電力システムの超電導変成・限流遮断に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02203242
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 牟田 一彌 佐賀大学, 理工学部, 教授 (70039270)
• 研究分担者: 向井 栄一 佐賀大学, 理工学部, 助手 (70039296) ; 星野 勉 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (10209231)
• キーワード: 超伝導応用 / 超伝導変圧器 / 超伝導限流器 / 超伝導電力系統

研究概要

(1)九州大学で試作された72kVA四巻線形超電導変圧器を対象として有限要素法によるクエンチ時等の磁気的挙動解析を昭和62年度から継続してきたが、新たにハイブリッド要素の準三次限的解析によるクエンチ時の磁気的挙動や励磁突入電流現象の解析的検討を行った。即ち、主巻線クエンチ後電流が補助巻線にバイパスして行く過程での時間変化ならびに磁界挙動を明かにし、主巻線短絡電流ピ-ク時の主巻線に加わる応力を計算した。更に、クエンチ回復後再投入時等に問題となる励磁突入現象についても有限要素法により検討した。励磁突入電流については磁路の飽和のため歪みのある負荷時より大きい突入電流が認められた。今回行った脚部の漏れ磁束を考慮したハイブリッド形有限要素法解析は、先の二次元有限要素解析の結果よりも実験値に近い結果を示した。
(2)限流効果を決める巻線間漏れインダクタンスの算定式を線形磁気回路理論から求め、本算定式を用いれば、非線形解析に有効であるが計算時間を要する有限要素法を用いずとも、変圧器の簡易等価回路を用いてある程度まで本変成限流圧器の特性予測が可能となることを示した。
(3)1タ-ン電圧を0.6Vとし常電導器に比べて電気装荷を大きくし、軽量化した10kVA変成限流器を製作した。設計値は一次側電圧440V、2次側電圧110Vであり、巻数は一次側734タ-ン、二次側184タ-ンとした。この試作変成限流器において、2回にわたる定数測定、無負荷及び短絡試験、更にクエンチ試験などを行った。それにより、等価回路は解析結果とほぼ同じものとなることが分った。クエンチ電流値は予想を大きく下回った。原因は巻線の線材と固定法にあると判断される。

研究成果

• [文献書誌] 牟田 一彌、森田 誠二: "四巻線超電導変圧器の一次及び二次の主巻線と補助巻線の電流分流比" 平成2年電気学会全国大会論文集. 8. 8-123 (1990)
• [文献書誌] I.Muta,T.Furukawa,T.Hoshino,H.Tsukiji,E.Mukai: "Study on superconducting Fault Curent Limiting Devices for Power System" Report on Energy Conversion and Utilization with High Efficiency. SubareaD02ー10. 133-138 (1990)
• [文献書誌] 森田 誠二: "四巻線超電導限流変圧器に関する基礎研究" 佐賀大学大学院理工学研究科修士論文. 1-150 (1991)
• [文献書誌] I.Muta.et al.: "Preliminary Study on Superconducting Transformer and Fault Current Limiting Devices for Electric Power System" China International Conference on Electrical Machines,to be presented on Sept.1991. (1991)
• [文献書誌] I.Muta.et al.: "Preliminary Study on Superconducting Transformer and Fault Current Limiting Devices for Electric Power System" 12th International Conference on Magnet Technology,to be presented on June 1991. (1991)