(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流線路に流れる直流電流に共振性電流を重畳して電流零点を形成し、該電流零点で前記直流電流を遮断する直流遮断器であって、
前記直流線路に挿入され、定常時において前記直流電流の流路となる遮断部と、
前記遮断部と並列に接続され、前記遮断部の開極後に前記直流電流に共振性電流を重畳させる共振回路と、
前記遮断部と前記共振回路の第１の接続点に一端が接続され、定常時において、前記遮断部とともに前記直流電流の流路を形成する第１の断路部と、
前記遮断部と前記共振回路の第２の接続点に一端が接続され、定常時において、前記遮断部および前記第１の断路部とともに前記直流電流の流路を形成する第２の断路部と、
を備え、
前記共振回路は、
コンデンサおよびリアクトルにより形成され、前記共振性電流を生成する直列回路と、
定常時において前記コンデンサを前記直流線路の直流電位で充電するための充電抵抗と、
前記直列回路の前記コンデンサ側に直列に接続され、前記遮断部の開極後に前記共振性電流を前記直流電流に重畳させる高速開閉スイッチと、
前記第１の接続点に一端が接続され、かつ前記コンデンサと前記リアクトルの接続点に他端が接続され、前記直流線路から前記コンデンサに流れ込む電流を限流する避雷器と、
を備えることを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
前記共振性電流を前記直流電流に重畳させて前記直流電流を遮断した後に前記第１の断路部および前記第２の断路部の少なくとも一方を開極することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項３】
前記高速開閉スイッチは、閉状態としたときに可動極と固定極が非接触の状態を維持しつつ可動極と固定極のギャップ間を放電により電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項４】
前記充電抵抗は、前記コンデンサと前記高速開閉スイッチの接続点に一端が接続され、他端が接地されていることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項５】
前記共振回路は、
前記遮断部を開極して前記直流線路に流れる直流電流を遮断した後に前記共振回路の残留電荷を放電させるための接地開閉器、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項６】
前記直流線路に挿入され、事故電流を検出するためのロゴスキー型の変流器、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項７】
前記遮断部は機械式の開閉器であることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項８】
前記遮断部の操作装置、前記第１の断路部の操作装置および前記第２の断路部の操作装置として、ばね式の操作装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項９】
前記遮断部の操作装置、前記第１の断路部の操作装置および前記第２の断路部の操作装置として、電磁コイル式の操作装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１０】
前記遮断部の操作装置、前記第１の断路部の操作装置および前記第２の断路部の操作装置として、閉極する際の操作方式と開極する際の操作方式が異なる構成の操作装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１１】
前記操作装置は、電磁コイルを使用する操作方式と、ばねを使用する操作方式とを組み合わせた構成であることを特徴とする請求項１０に記載の直流遮断器。
【請求項１２】
前記遮断部、前記第１の断路部および前記第２の断路部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記直流遮断器を前記直流線路に投入する際、前記遮断部を閉極し、次に、前記第１の断路部および前記第２の断路部のうち、前記直列回路側に接続されている方を閉極して前記直流線路に流れている直流電流による前記コンデンサの充電を開始させ、充電完了後、前記第１の断路部および前記第２の断路部のうち、開極状態のものを閉極することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１３】
前記遮断部、前記第１の断路部、前記第２の断路部および前記高速開閉スイッチは真空バルブを備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１４】
前記遮断部、前記第１の断路部、前記第２の断路部および前記高速開閉スイッチの一部は真空バルブを備えた構成であり、残りは絶縁ガスが封入された構成であることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１５】
前記コンデンサとリアクトルからなる直列回路は、前記直流線路を流れる電流の向きが第１の方向の場合および当該第１の方向とは逆向きである第２の方向の場合のいずれの場合にも電流零点を形成可能な共振性電流を生成することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１６】
前記遮断部に直列に接続され、定常時において、前記直流電流の流路を形成する鉄心入りリアクトル、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１７】
前記高速開閉スイッチを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記高速開閉スイッチを投入して前記共振性電流を前記直流電流に重畳させた後、前記コンデンサに初期充電電圧と同極性の電圧が残留している状態で前記高速開閉スイッチを開放することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１８】
前記遮断部の可動極と前記高速開閉スイッチの可動極とを同時に移動させる機構を有し、前記遮断部を閉極する際には前記高速開閉スイッチの開極を同時に行い、かつ前記遮断部を開極する際には前記高速開閉スイッチの閉極を同時に行う開閉制御を１台の操作装置で行うことを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項１９】
前記遮断部は、複数の開閉スイッチを直列に接続した構成であることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項２０】
前記共振回路は、
前記充電抵抗に直列に接続され、前記コンデンサに印加される充電電圧がしきい値を超えた場合に前記コンデンサの充電を停止するためのスイッチ、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項２１】
直流線路に流れる直流電流に共振性電流を重畳して電流零点を形成し、該電流零点で前記直流電流を遮断する直流遮断器であって、
前記直流線路に挿入され、定常時において前記直流電流の流路となる第１の遮断部と、
前記遮断部と並列に接続され、前記第１の遮断部の開極後に前記直流電流に共振性電流を重畳させる共振回路と、
前記第１の遮断部と前記共振回路の第１の接続点に一端が接続され、定常時において、前記第１の遮断部とともに前記直流電流の流路を形成する第２の遮断部と、
前記第１の遮断部と前記共振回路の第２の接続点に一端が接続され、定常時において、前記第１の遮断部および前記第２の遮断部とともに前記直流電流の流路を形成する第３の遮断部と、
を備え、
前記共振回路は、
コンデンサおよびリアクトルにより形成され、前記共振性電流を生成する直列回路と、
定常時において前記コンデンサを前記直流線路の直流電位で充電するための充電抵抗と、
前記直列回路の前記コンデンサ側に直列に接続され、前記第１の遮断部の開極後に、前記共振性電流を前記直流電流に重畳させる高速開閉スイッチと、
前記第１の接続点に一端が接続され、かつ前記コンデンサと前記リアクトルの接続点に他端が接続され、前記直流線路から前記コンデンサに流れ込む電流を限流する避雷器と、
を備え、
前記共振性電流を前記直流電流に重畳させて前記直流電流を遮断した後に前記第２の遮断部または前記第３の遮断部を開極することを特徴とする直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電流を遮断する直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電流を遮断する直流遮断器は、コンデンサとリアクトルからなる共振回路から共振性の電流を重畳することで電流零点を形成し、その電流零点において直流電流の遮断を行っている。従来の直流遮断器としては、例えば、特許文献１に記載の直流遮断器が存在する。特許文献１に記載の直流遮断器は、上述した共振回路のコンデンサを充電しておく交流電源および整流器からなる充電回路を備え、この充電回路によりコンデンサを予め充電しておく。そして、事故が発生するとコンデンサに蓄積されている電荷を放電し、共振性電流を直流電流に重畳して電流零点を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の直流遮断器では、共振回路のコンデンサを充電するための交流電源および充電回路が別途必要となり、装置が大型化するとともに高コスト化するという問題があった。また、十数ミリ秒の高速な遮断時間の確保が困難であった。さらに、直流送電の双極構成時の片極地絡時における正常側の共振回路の保護が不十分であった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化、低コスト化および性能向上の実現が可能な直流遮断器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流線路に流れる直流電流に共振性電流を重畳して電流零点を形成し、該電流零点で前記直流電流を遮断する直流遮断器であって、前記直流線路に挿入され、定常時において前記直流電流の流路となる遮断部と、前記遮断部と並列に接続され、前記遮断部の開極後に前記直流電流に共振性電流を重畳させる共振回路と、前記遮断部と前記共振回路の第１の接続点に一端が接続され、定常時において、前記遮断部とともに前記直流電流の流路を形成する第１の断路部と、前記遮断部と前記共振回路の第２の接続点に一端が接続され、定常時において、前記遮断部および前記第１の断路部とともに前記直流電流の流路を形成する第２の断路部と、を備え、前記共振回路は、コンデンサおよびリアクトルにより形成され、前記共振性電流を生成する直列回路と、定常時において前記コンデンサを前記直流線路の直流電位で充電するための充電抵抗と、前記直列回路の前記コンデンサ側に直列に接続され、前記遮断部の開極後に前記共振性電流を前記直流電流に重畳させる高速開閉スイッチと、前記コンデンサおよび前記高速開閉スイッチに並列に接続され、前記直流線路から前記コンデンサに流れ込む電流を限流する避雷器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、直流遮断器の小型化および低コスト化を実現できるとともに、遮断性能を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる直流遮断器による直流電流遮断動作の一例を示す図
【図３】実施の形態１にかかる直流遮断器内の各部の動作タイミングの一例を示すタイミングチャート
【図４】実施の形態１にかかる直流遮断装置の系統への適用例を示す図
【図５】事故が発生した場合の直流遮断器の各部の電流波形および電圧波形の例を示す図
【図６】事故が発生した場合の直流遮断器の各部の電流波形および電圧波形の他の例を示す図
【図７】事故発生時における直流遮断器内の各部の動作タイミングの一例を示すタイミングチャート
【図８】共振回路の変形例を示す図
【図９】共振回路の変形例を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる直流遮断器による直流電流遮断時の動作例を示す図
【図１１】高速再閉路動作を実行する場合の直流遮断器内の各部の動作タイミングの一例を示すタイミングチャート
【図１２】高速再閉路動作を実行する場合の直流電流遮断動作の一例を示す図
【図１３】実施の形態２にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図１４】実施の形態３にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図１５】実施の形態４にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図１６】連動型操作装置、遮断部および高速開閉スイッチの概念図
【図１７】実施の形態５にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図１８】実施の形態６にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図１９】実施の形態７にかかる直流遮断器の一構成例を示す図
【図２０】実施の形態７にかかる直流遮断装置の系統への適用例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる直流遮断器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は実施の形態１にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる直流遮断器は直流線路１に挿入され、定常時において直流電流の流路となる断路部３ａ、遮断部２、鉄心入りリアクトル１３および断路部３ｂと、遮断部２の開極後に共振性電流を重畳させる共振回路４とを備えている。なお、断路部３ａおよび３ｂのそれぞれは、断路器としての機能を有することとするが、断路器ではなく遮断器としての機能を有するものに置き換えても問題ない。また、鉄心入りリアクトル１３を省略した構成としても、課題を解決するために必要な性能を得ることが可能である。
【００１１】
共振回路４は、コンデンサ５およびリアクトル６からなる直列回路と、遮断部２の開極後に遮断部２と直列回路とを並列接続するための高速開閉スイッチ７と、定常時においてコンデンサ５を直流線路１の直流電位で充電するための充電抵抗９と、コンデンサ５および高速開閉スイッチ７からなる直列回路に対して並列に接続された避雷器８と、を備えている。
【００１２】
高速開閉スイッチ７は、共振性電流を直流線路１に流れる直流電流に重畳する共振性電流投入責務を有する。高速開閉スイッチ７は、極間を閉路させる動作において、可動極が固定極に接触した状態もしくは非接触状態で可動極を停止させる。非接触状態、すなわち、可動極が固定極に接触しない位置で可動極を停止させた状態で極間を閉路させる場合には、可動極と固定極のギャップ間を放電させることにより電気的に接続し、閉路を実現する。閉路動作において固定極と接触しない位置で可動極を停止させるようにした場合、コンタクト電極の接触による電極表面の劣化を防止して耐久性を高めることができる。可動部分がなく、空間ギャップを放電させて閉路とするスイッチも、高速開閉スイッチ７には含まれる。
【００１３】
高速開閉スイッチ７を閉じて極間を閉路させた場合に共振回路４に流れる電流は、避雷器８によって限流される。避雷器８は、例えば金属酸化物バリスタ避雷器であり、コンデンサ５に過電圧が加わるのを抑制することができるとともに事故電流を吸収できる容量を有する。
【００１４】
次に、実施の形態１にかかる直流遮断器の直流電流遮断時の動作について、図１から図７を参照して説明する。
【００１５】
図２は、本実施の形態にかかる直流遮断器の直流電流に逆極性の共振性電流を重畳させた時の直流電流遮断動作の一例を示す図である。図２では、定常時には図１に示した直流線路１上を断路部３ａ側から断路部３ｂ側に向けて電流１p.u.（Per  Unit）が流れる場合の動作例を示している。なお、定常時においてコンデンサ５は充電抵抗９を介して時定数を持って直流線路１の直流電位により充電されている。また、定常時において遮断部２、断路部３ａ，３ｂは閉状態とされ、高速開閉スイッチ７は開状態とされている。
【００１６】
図３は、本実施の形態にかかる直流遮断器内の各部の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートであり、図２に示した動作を実行する際の各部の動作タイミングを示している。
【００１７】
例えば、図２に示した時刻ｔ１において、図１に示した直流線路１で事故（例えば断路部３ｂ側の地絡事故）が発生すると遮断部２には事故点までの回路条件や接地抵抗の値によって決まる、定常時電流（１p.u.）の数倍の事故電流が直流線路１に流れる。なお、時刻ｔ１において、コンデンサ５の充電は完了しているものとする。
【００１８】
直流線路１で事故が発生した場合、本実施の形態の直流遮断器においては、遮断部２の開極動作を開始する。その後、時刻ｔ２において、高速開閉スイッチ７を閉じる。ここで、時刻ｔ２において遮断部２は開極動作途中であっても構わない。本実施の形態では、時刻ｔ２において遮断部２は開極動作途中であり、かつ後述する時刻ｔ３においても開極動作途中であるものとする。高速開閉スイッチ７が閉じると、直流線路１の直流電位による充電が完了しているコンデンサ５が電荷を放電し、図１に破線で示したように、コンデンサ５、リアクトル６、遮断部２、高速開閉スイッチ７のループで共振性電流が流れる。この共振性電流が直流線路１に流れている事故電流に重畳し、図２に示すように、時刻ｔ３において電流零点が形成された時点で、開極動作中の遮断部２の極間におけるアークが消弧され、電流が遮断される。ここで、遮断部２の開極時に発生する過電圧は避雷器８によって制限される。
【００１９】
遮断部２が開極し、さらに極間のアークが時刻ｔ３において消弧されると、遮断部２における事故電流の遮断が完了し、事故電流は共振回路４に共振する。事故電流は共振回路４の避雷器８により限流されるが、図３にも示したように、微小電流が直流線路１に流れ続ける。そのため、直流遮断器は、微小電流を除去するために、断路部３ｂを開極する。以上の動作により、微小電流が遮断され、事故電流の遮断が完了する。なお、断路部３ｂを開極して微小電流を遮断することとしたが、断路部３ｂに代えて断路部３ａを開極するようにしても微小電流の遮断が可能である。また、断路部３ａおよび３ｂを一緒に開極して微小電流を遮断するようにしても構わない。
【００２０】
また、事故の発生により高速開閉スイッチ７を閉じた後は閉状態を維持するようにしても構わないが、遮断部２における事故電流の遮断が完了した後には開状態に戻すようにしても構わない。例えば、事故電流の遮断が完了した後、事故が発生する前のコンデンサ５の充電電圧である初期充電電圧と同等の電圧がコンデンサ５に残留している状態で高速開閉スイッチ７を開状態に戻す。これにより、コンデンサ５からの電荷の放電が停止し、コンデンサ５に電荷を蓄積させ続けることができる。コンデンサ５に電荷が蓄積しているので、直流遮断器を再投入する際の所要時間、すなわち、直流遮断器を投入する前に必要なコンデンサ５の充電時間を短くすることができ、直流遮断器の速やかな再投入を実現できる。遮断部２における事故電流の遮断が完了した後に高速開閉スイッチ７を開状態に戻すこの場合、微小電流は遮断されるので、断路部３ａおよび３ｂの一方または双方を開極する必要がなくなる。遮断部２における事故電流の遮断が完了した後に高速開閉スイッチ７を開状態に戻す場合について、以下に説明する。
【００２１】
図４は、実施の形態１にかかる直流遮断装置の系統への適用例を示す図である。以下の説明では図示した矢印の方向を、通常時に電流が流れる方向である正方向とする。なお、図４では、直流遮断器の構成要素の一部について記載を省略している。図４に示した適用例とする場合、直流遮断器は断路部１６を備える必要がある。直流遮断器は、遮断部２を開極して事故電流を遮断した後、高速開閉スイッチ７を開状態に戻す場合、遮断部２の極間電圧の過渡振動が収束して直流性の回復電圧、すなわち一定の電圧となった時間領域において高速開閉スイッチ７を開路させる。これにより、系統電圧相当の電圧がコンデンサ５に残留する。この状態において、コンデンサ５の残留電荷が対地へ放電されるのを防ぐために断路部１６を開極する。これにより、コンデンサ５が充電された状態を維持できる。なお、断路部１６の開極は、少なくとも遮断部２を再閉極しての系統へ再投入するよりも前に行う。以下、事故点が図示したＦ１の場合とＦ２の場合とに分けて、詳しい動作を説明する。
【００２２】
（Ｆ１点で事故が発生した場合）
Ｆ１点で事故が発生したことに伴い事故電流を遮断した場合の直流遮断器の各部の電流波形および電圧波形を図５に示す。図５に示した例では、上段に示したように、１００ミリ秒を経過した後に遮断部２に流れている事故電流の遮断が完了している。すなわち、遮断部２を開極するとともに高速開閉スイッチ７を閉じることにより事故電流を遮断している。この場合、図５の下段に示したように、事故電流遮断後のコンデンサ５の端子間電圧は、事故の発生を検知して高速開閉スイッチ７を閉じる前の電圧である初期充電状態から逆極性へ反転した状態となる。また、高速開閉スイッチ７の開路および断路部１６の開極は、下段に示したコンデンサ５の端子間電圧の過渡振動期間が終了し、端子間電圧が系統電圧相当の電圧に収束した後の時間領域で行う。
【００２３】
なお、Ｆ１点で事故が発生する前のコンデンサ５のリアクトル６側の端子電圧は系統電圧相当（＝+1.0p.u.）であるが、事故発生と同時に接地電位となることから、リアクトル６側の端子電圧は零に変化する。このとき、コンデンサ５の端子間電圧は初期充電電圧（+1.0p.u.）でそのまま保持されることから、もう一方の端子電圧、すなわち高速開閉スイッチ７側のコンデンサ５の端子電圧は、リアクトル６側の端子電圧を基準として零から-1.0p.u.に変化する。この状態において、高速開閉スイッチ７を閉路することで、遮断部２に流れる事故電流へ逆極性の共振性電流を重畳し、遮断部２の極間電流に零点を形成し、事故電流を遮断する。事故電流遮断後の遮断部２が開放されている状態では、遮断部２のＦ１点側の端子電圧は零、もう一方の端子電圧は+1.0p.u.である。よって、コンデンサ５の端子電圧は、リアクトル６側が零、高速開閉スイッチ７側は、コンデンサ５に極性反転した電圧が残留したことにより、事故電流の遮断前とは逆極性の+1.0p.u.となる。
【００２４】
遮断部２を再投入した場合にＦ１点の電位が+1.0p.u.に回復すると想定すると、遮断部２の再投入後は、コンデンサ５のリアクトル６側の端子電圧が+1.0p.u.、高速開閉スイッチ７側の端子電圧が+2.0p.u.へ跳ね上がるが、高速開閉スイッチ７の開路および断路部１６の開極によって、コンデンサ５の放電および充電経路が絶たれているため、コンデンサ５の端子間電圧は-1.0p.u.のままとなる。この-1.0p.u.のコンデンサ５の残留電圧を次回の事故電流を遮断する際に利用する。これにより、直流遮断器の速やかな再投入を実現できる。なお、遮断部２の再投入後は断路部１６を閉極する。
【００２５】
（Ｆ２点で事故が発生した場合）
Ｆ２点で事故が発生したことに伴い事故電流を遮断した場合の直流遮断器の各部の電流波形および電圧波形を図６に示す。図５に示した例と同様に、１００ミリ秒を経過した後に遮断部２に流れている事故電流の遮断が完了している。この場合、図６の下段に示したように、事故電流遮断後のコンデンサ５の端子間電圧は、初期充電状態と同極性となる。また、高速開閉スイッチ７の開路および断路部１６の開極は、上述したＦ１点で事故が発生した場合と同様に、下段に示したコンデンサ５の端子間電圧の過渡振動期間が終了し、端子間電圧が系統電圧相当の電圧に収束した後の時間領域で行う。
【００２６】
なお、Ｆ２点で事故が発生する前のコンデンサ５のリアクトル６側の端子電圧は系統電圧相当（＝+1.0p.u.）であるが、事故発生と同時に接地電位となることから、リアクトル６側の端子電圧は零に変化する。このとき、コンデンサ５の端子間電圧は初期充電電圧（+1.0p.u.）でそのまま保持されることから、もう一方の端子電圧、すなわち高速開閉スイッチ７側の端子電圧は、上述したＦ１点で事故が発生した場合と同様に、零から-1.0p.u.に変化する。この状態において、高速開閉スイッチ７を閉路することで、遮断部２に流れる事故電流へ順極性の共振性電流を重畳し、遮断部２の極間電流に零点を形成し、事故電流を遮断する。事故電流遮断後の遮断部２が開放されている状態では、遮断部２のＦ２点側の端子電圧は零、もう一方の端子電圧は+1.0p.u.である。よって、コンデンサ５の端子電圧は、リアクトル６側が+1.0p.u.、高速開閉スイッチ７側は、コンデンサ５に初期充電電圧と同極性の電圧が残留したことにより零となる。
【００２７】
このケースでは、高速開閉スイッチ７によってコンデンサ５が遮断部２のＦ２点側の端子と切り離されているため、遮断部２を再投入した場合にＦ２点の電位が+1.0p.u.に回復すると想定しても、コンデンサ５の両端子の端子電圧に変化はない。この+1.0p.u.のコンデンサ５の残留電圧を次回の事故電流を遮断する際に利用する。これにより、直流遮断器の速やかな再投入を実現できる。なお、遮断部２の再投入後は断路部１６を閉極する。
【００２８】
つづいて、本実施の形態の直流遮断器を直流線路１に投入する場合のシーケンスについて説明する。直流遮断器を直流線路１に投入し、事故電流を遮断する場合、事故の発生時点でコンデンサ５が充電されている必要がある。そのため、本実施の形態にかかる直流遮断器を投入する場合、あらかじめ断路部３ａおよび３ｂを開極した状態で、遮断部２を投入する。その後、断路部３ｂを閉極し、コンデンサ５を充電する。そして、コンデンサ５の充電が完了後、閉極せずに開極状態としておいた断路部３ａを閉極して直流遮断器を直流線路１に投入する。これにより、投入直後を含めた遮断動作が可能となる。図７のタイムチャートに示したように、投入直後に事故が発生しても直ちに遮断部２を開極することができるので、直流遮断器の投入直後に事故が発生した場合でも、即座に事故電流を遮断できる。
【００２９】
また、避雷器８を図１に示した位置に設置することで定常時に線路対地電圧がかかることを回避できる。すなわち、コンデンサ５および高速開閉スイッチ７からなる直列回路に対して並列に避雷器８を接続した構成とすることにより、避雷器８の責務を緩和することができる。この理由について、以下に説明する。
【００３０】
避雷器８は、コンデンサ５および遮断部２の端子間にかかる過電圧を抑制するために接続される非線形抵抗体であり、端子間に電圧が印加されない場合は、避雷器８は高抵抗体として振る舞う。ここで、避雷器８の端子間に電圧を印加すると、印加電圧の上昇に伴い漏れ電流が流れはじめ、印加電圧があるしきい値以上となると、急激に避雷器８の抵抗値が下がり、良導体となる。これにより、過電圧のエネルギーが避雷器８に流れる電流に変換されるため、避雷器８の端子間の過電圧が抑制され、コンデンサ５および遮断部２の端子間にかかる過電圧も抑制される。しかしながら、直流遮断器を適用する際に、図１に示した避雷器８の端子間に印加される電圧の上記しきい値、すなわち、急激に抵抗値が下がる電圧値と、コンデンサ５の充電電圧を比較的近い値とせざるを得ない場合がある。つまり、避雷器８が抑制すべき過電圧とコンデンサ５の端子電圧との差を小さくせざるを得ない場合がある。このような場合、避雷器８を直接コンデンサ５へ並列に接続し、長期間コンデンサ５に充電電圧を印加し続けると、避雷器８にも同じ電圧が印加されるため、いくらかの漏れ電流が避雷器８に流れつづけ、避雷器８に熱エネルギーが蓄積し、最悪の場合には避雷器８が耐量オーバーで破壊するおそれがある。この問題を解決するために、本実施の形態の直流遮断器では、コンデンサ５と高速開閉スイッチ７の直列回路に対して並列に避雷器８を接続している。このコンデンサ５および高速開閉スイッチ７に対して避雷器８を並列に接続した構成によれば、通常時は高速開閉スイッチ７が開、かつ遮断部２が閉となり、コンデンサ５を常時充電状態にしつつ、避雷器８には常時電圧が印加されないようにすることができる。
【００３１】
ただし、避雷器８の設置位置は図１に示したものに限定されない。避雷器８に印加され続ける電圧の値が問題とならない場合、例えば、避雷器８に印加される電圧と電流が流れ出す電圧との差が大きい場合には、避雷器８の設置位置を図８または図９に示した位置に変更してもよい。図１に示した共振回路４を、図８に示した共振回路４ａ、または、図９に示した共振回路４ｂに置き換えた場合にも、本実施の形態の直流遮断器に要求される性能を実現できる。
【００３２】
遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７の各々には、ガス方式、または真空バルブを備えた真空方式が用いられ、それぞれ異なった方式を組み合わせたものも適用できる。すなわち、１台の直流遮断器の中にガス方式および真空方式の装置が混在した構成としても構わない。もちろん、全て同じ方式に統一しても構わない。
【００３３】
また、地絡事故が図１の直流線路１の断路部３ａ側で発生した場合も同様に、地絡事故を検知した後、遮断部２を開極し、高速開閉スイッチ７を閉路させる。この結果、共振性電流が直流線路１に流れている事故電流に重畳される。ただし、事故電流に重畳される共振性電流は、コンデンサ５に蓄積された電荷の放電が開始された直後には、遮断部２を通して流れる直流線路１の事故電流と同じ極性になる。図１０は、地絡事故が直流線路１の断路部３ａ側で発生した場合の直流電流遮断時の動作例を示す図である。図１０に示したように、地絡事故が直流線路１の断路部３ａ側で発生した場合、コンデンサ５が放電を開始してから共振性電流が第１ピークとなるまでの間では電流零点と交わらず、その次の事故電流とは逆方向に振動する時に電流が零点と交わり、図１０に示した時刻ｔ３において遮断部２の電流が遮断される。なお、共振性電流は共振回路４の内部抵抗により減衰される。そのため、共振回路４を構成しているコンデンサ５のキャパシタンスおよびリアクトル６のインダクタンスは、共振性電流が減衰しても電流零点と交わるように考慮して決定された値とする。
【００３４】
さらに、直流遮断器は、遮断性能を向上させるために鉄心入りリアクトル１３を遮断部２に直列に接続することのできる構成としている。鉄心入りリアクトル１３の設置により任意の電流範囲においてインダクタンスを効かせることができるので、電流零点付近の範囲において電流の大きさの時間に対する傾きを小さくすることができる。また、鉄心入りリアクトル１３は、鉄心にギャップを設けることによりインダクタンスを効かせ始める電流を調整できるとともに直流遮断器内部で分散配置し、電界緩和するためのシールドを取り付けることのできる構造を有するとともに、巻線鉄心にすることにより変流器としても使用できる。なお、既に説明したように、直流遮断器は、鉄心入りリアクトル１３を必ずしも備える必要はない。直流線路１に鉄心入りリアクトル１３を挿入しなくても所望の性能が実現できるのであれば、鉄心入りリアクトル１３を省略しても構わない。
【００３５】
共振回路４のコンデンサ５には事故電流の遮断時の位相に応じて電荷が蓄積される。この蓄積電荷を用いて、再度、共振回路４のコンデンサ５とリアクトル６による直列回路で生成される共振性電流を直流線路１に流れる直流電流に重畳させることができる。そのため、直流遮断器は、電流を遮断後、短時間で再度投入し、さらにその後に直ちに遮断する、高速再閉路も可能となる。この場合の動作に対応するタイムチャートを図１１に示す。また、動作波形を図１２に示す。図１１に示したように直流遮断器は、時刻ｔ１で事故が発生すると、時刻ｔ２で高速開閉スイッチ７を閉状態として遮断部２を遮断する。そして、時刻ｔ３で事故電流を抑制した後、高速開閉スイッチ７を開状態に戻す。この結果、コンデンサ５の放電が停止して充電が行われる。その後、断路部３ａ、遮断部２および断路部３ｂを操作して時刻ｔ'１で再閉路を行ったが事故が再発生した場合には、時刻ｔ'２で高速開閉スイッチ７を閉状態として遅延することなく遮断部２の遮断を完了させることができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の直流遮断器において、共振回路４は、事故が発生した場合に事故電流に重畳させる共振性電流を生成する直列回路と、直列回路を形成しているコンデンサ５に一端が接続され、かつ直流線路１に他端が接続された高速開閉スイッチ７と、コンデンサ５と高速開閉スイッチ７の接続点に一端が接続され、かつ他端が接地された充電抵抗９とを備え、この充電抵抗９を使用してコンデンサ５を直流線路１の直流電位で充電する。これにより、直列回路のコンデンサ５を充電するための回路を簡単な構成で実現することができるので、直流遮断器の小型化および低コスト化を実現することができる。また、遮断部２を開極した後に断路部３ａまたは３ｂを開極するので、共振回路４を介して直流線路１に流れ続ける微小電流を遮断することができ、遮断性能を向上させることができる。また、高速開閉スイッチ７を閉じる際、固定極に接触しない位置で可動極を停止させ、固定極と可動極のギャップ間を放電により電気的に接続するようにしたので、電極が摩耗するのを抑えて耐久性を高めることができる。
【００３７】
実施の形態２．
図１に示した実施の形態１にかかる直流遮断器において、遮断部２、高速開閉スイッチ７、断路部３ａおよび断路部３ｂは、図１では記載を省略している制御部により制御される。図１３は、制御部を備えた直流遮断装置の一構成例を示す図である。なお、図１３では、実施の形態１で説明した直流遮断器と共通の構成要素に同じ符号を付している。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３８】
図１３に示した直流遮断器は、図１に示した直流遮断器の各構成要素に加えて、変流器１２ａおよび１２ｂと、制御部１９と、操作装置２１、３１ａ、３１ｂおよび７１と、駆動制御基板２１１および７１１とを備えている。
【００３９】
図１３に示した直流遮断器において、制御部１９は、遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび共振回路４を制御する。また、制御部１９は、変流器１２ａによる電流検出値および変流器１２ｂによる電流検出値に基づいて事故を検知する。なお、変流器１２ａによる電流検出値および変流器１２ｂによる電流検出値に基づいて事故を検知する責務を制御部１９以外の構成要素に持たせてもよい。例えば、変流器１２ａによる電流検出値および変流器１２ｂによる電流検出値に基づいて事故を検知する事故検知部を別途備え、事故検知部は、事故を検知した場合には事故の内容を制御部１９へ通知するようにしてもよい。
【００４０】
遮断部２には操作装置２１が接続され、操作装置２１には駆動制御基板２１１が接続されている。駆動制御基板２１１は、制御部１９から開閉制御信号１７2が入力されると、開閉制御信号１７2が示す指示内容に従い操作装置２１を駆動し、遮断部２を開極または閉極させる。断路部３ａおよび３ｂには操作装置３１ａおよび３１ｂがそれぞれ接続されている。操作装置３１ａは、制御部１９から開閉制御信号１７3aが入力されると、開閉制御信号１７3aが示す指示内容に従い断路部３ａを開極または閉極させる。操作装置３１ｂは、制御部１９から開閉制御信号１７3bが入力されると、開閉制御信号１７3bが示す指示内容に従い断路部３ｂを開極または閉極させる。断路部３ａおよび３ｂは遮断部２の電流遮断後に共振回路４を介して直流線路１に流れる微小電流を遮断する微小電流遮断責務を有する。
【００４１】
本実施の形態にかかる直流遮断器の直流電流に逆極性の共振性電流を重畳させた時の直流電流遮断時の動作の一例は、実施の形態１と同様に図２で示したものとなる。事故発生時における直流遮断器内の各部の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートの一例は、実施の形態１と同様に図３で示したものとなる。
【００４２】
例えば、図２に示した時刻ｔ１において、図１３に示した直流線路１で事故が発生すると、実施の形態１で説明したように、定常時電流（１p.u.）の数倍の事故電流が直流線路１に流れる。なお、時刻ｔ１において、コンデンサ５の充電は完了しているものとする。この場合、制御部１９は、変流器１２ａ，１２ｂが検出した検出信号１８ａ，１８ｂ、直流線路１に存在する、記載を省略した変成器などが検出した検出信号に基づいて、事故を検知する。制御部１９は、事故を検知すると、遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７に対し、開閉制御信号１７2、１７3a、１７3bおよび１７7を出力して動作を指示する。
【００４３】
具体的には、制御部１９は、事故を検知すると、まず、駆動制御基板２１１に対して遮断部２の開極を指示する。指示を受けた駆動制御基板２１１は、操作装置２１を制御して遮断部２の開極動作を開始させる。その後、制御部１９は、時刻ｔ２において、駆動制御基板７１１に対して高速開閉スイッチ７の閉路指令を送信する。駆動制御基板７１１は、閉路指令を受けると、操作装置７１を制御して高速開閉スイッチ７を閉状態にさせる。この結果、コンデンサ５が電荷の放電を開始し、破線で示したように、コンデンサ５、リアクトル６、遮断部２、高速開閉スイッチ７のループで共振性電流が流れる。この共振性電流が直流線路１に流れている事故電流に重畳し、図２に示した時刻ｔ３において電流零点が形成される。その結果、遮断部２の極間におけるアークが消弧されて電流が遮断される。
【００４４】
実施の形態１でも説明したように、遮断部２による事故電流の遮断が完了すると、事故電流は共振回路４に転流し、避雷器８により限流される。しかし、微小電流が直流線路１に流れ続けるため、制御部１９は、直流線路１に微小電流が流れている状態になると、微小電流を除去するために、例えば、操作装置３１ｂに対して断路部３ｂを開制御するよう指示する。この指示を受けた操作装置３１ｂは断路部３ｂを開極させて微小電流を遮断する。なお、制御部１９は、操作装置３１ａに対して断路部３ａの開制御を指示して微小電流を遮断させてもよいし、操作装置３１ａおよび３１ｂの双方に対して開制御を指示して微小電流を遮断させてもよい。
【００４５】
ここで、直流線路１に流れる事故電流および事故電流を共振回路４に転流させた後に直流線路１に流れる微小電流は変流器１２ａおよび１２ｂにより検出される。変流器１２ａおよび１２ｂとしては、例えば、零磁束型変流器、ロゴスキー型変流器、ホール素子型変流器、フラックスゲート型変流器、光変流器が挙げられる。ロゴスキー型変流器の場合、変流器１２ａおよび１２ｂは電流を微分した形で電圧を出力するため、応答性の良い出力信号が得られる。さらに、積分回路により実際の電流波形も出力することができる。制御部１９は、変流器１２ａおよび１２ｂが出力する検出信号に基づいて事故の有無を判定し、事故を検知した場合、遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７の各開閉装置へ開閉制御信号を出力する。開閉制御信号を受け取った各操作装置、すなわち、断路部３ａの操作装置３１ａ、断路部３ｂの操作装置３１ｂ、遮断部２の操作装置２１および高速開閉スイッチ７の操作装置７１は、開閉制御信号に従い、図２および図３に示された遮断動作を実行する。
【００４６】
上記の操作装置３１ａ、操作装置３１ｂ、操作装置２１および操作装置７１は、機械式の操作装置とする。例えば、モータ式、ばね式、電磁コイル方式などの操作装置とする。これらの操作装置はすべて同じ方式である必要はない。また、異なる方式を組み合わせて１台の操作装置を実現してもよい。例えば、開路から閉路には電磁コイルを用い、閉路から開路にはばねを用いる操作装置とすることができる。
【００４７】
地絡事故が直流線路１の断路部３ｂ側で発生した場合の動作例について説明したが、地絡事故が直流線路１の断路部３ａ側で発生した場合も同様の制御手順で事故電流を遮断可能である。すなわち、制御部１９は、直流線路１の断路部３ａ側で発生した地絡事故を検知した場合、駆動制御基板２１１に対して遮断部２の開極を指示し、さらに、駆動制御基板７１１に対して高速開閉スイッチ７の閉路を指令する。共振回路４への事故電流の転流が完了後、制御部１９は、操作装置３１ａおよび３１ｂの一方または双方に対して開制御を指示する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、制御部１９が事故発生の有無を監視し、事故を検知した場合には開閉制御信号を出力して遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７を制御することとしたが、操作装置２１、３１ａ、３１ｂおよび７１のそれぞれが事故発生の有無を監視するようにしてもよい。また、線路に設置したその他の計測装置が事故発生の有無を監視し、監視結果を制御部１９へ通知する、または、監視結果を操作装置２１、３１ａ、３１ｂおよび７１のそれぞれに通知するようにしてもよい。
【００４９】
本実施の形態の直流遮断器においても実施の形態１の直流遮断器と同様の効果を得ることができる。なお、共振回路４は、図８に示した共振回路４ａまたは図９に示した共振回路４ｂに置き換えることが可能である。
【００５０】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態３にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。なお、実施の形態２で説明した直流遮断器と共通の構成要素には同じ符号を付している。本実施の形態では実施の形態２と異なる部分について説明する。
【００５１】
本実施の形態にかかる直流遮断器は、図１４に示すように、実施の形態２の直流遮断器に対して、接地開閉器１０、１４ａおよび１４ｂと、断路部１１ａおよび１１ｂとを追加したものである。接地開閉器１０、断路部１１ａおよび断路部１１ｂは共振回路４１を形成している。なお、図１に示した実施の形態１の直流遮断器に対して接地開閉器１０、１４ａおよび１４ｂと、断路部１１ａおよび１１ｂとを追加することも可能である。
【００５２】
接地開閉器１０は、共振回路４１のメンテナンス作業時に共振回路４１の残留電荷を放電させるための開閉器である。この接地開閉器１０は、直流遮断器が事故の発生を監視するとともに事故発生時には事故電流を遮断する動作を行っている状態である通常時は開状態に設定され、共振回路４１のメンテナンス作業時に閉状態に設定される。
【００５３】
接地開閉器１４ａおよび１４ｂは直流線路１を接地するための開閉器であり、通常時は開状態に設定され、メンテナンス作業時に閉状態に設定される。
【００５４】
断路部１１ａおよび１１ｂは、共振回路４１を直流線路１から切り離すために設けられている。断路部１１ａおよび１１ｂは、通常時は閉状態に設定され、共振回路４１のメンテナンス作業時に閉状態に設定される。
【００５５】
本実施の形態にかかる直流遮断器の通常時の動作、すなわち、接地開閉器１０、１４ａおよび１４ｂが開状態に設定され、断路部１１ａおよび１１ｂが閉状態に設定されている場合の動作は実施の形態２の直流遮断器と同様である。
【００５６】
このように、本実施の形態の直流遮断器は、接地開閉器１０、１４ａおよび１４ｂと、断路部１１ａおよび１１ｂとを備えているため、メンテナンス性に優れ、メンテナンス作業時の安全を確保することができる。
【００５７】
実施の形態４．
図１５は、実施の形態４にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１から３で説明した直流遮断器と共通の構成要素には同じ符号を付している。本実施の形態では実施の形態１から３と異なる部分について説明する。
【００５８】
本実施の形態にかかる直流遮断器は、図１５に示すように、実施の形態３で説明した遮断部２の操作装置２１および高速開閉スイッチ７の操作装置７１を連動型操作装置２２に置き換え、共振回路４１を共振回路４２としたものである。高速開閉スイッチ７の閉動作と遮断器２の開動作が対になっているため、本実施の形態の直流遮断器では、一つの連動型操作装置２２により遮断部２および高速開閉スイッチ７を連動して操作する。図１６は、連動型操作装置２２、遮断部２および高速開閉スイッチ７の概念図である。例えば、事故の発生に伴い遮断部２が開極して電流を遮断する場合、高速開閉スイッチ７は閉極状態となる。一方、定常時には、遮断部２が閉極状態かつ高速開閉スイッチ７が開極状態となる。そのため、連動型操作装置２２は、遮断部２の可動極および高速開閉スイッチ７の可動極を同時に操作する。例えば、図１６に示したように、遮断部２の可動極と高速開閉スイッチ７の可動極をシャフト５１の両端に接続し、連動型操作装置２２は、シャフト５１を操作することにより、遮断部２および高速開閉スイッチ７の状態を連動して変化させる。このような機構を適用することにより、直流遮断器の小型化および低コスト化が図れる。なお、本実施の形態の構成を適用した場合、高速開閉スイッチ７は、事故電流の遮断が完了した後も閉状態を維持し続ける。遮断部２および高速開閉スイッチ７の操作を連動させる場合について説明したが、操作を連動させることが可能なスイッチ等が他にもある場合には、それらについても同様の機構を適用し、操作を連動させるようにしてもよい。
【００５９】
なお、連動型操作装置２２には、連動型操作装置２２を駆動させるための駆動制御基板２２１が接続されている。制御部１９１は、実施の形態２で説明した制御部１９に相当し、駆動制御基板２２１に対する開閉制御信号１７27、操作装置３１ａに対する開閉制御信号１７3a、および操作装置３１ｂに対する開閉制御信号１７3bを生成する。
【００６０】
制御部１９１が事故を検知する方法は実施の形態２の制御部１９と同様である。また、制御部１９１が事故を検知したことに伴い開閉制御信号１７27、１７3aおよび１７3bを出力し、遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７を開閉させる場合の制御タイミングは実施の形態２と同様である。
【００６１】
なお、本実施の形態では、実施の形態３にかかる直流遮断器において、遮断部２の操作装置２１および高速開閉スイッチ７の操作装置７１を連動型操作装置２２に置き換えることとしたが、実施の形態２の直流遮断器において、遮断部２の操作装置２１および高速開閉スイッチ７の操作装置７１を連動型操作装置２２に置き換えることも可能である。
【００６２】
実施の形態５．
図１７は、実施の形態５にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。実施の形態１から３で説明した直流遮断器と共通の構成要素には同じ符号を付している。本実施の形態では実施の形態１から３と異なる部分について説明する。
【００６３】
図１７に示したように、本実施の形態にかかる直流遮断器は、実施の形態３で説明した遮断部２、操作装置２１、駆動制御基板２１１および制御部１９を遮断部２０、操作装置２３、駆動制御基板２３１および制御部１９２に置き換えたものである。
【００６４】
遮断部２０は、接点を２点とした構成となっており、接点が１点の遮断部２よりも遮断性能を向上させたものである。接点を３点以上として遮断性能をさらに向上させた構成とすることも可能である。
【００６５】
駆動制御基板２３１は操作装置２３を駆動し、操作装置２３は遮断部２０を開閉させる。制御部１９２は、実施の形態１で説明した制御部１９に相当し、駆動制御基板２３１に対する開閉制御信号１７20、操作装置３１ａに対する開閉制御信号１７3a、操作装置３１ｂに対する開閉制御信号１７3bおよび駆動制御基板７１１に対する開閉制御信号１７7を生成する。
【００６６】
制御部１９２が事故を検知する方法は実施の形態２の制御部１９と同様である。また、制御部１９２が事故を検知したことに伴い開閉制御信号１７20、１７3a、１７3bおよび１７7を出力し、遮断部２０、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７を開閉させる場合の制御タイミングは実施の形態２と同様である。なお、遮断部２０の制御タイミングは遮断部２の制御タイミングと同様である。
【００６７】
本実施の形態では、実施の形態３にかかる直流遮断器の遮断部２を遮断部２０に置き換える場合について説明したが、実施の形態１、２または４にかかる直流遮断器の遮断部２を遮断部２０に置き換えることも可能である。
【００６８】
実施の形態６．
図１８は、実施の形態６にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。実施の形態１から３で説明した直流遮断器と共通の構成要素には同じ符号を付している。本実施の形態では実施の形態１から３と異なる部分について説明する。
【００６９】
図１８に示したように、本実施の形態にかかる直流遮断器は、実施の形態１および２で説明した断路部３ａ，３ｂ、操作装置３１ａ，３１ｂおよび制御部１９を遮断部２４ａ，２４ｂ、操作装置２５ａ，２５ｂ、駆動制御基板２５１ａ，２５１ｂおよび制御部１９３に置き換えたものである。
【００７０】
遮断部２４ａおよび２４ｂは、事故が発生した場合に遮断部２を開極させて事故電流を遮断した後に直流線路１に流れ続ける微小電流を遮断する責務を有する。実施の形態１から３の直流遮断器が備えていた断路部３ａおよび３ｂを遮断部２４ａおよび２４ｂに置き換えたことにより、高速な開閉動作を実現できるとともに信頼性を向上させることができる。
【００７１】
駆動制御基板２５１ａは操作装置２５ａを駆動し、操作装置２５ａは遮断部２４ａを開閉させる。駆動制御基板２５１ｂは操作装置２５ｂを駆動し、操作装置２５ｂは遮断部２４ｂを開閉させる。制御部１９３は、実施の形態１で説明した制御部１９に相当し、駆動制御基板２１１に対する開閉制御信号１７2、駆動制御基板２５１ａに対する開閉制御信号１７24a、駆動制御基板２５１ｂに対する開閉制御信号１７24bおよび駆動制御基板７１１に対する開閉制御信号１７7を生成する。
【００７２】
制御部１９３が事故を検知する方法は実施の形態２の制御部１９と同様である。また、制御部１９３が事故を検知したことに伴い開閉制御信号１７2、１７24a、１７24bおよび１７7を出力し、遮断部２，２４ａ，２４ｂおよび高速開閉スイッチ７を開閉させる場合の制御タイミングは実施の形態２と同様である。なお、遮断部２４ａの制御タイミングは断路部３ａの制御タイミングと同様であり、遮断部２４ｂの制御タイミングは断路部３ｂの制御タイミングと同様である。
【００７３】
本実施の形態では、実施の形態３にかかる直流遮断器の断路部３ａおよび３ｂを遮断部２４ａおよび２４ｂに置き換える場合について説明したが、実施の形態１、２、４または５にかかる直流遮断器の断路部３ａおよび３ｂを遮断部２４ａおよび２４ｂに置き換えることも可能である。
【００７４】
実施の形態７．
図１９は、実施の形態７にかかる直流遮断器の一構成例を示す図である。実施の形態１から３で説明した直流遮断器と共通の構成要素には同じ符号を付している。本実施の形態では実施の形態１から３と異なる部分について説明する。
【００７５】
図１９に示したように、本実施の形態にかかる直流遮断器は、実施の形態３で説明した直流遮断器の共振回路４１を共振回路４３に置き換えたものである。共振回路４３は、実施の形態３で説明した共振回路４１に対して充電抵抗開閉スイッチ２６を追加したものである。充電抵抗開閉スイッチ２６は、充電抵抗９に直列に接続されている。図１９に示した例では、充電抵抗開閉スイッチ２６の一端を直列共振回路のコンデンサ５とリアクトル６の接続点に接続し、他端を充電抵抗９に接続した構成としている。
【００７６】
本実施の形態の直流遮断器は、充電抵抗開閉スイッチ２６を備えたことにより以下の効果を奏する。双極構成の直流線路１の片極線路が絶縁破壊して正常極側線路が過電圧を発生した場合に、充電抵抗開閉スイッチ２６を開放することによりコンデンサ５の過充電を防止することができる。すなわち、直流遮断器の信頼性を向上させることができる。図２０を参照しながら詳しく説明する。
【００７７】
図２０は、実施の形態７にかかる直流遮断装置の系統への適用例を示す図である。なお、図２０では、直流遮断器の構成要素の一部について記載を省略している。図２０は、中性点が非接地の系統に本実施の形態の直流遮断器を適用した場合の例を示しており、直流遮断器１００Ｐおよび１００Ｎが本実施の形態の直流遮断器である。直流遮断器１００Ｐは直流線路１Ｐに挿入され、直流遮断器１００Ｎは直流線路１Ｎに挿入されている。
【００７８】
事故が発生する前の直流線路１Ｐの電圧Ｖposを+1.0p.u.、直流線路１Ｎの電圧Ｖnegを-1.0p.u.とする。この状態において、図示したように、直流線路１Ｎで地絡事故が発生した場合について考える。地絡事故が発生しても直流線路１Ｐと１Ｎの間の電位差は変わらないため、直流線路１Ｎで地絡事故が発生した場合、直流線路１Ｎの電圧はＶneg＝0p.u.、直流線路１Ｐの電圧はＶpos＝+2.0p.u.となる。この場合、直流遮断器１００Ｐのコンデンサ５には+2.0p.u.の電圧が印加されるようになるため、コンデンサ５には最大+2.0p.u.まで過充電されてしまう。しかし、直流遮断器１００Ｐは充電抵抗開閉スイッチ２６を備えているので、これを開状態とすることにより、コンデンサ５が過充電されるのを防止することができ、故障を防ぐことができる。
【００７９】
充電抵抗開閉スイッチ２６の開閉制御は、例えば制御部１９が行う。制御部１９は、直流線路の電圧を監視し、電圧がしきい値を超えた場合には充電抵抗開閉スイッチ２６を開制御してコンデンサ５の充電を停止する。
【００８０】
なお、制御部１９が事故を検知したことに伴い開閉制御信号１７2、１７3a、１７3bおよび１７7を出力し、遮断部２、断路部３ａ，３ｂおよび高速開閉スイッチ７を開閉させる場合の制御タイミングは実施の形態２と同様である。
【００８１】
本実施の形態では、実施の形態３にかかる直流遮断器に対して充電抵抗開閉スイッチ２６を追加する場合について説明したが、実施の形態１、２、４、５または６にかかる直流遮断器に対して充電抵抗開閉スイッチ２６を追加することも可能である。
【００８２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１Ｎ，１Ｐ  直流線路、２，２０，２４ａ，２４ｂ  遮断部、３ａ，３ｂ，１１ａ，１１ｂ，１６  断路部、４，４ａ，４ｂ，４１，４２，４３  共振回路、５  コンデンサ、６  リアクトル、７  高速開閉スイッチ、８  避雷器、９  充電抵抗、１０，１４ａ，１４ｂ  接地開閉器、１２ａ，１２ｂ  変流器、１３  鉄心入りリアクトル、１９，１９１，１９２，１９３  制御部、２１，２３，２５ａ，２５ｂ，３１ａ，３１ｂ，７１  操作装置、２２  連動型操作装置、２６  充電抵抗開閉スイッチ、１００Ｐ，１００Ｎ  直流遮断器、２１１，２２１，２３１，２５１ａ，２５１ｂ，７１１  駆動制御基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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