JPH02260343A

JPH02260343A - 高圧直流断続器回路

Info

Publication number: JPH02260343A
Application number: JP2039559A
Authority: JP
Inventors: Van Doan Pham; バン・ドアン・フアン; Michel Collet; ミシエル・コレ; Mohamed Bekhaled; モアメ・ベカレ; Alain Fevrier; アラン・フエブリエ
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1989-02-24
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1990-10-23
Also published as: FR2643743A1; EP0384346A1; FR2643743B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高圧直流断続器回路に関する。

免匪五１遣高圧又は非常に高圧の直流の従来の遮断方法は、反対方
向に振動する放電電流を介して電流の人工ゼロ交差を設
けることにある。放電電流は例えばあらかじめ充電され
たコンデンサ（例えば“′高圧直流遮断器の開発及び該
遮断器の遮断”（ＩＥＥＥ、８１．ＳＮ。

４７３−８．オレゴン州ボートランド）参照）から得ら
れる。遮断されるべき障害電流が大きくなればなるほど
、使用されるコンデンサの必要電力が大きくなることが
観察される。

直流を超電導要素内に通過させ、且つ該要素の温度を臨
界温度より高くし又は該要素の臨界電界値より大きな値
で磁界を使用して該要素をＭ電導状態から非超電導状態
に転換することにより直流を遮断するという提案がなさ
れた（１９８７年１０月１３日出願のフランス特許下８
７１４１２８号参照）。この方法は高電流の遮断には非
常に適する。何故ならば、臨界電流しきい値又は臨界フ
ィールドしきい値に達するのが非常に簡単だからである
。しかしながら、この方法は公称電流又は公称値未満の
電流の遮断にはあまり適さない。

並列に置かれた複数の超電導線の連続転換を使用して臨
界値未満で電流を遮断するための提案がなされた＜１９
８８年９月１２日出願のフランス特許下８８１１８６５
号参照）。この方法は全域の電流をカバーせず、低電流
又は中程度に低い電流の遮断にはあまり適さない。

本発明の目的は任意の値の直流の遮断を可能とする高圧
直流遮断器を提供することである。

本発明はコンデンサからの放電を使用する従来技術と超
電導を使用する技術と３組み合わせたものをベースとす
る。

光」１１本本発明は遮断力の小さい従来の遮断器を備えた直流ライ
ン内に挿入するための高圧直流断続器回路に関する。該
断続器回路は反対方向に巻回されている第１及び第２超
電導巻線に２つずつが低温保持装置内部で接続されてい
る２つの電流導線（ｃｕｒｒｅｎｔ　１ｅａｄｓ）をそ
れぞれが含んでいる第１及び第２フィードスルーを有す
る低温保持装置を備え、第１及び第２フィードスルーの
出力は前記断続器回路の端子を構成し、該端子は直列に
接続されたコンデンサと高速スイッチとを備えるアセン
ブリにより前記低温保持装置外部で接続され、該コンデ
ンサと該スイッチとの共通点は高抵抗の抵抗器を介して
接地され、前記超電導要素の転換中に電圧サージを制限
し且つ電磁エネルギを吸収する手段が備わっていること
を特徴とする。

変形例としては、本発明の断続器回路は第１、第２及び
第３フィードスルーを有する低温保持装置を備え、該フ
ィードスルーはそれぞれが２つの電流導線を有し、第１
及び第２フィードスルーは第１及び第２超電導巻線によ
り相互接続され、第２及び第３フィードスルーは第３及
び第４超電導巻線により相互接続され、第３及び第４巻
線は第１及び第２巻線が非超電導状態のときに該第１及
び第２巻線の残留電流値より借かに大きな臨界電流値を
有し、第１及び第２フィードスルーは直列に接続された
コンデンサと急速作動スイッチ（ｆａｓｔ−ａｃｔｉｎ
ｇ　５ｗ１ｔｃｈ）とを含むアセンブリにより前記低温
保持装置外部で接続され、該スイッチと該コンデンサと
の共通点は高抵抗の抵抗器により接地され、第２及び第
３フィードスルーは該低温保持装置の外部で区分開閉器
により相互接続され、第３及び第４超電導巻線は第３フ
ィードスルーの出口の、前記断続器回路の一方の出力端
子を構成する点で相互接続され、他方の端子は該第１フ
ィードスルーの出口であり、該第１及び第２巻線が非超
電導状態に転換した後に、第１及び第２超電導巻線内を
通過する残留電流を第３及び第４超電導巻線が有すると
きに第３及び第４超電導巻線を連続的に非超電導状態に
転換する手段が備わり、且つ超電導巻線の転換中に電圧
サージを制限する手段が備わっている。

第１の実施例では、第３及び第４超電導巻線を連続的に
転換させる手段は、第４Ｍ電導巻線と直列に接続された
スイッチにより構成され且つ抵抗器により分路が作られ
る。

変形例としては、前記手段は前記第３及び第４巻線の各
々を電気抵抗に接続することにある。該抵抗はジュール
効果による発熱で別様に変動する。

有利には、超電導巻線の転換中の電圧サージを制限する
手段は回路の端子に接続されたバリスタからなる。

添付図面を参照して本発明の実施Ｂ１１を実施例として
説明する。

１榎血皿朋第１図の参照番号１は、真空状悪が維持されている空間
５２により隔離される２つの壁５０．５１からなる金属
低温保持装置を示す。該低温保持装置は使用巻線を超電
導状態にし得る温度において流体２で部分的に充填され
る。巻線がニオブ−チタン線からなる場合、使用する流
体は液体ヘリウムである。

タンクは上部に装着された２つの絶縁フィードスルー３
．４を有する。各導線５＾、５Ｂはフィードスルー内を
通過し、該導線の各々は絶縁性装置０＾又は１０Ｂを備
えている。

フィードスルーは室温に近い温度で作動する。

該フィードスルーの上部の導線５＾、５Ｂは中実の銅か
らなる。

右側（ラインの負荷又は下流側）は同一なので、以下の
説明は低温保持装置の左側（ラインの源又は上流側）に
のみ関する。左側部分は指標Ａで示し、右側部分は指標
Ｂで示す。

低温保持装置はくフィードスルー３に接続されている）
点Ｆと（フィードスルー４に接続されている）点Ｇとの
間で遮断されるべきラインＬ内に挿入される。遮断力の
小さい遮断器りは負荷側のライン内に直列に挿入されて
いる。

タンクの上部に位置する点Ｐの下方では、導線騒がその
全長にわたり、液体で充填された部分内の点Ｑに伸びる
２つの同等部分５“、５パに分割されている。部分５’
、５”は電気的に相互に絶縁され、且つ低温保持装置内
部においてタンクの電位に接続された伝導層３〇八で被
覆されている絶縁外装置０Ａにより包囲されている。層
３０への端部は液体部分内に置かれているガードリング
３１八に電気的に接続されている。

導線５’、５”は超電導材料からなる各導線７，８に接
続されている。該導線７，８はタンクに固定されている
絶縁支持体１６．１７により担持されている２つの各同
軸円筒絶縁スリーブ１４．１５の周囲に巻回されている
。支持体内の穴１８．１９により低温液体はスリーブ内
を流れ得る。

２つの線７．８は全体の自己インダクタンスを無効にす
るために各スリーブ上で反対方向に巻回されている。

回路は、高速作動スイッチＩＰと直列接続されたコンデ
ンサＣからなる低温保持装置の端子に接続されている。

コンデンサＣとスイッチＩＰとの共通点は、高抵抗の抵
抗器Ｒを介してアースに接続されている。

端子電圧によって値が変動するバリスタＶのような抵抗
器が低温保持装置の端子間に接続されている。

回路は以下の如く作動する。

ラインの通常の作動においては、遮断器りは閉鎖され、
スイッチＩＦは開放されている。コンデンサＣはこのよ
うに抵抗器Ｒを介してラインの」１流側から永続的に充
電される。

図面のジグザグの線Ｅに示すような故障が生ずると、ラ
インに沿って流れる電流Ｉが急速に増大して、すぐに臨
界値１ｃに達する。その結果、巻線７．８の転移が生じ
、該巻線フ、８の抵抗は非常に高くなる。このようにし
てバリスタＶの端子を横切って高電圧が生ずる。大部分
の電磁エネルギはバリスタＶにより吸収される。巻線内
の残留電流は遮断器りにより容易に遮断される。このよ
うな場合コンデンサは放電の必要がなく、放電は使用さ
れない。ラインは高速故障探知の必要なく、速やかに保
護される。

臨界値ｒｅ未満の電流を生ずる故障及び公称電流値Ｉｎ
以下の負荷電流の遮断の場合、スイッチＩＰは閉鎖され
ている。スイッチを閉鎖することによりコンデンサＣは
超電導巻線を通じて放電し、それにより追加電流が生じ
る。この電流は遮断されるべき電流に併合される。その
結果、巻線内の電流は臨界値を僅かに上回る値に達する
。それにより巻線を抵抗状態に転換させる。巻線内の残
留電流は３ｇＩＢ器りにより容易に遮断される。

第２図は波形の概略図である。実線はスイッチＩＰの時
点ｔｏでの閉鎖の前後の超電導巻線の電流の外観を示し
ている。破線は転換が生じなかった場合のコンデンサの
放電電流の波形を示している。

結果的に電流値が臨界値に達し得るように、前半の疑似
区間の上昇部分が遮断されるべき電流に付加されること
がわかる。

一点鎖線はバリスタＶの作動後に遮断器り内を流れる電
流全体を示している。時点Ｌ１は残留電流が遮断器りに
より遮断される瞬間である。

例えば公称電流Ｉｎが２０００　ａｍｐｓの場合、臨界
電流ｒｅの適値は３０００　ａｍｐｓ、即ち１．５　Ｉ
ｎである。この場合、回路は最初の波高値が１０００　
ａｍｐｓの放電電流で作動し得る。これは低電力コンデ
ンサを使用すれば完全に可能である。公称電流より低い
電流を遮断するには、臨界電流Ｉｃに達するように放電
電流が増大されねばならない。

転換後に過熱する超電導線を避けるように、遮断器りは
出来るだけすばやく開放される。その後スイッチＩＦが
開放される。

電圧が巻線に再度適用されて過渡条件が決定した後に、
バリスタは通常の状態に戻り、非常に低い漏れ電流を伝
えるだけである。３Ｊ！断器の遮断力は、該遮断器が巻
線を通じて流れる残留抵抗電流とバリスタ内を通じて流
れる漏れ電流との和を遮断し得るように設定されている
。

遮断されるべき回路の公称電流Ｉｎが非常に大きいと、
超電導線の長さが増すと共に残留電流が低減される。従
って、非常に大きな超電導巻線を提供するか又は遮断力
が比較的高い遮断器りを提供する必要がある。ａ当な寸
法の超電導巻線と、低い遮断力の補助遮断器とを保持し
ながらこのことを避けるために、前述の回路が第３図を
参照してこれから説明する如く改造される。

第１図より更に概略的な第３図では、第１図と第３図と
に共通の項目に同一の参照番号を付した。

低温保持装置１は第３のフィードスルー１００を含み、
巻＆！７．８の如く配置されている２つの追加超電導巻
線７０．８０に接続されている接続線がこのフィードス
ルー１００を通じて外部に出ている。これらの巻線は一
方の端部がフィードスルー４の端部の点Ｇに接続され、
他方の端部は、巻線８０の場合抵抗器Ｒ１により分路を
作られるスイッチＯを介して、場合によっては分岐７０
．８０の各々において低い又は同等の初期抵抗を有する
２つの各抵抗器Ｒ２及びＲ３を介してライン上の点Ｈに
接続されている。遮断器りは点Ｈの下流に配置されてい
る。バリスタ■はフィードスルー３と１００との間に接
続されている。区分開閉器Ｓは点Ｇと点Ｈとを相互接続
している。

設計上、巻線７０．８０の横断面は巻線７．８より小さ
い、従って、非超電導状態のときに該巻線７０８゜の方
が臨界電流値及び公称電流が低く、抵抗は高くなってい
る。巻線７０．８０の臨界電流値は巻線７．８が非超電
導状態に転換した後の該巻線７．８の残留電流より僅か
に大きくなるように還択される。

この回路は以下の如く作動する。

ラインの作動中、装置Ｓ、ＤはスイッチＯと同様に閉鎖
されている。高値の公称電流Ｉｎが巻線７゜８と区分開
閉器Ｓと遮断器りとを通じて流れる。

故障の場合、第１図を参照して説明した如く巻線７．８
が非超電導状態に転換する。次に区分開閉器Ｓが開放さ
れる。従って、残留電流が巻線７０．８０を通じて流れ
る。それからスイッチＯが開放される。アーク抵抗のた
めに分岐８０の抵抗値が増大し、それにより総ての残留
電流を巻線７０内に移動させて該巻線７０を非超電導状
態に転換させる。その後前述の残留電流比てが巻線８０
に移動し、該巻線８０が引き続いて非超電導状態に転換
する。このようにして、高値抵抗がライン内に挿入され
、それにより大幅に残留電流が低減する。次に、遮［ｆ
ｌ’ｉ器りは高い遮断力を必要とせずに該残留電流を遮
断し得る二巻線７，８の転換後に巻線８０が非超電導状
態に転換するために、バリスタ■もサージを制限するこ
とが観察され得る。

変形例としては、異なる温度作用を有する２つの低値抵
抗器Ｒ２，Ｒ３を使用することにより、スイッチ○は結
合されている抵抗器Ｒ１と共に削除され得る。巻線７，
８の非超電導状態への転換後にこれらの抵抗器Ｒ２，Ｒ
３が残留電流を送るときは、該抵抗器の一方が他方より
速く加熱し、それにより電流は連続的に巻線７０．８０
に移動させられ得る。

本発明の直流断続器回路の幾つかの実施例を説明したが
、該回路は電流値の如何を問わず直流を遮断し得る。更
には、該直流Ｕｒ続器回路は従来型の断続器回路と比べ
て以下の２つの利点を有する。

大振幅の障害電流が、例えば従来技術では５０ｍ５ｅｃ
以上必要であったが、それに対して約１ｍ５ｅｃと非常
に短時間で制限され得る。

障害電流の振幅は、通常公称電流の１．５倍である超電
導巻線の臨界電流Ｔｃに制限される。従来の遮断器はこ
のように電流を制限することができず、その結果大振幅
の電流がネットワークに適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の遮断器の概略図、第２図
は本発明の遮断器の作動を説明する波形概略図、第３図
は本発明の変形実施例を構成する遮断器の概略図である
。３４１００、、、フィードスルー、７，８，７０，８０
．、、巻線、１０＾、１０Ｂ、、、絶縁外装、Ｃ１１，
コンデンサ、Ｄ、１．遮断器、ＩＦ、、、スイッチ、Ｒ
，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，、抵抗器、■１８．バリスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）遮断力の小さい従来の遮断器を備えた直流ライン
内に挿入するための高圧直流断続器回路であって、該断
続器回路が、反対方向に巻回されている第１及び第２超
電導巻線に２つずつが低温保持装置内部で接続されてい
る２つの電流導線をそれぞれが含んでいる第１及び第２
フィードスルーを有する低温保持装置を備え、第１及び
第２フィードスルーの出力は前記断続器回路の端子を構
成し、該端子は直列に接続されたコンデンサと高速スイ
ッチとを備えるアセンブリにより前記低温保持装置外部
で接続され、該コンデンサと該スイッチとの共通点は高
抵抗の抵抗器を介して接地され、且つ前記超電導要素の
転換中に電圧サージを制限する手段が備わっていること
を特徴とする高圧直流断続器回路。
（２）遮断力の小さい従来の遮断器を備えた直流ライン
内に挿入するための高圧直流断続器回路であって、該断
続器回路は第１、第２及び第３フィードスルーを有する
低温保持装置を備え、該フィードスルーはそれぞれが２
つの電流導線を有し、第１及び第２フィードスルーは第
１及び第２超電導巻線により相互接続され、第２及び第
３フィードスルーは第３及び第４超電導巻線により相互
接続され、第３及び第４巻線は第１及び第２巻線が非超
電導状態のときに該第１及び第２巻線の残留電流値より
僅かに大きな臨界電流値を有し、第１及び第２フィード
スルーは直列に接続されたコンデンサと急速作動スイッ
チとを含むアセンブリにより前記低温保持装置外部で接
続され、該スイッチと該コンデンサとの共通点は高抵抗
の抵抗器により接地され、第２及び第３フィードスルー
は該低温保持装置の外部で区分開閉器により相互接続さ
れ、第３及び第４超電導巻線は第３フィードスルーの出
口の、前記断続器回路の一方の出力端子を構成する点で
相互接続され、他方の端子は該第１フィードスルーの出
口であり、該第１及び第２巻線が非超電導状態に転換し
た後に、第１及び第２超電導巻線内を通過する残留電流
を第３及び第４超電導巻線が有するときに第３及び第４
超電導巻線を連続的に非超電導状態に転換する手段が備
わり、且つ超電導巻線の転換中に電圧サージを制限する
手段が備わっていることを特徴とする高圧直流断続器回
路。
（３）第３及び第４超電導巻線を連続的に転換させる手
段が、第４超電導巻線と直列に接続され且つ抵抗器によ
り分路を作られるスイッチからなることを特徴とする請
求項２に記載の高圧直流断続器回路。
（４）第３及び第４超電導巻線を連続的に転換させる手
段はこれらの巻線の各々を最初低値の各電気抵抗と結合
することにあり、該電気抵抗はジュール発熱効果により
異なるように変動することを特徴とする請求項２に記載
の高圧直流断続器回路。
（５）超電導巻線の転換中の電圧サージを制限する手段
が回路の端子に接続されたバリスタからなることを特徴
とする請求項２に記載の高圧直流断続器回路。
（６）コンデンサのキャパシタンスが、該第１及び第２
超電導巻線を臨界電流に到達させるのに必要な放電電流
に応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載の
高圧直流断続器回路。
（７）超電導巻線の転換中の電圧サージを制限する手段
が回路の端子に接続されたバリスタからなることを特徴
とする請求項１に記載の高圧直流断続器回路。
（８）コンデンサのキャパシタンスが、該第１及び第２
超電導巻線を臨界電流に到達させるのに必要な放電電流
に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の
高圧直流断続器回路。