic Deposition Processes:有機酸塩堆積法)により中間層上に成膜される。MOD法は、金属基板上に中間層を設けた複合基板上の金属有機酸塩を加熱して熱分解することによって複合基板上に超電導層である薄膜を形成する。
The
本実施の形態の超電導層43に関し、ここでは、イットリウム系酸化物超電導体(RE123)により構成されている。この超電導層は、REBayCu3Oz系(REは、Y、Nd、Sm、Gd、Eu、Yb、Pr及びHoから選択された1種以上の元素を示し、y≦2及びz=6.2〜7である。)の高温超電導薄膜の層である。尚、超電導層には、Zr、Sn、Ce、Ti、Hf、Nbのうち少なくとも一つの添加元素を含む50[nm]以下の酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散しても良い。より好ましくは、磁束ピンニング点は、5〜30nmの酸化物粒子である。
Here, the
保護層44は、導電性を有し、超電導層43上に形成される。なお、保護層44は、銀、金、白金等の貴金属、あるいはそれらの合金であり低抵抗の金属により形成される。保護層44は、超電導層43の直上にスパッタ法等により形成される。この保護層44によって、超電導層43が金、銀などの貴金属、あるいはそれらの合金以外の材料と直接的な接触による反応によって引き起こす性能低下を防止する。これに加えて、保護層44は、事故電流や交流通電により発生した熱を分散して発熱による破壊・性能低下を防止する。
The protective layer 44 has conductivity and is formed on the
本実施の形態の超電導線材40における保護層44は、超電導層43上に銀で成膜されるAg層441と、Ag層441上に成膜されるCu層442とを有する。例えば、Ag441層の膜厚は7μm以下が好ましく、Cu層442の膜厚は70μm以下が好ましい。
The protective layer 44 in the
Cu層442は、基板41からAg層441までの基材全体の周囲を覆うように配置されてもよい。本実施の形態では、保護層44は、Ag層441とCu層442とからなるが、保護層44は、Cu層442のみでもよいし、Ag層441のみで形成されてもよい。
The
超電導線材40は、導電性を有する保護層44、本実施の形態では、Ag層441とCu層442とにより覆われ、保護層44の膜厚が前記超電導線材の膜厚に対して40%以下であり、好ましくは30%以下である。上記範囲を超える場合、超電導ケーブル線路10に過電流が流れると、電流はフォーマに転移するためジュール発熱により温度上昇や液体窒素の突沸が発生する。これにより所定の温度に戻るまでに相当の時間を要することとなる。一方、上記範囲以下である場合、超電導ケーブル線路10は超電導状態を維持しつつ分流導体30に過電流が分流される。
The
超電導線材40は、芯材21、絶縁体層25U、絶縁体層25V及び絶縁体層25W上において、基板41を内周側に、保護層44を外周側に向けて、それぞれ螺旋状に複数巻回することによって、各超電導導体層23U、23V、23Wを形成している。
各超電導導体層23U、23V、23Wは、それぞれに並列で分流導体30(30U、30V、30W)が接続されている。
The
Each of the superconducting conductor layers 23U, 23V, and 23W is connected to the shunt conductor 30 (30U, 30V, and 30W) in parallel.
<分流導体30>
分流導体30(30U、30V、30W)は、超電導ケーブル20の外部に設けられ、超電導ケーブル20に流れる過電流(短絡電流)の少なくとも一部を分流するための電路として用いられる。分流導体30(30U、30V、30W)は、常電導体からなり、例えば、銅の撚線導体で形成してもよい。本実施の形態では、分流導体30には、CVケーブル(架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル:cross-linked polyethylene insulated vinyl sheath cable)が用いられる。分流動体30は、超電導ケーブル20よりも抵抗が大きい。
<
The shunt conductor 30 (30U, 30V, 30W) is provided outside the
CVケーブルは、導体を架橋ポリエチレンで被覆し、その外周をビニルシースで被覆したケーブルである。CVケーブルは、本実施の形態では、ケーブル導体上に、順次ケーブル内部半導電層(不図示)、ケーブル絶縁体、ケーブル外部半導電層、アルミコルゲートシース等から成るケーブル遮蔽層および塩化ビニルシース等から成るケーブルシースを設けて構成される。なお、ケーブル内部半導電層、ケーブル絶縁体およびケーブル外部半導電層は、通常、三層同時に押出被覆することで形成されている。 A CV cable is a cable in which a conductor is covered with crosslinked polyethylene and the outer periphery thereof is covered with a vinyl sheath. In the present embodiment, the CV cable includes a cable shielding layer and a vinyl chloride sheath, which are formed of a cable inner semiconductive layer (not shown), a cable insulator, a cable outer semiconductive layer, an aluminum corrugated sheath, and the like on the cable conductor. A cable sheath is provided. In addition, the cable inner semiconductive layer, the cable insulator, and the cable outer semiconductive layer are usually formed by extrusion coating three layers simultaneously.
CVケーブルの両端部を段剥処理することで、順次、ケーブル遮蔽層、ケーブル外部半導電層、ケーブル絶縁体およびケーブル導体が露出している。これらCVケーブルの両端部の露出部分は、各相の超電導導体層23U,23V,23Wの両端部(両端で段剥ぎされた部分)に、各超電導導体層23U,23V,23Wとそれぞれ並列で電気的に接続される。 By stripping both ends of the CV cable, the cable shielding layer, the cable outer semiconductive layer, the cable insulator, and the cable conductor are sequentially exposed. The exposed portions of both ends of these CV cables are electrically connected in parallel to the respective superconducting conductor layers 23U, 23V, and 23W on both ends (the portions stripped at both ends) of the superconducting conductor layers 23U, 23V, and 23W of the respective phases. Connected.
分流導体30(30U、30V、30W)であるCVケーブルは、想定される短絡電流に応じて断面積が設計され、超電導導体層を通る短絡電流を分流するために必要な断面積を有する。 The CV cable that is the shunt conductor 30 (30U, 30V, 30W) has a cross-sectional area that is designed for shunting the short-circuit current that passes through the superconducting conductor layer.
分流導体30Uは、超電導ケーブル20のU相の超電導導体層23Uに並列で接続されており、超電導導体層23Uに流れる短絡電流等の過電流は分流導体30Uに分流する。分流導体30Vは、超電導ケーブル20のV相の超電導導体層23Vに並列で接続されており、超電導導体層23Vに流れる短絡電流等の過電流は分流導体30Vに分流する。分流導体30Wは、超電導ケーブル20のW相の超電導導体層23Wに並列で接続されており、超電導導体層23Wに流れる短絡電流等の過電流は分流導体30Wに分流する。
The
<効果>
<定常運転時>
超電導ケーブル線路10の定常運転状態では、超電導ケーブル20の各超電導導体層23U、23V、23Wでは抵抗の無い超電導状態が維持される。よって、超電導ケーブル線路10は、超電導ケーブル20を用いて交流電流を効率良く送電する。
<Effect>
<During steady operation>
In the normal operation state of the superconducting cable line 10, the superconducting state without resistance is maintained in each of the superconducting conductor layers 23U, 23V, and 23W of the
<過電流送電時>
超電導ケーブル線路10において、図1に示すように、超電導ケーブル20の一端側に短絡電流発生器50を接続し、他端側を接地して、超電導ケーブル20に一端側、つまり一次側から過電流としての短絡電流を流した。例えば、超電導ケーブル20に、一次側から定格電圧22kV、定格電流3kAで通電する。
<During overcurrent transmission>
In the superconducting cable line 10, as shown in FIG. 1, a short-circuit current generator 50 is connected to one end of the
図4は、一実施の形態に係る超電導ケーブル線路に短絡電流が流れたときの状態の説明に供する図である。なお、図4では、短絡電流が流れる複数の超電導導体層23U、23V、23Wはいずれも同様の作用を有するため、これら超電導導体層23U、23V、23WのうちのU相の超電導導体層23Uにおける電流の大きさを示し、V相、W相の説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a state when a short-circuit current flows through the superconducting cable line according to the embodiment. In FIG. 4, since the plurality of superconducting conductor layers 23U, 23V, and 23W through which a short-circuit current flows have the same function, the U-phase
図4Aは、短絡電流発生器50により発生されて、超電導ケーブル20の超電導導体層23Uに流れる電流、つまり、超電導ケーブル20の一次側の電流を示す。また、図4Bは、超電導ケーブル20(具体的には超電導導体層23U)を流れる電流を示し、図4Cは、CVケーブルである分流導体30(具体的には分流導体30U)を流れる電流、つまり、常電導体を流れる電流を示す図である。例えば、超電導ケーブル線路10としての超電導ケーブル20と分流導体30との平行線路に、三相短絡電流25kAを2秒間流して、直流四端子法(液体窒素温度77.3K中)で測定する。
FIG. 4A shows a current generated by the short-circuit current generator 50 and flowing in the
本実施の形態の超電導ケーブル線路10における短絡電流の分流については、図4に示すように、U相、V相、W相のそれぞれに短絡電流が流れた場合、超電導ケーブル20及び分流導体(CVケーブル)に流れた電流の実効値が、超電導ケーブル20の一次側に流れた電流の実効値に等しいことが判る。
As for the shunt current shunting in the superconducting cable line 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, when a short-circuit current flows in each of the U phase, the V phase, and the W phase, the
このように、超電導ケーブル線路10に過電流である短絡電流(図4A参照)が流れると、過電流は、超電導ケーブル20(具体的には超電導導体層23U)と、CVケーブルである分流導体30(具体的には分流導体30U)に分流される。
As described above, when a short-circuit current (see FIG. 4A) that is an overcurrent flows through the superconducting cable line 10, the overcurrent is caused by the superconducting cable 20 (specifically, the
本実施の形態では、超電導ケーブル20の各超電導導体層23U、23V、23Wは、基板41上に中間層42を介して成膜された超電導層43上にAg及びCu等のうち双方、または少なくとも一方を有する特定の膜厚を有する保護層44が形成された超電導線材40により形成されているため、超電導状態を維持しつつ分流導体に過電流が分流される。
In the present embodiment, each of the superconducting conductor layers 23U, 23V, 23W of the
これにより、超電導ケーブル線路10によれば、短絡事故等の発生により過電流が超電導ケーブル20に流れる場合であっても、超電導ケーブル20に過電流を流さずに温度上昇させることなく、超電導ケーブル20で超電導状態を維持して電流を流しつつ、分流導体30に過電流を分流させることができる。
Thereby, according to the superconducting cable line 10, even if an overcurrent flows through the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。 The embodiment of the present invention has been described above. The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this. That is, the description of the configuration of the apparatus and the shape of each part is an example, and it is obvious that various modifications and additions to these examples are possible within the scope of the present invention.
本発明に係る超電導ケーブル線路は、超電導ケーブルの温度を上昇させることなく超電導状態を維持しつつ、過電流を受けて流すことができる効果を有し、三相同軸超電導ケーブルによる超電導ケーブル線路として有用である。 The superconducting cable line according to the present invention is effective as a superconducting cable line using a three-homogeneous-axis superconducting cable, having an effect of receiving an overcurrent while maintaining the superconducting state without increasing the temperature of the superconducting cable. It is.
10 超電導ケーブル線路
20 超電導ケーブル
21 芯材
23、23U、23V、23W 超電導導体層
25、25U、25V、25W 絶縁体層
26 接地層
27 断熱内管
28 断熱外管
29 防食層
30、30U、30V、30W 分流導体
40 超電導線材
41 基板
42 中間層
43 超電導層
44 保護層
50 短絡電流発生器
441 Ag層
442 Cu層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (5)
前記超電導ケーブルの外部に設けられ、前記超電導ケーブルに流れる過電流の少なくとも一部を分流するための常電導体からなる分流導体と、
を有し、
前記超電導線材は、超電導層と、前記超電導層を覆う銅及び銀の双方、または少なくとも一方を含む導電性の保護層と、を有し、
前記保護層の膜厚が前記超電導線材の膜厚に対して40%以下である、
超電導ケーブル線路。 A superconducting cable having a plurality of superconducting conductor layers that are formed by winding a plurality of superconducting wires around the outer periphery of the core, coaxially with the core; and
A shunt conductor formed of a normal conductor for shunting at least part of an overcurrent flowing in the superconducting cable, provided outside the superconducting cable;
Have
The superconducting wire has a superconducting layer and a conductive protective layer containing at least one of copper and silver covering the superconducting layer, and
The thickness of the protective layer is 40% or less with respect to the thickness of the superconducting wire.
Superconducting cable track.
前記超電導ケーブルの外部に設けられ、前記超電導ケーブルに流れる過電流の少なくとも一部を分流するための常電導体からなる分流導体と、
を有し、
前記超電導ケーブルの超電導導体層は、超電導状態を維持しつつ前記過電流を前記分流導体に分流する、
超電導ケーブル線路。 A superconducting cable having a plurality of superconducting conductor layers formed coaxially with the core member by winding a plurality of superconducting wires around the outer periphery of the core member;
A shunt conductor formed of a normal conductor for shunting at least part of an overcurrent flowing in the superconducting cable, provided outside the superconducting cable;
Have
The superconducting conductor layer of the superconducting cable diverts the overcurrent to the shunt conductor while maintaining a superconducting state.
Superconducting cable track.
請求項1または2に記載の超電導ケーブル線路。 The shunt conductor is a CV cable.
The superconducting cable line according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。 The core material is a stainless steel core material,
The superconducting cable line according to any one of claims 1 to 3.
前記複数層は、それぞれU相超電導導体層、V相超電導導体層及びW相超電導導体層であり、
前記分流導体を複数有し、
前記複数の分流導体は、前記U相超電導導体層、前記V相超電導導体層及び前記W相超電導導体層のそれぞれに接続されている、
請求項1から4のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。 The superconducting cable is a three homologous axis superconducting cable,
The plurality of layers are a U-phase superconducting conductor layer, a V-phase superconducting conductor layer, and a W-phase superconducting conductor layer, respectively.
A plurality of the shunt conductors;
The plurality of shunt conductors are connected to the U-phase superconducting conductor layer, the V-phase superconducting conductor layer, and the W-phase superconducting conductor layer, respectively.
The superconducting cable line according to any one of claims 1 to 4.
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