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JP2004199940A - Superconducting cable device - Google Patents

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Publication number
JP2004199940A
JP2004199940A JP2002365304A JP2002365304A JP2004199940A JP 2004199940 A JP2004199940 A JP 2004199940A JP 2002365304 A JP2002365304 A JP 2002365304A JP 2002365304 A JP2002365304 A JP 2002365304A JP 2004199940 A JP2004199940 A JP 2004199940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
refrigerant
conductor
superconducting conductor
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002365304A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Ohara
昭徳 尾原
Kazutake Senoo
和威 妹尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002365304A priority Critical patent/JP2004199940A/en
Publication of JP2004199940A publication Critical patent/JP2004199940A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

【課題】全体として通電効率を向上させることができる超電導ケーブル装置を得ることを目的とする。
【解決手段】ケーブル管14内には、冷媒が流されている、また、ケーブル管14内には、3本の超電導導体1が配置されている。各超電導導体1は、冷媒の冷却により超電導状態で通電される。超電導導体1は、ケーブル管14に沿って順次接続された第1〜第3単位導体部を有している。冷媒の上流側に配置された第1単位導体部の断面積は、下流側に配置された第3単位導体部の断面積よりも小さくなっている。
【選択図】 図2
An object of the present invention is to obtain a superconducting cable device capable of improving current-carrying efficiency as a whole.
A coolant flows in a cable tube, and three superconducting conductors are arranged in the cable tube. Each superconducting conductor 1 is energized in a superconducting state by cooling the refrigerant. The superconducting conductor 1 has first to third unit conductors connected sequentially along the cable tube 14. The cross-sectional area of the first unit conductor disposed on the upstream side of the refrigerant is smaller than the cross-sectional area of the third unit conductor disposed on the downstream side.
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超電導導体が収容されたケーブル管内に超電導導体を冷却するための冷媒が流される超電導ケーブル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の三相一括形の超電導ケーブル装置では、3本の超電導導体が1つのケーブル管内に配置されている。各超電導導体は、ケーブル管内に流される冷媒により冷却される。また、超電導導体の断面積は、いずれの箇所においても同一となっている(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
【非特許文献1】
本庄 昇一、高橋 芳久、「100m超電導ケーブル実用性検証試験の概要」、「低温工学」、2001年5月25日、Vol.36 No.5 2001、p.242−248
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の超電導ケーブル装置では、冷媒がケーブル管内で熱を吸収するので、冷媒の温度はケーブル管の冷媒入口側よりも冷媒出口側のほうが高くなっている。また、超電導導体の臨界電流値は、温度が高いほど小さくなるので、冷媒出口側で最小になる。このことから、超電導導体の許容最大通電電流値は、冷媒出口側の臨界電流値を基準に決定される。即ち、超電導導体の許容最大通電電流値は、冷媒入口側での超電導導体の通電能力に余裕があるにも拘わらず、冷媒出口側の臨界電流値によって低く抑えられてしまう。
【0005】
このように、従来の超電導ケーブル装置では、冷媒入口側での超電導導体の通電能力を有効に活用することができない。即ち、冷媒入口側及び冷媒出口側の超電導導体の通電能力に差があることは、超電導ケーブル装置全体としての通電効率の向上の妨げとなる。
【0006】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、全体として通電効率を向上させることができる超電導ケーブル装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超電導ケーブル装置は、内部に冷媒が流されるケーブル管、及びケーブル管内に配置され、冷媒の流れの下流側よりも上流側で断面積が小さくなっている超電導導体を備えている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による超電導ケーブル装置を模式的に示す構成図である。図において、超電導導体1は、冷却管2内に配置されている。超電導導体1の一端部は送電側電力変換器3に接続され、他端部は受電側電力変換器4に接続される。これにより、送電側電力変換器3からの電力は、超電導導体1を介して受電側電力変換器4に送られる。冷却管2内には、超電導導体1を冷却するために、冷媒が送電側電力変換器3側から受電側電力変換器4側へ向けて流される。冷媒は、冷却ステーション5で冷却される。冷媒としては、例えば過冷却された液体窒素が用いられる。
【0009】
冷却ステーション5は、冷媒を冷却する冷凍機6と、冷凍機6で冷却された冷媒を溜める冷媒槽7と、冷媒槽7に溜められた冷媒を冷却管2内に供給する送液ポンプ8とを有している。冷却ステーション5からの冷媒は、送液ポンプ8により冷却管2の冷媒入口2aに送られて冷却管2内を流された後、冷却管2の冷媒出口2bから冷却ステーション5へ戻される。即ち、冷媒は、送液ポンプ8の動力によって冷却ステーション5と冷却管2内との間を循環される。
【0010】
冷却管2は、超電導導体1に沿って配置された3つの単位管部9,10,11を有している。各単位管部9,10,11の間には、単位管部9,10,11を連結する中継部12,13がそれぞれ配置されている。
【0011】
図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は図1のIII-III線に沿った断面図であり、また図4は図1のIV-IV線に沿った断面図である。図において、単位管部9,10,11は、内部に3本の超電導導体1が配置された円筒状のケーブル管部14a,14b,14cと、真空断熱層15を介してケーブル管部14a,14b,14cを囲んでいる円筒状の外管部16a,16b,16cとを有している。
なお、ケーブル管14は、ケーブル管部14a,14b,14cを有している。保護外管16は、外管部16a,16b,16cを有している。また、各超電導導体1は、短絡防止のため、電気絶縁物17により被覆されている。さらに、ケーブル管部14a,14b,14cの内径は互いに同一であり、外管部16a,16b,16cの内径も互いに同一である。
【0012】
冷媒は、ケーブル管14内を流される。即ち、冷媒は、ケーブル管14の内壁面と電気絶縁物17により被覆された超電導導体1との間の冷媒通路18を流される。各超電導導体1は、冷媒により冷却され、超電導状態が保たれる。
【0013】
各超電導導体1は、冷媒入口2a側(図1)から冷媒出口2b側(図1)に向かって順次接続された第1〜第3単位導体部19,20,21を有している。また、第1〜第3単位導体部19,20,21は、単位管部9,10,11内にそれぞれ配置され、中継部12,13(図1)の位置と同位置で接続されている。
【0014】
第1単位導体部19の断面積は、第2単位導体部20の断面積よりも小さく、第2単位導体部20の断面積は、第3単位導体部21の断面積よりも小さくなっている。即ち、超電導導体1の断面積は、冷媒の下流側よりも上流側で小さくなっている。このことから、冷媒通路18の断面積は、冷媒の下流側よりも上流側で大きくなっている。
なお、超電導導体1は、Bi2223線材である。
【0015】
図5は、Bi2223線材の超電導導体の臨界電流値比と冷却温度との関係を示すグラフである。なお、臨界電流値比は、冷却温度77Kでの臨界電流値と各冷却温度での臨界電流値との比である。図5に示すように、冷却温度65Kでの臨界電流値は、冷却温度77Kでの臨界電流値の約1.5倍となっている。これは、超電導導体1の冷却温度が77Kから65Kに低下することにより超電導導体1が約1.5倍の電流を超電導状態で流すことができることを示している。即ち、超電導導体1は、冷却温度が低いほど多くの電流を流すことができる。
【0016】
超電導導体1を冷却する冷媒の温度は、冷媒入口2a側から冷媒出口2b側に向かって徐々に高くなっているので、超電導導体1の臨界電流値は、冷媒の流れる方向に沿って徐々に小さくなる。これに対して、超電導導体1の断面積が冷媒入口2a側から冷媒出口2b側に向かって徐々に大きくされることにより、超電導導体1の通電可能電流値は、冷媒の流れる方向に沿って徐々に大きくなる。従って、超電導導体1の断面積と冷媒の温度とのバランスを調整することによって、超電導導体1の許容最大通電電流値を部分ごとに決定することができる。
【0017】
実施の形態1における超電導導体1の断面積は、許容最大通電電流値がいずれの箇所においてもほぼ同一になるように、冷媒出口2b側よりも冷媒入口2a側で小さくされている。ここでは、第1単位導体部19の断面積は、第3単位導体部21の断面積の約70%の大きさにされ、第2単位導体部20の断面積は、第3単位導体部21の断面積の約85%の大きさにされている。
【0018】
このような構成の超電導ケーブル装置では、超電導導体1の断面積が冷媒の下流側よりも上流側で小さくされているので、従来無駄になっていた超電導導体1の通電能力をカットすることができ、超電導導体1の中での許容最大通電電流値の大きさの不均衡を小さくすることができる。このことから、超電導ケーブル装置全体としての通電効率を向上させることができる。
【0019】
また、超電導導体1の断面積が冷媒の上流側で小さくなっているので、その分だけ超電導導体1の材料が減り、コストを削減することができる。
【0020】
また、冷媒の上流側での超電導導体1の断面積の縮小により、上流側では冷媒通路18の断面積を大きくすることができ、冷媒の圧力損失を小さくすることができる。これにより、送液ポンプ6の動力を小さくすることができ、設備コストを削減することができる。さらに、複数の冷却ステーション5が設置される場合、冷媒の移送距離を長くすることができるので、冷却ステーション5の設置数を少なくすることができ、設備コストをさらに削減することができる。
【0021】
また、超電導導体1は、その長さ方向に沿って互いに接続された第1〜第3単位導体部19,20,21を有しているので、長距離に渡って超電導導体1を容易に作製することができる。
【0022】
なお、上記の例では、超電導導体1の断面積は、冷媒出口2b側から冷媒入口2a側に向かって段階的に小さくなっているが、冷媒の温度勾配に応じて連続的に小さくなっていてもよい。即ち、超電導導体1の断面径をテーパ状に変化させてもよい。このようにすれば、超電導導体1の中での許容最大通電電流値の大きさの不均衡をさらに小さくすることができる。
【0023】
また、上記の例では、超電導導体1は互いに接続された第1〜第3単位導体部19,20,21を有しているが、1本の超電導導体1の径を長さ方向に沿って段階的に変化させてもよい。
【0024】
また、上記の例では、第1〜第3単位導体部19,20,21の接続箇所は、中継部12,13の位置と同位置となっているが、この位置に限定されず冷却管2内であればどこでもよい。
さらに、上記の例では、冷却管2は、3つの単位管部9,10,11に分割されているが、分割数は3つに限定されず、また分割されていなくてもよい。
【0025】
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2による超電導ケーブル装置を模式的に示す構成図である。図において、冷却管2は、超電導導体1に沿って冷媒入口2a側から冷媒出口2b側へ順次配置された単位管部25,26,27を有している。単位管部25,26,27は、中継部28,29によって互いに連結されている。
【0026】
単位管部25,26,27は、実施の形態1と同様に、円筒状のケーブル管部と、断熱層を介してケーブル管部を囲んでいる円筒状の外管部とを有しているが、単位管部25,26,27の外径は、互いに異なっている。即ち、単位管部25の外径D1は単位管部26の外径D2よりも小さく、単位管部26の外径D2は単位管部27の外径D3よりも小さくなっている。また、各ケーブル管部の内径は、冷媒通路18(図2〜図4参照)の断面積が同一又はほぼ同一となるように、設定されている。他の構成は実施の形態1と同様である。
【0027】
このような構成の超電導ケーブル装置では、冷却管2の外径が冷媒出口2b側よりも冷媒入口2a側で小さくなっているので、限られた空間内では、冷却管2を冷媒出口2b側よりも冷媒入口2a側で多く配置することができる。従って、例えば地中に埋設されている電力ケーブル用管路に、送電側電力変換器3側の冷却管2を多数収納することができ、電力供給系統数を増加させることができる。ここで、受電側電力変換器4側の冷却管2の外径は、送電側電力変換器3側よりも大きいので、電力供給系統数を増加させることはできないが、各系統の受電側電力変換器4は通常異なる場所に設置され、電力ケーブル用管路は途中で分岐されているので、電力ケーブル用管路の末端では電力供給系統数が送電側電力変換器3側よりも少なくなり、受電側電力変換器4側でも電力ケーブル用管路に冷却管2を問題なく収納することができる。
【0028】
なお、上記の例では、冷却管2は、冷媒出口2b側から冷媒入口2a側に向かって段階的に小さくなっているが、内部に配置される超電導導体1の径に応じて連続的に小さくなっていてもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る超電導ケーブル装置は、内部に冷媒が流されるケーブル管、及びケーブル管内に配置され、冷媒の流れの下流側よりも上流側で断面積が小さくなっている超電導導体を備えているので、超電導導体の中での許容最大通電電流値の大きさの不均衡を小さくすることができ、全体としての通電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による超電導ケーブル装置を模式的に示す構成図である。
【図2】図1のII-II線に沿った断面図である。
【図3】図1のIII-III線に沿った断面図である。
【図4】図1のIV-IV線に沿った断面図である。
【図5】Bi2223線材の超電導導体の臨界電流値比と冷却温度との関係を示すグラフである。
【図6】この発明の実施の形態2による超電導ケーブル装置を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
1 超電導導体、14 ケーブル管、19,20,21 第1〜第3単位導体部(導体部)。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting cable device in which a refrigerant for cooling a superconducting conductor flows through a cable tube containing the superconducting conductor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional three-phase collective superconducting cable device, three superconducting conductors are arranged in one cable tube. Each superconducting conductor is cooled by a refrigerant flowing in the cable tube. Further, the cross-sectional area of the superconducting conductor is the same at any point (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
[Non-patent document 1]
Shoichi Honjo and Yoshihisa Takahashi, "Summary of 100m superconducting cable practicality verification test", "Low temperature engineering", May 25, 2001, Vol. 36 No. 5 2001, p. 242-248
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional superconducting cable device as described above, since the refrigerant absorbs heat in the cable tube, the temperature of the refrigerant is higher at the refrigerant outlet side than at the refrigerant inlet side of the cable tube. Further, the critical current value of the superconducting conductor becomes smaller as the temperature becomes higher, and therefore becomes minimum at the refrigerant outlet side. From this, the maximum allowable current value of the superconducting conductor is determined based on the critical current value on the refrigerant outlet side. That is, the allowable maximum energizing current value of the superconducting conductor is suppressed to a low value by the critical current value on the refrigerant outlet side, although there is a margin in the energizing capability of the superconducting conductor on the refrigerant inlet side.
[0005]
As described above, in the conventional superconducting cable device, the current-carrying capacity of the superconducting conductor on the refrigerant inlet side cannot be effectively utilized. That is, the difference in the energizing capability of the superconducting conductors on the refrigerant inlet side and the refrigerant outlet side hinders improvement in energizing efficiency of the entire superconducting cable device.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting cable device that can improve the power supply efficiency as a whole.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A superconducting cable device according to the present invention includes a cable pipe through which a refrigerant flows, and a superconducting conductor arranged in the cable pipe and having a smaller cross-sectional area on the upstream side than on the downstream side of the flow of the refrigerant.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a superconducting cable device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, superconducting conductor 1 is arranged in cooling pipe 2. One end of superconducting conductor 1 is connected to power transmitting side power converter 3, and the other end is connected to power receiving side power converter 4. As a result, the power from the power transmitting side power converter 3 is transmitted to the power receiving side power converter 4 via the superconducting conductor 1. In the cooling pipe 2, a coolant flows from the power transmission side power converter 3 side to the power reception side power converter 4 side in order to cool the superconducting conductor 1. The refrigerant is cooled in the cooling station 5. As the refrigerant, for example, supercooled liquid nitrogen is used.
[0009]
The cooling station 5 includes a refrigerator 6 for cooling the refrigerant, a refrigerant tank 7 for storing the refrigerant cooled by the refrigerator 6, a liquid sending pump 8 for supplying the refrigerant stored in the refrigerant tank 7 into the cooling pipe 2, have. The coolant from the cooling station 5 is sent to the coolant inlet 2 a of the cooling pipe 2 by the liquid sending pump 8 and flows through the cooling pipe 2, and then returned to the cooling station 5 from the coolant outlet 2 b of the cooling pipe 2. That is, the refrigerant is circulated between the cooling station 5 and the inside of the cooling pipe 2 by the power of the liquid sending pump 8.
[0010]
The cooling pipe 2 has three unit pipe parts 9, 10, 11 arranged along the superconducting conductor 1. Relay units 12 and 13 for connecting the unit pipe sections 9, 10, and 11 are arranged between the unit pipe sections 9, 10, and 11, respectively.
[0011]
2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. It is. In the figure, unit pipe sections 9, 10, and 11 have cylindrical cable pipe sections 14a, 14b, and 14c in which three superconducting conductors 1 are arranged, and cable pipe sections 14a, It has a cylindrical outer tube portion 16a, 16b, 16c surrounding 14b, 14c.
The cable tube 14 has cable tube portions 14a, 14b, and 14c. The protective outer tube 16 has outer tube portions 16a, 16b, 16c. Each superconducting conductor 1 is covered with an electric insulator 17 to prevent a short circuit. Further, the inner diameters of the cable pipe portions 14a, 14b, 14c are the same, and the inner diameters of the outer pipe portions 16a, 16b, 16c are also the same.
[0012]
The refrigerant flows through the cable tube 14. That is, the refrigerant flows through the refrigerant passage 18 between the inner wall surface of the cable tube 14 and the superconducting conductor 1 covered with the electric insulator 17. Each superconducting conductor 1 is cooled by the refrigerant, and the superconducting state is maintained.
[0013]
Each superconducting conductor 1 has first to third unit conductors 19, 20, 21 which are sequentially connected from the refrigerant inlet 2a side (FIG. 1) to the refrigerant outlet 2b side (FIG. 1). Further, the first to third unit conductor portions 19, 20, 21 are arranged in the unit tube portions 9, 10, 11 respectively, and are connected at the same positions as the positions of the relay portions 12, 13 (FIG. 1). .
[0014]
The cross-sectional area of the first unit conductor section 19 is smaller than the cross-sectional area of the second unit conductor section 20, and the cross-sectional area of the second unit conductor section 20 is smaller than the cross-sectional area of the third unit conductor section 21. . That is, the cross-sectional area of the superconducting conductor 1 is smaller on the upstream side than on the downstream side of the refrigerant. For this reason, the cross-sectional area of the refrigerant passage 18 is larger on the upstream side than on the downstream side of the refrigerant.
The superconducting conductor 1 is a Bi2223 wire.
[0015]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the critical current ratio of the superconducting conductor of Bi2223 wire and the cooling temperature. The critical current value ratio is a ratio between a critical current value at a cooling temperature of 77 K and a critical current value at each cooling temperature. As shown in FIG. 5, the critical current value at the cooling temperature 65K is about 1.5 times the critical current value at the cooling temperature 77K. This indicates that the superconducting conductor 1 can flow about 1.5 times the current in the superconducting state by reducing the cooling temperature of the superconducting conductor 1 from 77K to 65K. That is, the superconducting conductor 1 can flow more current as the cooling temperature is lower.
[0016]
Since the temperature of the refrigerant for cooling the superconducting conductor 1 gradually increases from the refrigerant inlet 2a side toward the refrigerant outlet 2b side, the critical current value of the superconducting conductor 1 gradually decreases along the refrigerant flowing direction. Become. On the other hand, since the cross-sectional area of the superconducting conductor 1 is gradually increased from the refrigerant inlet 2a side toward the refrigerant outlet 2b side, the current that can be passed through the superconducting conductor 1 gradually increases along the flowing direction of the refrigerant. Become larger. Therefore, by adjusting the balance between the cross-sectional area of the superconducting conductor 1 and the temperature of the refrigerant, the allowable maximum energizing current value of the superconducting conductor 1 can be determined for each part.
[0017]
The cross-sectional area of superconducting conductor 1 in the first embodiment is smaller on the refrigerant inlet 2a side than on the refrigerant outlet 2b side so that the permissible maximum energizing current value is almost the same at any point. Here, the cross-sectional area of the first unit conductor section 19 is about 70% of the cross-sectional area of the third unit conductor section 21, and the cross-sectional area of the second unit conductor section 20 is Of about 85% of the cross-sectional area of.
[0018]
In the superconducting cable device having such a configuration, since the cross-sectional area of the superconducting conductor 1 is made smaller on the upstream side than on the downstream side of the refrigerant, the current-carrying capacity of the superconducting conductor 1 which has been wasted conventionally can be cut. In addition, the imbalance in the magnitude of the allowable maximum energizing current value in the superconducting conductor 1 can be reduced. From this, it is possible to improve the energizing efficiency of the entire superconducting cable device.
[0019]
Further, since the cross-sectional area of superconducting conductor 1 is reduced on the upstream side of the refrigerant, the material of superconducting conductor 1 is reduced by that much, and the cost can be reduced.
[0020]
Also, by reducing the cross-sectional area of superconducting conductor 1 on the upstream side of the refrigerant, the cross-sectional area of refrigerant passage 18 can be increased on the upstream side, and the pressure loss of the refrigerant can be reduced. Thereby, the power of the liquid sending pump 6 can be reduced, and the equipment cost can be reduced. Furthermore, when a plurality of cooling stations 5 are installed, the transfer distance of the refrigerant can be lengthened, so that the number of installed cooling stations 5 can be reduced, and the equipment cost can be further reduced.
[0021]
Moreover, since the superconducting conductor 1 has the first to third unit conductor portions 19, 20, and 21 connected to each other along the length direction, the superconducting conductor 1 can be easily manufactured over a long distance. can do.
[0022]
In the above example, the cross-sectional area of the superconducting conductor 1 decreases stepwise from the refrigerant outlet 2b side toward the refrigerant inlet 2a side, but continuously decreases according to the temperature gradient of the refrigerant. Is also good. That is, the cross-sectional diameter of superconducting conductor 1 may be changed into a tapered shape. By doing so, it is possible to further reduce the imbalance in the magnitude of the allowable maximum energizing current value in superconducting conductor 1.
[0023]
Further, in the above example, the superconducting conductor 1 has the first to third unit conductor portions 19, 20, and 21 connected to each other, but the diameter of one superconducting conductor 1 is increased along the length direction. It may be changed stepwise.
[0024]
Further, in the above example, the connecting portions of the first to third unit conductor portions 19, 20, 21 are at the same positions as the positions of the relay portions 12, 13, but are not limited to this position. It can be anywhere inside.
Furthermore, in the above example, the cooling pipe 2 is divided into three unit pipe sections 9, 10, and 11, but the number of divisions is not limited to three and may not be divided.
[0025]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a superconducting cable device according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a cooling pipe 2 has unit pipe portions 25, 26, 27 sequentially arranged from the refrigerant inlet 2a side to the refrigerant outlet 2b side along the superconducting conductor 1. The unit pipe sections 25, 26, 27 are connected to each other by relay sections 28, 29.
[0026]
As in the first embodiment, the unit pipe sections 25, 26, and 27 have a cylindrical cable pipe section and a cylindrical outer pipe section surrounding the cable pipe section via a heat insulating layer. However, the outer diameters of the unit pipe portions 25, 26, and 27 are different from each other. That is, the outer diameter D1 of the unit tube 25 is smaller than the outer diameter D2 of the unit tube 26, and the outer diameter D2 of the unit tube 26 is smaller than the outer diameter D3 of the unit tube 27. The inner diameter of each cable tube is set so that the cross-sectional area of the refrigerant passage 18 (see FIGS. 2 to 4) is the same or substantially the same. Other configurations are the same as in the first embodiment.
[0027]
In the superconducting cable device having such a configuration, since the outer diameter of the cooling pipe 2 is smaller at the refrigerant inlet 2a side than at the refrigerant outlet 2b side, the cooling pipe 2 is moved from the refrigerant outlet 2b side in a limited space. Many can also be arranged on the refrigerant inlet 2a side. Therefore, for example, a large number of cooling pipes 2 on the power transmission side power converter 3 side can be accommodated in a power cable pipeline buried underground, and the number of power supply systems can be increased. Here, since the outer diameter of the cooling pipe 2 on the power receiving side power converter 4 side is larger than that on the power transmitting side power converter 3 side, it is not possible to increase the number of power supply systems. Since the power supply 4 is usually installed at a different place and the power cable pipeline is branched in the middle, the number of power supply systems at the end of the power cable pipeline is smaller than that of the power transmission side power converter 3 side, and The cooling pipe 2 can be stored in the power cable conduit without any problem on the side power converter 4 side.
[0028]
In the above example, the cooling pipe 2 is gradually reduced from the refrigerant outlet 2b side toward the refrigerant inlet 2a side, but is continuously reduced according to the diameter of the superconducting conductor 1 arranged inside. It may be.
[0029]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the superconducting cable device according to the present invention is arranged in the cable pipe through which the refrigerant flows, and in the cable pipe, and has a smaller cross-sectional area on the upstream side than on the downstream side of the flow of the refrigerant. Since the superconducting conductor is provided, the imbalance in the magnitude of the allowable maximum conducting current value in the superconducting conductor can be reduced, and the energizing efficiency as a whole can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a superconducting cable device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1;
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a critical current value ratio of a superconducting conductor of Bi2223 wire and a cooling temperature.
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a superconducting cable device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 superconducting conductor, 14 cable tube, 19, 20, 21 first to third unit conductors (conductors).

Claims (3)

内部に冷媒が流されるケーブル管、及び
上記ケーブル管内に配置され、上記冷媒の流れの下流側よりも上流側で断面積が小さくなっている超電導導体
を備えていることを特徴とする超電導ケーブル装置。
A superconducting cable device, comprising: a cable tube through which a refrigerant flows, and a superconducting conductor disposed in the cable tube and having a smaller cross-sectional area on the upstream side than on the downstream side of the flow of the refrigerant. .
上記超電導導体は、その長さ方向に沿って互いに接続された複数の単位導体部を有し、
上記上流側に位置する上記単位導体部の断面積が上記下流側に位置する上記単位導体部の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項1に記載の超電導ケーブル装置。
The superconducting conductor has a plurality of unit conductors connected to each other along its length,
2. The superconducting cable device according to claim 1, wherein a sectional area of the unit conductor located on the upstream side is smaller than a sectional area of the unit conductor located on the downstream side. 3.
上記ケーブル管の外径は、上記下流側よりも上記上流側で小さくなっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超電導ケーブル装置。3. The superconducting cable device according to claim 1, wherein an outer diameter of the cable tube is smaller on the upstream side than on the downstream side.
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