WO2024084643A1 - 直流電流遮断装置 - Google Patents

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WO2024084643A1
WO2024084643A1 PCT/JP2022/039054 JP2022039054W WO2024084643A1 WO 2024084643 A1 WO2024084643 A1 WO 2024084643A1 JP 2022039054 W JP2022039054 W JP 2022039054W WO 2024084643 A1 WO2024084643 A1 WO 2024084643A1
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bus
current
circuit breaker
line
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PCT/JP2022/039054
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French (fr)
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慎ノ介 濱島
裕史 児山
崇裕 石黒
Original Assignee
株式会社東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a direct current interruption device.
  • a DC current interrupter is a device that interrupts the current flowing through a DC transmission line in a DC transmission system.
  • DC transmission systems can be installed at low cost when applied to long-distance, high-power transmission, and can be used to construct a highly efficient system with little power loss.
  • the DC current transmitted in a DC transmission system cannot be easily interrupted in the event of a system fault.
  • DC current interrupter is one that combines a mechanical contact type circuit breaker with a semiconductor circuit breaker made of semiconductor elements. This is called a hybrid type DC current interrupter.
  • a hybrid type DC current interrupter the current that occurs and flows through a mechanical contact type circuit breaker due to an accident (fault current) is diverted to a semiconductor element that can self-extinguish, actively creating a current zero point, transitioning the mechanical contact type circuit breaker to an electrically cut-off state, and in this state the fault current is interrupted by the semiconductor circuit breaker.
  • a mechanical contact type circuit breaker, a semiconductor circuit breaker, and a commutation circuit (commutation element) that commutates the fault current to the semiconductor circuit breaker are provided for the DC transmission line. Therefore, in a hybrid DC current interrupter applied to a DC transmission system with multiple DC transmission lines, the number of mechanical contact type circuit breakers, semiconductor circuit breakers, and commutation circuits corresponding to the number of DC transmission lines are provided.
  • the semiconductor components that make up the semiconductor circuit breaker and commutation circuit are expensive components in a hybrid DC current interrupter.
  • the problem that this invention aims to solve is to provide a DC current interrupting device that can be applied to a multi-terminal DC power transmission system, standardize semiconductor circuit breakers and commutation circuits, and interrupt a DC power transmission line in the event of an accident.
  • the DC current interruption device of the embodiment has a plurality of DC transmission lines, a first DC bus, a second DC bus, an interruption consumer, a commutation circuit, and a control unit.
  • Each of the plurality of DC transmission lines is branched at a predetermined branch point into a first auxiliary line provided with a first mechanical contact and a second auxiliary line provided with a second mechanical contact.
  • the first DC bus is connected to the plurality of first auxiliary lines.
  • the second DC bus is connected to the plurality of second auxiliary lines.
  • the interruption consumer has a semiconductor circuit breaker capable of interrupting a current flowing through the DC transmission line, and an energy consumption element that consumes energy at least between both ends of the semiconductor circuit breaker.
  • the commutation circuit commutates the current flowing through the DC transmission line to the interruption consumer.
  • the control unit controls the open and closed states of the first mechanical contact and the second mechanical contact, the conductive and non-conductive states of the semiconductor circuit breaker, and the state in which the commutation circuit causes a current to flow through a path passing through one or more of the first mechanical contact, the second mechanical contact, and the semiconductor circuit breaker, and the state in which the current is made substantially zero.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a modified configuration of a semiconductor circuit breaker and an arrester included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a modified configuration of a semiconductor circuit breaker and an arrester included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a semiconductor circuit breaker included in the direct current interrupting device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a semiconductor circuit breaker included in the direct current interrupting device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a semiconductor circuit breaker included in the direct current interrupting device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a semiconductor circuit breaker included in the direct current interrupting device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of a commutation circuit included in the direct current interruption device of the first embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining a second operation of the DC current interruption device of the first embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining a second operation of the DC current interruption device of the first embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining a second operation of the DC current interruption device of the first embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining a second operation of the DC current interruption device of the first embodiment.
  • 13A to 13C are diagrams for explaining a third operation of the DC current interrupting device of the first embodiment.
  • 13A to 13C are diagrams for explaining a third operation of the DC current interrupting device of the first embodiment.
  • 13A to 13C are diagrams for explaining a third operation of the DC current interrupting device of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of an auxiliary semiconductor circuit breaker included in a direct current interrupting device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of an auxiliary semiconductor circuit breaker included in a direct current interrupting device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of an auxiliary semiconductor circuit breaker included in a direct current interrupting device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of an auxiliary semiconductor circuit breaker included in a direct current interrupting device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth operation of the DC current interrupting device of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a modified example of a direct current interrupting device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a modified example of a direct current interrupting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interruption device according to the first embodiment.
  • Fig. 1 shows an example of a direct current interruption device 1 that is applied to a multi-terminal direct current transmission system with the number of lines being n (n is a natural number) and is configured at a node portion of a plurality of direct current transmission lines LN (direct current transmission lines LN-1 to LN-n).
  • each direct current transmission line LN is branched into an auxiliary line P and an auxiliary line N at a predetermined location (branch point), and a direct current (hereinafter simply referred to as "current") is transmitted between each of the direct current transmission lines LN by a DC bus B-P in which the auxiliary lines P are connected to each other, and/or a DC bus B-N in which the auxiliary lines N are connected to each other.
  • the DC current interrupting device 1 includes, for example, a plurality of DC reactors 10 (DC reactors 10-1 to 10-n), a plurality of disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1 to 20-P-n and disconnectors 20-N-1 to 20-N-n), a commutation circuit 30, a plurality of semiconductor circuit breakers 40 (semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n), a plurality of arresters 50 (arresters 50-1 to 50-n), an inductor 60, and a control unit 100.
  • the control unit 100 is not limited to being provided inside the DC current interrupting device 1 as shown in FIG. 1.
  • the control unit 100 may be provided outside the DC current interrupting device 1.
  • the DC reactor 10 and the disconnector 20 included in the DC current interrupting device 1 are marked with a "- (hyphen)" and a number following the hyphen to indicate which of the DC transmission lines LN-1 to LN-n they correspond to.
  • the disconnector 20 and the DC bus B included in the DC current interrupting device 1 are marked with a "- (hyphen)” and a "P" or "N” following the hyphen to indicate which of the auxiliary lines P or N they correspond to.
  • the hyphen and the number following the hyphen attached to the component's reference number are omitted.
  • DC reactors 10 are connected in series to each DC transmission line LN, which is branched into two auxiliary lines (auxiliary line P and auxiliary line N) on the side opposite the transmission side.
  • a disconnector 20 is connected in series to each auxiliary line.
  • a first end of the DC reactor 10 is connected to the transmission side, and the line is branched into auxiliary lines P-1 and N-1 at a second end opposite the first end of the DC reactor 10.
  • a first pole a-P-1 of a disconnector 20-P-1 is connected to the second end side of the DC reactor 10 on the auxiliary line P-1, and a second pole b-P-1 of the disconnector 20-P-1 is connected to the DC bus B-P.
  • the auxiliary line N-1 is connected to the second end side of the DC reactor 10 with the second pole d-N-1 of the disconnector 20-N-1, and the first pole a-N-1 of the disconnector 20-N-1 is connected to the DC bus B-N.
  • the DC transmission lines LN-2 to LN-n is the DC transmission lines.
  • a current flows through the DC reactor 10 belonging to each DC transmission line LN, and further through the disconnector 20 and the DC bus B in the auxiliary line branched from each DC transmission line LN.
  • the auxiliary line P is an example of a "first auxiliary line”
  • the auxiliary line N is an example of a "second auxiliary line”.
  • the disconnector 20-P is an example of a "first mechanical contact”
  • the disconnector 20-N is an example of a "second mechanical contact”.
  • DC bus BP is an example of a "first DC bus”
  • DC bus BN is an example of a "second DC bus.”
  • the DC buses B which are formed by connecting the auxiliary lines branched off from each DC transmission line LN, are connected to each other via a commutation circuit 30, a plurality of semiconductor circuit breakers 40, a plurality of arresters 50, and an inductor 60.
  • a configuration in which parallel circuits of corresponding semiconductor circuit breakers 40 and arresters 50 are connected in series in a plurality of stages (n stages in FIG. 1), and a series circuit of the commutation circuit 30 and the inductor 60 are connected in series between the two DC buses B.
  • the DC bus B-P is connected to the first end e of the first stage semiconductor circuit breaker 40-1 and the first end of the arrester 50-1, and the DC bus B-N is connected to the second end d side of the commutation circuit 30 via the inductor 60.
  • the DC current interrupting device 1 two auxiliary lines branching off from each DC transmission line LN are connected to each other via the corresponding DC bus B, a parallel circuit of multiple stages of semiconductor circuit breakers 40 and arresters 50, the commutation circuit 30, and the inductor 60.
  • the commutation circuit 30 is an example of a "commutation circuit.”
  • the semiconductor circuit breaker 40 is an example of a “semiconductor circuit breaker,” and the arrester 50 is an example of an “energy consumption element.”
  • the configuration of the semiconductor circuit breaker 40 and arrester 50 is an example of an "interruption consumption unit.”
  • the DC reactor 10 When an accident occurs on the DC transmission line LN, the DC reactor 10 suppresses the change in current in the corresponding DC transmission line LN.
  • the disconnector 20 is a mechanical contact switch.
  • the disconnector 20 is controlled by the control unit 100 to be in either an open state or a closed state.
  • Each of the semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n cuts off the current flowing from the first end e to the second end f.
  • Each semiconductor circuit breaker 40 includes, for example, a semiconductor switching element and a diode connected in parallel to each other. More specifically, in each semiconductor circuit breaker 40, the cathode of the diode and the collector of the semiconductor switching element are connected to each other to form the first end e, and the anode of the diode and the emitter of the semiconductor switching element are connected to each other to form the second end f. The gate of the semiconductor switching element is controlled (a control voltage is applied) by the control unit 100.
  • the semiconductor switching element is controlled by the control unit 100 to be in either an on state (conductive state) or an off state (non-conductive state).
  • the semiconductor switching element is, for example, a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the semiconductor switching element is not limited to an IGBT, and may be any switching element as long as it is a semiconductor switching element that can realize self-extinguishing.
  • Each semiconductor circuit breaker 40 allows current to flow from the first end e to the second end f when in the on state, and blocks this current when in the off state.
  • the on state of the semiconductor circuit breaker 40 is an example of a "conductive state,” and the off state is an example of a "non-conductive state.”
  • Each of the arresters 50-1 to 50-n is connected in parallel to the corresponding semiconductor circuit breaker 40, and when the semiconductor circuit breaker 40 is controlled to the off state, it consumes (absorbs) the surge energy generated due to the energy of the inductance components of the DC transmission line LN, auxiliary line P, auxiliary line N, semiconductor circuit breaker 40, and inductor 60.
  • the first end e of the first stage semiconductor circuit breaker 40-1 and the first end of the first stage arrester 50-1 are connected to the DC bus B-P, and the second end d of the commutation circuit 30 is connected to the DC bus B-N via the inductor 60.
  • each semiconductor circuit breaker 40 and each arrester 50 are connected in parallel to each other.
  • the DC current interrupting device 1 depending on the control by the control unit 100 of the semiconductor switching element provided in the semiconductor circuit breaker 40 to either the on state or the off state, the current flowing from the DC bus B-P side to the DC bus B-N side is permitted or prevented (interrupted), and when the semiconductor switching element provided in the semiconductor circuit breaker 40 is controlled to the off state by the control unit 100, surge energy is consumed (absorbed).
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an example of a modified configuration of the semiconductor circuit breaker 40 and arrester 50 included in the DC current interrupting device 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2A shows an example of a configuration in which a semiconductor circuit breaker 40a in a series circuit configuration in which multiple (only two are shown in FIG. 2A) semiconductor switch units 41 are connected in series in the same direction, and one arrester 50 are connected in parallel.
  • the semiconductor switch unit 41 has the same configuration as the single semiconductor circuit breaker 40 shown in FIG. 1. Therefore, when the semiconductor circuit breaker 40a has a configuration in which n semiconductor switch units 41 are connected in series, the semiconductor circuit breaker 40a becomes equivalent to the configuration in which the semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n shown in FIG. 1 are connected in series.
  • the configuration of the semiconductor circuit breaker 40a and arrester 50a shown in FIG. 2A can also interrupt the current flowing from the first end e to the second end f of the semiconductor circuit breaker 40a and consume (absorb) surge energy, as with the configuration of multiple semiconductor circuit breakers 40 and multiple arresters 50 shown in FIG. 1.
  • FIG. 2B shows an example of a configuration in which a semiconductor circuit breaker 40b in a series circuit configuration in which multiple (only four are shown in FIG. 2B) semiconductor switch parts 41 are connected in series in the opposite directions to each other, and one arrester 50 are connected in parallel.
  • the configuration of the semiconductor circuit breaker 40b and arrester 50 shown in FIG. 2B in addition to cutting off the current flowing from the first end e side to the second end f side of the semiconductor circuit breaker 40b and consuming (absorbing) surge energy as in the configuration of the multiple semiconductor circuit breakers 40 and the multiple arresters 50 shown in FIG. 1, it is also possible to cut off the current flowing from the second end f side to the first end e side of the semiconductor circuit breaker 40b and consuming (absorbing) surge energy.
  • FIGS. 2C to 2E are diagrams showing an example of a modified configuration of the semiconductor circuit breaker 40 (including the semiconductor switch unit 41) provided in the direct current circuit breaker 1 of the first embodiment.
  • the semiconductor switch unit 41a shown in FIG. 2C is, for example, a bridge circuit having two legs, each of which is a series circuit in which one semiconductor switch unit and one diode are connected in series, and one capacitor, and these components are connected to each other.
  • the semiconductor switch unit 41b shown in FIG. 2D is, for example, a bridge circuit having two legs, each of which is a series circuit in which two semiconductor switch units are connected in series in the same orientation, and one capacitor, and these components are connected to each other.
  • the semiconductor switch units included in the semiconductor switch unit 41a and the semiconductor switch unit 41b have the same configuration as the semiconductor switch unit 40 shown in FIG. 1, the semiconductor circuit breaker 40a shown in FIG. 2A, and the semiconductor circuit breaker 40b shown in FIG. 2B.
  • each semiconductor circuit breaker 40 (including semiconductor circuit breaker 40a or semiconductor circuit breaker 40b) can interrupt a bidirectional fault current flowing between first end e and second end f.
  • the semiconductor switch section 41c shown in FIG. 2E is, for example, configured with one capacitor. Even if the configuration of the semiconductor circuit breaker 40 is replaced with the semiconductor switch section 41c, or the semiconductor switch section 41 in the semiconductor circuit breaker 40a or the semiconductor circuit breaker 40b is replaced with the semiconductor switch section 41c, each semiconductor circuit breaker 40 (including the semiconductor circuit breaker 40a or the semiconductor circuit breaker 40b) can cut off the current flowing between the first end e and the second end f. However, in the semiconductor switch section 41c shown in FIG.
  • the control section 100 cannot actively control the semiconductor switch section 41c to the on or off state, and the arrester 50 consumes (absorbs) the energy of the fault current stored in the capacitor after it is saturated, so the speed at which the current flowing between the first end e and the second end f is cut off is reduced.
  • the configuration of the semiconductor switch unit 41c shown in FIG. 2E is simpler than that of each semiconductor switch unit 41 that includes a semiconductor switching element, so the cost and size of the semiconductor circuit breaker 40, semiconductor circuit breaker 40a, and semiconductor circuit breaker 40b can be reduced.
  • the commutation circuit 30 switches the direction of the current flowing between the first end c and the second end d. As a result, the commutation circuit 30 transfers (commutes) the current flowing through the auxiliary line P and the auxiliary line N to which the commutation circuit unit 20 controlled to the open state is connected to the semiconductor circuit breaker 40. At this time, the control unit 100 controls the semiconductor switching element provided in the semiconductor circuit breaker 40 to either the on state or the off state.
  • the commutation circuit 30 includes, for example, a thyristor and a capacitor connected in parallel to each other. More specifically, in the commutation circuit 30, the anode of the thyristor and the first end of the capacitor (one end on the negative side in FIG.
  • the thyristor allows or blocks current flow between both ends in response to gate control by the control unit 100.
  • the commutation circuit 30 transfers (commutes) the current flowing through the auxiliary line P and auxiliary line N to which the commutation circuit unit 20, which is controlled to be in an open state, is connected to the semiconductor circuit breaker 40 in response to gate control of the thyristor by the control unit 100, and causes the current flowing between the first end c and the second end d to be substantially zero.
  • the thyristor included in the commutation circuit 30 is an example of a "semiconductor switch unit," and the capacitor included in the commutation circuit 30 is an example of an "electricity storage element.”
  • the configuration of the commutation circuit 30 provided in the DC current interrupting device 1 is not limited to the configuration in which a thyristor and a capacitor are connected in parallel to each other as shown in FIG. 1.
  • FIGS. 3A to 3E are diagrams showing an example of a modified configuration of the commutation circuit 30 provided in the DC current interrupting device 1 of the first embodiment.
  • the commutation circuit 30a shown in FIG. 3A is, for example, a bridge circuit that includes two legs that are series circuits in which one semiconductor switch unit and one diode are connected in series, and one capacitor, and these components are connected to each other.
  • the diode included in the leg unit of the commutation circuit 30a is an example of a "current rectifying element".
  • the commutation circuit 30b shown in FIG. 3B is, for example, a bridge circuit that includes two legs that are series circuits in which two semiconductor switch units are connected in series in the same direction, and one capacitor, and these components are connected to each other.
  • 3C is, for example, a parallel circuit that includes one semiconductor switch unit and one capacitor, and these components are connected in parallel to each other.
  • the semiconductor switch units included in the commutation circuits 30a, 30b, and 30c each include, for example, semiconductor switching elements and diodes connected in parallel to each other, similar to the semiconductor circuit breaker 40 and the semiconductor switch units 41 included in the semiconductor circuit breakers 40a and 40b. More specifically, in the semiconductor switch section provided in each of the commutation circuits 30a, 30b, and 30c, the cathode of the diode and the collector of the semiconductor switching element are connected to each other, and the anode of the diode and the emitter of the semiconductor switching element are connected to each other.
  • the gate of the semiconductor switching element is controlled (a control voltage is applied) by the control unit 100.
  • the semiconductor switch section provided in each of the commutation circuits 30a, 30b, and 30c is controlled to either an on state or an off state by the control unit 100, similar to the thyristor provided in the commutation circuit 30.
  • the semiconductor switching element of the semiconductor switch section provided in the commutation circuit 30 is, for example, a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), similar to the semiconductor switching element of the semiconductor circuit breaker 40 and the semiconductor switch section 41 provided in the semiconductor circuit breaker 40a and the semiconductor circuit breaker 40b.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the semiconductor switching element of the semiconductor switch section provided in the commutation circuit 30 may have a lower withstand voltage than the semiconductor switching element of the semiconductor switch section 41 provided in the semiconductor circuit breaker 40, semiconductor circuit breaker 40a, and semiconductor circuit breaker 40b.
  • the semiconductor switching element of the semiconductor switch section provided in the commutation circuit 30 is not limited to an IGBT, and may be any switching element as long as it is a semiconductor switching element capable of realizing self-extinguishing.
  • Each of the commutation circuits 30a, 30b, and 30c changes the current value of the current flowing between the first terminal c and the second terminal d in response to the control of the control unit 100 to either the on state or the off state of the semiconductor switch section, thereby causing the current flowing between the first terminal c and the second terminal d to be approximately zero.
  • the commutation circuit 30d shown in FIG. 3D is a series circuit having, for example, one reactor, one capacitor, and one semiconductor switch (which may be a mechanical contact switch) as a semiconductor switch unit, and these components are connected in series.
  • the commutation circuit 30e shown in FIG. 3E is a series circuit having, for example, one reactor, one capacitor, and one thyristor, and these components are connected in series.
  • the switch included in the commutation circuit 30d and the thyristor included in the commutation circuit 30e are controlled by the control unit 100, similar to the thyristor included in the commutation circuit 30.
  • the switch included in the commutation circuit 30d is controlled by the control unit 100 to be in either an open state or a closed state
  • the thyristor included in the commutation circuit 30e is controlled by the control unit 100 to be in either an on state or an off state.
  • a current zero point is generated by resonance between the reactor and the capacitor.
  • each of the commutation circuits 30d and 30e in response to control by the control unit 100 to one of the states, each of the commutation circuits 30d and 30e also transfers (commutes) the current flowing through the auxiliary lines P and N to which the commutation circuit unit 20 controlled to the open state is connected to the semiconductor circuit breaker 40, thereby causing the current flowing between the first terminal c and the second terminal d to be approximately zero.
  • Inductor 60 prevents damage to the capacitors in the corresponding commutation circuits 30 (including commutation circuits 30a to 30e) in the event of an accident on DC transmission line LN.
  • the control unit 100 controls the interruption and conduction of the DC transmission line LN in the DC current interrupting device 1 by controlling the disconnector 20, the commutation circuit 30, and the semiconductor circuit breaker 40.
  • the control unit 100 realizes a control function in which a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executes a program (software) to control the operation of each component.
  • a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executes a program (software) to control the operation of each component.
  • Some or all of the control functions of the control unit 100 may be realized by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a GPU (Graphics Processing Unit), or may be realized by a combination of software and hardware.
  • control unit 100 may be realized by a dedicated LSI.
  • the program (software) may be stored in advance in a storage device (storage device with a non-transient storage medium) such as a ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), or a semiconductor memory element such as a flash memory, or a HDD (Hard Disk Drive) provided in the control unit 100, or may be stored in a removable storage medium (non-transient storage medium) such as a DVD or CD-ROM, and installed in the storage device provided in the control unit 100 by attaching the storage medium to the DC current interrupter 1 or a drive device provided in the control unit 100.
  • a storage device storage device with a non-transient storage medium
  • non-transient storage medium such as a DVD or CD-ROM
  • the DC current interrupting device 1 requires the use of high-voltage semiconductor components and therefore is costly, and therefore the semiconductor circuit breaker 40 and commutation circuit 30 are common to all DC transmission lines LN, and if an accident occurs on any of the DC transmission lines LN, that DC transmission line LN can be shut off. In other words, the DC current interrupting device 1 can shut off the DC transmission line LN where an accident has occurred, while reducing the number of high-voltage semiconductor components used (reducing the number of components).
  • the thyristors in the commutation circuit 30 are in an off state (i.e., the commutation circuit 30 is in a state in which it commutates the current flowing between the first end c and the second end d), and all of the semiconductor switching elements in the semiconductor circuit breaker 40 are in an off state (i.e., each semiconductor circuit breaker 40 is in a state in which it cuts off the current flowing from the first end e to the second end f).
  • the DC current interrupting device 1 as shown in FIG. 4, a current flows from the DC transmission line LN-3 to the DC transmission lines LN-1 and LN-2 via the DC bus B-P and the DC bus B-N, respectively.
  • the control unit 100 shuts off the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred by controlling the open state, closed state, on state, and off state of each component in the following procedure.
  • the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred is also referred to as the "fault line”
  • the DC transmission lines LN other than the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred are also referred to as the "healthy lines.”
  • Step 1-1) First, the control unit 100 opens the disconnector 20-P-1 belonging to the auxiliary line P-1 of the DC transmission line LN-1 (fault line) where fault X has occurred. Furthermore, the control unit 100 opens the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 (healthy line) where fault X has not occurred, and the disconnector 20-N-3 belonging to the auxiliary line N-3 of the DC transmission line LN-3 (healthy line). In other words, the control unit 100 opens the mechanical contact type switch belonging to the fault line in the auxiliary line P, and opens the mechanical contact type switch belonging to the healthy line in the auxiliary line N.
  • Step 1-2 Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the ON state. More specifically, the control unit 100 turns on all of the semiconductor switching elements of the semiconductor circuit breaker 40 (i.e., each semiconductor circuit breaker 40 is in a state where it is not blocking the current flowing from the first end e side to the second end f side). As a result, the capacitor in the commutation circuit 30 discharges the charge, and a negative voltage based on the DC bus B-P is applied to the DC bus B-N.
  • FIG. 7 shows a state in which a current (hereinafter also referred to as a "commutation current") CC corresponding to the negative voltage applied by the commutation circuit 30 flows.
  • a current hereinafter also referred to as a "commutation current”
  • the fault current flowing in the disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1, disconnectors 20-N-2, and disconnectors 20-N-3) that were opened in step 1-1 becomes approximately zero. This causes the arc A generated between the contacts of each disconnector 20 that was opened in step 1-1 to be extinguished.
  • the fault current between both poles of the disconnector 20 may become substantially zero. In this case, the control unit 100 does not need to operate the commutation circuit 30 in step 1-2.
  • Step 1-3 After that, when the voltage of the capacitor in the commutation circuit 30 becomes equal to or greater than a specified value, the control unit 100 operates the commutation circuit 30 in the ON state. More specifically, the control unit 100 switches the thyristor in the commutation circuit 30 to the ON state (i.e., the commutation circuit 30 does not commutate the current flowing between the first terminal c and the second terminal d). As a result, the fault current commutated to the semiconductor circuit breaker 40 flows through the thyristor in the commutation circuit 30 as shown in FIG. 8. In other words, the fault current flows without passing through the capacitor in the commutation circuit 30 (hereinafter referred to as the "bypass state").
  • Step 1-4 Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the off state.
  • the fault current of the DC transmission line LN-1 is interrupted and becomes substantially zero (transitions to a substantially zero state).
  • Figure 9 shows a state in which the fault current of the DC transmission line LN-1 flows through the arrester 50.
  • the control unit 100 may turn the thyristor provided in the commutation circuit 30 to the off state in step 1-4, or may turn it to the off state in the following step 1-5.
  • Step 1-5) Next, after the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 becomes zero (for example, after the time has elapsed during which the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 can be considered to have become zero), the control unit 100 opens the disconnector 20-N-1 belonging to the auxiliary line N-1 of the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred. In other words, the control unit 100 also opens the mechanical contact type switch belonging to the fault line in the auxiliary line N-1 of the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred.
  • FIG. 10 shows a state in which the disconnector 20-N-1 is opened when the fault current has stopped flowing through the DC transmission line LN-1. As a result, in the DC current interrupting device 1, as shown in FIG.
  • a state is created in which a current flows from the DC transmission line LN-3 to the DC transmission line LN-2 via the DC bus B-P.
  • the DC transmission line LN-1 where fault X occurred, is cut off, and DC current transmission is maintained through healthy lines, albeit only through the DC bus B-P.
  • Step 1-6 Next, the control unit 100 closes the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 where the fault X has not occurred, and the disconnector 20-N-3 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-3. In other words, the control unit 100 returns the mechanical contact type switch belonging to the healthy line in the auxiliary line N, which was opened in step 1-1, to the closed state. This completes the operation of the control unit 100 to electrically cut off the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred. This allows the DC current interruption device 1 to maintain the transmission of DC current through the healthy line.
  • Figure 11 shows a state in which current flows from the DC transmission line LN-3, which is a healthy line, to the DC transmission line LN-2, which is a healthy line, via each of the DC buses B-P and B-N.
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the fault line and the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the healthy line to extinguish the arc A caused by the fault current. Then, in the DC current interrupting device 1, the control unit 100 controls the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the fault line after the fault current becomes zero. This allows the DC current interrupting device 1 to interrupt the fault line and maintain power transmission through the healthy line.
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the fault line and the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the healthy line to cause the fault current to flow from the first end e side to the second end f side of the semiconductor circuit breaker 40, and the DC transmission line LN-1 (fault line) is cut off by cutting off this fault current.
  • the semiconductor circuit breaker 40 is configured to cut off the current flowing from the first end e side to the second end f side.
  • the control unit 100 controlled the respective components belonging to the auxiliary line P and the auxiliary line N so that the upstream side of the fault current flowing through the fault line is the first end e side of the semiconductor circuit breaker 40, and the downstream side of the fault current is the second end f side of the semiconductor circuit breaker 40.
  • the semiconductor circuit breaker 40 can be configured to interrupt a bidirectional fault current by, for example, replacing the semiconductor circuit breaker 40b shown in FIG. 2B or the semiconductor switch unit 41 with the semiconductor switch unit 41a shown in FIG. 2C or the semiconductor switch unit 41b shown in FIG. 2D.
  • the components controlled by the control unit 100 when interrupting the fault line may be reversed between the auxiliary line P and the auxiliary line N.
  • the control unit 100 may control the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the fault line and the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the healthy line to interrupt the fault line.
  • the concept of the upstream side and downstream side of the fault current is the same as in the first operation.
  • the procedure in the control unit 100 may be equivalent to the first operation. Therefore, a detailed explanation of the procedures in the control unit 100 will be omitted.
  • FIG. 12 to FIG. 16 show the flow of current in the DC current interrupting device 1 in a state in which each component is controlled by the control unit 100.
  • the control unit 100 shuts off the DC bus B-N where the accident X has occurred by controlling the open, closed, on, and off states of each component in the following procedure.
  • the auxiliary line N of the DC transmission line LN connected to the DC bus B-N where the accident X has occurred is also referred to as the "accident line”
  • the auxiliary line P of the DC transmission line LN connected to a DC bus B-P other than the DC bus B-N (accident line) where the accident X has occurred is also referred to as the "healthy line.”
  • Step 2-1 First, the control unit 100 opens each disconnector 20-N (disconnector 20-N-1 to 20-N-3) belonging to the auxiliary line N of all DC transmission lines LN connected to the DC bus B-N (fault line) where the fault X occurred. In other words, the control unit 100 opens all mechanical contact type switches belonging to the auxiliary line N. Even in this case, in the DC current interrupting device 1, as shown in FIG. 13, a current (fault current) flows through the auxiliary line N via the DC bus B-N.
  • each disconnector 20-N which is a mechanical contact type switch, does not electrically interrupt the DC transmission line LN (interrupted state) due to the arc A generated between the contacts of each disconnector 20-N that has been opened.
  • Step 2-2 Next, the control unit 100 operates each semiconductor circuit breaker 40 to the on state. As a result, the capacitor in the commutation circuit 30 discharges its charge, and a negative voltage based on the DC bus B-P is applied to the DC bus B-N.
  • Figure 14 shows a state in which a commutation current CC flows in response to the negative voltage applied by the commutation circuit 30.
  • the commutation current CC that flows in response to the application of the negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30 reduces the fault current flowing through each disconnector 20-N that was opened in step 2-1 to approximately zero.
  • step 2-2 as in the first operation, if the fault current between both poles of each disconnector 20-N becomes substantially zero due to the power flow state of the fault current after each disconnector 20-N is opened in step 2-1, the control unit 100 does not need to operate the commutation circuit 30 in step 2-2.
  • each disconnector 20-N that was opened in step 2-1 becomes approximately zero due to the commutation current CC that flows in response to the application of a negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30, the fault current is commutated to the semiconductor circuit breaker 40.
  • Step 2-3 After that, when the voltage of the capacitor in the commutation circuit 30 becomes equal to or greater than a specified value, the control unit 100 operates the commutation circuit 30 to the on state. As a result, the fault current commutated to the semiconductor circuit breaker 40 is in a bypass state, where it does not pass through the capacitor in the commutation circuit 30, as shown in FIG. 15.
  • Step 2-4 Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the off state.
  • the fault current of the DC bus B-N is interrupted and becomes substantially zero (transitions to a substantially zero state).
  • the fault current continues to flow for a while due to the surge energy stored in the inductance component in the line, but this surge energy is consumed by the arrester 50.
  • FIG. 16 shows a state in which the fault current of the DC bus B-N flows through the arrester 50.
  • the control unit 100 may or may not turn off the thyristor provided in the commutation circuit 30 in step 2-4.
  • the control unit 100 controls each of the disconnectors 20-N belonging to all of the auxiliary lines N connected to the DC bus B-N of the fault line to extinguish the arc A caused by the fault current. This completes the operation of the control unit 100 to electrically interrupt the DC bus B-N where the fault X occurred. This allows the DC current interrupting device 1 to interrupt the DC bus B-N, which has become the fault line, and maintain power transmission through the DC bus B-P, which is the healthy line.
  • Step 2-5) After that, after the DC bus B-N is no longer the accident line (for example, after repairs for the accident X that occurred on the DC bus B-N are completed), the control unit 100 closes each of the disconnectors 20-N belonging to all auxiliary lines N connected to the DC bus B-N. In other words, the control unit 100 returns the mechanical contact type switches that were open in the auxiliary lines N connected to the DC bus B-N where the accident X occurred to a closed state. As a result, the DC current interrupter 1 transmits DC current in a power transmission state (initial state) via each of the DC buses B-P and B-N (see FIG. 4).
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N connected to the DC bus B-N that has become the fault line, and extinguishes the arc A caused by the fault current.
  • This allows the DC current interrupting device 1 to interrupt the DC bus B-N and maintain power transmission via the DC bus B-P.
  • the power flow state of each DC transmission line LN in the steady power transmission state may be in either direction.
  • the control unit 100 restores the state of each component to its original state after the DC bus B-N is no longer the fault line.
  • the case where the DC bus B-N becomes the fault line has been described.
  • the case where the fault current flows from the first end e side to the second end f side of the semiconductor circuit breaker 40 has been described.
  • the semiconductor circuit breaker 40 is configured to cut off the current flowing from the first end e side to the second end f side.
  • the DC bus B-P can be similarly cut off and the power transmission through the DC bus B-N can be maintained.
  • the semiconductor circuit breaker 40 can be configured to cut off the fault current in both directions by replacing, for example, the semiconductor circuit breaker 40b shown in FIG. 2B or the semiconductor switch unit 41 with the semiconductor switch unit 41a shown in FIG. 2C or the semiconductor switch unit 41b shown in FIG. 2D.
  • the DC current interruption device 1 can interrupt the DC bus B where the accident X has occurred, regardless of the direction of the fault current flowing due to the accident X, and maintain power transmission through the DC bus B where the accident X has not occurred.
  • the procedure in the control unit 100 in this case should be equivalent to the second operation. Therefore, a detailed explanation of the procedure in the control unit 100 will be omitted.
  • the DC transmission line LN-1 and the DC transmission line LN-2 are connected to each other via the DC bus B-P and the DC bus B-N, and when a current flows from the DC transmission line LN-2 to the DC transmission line LN-1, an accident occurs in the DC transmission line LN-1, and an example of the case in which the control unit 100 cuts off the DC transmission line LN-1 will be described as the third operation.
  • Figs. 17 to 24 show the flow of current in the DC current interrupting device 1 in a state in which each component is controlled by the control unit 100.
  • the control unit 100 cuts off the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred by controlling the open state, closed state, on state, and off state of each component in the following procedure.
  • the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred is also referred to as the "accident line”
  • the DC transmission line LN-2 other than the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred is also referred to as the "healthy line.”
  • Step 3-1) First, as in the first operation, the control unit 100 opens the disconnector 20-P-1 belonging to the auxiliary line P-1 of the DC transmission line LN-1 (fault line) where the fault X has occurred, and opens the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 (healthy line) where the fault X has not occurred. Even in this case, as shown in FIG. 19, in the DC current interrupting device 1, an arc A is generated between the contacts of each disconnector 20 that has been opened, and a current (fault current) flows from the DC transmission line LN-2 to the DC transmission line LN-1 via each of the DC buses B-P and B-N.
  • Step 3-2 Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the on state, as in the first operation. As a result, the capacitor in the commutation circuit 30 discharges the charge, and a negative voltage based on the DC bus B-P is applied to the DC bus B-N.
  • FIG. 20 shows a state in which a commutation current CC flows according to the negative voltage applied by the commutation circuit 30.
  • the commutation current CC that flows in response to the application of a negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30 reduces the fault current flowing through the disconnector 20-P-1 and the disconnector 20-N-2 that were opened in step 3-1 to approximately zero.
  • step 3-2 as in the first operation, if the fault current between both poles of each disconnector 20 becomes substantially zero due to the power flow state of the fault current after each disconnector 20 is opened in step 3-1, the control unit 100 does not need to operate the commutation circuit 30 in step 3-2.
  • Step 3-3 After that, when the voltage of the capacitor in the commutation circuit 30 becomes equal to or greater than a specified value, the control unit 100 operates the commutation circuit 30 to the on state, similar to the first operation. As a result, the fault current commutated to the semiconductor circuit breaker 40 is in a bypass state, flowing without passing through the capacitor in the commutation circuit 30, as shown in FIG. 21.
  • Step 3-4) Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the off state, as in the first operation.
  • the fault current of the DC transmission line LN-1 is interrupted and becomes substantially zero (transitions to a substantially zero state).
  • FIG. 22 shows a state in which the fault current of the DC transmission line LN-1 flows through the arrester 50.
  • the control unit 100 may also turn off the thyristor provided in the commutation circuit 30 in step 3-4, or in the next step 3-5.
  • Step 3-5 Next, similarly to the first operation, the control unit 100 opens the disconnector 20-N-1 belonging to the auxiliary line N-1 of the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred after the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 becomes zero (for example, after the time has elapsed during which the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 can be considered to have become zero).
  • FIG. 23 shows a state in which the disconnector 20-N-1 is opened when the fault current no longer flows through the DC transmission line LN-1.
  • the DC current interrupting device 1 as shown in FIG. 23, the current flowing from the DC transmission line LN-2 via the DC bus B-P does not flow through the DC transmission line LN-1. In other words, the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred is interrupted.
  • the DC current interruption device 1 is a dual-circuit device, the transmission of DC current from the healthy DC transmission line LN-2 is stopped.
  • Step 3-6 Next, the control unit 100 closes the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 where the fault X has not occurred. This completes the operation of the control unit 100 to electrically cut off the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred.
  • the DC current interrupting device 1 maintains the state in which the transmission of DC current from the DC transmission line LN-2, which is a healthy line, is stopped.
  • Figure 24 shows a state in which the current flowing from the DC transmission line LN-2, which is a healthy line, via the DC bus B-P and the DC bus B-N, respectively, is no longer flowing to the DC transmission line LN-1, which is the fault line.
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the fault line and the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the healthy line to extinguish the arc A caused by the fault current, and after the fault current becomes zero, the control unit 100 controls the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the fault line to interrupt the fault line.
  • the fault line can be cut off in a similar manner even when the number of lines of the DC current circuit breaker 1 is four or more.
  • the procedure for controlling the open state, closed state, on state, and off state of each component in the control unit 100 should be equivalent to the first operation, second operation, and third operation. Therefore, a detailed description of the procedure in the control unit 100 when the number of lines of the DC current circuit breaker 1 is four or more will be omitted.
  • the semiconductor circuit breaker 40 and the commutation circuit 30, which are applied to a multi-terminal DC power transmission system and require the use of high-voltage semiconductor components, leading to high costs, are made common to all DC power transmission lines LN (reducing the number of high-voltage semiconductor components), and when an accident occurs in any DC power transmission line LN or DC bus B, the DC power transmission line LN or DC bus B in which the accident has occurred can be interrupted. And, with the DC current interrupting device 1 of the first embodiment, when there is a DC power transmission line LN or DC bus B in which no accident has occurred, the transmission of DC current through the DC power transmission line LN or DC bus B in which no accident has occurred can be maintained.
  • the semiconductor circuit breaker 40 is configured to interrupt the fault current in both directions, so that the fault current flowing through the fault line can be interrupted regardless of the power flow state of the fault line, and power transmission can be maintained without causing steady power loss during DC power transmission on healthy lines.
  • Fig. 25 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interrupting device according to the second embodiment.
  • components having functions common to those of the direct current interrupting device 1 of the first embodiment are given the same reference numerals.
  • Fig. 25 shows an example of a direct current interrupting device 2 applied to a multi-terminal direct current transmission system having n lines (n is a natural number) and configured at nodes of a plurality of direct current transmission lines LN (direct current transmission lines LN-1 to LN-n).
  • the DC current interrupting device 2 includes, for example, a plurality of DC reactors 10 (DC reactors 10-1 to 10-n), a plurality of disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1 to 20-P-n and disconnectors 20-N-1 to 20-N-n), a commutation circuit 30, a semiconductor circuit breaker 40, an arrester 50, an inductor 60, a plurality of auxiliary semiconductor circuit breakers 70 (auxiliary semiconductor circuit breakers 70-1 to 70-n), and a control unit 100.
  • the DC current interrupting device 2 is configured in the same manner as the DC current interrupting device 1 of the first embodiment, with an auxiliary semiconductor circuit breaker 70 added between each auxiliary line N branched off from each DC transmission line LN at a predetermined point (branch point) and a DC bus B-N to which the auxiliary lines N are connected.
  • FIG. 25 shows a DC current interrupting device 2 configured such that the semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n included in the DC current interrupting device 1 are combined into one semiconductor circuit breaker 40, and the arresters 50-1 to 50-n are combined into one arrester 50.
  • This is merely one example, and the configuration of the semiconductor circuit breaker 40 and arrester 50 in the DC current interrupting device 2 shown in FIG. 25 is intended to facilitate the configuration of the DC current interrupting device 2 and the following explanation. Therefore, the number of semiconductor circuit breakers 40 and arresters 50 included in the DC current interrupting device 2 may also be multiple, similar to the DC current interrupting device 1.
  • Each of the auxiliary semiconductor circuit breakers 70-1 to 70-n allows or blocks (cuts off) a current flowing between the first terminal g and the second terminal h.
  • the configuration of each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is, for example, the same as the configuration of the semiconductor circuit breaker 40. That is, each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 includes, for example, a semiconductor switching element and a diode connected in parallel to each other.
  • the gate of the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is controlled (a control voltage is applied) by the control unit 100. That is, the gate of the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is also controlled by the control unit 100 to either an on state (conducting state) or an off state (non-conducting state).
  • the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is also, for example, a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) like the semiconductor switching element included in the semiconductor circuit breaker 40.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 may have a lower withstand voltage than the semiconductor switching element included in the semiconductor circuit breaker 40.
  • the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is not limited to an IGBT, and may be any semiconductor switching element capable of realizing self-extinguishing.
  • Each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 for example, like the semiconductor circuit breaker 40, allows a current to flow from the first end g to the second end h when in the on state, and blocks (cuts off) this current when in the off state.
  • the on state of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is an example of a "conductive state", and the off state is an example of a "non-conductive state”.
  • the semiconductor switching element included in the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is an example of a "semiconductor element capable of cutting off a current flowing between the second auxiliary line and the second DC bus".
  • an auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is provided between each auxiliary line N and the DC bus B-N, and the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 has a semiconductor switching element and a diode, so that the impedance of the auxiliary line N on the DC bus B-N side is high.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 regardless of whether the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is in the on state (i.e., the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 allows current to flow from the first end g side to the second end h side) or in the off state (i.e., the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 blocks (blocks) current flowing from the first end g side to the second end h side), current flows through the auxiliary line P on the DC bus B-P side, which has a lower impedance than the DC bus B-N side. In other words, in the DC current interrupting device 2, the current transmitted between each DC transmission line LN flows mainly through the DC bus B-P side.
  • the DC current interrupting device 2 can transmit power in the same manner as the DC current interrupting device 1, without increasing steady-state power loss during power transmission due to the provision of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 on the DC bus B-N side. Furthermore, in the DC current interrupting device 2, since the impedance of the auxiliary line N on the DC bus B-N side is high, even if the disconnector 20 is opened in response to an accident occurring on one of the DC transmission lines LN or the DC bus B, the size of the arc generated between the contacts of the disconnector 20 on the DC bus B-N side that is opened is smaller than that of the DC current interrupting device 1, making it easier to extinguish the arc.
  • the configuration of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 provided in the DC current interrupting device 2 is not limited to the configuration including the semiconductor switching element and diode described above.
  • Figures 26A to 26D are diagrams showing an example of the configuration of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 provided in the DC current interrupting device 2 of the second embodiment.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a shown in FIG. 26A has a configuration in which, for example, a semiconductor switching element and a diode are connected in parallel to each other.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a is an example of a configuration similar to the semiconductor circuit breaker 40 described above.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a can allow or prevent (block) a current flowing from the first end g to the second end h depending on whether the control unit 100 controls the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a to be in an on state or an off state.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70b shown in FIG. 26B is, for example, configured with one diode.
  • the control unit 100 cannot control it to either the on or off state, and it cuts off the current flowing from the first end g to the second end h.
  • it since it has a simpler configuration than the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a that includes a semiconductor switching element, it is possible to reduce the cost and size when constructing the auxiliary semiconductor circuit breaker 70.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70c shown in FIG. 26C is, for example, composed of one thyristor.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70c can also allow or block (cut off) current flowing from the first end g to the second end h depending on whether the control unit 100 controls it to be in the on or off state. Because the auxiliary semiconductor circuit breaker 70c is composed of one thyristor, it has an easier configuration than the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a, and the cost and size required to construct the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 can be reduced.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70d shown in FIG. 26D is, for example, composed of two thyristors connected in parallel in the opposite directions.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70d is composed of what is called a bidirectional thyristor.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70d can allow or block (cut off) bidirectional current flowing between the first terminal g and the second terminal h depending on whether the auxiliary semiconductor circuit breaker 70d is controlled to be in the on state or the off state by the control unit 100.
  • auxiliary semiconductor circuit breaker 70d is composed of two thyristors (bidirectional thyristors), it is more expensive and larger than the auxiliary semiconductor circuit breaker 70c, but it is easier to configure than the auxiliary semiconductor circuit breaker 70a, so the cost and size of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 can be reduced.
  • an auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is provided between each auxiliary line N and the DC bus B-N.
  • the control unit 100 controls each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 to be in either an on state or an off state.
  • the control unit 100 may control the state of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 to be always in the on state. And, even if an accident occurs in any of the DC transmission lines LN or the DC bus B, the control unit 100 may not change the state of the auxiliary semiconductor circuit breaker 70.
  • the operation of the DC current interrupting device 2 is equivalent to the operation of the DC current interrupting device 1.
  • the control unit 100 may control the on state and off state of each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 according to the direction (current state) of the steady current or the fault current flowing through the auxiliary line N.
  • control unit 100 may operate each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 in the ON state in the steady power transmission state (initial state) of the DC current interrupting device 2, and when an accident occurs in any of the DC transmission lines LN or DC bus B, change the state of each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 in the procedure for interrupting the accident line.
  • the control unit 100 operates the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 connected to the auxiliary line N to which the disconnector 20-N that was opened in procedure 1-1, procedure 2-1, or procedure 3-1 belongs to in the OFF state.
  • control unit 100 closes the disconnector 20-N that was opened in procedure 1-6, procedure 2-5, or procedure 3-6, it operates the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 connected to the auxiliary line N to which the disconnector 20-N to be closed belongs to in the ON state.
  • the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the on state in step 1-2, it operates the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-2 connected to the auxiliary line N-2 to which the disconnector 20-N-2 belongs, and the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-3 connected to the auxiliary line N-3 to which the disconnector 20-N-3 belongs, to the off state.
  • the commutation current CC flows through three paths passing through the disconnectors 20-P-1, 20-N-2, and 20-N-3 that were opened in step 1-1 by the commutation circuit 30 applying a negative voltage to the DC bus B-N (see FIG.
  • the commutation current CC flows only through one path (path via the auxiliary path line N-1 and the auxiliary path P-1) that passes through the disconnector 20-P-1.
  • the fault current flowing through the disconnector 20-P-1 can be made to be approximately zero more quickly by the commutation current CC that flows in response to the application of a negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30.
  • the arc A generated between the contacts of the disconnector 20-P-1 is extinguished more quickly.
  • the commutation circuit 30 allows the commutation current CC to flow only through the path passing through the disconnector 20-P-1, thereby reducing the load on the commutation circuit 30 when applying a negative voltage to the DC bus B-N. Meanwhile, the arc A generated between the contacts of the disconnector 20-N (the disconnector 20-N-2 and the disconnector 20-N-3) belonging to the auxiliary line N in which the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 has been operated to the off state is extinguished as the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is controlled to the off state.
  • control unit 100 operates the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-2 and the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-3 to the on state when the disconnector 20-N-2 and the disconnector 20-N-3, which were opened in step 1-6, are closed.
  • control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the OFF state in step 1-4 (for example, at the same time as operating the semiconductor circuit breaker 40 to the OFF state)
  • the control unit 100 may operate the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-2 and the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-3 to the ON state.
  • control unit 100 may operate each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 in the OFF state in the steady power transmission state (initial state) of the DC current interrupting device 2, and when an accident occurs in any of the DC transmission lines LN or DC bus B, change the state of each auxiliary semiconductor circuit breaker 70 in the procedure for interrupting the accident line.
  • control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 in the ON state in procedure 1-2, procedure 2-2, or procedure 3-2, so that the commutation circuit 30 applies a negative voltage to the DC bus B-N, that is, when the commutation current CC flows through the path that passes through the disconnector 20-P that has been opened in procedure 1-1, procedure 2-1, or procedure 3-1, the control unit 100 operates the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 connected to the auxiliary line N of the path to which the disconnector 20-P that has been opened belongs to in the ON state.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70-1 connected to the auxiliary line N-1 is operated to the ON state.
  • the commutation current CC flows only through one path (path via the auxiliary line N-1 and the auxiliary line P-1) passing through the disconnector 20-P-1.
  • the commutation current CC flows to the disconnector 20-P through the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 operated in the ON state, and the arc generated between the contacts of this disconnector 20-P is extinguished more quickly.
  • the load on the commutation circuit 30 when applying a negative voltage to the DC bus B-N is also reduced, as in the method of operating the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 operated in the ON state to the OFF state.
  • control unit 100 may operate the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 connected to the auxiliary line N to be in the OFF state.
  • the DC current interrupting device 2 like the DC current interrupting device 1, requires the use of high-voltage semiconductor components and therefore is costly, and therefore uses common semiconductor circuit breakers 40 and commutation circuits 30 for all DC transmission lines LN, and if an accident occurs on any of the DC transmission lines LN or DC bus B, that DC transmission line LN or DC bus B can be interrupted. As a result, like the DC current interrupting device 1, the DC current interrupting device 2 can maintain the transmission of DC current through DC transmission lines LN and DC bus B that are not experiencing an accident.
  • an auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is connected between each auxiliary line N and the DC bus B-N.
  • the impedance of the auxiliary line N on the DC bus B-N side becomes high, and even if the disconnector 20 is opened in response to an accident that has occurred, it is possible to easily extinguish the arc that occurs between the contacts of the disconnector 20 on the DC bus B-N side that has been opened.
  • the commutation circuit 30 can also be configured more simply.
  • the semiconductor circuit breaker 40 and the commutation circuit 30, which are applied to a multi-terminal DC power transmission system and require the use of high-voltage semiconductor components, leading to high costs, are made common to all DC power transmission lines LN (reducing the number of high-voltage semiconductor components), and when an accident occurs in any DC power transmission line LN or DC bus B, the DC power transmission line LN or DC bus B where the accident has occurred is cut off, and DC current transmission can be maintained through the DC power transmission line LN or DC bus B where no accident has occurred.
  • the DC current interrupting device 2 of the second embodiment also interrupts the fault current flowing through the fault line regardless of the power flow state of the fault line, and power transmission can be maintained without generating steady power loss during DC power transmission in a healthy line by configuring the semiconductor circuit breaker 40 to cut off the fault current in both directions.
  • the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 by configuring the auxiliary semiconductor circuit breaker 70 to be connected between each auxiliary line N and the DC bus B-N, the impedance of the auxiliary line N on the DC bus B-N side can be increased, making it easier to extinguish the arc that occurs between the contacts of the disconnector 20 on the DC bus B-N side that has been opened in response to an accident that has occurred.
  • the commutation circuit 30 can be configured more simply, and the cost of the DC current interrupting device 2 of the second embodiment can also be reduced.
  • Fig. 27 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interrupting device according to the third embodiment.
  • components having functions common to the direct current interrupting device 1 of the first embodiment or the direct current interrupting device 2 of the second embodiment are given the same reference numerals.
  • Fig. 27 shows an example of a direct current interrupting device 3 applied to a multi-terminal direct current transmission system having n lines (n is a natural number) and configured at nodes of a plurality of direct current transmission lines LN (direct current transmission lines LN-1 to LN-n).
  • the DC current interrupter 3 includes, for example, a plurality of DC reactors 10 (DC reactors 10-1 to 10-n), a plurality of disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1 to 20-P-n and disconnectors 20-N-1 to 20-N-n), a commutation circuit 30, a semiconductor circuit breaker 40, an arrester 50, an inductor 60, a disconnector 80, and a control unit 100.
  • FIG. 27 also shows a DC current interrupting device 3 configured in a manner similar to that of the DC current interrupting device 2 of the second embodiment, in which the semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n of the DC current interrupting device 1 are combined into one semiconductor circuit breaker 40, and the arresters 50-1 to 50-n are combined into one arrester 50; however, the number of semiconductor circuit breakers 40 and arresters 50 of the DC current interrupting device 3 may also be multiple, similar to that of the DC current interrupting device 1.
  • the DC current interrupting device 3 has a configuration in which components having a function of interrupting a fault line connected in series between two DC buses B in the DC current interrupting device 1 are connected in parallel between the two DC buses B. For this reason, a disconnector 80 is added to the DC current interrupting device 3. More specifically, in the DC current interrupting device 3, a parallel circuit of the semiconductor circuit breaker 40 and the arrester 50 is connected between the DC bus B-P and the DC bus B-N, and a series circuit in which the disconnector 80, the commutation circuit 30, and the inductor 60 are connected in series in this order is connected between the DC bus B-P and the DC bus B-N.
  • the two auxiliary lines branched off in each DC transmission line LN are connected to the corresponding DC bus B via the parallel circuit of the semiconductor circuit breaker 40 and the arrester 50, or the series circuit of the disconnector 80, the commutation circuit 30, and the inductor 60.
  • the disconnector 80 is a mechanical contact switch, similar to the disconnector 20.
  • the disconnector 80 is controlled by the control unit 100 to be in either an open state or a closed state, similar to the disconnector 20.
  • the disconnector 80 is an example of a "third mechanical contact.”
  • Figs. 28 to 36 show the flow of current in the DC current interrupting device 3 in a state in which each component is controlled by the control unit 100.
  • the control unit 100 cuts off the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred by controlling the open state, closed state, on state, and off state of each component in the following procedure.
  • the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred is also referred to as the "fault line”
  • the DC transmission lines LN other than the DC transmission line LN-1 where the accident X has occurred that is, the DC transmission lines LN-2 and LN-3 where the accident X has not occurred, are also referred to as the "healthy lines.”
  • Step 4-1 First, the control unit 100, like the first operation, opens the disconnector 20-P-1 belonging to the auxiliary line P-1 of the DC transmission line LN-1 (fault line) where the fault X has occurred, and opens the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 (healthy line) where the fault X has not occurred, and the disconnector 20-N-3 belonging to the auxiliary line N-3 of the DC transmission line LN-3 (healthy line). Even in this case, as shown in FIG.
  • an arc A is generated between the contacts of each disconnector 20 that has been opened, and a current (fault current) flows from the DC transmission line LN-3 to the DC transmission line LN-1 and the DC transmission line LN-2 via the DC bus B-P and the DC bus B-N, respectively.
  • Step 4-2) Next, the control unit 100 operates the commutation circuit 30 to the on state. As a result, the capacitor in the commutation circuit 30 discharges its charge, and the commutation circuit 30 applies a negative voltage to the DC bus B-N, with the DC bus B-P as the reference.
  • Figure 31 shows a state in which a commutation current CC flows according to the negative voltage applied by the commutation circuit 30.
  • Figure 31 shows a state in which a fault current also flows through the path of the series circuit of the commutation circuit 30, the commutation circuit 30, and the inductor 60, which are connected between the DC bus B-P and the DC bus B-N (hereinafter referred to as the "path of the commutation circuit 30").
  • the fault current flowing through the disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1, 20-N-2, and 20-N-3) that were opened in step 4-1 becomes approximately zero due to the commutation current CC that flows in response to the application of a negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30. This causes the arc A that has been generated between the contacts of each disconnector 20 that was opened in step 4-1 to be extinguished.
  • Step 4-3) Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the on state. As a result, the commutation current CC and the fault current that flow in response to the application of a negative voltage to the DC bus B-N by the commutation circuit 30 also flow through the semiconductor circuit breaker 40.
  • Figure 32 shows a state in which the commutation current CC and the fault current that flow in response to the negative voltage applied by the commutation circuit 30 also flow through the semiconductor circuit breaker 40.
  • Step 4-4 After that, when the voltage of the capacitor in the commutation circuit 30 becomes equal to or greater than a specified value, the control unit 100 operates the commutation circuit 30 in the off state. As a result, the fault current flowing through the path of the commutation circuit 30 becomes approximately zero. The fault current is then commutated to the semiconductor circuit breaker 40, as shown in FIG. 33.
  • the disconnector 20 is opened in step 4-1, the fault current between both poles of the disconnector 20 may become approximately zero depending on the direction in which the fault current flows (power flow state). In this case, the control unit 100 does not need to operate the commutation circuit 30 in step 4-4.
  • Step 4-5 Next, the control unit 100 operates the semiconductor circuit breaker 40 to the off state. As a result, the fault current of the DC transmission line LN-1 is interrupted in the DC current interrupting device 3, and the current becomes substantially zero (transitions to a substantially zero state). After that, the fault current continues to flow for a while in the DC current interrupting device 3 due to the surge energy stored in the inductance component in the line, but this surge energy is consumed by the arrester 50.
  • Figure 34 shows the state in which the fault current of the DC transmission line LN-1 flows through the arrester 50.
  • Step 4-6 Next, as in the first operation, the control unit 100 opens the disconnector 20-N-1 belonging to the auxiliary line N-1 of the DC transmission line LN-1 where the fault X occurred after the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 becomes zero (for example, after the time has elapsed during which the fault current flowing through the DC transmission line LN-1 can be considered to have become zero).
  • FIG. 35 shows a state in which the disconnector 20-N-1 is opened when the fault current no longer flows through the DC transmission line LN-1.
  • the DC current interrupter 3 as shown in FIG. 35, a current flows from the DC transmission line LN-3 to the DC transmission line LN-2 via the DC bus B-P.
  • the DC transmission line LN-1 where the fault X occurred is interrupted, and DC current transmission is maintained through healthy lines, albeit only through the DC bus B-P.
  • Step 4-7) Next, the control unit 100 closes the disconnector 20-N-2 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-2 where the fault X has not occurred, and the disconnector 20-N-3 belonging to the auxiliary line N-2 of the DC transmission line LN-3, in the same manner as in the first operation. This completes the operation of the control unit 100 to electrically cut off the DC transmission line LN-1 where the fault X has occurred. This allows the DC current interruption device 3 to maintain the transmission of DC current through a healthy line.
  • Figure 36 shows a state in which current flows from the DC transmission line LN-3, which is a healthy line, to the DC transmission line LN-2, which is a healthy line, via each of the DC buses B-P and B-N.
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the fault line and the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the healthy line to extinguish the arc A caused by the fault current, and after the fault current becomes zero, controls the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the fault line to interrupt the fault line and maintain power transmission through the healthy line.
  • the control unit 100 controls the disconnector 20-P belonging to the auxiliary line P of the fault line and the disconnector 20-N belonging to the auxiliary line N of the healthy line to cause the fault current to flow from the first end e side to the second end f side of the semiconductor circuit breaker 40, and the DC transmission line LN-1 (fault line) is interrupted by interrupting this fault current.
  • the semiconductor circuit breaker 40 is configured to interrupt a bidirectional fault current by replacing, for example, the semiconductor circuit breaker 40b shown in FIG. 2B or the semiconductor switch unit 41 with the semiconductor switch unit 41a shown in FIG. 2C or the semiconductor switch unit 41b shown in FIG.
  • the components controlled by the control unit 100 when interrupting the fault line may be reversed between the auxiliary line P and the auxiliary line N, as in the DC current interrupting device 1.
  • the procedure in the control unit 100 may be equivalent to the fourth operation described above. Therefore, a detailed explanation of the procedures in the control unit 100 will be omitted.
  • the procedure of the control unit 100 when performing the operation of interrupting the DC bus B in the DC current interrupting device 3 may be equivalent to the procedure of the control unit 100 for the second operation in the DC current interrupting device 1, taking into consideration the above-mentioned fourth operation. Therefore, a detailed description of the procedure of the control unit 100 when interrupting the DC bus B in the DC current interrupting device 3 will be omitted.
  • the procedure of the interrupting operation performed by the control unit 100 when the number of lines in the DC current interrupting device 3 is different may also be equivalent to the procedure of the control unit 100 for the third operation in the DC current interrupting device 1, taking into consideration the above-mentioned fourth operation. Therefore, a detailed description of the procedure of the interrupting operation performed by the control unit 100 when the number of lines in the DC current interrupting device 3 is different will be omitted.
  • the DC current interrupting device 3 like the DC current interrupting device 1, requires the use of high-voltage semiconductor components and therefore is costly, and therefore uses common semiconductor circuit breakers 40 and commutation circuits 30 for all DC transmission lines LN, and if an accident occurs on any of the DC transmission lines LN or DC bus B, that DC transmission line LN or DC bus B can be interrupted. As a result, like the DC current interrupting device 1, the DC current interrupting device 3 can maintain the transmission of DC current through DC transmission lines LN and DC bus B that are not experiencing an accident.
  • the semiconductor circuit breaker 40 and the commutation circuit 30, which are applied to a multi-terminal DC power transmission system and require the use of high-voltage semiconductor components, leading to high costs, are made common to all DC power transmission lines LN (reducing the number of high-voltage semiconductor components), and when an accident occurs in any DC power transmission line LN or DC bus B, the DC power transmission line LN or DC bus B where the accident has occurred is cut off, and DC current transmission can be maintained through the DC power transmission line LN or DC bus B where no accident has occurred.
  • the DC current interrupting device 3 of the third embodiment also interrupts the fault current flowing through the fault line regardless of the power flow state of the fault line, and power transmission can be maintained without generating steady power loss during DC power transmission in a healthy line.
  • Fig. 37 is a diagram showing an example of the configuration of a direct current interrupting device according to the fourth embodiment.
  • components having functions common to the direct current interrupting device 1 of the first embodiment, the direct current interrupting device 2 of the second embodiment, and the direct current interrupting device 3 of the third embodiment are given the same reference numerals.
  • Fig. 37 shows an example of a direct current interrupting device 4 that is applied to a multi-terminal direct current transmission system with n lines (n is a natural number) and is configured at the nodes of a plurality of direct current transmission lines LN (direct current transmission lines LN-1 to LN-n).
  • the DC current interrupter 4 includes, for example, a plurality of DC reactors 10 (DC reactors 10-1 to 10-n), a plurality of disconnectors 20 (disconnectors 20-P-1 to 20-P-n and disconnectors 20-N-1 to 20-N-n), a commutation circuit 30, a semiconductor circuit breaker 40, an arrester 50, an inductor 60, a disconnector 80, a circuit breaker 90, and a control unit 100.
  • FIG. 37 also shows a DC current interrupting device 4 in which the semiconductor circuit breakers 40-1 to 40-n included in the DC current interrupting device 1 are combined into one semiconductor circuit breaker 40, and the arresters 50-1 to 50-n are combined into one arrester 50, similar to the DC current interrupting device 2 of the second embodiment and the DC current interrupting device 3 of the third embodiment, but the number of semiconductor circuit breakers 40 and arresters 50 included in the DC current interrupting device 4 may also be multiple, similar to the DC current interrupting device 1.
  • the DC current interrupting device 4 like the DC current interrupting device 3 of the third embodiment, has a configuration in which components having a function for interrupting a fault line connected in series between two DC buses B in the DC current interrupting device 1 are connected in parallel between the two DC buses B, but the way in which they are connected in parallel is different. For this reason, the DC current interrupting device 4 further includes a circuit breaker 90 in addition to the configuration of the DC current interrupting device 3.
  • a parallel circuit of the semiconductor circuit breaker 40 and the arrester 50 is connected between the DC buses B-P and B-N, the disconnector 80 and the circuit breaker 90 are connected in series in this order between the DC buses B-P and B-N, and a series circuit in which the inductor 60 and the commutation circuit 30 are connected in series in this order is connected in parallel between both ends of the circuit breaker 90.
  • the two auxiliary lines branching off from each DC transmission line LN are connected to the corresponding DC bus B via a parallel circuit of a semiconductor circuit breaker 40 and an arrester 50, or a circuit breaker 90 in which a disconnector 80 and a series circuit of an inductor 60 and a commutation circuit 30 are connected in parallel.
  • the circuit breaker 90 is a mechanical contact switch, similar to the circuit breaker 20 and the circuit breaker 80. Similar to the circuit breaker 20 and the circuit breaker 80, the circuit breaker 90 is controlled by the control unit 100 to be in either an open state or a closed state.
  • the circuit breaker 90 is an example of a "fourth mechanical contact.”
  • the control unit 100 controls the open state, closed state, on state, and off state of each component in order to interrupt the faulty line.
  • the procedure of the control unit 100 when performing an operation to interrupt the DC transmission line LN or the DC bus B in which an accident has occurred in the DC current interrupting device 4 may be equivalent to the procedure of the control unit 100 in the DC current interrupting device 3 and the DC current interrupting device 1 (the procedure of the fourth operation, and the first operation, the second operation, and the third operation taking the fourth operation into consideration).
  • the control unit 100 may control the circuit breaker 90 in the same manner as the disconnecting switch 80. Therefore, a detailed description of the procedure of the control unit 100 in the DC current interrupting device 4 will be omitted.
  • the DC current interrupting device 4 like the DC current interrupting device 3, requires the use of high-voltage semiconductor components and therefore is costly, and therefore uses common semiconductor circuit breakers 40 and commutation circuits 30 for all DC transmission lines LN, and if an accident occurs on any of the DC transmission lines LN or DC bus B, that DC transmission line LN or DC bus B can be interrupted. As a result, like the DC current interrupting device 3, the DC current interrupting device 4 can maintain the transmission of DC current through DC transmission lines LN and DC bus B that are not experiencing an accident.
  • the semiconductor circuit breaker 40 and the commutation circuit 30, which are applied to a multi-terminal DC power transmission system and require the use of high-voltage semiconductor components, leading to high costs, are made common to all DC power transmission lines LN (reducing the number of high-voltage semiconductor components), and when an accident occurs in any DC power transmission line LN or DC bus B, the DC power transmission line LN or DC bus B where the accident has occurred is cut off, and DC current transmission can be maintained through the DC power transmission line LN or DC bus B where no accident has occurred.
  • the DC current interrupting device 4 of the fourth embodiment also interrupts the fault current flowing through the fault line regardless of the power flow state of the fault line, and power transmission can be maintained without generating steady power loss during DC power transmission in a healthy line.
  • FIG. 38 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of the DC current interrupting device 3 according to the third embodiment.
  • FIG. 39 is a diagram showing an example of a configuration of a modified example of the DC current interrupting device 4 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 38 and 39 show an example of a DC current interrupting device 3a or a DC current interrupting device 4a that is applied to a multi-terminal DC power transmission system having n lines (n is a natural number) and is configured at the nodes of a plurality of DC transmission lines LN (DC transmission lines LN-1 to LN-n).
  • the DC current interrupting device 3a shown in FIG. 38 is configured in such a way that an auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is added between each auxiliary line N and the DC bus B-N in the DC current interrupting device 3, similarly to the DC current interrupting device 2.
  • auxiliary semiconductor circuit breaker 70 is added between each auxiliary line N and the DC bus B-N in the DC current interrupting device 4, similar to the DC current interrupting device 2.
  • components having functions common to the DC current interrupting device 1, the DC current interrupting device 2, the DC current interrupting device 3, and the DC current interrupting device 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the DC current interrupting device 3 and the DC current interrupting device 4 By configuring the DC current interrupting device 3 and the DC current interrupting device 4 in the configuration of the DC current interrupting device 3a and the DC current interrupting device 4a, as with the DC current interrupting device 2, it is possible to increase the impedance of the auxiliary line N on the DC bus B-N side, and to make it easier to extinguish the arc that occurs between the contacts of the disconnector 20 on the DC bus B-N side that has been opened in response to an accident that has occurred. As a result, in the DC current interrupting device 3a and the DC current interrupting device 4a, as with the DC current interrupting device 2, the commutation circuit 30 can be configured more simply, and the cost of the DC current interrupting device 3a and the DC current interrupting device 4a can be reduced.
  • the procedure of the control unit 100 when performing the operation of interrupting the DC transmission line LN or DC bus B where an accident has occurred in the DC current interrupting device 3a or DC current interrupting device 4a can be easily thought of as being equivalent to the procedure of the control unit 100 in the DC current interrupting device 1 (procedures for the first, second, and third operations) in consideration of the fourth operation in the DC current interrupting device 2 described above. Therefore, a detailed description of the procedure of the control unit 100 in the DC current interrupting device 3a or DC current interrupting device 4a will be omitted.
  • each DC transmission line LN is branched at a predetermined location (branch point) into an auxiliary line P and an auxiliary line N, and the DC buses B corresponding to each auxiliary line are connected via common components (commutation circuit, semiconductor circuit breaker, arrester, and inductor) having the function of interrupting the fault line (DC transmission line LN or DC bus B) where the fault has occurred.
  • common components comprisation circuit, semiconductor circuit breaker, arrester, and inductor
  • the components semiconductor circuit breaker and commutation circuit having the function of interrupting the fault line, which would be costly due to the need to use high-voltage semiconductor components, can be common to all DC transmission lines LN (reducing the number of high-voltage semiconductor components).
  • the control unit controls the open or closed state of the disconnecting switch 20 belonging to the auxiliary line (e.g., auxiliary line P) of the accident line on the upstream side (e.g., DC bus B-P side) of the accident current and the disconnecting switch 20 belonging to the auxiliary line (e.g., auxiliary line N) of the healthy line on the downstream side (e.g., DC bus B-N side) of the accident current, and controls the open, closed, on, and off states of the components having the function of interrupting the accident line, thereby interrupting the accident line.
  • the auxiliary line e.g., auxiliary line P
  • the auxiliary line e.g., auxiliary line N
  • the DC current interrupting device of each embodiment when an accident occurs in any of the DC transmission lines LN or the DC bus B, the accident line is interrupted, and when a healthy line exists, power transmission through the healthy line can be maintained.
  • components that would otherwise be costly due to the need to use high-voltage semiconductor components are standardized for all DC transmission lines LN, reducing costs while also interrupting faulty lines and maintaining normal power transmission through healthy lines.
  • a power interrupter consuming unit having a plurality of DC transmission lines (LN) branched at a predetermined branch point into a first auxiliary line (P) having a first mechanical contact (20-P) and a second auxiliary line (N) having a second mechanical contact (20-N), a first DC bus (B-P) to which the plurality of first auxiliary lines are connected, a second DC bus (B-N) to which the plurality of second auxiliary lines are connected, a semiconductor circuit breaker (40) capable of interrupting a current flowing through the DC transmission lines, and an energy consuming element (50) that consumes energy at least between both ends of the semiconductor circuit breaker.
  • LN DC transmission lines
  • the semiconductor circuit breaker and the diversion circuit can be shared, and the DC transmission line in which an accident has occurred can be interrupted.
  • disconnector 90... circuit breaker, 100... control section, LN, LN-1, LN-2, LN-3, LN-n... DC transmission line, B, B-P, B-N... DC bus, P, P-1, P-2, P-3, P-n, N, N-1, N-2, N-3, N-n... auxiliary line

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

実施形態の直流電流遮断装置は、複数の直流送電線と、第１の直流バスと、第２の直流バスと、遮断消費部と、転流回路と、制御部とを持つ。直流送電線は、所定の分岐点で、第１の機械式接点が設けられた第１の補助線路と、第２の機械式接点が設けられた第２の補助線路とに分岐される。第１の直流バスは、複数の第１の補助線路が接続される。第２の直流バスは、複数の第２の補助線路が接続される。遮断消費部は、直流送電線に流れる電流を遮断可能な半導体遮断器と、少なくとも半導体遮断器の両端の間のエネルギーを消費するエネルギー消費要素とを有する。転流回路は、直流送電線に流れる電流を遮断消費部に転流させる。制御部は、第１の機械式接点、第２の機械式接点、半導体遮断器、転流回路を制御する。

Description

直流電流遮断装置
　本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。
　直流電流遮断装置は、直流送電システムにおいて、直流送電線に流れる電流を遮断するものである。直流送電システムは、従来の交流送電システムに比べ、長距離大電力送電に適用した場合に、低コストで設置可能であり、かつ電力損失が少ない高効率なシステムを構築することが可能である。しかしながら、直流送電システムにおいて送電する直流電流は、従来の交流送電システムにおいて送電する交流電流と比べると、系統事故したときに容易に遮断することができない。つまり、直流送電システムでは、事故が発生した直流送電線を単純な機械接点式の遮断器によって遮断することは難しい。これは、交流電流では、電流がゼロを横切る点（電流ゼロ点）が周期的に存在するのに対して、直流電流では、電流ゼロ点が存在しないためである。このため、直流送電システムでは、直流送電線で事故が発生した際に、この直流送電線に属する機械接点式の遮断器によって事故が発生した直流送電線（事故回線）を遮断することができるように、直流電流遮断装置によって能動的に電流ゼロ点を作る必要がある。このため、能動的に機械接点式の遮断器に電流ゼロ点を作る様々な構成の直流電流遮断装置が検討されている。
　直流電流遮断装置の一つの形態として、機械接点式の遮断器と、半導体素子で構成した半導体遮断器などとを組み合せて構成したものがある。これはハイブリッド方式の直流電流遮断装置と呼ばれるものである。ハイブリッド方式の直流電流遮断装置では、発生して事故によって機械接点式の遮断器に流れる電流（事故電流）を自己消弧が可能な半導体素子に転流させて電流ゼロ点を能動的に作ることで機械接点式の遮断器を電気的に遮断された状態に移行させ、この状態において半導体遮断器で事故電流を遮断する。
　ハイブリッド方式の直流電流遮断装置において、機械接点式の遮断器や、半導体遮断器、事故電流を半導体遮断器に転流させる転流回路（転流素子）は、直流送電線に対して設けられる。このため、複数の直流送電線を備える直流送電システムに適用されるハイブリッド方式の直流電流遮断装置では、直流送電線に応じた数の機械接点式の遮断器や、半導体遮断器、転流回路が設けられることになる。しかしながら、半導体遮断器や転流回路を構成する半導体部品は、ハイブリッド方式の直流電流遮断装置の中でもコストが高い部品である。これは、直流送電システムにおいて直流送電線により送電する電圧が高いため、直流送電線以上の耐圧を持つ高耐圧の半導体部品を採用する必要があるからである。このため、多端子のハイブリッド方式の直流電流遮断装置において、半導体遮断器を複数の直流送電線で共有する構成のものが考えられている。
特許第６８４５３３３号公報
　本発明が解決しようとする課題は、多端子の直流送電システムに適用され、半導体遮断器や転流回路を共通化した上で、事故が発生した直流送電線を遮断することができる直流電流遮断装置を提供することである。
　実施形態の直流電流遮断装置は、複数の直流送電線と、第１の直流バスと、第２の直流バスと、遮断消費部と、転流回路と、制御部とを持つ。複数の直流送電線のそれぞれは、所定の分岐点で、第１の機械式接点が設けられた第１の補助線路と、第２の機械式接点が設けられた第２の補助線路とに分岐される。第１の直流バスは、複数の前記第１の補助線路が接続される。第２の直流バスは、複数の前記第２の補助線路が接続される。遮断消費部は、前記直流送電線に流れる電流を遮断可能な半導体遮断器と、少なくとも前記半導体遮断器の両端の間のエネルギーを消費するエネルギー消費要素とを有する。転流回路は、前記直流送電線に流れる電流を前記遮断消費部に転流させる。制御部は、前記第１の機械式接点および前記第２の機械式接点の開極状態および閉極状態と、前記半導体遮断器の導通状態および非導通状態と、前記転流回路によって前記第１の機械式接点、前記第２の機械式接点、および前記半導体遮断器のいずれか一つあるいは複数を通る経路に電流を流す状態および電流を略ゼロにさせる状態と、を制御する。
第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える半導体遮断器およびアレスタの構成の変形例の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える半導体遮断器およびアレスタの構成の変形例の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える半導体遮断器の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える半導体遮断器の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える半導体遮断器の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路の変形例の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第１の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第２の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第２の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第２の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第２の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第２の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第１の実施形態の直流電流遮断装置における第３の動作について説明するための図。 第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。 第２の実施形態の直流電流遮断装置が備える補助半導体遮断器の構成の一例を示す図。 第２の実施形態の直流電流遮断装置が備える補助半導体遮断器の構成の一例を示す図。 第２の実施形態の直流電流遮断装置が備える補助半導体遮断器の構成の一例を示す図。 第２の実施形態の直流電流遮断装置が備える補助半導体遮断器の構成の一例を示す図。 第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第３の実施形態の直流電流遮断装置における第４の動作について説明するための図。 第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。 第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の変形例の構成の一例を示す図。 第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の変形例の構成の一例を示す図。
　以下、実施形態の直流電流遮断装置を、図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１には、回線数がｎ（ｎは、自然数）である多端子の直流送電システムに適用され、複数の直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎ）の節点部分に構成する直流電流遮断装置１の一例を示している。直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮを所定の箇所（分岐点）で補助線路Ｐと補助線路Ｎとに分岐し、補助線路Ｐ同士が接続された直流バスＢ－Ｐ、および／または補助線路Ｎ同士が接続された直流バスＢ－Ｎによって、それぞれの直流送電線ＬＮの間で直流電流（以下、単に「電流」という）を送電する。
　直流電流遮断装置１は、例えば、複数の直流リアクトル１０（直流リアクトル１０－１～１０－ｎ）と、複数の断路器２０（断路器２０－Ｐ－１～２０－Ｐ－ｎ、および断路器２０－Ｎ－１～２０－Ｎ－ｎ）と、転流回路３０と、複数の半導体遮断器４０（半導体遮断器４０－１～４０－ｎ）と、複数のアレスタ５０（アレスタ５０－１～５０－ｎ）と、インダクタ６０と、制御部１００と、を備える。制御部１００は、図１に示したように、直流電流遮断装置１の内部に備えられる構成に限定されない。制御部１００は、直流電流遮断装置１の外部に備えられてもよい。
　図１においては、直流電流遮断装置１が備える直流リアクトル１０と、断路器２０とのそれぞれが直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎのいずれの直流送電線ＬＮに対応する構成要素であるかを表すために、それぞれの符号の後に「－（ハイフン）」とハイフンに続く数字を付している。さらに、図１においては、直流電流遮断装置１が備える断路器２０と、直流バスＢとのそれぞれが補助線路Ｐあるいは補助線路Ｎのいずれの補助線路に対応する構成要素であるかを表すために、それぞれの符号の後に「－（ハイフン）」とハイフンに続く「Ｐ」または「Ｎ」の符号を付している。以下の説明においては、いずれの直流送電線ＬＮ、あるいはいずれの補助線路に対応する構成要素であるかを区別しない場合には、それぞれの構成要素の符号に付したハイフンとハイフンに続く符号や数字を省略する。
　直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮに直流リアクトル１０が直列に接続され、送電側とは逆側で二つの補助線路（補助線路Ｐと補助線路Ｎ）に分岐されている。そして、直流電流遮断装置１では、それぞれの補助線路に断路器２０が直列に接続されている。例えば、直流送電線ＬＮ－１では、送電側に直流リアクトル１０の第１端が接続され、直流リアクトル１０の第１端とは反対側の第２端側で補助線路Ｐ－１と補助線路Ｎ－１とに分岐されている。補助線路Ｐ－１には、直流リアクトル１０の第２端側に断路器２０－Ｐ－１の第１極ａ－Ｐ－１が接続され、断路器２０－Ｐ－１の第２極ｂ－Ｐ－１が直流バスＢ－Ｐに接続されている。一方、補助線路Ｎ－１には、直流リアクトル１０の第２端側に断路器２０－Ｎ－１の第２極ｄ－Ｎ－１が接続され、断路器２０－Ｎ－１の第１極ａ－Ｎ－１が直流バスＢ－Ｎに接続されている。直流送電線ＬＮ－２～直流送電線ＬＮ－ｎも同様である。直流電流遮断装置１における通常の送電においては、それぞれの直流送電線ＬＮに属する直流リアクトル１０を通り、さらにそれぞれの直流送電線ＬＮを分岐した補助線路において、断路器２０、および直流バスＢのそれぞれを通って電流が流れる。補助線路Ｐは、「第１の補助線路」の一例であり、補助線路Ｎは、「第２の補助線路」の一例である。断路器２０－Ｐは、「第１の機械式接点」の一例であり、断路器２０－Ｎは、「第２の機械式接点」の一例である。直流バスＢ－Ｐは、「第１の直流バス」の一例であり、直流バスＢ－Ｎは、「第２の直流バス」の一例である。
　直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮにおいて分岐した補助線路同士が接続されたそれぞれの直流バスＢが、転流回路３０と、複数の半導体遮断器４０および複数のアレスタ５０と、インダクタ６０とを介して互いに接続されている。つまり、直流電流遮断装置１では、対応する半導体遮断器４０とアレスタ５０との並列回路が複数段（図１では、ｎ段）直列接続された構成と、転流回路３０と、インダクタ６０との直列回路が、二つの直流バスＢの間に直列に接続されている。より具体的には、直流バスＢ－Ｐは、一段目の半導体遮断器４０－１の第１端ｅおよびアレスタ５０－１の第１端に接続され、直流バスＢ－Ｎは、転流回路３０の第２端ｄ側にインダクタ６０を介して接続されている。これにより、直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮにおいて分岐した二つの補助線路が、対応する直流バスＢと、複数段の半導体遮断器４０およびアレスタ５０の並列回路と、転流回路３０と、インダクタ６０とを介して互いに接続されている。転流回路３０は、「転流回路」の一例である。半導体遮断器４０は、「半導体遮断器」の一例であり、アレスタ５０は、「エネルギー消費要素」の一例である。半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成は、「遮断消費部」の一例である。
　直流リアクトル１０は、直流送電線ＬＮに事故が発生した場合に、対応する直流送電線ＬＮにおける電流の変化を抑制する。
　断路器２０は、機械接点式のスイッチである。断路器２０は、制御部１００によって開極状態または閉極状態のいずれかの状態に制御される。
　半導体遮断器４０－１～４０－ｎのそれぞれは、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を遮断する。それぞれの半導体遮断器４０は、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、それぞれの半導体遮断器４０では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続されて第１端ｅとなり、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが互いに接続されて第２端ｆとなっている。半導体スイッチング素子のゲートは、制御部１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、半導体スイッチング素子は、制御部１００によってオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）のいずれかの状態に制御される。半導体スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。それぞれの半導体遮断器４０は、オン状態のときに、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を許容し、オフ状態のときに、この電流を遮断する。半導体遮断器４０のオン状態は、「導通状態」の一例であり、オフ状態は、「非導通状態」の一例である。
　アレスタ５０－１～５０－ｎのそれぞれは、対応する半導体遮断器４０に並列に接続され、半導体遮断器４０がオフ状態に制御された場合に、直流送電線ＬＮや、補助線路Ｐ、補助線路Ｎ、半導体遮断器４０、インダクタ６０のインダクタンス成分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）する。
　直流電流遮断装置１では、一段目の半導体遮断器４０－１の第１端ｅと一段目のアレスタ５０－１の第１端とが直流バスＢ－Ｐに接続され、転流回路３０の第２端ｄ側にインダクタ６０を介して直流バスＢ－Ｎに接続されている。直流電流遮断装置１では、それぞれの半導体遮断器４０とそれぞれのアレスタ５０とが互いに並列に接続されている。従って、直流電流遮断装置１では、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子に対する制御部１００によるオン状態またはオフ状態のいずれかの状態への制御に応じて、直流バスＢ－Ｐ側から直流バスＢ－Ｎ側に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）し、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子が制御部１００によってオフ状態に制御された場合に、サージエネルギーを消費（吸収）する。
　直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成は、図１に示したような、半導体遮断器４０とアレスタ５０との並列回路が複数段直列接続された構成に限定されない。図２Ａおよび図２Ｂは、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０およびアレスタ５０の構成の変形例の一例を示す図である。
　図２Ａには、例えば、複数（図２Ａには二つのみを示している）の半導体スイッチ部４１が互いに同じ向きで直列に接続されている直列回路の構成の半導体遮断器４０ａと、一つのアレスタ５０とが並列接続された構成の一例を示している。半導体スイッチ部４１は、図１に示した一つの半導体遮断器４０の構成と同様の構成である。このため、半導体遮断器４０ａがｎ個の半導体スイッチ部４１が直列接続された構成である場合、半導体遮断器４０ａは、図１に示した半導体遮断器４０－１～４０－ｎを直列接続した構成と等価なものになる。図２Ａに示した半導体遮断器４０ａとアレスタ５０ａとの構成でも、図１に示した複数の半導体遮断器４０と複数のアレスタ５０との構成と同様に、半導体遮断器４０ａの第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流の遮断、およびサージエネルギーの消費（吸収）をすることができる。
　図２Ｂには、例えば、複数（図２Ｂには四つのみを示している）の半導体スイッチ部４１が互いに逆向きで直列に接続されている直列回路の構成の半導体遮断器４０ｂと、一つのアレスタ５０とが並列接続された構成の一例を示している。図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂとアレスタ５０との構成では、図１に示した複数の半導体遮断器４０と複数のアレスタ５０との構成と同様の半導体遮断器４０ｂの第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流の遮断およびサージエネルギーの消費（吸収）に加えて、半導体遮断器４０ｂの第２端ｆ側から第１端ｅ側に流れる電流の遮断およびサージエネルギーの消費（吸収）も行うことができる。つまり、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂとアレスタ５０との構成では、事故が発生した直流送電線ＬＮ（事故回線）において双方向に流れる電流（事故電流）の遮断およびサージエネルギーの消費（吸収）をすることができる。
　図１に示した半導体遮断器４０も含め、図２Ａに示した半導体遮断器４０ａや、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂが備える半導体スイッチ部４１は、別の構成に代えることもできる。図２Ｃ～図２Ｅは、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０（半導体スイッチ部４１も含む）の変形例の構成の一例を示す図である。
　図２Ｃに示した半導体スイッチ部４１ａは、例えば、一つの半導体スイッチ部と一つのダイオードとが直列に接続された直列回路である二つのレグ部と、一つのコンデンサとを備え、これらの構成要素が互いに接続されたブリッジ回路である。図２Ｄに示した半導体スイッチ部４１ｂは、例えば、二つの半導体スイッチ部が互いに同じ向きで直列に接続された直列回路である二つのレグ部と、一つのコンデンサとを備え、これらの構成要素が互いに接続されたブリッジ回路である。半導体スイッチ部４１ａや半導体スイッチ部４１ｂが備える半導体スイッチ部は、図１に示した一つの半導体遮断器４０や、図２Ａに示した半導体遮断器４０ａ、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂが備える半導体スイッチ部４１の構成と同様の構成である。半導体遮断器４０の構成を半導体スイッチ部４１ａや半導体スイッチ部４１ｂに代えたり、半導体遮断器４０ａや半導体遮断器４０ｂにおいて半導体スイッチ部４１を半導体スイッチ部４１ａや半導体スイッチ部４１ｂに代えたりした場合、それぞれの半導体遮断器４０（半導体遮断器４０ａや半導体遮断器４０ｂを含む）は、第１端ｅと第２端ｆとの間に流れる双方向の事故電流を遮断することができる。
　図２Ｅに示した半導体スイッチ部４１ｃは、例えば、一つのコンデンサで構成したものである。半導体遮断器４０の構成を半導体スイッチ部４１ｃに代えたり、半導体遮断器４０ａや半導体遮断器４０ｂにおいて半導体スイッチ部４１を半導体スイッチ部４１ｃに代えたりした場合でも、それぞれの半導体遮断器４０（半導体遮断器４０ａや半導体遮断器４０ｂを含む）は、第１端ｅと第２端ｆとの間に流れる電流を遮断することができる。ただし、図２Ｅに示した半導体スイッチ部４１ｃでは、制御部１００が能動的に半導体スイッチ部４１ｃをオン状態やオフ状態に制御することはできず、コンデンサに蓄積された事故電流のエネルギーが飽和した後にアレスタ５０がこのエネルギーを消費（吸収）することになるため、第１端ｅと第２端ｆとの間に流れる電流を遮断する際の速度は低下する。しかし、図２Ｅに示した半導体スイッチ部４１ｃの構成は、半導体スイッチング素子を備えるそれぞれの半導体スイッチ部４１に比べて容易な構成であるため、半導体遮断器４０や、半導体遮断器４０ａ、半導体遮断器４０ｂを構成する際のコストやサイズを低減することができる。
　転流回路３０は、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流の向きを切り替える。これにより、転流回路３０は、開極状態に制御された転流回路部２０が接続されている補助線路Ｐおよび補助線路Ｎに流れる電流を半導体遮断器４０に移し替える（転流させる）。このとき、制御部１００は、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子をオン状態またはオフ状態のいずれかの状態に制御する。転流回路３０は、例えば、互いに並列に接続されたサイリスタとコンデンサとを備える。より具体的には、転流回路３０では、サイリスタのアノードとコンデンサの第１端（図１では、負極側の一端）とが互いに接続されて第１端ｃとなり、サイリスタのカソードとコンデンサの第２端（図１では、正極側の一端）とが互いに接続されて第２端ｄとなっている。サイリスタのゲートは、制御部１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、サイリスタは、制御部１００によるゲートの制御に応じて、両端の間に流れる電流を許容、あるいは阻止する。これにより、転流回路３０は、制御部１００によるサイリスタのゲートの制御に応じて、開極状態に制御された転流回路部２０が接続されている補助線路Ｐおよび補助線路Ｎに流れる電流を半導体遮断器４０に移し替え（転流させ）、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を略ゼロの状態にさせる。転流回路３０が備えるサイリスタは、「半導体スイッチ部」の一例であり、転流回路３０が備えるコンデンサは、「蓄電要素」の一例である。
　直流電流遮断装置１が備える転流回路３０の構成は、図１に示したような、サイリスタとコンデンサとが互いに並列に接続された構成に限定されない。図３Ａ～図３Ｅは、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備える転流回路３０の変形例の構成の一例を示す図である。
　図３Ａに示した転流回路３０ａは、例えば、一つの半導体スイッチ部と一つのダイオードとが直列に接続された直列回路である二つのレグ部と、一つのコンデンサとを備え、これらの構成要素が互いに接続されたブリッジ回路である。転流回路３０ａのレグ部が備えるダイオードは、「電流整流素子」の一例である。図３Ｂに示した転流回路３０ｂは、例えば、二つの半導体スイッチ部が互いに同じ向きで直列に接続された直列回路である二つのレグ部と、一つのコンデンサとを備え、これらの構成要素が互いに接続されたブリッジ回路である。図３Ｃに示した転流回路３０ｃは、例えば、一つの半導体スイッチ部と一つのコンデンサとを備え、これらの構成要素が互いに並列に接続された並列回路である。転流回路３０ａ、転流回路３０ｂ、および転流回路３０ｃが備えるそれぞれの半導体スイッチ部は、半導体遮断器４０や、半導体遮断器４０ａ、半導体遮断器４０ｂが備える半導体スイッチ部４１と同様に、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、転流回路３０ａ、転流回路３０ｂ、および転流回路３０ｃのそれぞれが備える半導体スイッチ部では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが互いに接続されている。半導体スイッチング素子のゲートは、制御部１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、転流回路３０ａ、転流回路３０ｂ、および転流回路３０ｃのそれぞれが備える半導体スイッチ部は、転流回路３０が備えるサイリスタと同様に、制御部１００によってオン状態またはオフ状態のいずれかの状態に制御される。転流回路３０が備える半導体スイッチ部の半導体スイッチング素子は、半導体遮断器４０や、半導体遮断器４０ａ、半導体遮断器４０ｂが備える半導体スイッチ部４１の半導体スイッチング素子と同様に、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子である。ただし、転流回路３０が備える半導体スイッチ部の半導体スイッチング素子は、半導体遮断器４０や、半導体遮断器４０ａ、半導体遮断器４０ｂが備える半導体スイッチ部４１の半導体スイッチング素子よりも耐圧が低いものであってもよい。転流回路３０が備える半導体スイッチ部の半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。転流回路３０ａ、転流回路３０ｂ、および転流回路３０ｃのそれぞれは、制御部１００による半導体スイッチ部のオン状態またはオフ状態のいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流の電流値を変化させることにより、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を略ゼロの状態にさせる。
　図３Ｄに示した転流回路３０ｄは、例えば、一つのリアクトルと、一つのコンデンサと、一つの半導体スイッチ部として半導体スイッチ（機械接点式のスイッチであってもよい）とを備え、これらの構成要素が直列に接続された直列回路である。図３Ｅに示した転流回路３０ｅは、例えば、一つのリアクトルと、一つのコンデンサと、一つのサイリスタとを備え、これらの構成要素が直列に接続された直列回路である。転流回路３０ｄが備えるスイッチや、転流回路３０ｅが備えるサイリスタは、転流回路３０が備えるサイリスタと同様に、制御部１００によって制御される。つまり、転流回路３０ｄが備えるスイッチは、制御部１００によって開極状態または閉極状態のいずれかの状態に制御され、転流回路３０ｅが備えるサイリスタは、制御部１００によってオン状態またはオフ状態のいずれかの状態に制御される。転流回路３０ｄと転流回路３０ｅとのそれぞれでは、リアクトルとコンデンサとの共振によって電流ゼロ点を生じさせる。これにより、転流回路３０ｄおよび転流回路３０ｅのそれぞれも、制御部１００によるいずれかの状態への制御に応じて、開極状態に制御された転流回路部２０が接続されている補助線路Ｐおよび補助線路Ｎに流れる電流を半導体遮断器４０に移し替え（転流させ）、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を略ゼロの状態にさせる。
　インダクタ６０は、直流送電線ＬＮに事故が発生した場合に、対応する転流回路３０（転流回路３０ａ～転流回路３０ｅを含む）が備えるコンデンサが破損してしまうのを防止する。
　制御部１００は、断路器２０、転流回路３０、および半導体遮断器４０を制御することにより、直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断および導通を制御する。制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することによりそれぞれの構成要素の動作を制御する制御機能を実現するものである。制御部１００の制御機能のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）などによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御部１００の制御機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。ここで、プログラム（ソフトウェア）は、予め制御部１００が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が直流電流遮断装置１あるいは制御部１００の備えるドライブ装置に装着されることで制御部１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。
　このような構成によって、直流電流遮断装置１では、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で、いずれかの直流送電線ＬＮに事故が発生した場合には、その直流送電線ＬＮを遮断することができる。言い換えれば、直流電流遮断装置１では、高耐圧の半導体部品を使用する数を少なくした上で（部品点数を低減させた上で）、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断することができる。
　［直流電流遮断装置１において直流送電線ＬＮを遮断する第１の動作］
　ここで、図４～図１１を参照して、制御部１００が、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断させる第１の動作について説明する。以下の説明においては、直流電流遮断装置１の回線数が三回線（ｎ＝３）であるものとする。そして、直流電流遮断装置１において、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３のそれぞれが直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続され、直流送電線ＬＮ－３から直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が流れているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生したため、制御部１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる場合の一例を、第１の動作として説明する。図４～図１１には、制御部１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置１内の電流の流れを示している。
　直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続されて送電している定常の送電状態（初期状態）では、全ての断路器２０は閉極状態にされている。そして、転流回路３０はオフ状態であり、半導体遮断器４０はオフ状態である。より具体的には、転流回路３０が備えるサイリスタはオフ状態（つまり、転流回路３０は、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を転流させる状態）であり、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子は全てオフ状態（つまり、それぞれの半導体遮断器４０は、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を遮断している状態）である。この場合、直流電流遮断装置１では、図４に示すように、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態である。
　ここで、図５に示すように、直流送電線ＬＮ－１に事故Ｘが発生したものとする。この場合、制御部１００は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御することにより、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を遮断する。以下の説明においては、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を「事故回線」ともいい、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）以外の直流送電線ＬＮ、つまり、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３を「健全回線」ともいう。
　（手順１－１）：まず、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）の補助線路Ｐ－１に属する断路器２０－Ｐ－１を開極状態にさせる。さらに、制御部１００は、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２（健全回線）の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２と、直流送電線ＬＮ－３（健全回線）の補助線路Ｎ－３に属する断路器２０－Ｎ－３とのそれぞれを開極状態にさせる。つまり、制御部１００は、補助線路Ｐにおいて事故回線に属する機械接点式のスイッチを開極状態にさせ、補助線路Ｎにおいて健全回線に属する機械接点式のスイッチを開極状態にさせる。この場合でも、直流電流遮断装置１では、図６に示すように、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流（事故電流）が流れている状態である。これは、機械接点式のスイッチであるそれぞれの断路器２０を開極状態にさせただけでは、開極状態にさせたそれぞれの断路器２０の接点間に生じたアークＡによって、直流送電線ＬＮを電気的に遮断させた状態（遮断状態）にはならないからである。
　（手順１－２）：次に、制御部１００は、半導体遮断器４０をオン状態に動作させる。より具体的には、制御部１００は、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子を全てオン状態（つまり、それぞれの半導体遮断器４０は、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を遮断していない状態）にさせる。これにより、転流回路３０は、コンデンサが電荷を放電し、直流バスＢ－Ｐを基準とした負電圧を直流バスＢ－Ｎに印加する。図７には、転流回路３０が印加した負電圧に応じた電流（以下、「転流電流」ともいう）ＣＣが流れている状態を示している。この転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって、手順１－１において開極状態にさせた断路器２０（断路器２０－Ｐ－１と、断路器２０－Ｎ－２および断路器２０－Ｎ－３）に流れる事故電流は、略ゼロの状態になる。これにより、手順１－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０の接点間に生じたアークＡが消弧される。ここで、手順１－１において断路器２０を開極状態にさせた後、事故電流の流れる方向（潮流状態）によっては、断路器２０の両極間の事故電流が略ゼロの状態となることもあり得る。この場合、制御部１００は、手順１－２において、転流回路３０を動作させなくてもよい。
　転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって手順１－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０に流れる事故電流が略ゼロの状態になると、事故電流は半導体遮断器４０に転流する。
　（手順１－３）：その後、転流回路３０が備えるコンデンサの電圧が規定値以上となった場合、制御部１００は、転流回路３０をオン状態に動作させる。より具体的には、制御部１００は、転流回路３０が備えるサイリスタをオン状態（つまり、転流回路３０は、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を転流させない状態）にさせる。これにより、半導体遮断器４０に転流した事故電流は、図８に示すように、転流回路３０が備えるサイリスタを介して流れるようになる。つまり、事故電流が、転流回路３０が備えるコンデンサを通らずに流れる状態（以下、「バイパス状態」という）になる。
　（手順１－４）：次に、制御部１００は、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる。これにより、直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮ－１の事故電流が遮断され、略ゼロの状態になる（略ゼロの状態に移行する）。その後も、直流電流遮断装置１では、線路中のインダクタンス成分に蓄積されたサージエネルギーによって、事故電流がしばらくの間流れ続けるが、このサージエネルギーは、アレスタ５０によって消費される。図９には、直流送電線ＬＮ－１の事故電流がアレスタ５０を通って流れている状態を示している。ここで、制御部１００は、転流回路３０が備えるサイリスタを、手順１－４においてオフ状態にしてもよいし、次の手順１－５においてオフ状態にしてもよい。
　（手順１－５）：次に、制御部１００は、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになった後（例えば、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになったと見なすことができる時間が経過した後）、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１の補助線路Ｎ－１に属する断路器２０－Ｎ－１を開極状態にさせる。つまり、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１の補助線路Ｎ－１においても、事故回線に属する機械接点式のスイッチを開極状態にさせる。図１０には、直流送電線ＬＮ－１に事故電流が流れなくなった状態で、断路器２０－Ｎ－１を開極状態にした状態を示している。これにより、直流電流遮断装置１では、図１０に示すように、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐを介して直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態になる。つまり、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１が遮断され、直流バスＢ－Ｐのみではあるものの、健全回線による直流電流の送電が維持されている状態になる。
　（手順１－６）：次に、制御部１００は、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２と、直流送電線ＬＮ－３の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－３とのそれぞれを閉極状態にさせる。つまり、制御部１００は、手順１－１において開極状態にさせた、補助線路Ｎにおいて健全回線に属する機械接点式のスイッチを閉極状態に戻す。これにより、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を電気的に遮断する動作を完了する。これにより、直流電流遮断装置１では、健全回線による直流電流の送電が維持される。図１１には、健全回線である直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して、健全回線である直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態を示している。
　このような手順によって、直流電流遮断装置１では、制御部１００が、事故回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐと、健全回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎとを制御して、事故電流によるアークＡを消弧させる。そして、直流電流遮断装置１では、制御部１００が、事故電流がゼロになった後に、事故回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎを制御する。これにより、直流電流遮断装置１では、事故回線を遮断し、健全回線による送電を維持することができる。
　上述した第１の動作では、制御部１００が、事故回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐと、健全回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎとを制御して、事故電流が半導体遮断器４０の第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れるようにし、この事故電流を遮断することによって直流送電線ＬＮ－１（事故回線）を遮断する場合について説明した。これは、半導体遮断器４０の構成が、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を遮断する構成であるためである。言い換えれば、第１の動作において制御部１００は、事故回線を流れる事故電流の上流側を半導体遮断器４０の第１端ｅ側とし、事故電流の下流側を半導体遮断器４０の第２端ｆ側とするように、補助線路Ｐと補助線路Ｎとに属するそれぞれの構成要素とを制御した。しかし、上述したように、半導体遮断器４０は、例えば、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂや、半導体スイッチ部４１を図２Ｃに示した半導体スイッチ部４１ａや図２Ｄに示した半導体スイッチ部４１ｂに代えることにより、双方向の事故電流の遮断する構成にすることができる。この場合、直流電流遮断装置１では、制御部１００が事故回線を遮断する際に制御するそれぞれの構成要素を、補助線路Ｐと補助線路Ｎとで逆にしてもよい。つまり、制御部１００は、事故回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎと、健全回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐとを制御して、事故回線を遮断させてもよい。ただし、この場合でも、事故電流の上流側と下流側との考え方は、第１の動作と同様である。つまり、事故電流の上流側で事故回線に属するそれぞれの構成要素を制御し、事故電流の下流側で健全回線に属するそれぞれの構成要素を制御することに変わりはない。この場合の制御部１００における手順は、第１の動作と等価なものになるようにすればよい。従って、制御部１００における手順に関する再度の詳細な説明は省略する。
　［直流電流遮断装置１において直流バスＢを遮断する第２の動作］
　上述した第１の動作では、直流送電線ＬＮ－１に事故が発生した場合において、この事故回線を遮断させる動作について説明した。しかし、事故は、例えば、直流電流遮断装置１の内部で発生する可能性もあり得る。例えば、図１に示した直流電流遮断装置１の構成において、直流バスＢ－Ｎに事故が発生することも考えられる。この場合、直流バスＢ－Ｎにおいて発生した事故により、直流送電線ＬＮ－１～直流送電線ＬＮ－３に事故電流が流れてしまう。
　ここで、図４および図１２～図１６を参照して、制御部１００が、事故が発生した直流バスＢを遮断させる第２の動作について説明する。以下の説明においては、直流電流遮断装置１の回線数が三回線（ｎ＝３）であるものとする。そして、直流電流遮断装置１において、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３のそれぞれが直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続され、直流送電線ＬＮ－３から直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が流れているときに、直流バスＢ－Ｎにおいて事故が発生したため、制御部１００が、直流バスＢ－Ｎを遮断させる場合の一例を、第２の動作として説明する。図１２～図１６には、制御部１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置１内の電流の流れを示している。
　直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続されて送電している定常の送電状態（初期状態）は、第１の動作と同様に、全ての断路器２０は閉極状態にされている。そして、転流回路３０はオフ状態であり、半導体遮断器４０はオフ状態である（図４参照）。
　ここで、図１２に示すように、直流バスＢ－Ｎに事故Ｘ（例えば、地絡事故）が発生したものとする。この場合、制御部１００は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御することにより、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎを遮断する。以下の説明においては、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎに接続されている直流送電線ＬＮの補助線路Ｎを「事故回線」ともいい、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎ（事故回線）以外の直流バスＢ－Ｐ、つまり、事故Ｘが発生していない直流バスＢ－Ｐに接続されている直流送電線ＬＮの補助線路Ｐを「健全回線」ともいう。
　（手順２－１）：まず、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎ（事故回線）に接続されている全ての直流送電線ＬＮの補助線路Ｎに属するそれぞれの断路器２０－Ｎ（断路器２０－Ｎ－１～２０－Ｎ－３）を開極状態にさせる。つまり、制御部１００は、補助線路Ｎに属する全ての機械接点式のスイッチを開極状態にさせる。この場合でも、直流電流遮断装置１では、図１３に示すように、直流バスＢ－Ｎを介して補助線路Ｎに電流（事故電流）が流れている状態である。これは、第１の動作において直流送電線ＬＮ－１に事故Ｘが発生した場合と同様に、機械接点式のスイッチであるそれぞれの断路器２０－Ｎを開極状態にさせただけでは、開極状態にさせたそれぞれの断路器２０－Ｎの接点間に生じたアークＡによって、直流送電線ＬＮを電気的に遮断させた状態（遮断状態）にはならないからである。
　（手順２－２）：次に、制御部１００は、それぞれの半導体遮断器４０をオン状態に動作させる。これにより、転流回路３０は、コンデンサが電荷を放電し、直流バスＢ－Ｐを基準とした負電圧を直流バスＢ－Ｎに印加する。図１４には、転流回路３０が印加した負電圧に応じた転流電流ＣＣが流れている状態を示している。この転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって、手順２－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０－Ｎに流れる事故電流は、略ゼロの状態になる。これにより、手順２－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０－Ｎの接点間に生じたアークＡが消弧される。ここで、手順２－２でも、第１の動作と同様に、手順２－１においてそれぞれの断路器２０－Ｎを開極状態にさせた後、事故電流の潮流状態によってそれぞれの断路器２０－Ｎの両極間の事故電流が略ゼロの状態となる場合には、制御部１００は、手順２－２において、転流回路３０を動作させなくてもよい。
　転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって手順２－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０－Ｎに流れる事故電流が略ゼロの状態になると、事故電流は半導体遮断器４０に転流する。
　（手順２－３）：その後、転流回路３０が備えるコンデンサの電圧が規定値以上となった場合、制御部１００は、転流回路３０をオン状態に動作させる。これにより、半導体遮断器４０に転流した事故電流は、図１５に示すように、転流回路３０が備えるコンデンサを通らずに流れるバイパス状態になる。
　（手順２－４）：次に、制御部１００は、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる。これにより、直流電流遮断装置１では、直流バスＢ－Ｎの事故電流が遮断され、略ゼロの状態になる（略ゼロの状態に移行する）。その後も、直流電流遮断装置１では、線路中のインダクタンス成分に蓄積されたサージエネルギーによって、事故電流がしばらくの間流れ続けるが、このサージエネルギーは、アレスタ５０によって消費される。図１６には、直流バスＢ－Ｎの事故電流がアレスタ５０を通って流れている状態を示している。ここで、制御部１００は、第２の動作でも、第１の動作と同様に、転流回路３０が備えるサイリスタを、手順２－４においてオフ状態にしてもよいし、オフ状態にしなくてもよい。
　このような手順によって、直流電流遮断装置１では、制御部１００が、事故回線の直流バスＢ－Ｎに接続された全ての補助線路Ｎに属するそれぞれの断路器２０－Ｎを制御して、事故電流によるアークＡを消弧させる。これにより、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎを電気的に遮断する動作を完了する。これにより、直流電流遮断装置１では、事故回線となった直流バスＢ－Ｎを遮断し、健全回線である直流バスＢ－Ｐによって送電を維持することができる。
　（手順２－５）：その後、制御部１００は、直流バスＢ－Ｎが事故回線ではなくなった後（例えば、直流バスＢ－Ｎにおいて発生した事故Ｘに対する改修が完了した後）、直流バスＢ－Ｎに接続された全ての補助線路Ｎに属するそれぞれの断路器２０－Ｎを閉極状態にさせる。つまり、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流バスＢ－Ｎに接続されている補助線路Ｎにおいて開極状態にさせていた機械接点式のスイッチを閉極状態に戻す。これにより、直流電流遮断装置１では、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれの直流バスＢを介した送電状態（初期状態）で直流電流の送電が行われる（図４参照）。
　このような手順によって、直流電流遮断装置１では、制御部１００が、事故回線となった直流バスＢ－Ｎに接続された補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎを制御して、事故電流によるアークＡを消弧させる。これにより、直流電流遮断装置１では、直流バスＢ－Ｎを遮断し、直流バスＢ－Ｐを介した送電を維持することができる。しかも、この場合では、定常の送電状態（初期状態）におけるそれぞれの直流送電線ＬＮの潮流状態は、いずれの方向であってもよい。その後、直流電流遮断装置１では、制御部１００が、直流バスＢ－Ｎが事故回線ではなくなった後に、それぞれの構成要素の状態を元に戻す。
　上述した第２の動作では、直流バスＢ－Ｎが事故回線となった場合について説明した。つまり、事故電流が半導体遮断器４０の第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる場合について説明した。これは、半導体遮断器４０の構成が、第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れる電流を遮断する構成であるためである。しかし、仮に直流バスＢ－Ｐが事故回線となった場合でも、半導体遮断器４０の第１端ｅ側から第２端ｆ側に事故電流が流れる場合には、同様に直流バスＢ－Ｐを遮断し、直流バスＢ－Ｎを介した送電を維持することができる。さらに、上述したように、半導体遮断器４０は、例えば、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂや、半導体スイッチ部４１を図２Ｃに示した半導体スイッチ部４１ａや図２Ｄに示した半導体スイッチ部４１ｂに代えることにより、双方向の事故電流の遮断する構成にすることができる。この場合、直流電流遮断装置１では、事故Ｘにより流れる事故電流の方向にかかわらず、事故Ｘが発生した直流バスＢを遮断し、事故Ｘが発生していない直流バスＢを介した送電を維持することができる。この場合の制御部１００における手順は、第２の動作と等価なものになるようにすればよい。従って、制御部１００における手順に関する再度の詳細な説明は省略する。
　［直流電流遮断装置１において直流送電線ＬＮを遮断する第３の動作］
　上述した第１の動作および第２の動作では、直流電流遮断装置１の回線数が三回線（ｎ＝３）である場合について説明した。しかし、直流電流遮断装置１の回線数は、三回線に限定されるものではなく二回線や四回線以上であってもよい。
　ここで、図１７～図２４を参照して、直流電流遮断装置１の回線数が異なる場合において、制御部１００が、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断させる第３の動作について説明する。以下の説明においては、直流電流遮断装置１の回線数が二回線（ｎ＝２）であるものとする。そして、直流電流遮断装置１において、例えば、直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とのそれぞれが直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続され、直流送電線ＬＮ－２から直流送電線ＬＮ－１に電流が流れているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生したため、制御部１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる場合の一例を、第３の動作として説明する。図１７～図２４には、制御部１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置１内の電流の流れを示している。
　直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とが直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続されて送電している定常の送電状態（初期状態）では、全ての断路器２０は閉極状態にされ、転流回路３０はオフ状態であり、半導体遮断器４０はオフ状態である。この場合、直流電流遮断装置１では、図１７に示すように、直流送電線ＬＮ－２から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１に電流が流れている状態である。
　ここで、図１８に示すように、直流送電線ＬＮ－１に事故Ｘが発生した場合、制御部１００は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御することにより、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を遮断する。以下の説明においては、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を「事故回線」ともいい、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）以外、つまり、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２を「健全回線」ともいう。
　（手順３－１）：まず、制御部１００は、第１の動作と同様に、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）の補助線路Ｐ－１に属する断路器２０－Ｐ－１を開極状態にさせ、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２（健全回線）の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２を開極状態にさせる。この場合でも、直流電流遮断装置１では、図１９に示すように、開極状態にさせたそれぞれの断路器２０の接点間にアークＡが生じて、直流送電線ＬＮ－２から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１に電流（事故電流）が流れている状態である。
　（手順３－２）：次に、制御部１００は、第１の動作と同様に、半導体遮断器４０をオン状態に動作させる。これにより、転流回路３０は、コンデンサが電荷を放電し、直流バスＢ－Ｐを基準とした負電圧を直流バスＢ－Ｎに印加する。図２０には、転流回路３０が印加した負電圧に応じた転流電流ＣＣが流れている状態を示している。この転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって、手順３－１において開極状態にさせた断路器２０－Ｐ－１と、断路器２０－Ｎ－２とのそれぞれに流れる事故電流は、略ゼロの状態になる。これにより、手順３－１において開極状態にさせた断路器２０－Ｐ－１と、断路器２０－Ｎ－２とのそれぞれの接点間に生じたアークＡが消弧される。ここで、手順３－２でも、第１の動作と同様に、手順３－１においてそれぞれの断路器２０を開極状態にさせた後、事故電流の潮流状態によってそれぞれの断路器２０の両極間の事故電流が略ゼロの状態となる場合には、制御部１００は、手順３－２において、転流回路３０を動作させなくてもよい。
　転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって手順３－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０に流れる事故電流が略ゼロの状態になると、事故電流は半導体遮断器４０に転流する。
　（手順３－３）：その後、転流回路３０が備えるコンデンサの電圧が規定値以上となった場合、制御部１００は、第１の動作と同様に、転流回路３０をオン状態に動作させる。これにより、半導体遮断器４０に転流した事故電流は、図２１に示すように、転流回路３０が備えるコンデンサを通らずに流れるバイパス状態になる。
　（手順３－４）：次に、制御部１００は、第１の動作と同様に、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる。これにより、直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮ－１の事故電流が遮断され、略ゼロの状態になる（略ゼロの状態に移行する）。その後、直流電流遮断装置１では、線路中のインダクタンス成分に蓄積されたサージエネルギーによって流れ続けている事故電流が、アレスタ５０によって消費される。図２２には、直流送電線ＬＮ－１の事故電流がアレスタ５０を通って流れている状態を示している。ここで、制御部１００は、第３の動作でも、第１の動作と同様に、転流回路３０が備えるサイリスタを、手順３－４においてオフ状態にしてもよいし、次の手順３－５においてオフ状態にしてもよい。
　（手順３－５）：次に、制御部１００は、第１の動作と同様に、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになった後（例えば、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになったと見なすことができる時間が経過した後）、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１の補助線路Ｎ－１に属する断路器２０－Ｎ－１を開極状態にさせる。図２３には、直流送電線ＬＮ－１に事故電流が流れなくなった状態で、断路器２０－Ｎ－１を開極状態にした状態を示している。これにより、直流電流遮断装置１では、図２３に示すように、直流送電線ＬＮ－２から直流バスＢ－Ｐを介して流れている電流が、直流送電線ＬＮ－１に流れない状態になる。つまり、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１が遮断されている状態になる。言い換えれば、第３の動作では、直流電流遮断装置１が二回線であるため、健全回線である直流送電線ＬＮ－２からの直流電流の送電は停止した状態になる。
　（手順３－６）：次に、制御部１００は、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２を閉極状態にさせる。これにより、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を電気的に遮断する動作を完了する。ここでも、直流電流遮断装置１では、健全回線である直流送電線ＬＮ－２からの直流電流の送電は停止した状態が維持される。図２４には、健全回線である直流送電線ＬＮ－２から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して流れている電流が、事故回線である直流送電線ＬＮ－１には流れなくなっている状態を示している。
　このような手順によって、直流電流遮断装置１では、回線数が異なる場合でも、制御部１００が、事故回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐと、健全回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎとを制御して、事故電流によるアークＡを消弧させ、事故電流がゼロになった後に、事故回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎを制御することにより、事故回線を遮断する。
　上述した第３の動作では、直流電流遮断装置１の回線数が二回線（ｎ＝２）である場合において、制御部１００が直流送電線ＬＮ－１（事故回線）を遮断する場合について説明したが、直流電流遮断装置１の回線数が四回線以上であっても同様に、事故回線を遮断することができる。この場合の制御部１００におけるそれぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御する手順は、第１の動作や、第２の動作、第３の動作と等価なものになるようにすればよい。従って、直流電流遮断装置１の回線数が四回線以上である場合の制御部１００における手順に関する詳細な説明は省略する。
　上記説明したように、第１の実施形態の直流電流遮断装置１によれば、多端子の直流送電システムに適用され、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で（高耐圧の半導体部品の部品点数を低減させた上で）、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断することができる。そして、第１の実施形態の直流電流遮断装置１では、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢが存在する場合には、その事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。
　しかも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１では、半導体遮断器４０を双方向の事故電流の遮断する構成にすることにより、事故回線の潮流状態にかかわらずに事故回線を流れる事故電流を遮断し、健全回線における直流送電時の定常的な電力損失を生じない状態で送電を維持することができる。
　（第２の実施形態）
　以下、第２の実施形態について説明する。図２５は、第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図２５においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図２５には、回線数がｎ（ｎは、自然数）である多端子の直流送電システムに適用され、複数の直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎ）の節点部分に構成する直流電流遮断装置２の一例を示している。
　直流電流遮断装置２は、例えば、複数の直流リアクトル１０（直流リアクトル１０－１～１０－ｎ）と、複数の断路器２０（断路器２０－Ｐ－１～２０－Ｐ－ｎ、および断路器２０－Ｎ－１～２０－Ｎ－ｎ）と、転流回路３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、インダクタ６０と、複数の補助半導体遮断器７０（補助半導体遮断器７０－１～７０－ｎ）と、制御部１００と、を備える。直流電流遮断装置２は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様にそれぞれの直流送電線ＬＮを所定の箇所（分岐点）で分岐したそれぞれの補助線路Ｎと、補助線路Ｎ同士が接続された直流バスＢ－Ｎとの間に、補助半導体遮断器７０が追加された構成である。
　図２５には、直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０－１～４０－ｎを一つの半導体遮断器４０とし、アレスタ５０－１～５０－ｎを一つのアレスタ５０とした構成の直流電流遮断装置２を示している。これはあくまで一例であり、図２５に示した直流電流遮断装置２における半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成は、直流電流遮断装置２の構成や以下の説明を容易にするためのものである。従って、直流電流遮断装置２が備える半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成の数も、直流電流遮断装置１と同様に複数であってもよい。
　補助半導体遮断器７０－１～７０－ｎのそれぞれは、第１端ｇと第２端ｈとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。それぞれの補助半導体遮断器７０の構成は、例えば、半導体遮断器４０の構成と同様である。つまり、それぞれの補助半導体遮断器７０は、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子のゲートは、制御部１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子のゲートも、制御部１００によってオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）のいずれかの状態に制御される。補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子も、例えば、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子と同様に、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子である。ただし、補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子は、半導体遮断器４０が備える半導体スイッチング素子よりも耐圧が低いものであってもよい。補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。それぞれの補助半導体遮断器７０は、例えば、半導体遮断器４０と同様に、オン状態のときに、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を許容し、オフ状態のときに、この電流を阻止（遮断）する。補助半導体遮断器７０のオン状態は、「導通状態」の一例であり、オフ状態は、「非導通状態」の一例である。補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子は、「第２の補助線路と第２の直流バスとの間に流れる電流を遮断可能な半導体素子」の一例である。
　直流電流遮断装置２では、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に補助半導体遮断器７０を備えるため、補助半導体遮断器７０が備える半導体スイッチング素子とダイオードとの半導体素子によって、直流バスＢ－Ｎ側の補助線路Ｎは、インピーダンスが高くなっている。このため、直流電流遮断装置２では、補助半導体遮断器７０がオン状態（つまり、補助半導体遮断器７０は、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を許容している状態）であるか、オフ状態（つまり、補助半導体遮断器７０は、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を阻止（遮断）している状態）であるかにかかわらず、インピーダンスが直流バスＢ－Ｎ側よりも低くなっている直流バスＢ－Ｐ側の補助線路Ｐを介して電流が流れることになる。つまり、直流電流遮断装置２では、それぞれの直流送電線ＬＮの間で送電する電流が、主に直流バスＢ－Ｐ側を介して流れることになる。このため、直流電流遮断装置２でも、直流バスＢ－Ｎ側に補助半導体遮断器７０を備えたことによる送電中の定常的な電力損失が増加することなく、直流電流遮断装置１と同様の送電を行うことができる。さらに、直流電流遮断装置２では、直流バスＢ－Ｎ側の補助線路Ｎのインピーダンスが高くなっているため、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに発生した事故に応じて断路器２０を開極状態にさせた場合でも、開極状態にさせた直流バスＢ－Ｎ側の断路器２０において接点間に生じるアークの大きさは、直流電流遮断装置１よりも小さくなるため、アークを消弧させやすくすることができる。
　直流電流遮断装置２が備える補助半導体遮断器７０の構成は、上述した半導体スイッチング素子とダイオードとを備える構成に限定されない。図２６Ａ～図２６Ｄは、第２の実施形態の直流電流遮断装置２が備える補助半導体遮断器７０の構成の一例を示す図である。
　図２６Ａに示した補助半導体遮断器７０ａは、例えば、半導体スイッチング素子とダイオードとが互いに並列接続された構成である。補助半導体遮断器７０ａは、上述した半導体遮断器４０と同様の構成の一例である。補助半導体遮断器７０ａは、制御部１００によるオン状態またはオフ状態のいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）することができる。
　図２６Ｂに示した補助半導体遮断器７０ｂは、例えば、一つのダイオードで構成されたものである。補助半導体遮断器７０ｂでは、制御部１００がオン状態またはオフ状態のいずれかの状態に制御することはできず、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流の遮断をすることになるが、半導体スイッチング素子を備える補助半導体遮断器７０ａに比べて容易な構成であるため、補助半導体遮断器７０を構成する際のコストやサイズを低減することができる。
　図２６Ｃに示した補助半導体遮断器７０ｃは、例えば、一つのサイリスタで構成されたものである。補助半導体遮断器７０ｃも、制御部１００によるオン状態またはオフ状態のいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）することができる。補助半導体遮断器７０ｃは、一つのサイリスタで構成されているため、補助半導体遮断器７０ａに比べて容易な構成であり、補助半導体遮断器７０を構成する際のコストやサイズを低減することができる。
　図２６Ｄに示した補助半導体遮断器７０ｄは、例えば、互いに逆向きで並列接続された二つのサイリスタで構成されたものである。補助半導体遮断器７０ｄは、いわゆる、双方向サイリスタで構成されたものである。補助半導体遮断器７０ｄは、制御部１００によるオン状態またはオフ状態のいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｇと第２端ｈとの間に流れる双方向の電流を許容、あるいは阻止（遮断）することができる。補助半導体遮断器７０ｄは、二つのサイリスタ（双方向サイリスタ）で構成されているため、補助半導体遮断器７０ｃよりはコストやサイズが高くなるものの、補助半導体遮断器７０ａに比べて容易な構成であるため、補助半導体遮断器７０を構成する際のコストやサイズを低減することができる。
　［直流電流遮断装置２における動作］
　直流電流遮断装置２においても、直流電流遮断装置１と同様に、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合、制御部１００が、事故回線を遮断するために、それぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御する。そして、直流電流遮断装置２において事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断させる動作を行う際の制御部１００の手順は、直流電流遮断装置１における制御部１００の手順（第１の動作や、第２の動作、第３の動作の手順）と等価なものになるようにすればよい。従って、直流電流遮断装置２における制御部１００の手順に関する詳細な説明は省略する。
　ところで、直流電流遮断装置２では、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に補助半導体遮断器７０を備える構成となっている。このため、直流電流遮断装置２では、制御部１００が、それぞれの補助半導体遮断器７０をオン状態またはオフ状態のいずれかの状態に制御している。制御部１００における補助半導体遮断器７０の状態の制御は、常にオン状態に動作させておいてもよい。そして、制御部１００は、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合でも、補助半導体遮断器７０の状態を変更させなくてもよい。この場合、直流電流遮断装置２における動作は、直流電流遮断装置１における動作と等価なものになる。しかし、制御部１００は、補助線路Ｎを流れる定常の電流や事故電流の方向（潮流状態）に応じて、それぞれの補助半導体遮断器７０のオン状態とオフ状態とを制御するようにしてもよい。
　例えば、制御部１００は、直流電流遮断装置２における定常の送電状態（初期状態）では、それぞれの補助半導体遮断器７０をオン状態に動作させておき、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故回線を遮断する手順において、それぞれの補助半導体遮断器７０の状態を変更させてもよい。この場合、制御部１００は、手順１－１や、手順２－１、手順３－１において開極状態にさせた断路器２０－Ｎが属する補助線路Ｎに接続されている補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させる。その後、制御部１００は、手順１－６や、手順２－５、手順３－６において開極状態にさせていた断路器２０－Ｎを閉極状態にさせるときに、閉極状態にさせる断路器２０－Ｎが属する補助線路Ｎに接続されている補助半導体遮断器７０をオン状態に動作させる。
　この場合の一例として、例えば、直流電流遮断装置１における第１の動作について考える。第１の動作において制御部１００は、手順１－２において半導体遮断器４０をオン状態に動作させる前に、断路器２０－Ｎ－２が属する補助線路Ｎ－２に接続されている補助半導体遮断器７０－２と、断路器２０－Ｎ－３が属する補助線路Ｎ－３に接続されている補助半導体遮断器７０－３とをオフ状態に動作させる。これにより、直流電流遮断装置１では、転流回路３０が直流バスＢ－Ｎに負電圧を印加することによって、手順１－１において開極状態にさせた断路器２０－Ｐ－１、断路器２０－Ｎ－２、および断路器２０－Ｎ－３のそれぞれを通る三つの経路に転流電流ＣＣが流れていた（図７参照）が、直流電流遮断装置２では、断路器２０－Ｐ－１を通る一つの経路（経路補助線路Ｎ－１と補助線路Ｐ－１とを介した経路）のみに転流電流ＣＣが流れるようになる。これにより、直流電流遮断装置２では、転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって、断路器２０－Ｐ－１に流れる事故電流を、より早く略ゼロの状態にさせることができる。このことにより、直流電流遮断装置２では、断路器２０－Ｐ－１の接点間に生じたアークＡが、より早く消弧されるようになる。しかも、直流電流遮断装置２では、転流回路３０が、断路器２０－Ｐ－１を通る経路のみに転流電流ＣＣが流れるようになることによって、直流バスＢ－Ｎに負電圧を印加する際の転流回路３０の負荷も軽減される。一方、補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させた補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎ（断路器２０－Ｎ－２および断路器２０－Ｎ－３）の接点間に生じたアークＡは、補助半導体遮断器７０のオフ状態への制御に伴って消弧される。その後、制御部１００は、手順１－６において開極状態にさせていた断路器２０－Ｎ－２および断路器２０－Ｎ－３を閉極状態にさせるときに、補助半導体遮断器７０－２と補助半導体遮断器７０－３とをオン状態に動作させる。制御部１００は、手順１－４において半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる際に（例えば、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させるのと同時に）、補助半導体遮断器７０－２と補助半導体遮断器７０－３とをオン状態に動作させてもよい。
　例えば、制御部１００は、直流電流遮断装置２における定常の送電状態（初期状態）では、それぞれの補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させておき、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故回線を遮断する手順において、それぞれの補助半導体遮断器７０の状態を変更させてもよい。この場合、制御部１００は、手順１－２や、手順２－２、手順３－２において半導体遮断器４０をオン状態に動作させることにより転流回路３０が負電圧を直流バスＢ－Ｎに印加する、つまり、手順１－１や、手順２－１、手順３－１において開極状態にさせた断路器２０－Ｐを通る経路に転流電流ＣＣが流れるときに、開極状態にさせた断路器２０－Ｐが属する経路の補助線路Ｎに接続されている補助半導体遮断器７０をオン状態に動作させる。例えば、第１の動作では、手順１－１において開極状態にさせた事故回線の補助線路Ｐ－１に属する断路器２０－Ｐ－１を通る経路に転流電流ＣＣが流れるときに、補助線路Ｎ－１に接続されている補助半導体遮断器７０－１をオン状態に動作させる。これにより、オフ状態に動作させている補助半導体遮断器７０をオン状態に動作させる方法でも、断路器２０－Ｐ－１を通る一つの経路（経路補助線路Ｎ－１と補助線路Ｐ－１とを介した経路）のみに転流電流ＣＣが流れるようになる。そして、転流電流ＣＣが、オン状態に動作させた補助半導体遮断器７０を介して断路器２０－Ｐに流れ、この断路器２０－Ｐの接点間に生じたアークが、より早く消弧されるようになる。しかも、オフ状態に動作させている補助半導体遮断器７０をオン状態に動作させる方法でも、オン状態に動作させている補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させる方法と同様に、直流バスＢ－Ｎに負電圧を印加する際の転流回路３０の負荷も軽減される。そして、最初からオフ状態である補助半導体遮断器７０が接続されている補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎ（第１の動作では、断路器２０－Ｎ－２および断路器２０－Ｎ－３）の接点間に生じたアークは、オフ状態の補助半導体遮断器７０によって消弧される。その後、制御部１００は、手順１－５や、手順３－５において補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎを開極状態にさせるときに、この補助線路Ｎに接続されている補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させる。制御部１００は、手順１－４や、手順２－４、手順３－４において半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる際に（例えば、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させるのと同時に）、補助線路Ｎに接続されている補助半導体遮断器７０をオフ状態に動作させてもよい。
　このような構成および手順によって、直流電流遮断装置２でも、直流電流遮断装置１と同様に、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、その直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断することができる。これにより、直流電流遮断装置２でも、直流電流遮断装置１と同様に、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。
　しかも、直流電流遮断装置２では、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に補助半導体遮断器７０が接続されている。これにより、直流電流遮断装置２では、直流バスＢ－Ｎ側の補助線路Ｎのインピーダンスが高くなり、発生した事故に応じて断路器２０を開極状態にさせた場合でも、開極状態にさせた直流バスＢ－Ｎ側の断路器２０において接点間に生じるアークを消弧させやすくすることができる。このことにより、直流電流遮断装置２では、転流回路３０を、より簡易な構成することもできる。
　上記説明したように、第２の実施形態の直流電流遮断装置２によれば、直流電流遮断装置１と同様に、多端子の直流送電システムに適用され、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で（高耐圧の半導体部品の部品点数を低減させた上で）、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断し、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。そして、第２の実施形態の直流電流遮断装置２でも、直流電流遮断装置１と同様に、半導体遮断器４０を双方向の事故電流の遮断する構成にすることにより、事故回線の潮流状態にかかわらずに事故回線を流れる事故電流を遮断し、健全回線における直流送電時の定常的な電力損失を生じない状態で送電を維持することができる。
　しかも、第２の実施形態の直流電流遮断装置２では、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に補助半導体遮断器７０を接続した構成にすることにより、直流バスＢ－Ｎ側の補助線路Ｎのインピーダンスを高くして、発生した事故に応じて開極状態にさせた直流バスＢ－Ｎ側の断路器２０において接点間に生じるアークを消弧させやすくすることができる。このことにより、第２の実施形態の直流電流遮断装置２では、転流回路３０をより簡易な構成することもでき、第２の実施形態の直流電流遮断装置２の低コスト化を実現することもできる。
　（第３の実施形態）
　以下、第３の実施形態について説明する。図２７は、第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図２７においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１あるいは第２の実施形態の直流電流遮断装置２と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図２７には、回線数がｎ（ｎは、自然数）である多端子の直流送電システムに適用され、複数の直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎ）の節点部分に構成する直流電流遮断装置３の一例を示している。
　直流電流遮断装置３は、例えば、複数の直流リアクトル１０（直流リアクトル１０－１～１０－ｎ）と、複数の断路器２０（断路器２０－Ｐ－１～２０－Ｐ－ｎ、および断路器２０－Ｎ－１～２０－Ｎ－ｎ）と、転流回路３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、インダクタ６０と、断路器８０と、制御部１００と、を備える。
　図２７にも、第２の実施形態の直流電流遮断装置２と同様に、直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０－１～４０－ｎを一つの半導体遮断器４０とし、アレスタ５０－１～５０－ｎを一つのアレスタ５０とした構成の直流電流遮断装置３を示しているが、直流電流遮断装置３が備える半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成の数も、直流電流遮断装置１と同様に複数であってもよい。
　直流電流遮断装置３は、直流電流遮断装置１において二つの直流バスＢの間に直列に接続されている事故回線を遮断するための機能を有する構成要素が、二つの直流バスＢの間に並列に接続された構成である。このため、直流電流遮断装置３には、断路器８０が追加されている。より具体的には、直流電流遮断装置３では、半導体遮断器４０とアレスタ５０との並列回路が直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとの間に接続され、断路器８０と、転流回路３０と、インダクタ６０とがこの順番に直列接続された直列回路が直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとの間に接続されている。これにより、直流電流遮断装置３では、それぞれの直流送電線ＬＮにおいて分岐した二つの補助線路が、対応する直流バスＢと、半導体遮断器４０およびアレスタ５０の並列回路、あるいは断路器８０、転流回路３０、およびインダクタ６０の直列回路を介して互いに接続されている。
　断路器８０は、断路器２０と同様に、機械接点式のスイッチである。断路器８０も、断路器２０と同様に、制御部１００によって開極状態または閉極状態のいずれかの状態に制御される。断路器８０は、「第３の機械式接点」の一例である。
　［直流電流遮断装置３において直流送電線ＬＮを遮断する第４の動作］
　ここで、図２８～図３６を参照して、制御部１００が、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断させる第４の動作について説明する。以下の説明においては、直流電流遮断装置１における第１の動作と同様に、直流電流遮断装置３の回線数が三回線（ｎ＝３）であるものとする。そして、第１の動作と同様に、直流電流遮断装置３において、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３のそれぞれが直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続され、直流送電線ＬＮ－３から直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が流れているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生したため、制御部１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる場合の一例を、第４の動作として説明する。図２８～図３６には、制御部１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置３内の電流の流れを示している。
　直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バスＢ－Ｐおよび直流バスＢ－Ｎを介して互いに接続されて送電している定常の送電状態（初期状態）では、第１の動作と同様に、全ての断路器２０は閉極状態にされている。そして、第４の動作では、転流回路３０はオフ状態であり、半導体遮断器４０はオフ状態である。さらに、断路器８０は、閉極状態にされている。この場合、直流電流遮断装置３では、図２８に示すように、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態である。
　ここで、図２９に示すように、直流送電線ＬＮ－１に事故Ｘが発生した場合、制御部１００は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御することにより、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を遮断する。以下の説明においては、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を「事故回線」ともいい、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）以外の直流送電線ＬＮ、つまり、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３を「健全回線」ともいう。
　（手順４－１）：まず、制御部１００は、第１の動作と同様に、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１（事故回線）の補助線路Ｐ－１に属する断路器２０－Ｐ－１を開極状態にさせ、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２（健全回線）の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２と、直流送電線ＬＮ－３（健全回線）の補助線路Ｎ－３に属する断路器２０－Ｎ－３とのそれぞれを開極状態にさせる。この場合でも、直流電流遮断装置３では、図３０に示すように、開極状態にさせたそれぞれの断路器２０の接点間にアークＡが生じて、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流（事故電流）が流れている状態である。
　（手順４－２）：次に、制御部１００は、転流回路３０をオン状態に動作させる。これにより、転流回路３０は、コンデンサが電荷を放電し、直流バスＢ－Ｐを基準とした負電圧を直流バスＢ－Ｎに印加する。図３１には、転流回路３０が印加した負電圧に応じた転流電流ＣＣが流れている状態を示している。さらに、図３１には、断路器８０が閉極状態であるため、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとの間に接続されている断路器８０と、転流回路３０と、インダクタ６０との直列回路の経路（以下、「転流回路３０の経路」という）にも事故電流が流れている状態を示している。転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣによって、手順４－１において開極状態にさせた断路器２０（断路器２０－Ｐ－１と、断路器２０－Ｎ－２および断路器２０－Ｎ－３）に流れる事故電流は、略ゼロの状態になる。これにより、手順４－１において開極状態にさせたそれぞれの断路器２０の接点間に生じたアークＡが消弧される。
　（手順４－３）：次に、制御部１００は、半導体遮断器４０をオン状態に動作させる。これにより、転流回路３０による直流バスＢ－Ｎへの負電圧の印加に応じて流れる転流電流ＣＣおよび事故電流は、半導体遮断器４０にも流れるようになる。図３２には、転流回路３０が印加した負電圧に応じた転流電流ＣＣおよび事故電流が、半導体遮断器４０にも電流が流れている状態を示している。
　（手順４－４）：その後、転流回路３０が備えるコンデンサの電圧が規定値以上となった場合、制御部１００は、転流回路３０をオフ状態に動作させる。これにより、転流回路３０の経路に流れる事故電流は、略ゼロの状態になる。そして、事故電流は、図３３に示すように、半導体遮断器４０に転流する。ここで、手順４－１において断路器２０を開極状態にさせた後、事故電流の流れる方向（潮流状態）によっては、断路器２０の両極間の事故電流が略ゼロの状態となることもあり得る。この場合、制御部１００は、手順４－４において、転流回路３０を動作させなくてもよい。
　（手順４－５）：次に、制御部１００は、半導体遮断器４０をオフ状態に動作させる。これにより、直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮ－１の事故電流が遮断され、略ゼロの状態になる（略ゼロの状態に移行する）。その後も、直流電流遮断装置３では、線路中のインダクタンス成分に蓄積されたサージエネルギーによって、事故電流がしばらくの間流れ続けるが、このサージエネルギーは、アレスタ５０によって消費される。図３４には、直流送電線ＬＮ－１の事故電流がアレスタ５０を通って流れている状態を示している。
　（手順４－６）：次に、制御部１００は、第１の動作と同様に、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになった後（例えば、直流送電線ＬＮ－１に流れる事故電流がゼロになったと見なすことができる時間が経過した後）、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１の補助線路Ｎ－１に属する断路器２０－Ｎ－１を開極状態にさせる。図３５には、直流送電線ＬＮ－１に事故電流が流れなくなった状態で、断路器２０－Ｎ－１を開極状態にした状態を示している。これにより、直流電流遮断装置３では、図３５に示すように、直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐを介して直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態になる。つまり、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１が遮断され、直流バスＢ－Ｐのみではあるものの、健全回線による直流電流の送電が維持されている状態になる。
　（手順４－７）：次に、制御部１００は、第１の動作と同様に、事故Ｘが発生していない直流送電線ＬＮ－２の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－２と、直流送電線ＬＮ－３の補助線路Ｎ－２に属する断路器２０－Ｎ－３とのそれぞれを閉極状態にさせる。これにより、制御部１００は、事故Ｘが発生した直流送電線ＬＮ－１を電気的に遮断する動作を完了する。これにより、直流電流遮断装置３では、健全回線による直流電流の送電が維持される。図３６には、健全回線である直流送電線ＬＮ－３から、直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとのそれぞれを介して、健全回線である直流送電線ＬＮ－２に電流が流れている状態を示している。
　このような手順によって、直流電流遮断装置３でも、直流電流遮断装置１と同様に、制御部１００が、事故回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐと、健全回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎとを制御して、事故電流によるアークＡを消弧させ、事故電流がゼロになった後に、事故回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎを制御することにより、事故回線を遮断し、健全回線による送電を維持することができる。
　上述した第４の動作でも、直流電流遮断装置１における第１の動作と同様に、制御部１００が、事故回線の補助線路Ｐに属する断路器２０－Ｐと、健全回線の補助線路Ｎに属する断路器２０－Ｎとを制御して、事故電流が半導体遮断器４０の第１端ｅ側から第２端ｆ側に流れるようにし、この事故電流を遮断することによって直流送電線ＬＮ－１（事故回線）を遮断する場合について説明した。しかし、直流電流遮断装置３でも、半導体遮断器４０が、例えば、図２Ｂに示した半導体遮断器４０ｂや、半導体スイッチ部４１を図２Ｃに示した半導体スイッチ部４１ａや図２Ｄに示した半導体スイッチ部４１ｂに代えることにより、双方向の事故電流の遮断する構成である場合には、直流電流遮断装置１と同様に、制御部１００が事故回線を遮断する際に制御するそれぞれの構成要素を、補助線路Ｐと補助線路Ｎとで逆にしてもよい。この場合の制御部１００における手順は、上述した第４の動作と等価なものになるようにすればよい。従って、制御部１００における手順に関する再度の詳細な説明は省略する。
　［直流電流遮断装置３におけるその他の遮断動作］
　直流電流遮断装置３において直流バスＢを遮断させる動作を行う際の制御部１００の手順は、上述した第４の動作を考慮して、直流電流遮断装置１における第２の動作の制御部１００の手順と等価なものになるようにすればよい。従って、直流電流遮断装置３において直流バスＢを遮断する際の制御部１００の手順に関する詳細な説明は省略する。さらに、直流電流遮断装置３において回線数が異なる場合に制御部１００が行う遮断動作の手順も、上述した第４の動作を考慮して、直流電流遮断装置１における第３の動作の制御部１００の手順と等価なものになるようにすればよい。従って、直流電流遮断装置３において回線数が異なる場合の制御部１００の遮断動作の手順に関する詳細な説明は省略する。
　このような構成および手順によって、直流電流遮断装置３でも、直流電流遮断装置１と同様に、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、その直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断することができる。これにより、直流電流遮断装置３でも、直流電流遮断装置１と同様に、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。
　上記説明したように、第３の実施形態の直流電流遮断装置３によれば、直流電流遮断装置１と同様に、多端子の直流送電システムに適用され、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で（高耐圧の半導体部品の部品点数を低減させた上で）、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断し、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。そして、第３の実施形態の直流電流遮断装置３でも、直流電流遮断装置１と同様に、半導体遮断器４０を双方向の事故電流の遮断する構成にすることにより、事故回線の潮流状態にかかわらずに事故回線を流れる事故電流を遮断し、健全回線における直流送電時の定常的な電力損失を生じない状態で送電を維持することができる。
　（第４の実施形態）
　以下、第４の実施形態について説明する。図３７は、第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図３７においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や、第２の実施形態の直流電流遮断装置２、第３の実施形態の直流電流遮断装置３と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図３７には、回線数がｎ（ｎは、自然数）である多端子の直流送電システムに適用され、複数の直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎ）の節点部分に構成する直流電流遮断装置４の一例を示している。
　直流電流遮断装置４は、例えば、複数の直流リアクトル１０（直流リアクトル１０－１～１０－ｎ）と、複数の断路器２０（断路器２０－Ｐ－１～２０－Ｐ－ｎ、および断路器２０－Ｎ－１～２０－Ｎ－ｎ）と、転流回路３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、インダクタ６０と、断路器８０と、遮断器９０と、制御部１００と、を備える。
　図３７にも、第２の実施形態の直流電流遮断装置２や第３の実施形態の直流電流遮断装置３と同様に、直流電流遮断装置１が備える半導体遮断器４０－１～４０－ｎを一つの半導体遮断器４０とし、アレスタ５０－１～５０－ｎを一つのアレスタ５０とした構成の直流電流遮断装置４を示しているが、直流電流遮断装置４が備える半導体遮断器４０とアレスタ５０との構成の数も、直流電流遮断装置１と同様に複数であってもよい。
　直流電流遮断装置４は、第３の実施形態の直流電流遮断装置３と同様に、直流電流遮断装置１において二つの直流バスＢの間に直列に接続されている事故回線を遮断するための機能を有する構成要素を、二つの直流バスＢの間に並列に接続した構成であるが、その並列接続のしかたが異なる構成である。このため、直流電流遮断装置４には、直流電流遮断装置３の構成に対してさらに遮断器９０が追加されている。より具体的には、直流電流遮断装置４では、半導体遮断器４０とアレスタ５０との並列回路が直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとの間に接続され、断路器８０と遮断器９０とがこの順番で直流バスＢ－Ｐと直流バスＢ－Ｎとの間に直列に接続され、インダクタ６０と転流回路３０とがこの順番に直列接続された直列回路が遮断器９０の両端の間に並列に接続されている。これにより、直流電流遮断装置４では、それぞれの直流送電線ＬＮにおいて分岐した二つの補助線路が、対応する直流バスＢと、半導体遮断器４０およびアレスタ５０の並列回路、あるいは断路器８０とインダクタ６０および転流回路３０の直列回路が並列に接続された遮断器９０とを介して互いに接続されている。
　遮断器９０は、断路器２０や断路器８０と同様に、機械接点式のスイッチである。遮断器９０も、断路器２０や断路器８０と同様に、制御部１００によって開極状態または閉極状態のいずれかの状態に制御される。遮断器９０は、「第４の機械式接点」の一例である。
　［直流電流遮断装置４における動作］
　直流電流遮断装置４においても、直流電流遮断装置３と同様に、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合、制御部１００が、事故回線を遮断するために、それぞれの構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御する。そして、直流電流遮断装置４において事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断させる動作を行う際の制御部１００の手順は、直流電流遮断装置３や直流電流遮断装置１における制御部１００の手順（第４の動作や、第４の動作を考慮した第１の動作、第２の動作、第３の動作の手順）と等価なものになるようにすればよい。このとき、制御部１００は、遮断器９０を、断路器８０と同様に制御すればよい。従って、直流電流遮断装置４における制御部１００の手順に関する詳細な説明は省略する。
　このような構成および手順によって、直流電流遮断装置４でも、直流電流遮断装置３と同様に、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、その直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断することができる。これにより、直流電流遮断装置４でも、直流電流遮断装置３と同様に、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。
　上記説明したように、第４の実施形態の直流電流遮断装置４によれば、直流電流遮断装置３と同様に、多端子の直流送電システムに適用され、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう半導体遮断器４０や転流回路３０を全ての直流送電線ＬＮで共通化した上で（高耐圧の半導体部品の部品点数を低減させた上で）、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断し、事故が発生していない直流送電線ＬＮや直流バスＢによる直流電流の送電を維持することができる。そして、第４の実施形態の直流電流遮断装置４でも、直流電流遮断装置３と同様に、半導体遮断器４０を双方向の事故電流の遮断する構成にすることにより、事故回線の潮流状態にかかわらずに事故回線を流れる事故電流を遮断し、健全回線における直流送電時の定常的な電力損失を生じない状態で送電を維持することができる。
　［直流電流遮断装置３や直流電流遮断装置４の変形例］
　直流電流遮断装置３や直流電流遮断装置４においても、直流電流遮断装置２と同様に、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に補助半導体遮断器７０を接続した構成にすることもできる。図３８は、第３の実施形態に係る直流電流遮断装置３の変形例の構成の一例を示す図である。図３９は、第４の実施形態に係る直流電流遮断装置４の変形例の構成の一例を示す図である。図３８および図３９には、回線数がｎ（ｎは、自然数）である多端子の直流送電システムに適用され、複数の直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－ｎ）の節点部分に構成する直流電流遮断装置３ａあるいは直流電流遮断装置４ａの一例を示している。図３８に示した直流電流遮断装置３ａは、直流電流遮断装置３において、直流電流遮断装置２と同様に、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に、補助半導体遮断器７０が追加された構成である。図３９に示した直流電流遮断装置４ａは、直流電流遮断装置４において、直流電流遮断装置２と同様に、それぞれの補助線路Ｎと直流バスＢ－Ｎとの間に、補助半導体遮断器７０が追加された構成である。図３８および図３９においては、直流電流遮断装置１や、直流電流遮断装置２、直流電流遮断装置３、直流電流遮断装置４と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。
　直流電流遮断装置３や直流電流遮断装置４の構成を、直流電流遮断装置３ａや直流電流遮断装置４ａの構成にすることにより、直流電流遮断装置２と同様に、直流バスＢ－Ｎ側の補助線路Ｎのインピーダンスを高くして、発生した事故に応じて開極状態にさせた直流バスＢ－Ｎ側の断路器２０において接点間に生じるアークを消弧させやすくすることができる。このことにより、直流電流遮断装置３ａや直流電流遮断装置４ａでは、直流電流遮断装置２と同様に、転流回路３０をより簡易な構成することもでき、直流電流遮断装置３ａや直流電流遮断装置４ａの低コスト化を実現することもできる。
　直流電流遮断装置３ａや直流電流遮断装置４ａにおいて事故が発生した直流送電線ＬＮや直流バスＢを遮断させる動作を行う際の制御部１００の手順は、上述した直流電流遮断装置２における第４の動作を考慮して、直流電流遮断装置１における制御部１００の手順（第１の動作や、第２の動作、第３の動作の手順）と等価なものになるようにすれば、容易に考えることができる。従って、直流電流遮断装置３ａや直流電流遮断装置４ａにおける制御部１００の手順に関する詳細な説明は省略する。
　上記に述べたとおり、各実施形態の直流電流遮断装置では、多端子の直流送電システムの節点部分に構成する直流電流遮断装置において、それぞれの直流送電線ＬＮを所定の箇所（分岐点）で補助線路Ｐと補助線路Ｎとに分岐し、それぞれの補助線路に対応する直流バスＢ同士を、事故が発生した事故回線（直流送電線ＬＮや直流バスＢ）を遮断するための機能を有する共通化した構成要素（転流回路、半導体遮断器、アレスタ、およびインダクタ）を介して接続する。これにより、各実施形態の直流電流遮断装置では、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう、事故回線を遮断するための機能を有する構成要素（半導体遮断器や転流回路）を全ての直流送電線ＬＮで共通化する（高耐圧の半導体部品の部品点数を低減させる）ことができる。そして、各実施形態の直流電流遮断装置では、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合に、制御部が、事故電流の上流側（例えば、直流バスＢ－Ｐ側）で事故回線の補助線路（例えば、補助線路Ｐ）に属する断路器２０と、事故電流の下流側（例えば、直流バスＢ－Ｎ側）で健全回線の補助線路（例えば、補助線路Ｎ）に属する断路器２０との開極状態または閉極状態を制御し、事故回線を遮断するための機能を有する構成要素の開極状態、閉極状態、オン状態、オフ状態を制御することによって、事故回線を遮断する。これにより、各実施形態の直流電流遮断装置では、いずれかの直流送電線ＬＮや直流バスＢに事故が発生した場合に事故回線を遮断し、健全回線が存在する場合には、その健全回線による送電を維持することができる。つまり、各実施形態の直流電流遮断装置では、高耐圧の半導体部品を採用する必要があるためにコストが高くなってしまう構成要素を全ての直流送電線ＬＮで共通化してコストを削減するとともに、事故回線の遮断と、健全回線による正常な送電の維持とを行うことができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、所定の分岐点で、第１の機械式接点（２０－Ｐ）が設けられた第１の補助線路（Ｐ）と、第２の機械式接点（２０－Ｎ）が設けられた第２の補助線路（Ｎ）とに分岐された複数の直流送電線（ＬＮ）と、複数の第１の補助線路が接続された第１の直流バス（Ｂ－Ｐ）と、複数の第２の補助線路が接続された第２の直流バス（Ｂ－Ｎ）と、直流送電線に流れる電流を遮断可能な半導体遮断器（４０）と、少なくとも半導体遮断器の両端の間のエネルギーを消費するエネルギー消費要素（５０）とを有する遮断消費部と、直流送電線に流れる電流を遮断消費部に転流させる転流回路（３０）と、第１の機械式接点および第２の機械式接点の開極状態および閉極状態と、半導体遮断器の導通状態（オン状態）および非導通状態（オフ状態）と、転流回路によって第１の機械式接点、第２の機械式接点、および半導体遮断器のいずれか一つあるいは複数を通る経路に電流を流す状態（オン状態）および電流を略ゼロにさせる状態（オフ状態）と、を制御する制御部と、を備えることにより、半導体遮断器や転流回路を共通化した上で、事故が発生した直流送電線を遮断することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１，２，３，３ａ，４，４ａ・・・直流電流遮断装置、１０，１０－１，１０－２，１０－３，１０－ｎ・・・直流リアクトル、２０，２０－Ｐ－１，２０－Ｐ－２，２０－Ｐ－３，２０－Ｐ－ｎ，２０－Ｎ－１，２０－Ｎ－２，２０－Ｎ－３，２０－Ｎ－ｎ・・・断路器、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ・・・転流回路、４０，４０－１，４０－２，４０－ｎ，４０ａ，４０ｂ・・・半導体遮断器、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ・・・半導体スイッチ部、５０，５０－１，５０－２，５０－ｎ・・・アレスタ、６０・・・インダクタ、７０，７０－１，７０－２，７０－ｎ，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ・・・補助半導体遮断器、８０・・・断路器、９０・・・遮断器、１００・・・制御部、ＬＮ，ＬＮ－１，ＬＮ－２，ＬＮ－３，ＬＮ－ｎ・・・直流送電線、Ｂ，Ｂ－Ｐ，Ｂ－Ｎ・・・直流バス、Ｐ，Ｐ－１，Ｐ－２，Ｐ－３，Ｐ－ｎ，Ｎ，Ｎ－１，Ｎ－２，Ｎ－３，Ｎ－ｎ・・・補助線路

Claims (14)

  1. 　所定の分岐点で、第１の機械式接点が設けられた第１の補助線路と、第２の機械式接点が設けられた第２の補助線路とに分岐された複数の直流送電線と、
    　複数の前記第１の補助線路が接続された第１の直流バスと、
    　複数の前記第２の補助線路が接続された第２の直流バスと、
    　前記直流送電線に流れる電流を遮断可能な半導体遮断器と、少なくとも前記半導体遮断器の両端の間のエネルギーを消費するエネルギー消費要素とを有する遮断消費部と、
    　前記直流送電線に流れる電流を前記遮断消費部に転流させる転流回路と、
    　前記第１の機械式接点および前記第２の機械式接点の開極状態および閉極状態と、前記半導体遮断器の導通状態および非導通状態と、前記転流回路によって前記第１の機械式接点、前記第２の機械式接点、および前記半導体遮断器のいずれか一つあるいは複数を通る経路に電流を流す状態および電流を略ゼロにさせる状態と、を制御する制御部と、
    　を備える直流電流遮断装置。
  2. 　前記遮断消費部および前記転流回路は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に直列に接続される、
    　請求項１に記載の直流電流遮断装置。
  3. 　前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に流れる電流を遮断可能な第３の機械式接点、をさらに備え、
    　前記遮断消費部は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に接続され、
    　前記転流回路および前記第３の機械式接点は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に直列に接続される、
    　請求項１に記載の直流電流遮断装置。
  4. 　前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に流れる電流を遮断可能な第３の機械式接点と、
    　前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に流れる電流を遮断可能な第４の機械式接点と、
    　をさらに備え、
    　前記遮断消費部は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に接続され、
    　前記第３の機械式接点および前記第４の機械式接点は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間に直列に接続され、
    　前記転流回路は、前記第４の機械式接点と並列に接続される、
    　請求項１に記載の直流電流遮断装置。
  5. 　前記制御部は、
    　定常の動作のときには、全ての前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極状態にさせ、
    　いずれかの前記直流送電線において事故が発生したときには、
    　　前記事故が発生している前記直流送電線である事故回線の前記第１の補助線路に属する前記第１の機械式接点を開極状態にさせ、
    　　前記事故回線以外の前記直流送電線である健全回線の前記第２の補助線路に属する前記第２の機械式接点を開極状態にさせ、
    　　次に少なくとも前記半導体遮断器を導通状態にさせ、少なくとも開極状態にさせた前記第１の機械式接点を通る経路に流れる電流が前記転流回路により略ゼロの状態にされて前記遮断消費部を通る経路に転流された後、前記半導体遮断器を非導通状態にさせて、前記エネルギー消費要素により前記半導体遮断器を通る経路に流れる電流を略ゼロの状態に移行させることで、前記事故回線に流れる電流を略ゼロの状態にさせる、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記事故回線に流れる電流が略ゼロの状態になった後に、前記事故回線の前記第２の補助線路に属する前記第２の機械式接点を開極状態にさせ、
    　前記健全回線において開極状態にさせた前記第２の機械式接点を閉極状態にさせる、
    　請求項５に記載の直流電流遮断装置。
  7. 　前記制御部は、
    　定常の動作のときには、全ての前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極状態にさせ、
    　前記第１の直流バスあるいは前記第２の直流バスのいずれかにおいて事故が発生したときには、
    　　前記事故が発生している直流バスに接続されている補助線路に属する機械式接点を開極状態にさせ、
    　　次に少なくとも前記半導体遮断器を導通状態にさせ、少なくとも開極状態にさせた前記機械式接点を通る経路に流れる電流が前記転流回路により略ゼロの状態にされて前記遮断消費部を通る経路に転流された後、前記半導体遮断器を非導通状態にさせて、前記エネルギー消費要素により前記半導体遮断器を通る経路に流れる電流を略ゼロの状態に移行させることで、前記事故が発生している直流バスに流れる電流を略ゼロの状態にさせる、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  8. 　前記第２の補助線路と前記第２の直流バスとの間に流れる電流を遮断可能な少なくとも一つの半導体素子を有する補助半導体遮断器、をそれぞれの前記第２の補助線路にさらに備える、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  9. 　前記制御部は、
    　定常の動作のときには、全ての前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極状態にさせ、
    　いずれかの前記直流送電線において事故が発生したときには、
    　　前記事故が発生している前記直流送電線である事故回線の前記第１の補助線路に属する前記第１の機械式接点を開極状態にさせ、
    　　前記事故回線以外の前記直流送電線である健全回線の前記第２の補助線路に属する前記第２の機械式接点を開極状態にさせ、
    　　前記健全回線の前記第２の補助線路に属する前記補助半導体遮断器を動作させ、
    　　次に少なくとも前記半導体遮断器を導通状態にさせ、少なくとも開極状態にさせた前記第１の機械式接点を通る経路に流れる電流が前記転流回路により略ゼロの状態にされて前記遮断消費部を通る経路に転流された後、前記半導体遮断器を非導通状態にさせて、前記エネルギー消費要素により前記半導体遮断器を通る経路に流れる電流を略ゼロの状態に移行させることで、前記事故回線に流れる電流を略ゼロの状態にさせる、
    　請求項８に記載の直流電流遮断装置。
  10. 　前記転流回路は、少なくとも一つの蓄電要素、を備える、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  11. 　前記転流回路は、少なくとも一つの半導体スイッチ部と、少なくとも一つの蓄電要素と、を備える、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  12. 　前記転流回路は、半導体スイッチ部を含む複数のレグ部と、少なくとも一つの蓄電要素とが並列接続されたブリッジ回路である、
    　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
  13. 　前記レグ部は、複数の前記半導体スイッチ部を直列接続した直列回路である、
    　請求項１２に記載の直流電流遮断装置。
  14. 　前記レグ部は、少なくとも一つの半導体スイッチ部と、少なくとも一つの電流整流素子とを直列接続した直列回路である、
    　請求項１２に記載の直流電流遮断装置。
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JP2016225198A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社東芝 直流電流遮断装置
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