JPS6332012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタ変換装置の保護装置に関
し、複数個のサイリスタを直列接続して構成さ
れ、例えば直流高電圧送電用変換装置として使用
されるサイリスタ変換装置の保護に関する。

従来複数個のサイリスタを直列接続して直流高
電圧変換装置として使用されるものに第１図に示
すものがあつた。図においてＲ，Ｓ，Ｔは交流端
子、Ｐ，Ｎは直流端子、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ
は交流直流変換装置CONを構成する複数個のサ
イリスタが直列接続されてなるアーム、１，２，
３……４はアームＵ内のサイリスタ、５，６，７
……８は各サイリスタ１，２，３……４の点弧信
号用増幅回路、９，１０，１１……１２はその受
光素子、１３は大地側に設けられる点弧信号発生
回路、１４，１５はその直流制御電源端子、１６
は点弧信号を発生するトランジスタ、１７はトラ
ンジスタ１６のベース信号を与える端子、１８，
１９，２０……２１は互いに直列接続されてトラ
ンジスタ１６に接続された発光素子、２２，２
３，２４……２５は各発光素子１８，１９，２０
……２１から受光素子９，１０，１１……１２へ
光信号を伝えるフアイバ、２６，２７，２８……
２９はサイリスタ１，２，３……４のゲートに接
続され規定電圧以上になると電流が流れるスイツ
チング素子、３０，３１，３２……３３はスイツ
チング素子２６，２７，２８……２９に直列に接
続された電流抑制用抵抗器である。

次に第１図の動作を説明する。アームＵ，Ｖ，
Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚにより構成される交流直流変換装
置CONは交流端子Ｒ，Ｓ，Ｔの交流電力を直流
電力へ変換して出力端子Ｐ及びＮへ送出するが、
通常100個程度のサイリスタを直列接続して
120KV以上の高電圧で使われ、大地側に設けら
れた点弧信号発生回路１３と高圧側に設けられる
受光素子１８〜１９との間を光信号で結合するこ
とにより電気的には絶縁し、点弧信号用増幅器５
〜８を動作させてサイリスタ１〜４を点弧させる
ようになされている。

一方サイリスタ１〜４は定格電圧をこえると破
壊されるので強制点弧回路が設けられている。例
えば4000V定格のサイリスタ１〜４の陽極ゲート
間に3800Vで電流が流れるスイツチング素子２６
〜２９を接続してサイリスタ１〜４を点弧するよ
うになされている。

ところでサイリスタ１〜４に過大電圧が印加さ
れるのは次の２つの場合がある。その第１は変換
装置CONの外部より雷サージ、スイツチングサ
ージが印加される場合であり、第２はアームＵ〜
Ｚ内のサイリスタ１〜４が点弧するものと点弧し
ないものに分かれるいわゆる部分点弧となり点弧
しないサイリスタが過大電圧となる場合である。

そのうち部分点弧になるのは発光素子１８〜２
１、受光素子９〜１２、光フアイバ２２〜２５な
どの故障により、点弧信号がサイリスタ１〜４に
与えられない場合と、交流電源電圧波形の歪によ
り設計通りの転流余裕時間が設けられず、電圧阻
止能力を回復するサイリスタと回復しないサイリ
スタに分かれてしまう場合とがある。

第１図に示されたものをさらに改良したものと
して従来第２図に示すものがある。この場合は各
サイリスタに電圧抑制素子を並列に接続すること
によりサイリスタを過電圧から保護し、これによ
りサイリスタの直列数を減少させようとするもの
である。

第２図はその構成をＵ相のアームだけについて
示したもので、第１図との対応部分には同一符号
を附して示す。なお以下の他の図面においても同
様とする。

第２図において４０，４１，４２……はサイリ
スタ１，２，３……に並列接続された酸化亜鉛等
でなる電圧抑制用素子、４５，４６，４７……は
各サイリスタに並列に接続され電圧分担を均一化
するコンデンサ、４９，５０，５１……は各コン
デンサと直列接続された抵抗器、５３，５４，５
５……は各電圧抑制用素子に流れる電流を測定す
る変流器、５８，５９，６０……は各変流器に接
続され規定電圧以上の電圧が印加されると電流が
流れるスイツチング素子、６２，６３，６４……
は各スイツチング素子に直列に接続された抵抗器
である。

第５図に示す如く、電圧抑制用素子４０〜４２
は印加電圧が予定の電圧V_Bより小さい時には電
流をほとんど流さないが、印加電圧がV_Bより大
きくなると大きな電流を流しかくして電圧をV_B
に抑制する動作をする。しかるに健全な動作状態
で１つのアーム例えばＵ相を構成するサイリスタ
１〜３の全数が電圧を分担できるときには、各サ
イリスタに印加される電圧V₁はV_Bより小さい。

これに対して雷サージやスイツチングサージが
外部より印加されて、第３図に示すようにサージ
電流I_sが電圧抑制用素子４０〜４２を通じて流
れ、この電圧抑制素子４０〜４２の電圧はV₂と
なり、サイリスタ１〜３の耐圧V_c以下に抑制す
ることができる。

次に１つのサイリスタ例えば３の点弧信号系に
故障が生じたり、交流回路電圧波形歪の影響によ
りサイリスタ３が点弧しなかつた場合は第４図に
示すように直流回路電流I_Lがサイリスタ１，２，
３と電圧抑制素子４２とを通じて流れる。この時
電圧抑制素子４２の電圧はV₃となり、サイリス
タ３の耐圧V_c以下に抑制されてサイリスタ３は
保護される。しかしこのようにすると電圧抑制素
子４２には直流回路電流I_Lが流れるため大きな熱
が発生する。例えば1000〔Ａ〕の電流が120゜区間
流れて3.8〔KV〕の電圧に抑制されるとすると、
電圧抑制素子４２には、1.2〔MW〕の熱が発生
し、この状態を長時間連続動作させると、破損に
いたることになる。

この従来例では電圧抑制素子４２の電流を変流
器５５で常時検出し、この電流が一定レベルを越
すとスイツチング素子６０が導通することを利用
してサイリスタ３を点弧し、直流回路電流I_Lをサ
イリスタ３を通じて流して電圧抑制素子４２を保
護する。

しかし第２図の構成ではサージ電流波形が２
〔ミリ秒〕をこす長時間のものになると、全ての
スイツチング素子１〜３が動作するため全てのサ
イリスタ１〜３が一斉に点弧してしまう欠点があ
つた。因みにサイリスタ１〜３に並列に電圧抑制
素子４０〜４２が接続されているので、サイリス
タ１〜３には過電圧が印加されないので、サージ
電圧印加時に導通させる必要はないのみならず、
導通することにより変換装置の正常な動作が阻害
されるので好ましくない。

この問題の対策として変流器５５の出力に時限
要素をもたせることも考えられるが、直流回路電
流で動作させて電圧抑制素子４０〜４２を保護さ
せようとする際に長時間のサージ電流が流れれば
点弧動作をしてしまう。

また第２図の場合はサージ電流が流れた時、変
流器５３〜５５の両端に電圧が発生し、サイリス
タ１〜３に印加される電圧は電圧抑制素子４０〜
４２の抑制電圧より高いものとなる欠点もあつ
た。

本発明は上記のような従来の欠点を除去するた
めになされたもので、電圧抑制素子の電流を常時
検出することに代えて、サイリスタ及び電圧抑制
素子間の接続線に流れる電流を観測することによ
り、外部よりのサージ電流に対して点弧信号を生
ずることなく部分点弧時のみに点弧信号を与え得
る保護装置を提案しようとするものである。

以下本発明の一実施例を第６図について説明す
る。第６図において７０，７１，７２……は、サ
イリスタ１，２，３……と電圧抑制素子４０，４
１，４２……との接続線の電流を観測する変流器
で、その出力電流をそれぞれ抵抗６２，６３，６
４……及びスイツチング素子５８，５９，６０…
…を介してサイリスタ１，２，３……のゲートに
与えるようになされている。

第６図の構成において外部よりのサージ電流は
第３図について上述したと同様に電圧抑制素子４
０〜４２を通じて流れるため、変流器７０〜７２
には電流は流れず、サイリスタに点弧信号は与え
られない。

また部分点弧によりサイリスタ８が点弧しなか
つた時は第４図について説明したと同様にして変
流器７２に電流が流れ、スイツチング素子６０が
導通してサイリスタ３に点弧信号が与えられてサ
イリスタ３は導通する。

このように第６図の構成によれば、外部よりの
サージ電圧により動作せず、サイリスタ変換装置
内の不具合による部分点弧時のみ点弧動作を行な
う信頼性の高い保護装置を提供できる。また第６
図の構成ではサージ電流回路に電圧抑制素子しか
含まれていないので、サイリスタに印加される電
圧は電圧抑制素子の電圧に制限される利点があ
る。

第７図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。第７図において、８０，８１，８２……は電
流検出用抵抗器で、第６図における変流器７０，
７１，７２……と同様の動作を行う。

第７図の構成において部分点弧が発生すると電
流検出用抵抗器４５〜４７に発生する電圧により
スイツチング素子５８〜６０が導通し、サイリス
タ１〜３に点弧信号を与えることができる。

このようにすれば変流器よりもさらに安価な抵
抗器を使うことができるので経済的な保護装置を
実現することができる。

以上のように本発明によれば部分点弧時の不具
合を解消し、外雷サージ電圧により不用動作しな
い信頼性の高い保護装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複数のサイリスタを直列接続し
てなるサイリスタ変換器を示す接続図、第２図は
従来の保護装置を示す接続図、第３図、第４図及
び第５図は第２図の説明に供する接続図及び特性
曲線図、第６図は本発明に依るサイリスタ変換装
置の保護装置の一実施例を示す接続図、第７図は
本発明の他の実施例を示す接続図である。 Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ：交流直流変換装置の
アーム、１〜４：サイリスタ、４０〜４３：電圧
抑制素子、５８〜６０：スイツチング素子、７０
〜７２：変流器、８０〜８２：抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個のサイリスタを直列接続してなる第１
   の直列回路と、上記サイリスタと同数の電圧抑制
   素子を直列接続してなる第２の直列回路とを有
   し、上記第１の直列回路の上記サイリスタの接続
   点と、上記第２の直列回路の上記電圧抑制素子の
   接続点との間をそれぞれ結線することにより上記
   各サイリスタを過電圧より保護するサイリスタ変
   換装置の保護装置において、上記各サイリスタの
   接続点と上記電圧抑制素子の接続点との間の接続
   線に流れる電流を検出する電流検出器をそれぞれ
   設け、当該各電流検出器の検出出力が予定値を超
   えたとき上記対応するサイリスタを強制的に点弧
   することを特徴とするサイリスタ変換装置の保護
   装置。