JP6182048B2 - 直流遮断器 - Google Patents

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本発明の実施形態は、通電特性を向上し得る直流遮断器に関する。
従来、高電圧の直流遮断器には、半導体スイッチを用いたものが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
この種の直流遮断器を図5に示す。直流回路には、ガス絶縁開閉器を用いた通電用開閉器1と、複数のIGBTを接続した通電用半導体スイッチ2が直列接続されている。これらに並列に、複数のIGBTを接続した半導体遮断器3と、過電圧保護の非線形抵抗体4がそれぞれ接続されている。
通常運転時は、通電用開閉器1と通電用半導体スイッチ2により直流電流を通電する。短絡などの事故が発生すると、半導体遮断器3を通電状態とし、通電用開閉器1と通電用半導体スイッチ2を遮断する。通電用半導体スイッチ2を遮断すると、数msで電流が半導体遮断器3に転流する。転流が完了すると、半導体遮断器3を遮断する。半導体遮断器3の遮断により発生した過電圧は、非線形抵抗体4で減衰させ、一連の遮断動作を完了する。過電圧は、例えば、300kV系統の場合、500kV程度となる。
Proactive Hybrid HVDC Breakers-A key innovation for reliable HVDC grids. CIGRE 2011 p264
通電用半導体スイッチ2においては、内部抵抗が大きく、通電時の損失が大きかった。通電用開閉器1のような接離する接点を用いると、接触抵抗を小さくすることができるが、数msの短時間で動作させることが困難である。なお、短時間で動作させないと、事故電流が増加し、遮断が困難となる。このため、本発明が解決しようとする課題は、通電時の内部抵抗を抑え、短時間で転流させることのできる直流遮断器を提供することにある。
上記課題を解決するために、実施形態の直流遮断器は、通電用主回路開閉器と、前記通電用主回路開閉器に並列接続した遮断装置と、前記通電用主回路開閉器に並列接続した非線形抵抗体と、前記通電用主回路開閉器、前記遮断装置の動作を制御する制御装置と、を備えた直流遮断器であって、前記通電用主回路開閉器を、通電用開閉器と、前記通電用開閉器に直列接続した通電用真空スイッチとで構成し、前記遮断装置を、半導体遮断器と、前記半導体遮断器に直列接続するとともに、前記通電用主回路開閉器に逆向き電流を注入する転流回路とで構成し、前記通電用真空スイッチを、真空バルブと、前記真空バルブに並列接続した支持抵抗体とで構成したことを特徴とする。
本発明の実施例1に係る直流遮断器の構成を示す回路図。 本発明の実施例1に係る通電用真空スイッチの構成を示す断面図。 本発明の実施例1に係る直流遮断器の電圧、電流特性を説明する図。 本発明の実施例2に係る通電用真空スイッチの構成を示す断面図。 従来の直流遮断器の構成を示す回路図。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
先ず、本発明の実施例1に係る直流遮断器を図1〜図3を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係る直流遮断器の構成を示す回路図、図2は、本発明の実施例1に係る通電用真空スイッチの構成を示す断面図、図3は、本発明の実施例1に係る直流遮断器の電圧、電流特性を説明する図である。なお、従来と同様の構成部分は、同一符号を付した。
図1に示すように、直流回路には、ガス絶縁開閉器を用いた通電用開閉器1と、真空バルブを用いた通電用真空スイッチ10が直列接続されている。これらに並列に電流遮断を助成する遮断装置11と、過電圧保護の非線形抵抗体4がそれぞれ接続されている。
通電用真空スイッチ10には、真空開閉器12に並列に遮断装置11の内部抵抗よりも1000倍以上の高抵抗を持った抵抗体13が接続されている。遮断装置11には、複数のIGBTを接続した半導体遮断器3と転流回路14が直列接続されている。通電用開閉器1、通電用真空スイッチ10、半導体遮断器3、転流回路14などの主回路機器は、制御装置15でそれぞれ動作が制御される。なお、主回路機器は、所定圧力の絶縁ガスを封入したガス絶縁容器に収納されている。
通電用真空スイッチ10には、図2に示すように、接離自在の一対の接点16を有する真空バルブ17が設けられている。真空バルブ17の固定側には、固定側電極18、可動側には、可動側電極19が設けられている。可動側電極19には、接触子20を介して可動軸21が移動自在に貫通している。固定側電極18と可動側電極19間は、例えばカーボンのような高抵抗からなる複数本の支持抵抗体22で支持固定されている。真空バルブ17が真空開閉器12、支持抵抗体22が抵抗体13に相当する。なお、支持抵抗体22にFRP板を併設し、機械的強度を持たせてもよい。
次に、遮断動作を図3を参照して説明する。
通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10が閉路において、時間t1に事故が発生すると、事故電流が急激に増加する。事故電流は数〜数10kAに達し、図示しない事故検出装置で検出すると(時間t2)、制御装置15により遮断動作を開始する。先ず、時間t3に転流回路14を動作させ、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10に逆向きの電流を注入する。転流回路14のコンデンサは予め充電されており、また、スイッチは短時間で動作する例えば半導体スイッチを用いる。電流の注入により、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10の電流は、上昇から反転して急激に減衰する。減衰している時間t4において、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10を同時に開極する。
時間t5には、電流がほぼ零になり、逆向き電流の注入を完了する。すると、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10の両端には、半導体遮断器3と転流回路14の直列体の内部抵抗により生じる電圧が印加される。通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10は、この電圧に耐える構造とする。通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10の電流がほぼ零となり、半導体遮断器3への転流が完了すると、時間t6に半導体遮断器3を遮断する。すると、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10の両端には、過電圧が発生する。通電用開閉器1では、ガス絶縁で過電圧に耐える構造であり、通電用真空スイッチ10では、抵抗体13で過電圧を抑制し、接点間での絶縁破壊は生じない。過電圧は、非線形抵抗体4で吸収され、時間t7に遮断を完了する。
ここで、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10は、主回路電流を通電する開閉器であり、これらをまとめて、通電用主回路開閉器と定義する。
これにより、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10は、機械的な接点を用いているので、接触抵抗を小さくすることができ、通電時の損失を抑えることができる。また、転流回路14により、数msの短時間で逆電流を通電することができ、遮断特性を向上させることができる。なお、時間t5に通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10に流れる電流をほぼ零として説明したが、図3の一点鎖線で示すように、時間t4までに、電流がほぼ零になるように、転流回路14の電流幅を調整しておくと、開極が容易となり、遮断特性を更に向上させることができる。
上記実施例1の直流遮断器によれば、直列接続した通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10からなる通電用主回路開閉器で通常時の主回路電流を流し、事故時には、転流回路14により逆向きの電流を注入して減衰させ、通電用開閉器1と通電用真空スイッチ10を開極しているので、通電時の損失を抑えることができ、更に、事故時に数msの短時間で逆向きの電流を注入し、遮断特性を向上させることができる。
上記実施例1では、通電用開閉器1にガス絶縁開閉器を用いて説明したが、当該電圧クラスの絶縁耐力を有する油絶縁開閉器、気中絶縁開閉器など接離自在の一対の接点を有し、接触抵抗を小さくすることのできる開閉器を用いることができる。
また、支持抵抗体22を複数本のロッドで説明したが、複数枚の板状として真空バルブ17の上下に設けたり、筒状として真空バルブ17を収納したりすれば、構成を簡素とすることができる。
次に、本発明の実施例2に係る直流遮断器を図4を参照して説明する。図4は、本発明の実施例2に係る通電用真空スイッチの構成を示す断面図である。なお、この実施例2が実施例1と異なる点は、真空バルブを低圧力で密封したことである。図4において、実施例1と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図4に示すように、支持抵抗体22を筒状とし、両端を固定側電極18、可動側電極19と気密に固定している。可動軸21が貫通する可動側電極19には、Yパッキン23を設け、気密に移動できるようにしている。支持抵抗体22の内部には、実施例1よりも低いガス圧力で絶縁ガスを封入している。外部は、実施例1と同様の所定圧力で絶縁ガスが封入される。
上記実施例2の直流遮断器によれば、実施例1による効果のほかに、真空バルブ17内部と外部(支持抵抗体22の内部)の圧力差を小さくすることができ、真空バルブ17の信頼性を向上させることができる。
以上述べたような実施形態によれば、主回路電流を接触抵抗の小さい機械的な接点を有する開閉器を用いて通電し、事故時には逆向き電流を注入する転流回路を設けているので、通電時の損失を抑制することができ、また、事故時には短時間で逆向き電流を注入することができる。
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
1 通電用開閉器
2 通電用半導体スイッチ
3 半導体遮断器
4 非線形抵抗体
10 通電用真空スイッチ
11 遮断装置
12 真空開閉器
13 抵抗体
14 転流回路
15 制御装置
17 真空バルブ
22 支持抵抗体

Claims (5)

  1. 通電用主回路開閉器と、
    前記通電用主回路開閉器に並列接続した遮断装置と、
    前記通電用主回路開閉器に並列接続した非線形抵抗体と、
    前記通電用主回路開閉器、前記遮断装置の動作を制御する制御装置と、
    を備えた直流遮断器であって、
    前記通電用主回路開閉器を、通電用開閉器と、
    前記通電用開閉器に直列接続した通電用真空スイッチとで構成し、
    前記遮断装置を、半導体遮断器と、
    前記半導体遮断器に直列接続するとともに、前記通電用主回路開閉器に逆向き電流を注入する転流回路とで構成し、
    前記通電用真空スイッチを、真空バルブと、
    前記真空バルブに並列接続した支持抵抗体とで構成したことを特徴とする直流遮断器。
  2. 前記通電用開閉器は、接離自在の一対の接点を有する開閉器であることを特徴とする請求項1に記載の直流遮断器。
  3. 前記支持抵抗体を複数本の抵抗体としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流遮断器。
  4. 前記支持抵抗体を筒状とし、前記真空バルブを収納したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流遮断器。
  5. 前記支持抵抗体を筒状として前記真空バルブを収納し、
    前記支持抵抗体内部のガス圧力を外部よりも低くしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流遮断器。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6223887B2 (ja) * 2014-03-31 2017-11-01 株式会社東芝 直流遮断装置、直流遮断方法
JP6457339B2 (ja) * 2015-05-29 2019-01-23 株式会社東芝 直流遮断器
JP6591210B2 (ja) * 2015-06-11 2019-10-16 株式会社東芝 直流遮断装置、直流遮断方法
EP3413330B1 (en) * 2016-02-05 2020-06-17 Mitsubishi Electric Corporation Direct current circuit breaker
KR102641947B1 (ko) * 2018-11-13 2024-02-27 한국전기연구원 고장 전류 저감 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS432163Y1 (ja) * 1965-02-08 1968-01-30
JPS6222048Y2 (ja) * 1980-09-02 1987-06-04
JPH0589753A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Toshiba Corp 直流遮断器
SE514827C2 (sv) * 1993-12-09 2001-04-30 Abb Ab Likströmsbrytaranordning för hög effekt
WO2002097839A1 (de) * 2001-05-30 2002-12-05 Abb Patent Gmbh Steuerung mindestens einer vakuumschaltstrecke
JP5511599B2 (ja) * 2010-09-08 2014-06-04 三菱電機株式会社 転流式遮断装置

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