JP2727277B2 - サイリスタ変換装置の保護方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大容量の誘導性負荷を有
するサイリスタ変換装置の保護方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、強磁場を発生させるコイルに
直流大電流を供給するため、サイリスタ変換装置が多く
用いられている。特に、近時においては超電導コイルが
実用化され、強力な磁場が長時間発生できるようになっ
た。このような大容量の誘導性負荷においては、負荷時
定数が大きいため、直流電流の減衰時間が長くなり、特
に超電導コイルでは、減衰時間が数時間にも達する場合
がある。

【０００３】このため、従来より、誘導性負荷を有する
サイリスタ変換装置の保護には特別な方法が用いられて
いる。これを例示する図５によって説明すると、１は交
流電源、２は上記交流電源１に接続された交流遮断器、
３は上記交流遮断器２に、星形結線の１次側をそれぞれ
接続した変圧器である。４は、上記変圧器３の星形結線
の２次側に、６個のサイリスタＴｈｕ，Ｔｈｖ，Ｔｈ
ｗ，Ｔｈｘ，Ｔｈｙ，Ｔｈｚをブリッジ結線してその交
流入力端を、それぞれ接続したサイリスタ変換器であ
る。５は上記サイリスタ変換器４の直流出力端に直流遮
断器６を介して接続された超電導コイル等からなる大容
量の誘導性負荷（以下単に負荷という）である。そし
て、交流電源１を交流遮断器２及び変圧器３を介して受
電したサイリスタ変換器４は整流した直流電力を負荷５
に供給するようになっている。７は上記直流遮断器６と
並列に接続されて、直流遮断器６が開極したとき、負荷
５のエネルギーを消費するための抵抗である。

【０００４】負荷５にサイリスタ変換器４の整流した直
流電力が供給されている状態で、交流側または直流側に
事故が発生すると、図示しない制御装置によりサイリス
タ変換器４のサイリスタアームをバイパス運転に移行さ
せて直流電流ｉｄｃを、図６に示すように、上下ペア
（本例ではＴｈｗとＴｈｚ）のサイリスタアームに移し
てから交流遮断器２をトリップさせて交流を遮断し、そ
の後、直流遮断器６により直流電流を遮断してサイリス
タ変換器４を保護する方法が用いられている。

【０００５】このような保護方法が用いられているの
は、例えばゲートブロック運転にして（サイリスタＴｈ
ｕ〜Ｔｈｚに対する点弧指令を停止して）から交流を遮
断しようとした場合、図７に示すように、直流電流ｉｄ
ｃは５→４のＴｈｚ→３のｗ→３のｕ→４のＴｈｕ→５
の経路で変圧器３の２次巻線に流れつづける（負荷５の
負荷時定数が大きいため、直流電流の減衰時間が長いの
で）。この時、変圧器３の１次巻線にも図示矢印のよう
に電流が流れ続ける（交流電圧が反転しても電流は一定
方向）。このため、交流遮断器２は接点が開極しても電
流の零点が生じないので遮断不能となり、交流遮断器２
の接点間にはアークが持続してついには破壊に至ってし
まうからである。

【０００６】一方、他の保護方法として負荷５の負荷時
定数が小さい場合には、ゲートシフト運転（インバータ
運転）を行い、出力電圧を反転させることにより負荷電
流を短時間に零にして、その後交流遮断器２で交流側を
遮断する方法も用いられている。しかし、この方法も負
荷時定数が大きい場合には適用できない。なぜなら、電
流ｉｄｃが零にならない限り変圧器３の２次巻線のいず
れかの相に電流ｉｄｃが流れるため、上記バイパスペア
運転に移行して変圧器３の２次電流を零にした後でなけ
れば交流遮断はできない。

【０００７】また、交流側の事故時にはバイパスペア運
転への移行が失敗する可能性が高いことから、これを改
善するため、サイリスタ変換器よりも交流側の回路に短
絡用投入器を挿入して、交流側事故時の保護動作中バイ
パスペア運転への移行が失敗したとき、上記短絡用投入
器を投入し、その後交流遮断器を開放してサイリスタ変
換器を保護する方法も提案されている（特公昭６３−３
６２０６号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記バイ
パスペア運転へ移行させて交流遮断器を開放してサイリ
スタ変換器を保護する方法にあっては、サイリスタ変換
器のバイパスペアとなった１組のアームに電流が流れつ
づけることになり、インバータ運転する場合にあっては
整流方式によって定まる期間（例えば電気角１２０゜）
のみしか電流が流れないので、上記バイパスペアとなっ
たアームは過電流状態（３倍の電流（平均値））にな
る。特に超電導コイル負荷で、かつ、直流遮断しない場
合は長時間に亘って電流が流れつづける。このため、バ
イパスペア運転するサイリスタ変換器においては、全て
のサイリスタの電流定格を大きくしたり、特定相のサイ
リスタのみ電流定格を大きくしてバイパスペア運転は必
ずその相で運転するよう制御したりすることが必要とな
って、高価となり不経済である。しかも、特定相による
バイパスペア運転を行うものにあっては、バイパスペア
運転への移行失敗の可能性が高くなり、移行が失敗する
と他のアームに電流が流れつづけてサイリスタの過熱破
壊を惹起するという問題を有している。

【０００９】また、交流遮断器の開極は、バイパスペア
運転の移行の確認が必要でもし誤動作により移行の確認
前に交流遮断器が開極すると、その接点間に直流電流ｉ
ｄｃ分が加算されたアーク電流が流れ続け、やがて接点
が破壊されることが起きる。そのため、確認を確実にす
るには複雑な制御装置が必要となって、保護動作に大幅
な時間遅れが生じ、確実な保護ができなくなるという問
題を有している。

【００１０】また、交流側事故時、バイパスペア運転へ
の移行が失敗したとき、短絡用投入器を投入した後、交
流遮断器を開放して交流を遮断し、サイリスタ変換器を
保護する方法にあっては、保護動作中とは云え、交流遮
断器の開放前に短絡用投入器を投入させるため、電源短
絡事故を惹起するおそれを有するという安全性の問題を
内在しており、かつ、上記投入器も高速度投入が要求さ
れるため、高精度な構造・制御が必要となって装置を高
価なものにするという問題を有している。

【００１１】本発明は、上述した点にかんがみてなされ
たもので、その目的とするところは、サイリスタの電流
定格を大きくしたり、バイパスペア運転への移行に際
し、特定の相を選択制御する必要もなく、バイパスペア
運転への移行を確認することなく、かつ特別な短絡手段
を設けて移行失敗に対処することなく、短時間、かつ的
確にサイリスタ変換装置を保護することができる方法及
びその装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、保護装置が、事故時バイパスペア運転への移
行指令と交流遮断器へのトリップ指令とを同時に送出す
る制御手段と、交流遮断器の開極後すべてのサイリスタ
に連続の点弧指令を送出する制御手段とを具備してバイ
パスペア運転の成功・失敗の如何にかかわらず直流側の
電流をすべてのサイリスタに分流させた後、安全に交流
側を遮断してサイリスタ変換器を保護することを特徴と
する。

【００１３】

【作用】交流側または直流側の事故時に、サイリスタ変
換器にバイパスペア運転への移行指令を送出すると同時
に交流遮断器にもトリップ指令を送出する。上記移行指
令によってバイパスペアとなるサイリスタがサイリスタ
変換器の出力電圧の反転によって導通してバイパスペア
運転に移行する。この時、上記移行指令と同時に、交流
遮断器に対してもトリップ指令が送出され交流遮断器が
開極されるが、その時期は、交流遮断器の開極が機械的
のため開極までに時間を要するので、通常バイパスペア
運転移行後となる。そのため、開極時の交流電流は零に
なっているので、接点間のアークを持続させることな
く、交流遮断器を遮断することができる。次いで、サイ
リスタ変換器のすべてのサイリスタは、さらに連続した
点弧指令をうけて全数が点弧され、直流側の電流をすべ
てのサイリスタに分流させる。この分流によって直流側
の電流は、各サイリスタアームに負担されサイリスタ変
換器を熱的破壊から保護することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１によって説明す
る。なお、図５と同一部材は同一符号を付して説明する
こととする。図１において、故障検出回路８は交流側あ
るいは直流側の事故の検出信号が入力されると、サイリ
スタ変換器４にバイパスペア運転への移行指令を送出す
ると同時に、交流遮断器２にもトリップ指令を送出する
ようにした回路である。これは例えば交流側回路に設け
た図示しない不足電圧検出手段により検出した交流側事
故の検出信号、または直流側回路に設けた図示しない過
電圧検出手段により検出した直流側の事故検出信号が入
力されたとき、交流遮断器２の図示しないトリップコイ
ルの励磁回路を閉成すると共に、サイリスタ変換器４に
対しバイパスペア運転への移行指令を送出する。 この移
行指令は、故障検出回路８から“Ｈ”レベルの出力信号
が点弧制御回路９に送出されると、点弧制御回路９から
サイリスタ変換器４の各サイリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚがバ
イパスペアになるべくパルス信号を点弧指令として送出
するようにした指令である。 点弧制御回路９は、サイリ
スタ変換器４のサイリスタに対し指令に応じた点呼指令
を送出する回路である。例えばこの回路に故障検出回路
８からバイパスペア運転移行指令として“Ｈ”レベルの
信号が送出されると、この信号とサイリスタ変換により
送出している点弧指令との論理積によりこの回路の判別
回路によってペアが可能なバイパスペアを判別するとと
もに、この判別回路の出力信号によりバイパスペアアー
ムを選択しやはり、この回路が有するペア選択回路の出
力信号により、バイパスペアアームを形成するサイリス
タ（例えばＴｈｗ）に対してゲート駆動回路を介してバ
イパスペア運転への点弧指令が送出される。 また、例え
ばこの回路に後述のアンド回路１１から全数点弧指令が
送出されると、この指令により上記サイリスタＴｈｕ〜
Ｙｈｚに対応して設けた上記ゲート駆動回路のゲートシ
フト制御が解除されるとともに該ゲート駆動回路がすべ
て応動され、上記すべてのサイリスタＴｈｕ〜Ｙｈｚの
ゲートに連続した点弧信号が送出される。

【００１５】また、上記アンド回路１１は、その入力端
の一方で上記故障検出回路８の移行指令を受け取り、入
力端の他方で、上記交流遮断器の主接点と連動して開閉
する補助接点により、主接点の開極を検出して“Ｈ”レ
ベルの出力信号を開極検出信号として受け取るようにし
た、遮断器開極検出回路１０の出力端が接続されてい
る。そして入力端に両信号が入力したとき、該アンド回
路１１の出力端から点弧制御回路９に全数点弧指令を送
出する回路である。遅延回路１２は、上記故障検出回路
８に接続されて、“Ｈ”レベルの入力信号により応動し
て所定時限後に“Ｈ”レベルの出力信号をＤＣトリップ
指令として直流遮断器６に送出するようにした回路であ
る。

【００１６】次に、その動作を図２乃至図４と共に説明
する。今、交流遮断器２、直流遮断器６が閉路されて、
交流電源１を、交流遮断器２、変圧器３を介して、サイ
リスタ変換器４で受電し、これを整流した直流電力を、
直流遮断器６を介して、負荷５に供給して、正常運転を
行われている。

【００１７】この正常運転中に、例えば交流電源１側に
事故が発生し、交流電源１の電圧が大幅に低下したとす
ると、この事故を不足電圧継電器等により検出し、この
検出信号が故障検出回路８に出力される。これをうけた
故障検出回路８は“Ｈ”レベルの出力信号を点弧制御回
路９にバイパスペア運転への移行指令として送出すると
共に、アンド回路１１及び遅延回路１２にも送出し、か
つ、交流遮断器２にはトリップ指令を送出する。この
際、上記交流遮断器２は接点の開極が機械的に開極され
るためその動作完了時間はトリップ指令を受けてから一
般に５０〜１００ｍｓ程度要するので、事故発生時、バ
イパスペア運転への移行指令とトリップ指令を同時に送
出しても、バイパスペア運転への移行の方が早いので、
バイパスペア移行後に交流遮断器２が開極することにな
って、問題を生ずることなく交流の遮断が行われること
になる。

【００１８】ここで、バイパスペア運転を説明すると、
例えば上記事故発生時におけるサイリスタ変換器４の通
電アームが図７に示すようにサイリスタＴｈｕとＴｈｚ
であったとすると、バイパスペアアームは、サイリスタ
Ｔｈｕ−ＴｈｘまたはＴｈｗ−Ｔｈｚが可能となる。そ
こで上記移行指令をうけた点弧制御回路９は判別回路で
上記２組のバイパスペア（即ち、Ｔｈｕ−ＴｈｘとＴｈ
ｗ−Ｔｈｚ）を判別し、この判別信号をうけたペア選択
回路より例えばサイリスタＴｈｗ−Ｔｈｚを選択した出
力信号をゲート駆動回路を介して点弧指令としてサイリ
スタＴｈｗのゲートに送出すると共に、他のサイリスタ
Ｔｈｕ，Ｔｈｖ，Ｔｈｘ，Ｔｈｙへの点弧指令を停止す
る（即ち、ゲートブロック運転に入る。）上記点弧指令
をうけた サイリスタＴｈｗはサイリスタ変換器４の出力
電圧が負に反転した時点で導通する。その時点で出力電
圧が負であったから交流の電圧極性は、変圧器３の２次
巻線のｕ相が負、ｗ相が正である。このため、サイリス
タＴｈｕの電流は減少し、サイリスタＴｈｗの電流は増
大して（Ｔｈｕ−Ｔｈｗ間の転流）、サイリスタＴｈｕ
はターンオフし、負荷電流ｉｄｃは図６に示すように、
サイリスタＴｈｗ，Ｔｈｚのバイパスペアアームのみに
流れる（即ち、バイパスペア運転に入る。）このバイパ
スペア運転によって交流側電流は零になるので、交流遮
断器２はアークを生ずることなく開極し、交流を遮断し
てサイリスタ変換器４を保護する。

【００１９】上記バイパスペア運転状態のままでは、負
荷電流ｉｄｃが特定アーム（本例ではＴｈｗ−Ｔｈｚ）
に流れつづけることなり、通常のインバータ運転では１
／３周期（１２０゜）しか流れないという条件でサイリ
スタが選定されているため、過熱破壊される恐れがあ
る。

【００２０】そこで、本発明は、交流遮断器２の開極と
同時に、サイリスタ変換器４のすべてのサイリスタＴｈ
ｕ〜Ｔｈｚのゲートに連続の点弧指令を送出する。図６
に示すバイパスペア運転時には、出力電圧Ｖ_０ としてサ
イリスタの降下電圧や図示しない、ヒューズ、リアクト
ルや配線の電圧降下が現れ、数Ｖ〜１０数Ｖの負電圧が
発生する。この電圧は他のアーム（サイリスタＴｈｕ，
Ｔｈｖ，Ｔｈｘ，Ｔｈｙ）を点弧するに十分な電圧であ
るため、他のサイリスタに対しても点弧指令が与えれば
同様に導通状態になり、各回路間の電位差、配線等のイ
ンダクタンス等によって決まる電流立上り率（ｄｉ／ｄ
ｔ＝Ｖ／Ｌ）により、負荷電流ｉｄｃは各サイリスタア
ームに順次分流し最終的に各サイリスタアームには１／
３づつの電流が流れることになって、このままの状態が
長時間続いてもサイリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚは過熱するこ
となく上記負荷電流ｉｄｃを減衰させることができる。

【００２１】それに対し次にバイパスペア運転への移行
が失敗した場合について説明する。例えば図７に示す通
電状態において、出力電圧Ｖ_０が正の時に、サイリスタ
Ｔｈｗに点弧指令が送出されると、サイリスタＴｈｗの
印加電圧が逆であるため、サイリスタＴｈｗは導通しな
い。このようなときにはバイパスペア運転への移行が失
敗することになる。従って、バイパスペア運転への移行
を成功させるためには、実際の通電アームのサイリスタ
（本例ではＴｈｕ，Ｔｈｚ）の検知と、バイパスペアと
なるアームのサイリスタ（本例ではＴｈｕ−Ｔｈｘある
いはＴｈｗ−Ｔｈｚ）の印加電圧の検出が必要となる。
しかし、事故時には交流側の電圧及びその波形も正常で
ない場合が多く、相当みだれた波形となり、バイパスペ
ア運転への移行条件の的確な検出が困難となって、いき
おい、バイパスペア運転への移行の失敗する可能性が高
くなる。

【００２２】バイパスペア運転への移行が失敗すると、
例えば図７で示すサイリスタＴｈｕ，Ｔｈｚが通電状態
を続けるため、変圧器３の２次側のＵ−Ｗ相は励磁状態
となり交流遮断器２が開極してもアークは継続している
ので変圧器３の１次巻線のＵ−Ｗ相は遮断不能となる。
即ち、Ｖ相は電流が零なのでアークを生じることなく遮
断できるが、図２に示すようにＵ−Ｗ相の２相通電とな
り、交流電圧Ｖｉｎが反転しても整流された電流ｉｄｃ
分がＵ−Ｗ相に流れるため電流ｉａｃは反転せず電流の
零点を生じない。このためこの状態が長時間続けば、交
流遮断器２のＵ，Ｗ相の接点はアークの持続によって破
壊されることになる。そのため、本発明は上述したよう
に、交流遮断器２の開極後、バイパスペア運転の成功・
失敗にかかわらずサイリスタ変換器４のすべてのサイリ
スタＴｈｕ〜Ｔｈｚに連続の点弧指令を送出する。即
ち、バイパスペア運転失敗→２相通電→全サイリスタの
点弧となる。

【００２３】上記すべてのサイリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚに
連続した点弧指令が送出されることによって、サイリス
タ変換器４はダイオード変換器と等価になり、交流電圧
が反転した時点から、サイリスタＴｈｗが導通しはじめ
る。

【００２４】これを図３によってさらに説明すると、サ
イリスタＴｈｗに対するバイパスペア運転への移行が失
敗すると、Ｕ相とＷ相の交流遮断器２は開極してもアー
クが持続しているので、図３の破線で示すように転流が
行われることになるが、上述したように交流遮断器２の
開極後、すべてのサイリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚに連続した
点弧指令が点弧制御回路９から送出されている。そのた
め、交流電圧Ｖｉｎが反転した時点（図３ｔ_１時点）
で、その電圧によりサイリスタＴｈｗが導通して電流が
増加しはじめ、サイリスタＴｈｕの電流が減少しはじめ
る。そして交流電流（図３変圧器の２次電流）がｔ_２時
点で零になるので、この時交流遮断器２の接点間に生じ
たアークが消滅し、交流側が遮断される。その結果、変
圧器３は電圧がなくなり、転流は、サイリスタＴｈｕと
Ｔｈｗ及びＴｈｘとＴｈｚがそれぞれ負荷電流ｉｄｃの
１／２を分担した点で終了する（図３サイリスタ電
流）。この際、交流側は交流電流の零点で遮断されるの
で、変圧器３の巻線にはエネルギー（１／２ＬＩ^２）が
残っておらず、特に遮断による過電圧は発生しない。

【００２５】次いで、出力電圧Ｖ_０は２相通電によっ
て、サイリスタＴｈｕとＴｈｘ及びＴｈｗとＴｈｚの降
下電圧等により数Ｖ〜１０数Ｖの負電圧を発生するので
（図３出力電圧Ｖ_０）、残りのアーム、サイリスタＴｈ
ｖ，Ｔｈｙが導通して電流が流れ、すべてのアームで１
／３づつ負荷電流ｉｄｃを分担する（図３サイリスタ電
流）。

【００２６】上述の動作は、直流側の事故に対しても同
様に行われるので説明を省略し、ここでは、さらに出力
電圧Ｖ_０の全体の波形を示す図４によって前述の動作の
補足説明を行う。交流側または直流側で事故が発生する
とＴ_１時点でサイリスタ変換器４のサイリスタ（例えば
Ｔｈｗ）にバイパスペア運転への移行指令が送出される
と共に、交流遮断器２にトリップ指令が送出される。上
記移行指令により、バイパスペア運転が成功した場合、
出力電圧Ｖ_０は瞬時に零になって図４のＡで示すように
サイリスタの降下電圧等による負電圧のみとなり、交流
電流も零となる。そのためＴ_２時点で交流遮断器２が開
極したとき交流をアークなしで遮断できる。そして交流
遮断器２の開極後の全数点弧指令によりすべてのサイリ
スタＴｈｕ〜Ｔｈｚが導通し、負荷電流が各サイリスタ
に分流される。また、上記移行指令によりバイパスペア
運転が失敗した場合、出力電圧Ｖ_０は変圧器３の２次側
の交流電圧がそのまま出力されることによりＢで示す波
形となる。一方、上述同様、交流遮断器２の開極（図４
Ｔ_２時点）後にはすべてのサイリスタに対し連続した点
弧指令がＴ_３時点で送出される。この全数点弧指令送出
後、出力電圧Ｖ_０ が零電圧となった時点で交流が遮断さ
れる（図４Ｔ_４時点）。この交流の遮断後、上述したよ
うに、サイリスタ変換器４は２相通電（即ち、２つのバ
イパスペア運転）に移行し、この後、出力電圧Ｖ_０が負
電圧になって（図４Ｃ）残りのアームのサイリスタも導
通して、すべてのアームで負荷電流ｉｄｃを１／３づつ
分担してサイリスタ変換器４を保護することになる。

【００２７】この際、出力電圧Ｖ_０は上記交流が遮断さ
れるまで、図４に示すように交流電圧がそのまま出力さ
れることになるが、負荷時定数が大きいので出力電流は
増加しない。また、点弧制御回路９からすべてのサイリ
スタＴｈｕ〜Ｔｈｚに送出する連続した点弧指令は交流
遮断器２の開極を該遮断器２の主接点と連動して開閉す
る補助接点の開路の検出信号によりアンド回路１１を介
して送出するようになっているから、交流遮断器２の開
極後直ちに送出することができ、バイパスペア運転が失
敗しても交流遮断器２のアーク時間を半サイクル以下に
抑制することができ、交流遮断器のアーク時間（例えば
１〜３サイクル）に比してきわめて短時間となって接点
を破壊に至らせるようなことは全くなく、交流を遮断す
ることができる。

【００２８】そして、故障検出回路８の出力信号をうけ
て応動する遅延回路１２が所望時限後に遮断指令を送出
し、これをうけた直流遮断器６が負荷電流ｉｄｃを遮断
する。なお、運転状況や故障の重・軽の程度により、負
荷電流ｉｄｃを直流遮断器６で遮断することなく、その
まま保持させることがあっても、負荷電流ｉｄｃはすべ
てのサイリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚに分流しているので、過
熱破壊等の問題は全く生じない。

【００２９】このように、交流側または直流側の事故発
生時、バイパスペア運転の成功・失敗にかかわらず、サ
イリスタ変換装置を的確に保護することができる。

【００３０】図８は本発明の他の実施例を示したもの
で、図１、図５と対応する部材は同一符号を付して重複
する説明を省略して説明する。図８において、変圧器３
は２次側が２重星形結線となっており、その中性点相互
にリアクトル１３が挿入されている。そして、一方の２
次巻線ｕ，ｖ，ｗ相の各端子にはサイリスタＴｈｕ，Ｔ
ｈｖ，Ｔｈｗのアノードを、また他方を２次巻線ｘ，
ｙ，ｚ相の各端子にはサイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙ，Ｔｈ
ｚのアノードをそれぞれ接続すると共に、これらサイリ
スタＴｈｕ〜Ｔｈｚのカソードを共通接続してサイリス
タ変換器４を形成し、上記共通接続端子とリアクトル１
３の出力端との間に負荷５を挿入されている。また、上
記２次巻線は、鉄心の各同一脚にｗとｚ相、ｖとｙ相、
ｕとｘ相が位相が同じで極性が互いに逆極性となるよう
それぞれ巻装されている。

【００３１】このように構成されたサイリスタ変換装置
において、交流側または直流側に事故が発生し、バイパ
ス運転を行う場合は、図５におけるブリッジ結線と同
様、例えばサイリスタＴｈｗとＴｈｚを導通させれば、
（即ち、点弧制御回路９から上記ペアとするサイリスタ
ＴｈｗとＴｈｚに点弧信号を送出して導通させれば）変
圧器３の２次巻線ｗとｚ相に電流が流れることになる。
ところが上記２次巻線ｗとｚ相は鉄心の同一脚に位相が
同じで逆極性となるよう巻装されておるので、ｗ相に流
れる電流ｉｄとｚ相に流れる電流ｉｄは互いに磁束を打
ち消し合って変圧器３の１次側電流は零になる。従っ
て、２次巻線に電流が流れ続けても変圧器３の１次側で
交流遮断が可能になる。

【００３２】バイパスペア運転が失敗した後も上述した
ブリッジ結線の場合と同様動作し、各２次巻線が２相通
電、たとえば、変圧器２次巻線のｕ，ｗ相に電流が１／
２づつ流れれば、ｘ，ｚ相にも１／２づつ流れて互いに
磁束を打ち消すため、変圧器３の１次電流が零となって
交流遮断が可能となる。また残りのアームにも順方向の
電圧が印加されるため、連続した点弧指令がすべてのサ
イリスタＴｈｕ〜Ｔｈｚに送出されれば、すべてのサイ
リスタが導通して、上述同様、負荷電流を１／３づつ分
担してサイリスタ変換器４を保護することになる。

【００３３】なお、この場合、変圧器の磁束を互いに打
消し合うように電流が増加するため、残りのアーム電流
増加に対しては変圧器３の励磁インダクタンスは打消さ
れ、他アームの電位差とリーケージインダクタンスによ
って立上り率が決まり、短時間に分流が完了する。例え
ば、出力３０ｋＡ（＝２ｉｄ）の装置で、インダクタン
ス１０μＨ，電位差が２Ｖとすれば、転流完了時間ｔは
１／３ｉｄ＝５ｋＡから ｔ＝ＬＩ／Ｖ＝１０×１０^−６×５×１０^３／２＝２５ｍｓ という時間になる。負荷５が超電導コイル等では数１０
分から数時間負荷電流が流れつづけるため、この時間は
ほんの一瞬と考えられ、サイリスタを過熱することなく
短時間で負荷電流をすべてのアームで分担してサイリス
タ変換装置を保護することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、交流側または直流側の
事故発生時には、一時的にバイパスペア運転にしてから
交流遮断器を開極し、それと同時に、サイリスタ変換器
のすべてのサイリスタに連続した点弧指令を送出して、
すべてのサイリスタを導通せしめて大容量の誘導性負荷
の負荷電流をすべてのアームのサイリスタで分担せしめ
て保護するようにしてあるから、過渡的なバイパスペア
運転を行うために、サイリスタの電流定格を上げたり、
特定バイパスペアアームのサイリスタにのみ特別電流な
定格の素子を設けたりする必要は全くなく、サイリスタ
を過電流破壊させることなくサイリスタ変換器を構成す
ることができる。しかもバイパスペア運転が失敗した場
合でもサイリスタを全数点弧してから、負荷電流をすべ
てのアームで分担するため、交流側を短絡するに短絡投
入器を設けたり、この短絡投入器を開閉する複雑な制御
手段を設けたりする必要は全くなく、交流遮訴器のアー
ク時間を短時間に抑制して交流遮断を行うことができ
る。また、交流側に短絡用投入器を設けることなく構成
できるので、バイパスペア運転の成否に関係なく、単純
なシーケンス制御による保護を行うことができ、保護装
置を簡略化し、安価で、かつ安全性、信頼性を一段と向
上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】バイパスペア運転失敗時における２相通電の動
作説明図。

【図３】一斉点弧時における電圧・電流波形図。

【図４】出力電圧波形による保護動作の説明図。

【図５】従来のサイリスタ変換装置を示す回路図。

【図６】図５におけるバイパスペア運転状態を示す図。

【図７】図５におけるゲートブロック運転状態を示す
図。

【図８】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 交流遮断器 ３ 変圧器 ４ サイリスタ変換器 ５ 誘導性負荷 ６ 直流遮断器 ８ 故障検出回路 ９ 点弧制御回路 １０ 遮断器開極検出回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を交流遮断器及び変圧器を介し
   て受電し、複数のサイリスタで整流して誘導性負荷に直
   流電力を供給すると共に、交流側または直流側の事故時
   には、上記複数のサイリスタをバイパスペア運転させて
   から交流遮断器を開極する保護装置を備えたサイリスタ
   変換装置において、交流側または直流側事故にともなう
   保護動作としてのバイパスペア運転への移行時、移行の
   正否にかかわらず同時に上記交流遮断器に開極指令を送
   出するとともに、上記交流遮断器の開極を確認後、上記
   複数のサイリスタを全数点弧する点弧指令を送出するこ
   とを特徴とするサイリスタ変換装置の保護方法。
2. 【請求項２】 交流電源に、交流遮断器及び変圧器を介
   して、接続された複数のサイリスタからなるサイリスタ
   変換器と、このサイリスタ変換器に接続されて直流電力
   が供給される誘導性負荷と、交流側または直流側の事故
   時、上記サイリスタ変換器にバイパスペア運転指令を送
   出するようにした保護装置とを備えたサイリスタ変換装
   置において、上記保護装置は、交流側または直流側の事
   故を検出する事故検出手段と、上記事故検出手段が事故
   を検出したとき、その検出信号に基づいて、サイリスタ
   変換器に対するバイパスペア運転指令および上記交流遮
   断器に対する開極指令を同時に送出する指令手段と、バ
   イパスペア運転指令および上記交流遮断器の開極を検出
   するトリップ検出手段の出力信号とに基づいて、上記サ
   イリスタ変換器を全数点弧する点弧手段とを具備してい
   ることを特徴とするサイリスタ変換装置の保護装置。