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超伝導限流器の実用化に向けた高信頼度化と合理的設計・運用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03215
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関名古屋大学

研究代表者

早川 直樹  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20228555)

研究分担者 小島 寛樹  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00377772)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
キーワード超伝導限流器 / 液体窒素 / クエンチ / 気泡 / 絶縁破壊 / 電力システム / 故障解析 / 過渡安定度解析 / 超伝導 / 限流器 / 電気絶縁 / パンケーキコイル / 準平等限界 / 不平等電界 / グラディエント力
研究成果の概要

本研究では,安価で停電の少ない次世代の送電システムの構築を目指し,電気抵抗0の超伝導技術の活用方法を検討した.特に,落雷等による停電を防止するための「超伝導限流器」の新規開発と実用化に向けて,超伝導状態を維持するための液体窒素の電気的特性を解明し,信頼性が高く合理的な超伝導限流器の設計方法を提示した.また,送電システムへの超伝導限流器の効果的な導入・運用方法を提示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

超伝導限流器を運用するためには,沸点-196℃の液体窒素で冷却する必要がある.しかし,超伝導限流器の内部で発熱が起こると,液体窒素中に大量の気泡が突発的に発生し,超伝導限流器の機能が破壊される危険性がある.本研究では,液体窒素中の気泡が超伝導限流器の機能を破壊させるメカニズムを実験によって解明し,その対策を提示した.さらに,落雷等による停電を効果的に防止するためには,送電システムのどの位置に何台の超伝導限流器を配置すればよいかについて,モデルを用いて解析した.これらの研究により,安価で停電の少ない次世代の送電システムの構築が期待される.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Quench-induced Dynamic Breakdown Characteristics of HTS Pancake Coil Model in Liquid Nitrogen for Resistive SFCL2020

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa, M. Mimbu, Y. Mori, H. Kojima, S. Isojima, M. Kuwata
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fault Current Limitation Coordination of Multiple SFCLs in IEEE 14-Bus Test System2020

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa, Y. Mori, H. Kojima
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Breakdown Characteristics of Pancake Coil Model for Resistive type Superconducting Fault Current Limiters2019

    • 著者名/発表者名
      N.Hayakawa, M.Mimbu, H.Kojima, S.Isojima, M.Kuwata
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 29

    • NAID

      120006711429

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electrical Insulation Techniques for Superconducting Fault Current Limiters2020

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa
    • 学会等名
      10th Asian-ACASC/2nd Asian-ICMC/CSSJ Joint Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超電導パンケーキコイルモデルにおける液体窒素の動的絶縁破壊特性の圧力依存性2020

    • 著者名/発表者名
      森優次,山上浩輝,小島寛樹,早川直樹
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Quench-induced Dynamic Breakdown Characteristics of HTS Pancake Coil Model in Liquid Nitrogen for Resistive SFCL2019

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa, M. Mimbu, Y. Mori, H. Kojima, S. Isojima, M. Kuwata
    • 学会等名
      14th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fault Current Limitation Coordination of Multiple SFCLs in IEEE 14-Bus Test System2019

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa, Y. Mori, H. Kojima
    • 学会等名
      14th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IEEE14 母線モデルにおける複数の超電導限流器の限流協調2019

    • 著者名/発表者名
      森優次,小島寛樹,早川直樹
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超電導パンケーキコイルモデルのクエンチ時における液体窒素の動的絶縁破壊特性2019

    • 著者名/発表者名
      民部昌孝,森優次,小島寛樹,礒嶋茂樹,桑田稔,早川直樹
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Breakdown Characteristics of Pancake Coil Model for Resistive type Superconducting Fault Current Limiters2018

    • 著者名/発表者名
      N.Hayakawa, M.Mimbu, H.Kojima, S.Isojima, M.Kuwata
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 液体窒素中におけるGFRPの沿面放電特性2018

    • 著者名/発表者名
      民部昌孝,山上浩輝,小島寛樹,早川直樹
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超電導限流器の絶縁設計における液体窒素の動的絶縁破壊特性2018

    • 著者名/発表者名
      民部昌孝,山上浩輝,小島寛樹,礒嶋茂樹,桑田稔,早川直樹
    • 学会等名
      電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 抵抗型超電導限流器を模擬したパンケーキコイルモデルの動的絶縁破壊特性2018

    • 著者名/発表者名
      民部昌孝,山上浩輝,小島寛樹,礒嶋茂樹,桑田稔,早川直樹
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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