電気機器用交流超電導巻線に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62302030
• Research Institution: Takushoku University
• Principal Investigator: 山本 充義 拓殖大学, 工学部, 教授 (40174817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石郷岡 猛 成蹊大学, 工学部, 助教授 (30054373) ; 仁田 旦三 京都大学, 工学部, 助教授 (40026266) ; 村上 吉繁 大阪大学, 工学部, 教授 (70029015) ; 堀井 憲爾 名古屋大学, 工学部, 教授 (70023223) ; 塚本 修巳 横浜国立大学, 工学部, 教授 (30017975)
• Keywords: 交流超電導巻線 / 超電導連続円板巻線 / 超電導線の交流損失 / 未来超電導電力機器 / 全超電導発電機 / 極低温電気絶縁 / 液体He冷却溝 / 無鉄心変圧器

Research Abstract

1.大形超電導交流機器を対象とした連続円枝巻線の試作;昨年は巻線試作のための準備研究に終始したが、その成果として、500A級の交流超電導線(平角形状)の開発を行ない、また、巻線として従来電気機器に広く採用されていた連続円板巻線構造を基本とし、巻回間に液体Heの冷却溝を付ければ超電導安定性が高められ、電気的にも機械的にも強度の強い巻線を得られる結論を得た。本年はこの成果を用い、巻線2ケを試作した。No1の巻線は約100KVAの通電ができたが、巻線のレベルに比し交流損失(主に過流損)が過大であった。この原因を究明、超電導線(帯)を改良No2巻線を試作した。過流損は約1/(10)に低減したが、超電導帯内に絶縁不良箇所があり、このため短時間通電を行ない150kVAまで実施した。この不良箇所を改めれば500kVAも可能と推定されるので、再度科研を得て、巻線技術の向上を含めて、大電流通電を行ない、交流超電導巻線技術をより確かなものにしたい。
2.極低温電気絶縁の研究;直流とは違い交流巻線ではその端子に必ず電圧が発生する。高電圧絶縁技術の研究を併せ行なう必要がある。変圧器を例にとり、高低圧巻線間に相当する絶縁モデルを作り、液体He絶縁組織の基礎研究を実施した。液体Heは気体し易く、課電時にストレスが集中するような狭い間隙の液体Heが気化し、そこで放電が始まり全路破壊に発展する。このため絶縁耐力が異常に低下する。この部分をエポキシ含浸すれば、10mm間隔で60〜70kVに達し、絶縁油並になった。
3.未来超電導交流電力機器の概念設計と運転特性の検討、変圧器、全超電導発電機、SMES、限流器などについて実施した。例えば変圧器では1000μVA器では電力損失は超電導器は従来器の約1/3になり、全コストで超電導器は有利なことを確めた。また、無鉄心変圧器は単巻変圧器では可能性あることを明らかにした。変圧器の保護方式なども検討した。

Research Products

• [Publications] M.YAMAMOTO,et al: IEEE Trans on MAG. 24No2. 1413-1476 (1988)
• [Publications] O.Tsukamoto,et al: IEEE Trans on MAG. 24No2. 1170-1173 (1988)
• [Publications] 石郷岡猛 他: 電気学会論文誌D. 108(11号). 984-989 (1988)
• [Publications] M.YAMAMOTO,et al: Proceeding of Power the 12th International Cryogenic Engineering Conference. July. 734-738 (1988)
• [Publications] Y,Murakami,et al: Osaka,Univ,International Symp.New Development in Applied Superconductivity. BAー1. 1-4 (1988)
• [Publications] Y,Yamamoto,et al: 6th International Symp・ on High Voltage Engineering Accepted presentation. Aug. 1-4 (1989)
• [Publications] 山本昌、菅原昌敬、塚本修巳、山口貢、山本充義: "超電導工学(改訂版)" 電気学会, -282 (1988)