JPH08196030A - 極低温ケーブルの終端接続装置 - Google Patents

極低温ケーブルの終端接続装置

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JPH08196030A
JPH08196030A JP1987695A JP1987695A JPH08196030A JP H08196030 A JPH08196030 A JP H08196030A JP 1987695 A JP1987695 A JP 1987695A JP 1987695 A JP1987695 A JP 1987695A JP H08196030 A JPH08196030 A JP H08196030A
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JP
Japan
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insulating
container
conductor
gas
cryogenic
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Application number
JP1987695A
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English (en)
Inventor
Daisuke Miura
大介 三浦
Satoru Tanaka
悟 田中
Chikushi Hara
築志 原
Hideo Ishii
英雄 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Gas Or Oil Filled Cable Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 超電導ケーブル11の導体29と引出し導体49を
LN2 容器13内で接続する。引出し導体49をLN2 容器
13、絶縁ガス容器15、油入ブッシング17を通して引き出
す。LN2 容器13内と絶縁ガス容器15内を第一の絶縁性
隔壁35で遮断する。絶縁ガス容器15内と油入ブッシング
17内を第二の絶縁性隔壁47で遮断する。 【効果】 LN2 75と窒素ガス77が第一の絶縁性隔壁35
により分離されるため安定した電気絶縁性能が得られ
る。窒素ガスの圧力をLN2 と関係なく設定できるた
め、電気絶縁性と熱絶縁性の最適設計ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LN2 (液体窒素)な
どの極低温液体で冷却された極低温ケーブル(超電導ケ
ーブル、極低温抵抗ケーブルなど)の終端接続装置に関
するものである。
【0002】
【従来技術】極低温ケーブルの終端接続装置は、一端が
極低温ケーブルの導体に接続され、他端が大気中に露出
する引出し導体を備えている。引出し導体は通常、電気
および熱の良導体である銅で構成される。引出し導体の
一端側は、極低温液体中に浸漬されるため極低温とな
り、他端側は大気中に露出するため常温となり、その間
は極低温から常温までの温度勾配部となる。
【0003】極低温ケーブルの終端接続装置は、このよ
うな温度勾配を有する引出し導体を電気的に絶縁すると
同時に、外部から極低温部への熱流入を極力抑制するこ
とが必要である。このような考え方から従来、引出し導
体の一端側を極低温液体中で極低温ケーブルの導体と接
続し、他端側を油入ブッシングを通して大気中に引き出
し、中間の温度勾配部を前記引出し導体の一端側に満た
された極低温液体から気化してくるガスで絶縁する構造
の終端接続装置が提案されている(特開昭49−136
87号公報)。
【0004】常温側に油入ブッシングを用いることは、
安定した電気絶縁性能を得るのに有効である。また引出
し導体の温度勾配部をガスで電気絶縁することは、ガス
の熱絶縁性を利用して、周囲からの熱流入を小さく抑え
ることができるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来提案
されているこのタイプの終端接続装置は、引出し導体の
温度勾配部の電気絶縁を、極低温液体が気化したガスで
行っているため、次のような問題がある。
【0006】すなわち、極低温液体とそれが気化したガ
スは同じ容器に入っており、液体とガスの界面は引出し
導体を伝わって流入する熱により沸騰状態にある。この
ため液相、気相の状態が一定せず、圧力の変動も大き
く、電気絶縁特性が不安定である。
【0007】またガスは、圧力を高くすると、電気絶縁
性能が向上する一方、熱絶縁性が低下する傾向がある
(圧力を低くするとその反対になる)。しかし従来の装
置は、極低温液体とガスが同じ容器に入っており、容器
内は極低温液体を加圧過冷却の状態に保つためほぼ一定
の圧力に保たれている。その結果、引出し導体の温度勾
配部を絶縁するガスの圧力もほぼ一定となり、電気絶縁
性と熱絶縁性の兼ね合いを最適に調整することが困難で
ある。
【0008】本発明の目的は、以上の問題点に鑑み、電
気絶縁特性が安定で、しかも引出し導体の温度勾配部を
絶縁するガスの圧力を極低温液体とは関係なく設定する
ことが可能な極低温ケーブルの終端接続装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の極低温ケーブルの終端接続装置は、極低温ケー
ブルの端部に取り付けられた極低温液体容器と、極低温
液体容器の先端に取り付けられた絶縁ガス容器と、絶縁
ガス容器の先端に取り付けられた油入ブッシングと、前
記極低温液体容器の内部と絶縁ガス容器の内部とを遮断
する第一の絶縁性隔壁と、前記絶縁ガス容器の内部と油
入ブッシングの内部とを遮断する第二の絶縁性隔壁と、
一端が極低温液体容器内で極低温ケーブルの導体と接続
され、そこから第一の絶縁性隔壁を気密液密に貫通し、
絶縁ガス容器内を通り、第二の絶縁性隔壁を気密液密に
貫通し、油入ブッシング内を通って、他端が油入ブッシ
ングの先端から突出する引出し導体とを備え、前記極低
温液体容器内に極低温液体を充填して引出し導体と極低
温ケーブルの導体との接続部を電気的に絶縁すると共
に、絶縁ガス容器内に絶縁ガスを充填して引出し導体を
電気的、熱的に絶縁した、ことを特徴とするものであ
る。
【0010】極低温液体としては電気絶縁性の良好なL
2 (液体窒素)を使用することが好ましく、絶縁ガス
としては加圧窒素ガスを用いることが好ましい。
【0011】
【作用】上記のような構成にすると、極低温ケーブルの
導体と引出し導体との接続部を絶縁する極低温液体と、
引出し導体の温度勾配部を絶縁する絶縁ガスが第一の絶
縁性隔壁により分離されるため、極低温液体を沸騰させ
ないように、その温度、圧力を制御することが可能とな
り、電気的特性が安定する。
【0012】また引出し導体の温度勾配部を絶縁する絶
縁ガスの圧力を、極低温ケーブルの導体と引出し導体と
の接続部を絶縁する極低温液体の圧力とは関係なく、独
自に設定できるので、引出し導体の温度勾配部の電気絶
縁性と熱絶縁性が最適となる圧力を自由に選定すること
が可能となる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す。この実施例
は本発明を超電導電力ケーブルの終端接続装置に適用し
たものである。この終端接続装置は、超電導電力ケーブ
ル11の端部に取り付けられたLN2 容器13を備えて
いる。LN2 容器13の先端には絶縁ガス容器15が取
り付けられ、さらに絶縁ガス容器15の先端(上端)に
は油入ブッシング17が取り付けられている。図示の例
では、LN2 容器13が水平配置、絶縁ガス容器15お
よび油入ブッシング17が垂直配置となっているが、超
電導ケーブル11の端部が垂直に立ち上がる場合は、L
2 容器13も垂直配置となる。
【0014】LN2 容器13は、内部容器19と外部容
器21の間に真空断熱層23を有するクライオスタット
の形態である。符号25は真空引き口、27はLN2
給口(又は排出口)である。このLN2 容器13内には
超電導ケーブル11の導体29が絶縁層31を段剥ぎし
た状態で導入されている。
【0015】この実施例における超電導ケーブル11は
例えばAC66kV超電導電力ケーブルである。このケ
ーブルの導体29はLN2 により冷却されたBi系銀シ
ースの超電導導体、絶縁層31はLN2 を含浸させた二
軸延伸ポリプロピレン半合成紙(OPPL紙)である。
LN2 容器13内に位置する絶縁層31の外周には電界
緩和用のエポキシベルマウス33が装着されている。
【0016】またLN2 容器13の先端側には、LN2
容器13の内部と絶縁ガス容器15の内部とを遮断する
第一の絶縁性隔壁35が設置されている。第一の絶縁性
隔壁35は両端外周面が先細りのテーパー面となってい
る絶縁筒の形態である。第一の絶縁性隔壁35の材質と
しては低温歪み特性の良好なエポキシ系FRP(繊維強
化プラスチック)またはEPR(エチレンプロピレンゴ
ム)などが好適である。この第一の絶縁性隔壁35の長
さは、後述する絶縁ガス容器15内の窒素ガス77の液
化が起こらない寸法に設定されている。
【0017】絶縁ガス容器15は、ステンレス製の内部
容器37、スーパーインシュレーション等からなる断熱
層39およびステンレス製の外部容器41で構成され
る。符号43は絶縁ガス供給口、45は絶縁ガス排出口
である。この絶縁ガス容器15の長さは、引出し導体4
9の油入ブッシング17内の絶縁油73と接する部分が
常温となるように設定した。絶縁ガス容器15と油入ブ
ッシング17との間には、この両者の内部を遮断する第
二の絶縁性隔壁47が設置されている。この第二の絶縁
性隔壁47は、下方にいくほど内外径が小さくなるテー
パー管の形態である。第二の絶縁性隔壁47の材質はエ
ポキシ系FRPなどが好適である。
【0018】また符号49は極低温領域から常温領域に
引き出される引出し導体である。この引出し導体49は
内部にLN2 などの極低温液体を流さないタイプであ
る。引出し導体49は、マルチコンタクト(摺動型接続
器)51、下部電流リード53、可撓接続導体55及び
上部電流リード57などから構成されている。各構成部
品はいずれも銅製である。
【0019】マルチコンタクト51はLN2 容器13内
に位置し、超電導ケーブル11の導体29と半田59に
より半田付け接続されている。下部電流リード53は第
一の絶縁性隔壁35の中心を気密液密に貫通している。
可撓接続導体55の外周にはシールド61が被せてあ
る。上部電流リード57は、絶縁ガス容器15の中心を
通り、第二の絶縁性隔壁47の中心を気密液密に貫通
し、油入ブッシング17の中心を通って、その上端部が
大気中に突出している。大気中に突出した上部電流リー
ド57の上端部にはシールドリング63が取り付けられ
ている。
【0020】油入ブッシング17は、引出し導体49の
上部電流リード57の外周に取り付けられたストレスコ
ーン65、ストレスコーン65の中間部外周に装着され
た一対のエポキシベルマウス67A、67B、ストレス
コーン65の周囲に設置された磁器製の碍管69、碍管
69の上端を密閉する蓋板71、碍管69の内部に充填
された絶縁油73などから構成されている。図示を省略
したが、碍管69の外周面にはかさ形のフランジが多段
に形成されている。
【0021】LN2 容器13内には加圧過冷却状態(約
5気圧、約68K)のLN2 75が充填される。絶縁ガ
ス容器15内には約3気圧の窒素ガス77が充填され
る。引出し導体49は、大気中に突出する部分と油入ブ
ッシング17内に位置する部分が常温であり、LN2
器13内のLN2 75に接触する部分が極低温であり、
その間が常温から極低温に至る温度勾配部である。
【0022】引出し導体47と極低温ケーブルの導体2
9との接続部は、LN2 75によって極低温に冷却され
ると共に電気的に絶縁される。LN2 75は絶縁油と同
等の耐圧を有しているため、LN2 容器13は十分小型
化することが可能である。LN2 の設計ストレスは9k
V/mm程度にすることができ、LN2 −エポキシ又は
EPR(第一の絶縁性隔壁)沿面の設計ストレスは1k
V/mm程度にすることができる。第一の絶縁性隔壁3
5の端部外周面をテーパー形にすることにより、LN2
75と第一の絶縁性隔壁35の沿面距離を大きくでき、
電気絶縁性を安定させることができる。
【0023】絶縁ガス容器15内の引出し導体49は窒
素ガス77によって外部から電気的、熱的に絶縁され
る。加圧窒素ガスの設計ストレスは5kV/mm程度に
することができ、窒素ガス−エポキシ(第一および第二
の絶縁性隔壁)沿面の設計ストレスは1kV/mm程度
にすることができる。
【0024】以上の構成により電流3000A、電圧6
6kVの通電試験および350kVのインパルス試験に
耐え得る超電導ケーブルの終端接続装置を構成すること
ができる。
【0025】以上の実施例は超電導ケーブルの終端接続
装置について説明したが、本発明は極低温抵抗ケーブル
の終端接続装置にも同様に適用可能である。また絶縁ガ
ス容器に充填する絶縁ガスとしては窒素ガスの代わりに
Arガス、Neガスなどを使用することも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
低温液体容器と絶縁ガス容器とを別に設け、極低温液体
容器内の極低温液体と絶縁ガス容器内の絶縁ガスとを第
一の絶縁性隔壁により分離したため、極低温液体を沸騰
しない状態に保つことができ、安定した電気的特性を得
ることができる。また絶縁ガス容器内の絶縁ガスの圧力
を、極低温液体容器内の極低温液体の圧力とは関係な
く、独自に設定できるので、引出し導体の温度勾配部の
電気絶縁性と熱絶縁性が最適となる圧力を選定すること
ができ、周囲からの熱流入を少なく抑えることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る超電導電力ケーブル
の終端接続装置を示す断面図。
【符号の説明】
11:超電導電力ケーブル 13:LN2 容器 15:絶縁ガス容器 17:油入ブッシング 29:超電導電力ケーブル11の導体 35:第一の絶縁性隔壁 47:第二の絶縁性隔壁 49:引出し導体 59:半田 73:絶縁油 75:LN2 (液体窒素) 77:窒素ガス
フロントページの続き (72)発明者 原 築志 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町4番1号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 石井 英雄 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町4番1号 東京電力株式会社電力技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】極低温ケーブル(11)の端部に取り付け
    られた極低温液体容器(13)と、 極低温液体容器(13)の先端に取り付けられた絶縁ガ
    ス容器(15)と、 絶縁ガス容器(15)の先端に取り付けられた油入ブッ
    シング(17)と、 前記極低温液体容器(13)の内部と絶縁ガス容器(1
    5)の内部とを遮断する第一の絶縁性隔壁(35)と、 前記絶縁ガス容器(15)の内部と油入ブッシング(1
    7)の内部とを遮断する第二の絶縁性隔壁(47)と、 一端が極低温液体容器(13)内で極低温ケーブルの導
    体(29)と接続され、そこから第一の絶縁性隔壁(3
    5)を気密液密に貫通し、絶縁ガス容器(15)内を通
    り、第二の絶縁性隔壁(47)を気密液密に貫通し、油
    入ブッシング(17)内を通って、他端が油入ブッシン
    グ(17)の先端から突出する引出し導体(49)とを
    備え、 前記極低温液体容器(13)内に極低温液体(75)を
    充填して引出し導体(49)と極低温ケーブルの導体
    (29)との接続部を電気的に絶縁すると共に、絶縁ガ
    ス容器(15)内に絶縁ガス(77)を充填して引出し
    導体(47)を電気的、熱的に絶縁した、 ことを特徴とする極低温ケーブルの終端接続装置。
  2. 【請求項2】極低温液体(75)が液体窒素であり、絶
    縁ガス(77)が加圧窒素ガスである請求項1記載の終
    端接続装置。
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