JPH0239183B2 - Sairisutabarubu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野の説明 本発明は直流送電用交直変換装置用サイリスタ
バルブに代表されるような多数のサイリスタを直
列にして高電圧サイリスタバルブを構成する場合
の直列技術の改良に関するものである。

(b) 従来技術の説明 第１図に従来の高圧サイリスタバルブの構成及
び過電圧保護用アレスター（Arr）の接続を示
す。SCR１〜ｎはサイリスタ、各サイリスタは
分圧回路（Ｒ、Ｃ）と過電圧保護用非直線抵抗
（NR）を並列接続している。サイリスタの直列
群にはアノードリアクトル（AL）が直列に入つ
ておりサイリスタに加わるサージ電圧の峻度を抑
制したりサイリスタターンオン時の突入電流を抑
制している。直流送電用変換装置では第１図のよ
うなサイリスタバルブが図示していない三相全半
整流回路に接続されあたかも１つのサイリスタの
ように動作する。

この場合１つのサイリスタバルブを構成する所
要サイリスタの直列数ｎは、サイリスタバルブに
印加される最大過電圧（Vp）からサイリスタが
ターンオンする条件により決定される。即ち最大
過電圧Vpは一般にアレスターArrの保護レベル
によつて決まり ｎ＝Vp×k₁×k₂／V_th×k₃ ……(1) で求められる。但し V_thはサイリスタ１ケのターンオン可能な最高
電圧 k₁はサージ電圧印加時の電圧分担アンバランス
係数 k₂は各サイリスタのターンオン時間不揃による
ターンオン過電圧係数 k₃はリダンダンシーフアクタ 合理的にサイリスタ直列数ｎを減らすことはサ
イリスタバルブの直列技術の基本である。この構
成では各サイリスタに並列接続の非直線抵抗NR
によりk₁×k₂をほゞ１に近ずけることができｎを
減ずる有効な構成である。k₃は何個かの直列サイ
リスタが故障しても運転が継続できるようにあら
かじめ余分のサイリスタを接続しておくための係
数である。

しかし、この構成では次に述べるように、ある
サイリスタのケート部に異状が発生し、ターンオ
ン不能になつた時、全負荷電流が主としてそのサ
イリスタに並列のNRに流れ、発熱により爆発す
る可能性があるために、現実には実施されていな
い。

第２図に問題点の具体例を示す。Ｅは交流電源
で例えば100^kV、直列サイリスタのうちSCR₁にケ
ート異状が発生（例えばサイリスタ内部でゲート
リード断等）SCR₂……SCRnは正常にターンオ
ンしたとするとSCR₁はターンオンできず他の直
列サイリスタは全数ターンオンしているので電源
電圧Ｅの大部分はSCR₁に印加されることになる。

この場合の電流（Ｉ）はほゞSCR₁に並列の
NRの抵抗値（R_NR）によつて決まり Ｉ≒Ｅ／R_NR ……(2) となる。通常NRの放電耐量は過渡的な電圧アン
バランス吸収を目的としているので、(2)式の負荷
電流がサイリスタの導通期間（通常電気角120°）
流れると破壊し、保護を行わなければ爆発に到
る。

現状の技術では全負荷電流に耐えるNRを現実
的な大きさで構成することは不可能であり、又保
護を行うにしても検出のために多くの要素が必要
になり信頼性を障うことになる。又第２図ｂに示
すようにNRと直列にフユーズ（FF）を挿入しＩ
をしや断しようとしてもＥが100^kV級になるとＩ
をしや断するためには100^kVにおけるしや断が可
能でないと保護できない。現状ではこのようなフ
ユーズは開発されていない。

(c) 発明の目的 従つて、本発明の目的は第１図に示す従来のサ
イリスタ直列技術の利点を生かしながら、欠点で
あるサイリスタゲート異状時の並列非直線抵抗爆
発を防止出来るサイリスタバルブを提案すること
にある。

(d) 発明の構成 第３図に本発明によるサイリスタバルブの一実
施例を示す。

第１図と同じ記号は同じ機能を示す。本発明の
特徴は各サイリスタと並列に非直線抵抗を２ケ直
列にし１ケをフユーズで側路したことを特徴とす
るサージ電圧分担要素を接続したことにある。

第４図にサイリスタに並列接続する非直線抵抗
の特性とサイリスタの順方向耐電圧の関係を示
す。

NR１の特性は想定している最大サージ電流値
ではサイリスタの順方向耐電圧より低い値を保
ち、第３図のフユーズＦが切れた時にNR１に
NR２が直列になりその時のNR1＋NR2の両端電
圧はNR１，NR２の防爆限界値I₁に余裕を見込
んだ電流値I₀より大きな電流域ではサイリスタの
順方向耐電圧より高い値になるように選定する。

(e) 発明の作用 本発明の作用を第５図を用いて説明する。第２
図と同様SCR１のケートに異状が発生した場合
について説明する。

先ずSCR１の両端に電源電圧(E)の大部分が印
加され、負荷電流はに示すようにRCを充電、
端子電圧が上昇するとに示すようにNR１→Ｆ
を通つてSCR２〜SCRnに流れる電流値が第４図
に示すI₀に達するとＦが溶断し、電流はに移
る。SCR１の端子電圧はNR1＋NR2の端子電圧
となりSCR１の順方向耐電圧以上の値となるの
で、SCR１は耐電圧能力をうしない短絡する。
SCR１が短絡するとに示すように負荷電流は
あたかも正常のようにSCR１〜SCRnのパスで流
れNR１，NR２の爆来は自動的に防止できる。
この場合、フユーズ(F)のしや断時の再起電圧は
NR２によつて制限されるので、十分現状の技術
で実現できる。又サイリスタが短絡故障した場
合、通常導体に近い状態となり爆発の心配はな
い。この場合サイリスタを積極的に短絡故障に導
き並列回路の防爆を実現しているのが特徴であ
り、サイリスタバルブにはあらかじめ余分のサイ
リスタが直列接続されているので（(1)式k₃）運転
にはまつたく支障を与えることはない。さらに通
常はNR２の部分がＦにて短絡されているのでサ
ージ性過電圧の抑制作用は従来と同様NR１によ
つて有効に行われることはもち論である。

(f) 他の実施例 第６図は本発明の他の実施例で第３図との相異
はアノードリアクトルALに並列に非直線抵抗
HRLを挿入した点であり、第５図に示すように
SCR１のゲート異状時にアノードリアクトルAL
に加わる電圧を制限する。このようにしても同じ
効果が得られることは容易に理解されよう。

又第７図は本発明の更に他の実施例を示すサー
ジ電圧分担要素部であり第３図のNR1＋NR2（Ｎ
２に並列フユーズ）方式のNR２を抵抗（ｒ）、
コンデンサ（CC）の並列回路で構成している。
このようにしても本発明の目的は達せられる。即
ち、NR２部には非直線抵抗のみならず様々なイ
ンピーダンス（Ｌ、Ｒ、Ｃ）の組合せによつても
同じ目的が達せられることは明らかである。

(g) 総合的な効果 本発明によれば合理的にサイリスタの直列数を
減らすことができるとともにサイリスタのゲート
異状時に並列の非直線要素を爆発から容易にしか
もシステムを停止することなく防止することがで
き、サイリスタバルブの高信頼化に大きく寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサイリスタバルブ構成図、第２
図ａ，ｂは１ケのサイリスタがゲート異状になつ
た時の負荷電流の流れを示す図、第３図は本発明
の一実施例を示すサイリスタバルブの構成図、第
４図は本発明に用いる非直線抵抗の特性とサイリ
スタの順方向耐電圧の関係を示す特性図、第５図
は本発明の動作を説明するため１ケのサイリスタ
ゲート異状時の電流の流れを示す図、第６図、第
７図は本発明のそれぞれ異る他の実施例を示す構
成図である。 SCR１〜ｎはサイリスタ、R.Cは分圧回路、
NR，NR１はサージ電圧分圧用非直線抵抗、AL
はアノードリアクトル、Arrはバルブアレスタ
ー、Ｅは電源電圧、FFはNR保護用直列フユー
ズ、NR２，Ｆは本発明によるNR１防爆用非直
線抵抗とフユーズである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のサイリスタを直列接続して構成する高
   電圧サイリスタバルブにおいて、各サイリスタと
   並列にコンデンサと抵抗の直列回路からなる分圧
   器を接続し、さらに各サイリスタと並列に少なく
   とも２個の非直線抵抗の直列からなり少なくとも
   １個の非直線抵抗と並列にフユーズを接続してな
   るサージ電圧抑制回路を接続し、且つ前記非直線
   抵抗の特性は前記フユーズ溶断時に該非直線抵抗
   に流れる電流値においてサイリスタの順方向耐電
   圧値を上廻るように選定したことを特徴とするサ
   イリスタバルブ。