(57)【要約】【課題】送電損失が少なく、小型化を可能とした直流電流遮断装置を提供する。【解決手段】本実施形態の直流電流遮断装置３は、自励式半導体素子１１とサイリスタを直列に接続した半導体素子部と、サイリスタに並列に接続したアレスタ９と、半導体部とキャパシタ１０を並列に接続した半導体遮断器５と、半導体遮断器５と直列に接続した電流抑制リアクトル６と、半導体遮断器５と直列に接続した機械接点式断路器７とを備える。【選択図】図１
2016103427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順方向の自励式半導体素子と順方向のサイリスタを直列に接続した半導体素子部と、
前記順方向のサイリスタに並列に接続したアレスタと、
前記半導体素子部とキャパシタを並列に接続した半導体遮断器と、
前記半導体遮断器と直列に接続した電流抑制リアクトルと、
前記半導体遮断器と直列に接続した機械接点式断路器または遮断器と、
を備える直流電流遮断装置。
【請求項２】
前記順方向の自励式半導体素子の耐電圧が、前記順方向のサイリスタの耐電圧より小さい請求項１に記載の直流電流遮断装置。
【請求項３】
前記順方向のサイリスタに対して、逆方向のダイオードを並列に接続した請求項２に記載の直流電流遮断装置。
【請求項４】
前記順方向の自励式半導体素子に対して、逆方向の自励式半導体素子を直列に接続し、
前記順方向のサイリスタに対して逆方向のサイリスタを並列に接続し、双方向の直流電流を遮断する請求項３に記載の直流電流遮断装置。
【請求項５】
事故発生時に前記自励式半導体素子をオフし、サイリスタ電流を前記キャパシタに転流することによってサイリスタ電流をオフする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
【請求項６】
事故発生時に前記自励式半導体素子をオフした直後、再度前記自励式半導体素子をオンする請求項５に記載の直流電流遮断装置。
【請求項７】
前記半導体遮断器に対して機械接点式断路器を並列に接続し、この機械接点式断路器に断路器開放用の自励式半導体素子を直列に接続した請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
【請求項８】
事故発生時に前記断路器開放用の自励式半導体素子をオフし、機械接点式断路器の電流を零にし、前記半導体遮断器に事故電流を転流する請求項７に記載の直流電流遮断装置。
【請求項９】
機械接点式断路器と転流回路を前記半導体遮断器に並列に接続し、前記機械接点式断路器と転流回路の接点と前記機械接点式断路器または遮断器との間に、断路器用の機械接点式遮断器を接続し、前記半導体遮断器と前記機械接点式断路器または遮断器との間に転流調整リアクトルを接続した請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。
【請求項１０】
事故発生時に前記転流回路で前記機械接点式遮断器に零点を生成して機械接点式遮断器を遮断し、前記転流回路をオフして前記機械接点式断路器の電流を零にし、前記半導体遮断器に事故電流を転流する請求項９に記載の直流電流遮断装置。
【請求項１１】
前記転流回路をインバータとした請求項９または請求項１０に記載の直流電流遮断装置。
【請求項１２】
前記転流回路を共振発生回路とした請求項９または請求項１０に記載の直流電流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力発電や太陽光発電、太陽熱発電などの再生可能エネルギーの普及が促進されている。大電力を再生可能エネルギーでまかなうために、洋上風力発電や、砂漠地帯での太陽光、太陽熱発電が検討され始めている。洋上風力発電においては、発電された電力を消費地である都市まで海底ケーブルで大電力送電し、砂漠地帯で太陽光発電では、アフリカや中国奥部の砂漠地帯から、ヨーロッパや沿岸地帯の大都市まで大電力を長距離にわたって高効率に送電することが必要になる。従来の三相交流による電力送電よりも直流送電のほうが高効率で、ケーブルコストを抑えて設置できるため、大電力の長距離送電に対して直流送電システムを適用することが検討されている。
【０００３】
直流送電システムは、従来の交流送電システムに比べて、長距離大電力送電に適用した場合に、低コストで設置することが可能で、送電損失が少ない高効率システムである反面、落雷などに起因した系統事故が発生した個所を隔離することが難しい。交流送電システムにおいては、機械接点式の遮断器により、交流電流が交流周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの半サイクルごとにゼロを横切る点で電流遮断ができるのに対して、直流電流では電流がゼロを横切る点がないため、機械接点式の遮断器では接点にアークが発生し電流を容易に遮断できない。
【０００４】
直流送電システムは、線路インピーダンスが小さいことから電圧伝搬速度が早く、数百ｋｍ先に電圧を伝搬させないためには数ｍｓで遮断完了できる遮断器が必要となる。電力送電網を構築する場合、事故発生点を高速に送電網から切り離して健全な送電網だけで運転継続しなければいけない要求が発生するが、直流送電に発生する事故電流を高速に遮断する遮断器が無いと、直流送電網を構築することができない。
【０００５】
直流き電鉄道用の遮断器には、機械接点式遮断器が用いられている。この機械接点式の遮断器は、コンデンサなどに予め電荷を蓄積しておき、事故発生時にコンデンサ電荷を放電させ、ＬＣ共振で零点を生成して、アークを消弧させる。直流き電鉄道は、き電電圧が高くても数ｋＶであり、機械接点の開極距離が短くても絶縁耐電圧が確保でき、数ｍｓで遮断完了する。これに対し、直流送電システムでは送電電圧が数百ｋＶにも及び、絶縁耐電圧を確保するために開極距離を長くする必要があり、遮断完了までに少なくとも数１０ｍｓかかることから、直流き電鉄道用の遮断器を直流送電網へ適用することは困難である。
【０００６】
機械接点式の遮断器に対して、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた遮断器は、駆動電気信号をオフにするだけで遮断が可能である。半導体の電流遮断時間は数μｓであり、直流送電網に要求される遮断時間を十分満たす。しかし、半導体遮断器は電圧降下が大きく、送電時の損失が大きくなることから、これまで直流送電に積極的に用いられることが無かった。
【０００７】
この問題を解決する方法として、機械接点式断路器と補助半導体断路器を直列に接続した回路に、もう一つの半導体遮断器を並列に接続するハイブリッド遮断器が提案されている。ハイブリッド遮断器において、送電時は、機械接点式断路器と補助半導体遮断器の直列回路をオンにして、半導体遮断器をオフにした状態にする。送電電流は機械接点式断路器と補助半導体遮断器の直列回路側を流れる。
【０００８】
系統事故発生時は、補助半導体遮断器をオフすると同時に並列側の半導体遮断器をオンにする。これにより事故電流はすべて並列側の半導体遮断器に流れはじめる。機械接点式断路器の電流がゼロになった時点で機械接点式断路器を切り離し、絶縁耐電圧を確保できるようにした状態で並列側半導体遮断器をオフすることにより、事故電流の遮断が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平１０−５０６２６０号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１／３４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
半導体遮断器やハイブリッド遮断器に、遮断電流が最大数ｋＡのＩＧＢＴを適用するには、事故電流を数ｋＡに抑制するためにリアクトルを設置する必要がある。遮断電流が小さいとリアクトルのインダクタンスを大きくせざるを得ず、巻き数が増えるためにリアクトルの抵抗が大きくなる。送電時はリアクトルを通して電流を流すため、抵抗増大は送電損失増大につながり、ランニングコストがアップする。また、自己消弧能力を持つ半導体素子は駆動電力を外部から供給する必要がある。対地電位が高い遮断器に対して数百ｋＶの絶縁を持たせつつ電力供給するには、大型の絶縁トランスが必要となり、遮断器の大型化、コストアップ要因になる。
【００１１】
本発明の実施形態は、送電損失が少なく、小型化を可能とした直流電流遮断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態の直流電流遮断装置は、次の構成を有する。
（１）順方向の自励式半導体素子と順方向のサイリスタを直列に接続した半導体素子部。（２）前記順方向のサイリスタに並列に接続したアレスタ。
（３）前記半導体素子部とキャパシタを並列に接続した半導体遮断器。
（４）前記半導体遮断器と直列に接続した電流抑制リアクトル。
（５）前記半導体遮断器と直列に接続した機械接点式断路器または遮断器。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の構成を示す回路図。
【図２】第１実施形態の動作を示すタイムチャート。
【図３】第２実施形態の構成を示す回路図。
【図４】第３実施形態の構成を示す回路図。
【図５】第３実施形態の動作を示すタイムチャート。
【図６】第４実施形態の構成を示す回路図。
【図７】第４実施形態の動作を示すタイムチャート。
【図８】第５実施形態の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は直流電圧源１と、ケーブルや架空線などの送電線２で発生した事故点４を遮断し、電気的に絶縁する第１実施形態の直流電流遮断装置３の構成を示す。
【００１５】
直流電流遮断装置３は、半導体遮断器５と、その直流電圧源１側に直列に接続された電流抑制リアクトル６と、半導体遮断器５の送電線２側に接続された機械接点式断路器７を備える。半導体遮断器５は、半導体素子部８と、半導体素子部８に並列に接続されたアレスタ９と、半導体素子部８に並列に接続されたキャパシタ１０を備える。アレスタ９の制限電圧は、通常は直流送電電圧の１．５倍以上に設定される。
【００１６】
機械接点式断路器７は、固定接点に対して可動接点を開離させることによって線路の遮断を行う。機械接点式断路器７はキャパシタ１０と送電線間で発生するＬＣ共振によって作られる零点で電流遮断する機械接点式遮断器でもよい。しかし、半導体素子部８が遮断完了すれば、事故電流はキャパシタ１０と送電線２間の抵抗で減衰するため、電流遮断能力のない断路器を用いることができる。
【００１７】
半導体素子部８は、ＩＧＢＴやＩＥＧＴなどの自励式半導体素子１１（以下、ＩＧＢＴという）と、ＩＧＢＴ１１と直列に接続された順方向サイリスタ１２を有する。ＩＧＢＴは、直流電圧源１に対して、直流電圧源１からの電流を通過させる方向（順方向）に接続されている。この順方向ＩＧＢＴ１１には、その電流の流れる方向とは逆方向に電流を通過させるダイオードが組み込まれている。順方向サイリスタ１２は、順方向ＩＧＢＴ１１に対して、直流電圧源１から送電線２に対して電流を流すことのできる方向（順方向）に接続されている。順方向ＩＧＢＴ１１及び順方向サイリスタ１２は、送電電圧に応じて１個あるいは複数個の素子が直列に接続されている。順方向サイリスタ１２には、順方向サイリスタ１２と逆方向に電流を流すダイオード１３が並列に接続されている。
【００１８】
直流電流遮断装置３には、図示しない制御装置が設けられている。この制御装置は、送電線２を流れる電流が増大したことを電流センサなどの装置で検出し、その検出結果に基づいて事故が発生したことを判定し、半導体遮断器５及び機械接点式断路器７に対して開放指令を出力する。
【００１９】
キャパシタ１０は、直流送電電圧相当の耐電圧を持つ。キャパシタ１０の容量は次のように決定される。順方向サイリスタ１２の電流がオフされる数μｓの期間でキャパシタ１０の電圧が上昇し、この電圧上昇値が自励式半導体素子１１の耐電圧を超えないようにする。例えば、順方向ＩＧＢＴ１１がオフする時間を１０μｓ、順方向ＩＧＢＴ１１の耐電圧を２ｋＶ、キャパシタ１０への転流時の電流を５ｋＡとすると、電荷Ｑ＝容量Ｃ×電圧Ｖの関係から、５ｋＡ×１０μｓ＝容量Ｃ×２ｋＶより、容量Ｃ＝２５μＦと算出される。順方向ＩＧＢＴ１１がオフしている時間が非常に短いため、キャパシタ１０の容量を抑えることができ、キャパシタ１０追加による装置の大型化、コストアップへの影響は小さい。
【００２０】
［１−２．作用］
事故が発生する前の正常な状態では、順方向ＩＧＢＴ１１と順方向サイリスタ１２はオンされ、直流電圧源１→電流抑制リアクトル６→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→機械接点式断路器７→送電線２へと直流電流が流れ、直流電力が送られる。または、送電線２→機械接点式断路器７→順方向サイリスタ１２と並列に接続されたダイオード１３→順方向ＩＧＢＴ１１に組み込まれたダイオード→電流抑制リアクトル６→直流電圧源１の方向に電流を流し、逆方向に電力を送ることもできる。
【００２１】
図２は事故発生後において、直流電流遮断装置３の各部を流れる電流を時系列で表した図である。図２を参照して事故時の遮断器の動作を説明する。
落雷などで送電線２に事故が発生すると、事故点４の電圧が低下し、直流電圧源１→電流抑制リアクトル６→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→機械接点式断路器７→送電線２へと事故電流が供給され、電流が増大する。
【００２２】
直流電流遮断装置３は、図示しない制御装置により、電流の増大で事故が発生したことを検知し、遮断器を開放する制御を開始する。最初に順方向ＩＧＢＴ１１及び順方向サイリスタ１２を駆動している信号をオフする。順方向ＩＧＢＴ１１をオフすると、事故電流は順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２の経路から、並列に接続されたキャパシタ１０に転流する。順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２に流れる電流は、順方向サイリスタ１２の保持電流以下となり、順方向サイリスタ１２電流がオフされる。事故電流が転流した結果、キャパシタ１０の電圧が上昇すると、順方向ＩＧＢＴ１１の耐電圧を超える恐れがあるため、数十μｓ後に再び順方向ＩＧＢＴ１１をオンする。
【００２３】
事故電流は電流抑制リアクトル６→キャパシタ１０→機械接点式断路器７→送電線２へと流れ続け、キャパシタ１０の電圧が上昇する。キャパシタ１０の電圧が、通常は直流送電電圧の１．５倍以上に設定されるアレスタ９の制限電圧に達すると、事故電流はアレスタ９に転流する。
【００２４】
事故電流は、電流抑制リアクトル６→アレスタ９→機械接点式断路器７→送電線２へと流れ続け、電流抑制リアクトル６や送電線２のインダクタンスに蓄積されたエネルギーがアレスタ９で消費される。電流がゼロになるまでアレスタ９に電流が流れ、その後は送電経路にインダクタンスとキャパシタ１０が含まれるため、ＬＣ共振が発生し、抵抗成分で減衰する。機械接点式断路器７で半導体遮断器５と事故点４が隔離される。
【００２５】
［１−３．効果］
本実施形態によれば、半導体素子部８を順方向ＩＧＢＴ１１と順方向サイリスタ１２との組み合わせにより構成したため、電流耐量が低い順方向ＩＧＢＴ１１の使用数を大幅に低減できる。順方向ＩＧＢＴ１１の代わりに使用されるサイリスタは、電流耐量が大きい特徴があり、遮断器の遮断電流を大きくできる。サイリスタの遮断電流に合わせるには、順方向サイリスタ１２に直列に接続する順方向ＩＧＢＴ１１を複数並列にする必要があるが、順方向ＩＧＢＴ１１の必要耐電圧は小さいため、使用数は少ない。特に、キャパシタ１０に事故電流が転流した後、短時間で順方向ＩＧＢＴ１１をオンとすることで、順方向ＩＧＢＴ１１の破損を防止することも可能である。
【００２６】
サイリスタは他励式直流送電に多く用いられている半導体素子であり、対地電圧が高い環境で使用されることから、光信号のわずかな電力で点弧でき、光ファイバーケーブルを接続するだけで駆動可能な光トリガサイリスタが実用化されている。このようなサイリスタを用いることにより、駆動回路を簡略化でき、遮断器の小型化、コストダウンに大きな効果がある。
【００２７】
直流送電に用いられる電圧相当の耐電圧を持つキャパシタ１０を追加する必要があるが、順方向ＩＧＢＴ１１がオフしている時間が非常に短いため、キャパシタ１０容量を抑えることができ、キャパシタ１０追加による装置の大型化、コストアップへの影響は小さい。
【００２８】
［第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態について、図３を参照して説明する。図３は遮断器の両端が送電線２に接続され、どちら側で事故が起きても遮断できる構成である。第２実施形態では、第１実施形態と比較すると、順方向ＩＧＢＴ１１に対して逆方向ＩＧＢＴ１４が追加され、順方向サイリスタ１２の並列ダイオード１３が、順方向サイリスタ１２とは逆方向の特性を有する逆方向サイリスタ１５に置き換えられている。
【００２９】
［２−２．作用］
事故が発生する前の正常な状態では、順方向ＩＧＢＴ１１と順方向サイリスタ１２はオンされ、直流電圧源１→電流抑制リアクトル６→逆方向ＩＧＢＴ１４に組み込まれたダイオード→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→機械接点式断路器７→送電線２へと直流電流が流れ、直流電力が送られる。また、送電線２→機械接点式断路器７→逆方向サイリスタ１５→順方向ＩＧＢＴ１１に組み込まれたダイオード→逆方向ＩＧＢＴ１４→電流抑制リアクトル６→直流電圧源１の方向に電流を流し、逆方向に電力を送ることもできる。
【００３０】
第２実施形態において、第１実施形態と同様に直流電流遮断装置３の送電線２側に事故点４が発生し、事故電流が直流電圧源１から送電線２に流れる場合には、直流電圧源１→電流抑制リアクトル６→逆方向ＩＧＢＴ１４に組み込まれたダイオード→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→機械接点式断路器７→送電線２へと事故電流が供給され、電流が増大する。直流電流遮断装置３は、図示しない制御装置により、電流の増大で事故が発生したことを検知し、遮断器を開放する制御を開始する。最初に順方向ＩＧＢＴ１１及び順方向サイリスタ１２を駆動している信号をオフする。以下の動作は、第１実施形態と同様である。
【００３１】
第２実施形態において、直流電流遮断装置３の直流電圧源１側に事故点４が発生し、事故電流が送電線２→機械接点式断路器７→逆方向サイリスタ１５→順方向ＩＧＢＴ１１に組み込まれたダイオード→逆方向ＩＧＢＴ１４→電流抑制リアクトル６→直流電圧源１に流れる場合には、事故電流の増加を検出した直流電流遮断装置３は、最初に逆方向ＩＧＢＴ１４及び逆方向サイリスタ１５を駆動している信号をオフする。以下は、順方向に事故電流が流れる場合と同様な処理が行われ、最終的には、機械接点式断路器７により事故点４が隔離される。
【００３２】
［２−３．効果］
第２実施形態では、前記第１実施形態の効果に加え、順方向と逆方向の事故電流に対しても電流零点を発生させ、機械接点式断路器７による隔離が可能になる利点がある。
【００３３】
［第３実施形態］
［３−１．構成］
第３実施形態について、図４を参照して説明する。第３実施形態は、第２実施形態に加えて、機械接点式断路器１６と半導体遮断器５を組み合わせ、送電時の損失を低減した構成である。すなわち、半導体遮断器５と並列に機械接点式断路器１６を接続すると共に、機械接点式断路器１６に断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７と断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８を直列に接続する。
【００３４】
［３−２．作用］
図５を用いて第３実施形態の作用を説明する。
送電時は電流抑制リアクトル６→機械接点式断路器１６→断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８のダイオード→断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７→機械接点式断路器７→送電線２の経路で電流を流し、直流電力を送電する。電流は耐電圧が小さい断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７および断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８のダイオードを通過するので、電圧降下が小さく、高効率に送電することができる。
【００３５】
直流電流遮断装置３の送電線２側で事故点４が発生すると、直流電流遮断装置３は電流の増大で事故が発生したことを検知し、まず、機械接点式断路器１６を開放するために、機械接点式断路器１６に直列に接続されている断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７をオフする。すると、事故電流は、機械接点式断路器１６を通過する経路から半導体遮断器５側に転流し、電流抑制リアクトル６→逆方向ＩＧＢＴ１４に組み込まれたダイオード→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→機械接点式断路器７→送電線２へと流れる。その結果、機械接点式断路器１６の電流は零になるため、アークを発生することなく電流を遮断できる。断路器が遮断された後は、事故電流は第１実施形態と同様に半導体遮断器５を流れることになるから、直流電流遮断装置３は順方向ＩＧＢＴ１１及び順方向サイリスタ１２を駆動している信号をオフする。以下の動作は、第１実施形態と同様である。
【００３６】
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、半導体遮断器５は逆方向の事故電流の遮断も行うことができるように、逆方向ＩＧＢＴ１４及び逆方向サイリスタ１５を備えている。また、機械接点式断路器１６には断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８が設けられている。そのため、通常の電流供給時及び事故発生時において、順方向と逆方向のいずれにも電流を流したり、遮断することができる。
【００３７】
［３−３．効果］
第３実施形態では、前記第１及び第２実施形態の効果に加えて、通常時に流れる電流は耐電圧が小さい断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７および断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８のダイオードを通過するので、電圧降下が小さく、高効率に送電することができる効果を有する。
【００３８】
［第４実施形態］
［４−１．構成］
第４実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、第３実施形態における断路器用の順方向ＩＧＢＴ１７と断路器用の逆方向ＩＧＢＴ１８の代わりに、断路器用の機械接点式遮断器１９を設けることで、送電時の損失を低減した構成である。第４実施形態では、機械接点式断路器１６に直列に断路器用の機械接点式遮断器１９が接続されている。半導体遮断器５と機械接点式断路器７との間に転流調整リアクトル２０が接続されている。断路器用の機械接点式遮断器１９の送電線２側の端部は、機械接点式断路器７と転流調整リアクトル２０との間に接続されている。
【００３９】
機械接点式断路器１６と断路器用の機械接点式遮断器１９の中間点と、半導体遮断器５と転流調整リアクトル２０の中間点を結ぶように、直列に接続された２個のハーフブリッジ回路（以下、Ｈブリッジ回路２１という）が設けられている。このＨブリッジ回路２１は請求項に記載した転流回路に相当するものであって、インバータとして機能するものである。このＨブリッジ回路２１は、図６の拡大部分に示すように、４個のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｄとそれらに並列に接続されたコンデンサ２３を備える。
【００４０】
［４−２．作用］
本実施形態の作用を、図７を用いて説明する。
送電時は電流抑制リアクトル６→機械接点式断路器１６→断路器用の機械接点式遮断器１９→機械接点式断路器７→送電線２の経路で電流を流し、直流電力を送電する。電流は半導体を通過しないので、損失を発生することなく、高効率に送電することができる。
【００４１】
事故が発生すると、電流の増大で事故が発生したことを検知し、機械接点式断路器１６、断路器用の機械接点式遮断器１９、機械接点式断路器７を開放する指令を与える。まず、断路器用の機械接点式遮断器１９に開放指令を与えると、Ｈブリッジ回路２１がコンデンサ２３の電荷を放電し、Ｈブリッジ回路２１→転流調整リアクトル２０→断路器用の機械接点式遮断器１９の経路で電流を流す。この電流は事故電流と逆方向に流れるため零点が発生し、断路器用の機械接点式遮断器１９による電流遮断が可能となる。
【００４２】
断路器用の機械接点式遮断器１９が開放されると、電流抑制リアクトル６→機械接点式断路器１６→Ｈブリッジ回路２１→転流調整リアクトル２０→機械接点式断路器７→送電線２の経路に電流が転流する。次に、Ｈブリッジ回路２１を構成する４個のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｄをゲートブロックし、電流を電流抑制リアクトル６→順方向ＩＧＢＴ１１→順方向サイリスタ１２→転流調整リアクトル２０→送電線２の経路に転流させる。すると、機械接点式断路器１６の電流は零になり、電流遮断が完了する。その後の動作は、第３実施形態と同様である。
【００４３】
［４−３．効果］
第４実施形態では、第３実施形態と同様な効果に加え、断路器用の機械接点式遮断器１９を設けることで、半導体素子を使用することなく断路器の開放が可能になり、送電時の損失をより低減することができる。なお、本実施形態における転流回路としては、図示のＨブリッジ回路２１以外に、電流零点を発生できるインバータであれば、他の構成のものを使用することもできる。
【００４４】
［第５実施形態］
［５−１．構成］
第５実施形態について、図８を参照して説明する。第５実施形態は転流回路として、第４実施形態のＨブリッジ回路２１を、断路器用サイリスタ２４ａ，２４ｂ及びキャパシタ２５で構成した共振発生回路に置き換えた構成である。
【００４５】
［５−２．作用］
第５実施形態では、送電時は、第４実施形態と同様に、電流抑制リアクトル６→機械接点式断路器１６→断路器用の機械接点式遮断器１９→機械接点式断路器７→送電線２の経路で電流を流し、直流電力を送電する。電流は半導体を通過しないので、損失を発生することなく、高効率に送電することができる。
【００４６】
事故が発生すると、まず、断路器用の機械接点式遮断器１９を開放するために断路器用サイリスタ２４ａまたは２４ｂに開放指令を与えることにより、キャパシタ２５の電荷を放電し、キャパシタ２５→転流調整リアクトル２０→断路器用の機械接点式遮断器１９の経路で電流を流す。この電流の経路には転流調整リアクトル２０のインダクタンスとキャパシタ２５が含まれるためＬＣ共振が発生し、その結果、電流に零点が発生するので、断路器用の機械接点式遮断器１９による電流遮断が可能となる。
【００４７】
断路器用の機械接点式遮断器１９に零点を生成した後、断路器用サイリスタ２４ａ，２４ｂをオフし、機械接点式断路器１６の電流を零にすることで、機械接点式断路器１６の開放を可能とする。その後の遮断動作は第４実施形態と同様である。
【００４８】
［５−３．効果］
本実施形態は、前記第４実施形態の効果に加え、断路器用の機械接点式遮断器１９を開放するための共振発生回路を、電流耐量が大きいサイリスタで構成できるので、転流時の電流を大きくできる利点がある。
【００４９】
［６．他の実施形態］
本発明の実施形態は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。たとえば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…直流電圧源
２…送電線
３…直流電流遮断装置
４…事故点
５…半導体遮断器
６…電流抑制リアクトル
７…機械接点式断路器
８…半導体素子部
９…アレスタ
１０…キャパシタ
１１…自励式半導体素子，順方向ＩＧＢＴ
１２…順方向サイリスタ
１３…ダイオード
１４…逆方向ＩＧＢＴ
１５…逆方向サイリスタ
１６…機械接点式断路器
１７…断路器用の順方向ＩＧＢＴ
１８…断路器用の逆方向ＩＧＢＴ
１９…断路器用の機械接点式遮断器
２０…転流調整リアクトル
２１…Ｈブリッジ回路
２２ａ〜２２ｄ…ＩＧＢＴ
２３…コンデンサ
２４ａ，２４ｂ…遮断器用サイリスタ
２５…キャパシタ
【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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