S/N転移式及びリアクトル式整流器型限流器の最大限流性能の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650301
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 山口 貢 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80283000)
• 研究分担者: 福井 聡 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (70293199)
• キーワード: 直流リアクトル / 限流 / 遮断 / S / N転移素子 / 高温超伝導コイル / 高温超伝導バルク / 整流器 / 自動遮断

研究概要

高温超伝導体の成型撚線による大電流化と成型撚線導体の均流化を検討した。高温超電導線材一本の電流容量では不十分なため、線材を多数本束ねて集合導体とする方法が一般的である。しかし、集合導体では各素線間の磁気的結合のアンバランス等により、電流が各素線に均一に流れない偏流現象が発生する。これは超電導体の交流損失を増大させる原因になる。このため偏流防止対策の確立が求められている。各素線に流れる電流を均流化する方法として相間リアクトルの適用を考案し実験を行ない、その有効性を確認した。
直流リアクトルについて臨界電流、フラックス・フロー損失、磁気異方性を考慮してBi系銀シース高温超伝導線を使用したコイル最適化の検討をした。Bi-2223/Agテープ線の測定によって得られた臨界電流およびn値の近似式に基づいてコイルの特性解析をした。コイルの臨界電流はコイル断面のアスペクト比がおおきくなるにつれて減少することがわかった。これをふまえてコイルのフラックスフロー損失を解析した結果、コイル断面アスペクト比α=3.2の体積最小点で極小になることから、コイルF係数を一定として考えた場合において体積が最小となるコイル形状が磁気異方性を考慮した場合においても、最適な形状であることを明かにした。
高温超伝導コイルとS/N転移素子を組合わせたハイブリッド型限流遮断装置の可能性について実験と解析により調べた。直流リアクトル型限流遮断器では限流コイルのコストなどの課題があり、直流S/N転移型限流遮断器では大バルク体の製作性やバルク体の電流遮断後の超電導復帰などの課題がある。その問題の解決を目指して単相回路および三相回路における直流ハイブリッド型限流遮断器について実験およびシミュレーションを行い、自動遮断方式とゲート遮断方式の両方式について、各種事故時における限流遮断動作を確認した。また、6kV-2000A配電系統での検討を行い、直流ハイブリッド型限流遮断器の実用化への可能性を検討した。

研究成果

• [文献書誌] 今泉 洋: "強磁場下でのトリチウム電解濃縮の有用性"RADIOISOTOPES. 51. 3-9 (2002)
• [文献書誌] S.Fukui: "Study on Open Gradient Magnetic Separation Using Multiple Magnetic Field Sources"IEEE Trans. on Applied Superconductivity. 12. 959-962 (2002)
• [文献書誌] K.Yokoyama: "Homogeneous Magnetic Field Generation by High-Tc Oxide Superconductors"IEEE Trans. on Applied Superconductivity. 12. 1171-1175 (2002)
• [文献書誌] S.Fukui: "Invenstigation of AC loss Characteristics of Bi2223 Twisted Multifilamentary Tape"IEEE Trans. on Applied Superconductivity. 12. 1612-1615 (2002)
• [文献書誌] Mitsugi Yamaguchi: "Performance Evaluation of High Temperature Superconducting coil"Physica C. 1406-1409 (2002)
• [文献書誌] Toru Nagasawa: "Design Requirements of a High Temperature Superconducting Transformer"Physica C. 372-376. 1715-1718 (2002)
• [文献書誌] Toru Nagasawa: "Design Study of a High Temperature Superconducting Transformer"Electrical Engineering in Japan. 142. 25-31 (2003)