超電導ケーブルの耐電圧試験方法
【課題】 冷媒を充填することなく、冷媒が充填された状態の超電導ケーブルの絶縁特性を評価できる超電導ケーブルの耐電圧試験方法を提供する。
【解決手段】 試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行う。本耐電圧試験に先立って予備耐電圧試験を行うことが好ましい。予備耐電圧試験では、冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意する。第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求める。その際、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて試験電圧を決める。本耐電圧試験では、この試験電圧にて耐電圧試験を行う。
【解決手段】 試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行う。本耐電圧試験に先立って予備耐電圧試験を行うことが好ましい。予備耐電圧試験では、冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意する。第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求める。その際、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて試験電圧を決める。本耐電圧試験では、この試験電圧にて耐電圧試験を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの耐電圧試験方法に関するものである。特に、冷媒を充填することなく超電導ケーブルの耐電圧特性を評価することができる試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
OFケーブル、POFケーブル、CVケーブル等の常電導ケーブルでは、絶縁性能を確認する方法として、抜取り試料による試料試験や製品全長を対象とする枠試験が行われている。
【０００３】
前者は、ケーブルに電圧を長時間印加し続けても問題がないか確認したり、雷サージに対して所定の絶縁性能を有しているかを抜取り試料で確認することを目的としている。
【０００４】
これに対して、後者は、出荷試験として、系統の商用周波過電圧に対して十分な性能を有していることを、ケーブルに損傷を与えることなく全長で確認することを目的としている。
【０００５】
言い換えれば、ケーブルの製造条件が問題ないことを試料試験で確認し、その製造条件がケーブル全長で確実に遂行されたことを枠試験で確認していると言える。
【０００６】
一方、超電導ケーブルが実用化に向けて研究されている。一例として、複数のケーブルコアを一括にした多心一括型の多相超電導ケーブルが提案されている（例えば特許文献１）。図1は、三心一括型の三相超電導ケーブルの断面図である。この超電導ケーブル100は、3本のケーブルコア110を断熱管120内に撚り合わせて収納した構成である。
【０００７】
断熱管120は、内管121と外管122とからなる二重管で構成され、両管の間に断熱材(図示せず)が配置されて、その間隙が真空引きされている。各ケーブルコア110は、中心から順にフォーマ10、導体層20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を具えている。導体層20は、フォーマ10上に超電導線材を多層に螺旋状に巻回して構成され、絶縁層30は半合成絶縁紙を巻回して構成される。シールド層40は、絶縁層30上に導体層20と同様の超電導線材を螺旋状に巻回して構成される。そして、フォーマ10内や内管121とコア110の間に形成される空間に液体窒素などの冷媒を充填・循環し、絶縁層に冷媒が含浸された状態で使用状態とされる。
【０００８】
【特許文献１】特開2003-9330号公報(図5)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、超電導ケーブルでは工場出荷時に冷媒が充填された状態にないため、冷媒が充填された状態での絶縁特性を適切に試験する方法が確立されていなかった。
【００１０】
例えば、POFケーブルでは、ケーブルコアの絶縁層を構成する絶縁紙に高粘度の絶縁油を含浸させ、その絶縁油が外部に流出しにくくなるように防護した上で工場にて枠試験を行っている。このとき、絶縁層中には空気が存在するが、出荷後、ケーブルコアを鋼管内に引き入れ、その鋼管内に低粘度油を充填して高圧力を印加することで、絶縁層中に存在していた空気を絶縁油中に溶解して本来の絶縁性能を有する状態とされる。従って、POFケーブルでは工場出荷時に絶縁層に絶縁油が含浸された状態となっており、使用状態に近い状態として枠試験を行うことが可能である。
【００１１】
一方、超電導ケーブルは、工場出荷時点では冷媒が充填されておらず、布設現場にて端末処理がなされた後、冷媒を充填、循環して正規の使用状態とされる。そのため、使用時とは絶縁特性が大きく異なる工場出荷時では有意義な枠試験を行うことができない。仮に、超電導ケーブルの両端末から液体冷媒を充填・循環させるための設備投資を行って超電導ケーブルを冷却状態として枠試験を行った後に出荷することを想定した場合、その設備償却および冷却するための諸費用が超電導ケーブルのコストを大幅に高めることになる。また、超電導ケーブルをドラムに巻回した状態で冷却を行うと、現地で布設されるよりも過酷な曲げ状態で機械的応力が作用することになり、ケーブルが損傷する可能性もある。
【００１２】
従って、本発明の主目的は、冷媒を充填することなく、冷媒が充填された状態の超電導ケーブルの絶縁特性を評価できる超電導ケーブルの耐電圧試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、試験対象の超電導ケーブルに冷媒を充填することなく常温下で超電導ケーブルの耐電圧特性を模擬することで上記の目的を達成する。
【００１４】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うことを特徴とする。
【００１５】
この試験方法では、本耐電圧試験のみを行う場合はもちろん、予め予備耐電圧試験を行っても良い。本耐電圧試験のみを行う場合、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行う。その際、本耐電圧試験方法の代表例としては、部分放電試験や誘電正接（tanδ）計測試験などが挙げられる。試験条件は、例えば、冷媒を充填した際に試験超電導ケーブルに求められる耐電圧特性を基に、常温での耐電圧特性を推定した電圧値を試験電圧とすればよい。この推定電圧値は設計値を用いても良いし、計算により求めることもできる。そして、その試験電圧において常温での耐電圧試験に問題がなければ、冷媒を充填した場合にも所定の耐電圧特性を満たすものと評価する。
【００１６】
予備耐電圧試験を行う場合は、まず冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意する。続いて、第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求めておく。一方、本耐電圧試験では、試験超電導ケーブルに前記気体を所定圧力に充填し、試験電圧にて常温下で本耐電圧試験を行う。その際の試験電圧は、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて求める。さらに、この求められた耐電圧特性に基づく値に裕度を考慮した値としてもよい。そして、本耐電圧試験で耐電圧特性を満たせば、冷媒を充填した試験超電導ケーブルでも耐電圧特性を満たすと評価する。
【００１７】
予備電圧試験に用いる基準超電導ケーブルは、正常に製造された超電導ケーブルで、冷媒を充填したものを第一基準超電導ケーブル、気体を充填したものを第二基準超電導ケーブルとする。前記冷媒は、気体冷媒でも、液体冷媒であっても良く、通常、いずれの基準超電導ケーブルも抜取り試料を用いればよい。第一基準超電導ケーブルに充填する液体冷媒の具体例としては、液体窒素、液体ヘリウム、液体水素、液体酸素、液体フッ素、液体アルゴン、液体空気、液体ネオン等が挙げられる。気体冷媒の具体例としては、窒素ガス、ヘリウムガス、水素ガス、酸素ガス、フッ素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、空気等が挙げられる。第二基準超電導ケーブルに充填する気体には、例えば窒素ガスや空気が利用できる。
【００１８】
予備耐電圧試験には、絶縁破壊試験が利用できる。この破壊試験では破壊電圧を求める。その他、例えば部分放電試験や誘電正接（tanδ）計測試験が利用できる。部分放電試験では部分放電の発生電圧を求める。誘電正接計測試験では、tanδが高くなる（放電が始まる）電圧を求める。絶縁破壊試験、部分放電試験および誘電正接計測試験のいずれかを予備耐電圧試験としても良いし、複数の組み合わせを予備耐電圧試験としてもよい。
【００１９】
予備耐電圧試験では、第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で耐電圧特性を試験する。ここで、前記冷媒温度とは、超電導ケーブルの運転に適した冷却温度のときの冷媒の温度のことをいう。もちろん、第一・第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性の関係をより詳しく把握したり、後述する試験電圧の決定に用いる参考データ数を多くするために、冷媒温度、常温以外の温度での耐電圧特性を試験してもよい。この冷媒または気体の充填圧力は、基本的にはケーブルの実使用冷媒圧力とする。実使用冷媒圧力は、一般に、大気圧(100kPa)よりも高い圧力であり、具体的には、2気圧(300kPa)以上である。もちろん、それ以外の圧力での測定も合わせて行うことが好ましい。
【００２０】
試験電圧は、予備耐電圧試験における第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて決定する。例えば、予備耐電圧試験として絶縁破壊試験を行った場合、第一・第二基準超電導ケーブルで破壊電圧の比率を求めておく。そして、液体冷媒を充填したケーブルの本耐電圧試験の電圧（予め決められている）に対して前記比率を乗じた値を試験電圧としてもよいし、この値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。また、予備耐電圧試験として部分放電試験を行った場合、第一・第二基準超電導ケーブルで部分放電の発生した電圧の比率を求めておく。そして、液体冷媒を充填したケーブルの本耐電圧試験の電圧（予め決められている）に対して前記比率を乗じた値を試験電圧としてもよいし、この値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。さらに、予備耐電圧試験として誘電正接計測を行った場合、第二基準超電導ケーブルで誘電正接の計測を行った際の電圧値または、この電圧値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。
【００２１】
一般に、冷媒または気体の温度が低いほど、冷媒または気体の圧力が高いほど耐電圧特性に優れる傾向がある。そのため、上記裕度の考慮は、例えば実使用冷媒温度よりも高い温度での耐電圧特性値または実使用冷媒圧力よりも低い圧力での耐電圧特性値を試験電圧とすることで行うことができる。
【００２２】
一方、本耐電圧試験では、試験超電導ケーブルを対象とする。試験超電導ケーブルは、基準超電導ケーブルと同一の構成を有する超電導ケーブルで、実際に耐電圧特性を調べたいケーブルのことである。代表的には、出荷時の超電導ケーブル全長を試験超電導ケーブルとする。それにより、ケーブル全長に対する耐電圧特性を試験することができ、本耐電圧試験を枠試験とすることができる。
【００２３】
本耐電圧試験も、例えば絶縁破壊試験、部分放電試験や誘電正接の計測試験が利用できる。予備耐電圧試験は、いわば本耐電圧試験での試験電圧を決定するための試験であるから、予備耐電圧試験と同じ試験方法を本耐電圧試験で採用しても良いし、異なる試験方法を採用しても良い。
【００２４】
つまり、主要な試験方法の組み合わせとして次のものが考えられる。
【００２５】
(1)予備耐電圧試験を絶縁破壊試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として絶縁破壊試験を行って絶縁破壊がないことを確認する。
【００２６】
(2)予備耐電圧試験を部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として部分放電試験を行って部分放電の発生がないことを確認する。
【００２７】
(3)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行ってtanδに異常がないことを確認する。
【００２８】
(4)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行ってtanδに異常がないことを確認する。
【００２９】
(5)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として部分放電試験および誘電正接計測試験を行って部分放電の発生しないことおよびtanδに異常がないことを確認する。
【００３０】
部分放電の測定は、ケーブルが長尺化することで部分放電の感度が端末から遠ざかるほど悪くなるため、ケーブルが長尺の場合は誘電正接の計測を選択することが好適である。また、部分放電試験と誘電正接の計測を併用することで、異物混入のような大きな欠陥については部分放電で、全体的な使用材料・製造条件の不備についてはtanδで評価することが有効である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、試験超電導ケーブルに気体冷媒または液体冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うため、冷媒を試験超電導ケーブルに充填することなく耐電圧試験を行うことができる。
【００３２】
また、予備耐電圧試験として、第一・第二基準超電導ケーブルから得ておいた耐電圧特性を用いて、冷媒が充填された場合と気体が充填された場合の各基準超電導ケーブル耐電圧特性の相関関係を求めておく。そして、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填して常温下で耐電圧試験を行い、この試験結果から冷媒を充填した場合の耐電圧特性を模擬することができる。従って、本耐電圧試験では冷媒を充填することなく常温下で試験を行うことが可能であり、冷媒を充填した場合の耐電圧特性を推定することができる。さらに、試験超電導ケーブルを損傷させることなく耐電圧試験を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３４】
本発明試験方法で試験する超電導ケーブルの一例として、3心超電導ケーブルを作製した。その断面図を図1に示す。
【００３５】
このケーブル100は、より合わされた3心のコア110と、これらのコアを収納する断熱管120とから構成される。コア110は、中心から順に、フォーマ10、導体層20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を有している。これらの各層のうち、導体層20とシールド層40に超電導線材が用いられる。
【００３６】
フォーマ10には、金属線を撚り合わせた中実のものや、金属パイプを用いた中空のものが利用できる。中実のフォーマの一例としては、複数の銅素線を撚り合わせたものが挙げられる。撚り線構造のフォーマとすることで、交流損失の低減と過電流での温度上昇抑制を同時に実現できる。一方、中空のフォーマを用いた場合、その内部を冷媒の流路にすることができる。
【００３７】
導体層20には、複数本の酸化物高温超電導フィラメントを銀シースで被覆したテープ線材が好適である。ここではBi2223系テープ線材を用いた。このテープ線材をフォーマの上に多層に巻回して導体層20を構成する。この導体層20は、各層で超電導線材の撚りピッチが異なっている。加えて、各層ごと又は複数層ごとに巻き方向を変えることで、各層に流れる電流の均流化を図ることができる。
【００３８】
導体層20の外周には絶縁層30が形成される。この絶縁層30は、例えばクラフト紙とポリプロピレンなどの樹脂フィルムとをラミネートした半合成紙（住友電気工業株式会社製PPLP：登録商標）を用い、導体層20の外周に巻回して構成することができる。
【００３９】
交流用の超電導ケーブルでは、絶縁層30の外側に磁気をシールドするためのシールド層40を設ける。シールド層40は、絶縁層30の外側に導体層20に用いたものと同様の超電導線材を巻回して形成される。このシールド層40に導体層20とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで外部への磁界の発生をキャンセルすることができる。
【００４０】
さらにシールド層40の上には保護層50が形成されている。この保護層50は、シールド層40よりも内側の構造を機械的に保護するもので、シールド層40上にクラフト紙や布テープを巻きつけることで形成される。
【００４１】
断熱管120は、コルゲート内管121とコルゲート外管122とを有する二重管構造である。通常、コルゲート内管121とコルゲート外管122との間は空間が形成され、その空間は真空引きされている。真空引きされる空間内には、スーパーインシュレーションが配置され、輻射熱の反射が行なわれる。そして、コルゲート外管の上には、ポリ塩化ビニル等による防食層123が形成されている。
【００４２】
断熱管120内には、導体層20およびシールド層40を臨界温度よりも低い温度に冷却するために、冷媒が充填される。冷媒としては、液体冷媒または気体冷媒が使用される。
【００４３】
液体冷媒としては、例えば、液体窒素・液体ヘリウム・液体ネオン・液体水素等が挙げられる。超電導ケーブルの冷媒に液体冷媒を使用する場合、超電導ケーブルに大電流を流したときに起こるケーブルを構成する部材の発熱に対して、液体冷媒と導体層20およびシールド層40とは速やかに熱平衡に達する。このことにより、導体層20およびシールド層40は、超電導ケーブルの運転に適した温度に安定して維持される。
【００４４】
気体冷媒としては、例えば、ヘリウムガス・水素ガス等が挙げられる。気体冷媒を使用する場合、次のような利点がある。（１）液体冷媒を使用する際のガス化の問題がない。（２）冷媒を循環させる際の圧力損失を小さくすることができる。（３）気体冷媒の温度変化幅（例えば、水素ガスは沸点が約20Kであり、Bi2223の臨界温度が約105Kであるため、温度変化幅の裕度は約85Kある）が、液体冷媒の温度変化幅（例えば、窒素の融点および沸点は、それぞれ63Kおよび77Kであり、液体冷媒は臨界温度にまで温度が上昇する前にガス化する）に比較して大きい。つまり、気体冷媒は、厳密な温度管理を要求されない。
【００４５】
（実施例1）
＜予備耐電圧試験＞
上記の構成を有して正常に製造された超電導ケーブルの抜取り試料を用いて予備耐電圧試験を行う。ここでは、予備耐電圧試験として部分放電試験を行う。各抜取り試料のうち、液体窒素（約77K）を充填したものを第一基準超電導ケーブル、常温の窒素ガスを充填したものを第二基準超電導ケーブルとする。さらに、150Kの窒素ガスを充填した第一基準超電導ケーブルを用意し、比較例とした。そして、表1に示す温度及び圧力条件にて各基準超電導ケーブルについて部分放電試験を行い、部分放電が発生する電圧を求める。部分放電試験の試験方法は、IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)に規定の方法に準じて行う。この試験結果も併せて表1に示す。表中の単位のない数値は部分放電発生電界値（kV/mm）を示している。
【００４６】
【表１】
【００４７】
この表に示された結果を考察すると、液体窒素温度（約77K）では、絶縁層中に含まれている水分は凍結すると考えられ、最も高い絶縁特性を示していることから、その水分によって絶縁性能が低下しないことが示されている。
【００４８】
液体窒素含浸（77K）と窒素ガス充填（150K）とを比較すると、充填対象の誘電率が小さい分、ガス部分の電界が高くなるため窒素ガス充填の方が早く部分放電が発生し、絶縁強度も低いことがわかる。
【００４９】
さらに常温では、絶縁層中に水分が存在することから部分放電がより早く発生し、絶縁強度もさらに低下する。
【００５０】
＜試験電圧の決定＞
超電導ケーブルの場合、冷媒圧力は300kPa以上で運用されていると考えられている。そこで、裕度をみて、77Kにおいて200kPaで部分放電が発生しないストレス（24kV/mm）と常温での同ストレス（4.8kV/mm）との比である5：1を本耐電圧試験で適用する。
【００５１】
＜本耐電圧試験＞
本耐電圧試験では、試験超電導ケーブル全長を試験対象とする（枠試験）。この試験超電導ケーブルは、基準超電導ケーブルと同一の構成を有し、窒素ガスが200kPaに充填されたケーブルである。この試験超電導ケーブルに対して常温で部分放電試験を行う。その際、部分放電試験の電圧は、前述の比を適用して、液体窒素を充填した超電導ケーブルの枠試験電圧の1/5とし、ケーブルの全長に対して枠試験を行う。この部分放電試験の試験方法もIEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)に規定の方法に準じて行う。そして、この本耐電圧試験において部分放電が発生しなければ、その試験超電導ケーブルは正常な耐電圧特性を有するものとして出荷する。
【００５２】
以上のような試験方法は、超電導ケーブルの絶縁層がPPLPに代表される半合成紙の場合に特に有効である。クラフト紙は絶縁油の含浸がなければ空気中の水分を含んでいるため、絶縁強度が極端に低下する。それに対し、PPLPの場合、ポリプロピレンの樹脂層が存在して絶縁層に占めるクラフト紙の割合が少なくなるため、クラフト紙に含まれる水分の影響による耐電圧特性のばらつきを抑えることができる。その結果、バッドギャプ部（絶縁層に巻いたPPLPのターン間のギャップの乱れ）の条件が異なることによる部分放電発生レベルの差を顕在化することができる。
【００５３】
（変形例1）
上記実施例では、本耐電圧試験に適用する電圧の決定において、第一基準超電導ケーブルに充填された液体窒素の部分放電発生電界値を参照したが、予備耐電圧試験において、前記液体窒素を超電導ケーブルの運転に適した温度に冷却した水素ガスに置換して、前記水素ガスにおける部分放電発生電界値を参照して本耐電圧試験に適用する電圧を決定してもよい。その場合、前記実施例と同様に、裕度を考慮に入れて、前記水素ガスの超電導ケーブルの運転に適した温度における200kPaでの部分放電が発生しないストレスと常温における200kPaでのストレスとの比を本耐電圧試験で適用する。この測定値に従って、本耐電圧試験に使用する部分放電試験の電圧を前記の比を基に決定し、ケーブル全長に対する枠試験を行う。そして、この本耐電圧試験において部分放電が発生しなければ、その試験超電導ケーブルは正常な耐電圧特性を有するものとして出荷する。
【００５４】
（変形例2）
上記実施例では、予備耐電圧試験・本耐電圧試験共に部分放電試験としたが、予備・本耐電圧試験共に誘電正接計測試験に置換するか、予備・本耐電圧試験共に誘電正接計測試験を併用するか、予備耐電圧試験は部分放電試験と誘電正接計測試験を併用し、本耐電圧試験にのみ誘電正接計測試験を行ってもよい。例えば、予備耐電圧試験、本耐電圧試験共に誘電正接計測試験とし、基準超電導ケーブルのtanδと比較して試験超電導ケーブルのtanδに異常がないことを確認したり、予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として、部分放電試験の結果から試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験および部分放電試験を行ってtanδに異常がないことおよび部分放電の発生しないことを確認したりすることが挙げられる。
【００５５】
（実施例2）
次に、予備耐電圧試験および本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行った場合を説明する。
【００５６】
ここでも、実施例1と同様に、予備耐電圧試験として、液体窒素を充填した第一基準超電導ケーブルの誘電正接と、窒素ガスを充填した第二基準超電導ケーブルの誘電正接とを測定しておく。この誘電正接計測試験はJIS高電圧試験法に基づいて行った。
【００５７】
図２は超電導ケーブルに窒素ガスを充填し、そのケーブルを冷却し始めてからの時間とtanδとの関係を示すグラフである。このグラフから明らかなように、冷却開始後の時間が0の場合、つまり常温で窒素ガスが充填された状態の場合、高いtanδを示している。一方、冷却時間の経過に伴ってtanδは低下し、一定時間経過後の液体窒素温度では、tanδはほぼ一定の値になっている。
【００５８】
次に、試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行う。この耐電圧試験も誘電正接計測試験を行うが、その際の試験電圧は予備耐電圧試験において第二基準超電導ケーブルでの測定を行った際の電圧とする。
【００５９】
試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行った結果、tanδに異常がなければ、つまりtanδの値がほぼ2.0％程度であれば、液体窒素を充填した場合でも、その試験超電導ケーブルは所定の耐電圧特性を有するものと評価する。
【００６０】
（変形例）
上記実施例２では予備耐電圧試験に、液体窒素を充填した第一基準超電導ケーブルを使用したが、前記液体窒素の代わりに、水素ガスを使用してもよい。この場合、実施例２の構成の内、第一基準超電導ケーブルに充填する冷媒を超電導ケーブルの運転に適した温度に冷却した水素ガスに置換し、他の構成および測定方法を実施例２に準じて行う。そして、試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行った結果、tanδに異常がなければ、水素ガスを充填した場合でも、その試験超電導ケーブルは所定の耐電圧特性を有するものと評価する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、特に超電導ケーブルの出荷時における枠試験に好適に利用することができる。その際、超電導ケーブルは単心・多心のいずれであってもよいし、AC・DCのいずれであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明試験方法に用いる超電導ケーブルの断面図である。
【図２】超電導ケーブルに窒素ガスを充填し、そのケーブルを冷却し始めてからの時間とtanδとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
100 超電導ケーブル
110 コア
10 フォーマ 20 導体層 30 絶縁層 40 シールド層 50 保護層
120 断熱管
121 コルゲート内管 122 コルゲート外管 123 防食層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの耐電圧試験方法に関するものである。特に、冷媒を充填することなく超電導ケーブルの耐電圧特性を評価することができる試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
OFケーブル、POFケーブル、CVケーブル等の常電導ケーブルでは、絶縁性能を確認する方法として、抜取り試料による試料試験や製品全長を対象とする枠試験が行われている。
【０００３】
前者は、ケーブルに電圧を長時間印加し続けても問題がないか確認したり、雷サージに対して所定の絶縁性能を有しているかを抜取り試料で確認することを目的としている。
【０００４】
これに対して、後者は、出荷試験として、系統の商用周波過電圧に対して十分な性能を有していることを、ケーブルに損傷を与えることなく全長で確認することを目的としている。
【０００５】
言い換えれば、ケーブルの製造条件が問題ないことを試料試験で確認し、その製造条件がケーブル全長で確実に遂行されたことを枠試験で確認していると言える。
【０００６】
一方、超電導ケーブルが実用化に向けて研究されている。一例として、複数のケーブルコアを一括にした多心一括型の多相超電導ケーブルが提案されている（例えば特許文献１）。図1は、三心一括型の三相超電導ケーブルの断面図である。この超電導ケーブル100は、3本のケーブルコア110を断熱管120内に撚り合わせて収納した構成である。
【０００７】
断熱管120は、内管121と外管122とからなる二重管で構成され、両管の間に断熱材(図示せず)が配置されて、その間隙が真空引きされている。各ケーブルコア110は、中心から順にフォーマ10、導体層20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を具えている。導体層20は、フォーマ10上に超電導線材を多層に螺旋状に巻回して構成され、絶縁層30は半合成絶縁紙を巻回して構成される。シールド層40は、絶縁層30上に導体層20と同様の超電導線材を螺旋状に巻回して構成される。そして、フォーマ10内や内管121とコア110の間に形成される空間に液体窒素などの冷媒を充填・循環し、絶縁層に冷媒が含浸された状態で使用状態とされる。
【０００８】
【特許文献１】特開2003-9330号公報(図5)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、超電導ケーブルでは工場出荷時に冷媒が充填された状態にないため、冷媒が充填された状態での絶縁特性を適切に試験する方法が確立されていなかった。
【００１０】
例えば、POFケーブルでは、ケーブルコアの絶縁層を構成する絶縁紙に高粘度の絶縁油を含浸させ、その絶縁油が外部に流出しにくくなるように防護した上で工場にて枠試験を行っている。このとき、絶縁層中には空気が存在するが、出荷後、ケーブルコアを鋼管内に引き入れ、その鋼管内に低粘度油を充填して高圧力を印加することで、絶縁層中に存在していた空気を絶縁油中に溶解して本来の絶縁性能を有する状態とされる。従って、POFケーブルでは工場出荷時に絶縁層に絶縁油が含浸された状態となっており、使用状態に近い状態として枠試験を行うことが可能である。
【００１１】
一方、超電導ケーブルは、工場出荷時点では冷媒が充填されておらず、布設現場にて端末処理がなされた後、冷媒を充填、循環して正規の使用状態とされる。そのため、使用時とは絶縁特性が大きく異なる工場出荷時では有意義な枠試験を行うことができない。仮に、超電導ケーブルの両端末から液体冷媒を充填・循環させるための設備投資を行って超電導ケーブルを冷却状態として枠試験を行った後に出荷することを想定した場合、その設備償却および冷却するための諸費用が超電導ケーブルのコストを大幅に高めることになる。また、超電導ケーブルをドラムに巻回した状態で冷却を行うと、現地で布設されるよりも過酷な曲げ状態で機械的応力が作用することになり、ケーブルが損傷する可能性もある。
【００１２】
従って、本発明の主目的は、冷媒を充填することなく、冷媒が充填された状態の超電導ケーブルの絶縁特性を評価できる超電導ケーブルの耐電圧試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、試験対象の超電導ケーブルに冷媒を充填することなく常温下で超電導ケーブルの耐電圧特性を模擬することで上記の目的を達成する。
【００１４】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うことを特徴とする。
【００１５】
この試験方法では、本耐電圧試験のみを行う場合はもちろん、予め予備耐電圧試験を行っても良い。本耐電圧試験のみを行う場合、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行う。その際、本耐電圧試験方法の代表例としては、部分放電試験や誘電正接（tanδ）計測試験などが挙げられる。試験条件は、例えば、冷媒を充填した際に試験超電導ケーブルに求められる耐電圧特性を基に、常温での耐電圧特性を推定した電圧値を試験電圧とすればよい。この推定電圧値は設計値を用いても良いし、計算により求めることもできる。そして、その試験電圧において常温での耐電圧試験に問題がなければ、冷媒を充填した場合にも所定の耐電圧特性を満たすものと評価する。
【００１６】
予備耐電圧試験を行う場合は、まず冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意する。続いて、第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求めておく。一方、本耐電圧試験では、試験超電導ケーブルに前記気体を所定圧力に充填し、試験電圧にて常温下で本耐電圧試験を行う。その際の試験電圧は、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて求める。さらに、この求められた耐電圧特性に基づく値に裕度を考慮した値としてもよい。そして、本耐電圧試験で耐電圧特性を満たせば、冷媒を充填した試験超電導ケーブルでも耐電圧特性を満たすと評価する。
【００１７】
予備電圧試験に用いる基準超電導ケーブルは、正常に製造された超電導ケーブルで、冷媒を充填したものを第一基準超電導ケーブル、気体を充填したものを第二基準超電導ケーブルとする。前記冷媒は、気体冷媒でも、液体冷媒であっても良く、通常、いずれの基準超電導ケーブルも抜取り試料を用いればよい。第一基準超電導ケーブルに充填する液体冷媒の具体例としては、液体窒素、液体ヘリウム、液体水素、液体酸素、液体フッ素、液体アルゴン、液体空気、液体ネオン等が挙げられる。気体冷媒の具体例としては、窒素ガス、ヘリウムガス、水素ガス、酸素ガス、フッ素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、空気等が挙げられる。第二基準超電導ケーブルに充填する気体には、例えば窒素ガスや空気が利用できる。
【００１８】
予備耐電圧試験には、絶縁破壊試験が利用できる。この破壊試験では破壊電圧を求める。その他、例えば部分放電試験や誘電正接（tanδ）計測試験が利用できる。部分放電試験では部分放電の発生電圧を求める。誘電正接計測試験では、tanδが高くなる（放電が始まる）電圧を求める。絶縁破壊試験、部分放電試験および誘電正接計測試験のいずれかを予備耐電圧試験としても良いし、複数の組み合わせを予備耐電圧試験としてもよい。
【００１９】
予備耐電圧試験では、第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で耐電圧特性を試験する。ここで、前記冷媒温度とは、超電導ケーブルの運転に適した冷却温度のときの冷媒の温度のことをいう。もちろん、第一・第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性の関係をより詳しく把握したり、後述する試験電圧の決定に用いる参考データ数を多くするために、冷媒温度、常温以外の温度での耐電圧特性を試験してもよい。この冷媒または気体の充填圧力は、基本的にはケーブルの実使用冷媒圧力とする。実使用冷媒圧力は、一般に、大気圧(100kPa)よりも高い圧力であり、具体的には、2気圧(300kPa)以上である。もちろん、それ以外の圧力での測定も合わせて行うことが好ましい。
【００２０】
試験電圧は、予備耐電圧試験における第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて決定する。例えば、予備耐電圧試験として絶縁破壊試験を行った場合、第一・第二基準超電導ケーブルで破壊電圧の比率を求めておく。そして、液体冷媒を充填したケーブルの本耐電圧試験の電圧（予め決められている）に対して前記比率を乗じた値を試験電圧としてもよいし、この値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。また、予備耐電圧試験として部分放電試験を行った場合、第一・第二基準超電導ケーブルで部分放電の発生した電圧の比率を求めておく。そして、液体冷媒を充填したケーブルの本耐電圧試験の電圧（予め決められている）に対して前記比率を乗じた値を試験電圧としてもよいし、この値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。さらに、予備耐電圧試験として誘電正接計測を行った場合、第二基準超電導ケーブルで誘電正接の計測を行った際の電圧値または、この電圧値に裕度を見たより低い電圧値を試験電圧としてもよい。
【００２１】
一般に、冷媒または気体の温度が低いほど、冷媒または気体の圧力が高いほど耐電圧特性に優れる傾向がある。そのため、上記裕度の考慮は、例えば実使用冷媒温度よりも高い温度での耐電圧特性値または実使用冷媒圧力よりも低い圧力での耐電圧特性値を試験電圧とすることで行うことができる。
【００２２】
一方、本耐電圧試験では、試験超電導ケーブルを対象とする。試験超電導ケーブルは、基準超電導ケーブルと同一の構成を有する超電導ケーブルで、実際に耐電圧特性を調べたいケーブルのことである。代表的には、出荷時の超電導ケーブル全長を試験超電導ケーブルとする。それにより、ケーブル全長に対する耐電圧特性を試験することができ、本耐電圧試験を枠試験とすることができる。
【００２３】
本耐電圧試験も、例えば絶縁破壊試験、部分放電試験や誘電正接の計測試験が利用できる。予備耐電圧試験は、いわば本耐電圧試験での試験電圧を決定するための試験であるから、予備耐電圧試験と同じ試験方法を本耐電圧試験で採用しても良いし、異なる試験方法を採用しても良い。
【００２４】
つまり、主要な試験方法の組み合わせとして次のものが考えられる。
【００２５】
(1)予備耐電圧試験を絶縁破壊試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として絶縁破壊試験を行って絶縁破壊がないことを確認する。
【００２６】
(2)予備耐電圧試験を部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として部分放電試験を行って部分放電の発生がないことを確認する。
【００２７】
(3)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行ってtanδに異常がないことを確認する。
【００２８】
(4)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行ってtanδに異常がないことを確認する。
【００２９】
(5)予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として部分放電試験および誘電正接計測試験を行って部分放電の発生しないことおよびtanδに異常がないことを確認する。
【００３０】
部分放電の測定は、ケーブルが長尺化することで部分放電の感度が端末から遠ざかるほど悪くなるため、ケーブルが長尺の場合は誘電正接の計測を選択することが好適である。また、部分放電試験と誘電正接の計測を併用することで、異物混入のような大きな欠陥については部分放電で、全体的な使用材料・製造条件の不備についてはtanδで評価することが有効である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、試験超電導ケーブルに気体冷媒または液体冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うため、冷媒を試験超電導ケーブルに充填することなく耐電圧試験を行うことができる。
【００３２】
また、予備耐電圧試験として、第一・第二基準超電導ケーブルから得ておいた耐電圧特性を用いて、冷媒が充填された場合と気体が充填された場合の各基準超電導ケーブル耐電圧特性の相関関係を求めておく。そして、試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填して常温下で耐電圧試験を行い、この試験結果から冷媒を充填した場合の耐電圧特性を模擬することができる。従って、本耐電圧試験では冷媒を充填することなく常温下で試験を行うことが可能であり、冷媒を充填した場合の耐電圧特性を推定することができる。さらに、試験超電導ケーブルを損傷させることなく耐電圧試験を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３４】
本発明試験方法で試験する超電導ケーブルの一例として、3心超電導ケーブルを作製した。その断面図を図1に示す。
【００３５】
このケーブル100は、より合わされた3心のコア110と、これらのコアを収納する断熱管120とから構成される。コア110は、中心から順に、フォーマ10、導体層20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を有している。これらの各層のうち、導体層20とシールド層40に超電導線材が用いられる。
【００３６】
フォーマ10には、金属線を撚り合わせた中実のものや、金属パイプを用いた中空のものが利用できる。中実のフォーマの一例としては、複数の銅素線を撚り合わせたものが挙げられる。撚り線構造のフォーマとすることで、交流損失の低減と過電流での温度上昇抑制を同時に実現できる。一方、中空のフォーマを用いた場合、その内部を冷媒の流路にすることができる。
【００３７】
導体層20には、複数本の酸化物高温超電導フィラメントを銀シースで被覆したテープ線材が好適である。ここではBi2223系テープ線材を用いた。このテープ線材をフォーマの上に多層に巻回して導体層20を構成する。この導体層20は、各層で超電導線材の撚りピッチが異なっている。加えて、各層ごと又は複数層ごとに巻き方向を変えることで、各層に流れる電流の均流化を図ることができる。
【００３８】
導体層20の外周には絶縁層30が形成される。この絶縁層30は、例えばクラフト紙とポリプロピレンなどの樹脂フィルムとをラミネートした半合成紙（住友電気工業株式会社製PPLP：登録商標）を用い、導体層20の外周に巻回して構成することができる。
【００３９】
交流用の超電導ケーブルでは、絶縁層30の外側に磁気をシールドするためのシールド層40を設ける。シールド層40は、絶縁層30の外側に導体層20に用いたものと同様の超電導線材を巻回して形成される。このシールド層40に導体層20とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで外部への磁界の発生をキャンセルすることができる。
【００４０】
さらにシールド層40の上には保護層50が形成されている。この保護層50は、シールド層40よりも内側の構造を機械的に保護するもので、シールド層40上にクラフト紙や布テープを巻きつけることで形成される。
【００４１】
断熱管120は、コルゲート内管121とコルゲート外管122とを有する二重管構造である。通常、コルゲート内管121とコルゲート外管122との間は空間が形成され、その空間は真空引きされている。真空引きされる空間内には、スーパーインシュレーションが配置され、輻射熱の反射が行なわれる。そして、コルゲート外管の上には、ポリ塩化ビニル等による防食層123が形成されている。
【００４２】
断熱管120内には、導体層20およびシールド層40を臨界温度よりも低い温度に冷却するために、冷媒が充填される。冷媒としては、液体冷媒または気体冷媒が使用される。
【００４３】
液体冷媒としては、例えば、液体窒素・液体ヘリウム・液体ネオン・液体水素等が挙げられる。超電導ケーブルの冷媒に液体冷媒を使用する場合、超電導ケーブルに大電流を流したときに起こるケーブルを構成する部材の発熱に対して、液体冷媒と導体層20およびシールド層40とは速やかに熱平衡に達する。このことにより、導体層20およびシールド層40は、超電導ケーブルの運転に適した温度に安定して維持される。
【００４４】
気体冷媒としては、例えば、ヘリウムガス・水素ガス等が挙げられる。気体冷媒を使用する場合、次のような利点がある。（１）液体冷媒を使用する際のガス化の問題がない。（２）冷媒を循環させる際の圧力損失を小さくすることができる。（３）気体冷媒の温度変化幅（例えば、水素ガスは沸点が約20Kであり、Bi2223の臨界温度が約105Kであるため、温度変化幅の裕度は約85Kある）が、液体冷媒の温度変化幅（例えば、窒素の融点および沸点は、それぞれ63Kおよび77Kであり、液体冷媒は臨界温度にまで温度が上昇する前にガス化する）に比較して大きい。つまり、気体冷媒は、厳密な温度管理を要求されない。
【００４５】
（実施例1）
＜予備耐電圧試験＞
上記の構成を有して正常に製造された超電導ケーブルの抜取り試料を用いて予備耐電圧試験を行う。ここでは、予備耐電圧試験として部分放電試験を行う。各抜取り試料のうち、液体窒素（約77K）を充填したものを第一基準超電導ケーブル、常温の窒素ガスを充填したものを第二基準超電導ケーブルとする。さらに、150Kの窒素ガスを充填した第一基準超電導ケーブルを用意し、比較例とした。そして、表1に示す温度及び圧力条件にて各基準超電導ケーブルについて部分放電試験を行い、部分放電が発生する電圧を求める。部分放電試験の試験方法は、IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)に規定の方法に準じて行う。この試験結果も併せて表1に示す。表中の単位のない数値は部分放電発生電界値（kV/mm）を示している。
【００４６】
【表１】
【００４７】
この表に示された結果を考察すると、液体窒素温度（約77K）では、絶縁層中に含まれている水分は凍結すると考えられ、最も高い絶縁特性を示していることから、その水分によって絶縁性能が低下しないことが示されている。
【００４８】
液体窒素含浸（77K）と窒素ガス充填（150K）とを比較すると、充填対象の誘電率が小さい分、ガス部分の電界が高くなるため窒素ガス充填の方が早く部分放電が発生し、絶縁強度も低いことがわかる。
【００４９】
さらに常温では、絶縁層中に水分が存在することから部分放電がより早く発生し、絶縁強度もさらに低下する。
【００５０】
＜試験電圧の決定＞
超電導ケーブルの場合、冷媒圧力は300kPa以上で運用されていると考えられている。そこで、裕度をみて、77Kにおいて200kPaで部分放電が発生しないストレス（24kV/mm）と常温での同ストレス（4.8kV/mm）との比である5：1を本耐電圧試験で適用する。
【００５１】
＜本耐電圧試験＞
本耐電圧試験では、試験超電導ケーブル全長を試験対象とする（枠試験）。この試験超電導ケーブルは、基準超電導ケーブルと同一の構成を有し、窒素ガスが200kPaに充填されたケーブルである。この試験超電導ケーブルに対して常温で部分放電試験を行う。その際、部分放電試験の電圧は、前述の比を適用して、液体窒素を充填した超電導ケーブルの枠試験電圧の1/5とし、ケーブルの全長に対して枠試験を行う。この部分放電試験の試験方法もIEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)に規定の方法に準じて行う。そして、この本耐電圧試験において部分放電が発生しなければ、その試験超電導ケーブルは正常な耐電圧特性を有するものとして出荷する。
【００５２】
以上のような試験方法は、超電導ケーブルの絶縁層がPPLPに代表される半合成紙の場合に特に有効である。クラフト紙は絶縁油の含浸がなければ空気中の水分を含んでいるため、絶縁強度が極端に低下する。それに対し、PPLPの場合、ポリプロピレンの樹脂層が存在して絶縁層に占めるクラフト紙の割合が少なくなるため、クラフト紙に含まれる水分の影響による耐電圧特性のばらつきを抑えることができる。その結果、バッドギャプ部（絶縁層に巻いたPPLPのターン間のギャップの乱れ）の条件が異なることによる部分放電発生レベルの差を顕在化することができる。
【００５３】
（変形例1）
上記実施例では、本耐電圧試験に適用する電圧の決定において、第一基準超電導ケーブルに充填された液体窒素の部分放電発生電界値を参照したが、予備耐電圧試験において、前記液体窒素を超電導ケーブルの運転に適した温度に冷却した水素ガスに置換して、前記水素ガスにおける部分放電発生電界値を参照して本耐電圧試験に適用する電圧を決定してもよい。その場合、前記実施例と同様に、裕度を考慮に入れて、前記水素ガスの超電導ケーブルの運転に適した温度における200kPaでの部分放電が発生しないストレスと常温における200kPaでのストレスとの比を本耐電圧試験で適用する。この測定値に従って、本耐電圧試験に使用する部分放電試験の電圧を前記の比を基に決定し、ケーブル全長に対する枠試験を行う。そして、この本耐電圧試験において部分放電が発生しなければ、その試験超電導ケーブルは正常な耐電圧特性を有するものとして出荷する。
【００５４】
（変形例2）
上記実施例では、予備耐電圧試験・本耐電圧試験共に部分放電試験としたが、予備・本耐電圧試験共に誘電正接計測試験に置換するか、予備・本耐電圧試験共に誘電正接計測試験を併用するか、予備耐電圧試験は部分放電試験と誘電正接計測試験を併用し、本耐電圧試験にのみ誘電正接計測試験を行ってもよい。例えば、予備耐電圧試験、本耐電圧試験共に誘電正接計測試験とし、基準超電導ケーブルのtanδと比較して試験超電導ケーブルのtanδに異常がないことを確認したり、予備耐電圧試験を誘電正接計測試験および部分放電試験として、部分放電試験の結果から試験電圧を決定し、この試験電圧で本耐電圧試験として誘電正接計測試験および部分放電試験を行ってtanδに異常がないことおよび部分放電の発生しないことを確認したりすることが挙げられる。
【００５５】
（実施例2）
次に、予備耐電圧試験および本耐電圧試験として誘電正接計測試験を行った場合を説明する。
【００５６】
ここでも、実施例1と同様に、予備耐電圧試験として、液体窒素を充填した第一基準超電導ケーブルの誘電正接と、窒素ガスを充填した第二基準超電導ケーブルの誘電正接とを測定しておく。この誘電正接計測試験はJIS高電圧試験法に基づいて行った。
【００５７】
図２は超電導ケーブルに窒素ガスを充填し、そのケーブルを冷却し始めてからの時間とtanδとの関係を示すグラフである。このグラフから明らかなように、冷却開始後の時間が0の場合、つまり常温で窒素ガスが充填された状態の場合、高いtanδを示している。一方、冷却時間の経過に伴ってtanδは低下し、一定時間経過後の液体窒素温度では、tanδはほぼ一定の値になっている。
【００５８】
次に、試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行う。この耐電圧試験も誘電正接計測試験を行うが、その際の試験電圧は予備耐電圧試験において第二基準超電導ケーブルでの測定を行った際の電圧とする。
【００５９】
試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行った結果、tanδに異常がなければ、つまりtanδの値がほぼ2.0％程度であれば、液体窒素を充填した場合でも、その試験超電導ケーブルは所定の耐電圧特性を有するものと評価する。
【００６０】
（変形例）
上記実施例２では予備耐電圧試験に、液体窒素を充填した第一基準超電導ケーブルを使用したが、前記液体窒素の代わりに、水素ガスを使用してもよい。この場合、実施例２の構成の内、第一基準超電導ケーブルに充填する冷媒を超電導ケーブルの運転に適した温度に冷却した水素ガスに置換し、他の構成および測定方法を実施例２に準じて行う。そして、試験超電導ケーブルに対して本耐電圧試験を行った結果、tanδに異常がなければ、水素ガスを充填した場合でも、その試験超電導ケーブルは所定の耐電圧特性を有するものと評価する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明超電導ケーブルの耐電圧試験方法は、特に超電導ケーブルの出荷時における枠試験に好適に利用することができる。その際、超電導ケーブルは単心・多心のいずれであってもよいし、AC・DCのいずれであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明試験方法に用いる超電導ケーブルの断面図である。
【図２】超電導ケーブルに窒素ガスを充填し、そのケーブルを冷却し始めてからの時間とtanδとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
100 超電導ケーブル
110 コア
10 フォーマ 20 導体層 30 絶縁層 40 シールド層 50 保護層
120 断熱管
121 コルゲート内管 122 コルゲート外管 123 防食層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うことを特徴とする超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項２】
前記超電導ケーブルは、運転時に液体冷媒で冷却されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項３】
前記超電導ケーブルは、運転時に気体冷媒で冷却されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項４】
冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意し、
第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求めておき、
前記第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて試験電圧を求め、
その試験電圧にて前記試験超電導ケーブルに本耐電圧試験を行い、
本耐電圧試験で耐電圧特性を満たせば、冷媒を充填した試験超電導ケーブルでも耐電圧特性を満たすと評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項５】
試験電圧は、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に裕度を考慮した値とすることを特徴とする請求項４に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項６】
予備耐電圧試験を部分放電試験とし、
この部分放電試験の結果に基づいて試験電圧を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項７】
予備耐電圧試験で誘電正接（tanδ）計測試験も行うことを特徴とする請求項６に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項８】
予備耐電圧試験を誘電正接（tanδ）計測試験とし、
この誘電正接を求めた際の測定条件に基づいて試験電圧を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項９】
本耐電圧試験で部分放電試験を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項１０】
本耐電圧試験で誘電正接（tanδ）計測試験を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項１１】
本耐電圧試験が試験超電導ケーブルの全長に対する出荷試験であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項１】
試験超電導ケーブルに冷媒の代わりに気体を充填し、常温下で本耐電圧試験を行うことを特徴とする超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項２】
前記超電導ケーブルは、運転時に液体冷媒で冷却されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項３】
前記超電導ケーブルは、運転時に気体冷媒で冷却されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項４】
冷媒を所定の圧力にて充填した第一基準超電導ケーブルと、冷媒の代わりに気体を所定の圧力にて充填した第二基準超電導ケーブルとを用意し、
第一基準超電導ケーブルは冷媒温度で、第二基準超電導ケーブルは常温で予備耐電圧試験を行って各ケーブルの耐電圧特性の相関関係を求めておき、
前記第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に基づいて試験電圧を求め、
その試験電圧にて前記試験超電導ケーブルに本耐電圧試験を行い、
本耐電圧試験で耐電圧特性を満たせば、冷媒を充填した試験超電導ケーブルでも耐電圧特性を満たすと評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項５】
試験電圧は、第二基準超電導ケーブルの耐電圧特性に裕度を考慮した値とすることを特徴とする請求項４に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項６】
予備耐電圧試験を部分放電試験とし、
この部分放電試験の結果に基づいて試験電圧を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項７】
予備耐電圧試験で誘電正接（tanδ）計測試験も行うことを特徴とする請求項６に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項８】
予備耐電圧試験を誘電正接（tanδ）計測試験とし、
この誘電正接を求めた際の測定条件に基づいて試験電圧を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項９】
本耐電圧試験で部分放電試験を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項１０】
本耐電圧試験で誘電正接（tanδ）計測試験を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【請求項１１】
本耐電圧試験が試験超電導ケーブルの全長に対する出荷試験であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の超電導ケーブルの耐電圧試験方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−７８４６１（Ｐ２００６−７８４６１Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９２（Ｐ２００５−３１９２）
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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