住友電工など、大電流・低損失の66kV超電導電力ケーブルを開発

住友電気工業(住友電工)とフジクラ、国際超電導産業技術研究センターは5月28日、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「イットリウム系超電導電力機器技術開発」において、イットリウム系の高温超電導線材を用いた大電流・低損失の66kV超電導電力ケーブルを開発したと発表した。

「イットリウム系超電導電力機器技術開発」では、これまでの技術開発によって得られた先端の超電導技術を活用して、コンパクトで大容量の電力供給が期待できるイットリウムに代表されるレアアース系酸化物高温超電導線材(イットリウム系超電導線材)を用いた超電導電力ケーブル、超電導変圧器等の電力機器開発に取り組んでいる。

その中で今回、超電導電力ケーブルとして、世界最大級の5kAの通電が可能であり、かつ冷却効率を考慮した上での送電損失を現用の電力ケーブルと比較して1/3以下にできる66kV大電流・低損失超電導電力ケーブルが開発されたという。

NEDOでは「高温超電導ケーブル実証プロジェクト」においてビスマス系の66kV高温超電導ケーブル(定格2kA)の実系統連系による実証試験を実施するとともに、ビスマス系の超電導電力ケーブルに対してさらに大容量化と低損失化が期待できるイットリウム系の超電導電力ケーブルについても開発を進めてきたが、前述の様な高性能が期待できるものの、ビスマス系線材と比較して十分に性能の高い線材の製造が技術的に困難なため、これまで5kAの大電流を流すことができる超電導ケーブルの検証試験は実施されてこなかったという。

実際に、同ケーブルを住友電工が570MVAの送電容量を持ち、150mm管路に収納可能な送電密度を有するコンパクトな15m長の66kV級三心一括型超電導ケーブルシステムとして構築し、30年間の運用に相当する加速条件のもとで長期課通電試験を実施したところ、システムの健全性が確認されたほか、その交流損失が5kA通電時に1相あたり2W/m以下という低損失であることを確認したという。

また住友電工では、自社開発のイットリウム系超電導線材を用いて三心一括型超電導ケーブルを製造し、その大電流接続部となる終端接続部の電流リードの開発、ならびに中間接続部の技術開発を行い、超電導ケーブルシステムの実用化に必要な要素技術開発を完成させたとするほか、短尺ケーブルにより交流損失低減のための要素技術の確立とともに電力系統事故時の故障電流に対する健全性を確認したとも説明している。

一方のフジクラは、世界最大級の臨界電流(Ic=500A/cm以上)を有するイットリウム系超電導線材を用いて作製した66kV級の超電導ケーブルによる全長約20mの試験線路を構築し、この試験線路に電力ケーブルとしては最大級となる5kAの通電を行い、実環境に近い状態で交流損失を評価したところ、5kA通電時に1相あたり1W/m以下となることを確認したとしている。

この交流損失は、現用の電力ケーブル(代表的には154kV 600MVA級)と比較して冷却効率を考慮した上での送電損失を1/4以下にできるものだとする。

研究グループでは、これらの成果により、第1世代と言われているビスマス系超電導ケーブルが実用化された後のさらなる電力系統の高効率化に資する基礎的な技術が確立したとコメントしており、今後も、同事業の成果を基に、超電導ケーブルシステムの実用化に向けた研究を継続して行っていく方針としている。