JPS5937837A - コンデンサ開閉用サイリスタスイツチの保護方式 - Google Patents

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、電力系統に対する調相用進相コンデンサの開
閉を、サイリスタを逆並列接続して８９成されるサイリ
スクスイッチによって行うサイリスタ式コンデンサＵｎ
閉装置において、サイリスクの点弧制御装置の故障等に
よってサイリスタが、点弧すべきでない期間に誤点弧し
た場合に発生することのある過電圧からサイリスタ素子
やコンデンサを保護するための過電圧保護方式に関する
ものである。

一般にサイリスタ等の半導体デバイスは、その耐圧以上
の過電圧が印加されると瞬時に破壊を起し、極め゛Ｃ過
電圧に弱いという特性を持っている。

この為、サイリスタスイッチを含む装置、伺えばｍ力変
換装置等においては、その運転状態でサイリスタ素子に
印加される電圧や、外部から侵入するサージ電圧、装置
の内部故障に起因する過電圧によってサイリスク素子に
印加される電圧は、その耐圧より充分に小さい値に抑制
されるよう配慮がなされなければならない。

一般に装置の運転状態で、サイリスタの消弧に伴って発
生する過電圧は、サイリスタに並列接続された几Ｃスナ
バ回路で抑制し、外部から侵入するサージ電圧はアレス
タ等によつ°Ｃ抑制される。

また、装置に内部故障が発生した場合にも、サイリスタ
や装置の構成機器に過電圧が印加されないように手段を
講じる必要があるが、この点に関し、サー（リスク式コ
ンデンサ開閉装置には後述のような問題点があった。

第１図は一般的なサイリスタ式コンデンサ開閉装置を示
す回路図である。同図において、■は遮断器、２はトラ
ンス、３はリアクトル、４は進相コンデンサ、５はサイ
リスクスイッチ、Ｐは電力系統、である。

第１図において、遮断器１を投入した後、電力系統Ｐに
対する進相コンデンサ４の開閉は、サイリスクスイッチ
５のオン、オフにより行われる。

第２図は、第１図の回路における各部の電圧波形または
電流波形を示す波形図であり、（ａ）は電力系統Ｐより
供給される町源限圧の波形、（ｂ）はコンデンサ４の両
端間ｍ圧（以下、コンデンサ電圧と云う）の波形、（Ｃ
）はコンデンサ４に流出入する電流（コンチンｆｌ流）
の波形、（ｄ）はサイリスタスイッチ５にかがる電圧の
波形、をそれぞれ示す。

また第２図は、サイリスクスイッチ５がＦｊ９Ｍｔｓで
オン、時刻ｔ２でメツした場合の各部動作波形を示して
いる。この際サイリスタスイッチ５を時刻ｔ１でオンす
る前に１コンデンサ４は、電源電圧のピーク値（−Ｖｐ
）にまで充電されており、コンデンサ電圧と電源電圧が
逆極性で対向する位相をとる時刻ｔ１で、サイリスクス
イッチ５をオンすることにより過渡的な突入電流が極め
Ｃ小さくスムーズにコンデンサ４を電力系統Ｐに対し投
入することができる。

このような、サイリスタ式コンデンサ開閉装置において
、サイリスタスイッチをオフし電流を流さず待機してい
る状態のもとで、その制御装置や点弧装置の故障のため
に誤パルスが発生し、それによってサイリスクが誤点弧
したり、あるいは誘導ノイズ等によってサイリスタが誤
点弧した場合には、回路にコンデンサ４とリアクトル３
による大きな共振電流が流れ、サイリスタ及びコンデン
サに過電圧が印加される可能性がある。この様子を第３
図に示す。

第３図は、時刻【１においてサイリスタの誤点弧が発生
し、共振電流（Ｃ）が流れ、時刻ｔ２においてサイリス
タが消弧した場合の各部動作波形を示している。この際
に流れる共ｔＨｍ流（Ｃ）の大きさは、誤点弧の発生す
る位相や、リアクトル３の大きさによって変化する。通
常進相コンデンサ４のシリーズリアクトル３は、コンデ
ンサ４の容量の６〜１４チ程度のインピーダンスになる
ように決められるが１仮にリアクトル３が６ｑ６のイン
ピーダンスをもつとした場合に、コンデンサ電圧に対す
る電源ｍ圧の位相が最悪の位相となった時点で誤点弧が
発生したとすると、流れる共振電流（Ｃ）のピーク値は
、定格電流のピーク値の約８倍にも達す名。

また、時刻ｔ２においてサイリスタが消弧すると、コン
デンダは共振電流により充ｍされ、コンデンサ電圧（ｈ
）は最大、電源電圧ピーク値の３倍の電圧にも遠いさら
にサイリスクスイッチ５には時刻ｔ３において、最大、
電源電圧ピーク値の４倍もの電圧（ｄ）が印加されてし
まう。

このような誤点弧によって発生する過電圧に対して、勺
イリスタスイッチが電圧破壊しない為には、サイリスク
スイッチは電源電圧のビータ値の４倍の電圧より、大き
な耐圧容量を持っている必要がある。しかしながら１サ
イリスクスイッチの耐圧容量を高くすることは、装置の
大形化、高価格化と招き小経済である。また高耐圧化す
る為にサイリスタの直列接続数を増すと、装置の損失が
増大してしまうという欠点がある。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたものであり、従って本発明の目的は、サイ
リスクスイッチの誤点弧が発生した場合において、装置
の大形化、高価格化、損失の増大等を招くことなしに、
コンデンサやサイリスタ素子の保護を可能にするコンデ
ンサｉＪ［用サイリスクスイッチの保護方式を提供する
ことにある。

本発明の構成の要点は、サイリスタを逆並列接続して構
成されるサイリスクスイッチによって進相コンデンサの
電力系統に対する開ｒｉＪを行うサイリスタ式コンデン
サ開閉装置において、コンデンサの過電圧を検出する手
段と、過電圧が検出されている期間、サイリスタスイッ
チに点弧パルスを供給して導通さぜる手段とを備えた点
にある。

次に本発明の詳細な説明するわけであるが、その前に、
説明の都合上、＃！５図を参照して一般的なサイリスタ
スイッチの点弧制御装置の構成例を説明しておく。

第５図において、６はパルス発生器であり、図示せざる
手段から入力されるサイリスクスイッチのＡン指令とｍ
源電圧波形の同期信号に従って、サイリスタの点弧信号
を発生ずる。ここで発生される点弧信号としてのパルス
は、パルスアンプ８ａ　ｐ　８ｂで増幅され、パルスト
ランス９ａ　ｐ　９ｂを通してサイリスタ５に伝送され
る。この回路の例では１コンデンサ４の過電流をＣＴ（
＠流変成器）１０及び、過電流検出器１１によって検出
し、過電流が検出されたときは、７リツブ７０ツブ１２
をセットし、そのセット出力によってＡ　Ｎ　Ｉ）ゲー
ト７□、７ｂを閉じることにより、点弧信号としてのパ
ルスの送出阻止を行う。

第６図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、第５図におけるのと同じ符号は同じものを
示している。そのほか、１３はＤＣＩ）　Ｔ　（直流雷
圧変成器）、Ｊ４は過電圧検出器、１５ａ、１５ｔ、は
イれぞれＯＲゲート、である０すなわち、第６図に示し
た実施例では、コンデンサ４の電圧を検出する為のＩ）
ＣＰＴ１３と過電圧検出器１４によって、コンデンサ４
の過電圧を検出する機能を備えている。過電圧検出器１
４の出力は、ＡＮＤ、ｆ−ドアａ　ｅ　７ｂとパルスア
ンプ８、、．８ｂの間に挿入されたＯ　Ｒゲート１５Ｂ
　＋　１５ｂのそれぞれの片側の入力＜１′４子に接続
されている。

このように構成することにより、例えばパルス発生器６
あるいはその前段に接続された図示せざる回路の故障等
によって誤パルスが出力され、サイリスクスイッチ・５
がｎｌ′！点弧し過電流が流れると、ＡＮ［）ゲー）　
７Ｒ、７１）が閉じることにｊニリバルスブロックが行
なわれ、その後コンデンサ４が過電圧になった場合は、
コンデンサ４が過電圧となっている期間の間、過電圧検
出器１４の出力により、サイリスタスイッチ５にゲート
パルスが供給されることになる（以下、このゲートパル
スによる点弧を保護点弧、そのパルスを保護点弧パルス
とよぶル、１次に、サイリスクスイッチの誤点弧が発生
した場合に、本発明により上述の保護点弧パルスがサイ
リスタスイッチ５に与えられる場合の各部のＹ毬圧波形
を説明する。第４図はその波形説明図である０ 第４図において、時刻ｔｌにおいて誤点弧が発生し、共
振ｍ流（Ｃ）が流れて時刻ｔ４〜ｔ５の間、コンデンサ
４の過電圧が検出され、同じ期間の間、サイリスタスイ
ッチ５にゲートパルス（ｅ）が与えられている。従って
共振ｍ流（Ｃ）の正の半波が流れた便、市、流極性が反
転する際、順逆両方向のサイリスタにゲートパルスが供
給されている為、引き続き共振”４　流（ｃ）の負の半
波が流れることになる。この為、過７ｒＬ圧になったコ
ンデンサ４の電圧は低下し、時刻１６で再び共振電流（
Ｃ）が零になりサイリスタが消弧すると、コンデンサ電
圧（ｂ）は電源電圧のピーク値に近い値まで戻る事にな
る。このことによってサイリスクスイッチ５に、第３図
に示すような過ｊｉｊ　）Ｅ　（ｄ）が印加されるのを
防止することができる。

第７図は、本発明の別の実施例を示すブロック図である
。同図に示す実施例は、保護点弧パルスを正規のパルス
伝送系と異った経路で伝送するようにした実施例である
。

すなわち、過電圧検出器１４から出力される保護点弧パ
ルスは、別に設けられたパルスアンプ８ｃ　ｅ　ｓｄお
よびパルストランス９ｃ　ｅ　９ｄによってサイリスタ
スイッチ５に伝送される。この場合には、誤点弧がパル
スアンプ８ａ、８ｂアルイはパルストランス９ａ、　Ｊ
）の故障に起因して起った場合でも、保護点弧パルス専
用の伝送系が用いられている為サイリスクスイッチ５を
体膜点弧することができる。

第８図は、本発明の更に別の実施例を示すブロック図で
ある。同図において、単安定マルチバイブレータ１６の
入力側は、過電流検出器１１の出力側に接続され、囃安
定マルヂバイブレータ１６の出力及び、過電圧検出器１
４の出力はＡＮＤゲート７ｃの２つの入力端子に接続さ
れている。さらに、そのＡＮＤゲー）７ｃの出力は、保
護点弧用のパルスアンプ８ｃｐ８ｄに接続されている。

ここで単安定マルチバイブレータ１６の設定時１ｉｆｔ
は、リアクトル３及びコンデンサ４の共振周期と同穆度
の時間に決められている。このように構成した場合には
、過電流が発生してから単安定マルチバイブレータ１６
によって決まる一定時間の間にげ１き続きコンデンサの
８電圧が発生した場合のみ、体内点弧パルスが伝送され
ることになる。

以上の実施例では、コンデンサ電圧の検出はＤＣＰ’ｉ
”１３によって行っているが、このＤ　ＣＩ）　Ｔの入
出力は絶縁されていなくてはならず、高い耐圧を必要と
するこのようなりＣＦＴは一般に高価なものである。

第９図は、演算によってコンデンサ過電圧を検出する手
段の一例を示したブロック図である。この例では、リア
クトル３とコンデンサ４の中間の点の対アース電圧をＡ
ＣＰＴ（交流電圧変成器）１７によって検出し、またサ
イリスクスイッチ５にかかる電圧をＩＪＣＰＴ１３によ
って検出している。この場合、ＤＣＰＴ１３はサイリス
タスイッチ５の片側が接地されている為、入出力の間の
耐圧は比較的小さくて良い。

ＡＣＰ’ｉ”１７及びＤＣ）’ＴＩ３の出力は減算器１
８の入力に接続され、リアクトル３とコンデンサ４の中
間点の対アース電圧から、サイリスタスイッチにかかる
電圧を差引いた電圧、ずなわぢコンデンサ４の電圧が減
Ｗ器１８から出力されることになる。

第１０図は、コンデンサ電圧を演算によって求める別の
手段を示したブロック図である。同図において、１７は
電源ｍ圧を検出する為のＡＣＰＴである。ＣＴｌ０の出
力は微分演算器１９に接続され、その出力とＡＣＰＴＩ
　７の出力は減算器１８の入力に接続されている。

ここで、微分演算器１９のゲインはりアクドルｉ ３の発生ずる電圧（Ｌ−）にイＵ当するように調ｔ 整されている。従って電源電圧からりアクドルの電圧を
差引いた電圧が、減算器工８がら出力される。この円方
電圧は、サイリスクスイッチ５がオフしている場合には
、電流が流れないので電源屯田と同し電圧であり、サイ
リスタスイッチ５がオンしている場合にはサイリスクス
イッチ５にががる電ｆＥはほぼ零であるので、電源ｍ圧
がらリアクトル１は圧をす１いた値、すなわちコンデン
サ電圧となる。従って、サイリスタスイッチが鏡点弧し
た際には、減算器１８はコンデンサ電圧を出力すること
になり、回路１４によってコンデンサの過電圧を検出す
ることができる◇ ごの発明によれば、サイリスクスイッチが誤点弧した場
合にコンデンサが過電圧になった事を検出して、：１ン
デンサが過電圧になっている期間中、サイリスタスイッ
チにゲートパルスを供給するようにしたことにより、共
振電流の半波を流した後、引き続き逆の半波電流が流れ
、その為にサイリスクスイッチ及びコンデンサが過電圧
となるのを、ｆｎｊ弔な手段でコスト低置に防止できる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なサイリスタ式コンデンサ開閉装置を示
す回路図、＃￥２図は第１図の回路における各部の電圧
波形末たは電流波形を示ず波形図、第３図は第１図の回
路においてサイリスクの誤点弧により発生ずる過電圧波
形を示す波形図、第４図は本発明の一実施例において、
サイリスタの誤点弧により発生ずる過電圧波形を示す波
形図、第５図は一般的なサイリスクスイッチの点弧制御
装置の構成例を示すブロック図、第６図は本発明の一実
施例を示すブロック図、第７図および第８図はそれぞれ
本発明の他の実施例を示すブロック図、第９図および１
１０図は、それぞれ本発明において使用可能なコンデン
サ過電圧検出手段の他の例を示すブロック図、である。 符号説明 １・・・・・・遮断器、２・・・・・・トランス、３・
・・・・・リアクトル、４・・・・・・進相コンデンサ
、５・・・・・・サイリスタスイッチ、６・・・・・・
パルス発生器、７・・・・・・ＡＮＤゲート、８・・・
・・・アンプ、９・・・・・・パルストランス、１０・
・・・・・ＣＴ、１１・・・・・・過電流検出器、１２
・・・・・・アリツブ７０ツブ、１３・・・・・・ＤＣ
ＦＴ、１４・・・・・・過電圧検出器、１５・・・・・
・０几ゲート、１６・・・・・・単安定マルチバイブレ
ータ、１７・・・・・・ＡＣＰＴ。 １８・・・・・・減算器、１９・・・・・・微分演算器
代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　　清 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）サイリスタを逆並列接続して構成されるサイリスタ
   スイッチによって進相コンデンサの電力系統に対する開
   閉を行うサイリスタ式コンデンサ開閉装置において、前
   記コンデンサの過電圧を検出する手段と、過電圧が検出
   されている期間、前記サイリスタスイッチに点弧パルス
   を供給して導通させる手段と、を備えて成ることを特徴
   とするコンデンサ開閉用サイリスタスイッチの保護方式
   。