JP2020013657A - 直流電流遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の破損を抑制することができる直流電流遮断装置を提供すること。【解決】実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。前記転流回路は、第２線路に設けられる。前記半導体遮断器および前記ダイオードは、第３線路に互いに直列に設けられる。前記スイッチング要素は、前記転流回路と並列に設けられる。前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。

近年、複数の直流送電線で構成された直流送電網による電力の送電が行われている。直流送電網においては事故が発生した場合、特定の送電線のみを遮断し、残りの送電線によって電力の送電を継続する場合がある。機械式遮断器と半導体遮断器の双方を備え、直流送電線路に流れる電流を遮断する直流電流遮断装置に関する技術が知られている。

ところで、直流電流遮断装置には、断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器とが備えられる場合がある。この直流電流遮断装置は、断路器を電気的に遮断するために、断路器に流れる電流を半導体遮断器に転流させる。しかしながら、断路器に流れる電流が半導体遮断器に転流するまでに時間を要する場合、転流回路に備えられるコンデンサの電圧が上昇し、コンデンサ、および転流回路が備える他の素子を破損する場合があった。

特開２０１６−１６２７１３号公報

本発明が解決しようとする課題は、部品の破損を抑制することができる直流電流遮断装置を提供することである。

実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。前記転流回路は、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられる。前記半導体遮断器および前記ダイオードは、前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に互いに直列に設けられる。前記スイッチング要素は、前記転流回路と並列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容する。前記ダイオードは、前記第２直流送電線路、または前記第２線路の方向から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断する。前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる。

第１の実施形態の直流電流遮断装置１の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態の直流電流遮断装置１が第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させる場合の一連の動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態のステップＳ１０６における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。 第１の実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。 第１の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。 変形例の直流電流遮断装置１ａの構成の一例を示す図である。 第２の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置２の状態の一例を示す図である。 第２の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置２の状態の他の例を示す図である。 第３の実施形態の直流電流遮断装置３の構成の一例を示す図である。 第３の実施形態のステップＳ１１２における直流電流遮断装置３の状態の一例を示す図である。 第３実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置３の状態の一例を示す図である。 第３の実施形態のステップＳ１１２における直流電流遮断装置３の状態の他の例を示す図である。 第３実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置３の状態の他の例を示す図である。 第４の実施形態の直流電流遮断装置４の構成の一例を示す図である。 第４の実施形態の転流回路９０の構成の一例を示す図である。 第４の実施形態の半導体遮断回路１１０の構成の一例を示す図である。 第４の実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置４の状態を示す図である。 第４の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置４の状態を示す図である。

以下、実施形態の直流電流遮断装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
［構成］
図１は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１の構成の一例を示す図である。直流電流遮断装置１は、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させ、または遮断する装置である。以降の説明において、第１直流送電線路ＬＮ１における直流電圧を第１電圧ＶＤＣ１と記載し、第２直流送電線路ＬＮ２における直流電圧を第２電圧ＶＤＣ２と記載する。第１電圧ＶＤＣ１や第２電圧ＶＤＣ２は、例えば、数十〜数百［ｋＶ］程度の電圧である。例えば、第１直流送電線路ＬＮ１側には、送電設備が存在し、第２直流送電線路ＬＮ２側には、需要家が存在する。この場合、通常、第１電圧ＶＤＣ１が第２電圧ＶＤＣ２よりも大きい電圧となる。したがって、通常であれば第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に電流が流れる。

図１に示される通り、直流電流遮断装置１は、例えば、第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第２断路器３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、ダイオード６０と、サイリスタ７０と、リアクトル８０と、転流回路９０と、制御部１００とを備える。第１断路器１０は、第１端子１０ａと、第２端子１０ｂとを備える。機械式遮断器２０は、第１端子２０ａと、第２端子２０ｂとを備える。第２断路器３０は、第１端子３０ａと、第２端子３０ｂとを備える。

第１断路器１０の第１端子１０ａには、第１直流送電線路ＬＮ１が接続される。図示するリアクトルＬ１は、第１直流送電線路ＬＮ１が有するインダクタンス成分を仮想的に示すものである。第１断路器１０の第２端子１０ｂは、機械式遮断器２０の第１端子２０ａに接続されている。

機械式遮断器２０の第２端子２０ｂは、第２断路器３０の第１端子３０ａに接続されている。第２断路器３０の第２端子３０ｂには、第２直流送電線路ＬＮ２が接続される。第１断路器１０、機械式遮断器２０、および第２断路器３０が設けられる線路は、「第１線路」の一例である。

半導体遮断器４０は、例えば、互いに直列に接続された複数（図では４つ）のスイッチング部を備える。スイッチング部は、それぞれ、互いに並列に接続されたスイッチング素子とダイオードとを備える。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子である。ただし、スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されない。スイッチング素子は、自己消弧を実現可能なスイッチング素子であれば、いかなる素子でもよい。以降の説明では、スイッチング素子がＩＧＢＴである場合について説明する。また、以降の説明において、スイッチング部のスイッチング素子のエミッタを、「スイッチング部のエミッタ」とも記載し、スイッチング部のスイッチング素子のコレクタを、「スイッチング部のコレクタ」とも記載する。

半導体遮断器４０において、あるスイッチング部のエミッタと、当該スイッチング部に隣り合うスイッチング部のコレクタとが接続されている。また、半導体遮断器４０の端部に位置するスイッチング部のコレクタは、第１直流送電線路ＬＮ１に接続される。また、半導体遮断器４０の他の端部に位置するスイッチング部のエミッタは、ダイオード６０のアノードに接続されている。ダイオード６０のカソードには、リアクトル８０の一端が接続されている。リアクトル８０の他の一端は、第２断路器３０の第１端子３０ａが接続されている。半導体遮断器４０、ダイオード６０、およびリアクトル８０が設けられる線路は、「第３線路」の一例である。

アレスタ５０は、半導体遮断器４０に対して並列に接続されている。アレスタ５０は、半導体遮断器４０が開状態（つまり、スイッチング素子がオフの状態）に制御されたことにより発生するサージ電圧を吸収する。

上述した接続関係により、ダイオード６０は、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し、第２直流送電線路ＬＮ２の方向、または後述する「第２線路」の方向から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。

転流回路９０は、例えば、複数のダイオード（図示するダイオード９１，９２）と、複数のスイッチング部（スイッチング部９３，９４）と、コンデンサＣとを備える。コンデンサＣは、例えば、有極性の電解コンデンサである。スイッチング部９３，９４は、それぞれ、スイッチング素子と、ダイオードとを備える。

スイッチング部９３，９４が備えるスイッチング素子と、ダイオードとは、互いに並列に接続されている。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。ダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとが互いに接続されている。スイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９１のカソードとが互いに接続されている。ダイオード９１のカソードと、スイッチング部９４のコレクタと、コンデンサＣの正極とが互いに接続されている。スイッチング部９３のエミッタと、ダイオード９２のアノードと、コンデンサＣの負極とが互いに接続されている。

ダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとの接続点は、第１線路における第２端子１０ｂと第１端子２０ａとの間の箇所に接続されている。スイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９２のカソードとの接続点は、ダイオード６０のカソードと、リアクトル８０とが接続される線路（つまり、第３線路）に接続される。転流回路９０が設けられる線路は、「第２線路」の一例である。

転流回路９０と、サイリスタ７０とは、互いに並列に接続されている。具体的には、転流回路９０が備えるダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとが接続される箇所に、サイリスタ７０のアノードが接続され、転流回路９０が備えるスイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９２のカソードとが接続される箇所に、サイリスタ７０のカソードが接続されている。

上述した接続関係により、サイリスタ７０は、オフの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する。また、サイリスタ７０は、オンの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し（つまり、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に電気的に導通させ）、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。サイリスタ７０は、「スイッチ要素」の一例である。

制御部１００は、第１断路器１０、機械式遮断器２０、第２断路器３０、および半導体遮断器４０の開閉制御、サイリスタ７０のオンとオフの切り替え制御、並びに転流回路９０の動作の制御等を行う。

［動作（通常導通状態→遮断）］
直流電流遮断装置１によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・サイリスタ７０：オフの状態
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサＣ：充電された状態

図２は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させる場合の一連の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、各電力系統間の電力の供給（融通）を制御する制御システムから、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させることを示す信号（以下、遮断指示信号）を受信したか否かを判定し（ステップＳ１０２）、遮断指示信号を受信するまでの間待機する。制御部１００は、遮断指示信号を受信した場合、第１断路器１０と、機械式遮断器２０とを開状態に制御する（ステップＳ１０４）。次に、制御部１００は、転流回路９０（スイッチング部９３，９４）をオンの状態に制御する（ステップＳ１０６）。

図３は、第１の実施形態のステップＳ１０６における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。上述したように、直流電流遮断装置１の第１断路器１０と、機械式遮断器２０とは、ステップＳ１０４において開状態に制御されるが、接点を単に切り離しても接点間にアークが生じるため、電気的に遮断することができない。この状態で、制御部１００が転流回路９０を動作させることにより、転流回路９０が備えるスイッチング部９３，９４は、オンの状態に制御される。すると、転流回路９０は、コンデンサＣに蓄電される電力を放電し、コンデンサＣの正極からスイッチング部９４、リアクトル８０、機械式遮断器２０、およびスイッチング部９３を介してコンデンサＣの負極までを電流が還流する回路を形成する。この回路が形成されるのは、リアクトル８０に対して上述した向きによってダイオード６０が接続されていることにより、第２直流送電線路ＬＮ２の方向から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流が遮断されるためである。この回路を還流する電流は、機械式遮断器２０において第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流と逆方向の電流であるため、機械式遮断器２０に生じたアークを打ち消すように作用する。この結果、機械式遮断器２０に流れる電流がゼロになり、機械式遮断器２０が電気的な遮断状態となる。

図２に戻り、制御部１００は、機械式遮断器２０が電気的に遮断されたか（つまり、機械式遮断器２０が機械的にも電気的にも開状態に制御されたか）否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御部１００は、例えば、機械式遮断器２０の両端の電圧や流れる電流を測定した値が所定の値以下であれば、機械式遮断器２０が電気的に遮断されたと判定する。制御部１００は、機械式遮断器２０が機械的にも電気的にも開状態に制御された場合、転流回路９０（スイッチング部９３，９４）をオフの状態に制御する（ステップＳ１１０）。次に、制御部１００は、半導体遮断器４０を閉状態（つまり、スイッチング素子をオンの状態）に制御する（ステップＳ１１２）。これにより、直流電流遮断装置１は、第１線路を介して流れていた第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２との間の電流が、第３線路を介して流れる状態になる。

図４は、第１の実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。ステップＳ１１４の状態では、転流回路９０がオフの状態に制御されているため、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向（図示する第１方向ｄｒ１）に流れる電流は、半導体遮断器４０、ダイオード６０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第１経路ｒｔ１と、第１断路器１０、ダイオード９１、コンデンサＣ、ダイオード９２、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第２経路ｒｔ２とに分岐する。ただし、第１経路ｒｔ１と、第２経路ｒｔ２とでは、第２経路ｒｔ２の方が電流が流れにくいため、第２経路ｒｔ２を第１方向ｄｒ１に流れる電流は、徐々に第１経路ｒｔ１に遷移する。第１方向ｄｒ１に流れる電流が、第１経路ｒｔ１に遷移することにより、第１断路器１０は、遮断される（つまり、第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御される）。

図２に戻り、制御部１００は、第１断路器１０が電気的に遮断されたか（つまり、第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御されたか）否かを判定する（ステップＳ１１４）。制御部１００は、例えば、第１断路器１０の両端の電圧や流れる電流を測定した値が所定の値以下であれば、第１断路器１０が電気的に遮断されたと判定する。制御部１００は、コンデンサＣの充電状態を判定する（ステップＳ１１６）。具体的には、制御部１００は、コンデンサＣの両端の電圧（以下、コンデンサ電圧）が所定の値未満であるか否かを、常時、または所定の時間間隔毎に判定する。所定の値とは、例えば、コンデンサＣを過電圧による破損から保護するために定められた過電圧の閾値である。制御部１００は、コンデンサ電圧が所定の値未満である場合、処理をステップＳ１１４に進める。制御部１００は、コンデンサ電圧が所定の値以上である場合、サイリスタ７０をオンの状態に制御する（ステップＳ１１８）。

図５は、第１の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。ステップＳ１１８の状態では、サイリスタ７０がオンの状態に制御されているため、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、上述した第１経路ｒｔ１と、転流回路９０をバイパスする経路であり、第１断路器１０、サイリスタ７０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第３経路ｒｔ３とに分岐する。

図２に戻り、制御部１００は、第１断路器１０が電気的に遮断されたと判定した場合、サイリスタ７０をオフの状態に制御する（ステップＳ１２０）。次に、制御部１００は、半導体遮断器４０を開状態（つまり、スイッチング素子をオフの状態）に制御する（ステップＳ１２２）。半導体遮断器４０が開状態に制御されることに伴い発生するサージ電圧は、アレスタ５０によって吸収される。次に、制御部１００は、アレスタ５０によってサージ電圧が十分に吸収されたか否かを判定する（ステップＳ１２４）。制御部１００は、例えば、半導体遮断器４０の両端の電圧を測定した値や流れる電流が所定の値以下であれば、サージ電圧が十分に吸収されたと判定してもよく、半導体遮断器４０が開状態に制御されてから所定の時間が経過した場合、サージ電圧が十分に吸収されたと判定してもよい。制御部１００は、アレスタ５０によってサージ電圧が十分に吸収されたと判定した場合、第２断路器３０を開状態に制御する（ステップＳ１２６）。

［遮断制御に関するまとめ］
ここで、仮にサイリスタ７０が接続されていない直流遮断装置（以下、比較例装置）を想定すると、比較例装置が図４に示される状態になり、第２経路ｒｔ２を流れる電流が第１経路ｒｔ１に遷移するまでに時間を要する場合、転流回路が備えるコンデンサには、徐々に電荷が充電され、コンデンサ電圧が上昇する。転流回路は、コンデンサ電圧が所定の値以上になるまで充電されると、コンデンサやコンデンサの周辺素子（例えば、ダイオードやスイッチング部）が破損する場合がある。

この点、本実施形態の直流電流遮断装置１は、転流回路９０に並列に接続されているサイリスタ７０を備える。本実施形態の直流電流遮断装置１は、サイリスタ７０のオンの状態において、転流回路９０に流れる電流をバイパスし、転流回路９０のコンデンサＣが過充電されることを防ぐ。したがって、本実施形態の直流電流遮断装置１によれば、転流回路９０の破損を抑制することができる。

（変形例）
以下、第１の実施形態に係る変形例について説明する。第１の実施形態では、直流電流遮断装置１が、転流回路９０に並列に接続されるサイリスタ７０を備える場合について説明した。変形例では、直流電流遮断装置１ａがサイリスタ７０に代えて、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する状態と、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断し、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容する状態との切り替えができるスイッチ要素を備える場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、変形例の直流電流遮断装置１ａの構成の一例を示す図である。図６に示される通り、直流電流遮断装置１ａは、例えば、第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第２断路器３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、ダイオード６０と、機械式スイッチ７２と、リアクトル８０と、転流回路９０と、制御部１００とを備える。機械式スイッチ７２は、第１端子７２ａと、第２端子７２ｂとを備える。機械式スイッチ７２の第１端子７２ａは、転流回路９０が備えるダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとが接続される箇所に接続され、第２端子７２ｂは、転流回路９０が備えるスイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９２のカソードとが接続される箇所に接続されている。機械式スイッチ７２は、「スイッチング要素」の一例である。なお、直流電流遮断装置１ａは、機械式スイッチ７２に代えて、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を備える構成であってもよい。

直流電流遮断装置１ａによって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・機械式スイッチ７２：開状態
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサＣ：充電された状態

直流電流遮断装置１ａの制御部１００は、上述したステップＳ１１８において、コンデンサ電圧が所定の値以上である場合、機械式スイッチ７２をオンの状態（つまり、閉状態）に制御する。この場合、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、上述した第１経路ｒｔ１と、転流回路９０をバイパスする経路であり、第１断路器１０、機械式スイッチ７２、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第３経路ｒｔ３とに分岐する。

［遮断制御に関するまとめ］
変形例の直流電流遮断装置１ａは、転流回路９０に並列に接続されている機械式スイッチ７２を備え、機械式スイッチ７２が閉状態の場合、転流回路９０に流れる電流をバイパスし、転流回路９０のコンデンサＣが過充電されることを防ぐ。したがって、変形例の直流電流遮断装置１ａによれば、転流回路９０の破損を抑制することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。前記転流回路は、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられる。前記半導体遮断器および前記ダイオードは、前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に互いに直列に設けられる。前記スイッチング要素は、前記転流回路と並列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、前記ダイオードは、前記第２直流送電線路、または前記第２線路の方向から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断し、前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態、および変形例では、サイリスタ７０、または機械式スイッチ７２によって転流回路９０に流れる電流をバイパスする場合について説明した。第２の実施形態では、転流回路９０の動作を制御することにより、コンデンサＣを経由しない経路によって第１方向ｄｒ１に電流を流す場合について説明する。なお、上述した実施形態、および変形例と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

直流電流遮断装置２は、直流電流遮断装置１が備える構成のうち、転流回路９０をバイパスする素子（サイリスタ７０、或いは機械式スイッチ７２）を除く構成である第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第２断路器３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、ダイオード６０と、リアクトル８０と、転流回路９０と、制御部１００ａとを備える。

直流電流遮断装置２によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサＣ：充電された状態

直流電流遮断装置２の制御部１００ａは、上述したステップＳ１１８において、コンデンサ電圧が所定の値以上である場合、転流回路９０が備えるスイッチング部９３，９４のうち、一方をオンの状態に制御する。

図７は、第２の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置２の状態の一例を示す図である。図７に示される一例では、制御部１００ａは、転流回路９０が備えるスイッチング部のうち、スイッチング部９４のみをオンの状態に制御する。スイッチング部９４がオンの状態に制御されているため、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、上述した第１経路ｒｔ１と、第１断路器１０、ダイオード９１、スイッチング部９４、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第４経路ｒｔ４とに分岐する。

図８は、第２の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置２の状態の他の例を示す図である。図８に示される一例では、制御部１００ａは、転流回路９０が備えるスイッチング部のうち、スイッチング部９３のみをオンの状態に制御する。スイッチング部９３がオンの状態に制御されているため、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、上述した第１経路ｒｔ１と、第１断路器１０、スイッチング部９３、ダイオード９２、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第５経路ｒｔ５とに分岐する。

［遮断制御に関するまとめ］
これにより、第２の実施形態の直流電流遮断装置２は、コンデンサＣを通らない経路によって転流回路９０に電流を流し、転流回路９０のコンデンサＣが過充電されることを防ぐ。したがって、第２の実施形態の直流電流遮断装置２によれば、転流回路９０の破損を抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態、変形例、および第２の実施形態では、直流電流遮断装置が、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２に流れる電流を電気的に遮断する場合について説明した。第３の実施形態では、直流電流遮断装置３が、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する場合について説明する。なお、上述した実施形態、および変形例と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

図９は、第３の実施形態の直流電流遮断装置３の構成の一例を示す図である。直流電流遮断装置３は、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させ、または遮断する装置である。第３の実施形態では、第１直流送電線路ＬＮ１側、および第２直流送電線路ＬＮ２側のそれぞれに存在する送電設備や需要家の状態によっては、第１電圧ＶＤＣ１が第２電圧ＶＤＣ２よりも大きい電圧になったり、第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも大きい電圧になったりする。したがって、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向と、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向との双方向に電流が流れる。

図９に示される通り、直流電流遮断装置３は、第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第２断路器３０と、第１半導体遮断器４０ａと、第２半導体遮断器４０ｂと、第１アレスタ５０ａと、第２アレスタ５０ｂと、第１サイリスタ７０ａと、第２サイリスタ７０ｂと、リアクトル８０と、転流回路９０ａと、制御部１００ｂとを備える。

第１半導体遮断器４０ａ、および第２半導体遮断器４０ｂは、互いに直列に接続された複数（図では４つ）のスイッチング部を備える。スイッチング部は、それぞれ、互いに並列に接続されたスイッチング素子とダイオードとを備える。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。

第１半導体遮断器４０ａにおいて、あるスイッチング部のエミッタと、当該スイッチング部に隣り合うスイッチング部のコレクタとが接続されている。また、第１半導体遮断器４０ａの端部に位置するスイッチング部のコレクタは、第１直流送電線路ＬＮ１に接続される。また、第１半導体遮断器４０ａの他の端部に位置するスイッチング部のエミッタは、第２半導体遮断器４０ｂに接続されている。

第２半導体遮断器４０ｂにおいて、あるスイッチング部のエミッタと、当該スイッチング部に隣り合うスイッチング部のコレクタとが接続されている。また、第２半導体遮断器４０ｂの端部に位置するスイッチング部のエミッタは、第１半導体遮断器４０ａに接続されている。また、第２半導体遮断器４０ｂの他の端部に位置するスイッチング部のコレクタは、リアクトル８０に接続されている。第１半導体遮断器４０ａ、第２半導体遮断器４０ｂ、およびリアクトル８０が設けられる線路は、「第３線路」の一例である。

第１アレスタ５０ａは、第１半導体遮断器４０ａに対して並列に接続されている。第２アレスタ５０ｂは、第２半導体遮断器４０ｂに対して並列に接続されている。第１アレスタ５０ａ、および第２アレスタ５０ｂは、半導体遮断器４０が開状態（つまり、スイッチング素子がオフの状態）に制御されたことにより発生するサージ電圧を吸収する。

転流回路９０ａは、複数のスイッチング部（スイッチング部９３〜９６）と、コンデンサＣとを備える。スイッチング部９３〜９６は、それぞれ、スイッチング素子と、ダイオードとを備える。スイッチング部９３〜９６が備えるスイッチング素子と、ダイオードとは、互いに並列に接続されている。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。

スイッチング部９５のエミッタと、スイッチング部９３のコレクタとが互いに接続されている。スイッチング部９４のエミッタと、スイッチング部９６のコレクタとが互いに接続されている。スイッチング部９５のコレクタと、スイッチング部９４のコレクタと、コンデンサＣの正極とが互いに接続されている。スイッチング部９３のエミッタと、スイッチング部９６のエミッタと、コンデンサＣの負極とが互いに接続されている。

スイッチング部９５のエミッタと、スイッチング部９３のコレクタとの接続点は、第１線路における第２端子１０ｂと第１端子２０ａとの間の箇所に接続されている。スイッチング部９４のエミッタと、スイッチング部９６のコレクタとの接続点は、第２半導体遮断器４０ｂと、リアクトル８０とが接続される線路（つまり、第３線路）に接続される。転流回路９０ａが設けられる線路は、「第２線路」の一例である。

転流回路９０ａと、第１サイリスタ７０ａと、第２サイリスタ７０ｂとは、互いに並列に接続されている。具体的には、転流回路９０ａが備えるスイッチング部９５のエミッタと、スイッチング部９３のコレクタとが接続される箇所に、第１サイリスタ７０ａのアノードと、第２サイリスタ７０ｂのカソードとが接続され、転流回路９０ａが備えるスイッチング部９４のエミッタと、スイッチング部９６のコレクタとが接続される箇所に、第１サイリスタ７０ａのカソードと、第２サイリスタ７０ｂのアノードとが接続されている。

上述した接続関係により、第１サイリスタ７０ａ、および第２サイリスタ７０ｂは、オフの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する。また、第１サイリスタ７０ａは、オンの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し（つまり、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に電気的に導通させ）、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。また、第２サイリスタ７０ｂは、オンの状態において、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を許容し（つまり、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に電気的に導通させ）、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を遮断する。

制御部１００ｂは、第１断路器１０、機械式遮断器２０、第２断路器３０、第１半導体遮断器４０ａ、および第２半導体遮断器４０ｂの開閉制御、第１サイリスタ７０ａ、および第２サイリスタ７０ｂのオンとオフの切り替え制御、並びに転流回路９０ａの動作の制御等を行う。

［動作（通常導通状態→遮断）］
直流電流遮断装置１によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・第１半導体遮断器４０ａ：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・第２半導体遮断器４０ｂ：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・第１サイリスタ７０ａ：オフの状態
・第２サイリスタ７０ｂ：オフの状態
・転流回路９０ａ：オフの状態
・転流回路９０ａが備えるコンデンサＣ：充電された状態

［第１方向ｄｒ１に流れる電流を遮断する場合］
図１０は、第３の実施形態のステップＳ１１２における直流電流遮断装置３の状態の一例を示す図である。直流電流遮断装置３の制御部１００ｂは、ステップＳ１１２において、第１半導体遮断器４０ａを閉状態（つまり、スイッチング素子をオンの状態）に制御する。これにより、直流電流遮断装置３は、第１断路器１０、スイッチング部９５、コンデンサＣ、スイッチング部９６、リアクトル８０、および第２断路器３０を介した第６経路ｒｔ６を第１方向ｄｒ１に流れる電流が、第１半導体遮断器４０ａのスイッチング素子、第２半導体遮断器４０ｂのダイオード、リアクトル８０、および第２断路器３０を介した第１経路ｒｔ１ａを第１方向ｄｒ１に流れるように遷移する。

図１１は、第３実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置３の状態の一例を示す図である。直流電流遮断装置３の制御部１００ｂは、ステップＳ１１８において、コンデンサ電圧が所定の値以上である場合、第１サイリスタ７０ａをオンの状態（つまり、閉状態）に制御する。この場合、第６経路ｒｔ６を第１方向ｄｒ１に流れていた電流は、転流回路９０ａをバイパスする経路であり、第１断路器１０、第１サイリスタ７０ａ、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第７経路ｒｔ７に流れる。

［第２方向ｄｒ２に流れる電流を遮断する場合］
図１２は、第３の実施形態のステップＳ１１２における直流電流遮断装置３の状態の他の例を示す図である。直流電流遮断装置３の制御部１００ｂは、ステップＳ１１２において、第２半導体遮断器４０ｂを閉状態（つまり、スイッチング素子をオンの状態）に制御する。これにより、直流電流遮断装置３は、第２断路器３０、リアクトル８０、スイッチング部９６、コンデンサＣ、スイッチング部９５、および第１断路器１０を介した第８経路ｒｔ８を第２方向ｄｒ２に流れる電流が、第２断路器３０、リアクトル８０、第２半導体遮断器４０ｂのスイッチング素子、および第１半導体遮断器４０ａのダイオードを介した第１経路ｒｔ１ｂを第２方向ｄｒ２に流れるように遷移する。

図１３は、第３実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置３の状態の他の例を示す図である。直流電流遮断装置３の制御部１００ｂは、ステップＳ１１８において、コンデンサ電圧が所定の値以上である場合、第２サイリスタ７０ｂをオンの状態（つまり、閉状態）に制御する。この場合、第８経路ｒｔ８を第２方向ｄｒ２に流れていた電流は、転流回路９０ａをバイパスする経路であり、第２断路器３０、リアクトル８０、第２サイリスタ７０ｂ、および第１断路器１０を介して流れる第９経路ｒｔ９に流れる。

［遮断制御に関するまとめ］
これにより、本実施形態の直流電流遮断装置３は、転流回路９０ａに並列に接続されている第１サイリスタ７０ａ、および第２サイリスタ７０ｂが閉状態の場合、転流回路９０ａに流れる電流をバイパスし、転流回路９０ａのコンデンサＣが過充電されることを防ぐ。したがって、本実施形態の直流電流遮断装置３によれば、転流回路９０ａの破損を抑制することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、第１半導体遮断器と、第２半導体遮断器と、スイッチング要素とを持つ。
前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。
前記転流回路は、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられる。前記第１半導体遮断器、および前記第２半導体遮断器は、前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に互いに直列に設けられる。前記スイッチング要素は、前記転流回路と並列に設けられる。前記第１半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、前記第２半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路に流れる電流を許容し、前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。上述した実施形態、および変形例では、直流電流遮断装置が、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２との間に設けられ、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させ、または遮断する装置である場合について説明した。第４の実施形態では、直流電流遮断装置４が、結合点において結合される複数の直流送電線路のうち、ある送電線路と、他の送電線路とを電気的に導通させ、または遮断する装置である場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

［構成］
図１４は、第４の実施形態の直流電流遮断装置４の構成の一例を示す図である。直流電流遮断装置４は、複数（この一例では、Ａ系統〜Ｃ系統の３つ）の第１直流送電線路ＬＮ１が第１結合点ｊ１において結合される電力系統において、第１直流送電線路ＬＮ１に対応する複数（この一例では、Ａ系統〜Ｃ系統の３つ）の第２直流送電線路ＬＮ２（つまり、Ａ系統の第２直流送電線路ＬＮ２、Ｂ系統の第２直流送電線路ＬＮ２、及びＣ系統の第２直流送電線路ＬＮ２）のうち、少なくともいずれかの第２直流送電線路ＬＮ２を、第１直流送電線路ＬＮ１に導通させ、または遮断する装置である。

本実施形態の一例では、Ａ系統〜Ｃ系統の３つの電力系統の電力を送電する直流送電線路が第１結合点ｊ１において結合される場合について説明する。以降の説明において、Ａ系統に係る構成には、符号の末尾に「Ａ」を付し、Ｂ系統に係る構成には、符号の末尾に「Ｂ」を付し、Ｃ系統に係る構成には、符号の末尾に「Ｃ」を付し、いずれの電力系統の構成であるかを特に区別しない場合には、「Ａ」、「Ｂ」、或いは「Ｃ」の符号を省略する。

直流電流遮断装置４は、例えば、結合される電力系統の数に応じた数の第１ユニットと、第２ユニットと、制御部１００ｃとを備える。第１ユニットは、例えば、第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第１ダイオード６１と、サイリスタ７０と、転流回路９０とを備える。第２ユニットは、例えば、半導体遮断回路１１０と、第２ダイオード６２とを備える。

第１断路器１０は、第１端子１０ａと、第２端子１０ｂとを備える。機械式遮断器２０は、第１端子２０ａと、第２端子２０ｂとを備える。第１断路器１０の第１端子１０ａには、第１直流送電線路ＬＮ１が接続される。上述したように、各電力系統の第１直流送電線路ＬＮ１は、第１結合点ｊ１において結合される。第１断路器１０の第２端子１０ｂは、機械式遮断器２０の第１端子２０ａに接続されている。機械式遮断器２０の第２端子２０ｂには、第２直流送電線路ＬＮ２が接続されている。第１断路器１０、および機械式遮断器２０が設けられる線路は、「第１線路」の一例である。

転流回路９０は、２つの端子を有しており、一端は、第１線路における第２端子１０ｂと第１端子２０ａとの間の箇所に接続されており、他の一端は、第２接続点ｊ２に接続される。

図１５は、第４の実施形態の転流回路９０の構成の一例を示す図である。転流回路９０は、例えば、複数のダイオード（図示するダイオード９１，９２）と、複数のスイッチング部（スイッチング部９３，９４）と、コンデンサＣとを備える。転流回路９０が備える素子、および当該素子の接続関係は、第１の実施形態、変形例、および第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとの接続点は、第１線路における第２端子１０ｂと第１端子２０ａとの間の箇所に接続されている。スイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９２のカソードとの接続点は、第２接続点ｊ２に接続される。転流回路９０が設けられる線路は、「第２線路」の一例である。

転流回路９０と、サイリスタ７０とは、互いに並列に接続されている。具体的には、転流回路９０が備えるダイオード９１のアノードと、スイッチング部９３のコレクタとが接続される箇所に、サイリスタ７０のアノードが接続され、転流回路９０が備えるスイッチング部９４のエミッタと、ダイオード９１のカソードとが接続される箇所に、サイリスタ７０のカソードが接続されている。

上述した接続関係により、サイリスタ７０は、オフの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する。また、サイリスタ７０は、オンの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し（つまり、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に電気的に導通させ）、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。

図１４に戻り、第１結合点ｊ１と、第２接続点ｊ２との間には、半導体遮断回路１１０と、第２ダイオード６２とが互いに直列に接続されている。

図１６は、第４の実施形態の半導体遮断回路１１０の構成の一例を示す図である。半導体遮断回路１１０は、半導体遮断器４０と、アレスタ５０とを備える。半導体遮断回路１１０が備える半導体遮断器４０、およびアレスタ５０の詳細と、半導体遮断器４０、およびアレスタ５０との接続関係は、第１の実施形態、変形例、および第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

半導体遮断器４０の端部に位置するスイッチング部のコレクタは、第１直流送電線路ＬＮ１（第1結合点ｊ１）に接続される。また、半導体遮断器４０の他の端部に位置するスイッチング部のエミッタは、第２ダイオード６２のアノードに接続されている。第２ダイオード６２のカソードは、第２接続点ｊ２に接続されている。半導体遮断器４０、および第２ダイオード６２が設けられる線路は、「第３線路」の一例である。

上述した接続関係により、第２ダイオード６２は、第１直流送電線路ＬＮ１から各電力系統の第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し、各電力系統の第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。

制御部１００ｃは、第１断路器１０、機械式遮断器２０、第２断路器３０、および半導体遮断器４０の開閉制御、サイリスタ７０のオンとオフの切り替え制御、並びに転流回路９０の動作の制御等を行う。

［動作（通常導通状態→遮断）］
直流電流遮断装置１によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・サイリスタ７０：オフの状態
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサＣ：充電された状態

以下、Ａ系統〜Ｃ系統のうち、Ａ系統を他の系統から電気的に遮断する場合について説明する。この場合、図２に示されるフローチャートの処理は、第２ユニットと、遮断される電力系統（この場合、Ａ系統）の第１ユニットとに対して行われる。なお、Ｂ系統、およびＣ系統を他の系統から電気的に遮断する場合、以降の「Ａ系統」を「遮断する系統」に、符号の末尾の「Ａ」を「遮断する系統の符号」に読み替えればよい。

図１７は、第４の実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置４の状態を示す図である。ステップＳ１１４の状態では、転流回路９０Ａがオフの状態に制御されているため、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、第１結合点ｊ１、半導体遮断器４０、第２ダイオード６２、および第１ダイオード６１Ａを介して流れる第１０経路ｒｔ１０と、第１断路器１０Ａ、転流回路９０Ａのダイオード９１、転流回路９０ＡのコンデンサＣ、転流回路９０Ａのダイオード９２、および第２断路器３０Ａを介して流れる第１１経路ｒｔ１１とに分岐する。ただし、第１０経路ｒｔ１０と、第１１経路ｒｔ１１とでは、第１１経路ｒｔ１１の方が電流が流れにくいため、第１１経路ｒｔ１１を第１方向ｄｒ１に流れる電流は、徐々に第１０経路ｒｔ１０に遷移する。第１方向ｄｒ１に流れる電流が、第１０経路ｒｔ１０に遷移することにより、第１断路器１０は、遮断される（つまり、第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御される）。

図１８は、第４の実施形態のステップＳ１１８における直流電流遮断装置４の状態を示す図である。ステップＳ１１８の状態では、サイリスタ７０Ａがオンの状態に制御されているため、第１方向ｄｒ１に流れる電流は、上述した第１０経路ｒｔ１０と、転流回路９０Ａをバイパスする経路であり、第１断路器１０、サイリスタ７０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第１２経路ｒｔ１２とに分岐する。

［遮断制御に関するまとめ］
ここで、仮にサイリスタ７０が接続されていない直流遮断装置（以下、比較例装置）を想定すると、比較例装置が図１７に示される状態になり、第１１経路ｒｔ１１を流れる電流が第１０経路ｒｔ１０に遷移するまでに時間を要する場合、転流回路が備えるコンデンサには、徐々に電荷が充電され、コンデンサ電圧が上昇する。転流回路は、コンデンサ電圧が所定の値以上になるまで充電されると、コンデンサやコンデンサの周辺素子（例えば、ダイオードやスイッチング部）が破損する場合がある。

この点、本実施形態の直流電流遮断装置４は、転流回路９０Ａに並列に接続されているサイリスタ７０Ａを備える。本実施形態の直流電流遮断装置４は、サイリスタ７０Ａのオンの状態において、転流回路９０Ａに流れる電流をバイパスし、転流回路９０ＡのコンデンサＣが過充電されることを防ぐ。したがって、本実施形態の直流電流遮断装置４によれば、転流回路９０Ａの破損を抑制することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の直流電流遮断装置は、複数の第１ユニットと、第２ユニットとを持つ。前記第１ユニットは、第１結合点において第１直流送電線路が結合される。また、前記第１ユニットは、第１断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、第１ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が前記第１結合点に接続される。前記機械式遮断器は、第２端が第２直流送電線路に接続され、前記第１結合点と前記第２直流送電線路との間を接続する第１線路に前記第１断路器と直列に設けられる。前記転流回路および前記第１ダイオードとは、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２直流送電線路に接続される第２線路に互いに直列に設けられる。前記スイッチング要素は、前記転流回路に並列に設けられる。前記第２ユニットは、半導体遮断器と、第２ダイオードとを持つ。前記半導体遮断器と、前記第２ダイオードとは、前記第２線路における前記転流回路と前記第１ダイオードとの間の箇所と、前記第１結合点とを接続する第３線路に互いに直列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路に流れる電流を許容し、前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断し、前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１、１ａ、２、３、４…直流電流遮断装置、１０…第１断路器、２０…機械式遮断器、３０…第２断路器、４０…半導体遮断器、４０ａ…第１半導体遮断器、４０ｂ…第２半導体遮断器、５０…アレスタ、５０ａ…第１アレスタ、５０ｂ…第２アレスタ、６０…ダイオード、６１…第１ダイオード、６２…第２ダイオード、７０…サイリスタ、７０ａ…第１サイリスタ、７０ｂ…第２サイリスタ、７２…機械式スイッチ、８０…リアクトル、９０、９０ａ…転流回路、９１…ダイオード、９２…ダイオード、９３、９４、９５、９６…スイッチング部、１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…制御部、１１０…半導体遮断回路、Ｃ…コンデンサ、ｄｒ１…第１方向、ｄｒ２…第２方向、ｊ１…第１結合点、ｊ２…第２接続点、ＬＮ１…第１直流送電線路、ＬＮ２…第２直流送電線路

Claims (7)

1. 第１端が第１直流送電線路に接続される第１断路器と、
   第２端が第２直流送電線路に接続される第２断路器と、
   前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられた機械式遮断器と、
   前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられた転流回路と、
   前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に互いに直列に設けられた半導体遮断器およびダイオードと、
   前記転流回路と並列に設けられたスイッチング要素と、を備え、
   前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、
   前記ダイオードは、前記第２直流送電線路の方向から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断し、
   前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる、
   直流電流遮断装置。
2. 前記転流回路が備えるコンデンサの充電状態に基づいて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる状態に前記スイッチング要素を制御する制御部を更に備える、
   請求項１に記載の直流電流遮断装置。
3. 第１端が第１直流送電線路に接続される第１断路器と、
   第２端が第２直流送電線路に接続される第２断路器と、
   前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられた機械式遮断器と、
   前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられた転流回路と、
   前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に互いに直列に設けられた第１半導体遮断器、および第２半導体遮断器と、
   前記転流回路と並列に設けられたスイッチング要素と、を備え、
   前記第１半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、
   前記第２半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路に流れる電流を許容し、
   前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向、または前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路の方向に電気的に導通させる、
   直流電流遮断装置。
4. 前記転流回路が備えるコンデンサの充電状態に基づいて、前記転流回路に流れる電流をバイパスする状態に前記スイッチング要素を制御する制御部を更に備える、
   請求項３に記載の直流電流遮断装置。
5. 第１結合点において第１直流送電線路が結合される複数の第１ユニットと、
   第２ユニットと、
   を備え、
   前記第１ユニットは、
   第１端が前記第１結合点に接続される第１断路器と、
   第２端が第２直流送電線路に接続され、前記第１結合点と前記第２直流送電線路との間を接続する第１線路に前記第１断路器と直列に設けられた機械式遮断器と、
   前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２直流送電線路に接続される第２線路に互いに直列に設けられた転流回路および第１ダイオードと、
   前記転流回路に並列に設けられたスイッチング要素と、を備え、
   前記第２ユニットは、
   前記第２線路における前記転流回路と前記第１ダイオードとの間の箇所と、前記第１結合点とを接続する第３線路に互いに直列に設けられた半導体遮断器および第２ダイオードと、を備え、
   前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、
   前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断し、
   前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる、
   直流電流遮断装置。
6. 前記転流回路が備えるコンデンサの充電状態に基づいて、当該転流回路に並列に接続される前記スイッチング要素の状態を、少なくとも前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路の方向に電気的に導通させる状態にそれぞれ制御する制御部を更に備える、
   請求項５に記載の直流電流遮断装置。
7. 前記スイッチング要素は、サイリスタである、
   請求項１から６のうちいずれか一項に記載の直流電流遮断装置。

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