JP2577340B2 - Thyristor valve overvoltage protection device - Google Patents
Thyristor valve overvoltage protection deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、直流送電などに使用されるサイリスタバル
ブの過電圧保護装置に係り、特に自己点弧機能を有する
サイリスタ（以下VBOフリーサイリスタと記す）を使用
した、サイリスタバルブの過電圧保護装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an overvoltage protection device for a thyristor valve used for direct current power transmission and the like, and particularly to a thyristor having a self-ignition function (hereinafter referred to as a VBO free thyristor). The present invention relates to a used thyristor valve overvoltage protection device.
［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、順方向過電圧に対して、自己点弧することによ
り保護することができるVBOフリーサイリスタ開発が行
なわれており実用化の方向にある。[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] In recent years, a VBO free thyristor capable of protecting itself by self-ignition against a forward overvoltage has been developed and is being put to practical use.
VBOフリーサイリスタは、第１図に示すように、順方
向に印加される電圧がある所定の電圧（ここではVBOと
呼ぶ）に達すると、ゲートパルスを供給しなくても、何
らの損傷を受けることなく、正常に点弧することができ
る。As shown in FIG. 1, when the voltage applied in the forward direction reaches a predetermined voltage (here, referred to as VBO), the VBO free thyristor suffers any damage without supplying a gate pulse. It is possible to fire normally without any ignition.
サイリスタバルブの過電圧保護方式はいくつかある
が、直列接続された個々のサイリスタに並列に、ギャッ
プレスアレスタを接続する方式は、サイリスタ個々のダ
イナミックな過電圧を抑制でき、また装置定格によら
ず、サイリスタの定格電圧に対してアレスタを標準化で
きるという利点がある。Although there are several overvoltage protection methods for thyristor valves, the method of connecting a gapless arrester in parallel with individual thyristors connected in series can suppress the dynamic overvoltage of each thyristor, and regardless of the device rating, There is an advantage that the arrester can be standardized with respect to the rated voltage.
第２図は、この過電圧保護方式を採用したサイリスタ
バルブの簡略化した回路図である。１−１〜１−ｎは直
列接続されたサイリスタ、２はdv/dt,di/dt抑制用リア
クトル、３−１〜３−ｎがギャップレスアレスタであ
る。実際には、各サイリスタ１−１〜１−ｎには、分圧
回路やゲート回路などが接続されるが、ここでは省略し
ている。ギャップレスアレスタ３−１〜３−ｎとして
は、酸化亜鉛非直線抵抗体などが用いられる。FIG. 2 is a simplified circuit diagram of a thyristor valve employing this overvoltage protection method. 1-1 to 1-n are thyristors connected in series, 2 is a reactor for suppressing dv / dt and di / dt, and 3-1 to 3-n are gapless arresters. Actually, a voltage dividing circuit, a gate circuit, and the like are connected to each of the thyristors 1-1 to 1-n, but are omitted here. As the gapless arresters 3-1 to 3-n, a non-linear zinc oxide resistor or the like is used.
このサイリスタバルブの保護レベルの設定としてサイ
リスタ１−１〜１−ｎの非繰返しオフ電圧または非繰返
し逆電圧VTHより、ギャップレスアレスタ３−１〜３−
ｎの保護レベルが低くなるようにしている。Than the non-repetitive off voltage or a non-repetitive reverse voltage V TH of the thyristor 1-1 to 1-n as the set of protection level of the thyristor valve, gapless arrester 3-1～3-
The protection level of n is reduced.
かかるサイリスタバルブに、順方向または逆方向の過
電圧が印加されると、各サイリスタ１−１〜１−ｎの電
圧が非繰返しオフ電圧または、非繰返し逆電圧VTHに達
する前にギャップレスアレスタ３−１〜３−ｎが動作
し、保護が行なわれる。In such a thyristor valve, an overvoltage in the forward or reverse direction is applied, the thyristors 1-1 to 1-n voltage of or non-repetitive off-state voltage, gapless arrester before reaching the non-repetitive reverse voltage V TH 3- 1 to 3-n operate and protection is performed.
更に、サイリスタバルブのターンオン時、個々のサイ
リスタ１−１〜１−ｎのターンオン遅れ時間（td）にバ
ラツキがあるため、tdの大きなサイリスタに過電圧が加
わる可能性がある。この過電圧（ターンオン過電圧と呼
ぶ）がVTHを越えると、そのサイリスタは破損すること
になるが、この保護方式では、そのサイリスタ１−１〜
１−ｎと並列に接続されているギャップレスアレスタ３
−１〜３−ｎが動作し、サイリスタ１−１〜１〜ｎは保
護される。Furthermore, when the thyristor valves are turned on, the turn-on delay times (td) of the individual thyristors 1-1 to 1-n vary, so that an overvoltage may be applied to the thyristor having a large td. When the overvoltage (called turn-on overvoltage) exceeds V TH, but will be the thyristor damage, this protection scheme, the thyristor 1-1
Gapless arrester 3 connected in parallel with 1-n
-1 to 3-n operate, and the thyristors 1-1 to 1-n are protected.
このように、この保護方式は、サイリスタバルブ全体
に加わる過電圧ばかりでなく、直列接続されたサイリス
タ１−１〜１−ｎ個々の過電圧をも抑制することができ
る。Thus, this protection method can suppress not only the overvoltage applied to the entire thyristor valve but also the overvoltage of each of the thyristors 1-1 to 1-n connected in series.
しかし、かかる従来の保護方式には、以下のような欠
点があった。即ち、万一、ゲートパルス伝送系その他の
故障により、特定のサイリスタのみゲートパルスが入力
されなかった場合、そのサイリスタと並列に接続されて
いるギャップレスアレスタに主回路電流（直流送電変換
器用サイリスタバルブの場合直流電流となる）が流れる
ことになる。ギャップレスアレスタを、こうした連続電
流で消費する非常に大きなエネルギーに耐えるよう設計
することは、ギャップレスアレスタを並列接続すること
で可能だが、並列数がばく大となり非現実的である。However, such a conventional protection method has the following disadvantages. That is, if a gate pulse is not input only to a specific thyristor due to a gate pulse transmission system or other failure, the main circuit current (for the thyristor valve for DC transmission converter) is supplied to the gapless arrester connected in parallel with that thyristor. In this case, a DC current flows. It is possible to design the gapless arrester to withstand such a large amount of energy consumed by the continuous current by connecting the gapless arrester in parallel, but it is impractical because the number of parallel connections is large.
一方、ギャップレスアレスタが通常の単発的なサージ
エネルギーの吸収能力しかない場合、主回路電流のエネ
ルギーにより熱暴走し、ひいては爆発に至ることがあ
る。On the other hand, if the gapless arrester has only the ability to absorb normal single-shot surge energy, thermal runaway may occur due to the energy of the main circuit current, and eventually an explosion may occur.
かかる不具合を防止するため、各ギャップレスアレス
タに主回路電流が流れた場合、当該ギャップレスアレス
タの発熱などを検出して、当該ギャップレスアレスタの
端子間を短絡する防爆装置を設置する必要がある。In order to prevent such a problem, when a main circuit current flows through each gapless arrester, it is necessary to install an explosion-proof device that detects heat generation of the gapless arrester and short-circuits the terminals of the gapless arrester.
かかる防爆装置は外形、重量が大きく、サイリスタバ
ルブの外形、重量を大きくするばかりでなく、万一動作
した後は、短絡を継続するるので、サイリスタの直列数
が１ケ減少したことと等価となり、残りのサイリスタ、
その他の部品の電圧ストレスを増加させることになる。Such an explosion-proof device has a large outer shape and weight, and not only increases the outer shape and weight of the thyristor valve, but also after operation should continue short-circuiting, which is equivalent to reducing the number of series thyristors by one. , The rest of the thyristors,
This will increase the voltage stress on other components.
［発明の目的］ 本発明は、かかる従来の欠点を除去し、小形、軽量で
かつ信頼性の高い、サイリスタバルブの過電圧保護装置
を得ることを目的とする。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a small, lightweight, and highly reliable thyristor valve overvoltage protection device that eliminates the conventional disadvantages.
［発明の概要］ 本発明は、サイリスタとしてVBOフリーサイリスタを
使用し、サイリスタとギャップレスアレスタとをインピ
ーダンスを介して接続することによって、特別のギャッ
プレスアレスタの防爆装置を設けることなく、安全な過
電圧保護機能を内蔵したサイリスタバルブの過電圧保護
装置を得るようにしたものである。[Summary of the Invention] The present invention uses a VBO free thyristor as a thyristor and connects the thyristor and the gapless arrester via an impedance to provide a safe overvoltage protection function without providing a special gapless arrester explosion-proof device. To obtain an overvoltage protection device for a thyristor valve incorporating the above.
［発明の実施例］ 本発明の一実施例を、図面を参照しながら説明する。
第３図は、本発明の一実施例で、第２図と同一番号は同
一用品を示す。４−１〜４−ｎは、直列接続されたｎ個
（偶数）のVBOフリーサイリスタである。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same articles. 4-1 to 4-n are n (even number) VBO free thyristors connected in series.
５−１〜５−（n/2）は抵抗または、抵抗とコンデン
サの並列回路からなるn/2ケのインピーダンスで、並列
接続されたVBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎとギャ
ップレスアレスタ３−１〜３−ｎとの間に挿入されてい
る。尚、ｎ個が奇数の場合は、〔（ｎ＋１）/2〕ケのイ
ンピーダンスとする。5-1 to 5- (n / 2) are n / 2 impedances composed of a resistor or a parallel circuit of a resistor and a capacitor. VBO free thyristors 4-1 to 4-n connected in parallel and a gapless arrester 3- 1-3-n. If n is an odd number, the impedance is [(n + 1) / 2].
かかるサイリスタバルブの保護レベルの設定を、第４
図を参照しながら説明する。第４図は、本発明のサイリ
スタバルブの保護設定レベルを示したもので、縦軸は電
圧ｖ、横軸は電流ｉを示す。各ギャップレスアレスタの
保護レベル（VAr）はVBOフリーサイリスタ４−１〜４−
ｎが自己点弧する電圧（VBO）より低く設定する。更
に、サイリスタバルブに流れる最小運転電流がI1とする
と、次式が成立するようにインピーダンス５を決める。The setting of the protection level of the thyristor valve is performed in the fourth step.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows the protection setting level of the thyristor valve according to the present invention, wherein the vertical axis represents voltage v and the horizontal axis represents current i. The protection level (VAr) of each gapless arrester is VBO free thyristor 4-1 to 4-
n is set lower than the self-ignition voltage (VBO). Furthermore, the minimum operating current flowing through the thyristor valve is to I 1, determines the impedance 5 as following equation is established.
VBO≦VAr＋（I1×Ｚ） ……（１） ここで、Ｚはインピーダンス５のインピーダンスの値
［Ω］である。VBO ≦ VAr + (I 1 × Z) (1) where Z is the impedance value [Ω] of the impedance 5.
かかるサイリスタバルブに過電圧が加わると、サイリ
スタバルブ全体に加わる過電圧に対しては、ギャップレ
スアレスタ３−１〜３−ｎが直列となって動作し、VBO
フリーサイリスタ４−１〜４−ｎを過電圧から保護す
る。When an overvoltage is applied to the thyristor valve, the gapless arresters 3-1 to 3-n operate in series with respect to the overvoltage applied to the entire thyristor valve, and the VBO
The free thyristors 4-1 to 4-n are protected from overvoltage.
また、VBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎの個々の
ダイナミックな電圧アンバランスが大きい場合、過電圧
の加わったVBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎと並列
に接続されているギャップレスアレスタ３−１〜３−ｎ
が動作して、そのVBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎ
を保護する。When the dynamic voltage imbalance of each of the VBO free thyristors 4-1 to 4-n is large, the gapless arrester 3-1 connected in parallel with the overvoltage-applied VBO free thyristors 4-1 to 4-n. ~ 3-n
Operates and its VBO free thyristors 4-1 to 4-n
To protect.
この場合、インピーダンス５がギャップレスアレスタ
３と直列に挿入されるため、その電圧降下分だけ保護レ
ベルが増加する。過電圧が順方向の場合、この増加分
は、VBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎが自己点弧す
るため問題ないが、逆方向過電圧の場合に問題となる。In this case, since the impedance 5 is inserted in series with the gapless arrester 3, the protection level increases by the voltage drop. When the overvoltage is in the forward direction, this increase is not a problem because the VBO free thyristors 4-1 to 4-n self-ignite, but becomes a problem in the case of the reverse overvoltage.
これに対しダイナミックなアンバランスが時間的に非
常に速い現象であることに着目し、インピーダンス５と
して抵抗とコンデンサの並列回路とすれば、コンデンサ
が高周波に対して低インピーダンスとなることから、前
記の保護レベル増加分を小さくすることができる。On the other hand, focusing on the fact that the dynamic imbalance is a very fast phenomenon in time, if a parallel circuit of a resistor and a capacitor is used as the impedance 5, since the capacitor has a low impedance with respect to a high frequency, The protection level increase can be reduced.
更に、VBOフリーサイリスタ４−１〜４−ｎのうち、
任意の１ケのVBOフリーサイリスタ、例えばVBOフリーサ
イリスタ４−２だけターンオンしないで、残りのVBOフ
リーサイリスタは全てターンオンした場合を考える。こ
の時、主回路電流ｉは、リアクトル２→VBOフリーサイ
リスタ４−１→インピーダンス５−１→ギャップレスア
レスタ３−２→VBOフリーサイリスタ４−３〜VBOフリー
サイリスタ４−ｎの経路で流れる。Further, among the VBO free thyristors 4-1 to 4-n,
Consider a case in which only one arbitrary VBO free thyristor, for example, VBO free thyristor 4-2 is not turned on, and all the remaining VBO free thyristors are turned on. At this time, the main circuit current i flows through the path of the reactor 2 → VBO free thyristor 4-1 → impedance 5-1 → gapless arrester 3-2 → VBO free thyristor 4-3 to VBO free thyristor 4-n.
ここで、主回路電流ｉはｉ＞I1とすれば、VBOフリー
サイリスタ４−２に加わる電圧、即ちVBOフリーサイリ
スタ４−２のアノードとカソード間の電圧VA-Kは、 VA-K＝［VAr＋（ｉ×Ｚ）］＞［VAr＋（I1×Ｚ）≧VBO となり、VBOフリーサイリスタ４−２は自己点弧して、
主回路電流ｉはVBOフリーサイリスタ４−２を介して流
れるため、ギャップレスアレスタ３−２は熱暴走するこ
とはない。Here, if the main circuit current i i> I 1 and the voltage applied to VBO-free thyristors 4-2, that is, the voltage V AK between the anode and the cathode of the VBO free thyristor 4-2, V AK = [VAr + ( i × Z)]> [VAr + (I 1 × Z) ≧ VBO, and the VBO free thyristor 4-2 self-ignites,
Since the main circuit current i flows through the VBO free thyristor 4-2, the gapless arrester 3-2 does not run away from heat.
もし、インピーダンス５−１〜［５−（n/2）］が介
在していなければ、（ｉ×Ｚ）＝０となるため、主回路
電流ｉの有無に拘らず第４図のようにサイリスタVBOレ
ベル＞アレスタ保護レベルVArの関係があるため、VBOフ
リーサイリスタ４−２は自己点弧することなく、主回路
電流ｉはギャップレスアレスタ３−２に流れ続けること
になる。If the impedances 5-1 to [5- (n / 2)] do not exist, (i × Z) = 0, so that the thyristor as shown in FIG. Since there is a relationship of VBO level> arrestor protection level VAr, the VBO free thyristor 4-2 does not self-ignite, and the main circuit current i continues to flow through the gapless arrester 3-2.
なお、本発明の実施例としてインピーダンス５を、VB
Oフリーサイリスタとギャップレスアレスタとの接続点
に、１つおきに挿入場合を示したが、全ての接続点に挿
入しても同様な効果が得られるのは明らかである。As an embodiment of the present invention, the impedance 5 is set to VB
Although the case where every other connection point is inserted at the connection point between the O-free thyristor and the gapless arrester is shown, it is apparent that the same effect can be obtained even if the insertion is performed at every connection point.
［発明の効果］ 以上のように、本発明によればいかなる状況において
も、特別なギャップレスアレスタの短絡する防爆装置を
設置することなく、熱暴走を防止できる。従ってサイリ
スタバルブでは、従来に比べ、小形、軽量となり、また
サイリスタの直列接続数を有効に使える、信頼性の高い
ものとすることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, thermal runaway can be prevented in any situation without installing a special explosion-proof device for short-circuiting a gapless arrester. Therefore, the thyristor valve can be made smaller and lighter than in the past, and can be used with a higher number of thyristors connected in series, and can be made more reliable.
第１図はVBOフリーサイリスタの特性図、第２図は従来
のサイリスタバルブの簡略回路図、第３図は本発明の一
実施例によるサイリスタバルブの簡略回路図、第４図は
本発明の動作を説明するためのサイリスタバルブの保護
協調カーブである。 ４−１〜４−ｎ……VBOフリーサイリスタ、３−１〜３
−ｎ……ギャップレスアレスタ、５−１〜５−（n/2）
……インピーダンス。FIG. 1 is a characteristic diagram of a VBO free thyristor, FIG. 2 is a simplified circuit diagram of a conventional thyristor valve, FIG. 3 is a simplified circuit diagram of a thyristor valve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a protection coordination curve of a thyristor valve for explaining the following. 4-1 to 4-n VBO free thyristor, 3-1 to 3
−n gapless arrester, 5-1 to 5- (n / 2)
... impedance.
Claims (2)
サイリスタを少くとも複数個直列接続し、前記各サイリ
スタに並列にギャップレスアレスタを接続したサイリス
タバルブにおいて、前記複数個のサイリスタのうち任意
のサイリスタがターンオンしなかった時、サイリスタブ
ルブの電流が該任意のサイリスタに並列接続されている
前記ギャップレスアレスタに流れる側路回路に少くとも
１個のインピーダンスが直列に接続されていることを特
徴としたサイリスタバルブの過電圧保護装置。1. A thyristor valve in which at least a plurality of thyristors having a self-ignition function with respect to a forward voltage are connected in series, and a gapless arrester is connected in parallel to each of the thyristors. When the thyristor does not turn on, at least one impedance is connected in series to the bypass circuit in which the current of the thyristor flows through the gapless arrester connected in parallel to the arbitrary thyristor. Thyristor valve overvoltage protection device.
から成る並列回路としたことを特徴とする前記特許請求
の範囲第１項記載のサイリスタバルブの過電圧保護装
置。2. The overvoltage protection device for a thyristor valve according to claim 1, wherein said impedance is a parallel circuit comprising a resistor and a capacitor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040106A JP2577340B2 (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Thyristor valve overvoltage protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040106A JP2577340B2 (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Thyristor valve overvoltage protection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60183815A JPS60183815A (en) | 1985-09-19 |
| JP2577340B2 true JP2577340B2 (en) | 1997-01-29 |
Family
ID=12571603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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| JP2670261B2 (en) * | 1986-07-14 | 1997-10-29 | 株式会社東芝 | Thyristor valve |
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-
1984
- 1984-03-02 JP JP59040106A patent/JP2577340B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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