KR100622740B1 - 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블 및 이를 이용한 퀀치 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블 및 이를 이용한 퀀치 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블은, 포머; 초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층; 상기 포머와 상기 초전도 도체층 사이에 개재되어 상기 포머를 둘러싸는 광섬유로 이루어진 도체층 퀀치 검출 코일; 상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;및 상기 절연층을 둘러싸는 차폐층;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 초전도 전력 케이블의 운용중에 발생하는 퀀치를 실시간으로 검출할 수 있다.
퀀치, 초전도 전력 케이블, 코일, 차폐층

Description

퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블 및 이를 이용한 퀀치 검출 장치 {Superconducting power-cable capable of quench detection and quench detection apparatus using the same}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 초전도 도체층의 퀀치 검출 구조를 구비한 종래의 초전도 전력 케이블의 횡 단면도.
도 2는 정상상태시 초전도 케이블내의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도.
도 3은 초전도 도체층의 퀀치 발생시 초전도 케이블내의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주름형 포머를 구비한 초전도 전력 케이블의 도체층의 퀀치 검출 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도체 소선 포머를 구비한 초전도 전력 케이블의 초전도 도체층의 퀀치 검출 장치의 구성도.
도 6은 초전도 차폐층의 퀀치 발생시 초전도 케이블내의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력 케이블의 도체층 또는 차폐층의 퀀치 검출 장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력 케이블의 도체층 또는 차폐층의 퀀치 검출 장치의 구성도.
본 발명은 초전도 전력 케이블 및 이를 이용한 퀀치 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초전도 전력 케이블의 운용중에 발생할 수 있는 초전도 선재의 퀀치(QUENCH)를 실시간으로 검출할 수 있는 초전도 전력 케이블과 이를 이용한 퀀치 검출 장치에 관한 것이다.
초전도체는 상온보다 매우 낮은 온도에서 전기저항이 완전히 사라져서 에너지 손실이 전혀 없는 완전 전도체로서, 다양한 분야에 응용되고 있으나 최근에는 대도시에서의 급증하는 전력수요를 충족시키기 위해 초전도 선재를 사용한 전력 케이블이 사용되고 있다.
초전도 선재를 사용한 전력 케이블은 구리보다 통전능력이 우수하여 기존에 구리를 사용한 전력 케이블보다 대용량의 전력을 전송할 수 있을 뿐만 아니라 송전 손실도 줄일 수 있다. 따라서, 대용량의 전력을 전송하기 위해 케이블의 단면적을 증가시킬 필요가 없으므로 케이블을 소형으로 제조하더라도 대용량의 전력을 효율적으로 전송할 수 있는 장점이 있다.
한편, 초전도체는 세가지 임계값 즉, 임계온도, 임계자장, 및 임계전류밀도 내에서만 초전도성이 유지되므로 임계값의 범위를 벗어나면 초전도성을 잃고 상전도 상태로 상전이 하게 된다. 따라서, 초전도 전력 케이블의 운용중에 초전도 선재의 초전도성이 유지되는지 여부를 체크할 필요가 있다.
도 1은 초전도 도체층의 퀀치 검출 구조를 구비한 종래의 초전도 전력 케이블의 횡 단면도이다. 도면을 참조하면, 초전도 전력 케이블은 포머(1), 초전도 선재로 구성되어 포머(1)를 감싸는 도체층(2), 도체층(2)을 절연하는 절연층(3), 및 전기적인 차폐를 위해 절연층(3)을 감싸는 차폐층(4)을 구비한다. 포머(1)의 표면을 평탄하기 위해 포머(1) 및 도체층(2) 사이에 개재되어 포머(1)를 감싸는 평활층(미도시)이 더 포함될 수도 있다.
상기 도체층(2)은 포머(1)의 원주면에 배열된 테이프 형상의 초전도 선재로 구성된 층으로서, 대용량의 전력을 송전하기 위해 다층구조로 형성된다. 상기 초전도 선재는 초전도 선재 자체의 결함, 케이블링 과정에서 발생할 수 있는 결함, 및 초전도 선재를 임계온도 이하로 유지시켜 주는 냉매에 포함된 불순물로 인한 냉각 장치의 결함 등으로 인해 전술한 임계영역을 벗어나서 초전도성을 잃는 현상이 종종 발생된다. 이와 같이 초전도체가 초전도성을 잃고 상전도 상태로 상전이 하는 현상을 퀀치라고 칭한다.
이와 같이, 초전도 전력 케이블의 어느 초전도 선재에 퀀치가 발생하여 상전 도 상태로 상전이하면 흘릴 수 있는 전류의 양이 줄어들게 된다. 따라서, 초전도 도체층(2)의 각 층마다 흐르는 전류의 양이 균일하도록 초전도 전력 케이블이 제조되더라도, 퀀치가 발생하는 경우에는 여분의 전류는 퀀치가 발생하지 않은 다른 초전도 선재로 흐르게 되어 결과적으로 퀀치가 발생하지 않은 다른 초전도 선재들도 임계전류를 초과할 우려가 커지게 된다. 만일 임계전류를 초과하여 다른 초전도 선재들도 퀀치가 발생한다면 케이블 전체가 초전도 상태가 깨어지게 되어 케이블의 송전 능력이 크게 저하된다.
따라서, 초전도 전력 케이블의 운전중에 퀀치의 발생을 검출하는 것이 중요하게 된다. 이를 위해 도체층(2)의 길이방향의 양단에 구비된 전압 단자(5)를 이용하여 양단의 전압을 측정하는 것에 의해 퀀치를 검출할 수 있으나, 초전도 전력 케이블의 도체층(2)에는 고전압이 인가 되기 때문에 퀀치에 의해 발생하는 미세한 신호는 측정이 불가능하다. 만일, 측정이 가능하다고 할지라도 고전압으로 인해 계측기가 손상되므로 실제 전력을 전송할 때에는 퀀치의 검출이 불가능하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 초전도 전력 케이블의 운용시에 발생하는 퀀치를 감지할 수 있는 초전도 전력 케이블 및 이를 이용한 퀀치 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 초전도 전력 케이블은, 포머; 초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층; 상기 포머와 상기 초전도 도체층 사이에 개재되어 상기 포머를 둘러싸는 광섬유로 이루어진 도체층 퀀치 검출 코일; 상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;및 상기 절연층을 둘러싸는 차폐층;을 포함한다.
본 발명에 따른 초전도 전력 케이블에 있어서, 상기 차폐층은 초전도 선재로 구성되며, 상기 차폐층을 둘러싸는 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 초전도 전력 케이블에 있어서, 상기 차폐층 퀀치 검출 코일은 광섬유 또는 도체로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 초전도 전력 케이블에 있어서, 상기 포머의 표면에는 다수의 요철부가 형성되어, 상기 도체층 퀀치 검출 코일은 다수의 상기 요철부 중 어느 하나의 요철부의 오목부를 둘러싸는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치는, 초전도 전력 케이블과, 상기 초전도 전력 케이블에 연결된 신호 처리부를 포함하며,
상기 초전도 전력 케이블은, 포머; 초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층; 상기 포머와 상기 초전도 도체층 사이에 개재되어 상기 포머를 둘러싸는 광섬유로 이루어진 도체층 퀀치 검출 코일; 상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;및 상기 절연층을 둘러싸는 차폐층;을 포함하며,
상기 신호 처리부는, 상기 도체층 퀀치 검출 코일에 연결되어 상기 도체층 퀀치 검출 코일의 입사광을 발생시키고, 상기 도체층 퀀치 검출 코일에서 편광된 출사광을 수광하여 도체층 퀀치 발생 신호를 출력한다.
본 발명에 따른 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치에 있어서, 상기 초전도 전력 케이블은, 차폐층이 초전도 선재로 구성되고 상기 차폐층을 둘러싸는 광섬유로 이루어진 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하고,
상기 신호 처리부는, 상기 차폐층 퀀치 검출 코일에 연결되어 상기 차폐층 퀀치 검출 코일의 입사광을 발생시키고, 상기 차폐층 퀀치 검출 코일에서 편광된 출사광을 수광하여 차폐층 퀀치 발생 신호를 더 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치에 있어서, 상기 초전도 전력 케이블은, 차폐층이 초전도 선재로 구성되고 상기 차폐층을 둘러싸는 도체 재질의 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하고,
상기 차폐층 퀀치 검출 코일에 연결되어 차폐층의 퀀치시 상기 차폐층 퀀치 검출 코일의 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 정상상태시 초전도 전력 케이블의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도이고, 도 3은 초전도 도체층의 퀀치 발생시 초전도 케이블의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 도체층(2)을 형성하는 각각의 초전도 선재에 균일하게 전류가 흐를 경우에는, 도체층(2)의 외부에는 일정한 크기의 외부 자기장(6b)이 형성되나, 도체층(2)의 내부에는 자기장이 형성되지 않는다. 그러나, 케이블 운용 도중에 일부 초전도 선재(7)가 초전도성을 잃어 퀀치가 발생하면, 퀀치된 초전도 선재(7)에 흐르는 전류는 감소하고, 여분의 전류는 주변의 초전도 선재에 재분배되어 흐르게 되어, 도 3에 도시된 바와 같이 도체층의 내부에 자기장(6a)이 형성된다. 따라서, 도체층(2)의 내부에 흐르는 자기장(6a)의 변화를 감지함으로써 도체층(2)의 퀀치를 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주름형 포머를 구비한 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, 상기 장치는 도체층(2)의 내부의 자기장(6a)의 변화를 감지하는 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 구비한 초전도 전력 케이블(10)과 퀀치 발생시 퀀치 신호를 검출하는 신호 처리부(11)를 포함한다.
초전도 전력 케이블(10)은 주름형 포머(1a), 초전도 선재로 구성되어 주름형 포머(1a)를 둘러싸는 도체층(2), 도체층(2)을 둘러싸는 절연층(3), 및 절연층(3)을 둘러싸는 차폐층(4)을 포함하되, 주름형 포머(1a)를 링형으로 감싸도록 설치된 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 더 구비한다.
본 실시예에 따른 주름형 포머(1a)는 표면에 다수의 요철부가 형성된 포머로서, 내부에는 중공부가 형성되어 초전도 선재가 초전도성을 유지하도록 임계온도 이하로 냉각시켜 주는 액체질소의 통로가 된다.
도체층 퀀치 검출 코일(8)은 초전도 도체층(2)의 퀀치를 검출하기 위해, 주름형 포머(1a)와 도체층(2) 사이에 개재되어, 주름형 포머(1a)를 링형으로 둘러싸는 광섬유 코일이다. 도체층 퀀치 검출 코일(8)은 도체층(2)에 퀀치가 발생하는 경우에, 자기장의 변화를 검출하여 도체층 퀀치 검출 코일(8)의 양단에 연결된 신호 처리부(11)로 전달한다. 그리고, 도체층 퀀치 검출 코일(8)은 광섬유로 이루어져 있어, 도체층(2)과의 전기적인 간섭을 일으키지 않으므로 초전도 전력 케이블(10)의 전력전송에 영향을 미치지 않는다.
신호 처리부(11)는 초전도 전력 케이블(10)의 외부에 설치되어, 도체층(2)에 퀀치가 발생하는 경우에 도체층 퀀치 검출 코일(8)에 발생한 퀀치 신호를 검출한다. 신호 처리부(11)는 레이저 다이오드와 같은 광발생 소자인 발광부(12)과, 포토 다이오드와 같은 광검출소자인 수광부(13)를 구비한다. 따라서, 신호 처리부(11)는 도체층 퀀치 검출 코일(8)의 일단에 연결된 발광부(12)에서 발생된 빛을 도체층 퀀치 검출 코일(8)로 입사시키고, 도체층 퀀치 검출 코일(8)로부터 출사된 빛을 도체층 퀀치 검출 코일(8)의 타단에 연결된 수광부(13)를 통해 수광한다.
상기와 같이 구성된 초전도 전력 케이블(10)의 퀀치 검출 과정을 이하 설명한다.
발광부(12)에서 발생되어 도체층 퀀치 검출 코일(8)로 입사된 빛은, 광검출 소자인 수광부(13)에 의해 전기신호로 검출된다. 만일, 도체층(2)에 퀀치가 발생하면 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 통과하는 빛은 자기장의 변화에 의해 편광되어 수광부(13)로 출력된다.
즉, 자기장 내의 투명물질에 평면 편광된 빛을 입사시키면 상기 투명물질을 통과하여 나오는 빛의 편광면은 회전된다는 패러데이의 광자기 법칙에 따라, 퀀치가 발생하지 않은 경우에는 도체층(2)의 내부에는 자기장의 크기가 0이 되므로, 포머를 횡권한 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 통과하는 빛의 편광면은 회전하지 않는다. 하지만, 퀀치가 발생한 경우에는 도체층(2)의 내부 자기장(6a)의 크기가 0 보다 큰 값으로 되므로 빛의 편광면이 회전하게 된다.
상기 편광면이 회전하는 각도는 아래의 수식과 같다.
θ= kN∮H·dl= kNI (θ: 편광면 회전각도, k: 비례상수, N: 포머를 횡권한 광섬유의 횡권수 I: 자기장 크기)
따라서, 자기장의 크기가 클수록, 포머를 횡권한 도체층 퀀치 검출 코일(8)의 횡권수가 많아질수록 편광면의 회전각도가 커지게 된다. 이와 같이 편광된 빛은 수광부(13)로 출력되는데, 편광면(미도시)을 통과한 빛의 세기에 따라 아래와 같이 수광부(13)에서 전압이 발생되고, 이를 통해 퀀치 발생을 감지할 수 있다.
VOUT ∝ VIN SIN(2θ) (VOUT : 수광부 출력전압, VIN : 발광부 입력전압, θ: 편광면 회전각도)
퀀치의 발생여부를 민감하게 감지하기 위해서는, 상기 수식에서 설명한 바와 같이 포머주위에 도체층 퀀치 검출 코일(8)의 횡권수를 높이는 것이 바람직하다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이 주름형 포머(1a)의 표면에 형성된 다수의 요철부 중 어느 하나의 요철부의 오목부를 둘러싸도록 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 설치함으로써, 초전도 전력 케이블(10)의 외경에 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도체 소선 포머를 구비한 초전도 전력 케이블의 도체층의 퀀치 검출 장치의 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 초전도 전력 케이블(10)은 구리와 같은 도체 소선형 포머(1b)를 사용하므로, 도 4의 주름형 포머(1a)와 달리 초전도 전력 케이블(10)의 표면은 평탄하다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 소정의 얇은 층으로 도체 소선형 포머(1b)를 둘러싸서, 초전도 전력 케이블(10)의 외경에 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 초전도 전력 케이블(10)의 차폐층(4)은 통상의 도체로 구성될 수도 있지만, 초전도 선재로 이루어질 수도 있다. 따라서, 도체층은 물론 초전도 차폐층에도 퀀치가 발생할 수 있다.
도 6은 초전도 차폐층의 퀀치 발생시 초전도 케이블내의 자기장 분포를 도시한 초전도 전력 케이블의 단면도이다. 퀀치가 발생하지 않은 초전도 차폐층(4)은 도체층(2)에서 발생된 자속을 완전히 차단하므로, 초전도 차폐층(4)의 내부에는 일정한 크기의 자기장이 형성되나, 초전도 차폐층(4)의 외부에는 자기장이 형성되지 않는다. 그러나, 초전도 전력 케이블(10)의 운용 도중에 일부 초전도 선재(14)가 초전도성을 잃어 퀀치가 발생하면, 도 6에 도시된 바와 같이 퀀치가 발생한 초전도 차폐층(4)의 일부 초전도 선재(14)로 자속이 누설되어 초전도 차폐층(4)의 외부에는 자기장(15)이 형성된다. 따라서, 초전도 차폐층(4)의 외부 자기장(15)의 변화를 감지함으로써, 초전도 차폐층(4)의 퀀치를 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력 케이블의 도체층 또는 차폐층의 퀀치 검출 장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, 상기 장치는 초전도 전력 케이블(10), 초전도 전력 케이블(10)에 연결되어 도체층(2) 및 초전도 차폐층(4)의 퀀치를 검출하는 신호처리부(12)를 포함한다.
초전도 전력 케이블(10)은 주름형 포머(1a), 초전도 도체층(2), 절연층(3), 차폐층(4), 및 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 포함하되, 초전도 차폐층(4)을 둘러싸는 구리로 이루어진 차폐층 퀀치 검출 코일(15)을 더 구비한다. 도 7의 실시예는 주름형 포머(1a)를 구비한 초전도 전력 케이블(10)을 예로 설명하지만, 도체 소선 형 포머(1b)가 구비된 초전도 전력 케이블(10)이 사용될 수 있음은 물론이다. 도체층 퀀치 검출 코일(8) 및 차폐층 퀀치 검출 코일(15)의 양단은 발광부(12) 및 수광부(13)에 각각 연결되므로, 신호처리부(12)는 도체층(2) 뿐만 아니라 차폐층(4)의 퀀치도 검출할 수 있다. 퀀치를 검출하는 과정은 도 4에 설명된 과정과 동일하다.
한편, 차폐층 퀀치 검출 코일(15)은 도체층 퀀치 검출 코일(8)과 마찬가지로 광섬유로 구성될 수 있음은 물론, 구리와 같은 도체로 구성될 수도 있다. 왜냐하면, 고전압이 인가되는 초전도 도체층(2)과 달리 초전도 차폐층(4)은 접지되므로, 초전도 차폐층(4)과 차폐층 퀀치 검출 코일(15)이 연결되더라도 전기적인 문제가 발생하지 않기 때문이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력 케이블의 도체층 또는 차폐층의 퀀치 검출 장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, 상기 장치는 초전도 전력 케이블(10), 초전도 전력 케이블(10)에 연결되어 도체층(2)의 퀀치를 검출하는 신호처리부(12), 및 초전도 전력 케이블(10)에 연결되어 차폐층(4)의 퀀치를 검출하는 전압 검출부(16)를 포함한다.
초전도 전력 케이블(10)은 주름형 포머(1a), 초전도 도체층(2), 절연층(3), 차폐층(4), 및 도체층 퀀치 검출 코일(8)을 포함하되, 초전도 차폐층(4)을 둘러싸는 도체로 이루어진 차폐층 퀀치 검출 코일(15)을 더 구비한다. 도 8의 실시예는 주름형 포머(1a)를 구비한 초전도 전력 케이블(10)을 예로 설명하지만, 도체 소선 포머(1b)가 구비된 초전도 전력 케이블(10)이 사용될 수 있음은 물론이다.
차폐층(4)에 퀀치가 발생하지 않은 경우, 즉 차폐층(4)의 외부에 자속이 누설되지 않으면 차폐층 퀀치 검출 코일(15)에는 전압이 유기되지 않는다. 그러나, 차폐층(4)에 퀀치가 발생한 경우, 즉 차폐층(4)의 외부로 자속이 누설되어 차폐층 퀀치 검출 코일(15)에는 소정 전압이 유기된다. 따라서, 차폐층 퀀치 검출 코일(15)의 양단에 연결된 전압 검출부(16)에 의해 전압 신호가 검출됨으로써 차폐층(4)의 퀀치를 검출할 수 있다. 전압 검출부(16)로는 전압계, 오실로스코프 등이 사 용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 도체층(2)의 퀀치 발생시에는 광신호를 처리하는 신호 처리부(11)에 의해 퀀치가 검출되고, 차폐층(4)의 퀀치 발생시에는 전압 신호를 검출하는 전압 검출부(16)에 의해 퀀치가 검출된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면, 초전도 전력 케이블의 전력전송에 영향을 주지 않고 초전도 전력 케이블의 운용중에 발생하는 퀀치를 실시간으로 검출할 수 있다.

Claims (10)

  1. 포머;
    초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층;
    상기 포머와 상기 초전도 도체층 사이에 개재되어 상기 포머를 둘러싸는 도체층 퀀치 검출 코일;
    상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;및
    상기 절연층을 둘러싸는 차폐층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도체층 퀀치 검출 코일은 광섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐층은 초전도 선재로 구성되며,
    상기 차폐층을 둘러싸는 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 차폐층 퀀치 검출 코일은 광섬유 또는 도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 포머의 표면에는 다수의 요철부가 형성되어, 상기 도체층 퀀치 검출 코일은 다수의 상기 요철부 중 어느 하나의 요철부의 오목부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  6. 포머;
    초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층;
    상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;
    초전도 선재로 구성되어 상기 절연층을 둘러싸는 차폐층; 및
    상기 차폐층을 둘러싸는 차폐층 퀀치 검출 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차폐층 퀀치 검출 코일은 광섬유 또는 도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 퀀치 검출이 가능한 초전도 전력 케이블.
  8. 초전도 전력 케이블과,
    상기 초전도 전력 케이블에 연결된 신호 처리부를 포함하며,
    상기 초전도 전력 케이블은,
    포머;
    초전도 선재로 구성되어 상기 포머를 둘러싸는 초전도 도체층;
    상기 포머와 상기 초전도 도체층 사이에 개재되어 상기 포머를 둘러싸는 광섬유로 이루어진 도체층 퀀치 검출 코일;
    상기 초전도 도체층을 둘러싸는 절연층;및
    상기 절연층을 둘러싸는 차폐층;을 포함하며,
    상기 신호 처리부는, 상기 도체층 퀀치 검출 코일에 연결되어 상기 도체층 퀀치 검출 코일의 입사광을 발생시키고, 상기 도체층 퀀치 검출 코일에서 편광된 출사광을 수광하여 도체층 퀀치 발생 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 초전도 전력 케이블은, 차폐층이 초전도 선재로 구성되고 상기 차폐층을 둘러싸는 광섬유로 이루어진 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는, 상기 차폐층 퀀치 검출 코일에 연결되어 상기 차폐층 퀀치 검출 코일의 입사광을 발생시키고, 상기 차폐층 퀀치 검출 코일에서 편광된 출사광을 수광하여 차폐층 퀀치 발생 신호를 더 출력하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 초전도 전력 케이블은, 차폐층이 초전도 선재로 구성되고 상기 차폐층을 둘러싸는 도체 재질의 차폐층 퀀치 검출 코일을 더 포함하고,
    상기 차폐층 퀀치 검출 코일에 연결되어 차폐층의 퀀치시 상기 차폐층 퀀치 검출 코일의 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력 케이블의 퀀치 검출 장치.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011129245A1 (ja) * 2010-04-12 2011-10-20 株式会社フジクラ 超電導線材、超電導コイル、及び超電導保護装置
KR101798659B1 (ko) * 2011-04-27 2017-11-16 엘에스전선 주식회사 초전도 케이블 장치
CN102543296A (zh) * 2012-03-22 2012-07-04 江苏中煤电缆股份有限公司 一种综合橡套软电缆
CN102645572B (zh) * 2012-04-24 2014-07-30 中国科学院电工研究所 一种远距离的超导输电电缆电压降测量装置
US9240681B2 (en) 2012-12-27 2016-01-19 General Electric Company Superconducting coil system and methods of assembling the same
WO2015110148A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-30 Abb Technology Ltd A power cable assembly device and a power cable provided with such a device
CN104157366B (zh) * 2014-07-31 2017-08-08 上海超导科技股份有限公司 内封测量光纤的超导带材及其制备方法、装置
CN110426661B (zh) * 2019-08-13 2020-12-22 上海交通大学 超导材料的临界电流测量方法、***及介质
CN113270224B (zh) * 2021-05-20 2022-08-16 中国科学院合肥物质科学研究院 一种耐高电压的超导电缆电位探测线绝缘引出结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6433977A (en) * 1987-07-29 1989-02-03 Fujitsu Ltd Detecting method for superconducting phase difference
JPS6452331A (en) * 1987-08-21 1989-02-28 Hitachi Cable Superconductive power cable line
EP0538072A2 (en) * 1991-10-17 1993-04-21 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting superconductor quench and method and apparatus for preventing superconductor quench
JPH08122369A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 交流通電特性試験装置
JPH10239260A (ja) 1997-02-25 1998-09-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線の臨界電流値を測定する方法および装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3997235A (en) * 1975-03-27 1976-12-14 General Electric Company Shielded power cable separable connector module with snuffer liner having reduced arc-quenching gas generating portion
US4140021A (en) * 1976-10-08 1979-02-20 Agency Of Industrial Science & Technology Method and device for monitoring superconducting system
US5289128A (en) * 1992-03-27 1994-02-22 Picker International, Inc. Superconducting gradient shield coils
US5061680A (en) * 1989-07-31 1991-10-29 Biomagnetic Technologies, Inc. Superconducting biomagnetometer with remote pickup coil
US4989989A (en) * 1989-08-31 1991-02-05 Westinghouse Electric Corp. Hydraulic sensor for quench detection and location in superconductors
US5289728A (en) * 1990-11-08 1994-03-01 Jr Johanson, Inc. Flow-no-flow tester
JP2886738B2 (ja) 1992-06-26 1999-04-26 キヤノン株式会社 超伝導モーター、超伝導マグネット装置及び超伝導アクチュエータ
DE69612816T2 (de) * 1995-11-01 2001-12-20 Kabushiki Kaisha Y.Y.L., Gifu Supraleitende Spule
US5683179A (en) * 1995-12-15 1997-11-04 Northrop Grumman Corporation Apparatus and method for thermoluminescent quench detection for superconducting devices
JPH11162269A (ja) 1997-11-27 1999-06-18 Toshiba Corp 超電導機器
US6448501B1 (en) * 1998-03-30 2002-09-10 Mcintyre Peter M. Armored spring-core superconducting cable and method of construction
US6864430B2 (en) 1999-09-09 2005-03-08 Southwire Company Superconducting cable having a flexible former

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6433977A (en) * 1987-07-29 1989-02-03 Fujitsu Ltd Detecting method for superconducting phase difference
JPS6452331A (en) * 1987-08-21 1989-02-28 Hitachi Cable Superconductive power cable line
EP0538072A2 (en) * 1991-10-17 1993-04-21 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting superconductor quench and method and apparatus for preventing superconductor quench
EP0538072A3 (en) 1991-10-17 1993-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting superconductor quench and method and apparatus for preventing superconductor quench
JPH08122369A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 交流通電特性試験装置
JPH10239260A (ja) 1997-02-25 1998-09-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線の臨界電流値を測定する方法および装置

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