米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 超電導エネルギー貯蔵装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97516
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−243024
出願日 平成4年(1992)9月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 石垣 幸雄
要約 目的
本発明の目的は、電力系統からの運転要請に対し、交直変換装置の直流短絡なしに即座に高速応答可能な超電導エネルギー貯蔵装置を提供するにある。

構成
本発明は、誘導巻きした永久電流コイル1と並列に超電導コイル2を接続し、それらをヘリウムダンプ機構3を有するクライオスタット4の内部に設置している。超電導コイル2はクライオスタット4の外部に配置された交直変換装置5を介して電力系統6に接続され、そして、超電導コイル2と永久電流コイル1にはそれぞれクエンチ検出器7が設けられ、更に全体の保護・制御を行う制御装置8も設置されている。
特許請求の範囲
【請求項1】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生される超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備えた超電導エネルギー貯蔵装置において、前記永久電流スイッチを、誘導巻きにしてコイル状に形成したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項2】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備え、前記永久電流スイッチを、誘導巻きにしてコイル状に形成したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項3】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備え、前記永久電流スイッチは、前記交直変換装置の系統安定化運転時にリアクタンス負荷として作用するように構成されていることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項4】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備え、前記永久電流スイッチは、誘導巻きにしてコイル状に形成されていると共に、自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有していることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項5】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットと、前記超電導コイルと永久電流スイッチの各々に設けられたクエンチ検出器と、該クエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて前記超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させる手段を備えていることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項6】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備え、前記クライオスタットは、前記超電導コイルもしくは永久電流スイッチにクエンチが発生した場合に、該超電導コイルもしくは永久電流スイッチを一様に常電導転移させるヘリウムダンプ機構を有していることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項7】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットとを備え、前記永久電流スイッチを誘導巻きにしてコイル状に形成し、この永久電流スイッチと前記超電導コイルの各々にクエンチ検出器を設け、且つ該クエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて該超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させるヘリウムダンプ機構を前記クライオスタットの備えていることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項8】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチと、該永久電流スイッチと超電導コイルにそれぞれ設置されたクエンチ検出器と、前記超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットと、全体を保護,制御する制御装置とを備え、前記永久電流スイッチを誘導巻きにしてコイル状に形成すると共に、該永久電流スイッチは、前記超電導コイルと同様な自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有していることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項9】前記交直変換装置に並列に保護用投入器を接続したことを特徴とする請求項5,6,7、又は8記載の超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項10】前記交直変換装置に並列に保護用投入器付き抵抗器を接続したことを特徴とする請求項5,6,7、又は8記載の超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項11】電力系統に接続された交直変換装置によりエネルギーを注入、または回生される超電導コイルと並列に接続され、かつ、該超電導コイルと共にクライオスタット内に収納されている永久電流スイッチにおいて、該永久電流スイッチを、誘導巻きにしてコイル状に形成したことを特徴とする永久電流スイッチ。
【請求項12】電力系統に接続された交直変換装置によりエネルギーを注入、または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと並列に接続され、該超電導コイルと共にクライオスタット内に収納されている永久電流スイッチは、誘導巻きにしてコイル状に形成されていると共に、自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有していることを特徴とする永久電流スイッチ。
【請求項13】電力系統に接続された交直変換装置と、該交直変換装置によりエネルギーを注入または回生され、且つ自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有する超電導コイルと、該超電導コイルに並列に接続され、かつ、誘導巻きにしてコイル状に形成されると共に、前記超電導コイルにエネルギーを蓄積したり、或いは電力系統にエネルギーを放出するときには開路され、前記超電導コイルと永久電流モードの時には閉路される誘導巻き超電導コイルと、該誘導巻き超電導コイルと前記超電導コイルとを収納するクライオスタットとを備えていることを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置。
【請求項14】前記誘導巻き超電導コイルは、自分の持っている磁気エネルギーを自分自身で消費出来る機能を有していることを特徴とする請求項13記載の超電導エネルギー貯蔵装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導エネルギー貯蔵装置に係り、特に、電力系統から超電導エネルギー貯蔵装置に対して運転要求が出された場合に、該超電導エネルギー貯蔵装置の超電導コイルに貯蔵されているエネルギーを電力系統に対して出し入れする系統安定化用に好適な超電導エネルギー貯蔵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】系統安定化用の超電導エネルギー貯蔵装置に関する従来技術は、1990年度電気関係学会東海支部連合大会、S2−5(超電導電力貯蔵)に示されている様に、電力系統が健全な期間はあるレベル以上のエネルギーを常に貯蔵しておく必要がある。この場合、超電導コイルを永久電流スイッチによって短絡して閉回路を構成し、且つ交直変換装置を回路的に切り離すのが一般的である。
【0003】この永久電流スイッチには、磁界式,熱式、及び特開平2−61000号公報,特開平3−47856号公報に開示がある電流式(以上は、いずれも超電導線を無誘導巻きして構成したもの)、更には機械式などがある他、サイリスタスイッチなどを用いた模擬永久電流スイッチなども使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電力系統に事故等が発生し、超電導エネルギー貯蔵装置に対して運転要求が出された場合は、交直変換装置を回路的に接続してから永久電流スイッチを開路し、超電導コイルの貯蔵するエネルギーを電力系統に対して出し入れすることが必要である。
【0005】しかしながら、一般に、電力系統の安定化には数m秒から数10m秒の高速制御が要求されるが、上記した従来技術では、永久電流スイッチの開路に数100m秒から数秒の時間を要するため、電力系統から超電導エネルギー貯蔵装置に対して運転要求が出された場合に即座に運転を開始できることが可能な、所謂ブラックスタートを達成することは極めて困難であった。
【0006】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その第1の目的とするところは、交直変換装置を回路的に切り離すことなく、電力系統から運転要求が出された場合、即座に応答可能な超電導エネルギー貯蔵装置を提供するにある。
【0007】また、本発明の第2の目的とするところは、永久電流スイッチにクエンチが発生した場合でも高速で、且つ一様に常電導転移させることのできる超電導エネルギー貯蔵装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記第1の目的を達成するために、超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチを誘導巻きにしてコイル状に形成したことを特徴とする。
【0009】また、上記第2の目的を達成するために、超電導コイルと永久電流スイッチの各々にクエンチ検出器を設け、且つ該クエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて該超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させる手段を有したり、超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットは、前記超電導コイルもしくは永久電流スイッチにクエンチが発生した場合に、該超電導コイルもしくは永久電流スイッチを一様に常電導転移させるヘリウムダンプ機構を有していることを特徴とする。
【0010】更に、エネルギーを貯蔵するための超電導コイルを励磁し、電力系統との間でエネルギーをやり取りするための交直変換装置、超電導コイルに並列接続される誘導巻き永久電流スイッチ(永久電流コイル)、超電導コイルと永久電流コイルにそれぞれ設けられるクエンチ検出器、超電導コイルと永久電流コイルとを収納し、且つヘリウムダンプ機構を有するクライオスタット、及び全体を保護・制御する制御装置などから構成され、前記超電導コイルと永久電流コイルは、クエンチ時、自身自分の貯蔵エネルギー自分自身で吸収出来る、所謂エンタルピー保護機能を有していることにより、上記第1、及び第2の目的が同時に達成される。
【0011】
【作用】本発明での永久電流スイッチは、誘導巻きにしてコイル状に形成されているため、交直変換装置の系統安定化運転時にはリアクタンス負荷として作用し、従来のように加熱して永久電流回路を開路する必要がないため、電力系統から運転要求が出された場合、即座に応答可能である。
【0012】また、超電導コイルと永久電流コイルを収納するクライオスタットに設けられたヘリウムダンプ機構、或いはクエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させる手段は、超電導コイルもしくは永久電流コイルにクエンチが発生した場合、それぞれに設けられたクエンチ検出器からのクエンチ検出信号を制御装置を介して受け、即座に冷媒である液体ヘリウムをダンプさせることができるため、超電導コイルもしくは永久電流コイルを高速、かつ、一様に常電導転移させることができる。
【0013】
【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明の超電導エネルギー貯蔵装置を詳細に説明する。
【0014】図1、及び図2に本発明の超電導エネルギー貯蔵装置の一実施例を示す。
【0015】該図に示す如く、本実施例では、永久電流スイッチを誘導巻きしにしてコイル状に形成した永久電流コイル1と並列に超電導コイル2を接続し、それらをヘリウムダンプ機構3を有するクライオスタット4の内部に設置している。
【0016】前記超電導コイル2はクライオスタット4の外部に配置された交直変換装置5を介して電力系統6に接続されている。また、超電導コイル2と永久電流コイル1にはそれぞれクエンチ検出器7a,7bが設けられ、更に全体の保護・制御を行う制御装置8も設置されている。
【0017】先ず、超電導コイル2に最初にエネルギーを充電する際には、永久電流コイル1を従来の無誘導巻き熱式永久電流スイッチの場合と同様に、加熱によって予め開路させておく必要があり、該永久電流コイル1を開路した上で、前記交直変換装置5を順変換運転し、超電導コイル2を設定値まで励磁する。
【0018】次に、超電導コイル2が設定値に達した時点で永久電流コイル1の加熱を停止し、交直変換装置5を逆変換運転して超電導コイル励磁電流を永久電流コイル1に転流させ、交直変換装置5をゲートブロックさせる。
【0019】これらの操作はすべて制御装置8により行われるが、超電導コイル2と永久電流コイル1より成る閉回路には永久電流が流れ続け、所謂、エネルギー貯蔵状態となる。
【0020】そして、電力系統6の事故等により、超電導エネルギー貯蔵に対し運転要求が出された場合には、前記交直変換装置5は直ちにデブロックされ、要求運転を開始する(ブラックスタート)。
【0021】従来技術では、永久電流コイル1が無誘導巻きであったためリアクタンス効果が無く、交直変換装置5を直ちにデブロックすると直流短絡となってしまうため、電力系統6から超電導エネルギー貯蔵装置に対し運転要求が出されても、先ず該永久電流コイル1を開路させる必要があり、この開路操作に数100m秒から数秒を要していた。
【0022】しかしながら、本実施例では、永久電流コイル1は、誘導巻きにしてコイル状に形成されているため、交直変換装置5の系統安定化運転時にはリアクタンス負荷として作用し、従来のように加熱して永久電流回路を開路する必要がないため、電力系統6から運転要求が出された場合、即座に応答可能である。
【0023】一方、前記超電導コイル2あるいは該永久電流コイル1にクエンチが発生した場合は、それぞれに設置されたクエンチ検出器7a,7bにてクエンチ発生を検出し、この検出信号を制御装置8へ送って交直変換装置5をバイパスペアに入れると同時に、前記ヘリウムダンプ機構3を動作させ、冷媒である液体ヘリウムを急速にダンプさせる。
【0024】この操作により、超電導コイル2と永久電流コイル1は高速、かつ、一様に常電導転移して抵抗成分を発生し、この結果、超電導コイル2と永久電流コイル1を流れていた電流は、交直変換装置5を通りながら次第に減衰して行くことになる。
【0025】次に、本発明の他の実施例につき図3、及び図4を用いて説明する。
【0026】図3に示す実施例は、交直変換装置5と並列に保護用投入器9を設けた例で、この保護用投入器9は、超電導コイル2あるいは永久電流コイル1にクエンチが発生した場合に、交直変換装置5をバイパスペアに入れると同時に投入され、エンタルピー保護のバックアップを行い信頼性の向上を図るものである。
【0027】また、図4に示す実施例は、交直変換装置5と並列に保護用投入器付き抵抗器10を設けた場合の例で、この保護用投入器付き抵抗器10も同様に、交直変換装置5をバイパスペアに入れると同時に投入され、エンタルピー保護のバックアップを行うものであるが、更に、抵抗器によるエネルギーの消費も行い、超電導コイル2あるいは永久電流コイル1の最大到達温度を低減させる効果がある。
【0028】
【発明の効果】以上説明した本発明の超電導エネルギー貯蔵装置によれば、超電導コイルに並列に接続された永久電流スイッチを誘導巻きにしてコイル状に形成したものであるから、この永久電流スイッチは、誘導巻きにしてコイル状に形成されているため、交直変換装置の系統安定化運転時にはリアクタンス負荷として作用し、従来のように加熱して永久電流回路を開路する必要がないため、電力系統から運転要求が出された場合、即座に応答可能である。
【0029】また、超電導コイルと永久電流スイッチの各々にクエンチ検出器を設け、且つ該クエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて該超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させる手段を有したり、超電導コイルと永久電流スイッチとを収納するクライオスタットは、前記超電導コイルもしくは永久電流スイッチにクエンチが発生した場合に、該超電導コイルもしくは永久電流スイッチを一様に常電導転移させるヘリウムダンプ機構を有しているものであるから、超電導コイルと永久電流コイルを収納するクライオスタットに設けられたヘリウムダンプ機構、或いはクエンチ検出器からのクエンチ検出信号にもとづいて超電導コイルと永久電流スイッチの少なくとも一方を一様に常電導転移させる手段は、超電導コイルもしくは永久電流コイルにクエンチが発生した場合、それぞれに設けられたクエンチ検出器からのクエンチ検出信号を制御装置を介して受け、即座に冷媒である液体ヘリウムをダンプさせることができるため、超電導コイルもしくは永久電流コイルを高速、かつ、一様に常電導転移させることができる。と言う優れた効果を有するため、此の種超電導エネルギー貯蔵装置に採用する場合には非常に有効である。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013