JP3763464B2

JP3763464B2 - Superconducting fault current limiter

Info

Publication number: JP3763464B2
Application number: JP2001369747A
Authority: JP
Inventors: 賢司下畑; 史朗中村; 正人山田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003174721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流回路における過電流を電磁的に抑制する超電導限流器に関するのもである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の超電導限流器を示す構成図である。
図において、１は第１のコイル、２は第２のコイルであって、いずれも超電導コイルで、第１のコイル１は無誘導に巻かれている。通常状態では、第１のコイル１に電流が流れる。事故が発生し、第１のコイル１が超電導状態から抵抗体に変化（クエンチ）すると、第２のコイル２に転流し、そのインダクタンスで限流する。その際、第２のコイル２が作る磁界４でスイッチ３を開き、第１のコイル１に流れていた電流をゼロにする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような構成をなす従来の超電導限流器の場合、第２のコイルは限流効果を呈するため、大きなインダクタンス値を有している。このため、第１のコイルがクエンチしても、第１のコイルから第２のコイルへ電流が移りにくい。このため、第１のコイルの発熱が大きく、温度上昇が大きいという問題点があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、超電導限流器を超電導体の第１の電流経路と、これに並列接続の、無誘導に巻かれた複数のコイルからなる第２の電流経路とで構成し、第２の電流経路のコイルを無誘導状態から誘導状態へ変えることにより、電流の移りを容易にして、第１の電流経路の超電導体の発熱が小さく、温度上昇が小さい超電導限流器を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超電導限流器は、超電導体の第１の電流経路と、該第１の電流経路に並列に接続され、無誘導に巻かれた複数のコイルからなる第２の電流経路とを備えた超電導限流器であって、短絡事故発生後に、上記複数のコイルの無誘導状態を解消してインピーダンスを増加させるようにしたものである。
【０００６】
また、この発明に係る超電導限流器は、上記複数のコイルは固定コイルおよび可動コイルからなり、上記可動コイルを上にして、該固定コイルおよび可動コイルを鉛直線上に配置したものである。
【０００７】
また、この発明に係る超電導限流器は、定常状態で、上記可動コイルを外力により上記固定コイルに接近させるようにしたものである。
【０００８】
また、この発明に係る超電導限流器は、上記可動コイルを複数の可動コイルで構成したものである。
【０００９】
また、この発明に係る超電導限流器は、超電導体と接点からなる第１の電流経路、該第１の電流経路に並列に接続され、互いの磁界を打ち消す向きに巻かれた固定コイルおよび可動コイルからなる第２の電流経路とを備えた超電導限流器であって、上記可動コイルの動きと上記接点の開極動作を一体化したものである。
【００１０】
また、この発明に係る超電導限流器は、上記並列接続の第１および第２の電流経路に直列接続された遮断器を備え、上記可動コイルの動きと上記接点および上記遮断器接点の開極動作を一体化したものである。
【００１１】
また、この発明に係る超電導限流器は、定常状態で、上記可動コイルを外力により上記固定コイルに接近させるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による超電導限流器を示す構成図である。
図において、１１は低温領域１０の低温に冷却された超電導体、１２は超電導体１１の第１の電流経路としての電流経路、１５は互いの磁界を打ち消す向き（無誘導）に巻かれた固定コイル１３および可動コイル１４からなる第２の電流経路としての電流経路、１６は可動コイル１４を移動させるための駆動機構であり、電流経路１２と電流経路１５は並列に接続されている。また、ここでは、電流経路１５の下側を固定コイル１３、上側を可動コイル１４として、可動コイル１４は駆動機構１６により上側に移動可能としている。なお、ここでは、電流経路１２と電流経路１５の各一側、即ち超電導体１１の一端と可動コイル１４の接続点は電源側に接続され、電流経路１２と電流経路１５の各他側、即ち超電導体１１の他端と固定コイル１３の接続点は負荷側に接続されている。
【００１３】
次に、動作について説明する。
通常時は、電流が抵抗のない超電導体１１（電流経路１２）を流れる。電力系統事故時に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、短絡電流は無誘導に巻かれたコイル（電流経路１５）に転流するが、無誘導状態ではインピーダンスが小さいので、この転流は容易である。この状態では、無誘導に巻かれたコイルのインピーダンスが小さいので限流効果は小さいが、超電導体１１に流れる電流が小さいので、超電導体１１の温度上昇が小さい。その後、駆動機構１６により、可動コイル１４が動き（図１では上方向）、インピーダンスが増加して限流する。
【００１４】
図２は、図１における電流の変化と超電導体の温度上昇を示す図である。
当初、限流効果が小さいが、温度上昇が小さい。また、図示していないが、一般に超電導体１１の上側の電源側に挿入される遮断器が動作する３サイクル時では、限流効果を示している。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１によれば、超電導体の温度上昇が小さい超電導限流器が得られる。
【００１６】
実施の形態２
図３は、この発明の実施の形態２による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、無誘導コイルである可動コイル１４と固定コイル１３の配置を、対向配置から同軸配置へ変更したものである。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００１７】
次に、動作について説明する。
通常時は、電流が抵抗のない超電導体１１（電流経路１２）を流れる。電力系統事故時に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、短絡電流は無誘導に巻かれたコイル（電流経路１５）に転流するが、無誘導状態ではインピーダンスが小さいので、この転流は容易である。この状態では、無誘導に巻かれたコイルのインピーダンスが小さいので限流効果は小さいが、超電導体１１に流れる電流が小さいので、超電導体１１の温度上昇が小さい。その後、駆動機構１６により、可動コイル１４が動き（図３では上方向）、インピーダンスが増加して限流する。
【００１８】
以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、限超電導体の温度上昇が小さい超電導限流器が得られる。
【００１９】
実施の形態３
図４は、この発明の実施の形態３による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
ここでは、電流経路１５の無誘導コイル部のみを示しており、図４（ａ）はその上面図、図４（ｂ）は矢印Ａの方向から見た正面図である。回転軸１７の周りに回転可能な可動コイル１４および固定コイル１３からなり、互いの磁界を打ち消す向き（無誘導）に配置されている。
【００２０】
次に、動作について説明する。
通常時は、電流は超電導体１１（図１）を流れ、コイルは無誘導の位置にある。電力系統事故時に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、短絡電流は無誘導に巻かれた可動コイル１４および固定コイル１３即ち電流経路１５側に転流し、可動コイル１４が回転軸１７の周りに回転して無誘導を解消する。その他の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【００２１】
以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様に、限超電導体の温度上昇が小さい超電導限流器が得られ、また、無誘導コイルの重心位置が変わらないので、コイルの固定が容易である。
【００２２】
実施の形態４
図５は、この発明の実施の形態４による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、低温に冷却された超電導体１１の電流経路１２と、互いの磁界を打ち消す向き（無誘導）に巻かれた固定コイル１３および可動コイル１４からなる電流経路１５を有し、これらを並列に接続して超電導限流器を構成する点は、上記実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、下側を固定コイル１３、上側を可動コイル１４として略鉛直線上に配置し、可動コイル１４はコイル間の反発力により上に移動可能としている点が、上記実施の形態１とは異なる。
【００２３】
次に、動作について説明する。
通常時は、電流が抵抗のない超電導体１１（電流経路１２）を流れる。電力系統事故時に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、短絡電流は無誘導に巻かれた可動コイル１４および固定コイル１３即ち電流経路１５側に転流するが、無誘導状態ではインピーダンスが小さいので、この転流は容易である。この状態では、無誘導に巻かれたコイル即ち可動コイル１４および固定コイル１３のインピーダンスが小さいので限流効果は小さいが、超電導体１１に流れる電流が小さいので、超電導体１１の温度上昇が小さい。無誘導に巻かれたコイルは転流した電流により反発し、可動コイル１４が動き（図５では矢印で示す上方向）、インピーダンスが増加して限流する。
【００２４】
以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様に、限超電導体の温度上昇が小さい超電導限流器が得られ、また、事故時以外には、可動コイルが自重により固定コイルと接近して無誘導になるため、外部からの可動コイルの初期制御が不要で、駆動機構を削除でき、小型の超電導限流器が得られる。
【００２５】
実施の形態５
図６は、この発明の実施の形態５による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、１８は壁、１９はバネであって、本実施の形態では、可動コイル１４と壁１８の間にバネ１９を設け、定常状態で、可動コイル１４をバネ１９の弾性力により固定コイル１３に接近させるものである。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００２６】
次に、動作について説明する。
限流時に、コイルの反発力がバネ力を上回れば、可動コイル１３は右に動いて、インピーダンスが増大する。その他の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【００２７】
以上のように、この実施の形態５によれば、定常状態で、可動コイルを外力により、つまり、バネの強さを変えることにより固定コイルに接近させるため、可動コイル、固定コイルの配置を広く許容できる（例えば横方向）。また、バネの強さを変えることにより、可動コイルの動きを制御できる。
【００２８】
実施の形態６
図７は、この発明の実施の形態６による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１および図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、電流経路１５を１個の固定コイルと２個の可動コイルで構成したもので、１４ａ、１４ｂは共に可動コイルである。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００２９】
次に、動作について説明する。
限流時に、コイルの反発力がバネ力を上回れば、可動コイル１４ａは左、可動コイル１４ｂは右に動いて、インピーダンスが増大する。その他の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【００３０】
以上のように、この実施の形態６によれば、１個の可動コイルの重量を軽くできるので、無誘導の低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に早く移行できる。また、可動コイルが対称に動くので、重心位置が変わらない。このため、壁の固定が不要にできる。
【００３１】
実施の形態７
図８は、この発明の実施の形態７による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１および図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、１２Ａは超電導体１１と固定接点２０および可動接点２１からなる第１の電流経路としての電流経路であって、この電流経路１２Ａに対して、互いの磁界を打ち消す向き（無誘導）に巻かれた固定コイル１３および可動コイル１４を有する第２の電流経路としての電流経路１５を並列に接続する。２２は可動接点２１の可動棒である。
【００３２】
また、本実施の形態でも、上記実施の形態５と同様に、可動コイル１４と壁１８の間にバネ１９を設け、定常状態で、可動コイル１４をバネ１９の弾性力により固定コイル１３に接近させる。そして、本実施の形態では、可動コイル１４の動きと接点２０，２１の開極動作を実質的に一体化する。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００３３】
次に、動作について、図９を参照しながら説明する。
通常時（定常時）は、図９（ａ）に示すように、電流が抵抗のない超電導体１１即ち電流経路１２Ａを流れるので、インピ−ダンスゼロである。次に、電力系統事故時（事故発生初期）に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、図９（ｂ）に示すように、短絡電流は電流経路１５の無誘導に巻かれたコイル即ち固定コイル１３および可動コイル１４に転流するが、無誘導状態ではインピーダンスが小さいので、この転流は容易である。
【００３４】
この状態では、無誘導に巻かれたコイルのインピーダンスが小さいので限流効果は小さいが、超電導体１１に流れる電流が小さいので、超電導体１１の温度上昇が小さい。無誘導に巻かれたコイルは転流した電流により反発し、コイルの無誘導状態が解消し、インダクタンスを発生して限流する、つまり、図９（ｃ）に示すように、可動コイル１４が動き（図では下方向）、インピーダンスが増加するとともに、接点２０，２１を開き、電流経路１２Ａに流れる電流を遮断する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態７によれば、遮断器が動作する３サイクル時では、大きな限流効果を呈するとともに、クエンチした超電導体に電流が流れる時間が短いので、超電導体の温度上昇を低くできる。
【００３６】
実施の形態８
図１０は、この発明の実施の形態８による超電導限流器を示す構成図である。なお、同図において、図１および図８と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、超電導体１１と固定接点２０および可動接点２１からなる電流経路１２Ａに対して、互いの磁界を打ち消す向き（無誘導）に巻かれた固定コイル１３および可動コイル１４を有する電流経路１５を並列に接続することは、上記実施の形態７と同様である。
【００３７】
本実施の形態では、このような構成の超電導限流器に、ワイプ機構の断器接点を有する遮断器を直列に接続し、可動コイルの動きと接点（電流経路１２Ａ）および遮断器接点の開極動作を一体化したものである。
図において、２３は駆動機構１６の上部に設けられた遮断器であって、固定接点２３ａと可動接点２３ｂを有し、固定接点２３ａは電源側に接続され、可動接点２３ｂは電流経路１２Ａおよび１５の共通接続点に接続される。
【００３８】
次に、動作について、図１１を参照して説明する。
通常時（定常時）は、図１１（ａ）に示すように、電流が抵抗のない超電導体１１即ち電流経路１２Ａを流れるので、インピ−ダンスゼロである。次に、電力系統事故時（事故発生初期）に過大な短絡電流が流れると、超電導体１１がクエンチし抵抗体となり、インピーダンスを発生する。このため、図１１（ｂ）に示すように、短絡電流は電流経路１５の無誘導に巻かれたコイル即ち固定コイル１３および可動コイル１４に転流するが、無誘導状態ではインピーダンスが小さいので、この転流は容易である。
【００３９】
この状態では、無誘導に巻かれたコイルのインピーダンスが小さいので限流効果は小さいが、超電導体１１に流れる電流が小さいので、超電導体１１の温度上昇が小さい。無誘導に巻かれたコイルは転流した電流により反発し、コイルの無誘導状態が解消し、インダクタンスを発生して限流する、つまり、図１１（ｃ）に示すように、可動コイル１４が動き（図では下方向）、インピーダンスが増加するとともに、接点２０，２１を開き、電流経路１２Ａに流れる電流を遮断する。その後、電極接点が開き、即ち遮断器２３の接点２３ａ、２３ｂが開極し、電流を遮断して遮断器としても動作する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態８によれば、限流効果を呈すると共に、遮断器としても動作する、いわゆる遮断機能を有する限流器が得られる。また、可動電極には駆動機構からの力に加えコイルの反発電磁力が加わるので、遮断器の駆動機構の力を小さくできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、超電導体の第１の電流経路と、該第１の電流経路に並列に接続され、無誘導に巻かれた複数のコイルからなる第２の電流経路とを備えた超電導限流器であって、短絡事故発生後に、上記複数のコイルの無誘導状態を解消してインピーダンスを増加させるようにしたので、超電導体の温度上昇が小さい超電導限流器が得られるという効果がある。
【００４２】
また、この発明によれば、上記複数のコイルは固定コイルおよび可動コイルからなり、上記可動コイルを上にして、該固定コイルおよび可動コイルを鉛直線上に配置したので、外部からの可動コイルの初期制御が不要となり、駆動機構を削除できるため、小型の超電導限流器が得られるという効果がある。
【００４３】
また、この発明によれば、定常状態で、上記可動コイルを外力により上記固定コイルに接近させるようにしたので、可動コイル、固定コイルの配置を広く許容でき、また、可動コイルの動きを制御できるという効果がある。
【００４４】
また、この発明によれば、上記可動コイルを複数の可動コイルで構成したので、１個の可動コイルの重量を軽して、無誘導の低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に早く移行でき、また、可動コイルが対称に動くので、重心位置が変わらず、このため、壁の固定が不要にできるという効果がある。
【００４５】
また、この発明によれば、超電導体と接点からなる第１の電流経路、該第１の電流経路に並列に接続され、互いの磁界を打ち消す向きに巻かれた固定コイルおよび可動コイルからなる第２の電流経路とを備えた超電導限流器であって、上記可動コイルの動きと上記接点の開極動作を一体化したので、クエンチした超電導体に電流が流れる時間が短く、超電導体の温度上昇を低くできるという効果がある。
【００４６】
また、この発明によれば、上記並列接続の第１および第２の電流経路に直列接続された遮断器を備え、上記可動コイルの動きと上記接点および上記遮断器接点の開極動作を一体化したので、遮断機能を有する限流器が得られるという効果がある。
【００４７】
さらに、この発明によれば、上記可動コイルの動きと上記接点の開極動作を一体化または上記可動コイルの動きと上記接点および上記遮断器接点の開極動作を一体化する際に、定常状態で、上記可動コイルを外力により上記固定コイルに接近させるようにしたので、可動コイル、固定コイルの配置を広く許容でき、また、可動コイルの動きを制御できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による超電導限流器を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電流変化と超電導体の温度上昇を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による超電導限流器を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による超電導限流器を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４による超電導限流器を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５による超電導限流器を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６による超電導限流器を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態７による超電導限流器を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態７における動作説明に供するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態８による超電導限流器を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態８における動作説明に供するための図である。
【図１２】従来の超電導限流器を示す構成図である。
【符号の説明】
１１超電導体、１２，１２Ａ，１５電流経路、１３固定コイル、１４可動コイル、１６駆動機構、１７回転軸、１８壁、１９バネ、２０可動接点、２１固定接点、２３遮断器、２３ａ遮断器固定接点、２３ｂ遮断器可動接点。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a superconducting fault current limiter that electromagnetically suppresses overcurrent in an AC circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional superconducting fault current limiter.
In the figure, 1 is a first coil, 2 is a second coil, both of which are superconducting coils, and the first coil 1 is wound non-inductively. In a normal state, a current flows through the first coil 1. When an accident occurs and the first coil 1 changes from the superconducting state to a resistor (quenching), it commutates to the second coil 2 and is limited by its inductance. At that time, the switch 3 is opened by the magnetic field 4 generated by the second coil 2, and the current flowing through the first coil 1 is made zero.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of the conventional superconducting fault current limiter configured as described above, the second coil exhibits a current limiting effect, and thus has a large inductance value. For this reason, even if the first coil is quenched, it is difficult for current to transfer from the first coil to the second coil. For this reason, there existed a problem that the heat_generation | fever of a 1st coil was large and the temperature rise was large.
[0004]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem. A superconducting fault current limiter includes a first current path of a superconductor and a plurality of non-inductively wound coils connected in parallel thereto. And a second current path made of a coil, and by changing the coil of the second current path from the non-inductive state to the inductive state, the current can be easily transferred and the heat generated by the superconductor in the first current path. The purpose is to obtain a superconducting fault current limiter that has a small temperature rise and a small temperature rise.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A superconducting fault current limiter according to the present invention includes a first current path of a superconductor and a second current path formed of a plurality of coils connected in parallel to the first current path and wound non-inductively. The superconducting fault current limiter is provided, and after the occurrence of a short circuit accident, the non-inductive state of the plurality of coils is eliminated to increase the impedance.
[0006]
In the superconducting fault current limiter according to the present invention, the plurality of coils include a fixed coil and a movable coil, and the fixed coil and the movable coil are arranged on a vertical line with the movable coil facing up.
[0007]
The superconducting fault current limiter according to the present invention is such that the movable coil is brought close to the fixed coil by an external force in a steady state.
[0008]
Moreover, the superconducting fault current limiter according to the present invention is configured such that the movable coil is composed of a plurality of movable coils.
[0009]
A superconducting fault current limiter according to the present invention includes a first current path composed of a superconductor and a contact, a fixed coil that is connected in parallel to the first current path and wound in a direction to cancel each other's magnetic field, and a movable coil A superconducting fault current limiter having a second current path made of a coil, which integrates the movement of the movable coil and the opening operation of the contact.
[0010]
The superconducting fault current limiter according to the present invention further includes a circuit breaker connected in series to the parallel-connected first and second current paths, and the movement of the movable coil and the opening of the contact and the circuit breaker contact The operation is integrated.
[0011]
The superconducting fault current limiter according to the present invention is such that the movable coil is brought close to the fixed coil by an external force in a steady state.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, 11 is a superconductor cooled to a low temperature in the low temperature region 10, 12 is a current path as a first current path of the superconductor 11, and 15 is a winding wound in a direction (non-inductive) to cancel each other's magnetic field. A current path 16 as a second current path including the coil 13 and the movable coil 14 is a drive mechanism for moving the movable coil 14. The current path 12 and the current path 15 are connected in parallel. Here, the lower side of the current path 15 is the fixed coil 13 and the upper side is the movable coil 14, and the movable coil 14 is movable upward by the drive mechanism 16. Here, each one side of the current path 12 and the current path 15, that is, one end of the superconductor 11 and the connection point of the movable coil 14 is connected to the power supply side, and each other side of the current path 12 and the current path 15, that is, The connection point between the other end of the superconductor 11 and the fixed coil 13 is connected to the load side.
[0013]
Next, the operation will be described.
Under normal conditions, current flows through the superconductor 11 (current path 12) having no resistance. If an excessive short-circuit current flows at the time of a power system failure, the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, the short-circuit current is commutated to the coil (current path 15) wound non-inductively. However, since the impedance is small in the non-inductive state, this commutation is easy. In this state, the impedance of the coil wound non-inductively is small, so that the current limiting effect is small. However, since the current flowing through the superconductor 11 is small, the temperature rise of the superconductor 11 is small. Thereafter, the movable coil 14 is moved by the drive mechanism 16 (upward in FIG. 1), and the impedance is increased to limit the current.
[0014]
FIG. 2 is a diagram showing a change in current and a temperature rise of the superconductor in FIG.
Initially, the current limiting effect is small, but the temperature rise is small. Although not shown, the current limiting effect is shown at the time of three cycles when the circuit breaker generally inserted on the power supply side above the superconductor 11 operates.
[0015]
As described above, according to the first embodiment, a superconducting fault current limiter in which the temperature rise of the superconductor is small can be obtained.
[0016]
Embodiment 2
FIG. 3 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the arrangement of the movable coil 14 and the fixed coil 13 which are non-inductive coils is changed from the opposed arrangement to the coaxial arrangement. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0017]
Next, the operation will be described.
Under normal conditions, current flows through the superconductor 11 (current path 12) having no resistance. If an excessive short-circuit current flows at the time of a power system failure, the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, the short-circuit current is commutated to the coil (current path 15) wound non-inductively. However, since the impedance is small in the non-inductive state, this commutation is easy. In this state, the impedance of the coil wound non-inductively is small, so that the current limiting effect is small. However, since the current flowing through the superconductor 11 is small, the temperature rise of the superconductor 11 is small. Thereafter, the movable coil 14 is moved by the drive mechanism 16 (upward in FIG. 3), and the impedance is increased to limit the current.
[0018]
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, a superconducting fault current limiter in which the temperature rise of the limiting superconductor is small can be obtained.
[0019]
Embodiment 3
FIG. 4 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Here, only the non-inductive coil portion of the current path 15 is shown, FIG. 4A is a top view thereof, and FIG. 4B is a front view seen from the direction of the arrow A. The movable coil 14 and the fixed coil 13 are rotatable around the rotation shaft 17 and arranged in a direction (non-induction) to cancel each other's magnetic field.
[0020]
Next, the operation will be described.
Under normal conditions, current flows through the superconductor 11 (FIG. 1) and the coil is in a non-inductive position. If an excessive short-circuit current flows at the time of a power system failure, the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, the short-circuit current is commutated to the movable coil 14 and the stationary coil 13 that are wound non-inductively, that is, the current path 15 side, and the movable coil 14 rotates around the rotating shaft 17 to eliminate non-induction. Other operations are the same as those in the first embodiment.
[0021]
As described above, according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, a superconducting fault current limiter in which the temperature rise of the limiting superconductor is small is obtained, and the position of the center of gravity of the non-inductive coil does not change. Therefore, the coil can be easily fixed.
[0022]
Embodiment 4
FIG. 5 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the figure, there is a current path 12 of a superconductor 11 cooled to a low temperature, and a current path 15 composed of a fixed coil 13 and a movable coil 14 wound in a direction (non-inductive) to cancel each other's magnetic field, and these are arranged in parallel. The superconducting fault current limiter is configured in the same manner as in the first embodiment, but in this embodiment, the fixed coil 13 is arranged on the lower side and the movable coil 14 is arranged on the upper side in the present embodiment. The movable coil 14 is different from the first embodiment in that the movable coil 14 can be moved upward by a repulsive force between the coils.
[0023]
Next, the operation will be described.
Under normal conditions, current flows through the superconductor 11 (current path 12) having no resistance. If an excessive short-circuit current flows at the time of a power system failure, the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, the short-circuit current is commutated to the movable coil 14 and the stationary coil 13 that are wound non-inductively, that is, to the current path 15 side. However, since the impedance is small in the non-inductive state, this commutation is easy. In this state, the impedance of the coil wound non-inductively, that is, the movable coil 14 and the fixed coil 13 is small, so the current limiting effect is small. However, since the current flowing through the superconductor 11 is small, the temperature rise of the superconductor 11 is small. The coil wound non-inductively repels due to the commutated current, the movable coil 14 moves (upward direction indicated by an arrow in FIG. 5), the impedance increases, and the current is limited.
[0024]
As described above, according to the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, a superconducting fault current limiter in which the temperature rise of the limiting superconductor is small can be obtained. Because the dead weight approaches the fixed coil and becomes non-inductive, initial control of the movable coil from the outside is unnecessary, the drive mechanism can be eliminated, and a small superconducting current limiter can be obtained.
[0025]
Embodiment 5
FIG. 6 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the figure, 18 is a wall and 19 is a spring. In this embodiment, a spring 19 is provided between the movable coil 14 and the wall 18, and the movable coil 14 is fixed to the stationary coil by the elastic force of the spring 19 in a steady state. 13 is approached. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0026]
Next, the operation will be described.
If the repulsive force of the coil exceeds the spring force at the time of current limiting, the movable coil 13 moves to the right and the impedance increases. Other operations are the same as those in the first embodiment.
[0027]
As described above, according to the fifth embodiment, in a steady state, the movable coil is moved closer to the fixed coil by an external force, that is, by changing the strength of the spring. Acceptable (eg lateral direction). Further, the movement of the movable coil can be controlled by changing the strength of the spring.
[0028]
Embodiment 6
FIG. 7 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the current path 15 is composed of one fixed coil and two movable coils, and both 14a and 14b are movable coils. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0029]
Next, the operation will be described.
If the repulsive force of the coil exceeds the spring force at the time of current limiting, the movable coil 14a moves to the left and the movable coil 14b moves to the right, and the impedance increases. Other operations are the same as those in the first embodiment.
[0030]
As described above, according to the sixth embodiment, since the weight of one movable coil can be reduced, it is possible to quickly shift from the non-inductive low impedance state to the high impedance state. Further, since the movable coil moves symmetrically, the position of the center of gravity does not change. For this reason, it is possible to eliminate the need for fixing the wall.
[0031]
Embodiment 7
FIG. 8 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the figure, 12A is a current path as a first current path composed of the superconductor 11, the fixed contact 20 and the movable contact 21, and in a direction (non-inductive) to cancel each other's magnetic field with respect to the current path 12A. A current path 15 as a second current path having the wound fixed coil 13 and movable coil 14 is connected in parallel. Reference numeral 22 denotes a movable bar of the movable contact 21.
[0032]
Also in this embodiment, a spring 19 is provided between the movable coil 14 and the wall 18 as in the fifth embodiment, and the movable coil 14 approaches the fixed coil 13 by the elastic force of the spring 19 in a steady state. Let In the present embodiment, the movement of the movable coil 14 and the opening operation of the contacts 20 and 21 are substantially integrated. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0033]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
In normal time (steady time), as shown in FIG. 9A, since the current flows through the superconductor 11 having no resistance, that is, the current path 12A, the impedance is zero. Next, when an excessive short-circuit current flows at the time of a power system fault (initial stage of the accident), the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, as shown in FIG. 9B, the short circuit current is commutated to the non-inductive coil of the current path 15, that is, the fixed coil 13 and the movable coil 14, but the impedance is small in the non-inductive state. This commutation is easy.
[0034]
In this state, the impedance of the coil wound non-inductively is small, so that the current limiting effect is small. However, since the current flowing through the superconductor 11 is small, the temperature rise of the superconductor 11 is small. The coil wound non-inductively repels due to the commutated current, and the non-inductive state of the coil is eliminated, and the current is limited by generating an inductance. That is, as shown in FIG. Movement (downward in the figure), impedance increases, contacts 20 and 21 are opened, and current flowing through current path 12A is interrupted.
[0035]
As described above, according to the seventh embodiment, at the time of three cycles in which the circuit breaker operates, a large current limiting effect is exhibited, and since the time during which current flows through the quenched superconductor is short, the temperature of the superconductor increases. Can be lowered.
[0036]
Embodiment 8
FIG. 10 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 8 of the present invention. In the figure, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the figure, a current path 15 having a fixed coil 13 and a movable coil 14 wound in a direction (non-inductive) to cancel each other's magnetic field with respect to a current path 12A composed of a superconductor 11, a fixed contact 20 and a movable contact 21. Connecting in parallel is the same as in the seventh embodiment.
[0037]
In the present embodiment, a circuit breaker having a breaker contact of the wipe mechanism is connected in series to the superconducting fault current limiter having such a configuration, and the movement of the moving coil and the contact (current path 12A) and the breaker contact are opened. It is an integrated pole operation.
In the figure, reference numeral 23 denotes a circuit breaker provided at the upper part of the drive mechanism 16, which has a fixed contact 23a and a movable contact 23b. The fixed contact 23a is connected to the power supply side, and the movable contact 23b is connected to the current paths 12A and 15b. Connected to the common connection point.
[0038]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
At normal time (steady time), as shown in FIG. 11A, since the current flows through the superconductor 11 having no resistance, that is, the current path 12A, the impedance is zero. Next, when an excessive short-circuit current flows at the time of a power system fault (initial stage of the accident), the superconductor 11 is quenched and becomes a resistor, generating impedance. For this reason, as shown in FIG. 11 (b), the short circuit current is commutated to the non-inductive coil of the current path 15, that is, the fixed coil 13 and the movable coil 14, but the impedance is small in the non-inductive state. This commutation is easy.
[0039]
In this state, the impedance of the coil wound non-inductively is small, so that the current limiting effect is small. However, since the current flowing through the superconductor 11 is small, the temperature rise of the superconductor 11 is small. The coil wound non-inductively repels due to the commutated current, and the non-inductive state of the coil is eliminated, and inductance is generated to limit the current. That is, as shown in FIG. Movement (downward in the figure), impedance increases, contacts 20 and 21 are opened, and current flowing through current path 12A is interrupted. Thereafter, the electrode contacts are opened, that is, the contacts 23a and 23b of the circuit breaker 23 are opened, and the current is cut off to operate as a circuit breaker.
[0040]
As described above, according to the eighth embodiment, it is possible to obtain a current limiter having a so-called interrupting function that exhibits a current limiting effect and also operates as a circuit breaker. In addition to the force from the drive mechanism, the counter electrode's magnetic force is applied to the movable electrode, so the force of the circuit breaker drive mechanism can be reduced.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first current path of the superconductor and the second current path composed of a plurality of coils connected in parallel to the first current path and wound non-inductively, The superconducting fault current limiter is equipped with a superconducting fault current limiter that eliminates the non-inductive state of the coils and increases the impedance after the occurrence of a short circuit accident. There is an effect that it is.
[0042]
Further, according to the present invention, the plurality of coils are composed of a fixed coil and a movable coil, and the fixed coil and the movable coil are arranged on a vertical line with the movable coil facing upward. Since control becomes unnecessary and the drive mechanism can be eliminated, there is an effect that a small superconducting fault current limiter can be obtained.
[0043]
Further, according to the present invention, the movable coil is brought close to the fixed coil by an external force in a steady state, so that the arrangement of the movable coil and the fixed coil can be widely allowed, and the movement of the movable coil can be controlled. There is an effect.
[0044]
In addition, according to the present invention, since the movable coil is composed of a plurality of movable coils, the weight of one movable coil can be reduced, and a transition from a non-inductive low impedance state to a high impedance state can be quickly made. Since the movable coil moves symmetrically, the position of the center of gravity does not change, and therefore, there is an effect that the fixing of the wall can be made unnecessary.
[0045]
Further, according to the present invention, the first current path composed of the superconductor and the contact, the fixed coil and the movable coil that are connected in parallel to the first current path and wound in a direction to cancel each other's magnetic field. A superconducting fault current limiter with two current paths, since the movement of the moving coil and the opening operation of the contact are integrated, the time during which the current flows through the quenched superconductor is short, and the temperature of the superconductor The effect is that the rise can be reduced.
[0046]
Further, according to the present invention, the circuit breaker is connected in series to the parallel-connected first and second current paths, and the movement of the movable coil and the opening operation of the contact and the circuit breaker contact are integrated. Therefore, there is an effect that a current limiting device having a breaking function can be obtained.
[0047]
Further, according to the present invention, when the movement of the moving coil and the opening operation of the contact are integrated, or the movement of the moving coil and the opening operation of the contact and the circuit breaker contact are integrated, a steady state is obtained. Since the movable coil is made to approach the fixed coil by an external force, the arrangement of the movable coil and the fixed coil can be widely allowed, and the movement of the movable coil can be controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a current change and a temperature rise of a superconductor in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 7 of the present invention;
FIG. 9 is a diagram for explaining an operation in the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a superconducting fault current limiter according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining an operation in an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional superconducting fault current limiter.
[Explanation of symbols]
11 Superconductor, 12, 12A, 15 Current path, 13 Fixed coil, 14 Movable coil, 16 Drive mechanism, 17 Rotating shaft, 18 Wall, 19 Spring, 20 Movable contact, 21 Fixed contact, 23 Circuit breaker, 23a Circuit breaker fixed Contact, 23b Circuit breaker movable contact.

Claims

A superconducting fault current limiter comprising a first current path of a superconductor and a second current path composed of a plurality of coils that are connected in parallel to the first current path and wound non-inductively,
A superconducting current limiting device characterized in that after the occurrence of a short circuit accident, the non-inductive state of the plurality of coils is eliminated to increase the impedance.

2. The superconducting fault current limiter according to claim 1, wherein the plurality of coils include a fixed coil and a movable coil, and the fixed coil and the movable coil are arranged on a vertical line with the movable coil facing upward.

3. The superconducting fault current limiter according to claim 2, wherein the movable coil is brought close to the fixed coil by an external force in a steady state.

4. The superconducting fault current limiter according to claim 3, wherein the movable coil comprises a plurality of movable coils.

A first current path composed of a superconductor and a contact, and a second current path composed of a fixed coil and a movable coil connected in parallel to the first current path and wound in a direction to cancel each other's magnetic field A superconducting fault current limiter,
A superconducting fault current limiter in which movement of the movable coil and opening operation of the contact are integrated.

A circuit breaker connected in series to the first and second current paths connected in parallel, wherein the movement of the movable coil and the opening operation of the contact and the circuit breaker contact are integrated. 5. The superconducting fault current limiter according to 5.

7. The superconducting fault current limiter according to claim 5, wherein the movable coil is brought close to the fixed coil by an external force in a steady state.