JPH04325843A - 超電導コイルの保護装置 - Google Patents
超電導コイルの保護装置Info
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- JPH04325843A JPH04325843A JP3096643A JP9664391A JPH04325843A JP H04325843 A JPH04325843 A JP H04325843A JP 3096643 A JP3096643 A JP 3096643A JP 9664391 A JP9664391 A JP 9664391A JP H04325843 A JPH04325843 A JP H04325843A
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- superconducting coil
- coil
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- Pending
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- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 14
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導コイルの保護装置
に係り、特に超電導コイルの常電導状態への転移等の故
障時における超電導コイルの保護装置に関するものであ
る。
に係り、特に超電導コイルの常電導状態への転移等の故
障時における超電導コイルの保護装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に超電導コイルの抵抗分はほとんど
ゼロに近いため、コイルの時定数が非常に大きい。その
ため、超電導コイルに直流電流を流して環流させエネル
ギを貯蔵し、電力のピ―ク負荷対策や系統の安定化に用
いることが考えられている。
ゼロに近いため、コイルの時定数が非常に大きい。その
ため、超電導コイルに直流電流を流して環流させエネル
ギを貯蔵し、電力のピ―ク負荷対策や系統の安定化に用
いることが考えられている。
【０００３】このような超電導コイルによるエネルギ貯
蔵システム（以下単にＳＭＥＳと記す）においては、従
来はサイリスタ等で構成された変換装置で、コイルへの
エネルギの貯蔵及びコイルからのエネルギの取り出しを
行なっている。
蔵システム（以下単にＳＭＥＳと記す）においては、従
来はサイリスタ等で構成された変換装置で、コイルへの
エネルギの貯蔵及びコイルからのエネルギの取り出しを
行なっている。
【０００４】従来のＳＭＥＳの構成を図２に示す。図２
において、１は交流母線、２は交流遮断器、３は整流器
用変圧器、４はサイリスタ等で構成された変換装置、５
は超電導コイル、６は直流遮断器、７は抵抗、８はスイ
ッチである。
において、１は交流母線、２は交流遮断器、３は整流器
用変圧器、４はサイリスタ等で構成された変換装置、５
は超電導コイル、６は直流遮断器、７は抵抗、８はスイ
ッチである。
【０００５】図２を用いてシステムの運転を説明する。
超電導コイル５にエネルギを注入する場合は、変換装置
４を順変換運転する。エネルギの注入が終了し蓄積する
場合は、図２に図示されていない短絡スイッチでコイル
両端を短絡し、電流を環流させる。コイル５に蓄積した
エネルギを交流系統に回生する場合は前記短絡スイッチ
を開き、変換装置４を逆変換運転する。
４を順変換運転する。エネルギの注入が終了し蓄積する
場合は、図２に図示されていない短絡スイッチでコイル
両端を短絡し、電流を環流させる。コイル５に蓄積した
エネルギを交流系統に回生する場合は前記短絡スイッチ
を開き、変換装置４を逆変換運転する。
【０００６】ところで、超電導コイルでは、臨界電流を
越えて通電した場合等、各種原因によってコイルの一部
が常電導に転移し、抵抗分を持つ現象がしばしば発生す
る。すると、コイルに蓄えられていたエネルギが、常電
導に転移した部分でジュ―ル熱に交換され発熱し、コイ
ルの焼損や、冷媒であるヘリウムの気化による爆発等の
事故を招く。このような事故を防止するためにコイルに
蓄えられたエネルギを、速やかにコイル外へ排出するこ
とが重要である。
越えて通電した場合等、各種原因によってコイルの一部
が常電導に転移し、抵抗分を持つ現象がしばしば発生す
る。すると、コイルに蓄えられていたエネルギが、常電
導に転移した部分でジュ―ル熱に交換され発熱し、コイ
ルの焼損や、冷媒であるヘリウムの気化による爆発等の
事故を招く。このような事故を防止するためにコイルに
蓄えられたエネルギを、速やかにコイル外へ排出するこ
とが重要である。
【０００７】
【発明が解決しようする課題】従来はこれを２つの方法
で行っていた。その方法を図２を用いて説明する。まず
第１の方法は図２における変換装置４を逆変換運転にし
、コイル５のエネルギを交流母線１に回生する方法であ
る。
で行っていた。その方法を図２を用いて説明する。まず
第１の方法は図２における変換装置４を逆変換運転にし
、コイル５のエネルギを交流母線１に回生する方法であ
る。
【０００８】第２の方法は、変換装置４をバイパスペア
運転とし、コイル電流を環流させスイッチ８を投入した
後、直流遮断器６を開いてコイル電流を抵抗７とスイッ
チ８のパスに転流させて、コイルエネルギを抵抗７で消
費させる方法である。ここで、バイパスペア運転とは、
交流同一相に接続された上下の素子を通電させる運転方
式である。
運転とし、コイル電流を環流させスイッチ８を投入した
後、直流遮断器６を開いてコイル電流を抵抗７とスイッ
チ８のパスに転流させて、コイルエネルギを抵抗７で消
費させる方法である。ここで、バイパスペア運転とは、
交流同一相に接続された上下の素子を通電させる運転方
式である。
【０００９】変換装置４をＧＴＯで構成した場合も同様
の保護方法が考えられる。しかし交流側にエネルギを回
生する第１の方法においては、蓄積エネルギ量が増すに
つれて回生しなくてはならないエネルギ量も増し、系統
安定用に接続されたＳＭＥＳが系統に外乱を与える可能
性を持つという不具合を生じる。
の保護方法が考えられる。しかし交流側にエネルギを回
生する第１の方法においては、蓄積エネルギ量が増すに
つれて回生しなくてはならないエネルギ量も増し、系統
安定用に接続されたＳＭＥＳが系統に外乱を与える可能
性を持つという不具合を生じる。
【００１０】又、第２の直流遮断器６を用いて、コイル
電流を抵抗に転流させる方法についても、今後、直流遮
断器が信頼性向上のために半導体化された時など特に、
通常運転時の直流遮断器による損失が、システムの性質
上無視できない問題になる。従って、本発明の目的は、
前記不具合を解消し常電導発生時等の故障時の新しい超
電導コイルの保護装置を提供することにある。
電流を抵抗に転流させる方法についても、今後、直流遮
断器が信頼性向上のために半導体化された時など特に、
通常運転時の直流遮断器による損失が、システムの性質
上無視できない問題になる。従って、本発明の目的は、
前記不具合を解消し常電導発生時等の故障時の新しい超
電導コイルの保護装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、交流側端子が交流遮断器を介して交流系統
に接続され、直流側端子に超電導コイルが接続される自
己消弧可能な半導体素子によって構成される変換装置を
備え、前記交流系統と前記超電導コイル間でエネルギの
授受を行なう装置において、前記超電導コイルに並列接
続される抵抗とスイッチからなる複数個の直列回路と、
前記超電導コイルが常電導に転移したことを検出する常
電導転移検出回路と、この常電導転移検出回路に応答し
前記変換装置にバイパス運転指令を出すと共に前記複数
個のスイッチに一斉オン指令を出す手段と、これらの指
令から時間遅れを持って前記変換装置に消弧指令を出す
手段と、前記超電導コイル電流の減衰と共に、前記スイ
ッチの一部を開とする手段を具備したものである。
するために、交流側端子が交流遮断器を介して交流系統
に接続され、直流側端子に超電導コイルが接続される自
己消弧可能な半導体素子によって構成される変換装置を
備え、前記交流系統と前記超電導コイル間でエネルギの
授受を行なう装置において、前記超電導コイルに並列接
続される抵抗とスイッチからなる複数個の直列回路と、
前記超電導コイルが常電導に転移したことを検出する常
電導転移検出回路と、この常電導転移検出回路に応答し
前記変換装置にバイパス運転指令を出すと共に前記複数
個のスイッチに一斉オン指令を出す手段と、これらの指
令から時間遅れを持って前記変換装置に消弧指令を出す
手段と、前記超電導コイル電流の減衰と共に、前記スイ
ッチの一部を開とする手段を具備したものである。
【００１２】
【作用】前述のように構成することにより、超電導コイ
ルが常電導に転移すれば、超電導コイルに並列接続され
る抵抗の値は等価的に低抵抗となるため、変換装置のバ
イパス運転が解除され変換装置の消弧時の過電圧は抑制
され、超電導コイル電流の減衰と共に、前記スイッチの
一部を開くことにより抵抗の値は大きくなるため超電導
コイル電流の減衰は速くなる。
ルが常電導に転移すれば、超電導コイルに並列接続され
る抵抗の値は等価的に低抵抗となるため、変換装置のバ
イパス運転が解除され変換装置の消弧時の過電圧は抑制
され、超電導コイル電流の減衰と共に、前記スイッチの
一部を開くことにより抵抗の値は大きくなるため超電導
コイル電流の減衰は速くなる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１のブロック図
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１４】図１において、１は交流母線、２は交流遮
断器、３は整流器用変圧器、４はゲ―トタ―ンオフサイ
リスタ等の自己消弧可能な半導体素子によって構成され
ている変換装置、５は超電導コイル、７１ 〜７ｎ は
抵抗、８１ 〜８ｎ はスイッチ、９は常電導転移検出
回路、１０は遅延回路、５１はスイッチ投入指令、５２
はバイパスペア指令、５３は変換器消弧指令である。
断器、３は整流器用変圧器、４はゲ―トタ―ンオフサイ
リスタ等の自己消弧可能な半導体素子によって構成され
ている変換装置、５は超電導コイル、７１ 〜７ｎ は
抵抗、８１ 〜８ｎ はスイッチ、９は常電導転移検出
回路、１０は遅延回路、５１はスイッチ投入指令、５２
はバイパスペア指令、５３は変換器消弧指令である。
【００１５】次に、図２を参照して本発明の動作を説明
する。超電導コイル５の一部の常電導状態への転移をコ
イルの電圧分担のアンバランスによって検出する常電導
転移検出回路、例えば、クウェンチ検出回路９で検出す
ると、変換装置４にバイパスペア運転指令５２と、スイ
ッチ８１ 〜８ｎ の投入指令５１を同時に出力する。 変換装置４をバイパスペア運転することによって交流系
統と超電導コイルとのつながりを絶ち、スイッチ８１
〜８ｎ を投入することによりコイル５とエネルギを消
費する抵抗（抵抗７１ 〜７ｎ の並列回路）とを接続
する。そのままでは抵抗分のため、コイル電流は変換装
置４を流れるだけでエネルギの消費が行なわれないため
、変換装置４を消弧し、コイル電流を抵抗に転流させる
必要がある。
する。超電導コイル５の一部の常電導状態への転移をコ
イルの電圧分担のアンバランスによって検出する常電導
転移検出回路、例えば、クウェンチ検出回路９で検出す
ると、変換装置４にバイパスペア運転指令５２と、スイ
ッチ８１ 〜８ｎ の投入指令５１を同時に出力する。 変換装置４をバイパスペア運転することによって交流系
統と超電導コイルとのつながりを絶ち、スイッチ８１
〜８ｎ を投入することによりコイル５とエネルギを消
費する抵抗（抵抗７１ 〜７ｎ の並列回路）とを接続
する。そのままでは抵抗分のため、コイル電流は変換装
置４を流れるだけでエネルギの消費が行なわれないため
、変換装置４を消弧し、コイル電流を抵抗に転流させる
必要がある。
【００１６】しかし、スイッチ８１ 〜８ｎ の投入が
終了していない段階で変換装置４を消弧すると、コイル
電流を切ることになり、異常電圧の発生による機器等の
破損を招く。従って、変換装置４の消弧指令５３は５１
のスイッチ投入指令出力後、スイッチが確実に投入され
たことを確認する必要がある。
終了していない段階で変換装置４を消弧すると、コイル
電流を切ることになり、異常電圧の発生による機器等の
破損を招く。従って、変換装置４の消弧指令５３は５１
のスイッチ投入指令出力後、スイッチが確実に投入され
たことを確認する必要がある。
【００１７】図１の実施例では、遅延回路１０にてスイ
ッチ８１ 〜８ｎ が確実に投入される時間遅れをおい
て、消弧指令５３を出力している。変換装置４が消弧す
れば、コイル電流は抵抗へ転流して、コイルエネルギを
抵抗で消費させ、コイルを保護することができる。この
時スイッチ８１ 〜８ｎ は閉となっており、全体抵抗
値は低抵抗となっており、コイル電圧を規定値以下にす
る。コイル電流の減衰と共にスイッチ８１ 〜８ｎ の
うち１部のスイッチを開とし、抵抗値を上げコイル電流
を速く減衰させることができる。スイッチ８１ 〜８ｎ
の一部を開く方法としては、コイル５の電流を検出し
その検出値が或程度低下した条件、或いは抵抗７１ 〜
７ｎのいずれかの電圧を測定し或程度低下した条件で行
なうことができる。
ッチ８１ 〜８ｎ が確実に投入される時間遅れをおい
て、消弧指令５３を出力している。変換装置４が消弧す
れば、コイル電流は抵抗へ転流して、コイルエネルギを
抵抗で消費させ、コイルを保護することができる。この
時スイッチ８１ 〜８ｎ は閉となっており、全体抵抗
値は低抵抗となっており、コイル電圧を規定値以下にす
る。コイル電流の減衰と共にスイッチ８１ 〜８ｎ の
うち１部のスイッチを開とし、抵抗値を上げコイル電流
を速く減衰させることができる。スイッチ８１ 〜８ｎ
の一部を開く方法としては、コイル５の電流を検出し
その検出値が或程度低下した条件、或いは抵抗７１ 〜
７ｎのいずれかの電圧を測定し或程度低下した条件で行
なうことができる。
【００１８】本発明の実施例において、スイッチ８１
〜８ｎ をサイリスタ、ＧＴＯ等の半導体におきかえも
同様な効果を得ることができる。又、本発明はコイルの
常電導状態への転移時のみならず、コイルに過電圧が発
生した時等、種々の故障時にも適用できる。
〜８ｎ をサイリスタ、ＧＴＯ等の半導体におきかえも
同様な効果を得ることができる。又、本発明はコイルの
常電導状態への転移時のみならず、コイルに過電圧が発
生した時等、種々の故障時にも適用できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明のように本発明の超電導コイル
の保護装置によれば、超電導コイルが常電導に転移すれ
ば、超電導コイルに並列接続される抵抗の値は等価的に
低抵抗となるため、変換装置のバイパス運転が解除され
変換装置が消弧しても過電圧は発生することなく、更に
、超電導コル電流の減衰と共に、複数個のスイッチの一
部を開くことにより超電導コイルに並列接続される抵抗
の値は等価的に大きくなるため超電導コイル電流の減衰
を速くすることができる。
の保護装置によれば、超電導コイルが常電導に転移すれ
ば、超電導コイルに並列接続される抵抗の値は等価的に
低抵抗となるため、変換装置のバイパス運転が解除され
変換装置が消弧しても過電圧は発生することなく、更に
、超電導コル電流の減衰と共に、複数個のスイッチの一
部を開くことにより超電導コイルに並列接続される抵抗
の値は等価的に大きくなるため超電導コイル電流の減衰
を速くすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す超電導コイルの保護装
置のブロック図。
置のブロック図。
【図２】従来の超電導コイルシステムのブロック図。
１…交流母線、２…交流遮断器、３…整流器用変圧器、
４…変換装置、５…超電導コイル、６…直流遮断器、７
，７１ 〜７ｎ …抵抗、８，８１ 〜８ｎ …スイッ
チ、９…常電導転移検出回路、１０…遅延回路、５１…
オン指令、５２…バイパスペア指令、５３…オフゲート
出力指令。
４…変換装置、５…超電導コイル、６…直流遮断器、７
，７１ 〜７ｎ …抵抗、８，８１ 〜８ｎ …スイッ
チ、９…常電導転移検出回路、１０…遅延回路、５１…
オン指令、５２…バイパスペア指令、５３…オフゲート
出力指令。
Claims (1)
- 【請求項１】 交流側端子が交流遮断器を介して交流
系統に接続され、直流側端子に超電導コイルが接続され
る自己消弧可能な半導体素子によって構成される変換装
置を備え、前記交流系統と前記超電導コイル間でエネル
ギの授受を行なう装置において、前記超電導コイルに並
列接続される抵抗とスイッチからなる複数個の直列回路
と、前記超電導コイルが常電導に転移したことを検出す
る常電導転移検出回路と、この常電導転移検出回路に応
答し前記変換装置にバイパス運転指令を出すと共に前記
複数個のスイッチに一斉オン指令を出す手段と、これら
の指令から時間遅れを持って前記変換装置に消弧指令を
出す手段と、前記超電導コイル電流の減衰と共に、前記
スイッチの一部を開とする手段と、を具備して成る超電
導コイルの保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096643A JPH04325843A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超電導コイルの保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096643A JPH04325843A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超電導コイルの保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325843A true JPH04325843A (ja) | 1992-11-16 |
Family
ID=14170511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096643A Pending JPH04325843A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超電導コイルの保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04325843A (ja) |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3096643A patent/JPH04325843A/ja active Pending
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