JPH05276653A - 半導体式避雷装置 - Google Patents
半導体式避雷装置Info
- Publication number
- JPH05276653A JPH05276653A JP6502392A JP6502392A JPH05276653A JP H05276653 A JPH05276653 A JP H05276653A JP 6502392 A JP6502392 A JP 6502392A JP 6502392 A JP6502392 A JP 6502392A JP H05276653 A JPH05276653 A JP H05276653A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- current
- switch circuit
- semiconductor switch
- thyristor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 避雷装置に上昇率の大きな電流が流れる場合
にも、半導体素子に流れる電流の上昇率を抑制して素子
が破壊されるおそれのない半導体式避雷装置を提供する
こと。 【構成】 サイリスタのような半導体素子１等からなる
半導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、
さらに半導体スイッチ回路２と並列にコンデンサ４や非
直線性抵抗素子等を接続する。これにより落雷時の電流
を分流させ、半導体スイッチ回路２が動作するときに半
導体素子１に加わる急峻な電流上昇を抑制する。
にも、半導体素子に流れる電流の上昇率を抑制して素子
が破壊されるおそれのない半導体式避雷装置を提供する
こと。 【構成】 サイリスタのような半導体素子１等からなる
半導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、
さらに半導体スイッチ回路２と並列にコンデンサ４や非
直線性抵抗素子等を接続する。これにより落雷時の電流
を分流させ、半導体スイッチ回路２が動作するときに半
導体素子１に加わる急峻な電流上昇を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統を落雷による過
電圧から保護するための半導体式避雷装置に関するもの
である。
電圧から保護するための半導体式避雷装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力系統を落雷事故から保護する
ための避雷装置としては、酸化亜鉛素子のような非直線
性抵抗素子を利用したものが使用されている。しかしこ
のような非直線性抵抗素子はエネルギー耐量が小さいの
で、動作電圧以上の電圧が長い時間続くと素子が破壊さ
れてしまう欠点がある。そこで出願人はエネルギー耐量
の大きいサイリスタ素子等の半導体素子を利用した半導
体式避雷装置を開発中である。
ための避雷装置としては、酸化亜鉛素子のような非直線
性抵抗素子を利用したものが使用されている。しかしこ
のような非直線性抵抗素子はエネルギー耐量が小さいの
で、動作電圧以上の電圧が長い時間続くと素子が破壊さ
れてしまう欠点がある。そこで出願人はエネルギー耐量
の大きいサイリスタ素子等の半導体素子を利用した半導
体式避雷装置を開発中である。
【０００３】この半導体式避雷装置の基本構成は、半導
体素子およびそれと直列に接続されたギャップとからな
り、必要に応じてこの基本構成にコンデンサを直列に接
続したり、アレスタを並列に接続したものである。これ
らの半導体式避雷装置については、既に特願平3-306594
号、特願平3-306595号として特許出願済みである。
体素子およびそれと直列に接続されたギャップとからな
り、必要に応じてこの基本構成にコンデンサを直列に接
続したり、アレスタを並列に接続したものである。これ
らの半導体式避雷装置については、既に特願平3-306594
号、特願平3-306595号として特許出願済みである。
【０００４】ところが、上記のような半導体式避雷装置
においては、避雷装置が動作する瞬間にサイリスタ素子
のような半導体素子に流れる電流値が急激に増加する。
このため使用する半導体素子の臨界オン電流上昇率の定
格が低いと、避雷装置が動作する瞬間の電流の上昇率が
半導体素子の定格を越えてしまい、半導体素子が破壊す
るという問題点があった。
においては、避雷装置が動作する瞬間にサイリスタ素子
のような半導体素子に流れる電流値が急激に増加する。
このため使用する半導体素子の臨界オン電流上昇率の定
格が低いと、避雷装置が動作する瞬間の電流の上昇率が
半導体素子の定格を越えてしまい、半導体素子が破壊す
るという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解消して、雷インパルスによる上昇率の大き
い電流が流される場合にも、電流値の上昇率を半導体素
子の定格よりも低く抑制してその破壊を防止することが
できる半導体式避雷装置を提供するために完成されたも
のである。
の問題点を解消して、雷インパルスによる上昇率の大き
い電流が流される場合にも、電流値の上昇率を半導体素
子の定格よりも低く抑制してその破壊を防止することが
できる半導体式避雷装置を提供するために完成されたも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、電力系統にある値以上の過電圧
が発生したときに放電するギャップと、上記のギャップ
放電によって急峻な電圧が印加されたときに動作する半
導体スイッチ回路とを直列に接続するとともに、上記半
導体スイッチ回路が動作するときに流れる急峻な電流を
抑制する手段を半導体スイッチ回路と並列に接続したこ
とを特徴とするものである。上記の急峻な電流を抑制す
る手段としては、例えばコンデンサや非直線性抵抗素子
を使用することができる。
めになされた本発明は、電力系統にある値以上の過電圧
が発生したときに放電するギャップと、上記のギャップ
放電によって急峻な電圧が印加されたときに動作する半
導体スイッチ回路とを直列に接続するとともに、上記半
導体スイッチ回路が動作するときに流れる急峻な電流を
抑制する手段を半導体スイッチ回路と並列に接続したこ
とを特徴とするものである。上記の急峻な電流を抑制す
る手段としては、例えばコンデンサや非直線性抵抗素子
を使用することができる。
【０００７】
【作用】本発明の半導体式避雷装置は、電力系統にある
値以上の過電圧が発生するとギャップ放電が生じ、半導
体スイッチ回路に急峻な電圧が印加されるために半導体
スイッチ回路がオンとなる。このとき半導体スイッチ回
路に急峻な上昇率で電流が流れようとするが、半導体ス
イッチ回路と並列に接続した急峻な電流上昇を抑制する
手段が電流を分流させることによって、半導体スイッチ
回路に流れる電流の上昇率を抑制する。このために、電
流上昇率の定格が低い半導体素子を使用した場合にも、
半導体素子が破壊されることがなく、半導体素子の破壊
を防止しながら避雷装置を動作させることができる。
値以上の過電圧が発生するとギャップ放電が生じ、半導
体スイッチ回路に急峻な電圧が印加されるために半導体
スイッチ回路がオンとなる。このとき半導体スイッチ回
路に急峻な上昇率で電流が流れようとするが、半導体ス
イッチ回路と並列に接続した急峻な電流上昇を抑制する
手段が電流を分流させることによって、半導体スイッチ
回路に流れる電流の上昇率を抑制する。このために、電
流上昇率の定格が低い半導体素子を使用した場合にも、
半導体素子が破壊されることがなく、半導体素子の破壊
を防止しながら避雷装置を動作させることができる。
【０００８】
【実施例】次に本発明を図示の実施例によって更に詳細
に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す回路図
であり、２個の半導体素子１を逆並列に組み合わせた半
導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、そ
の一端を接地してある。またこの半導体スイッチ回路２
と並列に急峻な電流を抑制する手段としてのコンデンサ
４を接続してある。
に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す回路図
であり、２個の半導体素子１を逆並列に組み合わせた半
導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、そ
の一端を接地してある。またこの半導体スイッチ回路２
と並列に急峻な電流を抑制する手段としてのコンデンサ
４を接続してある。
【０００９】半導体素子１は自己点弧式のサイリスタ素
子である。またギャップ３は電力系統が正常な電圧のと
きには避雷装置を完全に開とし、落雷等によりある一定
値以上の過電圧が発生したときに放電し、半導体スイッ
チ回路２に急峻な電圧を印加させるものである。なおギ
ャップ３の放電電圧の大きさはその電力系統との協調を
考慮して決定される。
子である。またギャップ３は電力系統が正常な電圧のと
きには避雷装置を完全に開とし、落雷等によりある一定
値以上の過電圧が発生したときに放電し、半導体スイッ
チ回路２に急峻な電圧を印加させるものである。なおギ
ャップ３の放電電圧の大きさはその電力系統との協調を
考慮して決定される。
【００１０】次にこの半導体式避雷装置の作動を図２に
より説明する。まず、落雷等により一定値以上の過電圧
が装置に印加されると、t11 においてギャップ３が放電
し、半導体スイッチ回路２は急峻な電圧上昇をして点弧
を開始する。しかしこのとき電流は半導体スイッチ回路
２とコンデンサ４とに分流し、コンデンサ４に流れた電
流はコンデンサ４に充電されるので、サイリスタ素子お
ける電流上昇率（di/dt)の値が小さくなる。このためt
11 からt12 の時間領域における急激な電流上昇から半
導体素子が保護され、その破壊が防止される。
より説明する。まず、落雷等により一定値以上の過電圧
が装置に印加されると、t11 においてギャップ３が放電
し、半導体スイッチ回路２は急峻な電圧上昇をして点弧
を開始する。しかしこのとき電流は半導体スイッチ回路
２とコンデンサ４とに分流し、コンデンサ４に流れた電
流はコンデンサ４に充電されるので、サイリスタ素子お
ける電流上昇率（di/dt)の値が小さくなる。このためt
11 からt12 の時間領域における急激な電流上昇から半
導体素子が保護され、その破壊が防止される。
【００１１】t12に達するとサイリスタ素子は一定電圧
を保つが、サイリスタ素子の点弧領域が拡がってサイリ
スタ素子を流れる電流が大きくなっていく。この間、コ
ンデンサ４は充電された電荷を保持している。このよう
にしてt13 に達するとサイリスタ素子の点弧がほぼ完了
し、サイリスタ素子の電流上昇率耐量は点弧開始時に比
較して大きくなるので、もはやサイリスタ素子が破壊さ
れるおそれはなくなる。またt13を過ぎてサイリスタ素
子の電圧が０になることにより、それまでコンデンサ４
に充電されていた電荷は放電されてサイリスタ素子を流
れることとなる。
を保つが、サイリスタ素子の点弧領域が拡がってサイリ
スタ素子を流れる電流が大きくなっていく。この間、コ
ンデンサ４は充電された電荷を保持している。このよう
にしてt13 に達するとサイリスタ素子の点弧がほぼ完了
し、サイリスタ素子の電流上昇率耐量は点弧開始時に比
較して大きくなるので、もはやサイリスタ素子が破壊さ
れるおそれはなくなる。またt13を過ぎてサイリスタ素
子の電圧が０になることにより、それまでコンデンサ４
に充電されていた電荷は放電されてサイリスタ素子を流
れることとなる。
【００１２】図３はt11からt13の時間領域におけるサイ
リスタ素子を流れる電流波形を拡大して図である。この
図３に示されるように、本発明の回路では特にt11からt
12の間にサイリスタ素子を流れる電流が大きく抑制さ
れ、電流上昇率の定格が低い半導体素子を使用した場合
にも、半導体素子が破壊されることが防止されることが
分かる。
リスタ素子を流れる電流波形を拡大して図である。この
図３に示されるように、本発明の回路では特にt11からt
12の間にサイリスタ素子を流れる電流が大きく抑制さ
れ、電流上昇率の定格が低い半導体素子を使用した場合
にも、半導体素子が破壊されることが防止されることが
分かる。
【００１３】図４は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。上記した第１の実施例では、コンデンサ４の静電
容量が大きい場合コンデンサ４への充電電荷量が大きく
なり、t13以後の時間領域における放電電流が大きくな
ってしまうおそれがある。そこで図４ではコンデンサ４
と直列に抵抗５を接続してスナバ回路とし、t13以後の
時間領域におけるコンデンサ４からの放電が徐々に行わ
れるようにしてサイリスタ素子を保護している。
ある。上記した第１の実施例では、コンデンサ４の静電
容量が大きい場合コンデンサ４への充電電荷量が大きく
なり、t13以後の時間領域における放電電流が大きくな
ってしまうおそれがある。そこで図４ではコンデンサ４
と直列に抵抗５を接続してスナバ回路とし、t13以後の
時間領域におけるコンデンサ４からの放電が徐々に行わ
れるようにしてサイリスタ素子を保護している。
【００１４】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、急峻な電流を抑制する手段として酸化亜鉛素子より
なる非直線性抵抗素子６を使用している。図６によって
この回路の作動を説明すると、まずt21においてギャッ
プ３が放電すると、前記と同様に半導体スイッチ回路２
は急峻な電圧上昇をして点弧を開始する。ところがこの
電圧により非直線性抵抗素子６が導通状態となるので、
電流の大部分は非直線性抵抗素子６を流れ、サイリスタ
素子を流れる電流の上昇率は低く押さえられる。
で、急峻な電流を抑制する手段として酸化亜鉛素子より
なる非直線性抵抗素子６を使用している。図６によって
この回路の作動を説明すると、まずt21においてギャッ
プ３が放電すると、前記と同様に半導体スイッチ回路２
は急峻な電圧上昇をして点弧を開始する。ところがこの
電圧により非直線性抵抗素子６が導通状態となるので、
電流の大部分は非直線性抵抗素子６を流れ、サイリスタ
素子を流れる電流の上昇率は低く押さえられる。
【００１５】そしてt22に達するまでサイリスタ素子は
ほぼ一定の電圧を保つが、この間にサイリスタ素子の点
弧領域が拡がってサイリスタ素子を流れる電流が徐々に
大きくなっていく。またt22を過ぎてサイリスタ素子の
電圧が低下し始めると非直線性抵抗素子６に流れる電流
が小さくなり、サイリスタ素子を流れる電流は著しく大
きくなっていく。さらにt23 に到っては、避雷装置を流
れる電流のほとんどがサイリスタ素子を流れることとな
る。しかしt22 以降において、サイリスタ素子の電流上
昇率耐量は点弧開始時に比較して大きくなるので、もは
やサイリスタ素子が破壊されるおそれはなくなる。な
お、非直線性抵抗素子６としては、t21 からt22 までの
短い時間しか電流が流れないので、電流容量の小さなも
のでもサイリスタ素子を十分に保護することが可能であ
る。
ほぼ一定の電圧を保つが、この間にサイリスタ素子の点
弧領域が拡がってサイリスタ素子を流れる電流が徐々に
大きくなっていく。またt22を過ぎてサイリスタ素子の
電圧が低下し始めると非直線性抵抗素子６に流れる電流
が小さくなり、サイリスタ素子を流れる電流は著しく大
きくなっていく。さらにt23 に到っては、避雷装置を流
れる電流のほとんどがサイリスタ素子を流れることとな
る。しかしt22 以降において、サイリスタ素子の電流上
昇率耐量は点弧開始時に比較して大きくなるので、もは
やサイリスタ素子が破壊されるおそれはなくなる。な
お、非直線性抵抗素子６としては、t21 からt22 までの
短い時間しか電流が流れないので、電流容量の小さなも
のでもサイリスタ素子を十分に保護することが可能であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
式避雷装置はエネルギー耐量が大きい半導体スイッチ回
路を使用したので、避雷装置に長い時間継続して電流が
流れた場合にも装置が破壊されることがない。また半導
体スイッチ回路と並列に急激な電流上昇を抑制する手段
を接続したので、ギャップ放電と同時に装置に瞬間的に
大きな電流が流れようとした場合にも、半導体素子の点
弧初期段階における電流上昇率が抑制され、半導体スイ
ッチ回路の半導体素子が保護される。このために臨界オ
ン電流上昇率の定格が低い汎用のサイリスタ等を使用し
ても、破壊のおそれがなく安定して作動させることがで
きる。更に本発明においては半導体スイッチ回路と直列
にギャップを接続したので、電力系統が正常な電圧のと
きには避雷装置を完全に開としておくことができる。こ
のため、本発明の半導体式避雷装置は機器の損傷防止、
停電の減少、人体への危害の減少等の多くの利点を持つ
ものであり、産業の発展に寄与するところは極めて大き
いものである。
式避雷装置はエネルギー耐量が大きい半導体スイッチ回
路を使用したので、避雷装置に長い時間継続して電流が
流れた場合にも装置が破壊されることがない。また半導
体スイッチ回路と並列に急激な電流上昇を抑制する手段
を接続したので、ギャップ放電と同時に装置に瞬間的に
大きな電流が流れようとした場合にも、半導体素子の点
弧初期段階における電流上昇率が抑制され、半導体スイ
ッチ回路の半導体素子が保護される。このために臨界オ
ン電流上昇率の定格が低い汎用のサイリスタ等を使用し
ても、破壊のおそれがなく安定して作動させることがで
きる。更に本発明においては半導体スイッチ回路と直列
にギャップを接続したので、電力系統が正常な電圧のと
きには避雷装置を完全に開としておくことができる。こ
のため、本発明の半導体式避雷装置は機器の損傷防止、
停電の減少、人体への危害の減少等の多くの利点を持つ
ものであり、産業の発展に寄与するところは極めて大き
いものである。
【図１】本発明の第１の実施例を示す回路図である。
【図２】第１の実施例の装置が作動した場合の電圧及び
サイリスタを流れる電流の波形図である。
サイリスタを流れる電流の波形図である。
【図３】図２の要部の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す回路図である。
【図６】第３の実施例の装置が作動した場合の電圧及び
サイリスタを流れる電流の波形図である。
サイリスタを流れる電流の波形図である。
１ 半導体素子 ２ 半導体スイッチ回路 ３ ギャップ ４ 急激な電流上昇を抑制する手段としてのコンデンサ ５ 抵抗 ６ 急激な電流上昇を抑制する手段としての非直線性抵
抗素子
抗素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、電力系統にある値以上の過電圧
が発生したときに放電するギャップと、上記のギャップ
放電によって急峻な電圧が印加されたときに動作する半
導体スイッチ回路とを直列に接続するとともに、上記半
導体スイッチ回路が動作するときに流れる電流の急峻な
電流上昇を抑制する手段を半導体スイッチ回路と並列に
接続したことを特徴とするものである。上記の急峻な電
流上昇を抑制する手段としては、例えばコンデンサや非
直線性抵抗素子を使用することができる。
めになされた本発明は、電力系統にある値以上の過電圧
が発生したときに放電するギャップと、上記のギャップ
放電によって急峻な電圧が印加されたときに動作する半
導体スイッチ回路とを直列に接続するとともに、上記半
導体スイッチ回路が動作するときに流れる電流の急峻な
電流上昇を抑制する手段を半導体スイッチ回路と並列に
接続したことを特徴とするものである。上記の急峻な電
流上昇を抑制する手段としては、例えばコンデンサや非
直線性抵抗素子を使用することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【実施例】次に本発明を図示の実施例によって更に詳細
に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す回路図
であり、２個の半導体素子１を逆並列に組み合わせた半
導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、そ
の一端を接地してある。またこの半導体スイッチ回路２
と並列に急峻な電流上昇を抑制する手段としてのコンデ
ンサ４を接続してある。
に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す回路図
であり、２個の半導体素子１を逆並列に組み合わせた半
導体スイッチ回路２とギャップ３とを直列に接続し、そ
の一端を接地してある。またこの半導体スイッチ回路２
と並列に急峻な電流上昇を抑制する手段としてのコンデ
ンサ４を接続してある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】図３はt11 からt13 の時間領域におけるサ
イリスタ素子を流れる電流波形を拡大した図である。こ
の図３に示されるように、本発明の回路では特にt11 か
らt1 2 の間にサイリスタ素子を流れる電流の上昇が大き
く抑制され、電流上昇率の定格が低い半導体素子を使用
した場合にも、半導体素子が破壊されることが防止され
ることが分かる。
イリスタ素子を流れる電流波形を拡大した図である。こ
の図３に示されるように、本発明の回路では特にt11 か
らt1 2 の間にサイリスタ素子を流れる電流の上昇が大き
く抑制され、電流上昇率の定格が低い半導体素子を使用
した場合にも、半導体素子が破壊されることが防止され
ることが分かる。
Claims (1)
- 【請求項１】 電力系統にある値以上の過電圧が発生し
たときに放電するギャップと、上記のギャップ放電によ
って急峻な電圧が印加されたときに動作する半導体スイ
ッチ回路とを直列に接続するとともに、上記半導体スイ
ッチ回路が動作するときに流れる急峻な電流を抑制する
手段を半導体スイッチ回路と並列に接続したことを特徴
とする半導体式避雷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6502392A JPH05276653A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体式避雷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6502392A JPH05276653A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体式避雷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05276653A true JPH05276653A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13274968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6502392A Withdrawn JPH05276653A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体式避雷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05276653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015511034A (ja) * | 2012-03-08 | 2015-04-13 | マシイネンフアブリーク・ラインハウゼン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 負荷時タップ切換器 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP6502392A patent/JPH05276653A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015511034A (ja) * | 2012-03-08 | 2015-04-13 | マシイネンフアブリーク・ラインハウゼン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 負荷時タップ切換器 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |