【手続補正書】
【提出日】平成29年8月15日(2017.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム電流入力部、受動電流出力部及び制御電流出力部を有する電流分流リアクトルと、
第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部は前記制御電流出力部に接続し、また前記第２端部は前記受動電流出力部に接続する電圧制御リアクトルと、
前記電圧制御リアクトルに並列に接続し、また前記システム電流入力部が受ける故障電流が所定トリガ電流を超えるとき開状態になるように構成する故障トリガ回路と、
前記電圧制御リアクトルに並列に接続し、前記故障電流を受けるように構成する過渡電圧制御回路と、
を備える、固体故障電流リミッタ。
【請求項２】
前記電流分流リアクトルは、さらに、第１回路及び第２回路を有し、前記第１回路及び第２回路は、定常状態作動状況中に磁気的に結合し、また故障状況中に磁気的に減結合して、負荷に分配される電流量を制限し、また定常状態電流及び故障電流の一部を前記故障トリガ回路に流すことができるように構成する、請求項１記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項３】
前記第１回路は、コア周りに巻き付けた第１導電性巻線を有し、前記第２回路は、コア周りに巻き付けた第２導電性巻線を有し、前記第２導電性巻線は前記第１導電性巻線とは逆向きに巻き付ける、請求項２記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項４】
前記第１導電性巻線は、電流を第１方向に搬送するように構成し、前記第２導電性巻線は、電流を前記第１方向とは逆向きの第２方向に搬送するように構成し、前記定常状態作動状況中に前記第１導電性巻線に関連する第１磁界が前記第２導電性巻線の第２磁界に結合するようにする、請求項３記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項５】
前記電流分流リアクトルは、故障状況中に前記第１導電性巻線及び前記第２導電性巻線の双方により前記故障電流を搬送するように構成する、請求項４記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項６】
前記電流分流リアクトルは、前記故障トリガ回路が開状態になるのに応答して、前記故障電流を前記電圧制御リアクトル及び前記過渡電圧制御回路に転流させるように構成する、請求項５記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項７】
前記電圧制御リアクトル及び前記過渡電圧制御回路は、前記故障トリガ回路が開状態になるのに応答してインピーダンスを増大させるように構成し、また前記電流分流リアクトルは、インピーダンスの増大に応答して電流制限リアクタンスを生ずるように構成する、請求項６記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項８】
前記過渡電圧制御回路は、さらに、直列接続した抵抗及びキャパシタンス（ＲＣ）回路と抵抗との並列接続を有する、請求項７記載の固体故障電流リミッタ。
【請求項９】
コア周りに巻き付けた第１導電性巻線及び第２導電性巻線を有し、前記第１導電性巻線は、故障状況中に前記第１導電性巻線及び第２導電性巻線の双方により故障電流を搬送するように構成する、電流分流デバイスと、
前記電流分流デバイスに接続した電圧制御リアクトルと、
前記電圧制御リアクトルに並列に接続した過渡電圧制御回路と、
前記電圧制御リアクトルに並列に接続した固体故障トリガ回路と、
を備え、
前記固体故障トリガ回路は、前記第２導電性巻線を流れる前記故障電流が所定閾値電流より多くなるとき開状態となるように構成し、また前記電圧制御リアクトル及び前記過渡電圧制御回路は、前記固体故障トリガ回路が開状態となるとき、前記第２導電性巻線から前記故障電流を受けるように構成する、固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１０】
前記第１導電性巻線及び第２導電性巻線は、定常状態作動状況中に磁気的に結合し、また定常状態電流及び前記故障電流の一部を前記故障トリガ回路に流すことができるように構成する、請求項９記載の固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１１】
前記第１導電性巻線は、電流を第１方向に搬送するように構成し、前記第２導電性巻線は、電流を前記第１方向とは逆向きの第２方向に搬送するように構成し、前記固体故障電流リミッタシステムの定常状態動作状況中に、前記第１導電性巻線に関連する第１磁界が前記第２導電性巻線の第２磁界に結合するようにする、請求項９記載の固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１２】
前記固体故障トリガ回路は、前記故障電流が所定閾値電流を超える信号を受信するのに応答して開状態になるように構成する、請求項９記載の固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１３】
前記固体故障トリガ回路が開状態になるのに応答して、前記電圧制御リアクトル及び前記過渡電圧制御回路がインピーダンスを増大するように構成する、請求項９記載の固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１４】
前記電流分流デバイスの前記第１導電性巻線及び第２導電性巻線は、故障状況中に磁気的に減結合して負荷に分配される電流量を制限するように構成する、請求項９記載の固体故障電流リミッタシステム。
【請求項１５】
前記電流分流デバイスの前記第１導電性巻線及び第２導電性巻線は、故障状況中に、前記電流分流デバイスの等価インピーダンスを増大して、前記負荷に分配される電流量を制限するように構成する、請求項１４記載の固体故障電流リミッタシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】本発明実施形態による送電又は配電システムにおける故障電流リミッタ（ＦＣＬ）の適用例である。
【図２Ａ】本発明実施形態による送電システムに使用したＦＣＬ回路である。
【図２Ｂ】本発明実施形態による送電システムに使用したＦＣＬ回路である。
【図２Ｃ】本発明実施形態による、コア周りに巻付けた第１導電性巻線及び第２導電性巻線を有するＦＣＬ回路を示す。
【図３Ａ】本発明実施形態による、電磁スイッチ又はヒューズを使用する故障電流感知スイッチ（ＦＣＳＳ：Fault Current Sensing Switch）を示す。
【図３Ｂ】本発明実施形態による、ＩＧＢＴ及びダイオードを使用するＦＣＳＳを示す。
【図３Ｃ】本発明実施形態による、ＩＧＣＴ及びダイオードを使用するＦＣＳＳを示す。
【図３Ｄ】本発明実施形態による、ＩＧＢＴ及びダイオードを使用するＦＣＳＳを示す。
【図４】本発明実施形態による、直列接続した電圧制御リアクトル（ＶＣＲ：Voltage Control Reactor）及び故障トリガ回路（ＦＴＣ：Fault Trigger Circuit）モジュールを使用するＦＣＬを示す。
【図５】本発明実施形態による、直列接続したＦＴＣモジュールを使用するＦＣＬを示す。
【図６】本発明実施形態による、直列接続したＦＴＣモジュールを使用するモジュール式ＦＣＬを示す。
【図７】本発明実施形態による、電流分流リアクトルを含まないＦＣＬ回路を示す。
【図８】本発明実施形態による、アーク火花保護に使用される電流分流リアクトル又は電圧制御リアクトルを含まないＦＣＬ回路を示す。
【図９】本発明実施形態による、フェーズ・トゥ・グラウンド故障を制限するよう変成器のニュートラル・トゥ・グラウンドに使用する電圧制御リアクトルを有するＦＣＬ回路を示す。
【図１０】本発明実施形態による、グラウンド故障電流を抑制するのが必要な箇所でフェーズ・トゥ・グラウンド故障を制限するよう変成器のニュートラル・トゥ・グラウンドに使用する電圧制御リアクトルを有するＦＣＬ回路を示す。
【図１１】本発明実施形態による固体故障電流リミッタの動作方法を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ＣＳＲ２０２を使用して高システム電流を管理し、通常／定常状態電流及び故障電流のより少ない割合部分が個体故障電流トリガ回路２１０に流れるようにすることができる。多くの個体デバイス、例えば、ＩＧＣＴｓ、ＩＧＢＴｓ、及びダイオード等々は、送電ライン１０６に供給される公共システム電流に比べるとより低い電流が定格付けされる。ＣＳＲ２０２は、固体デバイスを用いて、ＳＳＦＣＬ２００を設計することができ、この理由としては、システム電流ＩＴのより少ない部分がＦＴＣ２１０に流れるからである。入来するシステム電流ＩＴは、第１導電性巻線２０４を流れる第１成分ＩＷ１と、第２導電性巻線２０６を流れる第２成分ＩＷ２とに分割される。電流ＩＷ２は、さらに、ＶＣＲ２０８を流れる電流ＩＶＣＲと、ＦＴＣ２１０を流れる電流ＩＦＴＣとに分割される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
故障状況が発生する際、ＳＳＦＣＬ２００を流れる電流は、例えば、図１に示す電流センサ１５０によって増加した故障電流を測定する箇所で急激に増加する。換言すれば、短絡故障状況中に故障電流は通常の定常状態電流を超えて第１導電性巻線２０４及び第２導電性巻線２０６の双方を流れる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
故障電流が所定閾値電流レベルを超えることを示す電流センサ１５０からの信号出力を受け取る際に、少なくとも１個のプロセッサデバイス及びこれに格納された少なくとも１個のメモリデバイスを有するコントローラ１７５（図１に示すような）は、即座にＣＳＲ２０２を「トリップ（作動）」させる。換言すれば、コントローラ１７５及び電流センサ１５０はＳＳＦＣＬ２００を故障状態に移行させる。とくに、第２導電性巻線２０６における電流が所定トリガ電流（例えば、所定閾値電流）を超えるとき、ＦＴＣ２１０は開状態になり、故障電流はＶＣＲ２０８及び（図３Ａ〜３Ｄに３１２，３２２，３３２又は３４２で示すような）過渡過電圧制御回路（ＴＯＣＣ）に転流する。ＦＴＣ２１０が開状態になるとき、ＶＣＲ２０８及びＴＯＣＣ３１２，３２２，３３２又は３４２におけるインピーダンスは、第２導電性巻線２０６を流れる電流を減少するのに十分な程度に高くなり、したがって、ＣＳＲ２０２の磁界相殺を喪失させ、また故障電流リミッタシステム１０００を通過する所定閾値電流を故障電流が超えているという信号（例えば、電流センサから検出した）をＦＴＣ２１０が受け取るとき、開回路となるように動作可能な高電流制限ＦＴＣ２１０を導入する。ＦＴＣ２１０が開状態になるとき、ＦＴＣ２１０を流れていた電流ＩＦＴＣはＶＣＲ２０８及びＴＯＣＣを通過するＩＶＣＲに転流する。ＣＳＲ２０２は、故障電流を負荷１２１，１２３に対する許容可能なピーク間振幅まで制限するのに十分大きな等価インピーダンスを呈する。換言すれば、ＦＣＴ２１０を開状態にすることにより、ＶＣＲ２０８及びＴＯＣＣ３１２，３２２，３３２，又は３４２の高インピーダンスを回路に挿入し、第２導電性巻線２０６を流れる電流を減少する。（例えば、高インピーダンスは、いかなる電流も流れることができない、又は電流の一部が流れることができない回路におけるポイントを意味し、このポイントにおいて、ＶＣＲ２０８及びＴＯＣＣのインピーダンスは、第２導電性巻線２０６のインピーダンスよりも相当高い。）復旧中、又は故障が解消された後、ＦＴＣ２１０は閉状態になり、低インピーダンス回路を有する通常動作条件が確立する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
代案として、ＣＳＲ２０２を持たない故障電流制限回路は、故障電流リミッタに対して強制的に固体スイッチを並列でトリガさせる。このような並列トリガは極めて難題であり、バランスが悪い電流シェアリング及び関連の障害に起因して信頼性が低い。本発明による実施形態は、並列能動故障電流トリガ回路を有する回路設計を回避する。したがって、ＳＳＦＣＬ２００は、極めて低いインピーダンスのデバイスであり、定常状態動作中、システムインピーダンスの１％未満のインピーダンスを挿入する。換言すれば、ＳＳＦＣＬは１％未満の電圧低下を有する。ＶＣＲ２０８には無視できる電流が流れる。例えば、ＳＣＲ２０２が、第１導電性巻線２０４と第２導電性巻線２０６との間に３：１の電流比を有する場合、第２導電性巻線２０６を流れるＦＴＣ分路は総電流の２５％が見込まれる。他の比は、第１導電性巻線２０４及び第２導電性巻線２０６それぞれにおける巻回数Ｎ１及びＮ２の比を変更することによって容易に達成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
電流分流リアクトルは、さらに、第１回路及び第２回路を有し、第１回路及び第２回路は、定常状態作動状況中に磁気的に結合し、また故障状況中に磁気的に減結合して負荷に分配される電流量を制限し、また電流及び故障電流の制限された部分を故障トリガ回路に流すことができるように構成する。第１回路は、コア周りに巻き付けた第１導電性巻線を有し、第２回路は、コア周りに巻き付けた第２導電性巻線を有し、第２導電性巻線は第１導電性巻線とは逆向きに巻き付ける。第１導電性巻線は、電流（通常動作電流）を第１方向に搬送するように構成し、第２導電性巻線は、電流を第１方向とは逆向きの第２方向に搬送するように構成し、固体故障電流リミッタシステムの定常状態動作中に第１導電性巻線に関連する第１磁界が第２導電性巻線の第２磁界に結合するように構成する。電流分流リアクトルは、故障状況中に第１導電性巻線及び第２導電性巻線の双方に故障電流を搬送するように構成する。電流分流リアクトルは、故障トリガ回路が開状態になるのに応答して、前記故障電流を電圧制御リアクトル及び過渡過電圧制御回路に転流させるように構成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016528871.tif 000001
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016528871.tif 000002
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2016528871.tif 000003