地下変電所設置酸化物超伝導変圧器用大容量超伝導導体の開発研究

• 研究課題/領域番号: 10555092
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 船木 和夫 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (60091352)
• 研究分担者: 原 雅則 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (30039127) ; 柁川 一弘 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (10294894) ; 岩熊 正卓 (岩熊 成卓) 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (30176531) ; 末廣 純也 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (70206382)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 12,700千円 (直接経費: 12,700千円); 2000年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1999年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円); 1998年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
• キーワード: 酸化物超伝導体 / 超伝導変圧器 / 転位並列導体 / 交流損失 / 液体窒素 / 絶縁耐力 / 高温超伝導体 / 地下変電所 / Bi2223 / 過冷却液体窒素

研究概要

本研究では、まず、既に設計・製作している500kVA液体窒素冷却酸化物超伝導変圧器の特性試験結果を見直し、大容量器開発のための問題点及び開発項目を整理した。これに基づき、(1)ビスマス系銀シース線の基礎電磁現象(電流電圧特性、交流損失特性等)の定量的評価、(2)それに基づく大電流容量低損失超伝導転位並列導体の最適構成法の検討、(3)超伝導転位並列導体の液体窒素温度領域における安定性の評価、(4)超伝導導体が常電導状態に転移した場合の飽和液体窒素及び過冷却液体窒素中での気泡形成条件の評価、(5)過冷却液体窒素冷却方式における耐高電圧化法の検討、(6)系統内環境を模擬する酸化物超伝導試験コイルの設計と特性評価等、酸化物超伝導変圧器における超伝導巻線の高電圧、大電流容量化に向けて基盤となる研究を行った。さらに、超伝導変圧器の系統内での運用法の検討を行い、これら研究成果に基づき、過冷却液体窒素冷却方式1000kVA-22kV/6.9kV酸化物超伝導変圧器の研究開発を支援し、この設計、製作、特性評価に全面的に参画、成功裏に完成させた。これを用いて国内初となる実系統との連系試験を行い、実規模の液体窒素冷却方式酸化物超伝導電力機器の実系統環境下における超伝導転位並列導体の電磁特性、大気圧過冷却状態の液体窒素の絶縁特性、冷却特性等を観測・評価し、本研究成果の検証を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Funaki et al.: "Development of a 22kV/6.9kV single-phase model for a 3MVA HTS power transformer cooled by liquid nitrogen"IEEE Trans.Appl.Supercond.. Vol.11(in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Iwakuma et al.: "Ac loss properties of a 1 MVA single-phase HTS power transformer"IEEE Trans.Appl.Supercond.. Vol.11(in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: "Over-current test of a Bi-2223 model winding for a high-voltage-type HTS transformer"Inst.Phys.Conf.Ser.. Vol.167,No.1. 1115-1118 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 末廣純也 他: "液体窒素中の複合絶縁系部分放電特性に及ぼす熱気泡と圧力の影響"電学論A. Vol.119,No.3. 299-304 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: "A simple electromagnetic method of cyclic loss measurement for superconducting wire in a combined alternating transverse magnetic field and transport current"Physica C. Vol.310,Nos.1-4. 132-136 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Iwakuma et al.: "Current Distribution in 3-Strand Superconducting Parallel Conductors"Proc.of MT-15. 567-570 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: "Development of a 22kV/6.9kV single-phase model for a 3MVA HTS power transformer cooled by liquid nitrogen"IEEE Trans.Appl. Supercond.. 11 (in press). 11 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Iwakuma et al.: "Ac loss properties of a 1MVA single-phase HTS power transformer" IEEE Trans.Appl. Supercond.. 11 (in press). 11 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: "Over-current test of a Bi-2223 model winding for a high-voltage-type HTS transformer"Inst.Phys.Conf.Ser.. 167-1. 1115-1118 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J.Suehiro et al.: " Effects of thermal bubbles and pressure on partial discharge characteristics in composite insulation system of liquid nitrogen and solid insulator"T.IEE Japan. 119A-3. 299-304 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: " A simple electromagnetic method of cyclic loss measurement for superconducting wire in a combined alternating transverse magnetic field and transport current"Physica.C.. 310. 132-136 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Iwakuma et al.: "Current distribution in 3-strand superconducting parallel conductors"Proc. of MT-15. 567-570 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Funaki et al.: "Development of a 22kV/6.9kV single-phase model for a 3MVA HTS power transformer cooled by liquid nitrogen"IEEE Trans.Appl.Supercond.. Vol.11(in press). (2001)
• [文献書誌] M.Iwakuma et al.: "Ac loss properties of a 1MVA single-phase HTS power transformer"IEEE Trans.Appl.Supercond.. Vol.11(in press). (2001)
• [文献書誌] M.G.Danikas,S.Tsuru,M.Nakamura,T.Mine,J.Suehiro and M.Hara: "PD Characteristics and Mechanisms in Artificial Air-Filled Voids at Room and Liquid Nitrogen Temperatures"IEEE Trans.Dielectrics and Electrical Insulation. Vol.7,No.6. 875-876 (2000)
• [文献書誌] K.Funaki,et al.: "Recent Application of Bi-2223 Tapes to Transformer Windings and Pulsed Coils"Advances in Superconductivity XII. (掲載予定).
• [文献書誌] K.Funaki,et al.: "Over-current test of a Bi-2223 model winding for a high-voltage-typeHTS transformer"Proc.of EUCAS'99. (掲載予定).
• [文献書誌] M.Iwakuma,et al.: "Twist effect on hysteresis loss in Bi2223 multifilamentary wries exposed to an AC magnetic field"Physica C. 310・1-4. 154-158 (1998)
• [文献書誌] M.Iwakuma,et al.: "Current Distribution in Parallel Conductors Wound into Pancake-Coils"IEEE Trans.Magn.. (掲載予定).
• [文献書誌] M.Hara,et al.: "DC Pre-Breakdown Phenomena and Breakdown Characteristics in the Presence of Metallic Particle in Liquid Nitrogen"Proc.of 1999 IEEE 13th Int.Conf.on Dielectric Liquids. 457-461 (1999)
• [文献書誌] 末廣純也,他: "液体窒素中の複合絶縁系部分放電特性に及ぼす熱気泡と圧力の影響"電気学会論文誌A. 119・3. 299-304 (1999)
• [文献書誌] K.Funaki, et al.: "Development of a 500kVA-Class Oxide Superconducting Power Transformer Operating at Liquid-Nitrogen Temperature" Cryogenics. Vol.38,No2. 211-220 (1998)
• [文献書誌] 船木和夫、他: "液体窒素冷却500kVA級酸化物超電導変圧器の開発" 低温工学. 33巻6号. 371-381 (1998)
• [文献書誌] M. Iwakuma, et al.: "Ac Losses in Superconducting Parallel Conductors" Program and Extended Abstract of 1998 International Workshop on Superconductivity. 91-94 (1998)
• [文献書誌] M. Iwakuma, et al.: "Twist Effect on Hysteresis Loss in Bi2223 Multifilamentary Wires Exposed to an AC Magnetic Field" Physica C. 掲載予定.
• [文献書誌] M. Iwakuma, et al.: "Development of a 1T Cryocooler-Cooled Pulse Coil with a Bi2223 Superconducting Parallel Conductor for SMES" IEEE Trans.Appl.Supercond.掲載予定.
• [文献書誌] M. Iwakuma, et al.: "Ac Loss and Temperature Distribution in a Cryocooler-Cooled 1T Pulse Coil with an Interlayer-Transposed Parallel Conductor" Advances in Superconductivity XI. 掲載予定.