JPS61131317A - 直流遮断器装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、強制転流方式によって電流速断を行なう直流
遮断器装置に関する。

し発明の技術的背景とその問題点〕 直流遮断器］こは、直流電流を効率よく遮断するために
強制転へ方式が採用されている。この強制転流方式の−
っｆこは、第９図に示すよう（ζ遮断器ＣＢに転流用ス
イッチＳＨおよび転流用リアクトルＬを介して転流コン
デンサＣを並列］と接続して充電装置Ｍで充電しておき
、速断時に遮断器ＣＢを開極したのち転流コンデンサＣ
−転流リアクドルＬ−遮断器ＣＢのループに転流電流を
流すことにより、遮断器ＣＢで直流電流と転流電流とを
重畳して゛峨流零点を作って電流を速断するものがある
。

また他の一つｔこは、第１０図Ｉこ示すようｌこ遮断器
ＣＢにパルス変圧器ＰＴｒの高圧コイルＨＣをブロッキ
ングコンデンサＢＣを介して並１列に接続し、このパル
ス変圧器ＰＴｒの低圧コイルＬＣに転流コンデンサＣお
よび転流スイッチ８Ｈを接続してその転流コンデンサＣ
を充電装置Ｍで充電しておき、速断時には遮断器ＣＢを
開極して転流スイッチＳｋｌを投入することｌこ上り、
パルス変圧器ＰＴｒ　ＩＣＮ圧が誘起され、パルス変圧
器ＰＴｒ−遮断器ＣＢ−ブロッキングコンデンサＢＣの
高圧ループに転流電流が流れ、遮断器ＣＢ　ｌｃ電流零
点ができて直流電流は速断されるものである。

この第９図および第１０図Ｉこ示す転流システムは、い
ずれも直流速断について非常にすぐれた方式である。し
かし第９図のシステムでは、充電装置Ｍによって常時転
流コンデンサＣを充電しておかなければならず、遮断器
ＣＢの回路電圧が高いことからその容量も大きくなり、
かつ転流用スイッチ８Ｈに高圧用のものを使用しなけれ
ばならないため、直流遮断器全体としての信頼性が大巾
ｌζ失われてしかもコストを大巾に増加させる原因とな
っている。

一方第１０図の転流システムは、転流回路にパルス変圧
器ＰＴｒを使用したことから、転流動作を比較的低圧で
行なうことができ、転流コンデンサＣの充電装置Ｍも比
較的低圧のもので良く、直流遮断器の信頼性を著しく向
上させることができる。

しかし、比較的ｌζ高価なパルス変圧器ＰＴｒを使用す
ることから、直流遮断器全体のコストの面で逆効果をま
ねいている。

さらに直流遮断器が設備される直流送電系統においても
、送電線１ζ発生する事故は雷などによる碍子のフラッ
シュオーバのような事故が多いが、このような事故は一
旦停電させてアークを消滅させれば、再び送電しても再
びフラッシュオーバしない場合が多いので、高速度再閉
路方式の採用が考えられる。この再閉路方式を採用した
場合、直流遮断器は地絡事故ｌこ対応して速断動作を完
了したのち、事故の解消を推定した時間０．３〜０．５
秒後に再度投入動作を行ない、もし事故が解消していな
いときは再び速断動作を実施することになる。

したがって、直流遮断器の転流コンデンサＣは、僅かな
時間の間に転流動作を繰り返えすことができるように、
常に十分な充電状態を完了しておかなければならない。

しかし、０．３〜０，５秒程度の僅かな時間で、転流コ
ンデンサＣを再充電するために、充電装［Ｍの能力を大
巾に増大させなければならない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、転流遮断器方式の実行によって直流電
流の速断が確実に行なわれ、安価でしかも信頼性の高い
直流遮断器装置を提供するにあろう〔発明の概要〕 本発明による直流遮断器装置は、転流速断方式の転流コ
ンデンサを分圧要素を介して回路電圧で充電されるブロ
ッキングコンデンサを流用した第１の転流コンデンサと
、同じく分圧要素を介して回路電圧で充電される第２の
転流コンデンサとの直列接続より構成し、かつその転流
回路に直流回路に備わるサージキャパシタンスなどのコ
ンデンサを転流電流注入媒体として流用するよう構成し
たことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明をｇｉ図ないし第５図に示す各実施例につい
て説明する。まず本発明の直流遮断器装置を直流送電系
統に使用した場合を示す第１図において、交流電源１の
出力電力を順変換器２で直流に変換し、この直流電力を
直流リアクトル３を通して直流線路４に送り、帰路線５
から還流する直流送電系統を示し、その直流送電系統の
順変換器２の出力端付近に真空遮断器又は８Ｆ、ガス遮
断器で構成した直流遮断器６を主体とする直流遮断器装
置１７を接続しでいる。

本発明の直流遮断器装置７は、説明の便宜上から直流遮
断器６、転流部８およびエネルギー吸収部９を備えてい
るものとする。直流遮断器６は前述のように真空遮断器
又はＳＦ６ガス速断時に転流電流を流して遮断器６に電
流零点を作り、直流電流を速断させる機能を有するもの
である。実施例（こおいては、直流遮断器６の出力端と
帰路線５との間にブロッキングコイル１３、ブロッキン
グコンデンサを流用した第１の転流コンデノナ１０ａ、
転流スイッチｌｌａおよび第２の転流コンデンサ１０ｂ
の直列回路を接続し、その第１の転流コンデンサ１０ａ
は、分圧抵抗１２ａおよび１２ｂの分電ＥＥＩこよって
線路電圧Ｖの約６０Ｓ　＝ＯＢ　Ｖに充電され、また第
２の転流コンデンサ１０ｂは分圧抵抗１２０ａおよび　
−１２０ｂによって線路電圧Ｖの約６０−二〇５ｖに充
電される。そしてこの転流回路の帰路は、後述するサー
ジキャパシタＣｓを利用する。

またエネルギー吸収部９は、遮断器６の入力端と帰路線
５との間に接続されて直流リアクトル３に蓄えられる磁
気エネルギーを吸収する非直線抵抗体９ａ、遮断器６の
両端子間蒼こ接続されて遮断器６内に生じるエネルギー
を吸収する非直線抵抗体９ｂおよび遮断器６の出力端と
帰路線５との間に接続されて直流線路４に生じたエネル
ギーを吸収する非直線抵抗体９Ｃとを有する。

しかして、直流遮断器６、転流部８およびエネルギー吸
収部９を有する直流遮断器装置７を直流送電系統に接続
するときは、直流リアクトル３の数−程度の直流リアク
トル３ａを直流線路４側に挿入する。これは遮断器６の
速断時に転流電流が遮断器６側に流れずに地絡点側に流
れるのを阻止するためである。さらに直流遮断器６の入
力端側と帰路線５との間には、サージ吸収コンデンサＣ
ｓが接続され、分路フィルター；ンデンサＣｆ、インダ
クタンスＬｆおよび抵抗Ｒｆが直列になって接続され、
またバイパスフィルタコンデンサＣｐとインダクタンス
Ｌｐ　および抵抗几ｐの並列回路とが直列に接続されて
いる。

次にこのよう（こ構成された本発明の直流遮断器装置７
の速断動作を説明する。直流遮断器６は、入力側および
出力側ｉこ設けた直流リアクトル３および３ａではさま
れている。そして第１および第２の転流コンデンサ１０
ａおよび１０ｂは、それぞれ線路電圧Ｖの約６０チ＝Ｏ
ＳＶ程度の充電’ＩＩＥＨになっており、サージキャパ
シタＣｓ　　は線路電圧Ｖめ１ｖに充電されている。

第１図において、直流線路４に地絡事故が発生すると、
順変換器２は定電流制御によってサイリスタの点弧布制
御を行って事−放電流を負荷電流相当の大きさまで自動
的に抑制する。事故電流が抑制された時点で直流遮断器
６を開極し、その極間を十分に開もいた断路位置で転流
スイッチｌｌａをを投入すると、予め充電されている第
１および第２の転流コンデンサ１０ａおよび１０ｂが直
流線路と大地間に接続されたことになる。この両転流コ
ンデンサ１０ａ、１０ｂは予め０．６ｖ程度に充電され
ており、その端子間の電圧は線路電Ｂ：ｖの１２０％＝
１．２７となり、一方サージキャパシタＣ３は線路電圧
すなわち１ｖ程度（ζ充電されているため、直流遮断器
６の電源側と負荷側との間に０２Ｖの電位差が生じる。

この電位差０．２　’／を起電力とする転流電流Ｉｃ　
が転流コンデンサ１０ｂ−転流スイッチ１ｌａ−転流コ
ンデンサ１０ａ−転流リアクドル１３−直流遮断器６−
サージキャパシタＣ８−帰路線５−転流コンデンサ１０
ｂのループを流れる。これを式で現わせば、構成になる
。

Ｉｃ　＝＝　（ＶＣｃ−Ｖｃｓ）　ｘ　Ｊ　ａｔ／Ｌｔ
　）但し、ＶＣＳはサージキャパシタＣ３の充電電圧、
ｖＣＣは転流コンデンサ１０の充電電圧、Ｃｔは転流コ
ンデンサの全容量、ＬＬは転流回路の全インダクタンス
である。

この転流電流Ｉｃのスウィングによって直流遮断器６で
は、直流電流Ｉｄと転流電流Ｉｃとが重畳し、電流零点
が発生して直流電流は確実に速断される。

この間に直流リアクトル３ａは転流電流Ｉｃが遮断器６
に流れずに、地絡点側に流れるのを防止して直流電流の
速断を助長することになる。

本発明の強制転流方式を採用した直流遮断器６の速断特
性の優劣は、転流時の起電力となる転流コンデンサ１０
ａおよび１０ｂの充電電圧と遣断器６の速断直前の電流
減少率ｄｉ／ｄｔｘ回復電圧上昇率ｄｖ／ｄｉの特性に
よって決定される。そして本発明ｌこおいでは、第１の
転流コンデンサ１０ａにブロッキングコンデンサを流用
し、この第１、第２の転流コンデンサ１０ａ　、　１０
ｂを回路電ＥＥＶで充電し、そのコンデンサ１２ａ、１
２ｂの合成充電圧を使用しでいる。またサージキャパシ
タＣ３を転流電流注入媒体とし、しかも高価なパルス変
圧器を使用せずに単なる空心リアクトルを使用すること
で、大巾に安価な直流遮断器を構成することができる。

次に第２図に示す他の実施例においては、第１図の分圧
抵抗１２ａ　、　１２ｂおよび１２０ａ、１２０ｂを非
直線抵抗体１２ａ’＋　１２ｂ’および１２０ａ’ｌ　
１２０ｂ’で構成した場合を示している。したがってこ
の非直線抵抗体１２ａ’ｌ　１２ｂ’および１２０ａ’
ｌ　１２０ｂ’で転流＝ｒｙデンサ１０ａおよび１０ｂ
の充電電圧を決定するとともに、第１図のエネルギー吸
収装置９Ｇを兼用するもので、より一層の安価な直流遮
断器装置７を構成することができる。またその非直線抵
抗体１２ａ’＋　１２ｂ’および１２０ａ’１１２０ｂ
’を流れる電流値が小さいときは、分圧要素として必ず
しも均等に働かないこともあるため、この場合は第３図
に示すようｌこ非直線抵抗体１２ａ′を複数のユニット
非直線抵抗体１２ａ’−１・・・１２ａ’ｎ　ｌこ分け
、この各ユニット毎に高耐圧、高抵抗の直線抵抗素子Ｒ
ａ−１・・・Ｒａ−ｎを並耐に接続して使用する。

第４図に示す他の実施例においては、分圧抵抗１２ｂと
並列にサージ抑制用の非直線抵抗体１２ｂ＃を接続した
場合を示しである。この非直線抵抗体１２ｂ’は、仮１
ζ転流コンデンサ１０ａおよび１０ｂのそれぞれの充電
電圧が線路電圧ＶのＯＳＶであったとすれば、転流スイ
ッチＵを投入したときに、電圧がＯＡＶから０ＡＶに増
加するため、回路ｌζサージ電圧が発生し、これが転流
回路内の各コンポーネントを破壊するおそれがあり、こ
のサージを抑制するためのものである。

第５図に示す他の実施例においては、直流遮断器６の入
力側ｌこサージキャパシタＣａが無い場合で、高圧コン
デンサＱＳｚを設けて直流遮断器６の速断時に転流回路
の一部を形成する転流電流注入媒体として流用させたも
のである。

さらに第６図に示す他の実施例においては、転流スイッ
チｌｌａにサイリスタスイッチを使用し、この転流サイ
リスタスイッチｌｌａととも］ζ第１の転流コンデンサ
１０ａおよび第２の転流コンデンサ１０ｂを直列にし、
ブロッキングコイル１３とともに直流遮断器６の出力端
と帰路線５との間に接続したものである。そして転流コ
ンデンサ１０ａおよび１０ｂは、分圧抵抗１２ａ、１２
ｂ　’Ｍよび１２ｃを介して回路電圧Ｖの６０％　＝　
Ｏ６’ｌ　ｌこそれぞれ充電されている。

勿論前記の第１図〜第５図の転流スイッチｌｌａを第６
図の実施例と同様Ｉこサイリスタスイッチに転用するこ
ともできる。

さら１ζ第７図および＠８図ｆこ示す他の実施例におい
ては、本発明の直流遮断器装置を使用した直流系統ｆζ
高速度再閉路方式を採用した場合を示している。すなわ
ち、第７図においては、第１図の実施例の転流スイッチ
ｌｌａおよび第２の転流コンデンサ１０ｂの直列回路に
、高速度再閉路方式における再速断時に使用する転流ス
イッチ１１ｂおよび第３の転流コンデンサ１０ｂ′の直
列回路を並列に設けたちのにある。また第８図に示す他
の実施例では、第６図の実施例の転流サイリスタスイッ
チ１１ａおよび第２の転流コンデンサ１０ｂの直列回路
に再閉路方式における再速断時に使用される転流サイリ
スタスイッチ１１ａ′および第３の転流コンデンサ１０
ｂ’直列回路を並列ｌζ設けたものである。

第７図および！８図の実施例の再閉路動作を第７図を代
表して説明する。転流コンデンサ１０ａ−１０ｂおよび
１０ｂ′は、いずれも回路電圧ｖ１ζよってその６０％
　＝　０．６７に充電されている。直流遮断器６に高速
度再閉路方式を実施する場合は、地絡事故の解消を推定
して直流速断動作の完了後０．３〜０．５秒後に再度電
源を投入してみる。そして事故が解消していれば、その
まま直流遮断器６は投入されたままになるが、事故が解
消していなければ再び速断動作を繰り返見す。したがっ
て、この直流遮断器６では、地絡事故が継続しているこ
とを予想して再速断動作を行なわせるために、転流コン
デンサ１０ｂを充電完了の状態にしておかなければなら
ない。しかし、０．３〜０．５秒程度の時間では、転流
コンデンサ１０ｂを再充電することは、充電装置１４ａ
の能力を大巾に増加させなければならない。

しかし、第７図に示す本発明の実施例（こおいては、高
速度再閉路方式の実施時における再閉路後の再速断時は
、転流スイッチ１１ｂの投入し、第３の転流コンデンサ
１０ｂ’よりの転流電流を第３の転流コンデンサ１０ｂ
′−転流スイッチｌｌｂ　−＃Ｅ　１　）転流コンデン
サ１０ａ−ブロッキングコイル１３−直流遮断器６−サ
ージキャパシタＣｓ−帰路線５−転流コンデンサ１０ｂ
’のループに流せばよく、直流遮断器６の再速断を完了
する。しかもブロッキングコンデンサを流用した第１の
転流コンデンサｌｏｇ　。

第２の転流コンデンサ１０ｂおよび第３の転流コンデン
サ１０ｂ′さらに転流スイッチｌｌａ　、　ｌｌｂは、
線路電圧の０．６Ｖ程度の耐圧仕様を持っておけばよく
、また充電装置１４ａ、１４ｂも線路電圧の０．６’Ｉ
を充電するに足る容量のものを設備すればよい。

〔発明の効果〕

以上のようｉζ本発明によれば、強制転流方式の実施時
における転流電流を、分圧要素を介して回路電圧で充電
せられるブロッキングコンデンサを流用した第１の転流
コンデンサと、同じく回路電圧で充電せられる第２の転
流コンデンサとの合成コンデンサ容量によって生じせし
め、かつその転流回路に直流回路に備わるサージキャパ
シタなどのコンデンサを転流電流注入媒体として流用す
ることにより、十分な転流電流が得られて直流速断を確
実に実行することができ、また付設する充電装置も小容
量のものでよく、安価で信頼性に富む強制転流方式を採
した直流遮断器装置を構成することができる。

さらに第２の転流コンデンサおよび転流スイッチの直列
回路に第３の転流コンデンサおよび転流スイッチの直列
回路を並列に接続することによす高速再閉路方式に対応
して直流遮断器を再閉路−再速断の実行書務を確実齋こ
行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直流遮断器装置の一実施例を示す
回路図、第２図は本発明の他の実施例を示す回路図、第
３図は本発明に使用する分圧要素の実施例を示す回路図
、第４図ないし第８図はさらに本発明のそれぞれ異なる
他の実施例を示す回路図、＃Ｉ９図およびｇｉｏ図は強
制転流方式を説明するための回路図である。 １・・・交流電源　　　　２・・・順変換器３．３ａ・
・・直流リアクトル　　４・・・直流線路５・・・帰路
線　　　　　６・・・直流遮断器７・・・直流遮断器装
置　　　８・・・転流部９ａ＋９ｂ＋９ｃ・・・エネル
ギー吸収用非直線抵抗体ＩＯａ・・・第１の転流コンデ
ンサ（ブロッキングコンデンサ）１０ｂ・・・第２の転
流コンデンサ １０Ｃ・・・第３の転流コンデンサ １１ａ、１１ｂ・・・転流スイッチ １２ａ　、　１２ｂ・・・分圧要素　１３・・・ブロッ
キングコイルＣ８・・・サージキャパシタ （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃　（
ほか１名）第２図 第　　３　　図 ｔｒｉ−１ｔｌａ−Ｚ　　ｔｌａ−ｒｔ第　　４　図 第　　６　　図 第　　８　　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流回路に使用せられる強制転流方式を採用した
   直流遮断器において、その転流コンデンサを分圧要素を
   介して回路電圧で充電せられる第１の転流コンデンサと
   同じく分圧要素を介して回路電圧で充電せられる第２の
   転流コンデンサとの直列回路で構成し、かつその転流回
   路に直流回路に備わるサージキャパシタなどのコンデン
   サを転流電流注入媒体として流用したことを特徴とする
   直流遮断器装置。
2. （２）直流回路と帰路線との間に第１の転流コンデンサ
   、転流スイッチおよび第２の転流コンデンサを直列にし
   て接続し、かつ転流電流注入媒体としてサージキャパシ
   タのコンデンサを流用したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の直流遮断器装置。
3. （３）分圧要素は直線抵抗体又は非直線抵抗体で構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流遮
   断器装置。
4. （４）直流回路に使用せられる強制転流方式を採用した
   直流遮断器において、その常時使用される転流コンデン
   サを分圧要素を介して回路電圧で充電せられるブロッキ
   ングコンデンサを流用した第１の転流コンデンサと同じ
   く分圧要素を介して回路電圧で充電せられる第２の転流
   コンデンサとの直列回路で構成し、さらに再閉路方式の
   実行時における再遮断時に使用せられる同じく分圧要素
   を介して回路電圧で充電される第３の転流コンデンサを
   前記第２の転流コンデンサと並列に設け、かつその転流
   回路に直流回路に備わるサージキャパシタなどのコンデ
   ンサを転流電流注入媒体として流用したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の直流遮断器装置。