(57)【要約】  実施形態の直流遮断器は、機械遮断部、アレスタおよび転流装置を持つ。機械遮断部は、少なくとも１つの機械遮断ユニットを持つ。少なくとも１つの機械遮断ユニットは、少なくとも１つの単体遮断部を持つ。少なくとも１つの単体遮断部のそれぞれは、機械接点部を持つ。全ての少なくとも１つの単体遮断部は、直列接続されて機械接点モジュールを形成している。機械接点モジュールの両端は、直流送電系統に接続されている。アレスタは、機械接点モジュールに並列接続されている。転流装置は、転流回路を持つ。転流回路は、リアクトル、コンデンサおよび投入器を直列接続して形成されている。転流回路は、機械接点モジュールに並列接続されている。投入器は、高速投入器である。
2020121525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械遮断部、アレスタおよび転流装置を備え、
前記機械遮断部は、
少なくとも１つの単体遮断部を有する少なくとも１つの機械遮断ユニットと、
前記少なくとも１つの機械遮断ユニットを支持する絶縁支柱と、
を備え、
前記少なくとも１つの単体遮断部のそれぞれは、
固定接触子および可動接触子を有し、大地から電気的に絶縁された機械接点部と、
前記機械接点部および絶縁性ガスを封入し、大地から電気的に絶縁された密閉容器と、
前記可動接触子に連結され、前記密閉容器の内部から外部に延出した操作ロッドと、
前記操作ロッドに連結され、前記可動接触子を前記固定接触子に対して接離させるとともに、前記可動接触子と同電位に設けられた操作機構と、
を有し、
前記少なくとも１つの単体遮断部は、第１単体遮断部および第２単体遮断部を含み、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部は、それぞれの前記操作ロッドが前記操作機構により同一直線上で動作し、かつ前記操作機構による前記操作ロッドの動作方向が互いに逆方向となるように配置され、かつそれぞれの前記操作機構が互いに対向するように配置され、
全ての前記少なくとも１つの単体遮断部は、直列接続されて機械接点モジュールを形成し、
前記機械接点モジュールの両端は、直流送電系統に接続され、
前記アレスタは、前記機械接点モジュールに並列接続され、
前記転流装置は、リアクトル、コンデンサおよび投入器を直列接続して形成された転流回路を有し、
前記転流回路は、前記機械接点モジュールに並列接続され、
前記投入器は、高速投入器である、
直流遮断器。
【請求項２】
前記投入器は、固定された一対の電極間の絶縁性能を下げて絶縁破壊させることで通電開始させる放電式投入器である、
請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項３】
前記転流装置は、前記投入器が配置される投入器支持板を備え、
前記投入器は、
前記一対の電極を収容する容器と、
前記容器内に配置されたトリガ電極と、
前記一対の電極の一方と前記トリガ電極との間にパルス電圧を印加するとともに、前記一方と同電位に設けられたパルス電源と、
を備え、
前記投入器支持板は、金属材料により形成され、前記パルス電源と同電位に設けられ、
前記容器の少なくとも一部は、水平方向で前記投入器支持板の外側に配置されている、
請求項２に記載の直流遮断器。
【請求項４】
前記投入器は、互いに離間した一対の接触子を電磁反発力により駆動し、接触させて通電させる機械式投入器である、
請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項５】
前記転流装置は、前記投入器が配置される投入器支持板を備え、
前記投入器は、
前記一対の接触子を収容する容器と、
前記一対の接触子を互いに接離させるとともに、前記一対の接触子の一方と同電位に設けられた投入器用操作機構と、
を備え、
前記投入器支持板は、金属材料により形成され、前記投入器用操作機構と同電位に設けられ、
前記容器の少なくとも一部は、水平方向で前記投入器支持板の外側に配置されている、
請求項４に記載の直流遮断器。
【請求項６】
前記転流装置は、前記コンデンサと前記投入器との間と、大地と、を電気的に接続する抵抗器を備える、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項７】
前記転流装置は、前記コンデンサの両端に電圧を印加する直流電源を備える、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項８】
前記機械遮断部および前記アレスタは、鉛直方向から見て第１方向に並んで配置され、
前記転流装置は、前記機械遮断部および前記アレスタに対して、鉛直方向から見て前記第１方向に直交する第２方向に並んで配置されている、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項９】
前記リアクトル、前記コンデンサおよび前記投入器は、前記第２方向における同じ位置に配置されている、
請求項８に記載の直流遮断器。
【請求項１０】
前記機械遮断部は、前記操作機構に電力を供給する絶縁トランスを備え、
前記絶縁トランスは、前記少なくとも１つの機械遮断ユニットと前記転流装置との間に配置されている、
請求項８または請求項９に記載の直流遮断器。
【請求項１１】
前記機械遮断部、前記アレスタおよび前記転流装置は、一直線に並んで配置されている、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの機械遮断ユニットは、前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部が配置されるとともに前記絶縁支柱に支持された機械遮断部支持板を備え、
前記機械遮断部支持板は、金属材料により形成され、前記操作機構と同電位に設けられ、
前記第１単体遮断部の前記密閉容器の少なくとも一部は、水平方向で前記機械遮断部支持板の外側に配置され、
前記第２単体遮断部の前記密閉容器の少なくとも一部は、水平方向で前記機械遮断部支持板の外側に配置されている、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項１３】
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部それぞれの前記密閉容器は、前記可動接触子に導通したフランジを備え、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部それぞれの前記操作ロッドは、前記可動接触子と前記操作機構との導通を遮断するロッド絶縁部を備え、
前記少なくとも１つの機械遮断ユニットは、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部が配置されるとともに前記絶縁支柱に支持された機械遮断部支持板と、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部のそれぞれの前記フランジを互いに電気的に接続する導通部材と、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部のうち一方の前記フランジと前記機械遮断部支持板との間に介在し、前記一方の前記フランジと前記機械遮断部支持板との導通を遮断する絶縁部と、
を備え、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部のうち他方の前記フランジと前記機械遮断部支持板とは導通している、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項１４】
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部それぞれの前記密閉容器は、フランジを備え、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部それぞれの前記操作ロッドは、前記可動接触子と前記操作機構との導通を遮断するロッド絶縁部を備え、
前記少なくとも１つの機械遮断ユニットは、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部が配置されるとともに前記絶縁支柱に支持された機械遮断部支持板と、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部のそれぞれの前記フランジを互いに電気的に接続する導通部材と、
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部のうち一方の前記フランジと前記機械遮断部支持板との間に介在し、前記一方の前記フランジと前記機械遮断部支持板との導通を遮断する絶縁部と、
を備え
前記第１単体遮断部および前記第２単体遮断部の前記可動接触子と前記フランジと、前記操作機構と、前記機械遮断部支持板とは同電位である、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流送電は、交流送電に比べて送電効率が高い。対して設備の導入コストは直流送電の方が高コストとなる。しかし長距離送電や海中送電等では、直流送電の送電効率が圧倒的に高いため、設備コストに運用コストを加えて評価すると、直流送電の方が総合的に低コストとなる。このため、直流送電は、例えば海を挟んだ２箇所の拠点間での送電に利用されている。近年、発電電力のうち再生可能エネルギーを用いた発電電力の比率を向上させ、より大きな電力を再生可能エネルギーで賄うために、洋上風力発電や砂漠地帯での太陽光発電等を用いて、主要な電力消費地である都市部から遠く離れた場所で大規模な発電を行い、長距離送電する方法が検討されている。それに伴い、複数の電力の供給地点と需要地点とを接続した直流送電網の構築が計画されている。【０００３】
３箇所以上の拠点間を接続した送電網を構築する際には、送電網で事故が発生した場合に、事故点を健全な系統から迅速に遮断可能な装置が必要となる。一般的に、交流電流系統においては機械接点式遮断器が用いられている。機械接点式遮断器は、交流電流によって発生する電流ゼロ点において接点を開極し、絶縁性媒体を接点間のアーク電流に吹き付けることで事故電流を遮断するものである。これに対して直流送電系統においては、事故電流には電流ゼロ点が発生しないため、従来の機械接点式遮断器では事故電流を迅速に遮断するのは難しいとされている。【０００４】
そこで、単独で直流電流を遮断可能な半導体遮断器として、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の、自己消弧能力をもつ複数の自励式半導体素子を用いた半導体遮断器が提案されている。しかし、送電する電力の全てが複数の自励式半導体素子を常時通過するため大きな導通損失が発生し、通常運転時の送電効率の低下を招いてしまう。【０００５】
この問題を解決するために、機械接点式断路器と補助半導体遮断器とを直列に接続した回路に、もう１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。このハイブリッド遮断器において、定常送電時は機械接点式断路器と補助半導体遮断器とが導通状態になっており、上記のもう１つの半導体遮断器が遮断状態になっている。よって送電電流は機械接点式断路器と補助半導体遮断器とを流れる。【０００６】
また、事故発生時においては、補助半導体遮断器を遮断状態にするのと同時に機械接点式断路器には開極指令が与えられる。このように補助半導体遮断器が遮断状態となることで、機械接点式断路器と補助半導体遮断器との経路に流れる事故電流が、上記のもう１つの半導体遮断器へと転流される。そして機械接点式断路器の開極動作が完了し、定常通電経路の耐電圧性能を確保した後に、上記のもう１つの半導体遮断器を遮断することで、事故電流の遮断が完了する。【０００７】
このようなハイブリッド遮断器は、定常送電時における導通損失が補助半導体遮断器の導通損失だけであるため、定常通電経路を、上記のように単独で直流電流を遮断可能な半導体遮断器のみとした構成に比べて導通損失を低減することが出来る。しかしながら補助半導体遮断器の通電損失は未だ発生してしまうため、従来のような、定常通電経路が機械接点のみで構成される機械接点式遮断器に比べると、ハイブリッド遮断器は、導通損失が大きい。【０００８】
そこで、半導体遮断器と、ハーフブリッジ回路で構成される転流回路とを直列に接続した回路に、機械接点式遮断器を並列に接続する直流遮断器が提案されている。この直流遮断器において、定常送電時は機械接点式断路器が導通状態になっており、半導体遮断器および転流回路が遮断状態になっている。よって、定常送電時における送電電流は機械接点式断路器のみを流れる。【０００９】
また、事故発生時においては、機械接点式遮断器に開極指令が与えられ、半導体遮断器が導通状態とされ、転流回路に転流指令が与えられる。すると、転流回路は、機械接点式遮断器に流れる事故電流とは逆の方向に電流を流して機械接点式遮断器の電流にゼロ点を生成し、この機械接点式遮断器が開極することで、事故電流が機械接点式遮断器から半導体遮断器および転流回路へと転流する。事故電流転流後、半導体遮断器が遮断されることで事故電流の遮断が完了する。【００１０】
このような直流遮断器は、定常通電経路が機械接点式遮断器のみで構成されるため、導通損失を大幅に低減することが可能となる。しかしながら、ハイブリッド遮断器は、半導体遮断器が高価であるため、従来の機械接点式遮断器に比べて機器コストが大幅に増加する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１６６６００号
【特許文献２】国際公開第２０１６／０５６２７４号
【特許文献３】国際公開第２０１７／１３４８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、電流の遮断時間の短縮、および機器コストの抑制が可能な直流遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実施形態の直流遮断器は、機械遮断部、アレスタおよび転流装置を持つ。機械遮断部は、少なくとも１つの機械遮断ユニットと、絶縁支柱と、を持つ。少なくとも１つの機械遮断ユニットは、少なくとも１つの単体遮断部を持つ。絶縁支柱は、少なくとも１つの機械遮断ユニットを支持する。少なくとも１つの単体遮断部のそれぞれは、機械接点部と、密閉容器と、操作ロッドと、操作機構と、を持つ。機械接点部は、固定接触子および可動接触子を持つ。機械接点部は、大地から電気的に絶縁されている。密閉容器は、機械接点部および絶縁性ガスを封入する。密閉容器は、大地から電気的に絶縁されている。操作ロッドは、可動接触子に連結されている。操作ロッドは、密閉容器の内部から外部に延出している。操作機構は、操作ロッドに連結されている。操作機構は、可動接触子を固定接触子に対して接離させる。操作機構は、可動接触子と同電位に設けられている。少なくとも１つの単体遮断部は、第１単体遮断部および第２単体遮断部を持つ。第１単体遮断部および第２単体遮断部は、それぞれの操作ロッドが操作機構により同一直線上で動作し、かつ操作機構による操作ロッドの動作方向が互いに逆方向となるように配置されている。第１単体遮断部および第２単体遮断部は、それぞれの操作機構が互いに対向するように配置されている。全ての少なくとも１つの単体遮断部は、直列接続されて機械接点モジュールを形成している。機械接点モジュールの両端は、直流送電系統に接続されている。アレスタは、機械接点モジュールに並列接続されている。転流装置は、転流回路を持つ。転流回路は、リアクトル、コンデンサおよび投入器を直列接続して形成されている。転流回路は、機械接点モジュールに並列接続されている。投入器は、高速投入器である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の直流遮断器を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態の直流遮断器を示す回路図。
【図３】第１の実施形態の機械遮断部を示す斜視図。
【図４】第１の実施形態の機械遮断ユニットを側方から見た部分断面図。
【図５】第１の実施形態のガス断路器を示す断面図。
【図６】第１の実施形態の機械遮断ユニットにおける通電経路を示す図。
【図７】第１の実施形態のアレスタ部を示す斜視図。
【図８】第１の実施形態の転流装置を示す斜視図。
【図９】第１の実施形態のリアクトルユニットおよび投入器ユニットを示す斜視図。
【図１０】第１の実施形態のコンデンサユニットを示す斜視図。
【図１１】第１の実施形態の投入器を示す部分断面図。
【図１２】第２の実施形態の投入器を示す部分断面図。
【図１３】第３の実施形態の直流遮断器を示す斜視図。
【図１４】第４の実施形態の直流遮断器を示す斜視図。
【図１５】第５の実施形態の直流遮断器を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態の直流遮断器を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の直流遮断器を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の直流遮断器を示す回路図である。
図１および図２に示すように、直流遮断器１は、機械遮断部２と、アレスタ部３と、転流装置４と、を備える。直流遮断器１は、大地上の基礎５に設置されている。基礎５の上面は、水平に形成されている。本実施形態では、水平の一方向を第１方向と定義し、第１方向に直交する水平方向を第２方向と定義する。また、第１方向に符号Ｘを付し、第２方向に符号Ｙを付す。機械遮断部２およびアレスタ部３は、第１方向Ｘに並んで配置されている。第１方向Ｘに並んで配置されている状態は、第１方向Ｘから見て複数の対象が互いに重なるように配置されている状態である。転流装置４は、機械遮断部２およびアレスタ部３に対して第２方向Ｙに並んで配置されている。
【００１７】
機械遮断部２について説明する。
図３は、第１の実施形態の機械遮断部を示す斜視図である。
図３に示すように、機械遮断部２は、複数（本実施形態では２個）の機械遮断ユニット１０と、機械遮断ユニット１０を支持する複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱６０と、機械遮断ユニット１０に電力を供給する給電部７０と、を備える。複数の機械遮断ユニット１０は、絶縁支柱６０に対して鉛直方向に複数段に積み重ねられている。
【００１８】
機械遮断ユニット１０は、一対の単体遮断部１１（第１単体遮断部および第２単体遮断部）と、電源部１２と、制御部１３と、一対の単体遮断部１１、電源部１２および制御部１３が配置された機械遮断部支持板１４と、を備える。
【００１９】
単体遮断部１１は、固定接触子２２および可動接触子２３を有する機械接点部２１を備える（図４参照）。機械接点部２１は、固定接触子２２に対して可動接触子２３を開離させることで開極する。単体遮断部１１は、機械接点部２１を開極させることで、機械接点部２１を通る通電経路を遮断する。単体遮断部１１は、真空遮断器１１Ａまたはガス断路器１１Ｂを構成している。真空遮断器１１Ａは、機械接点部２１を真空の絶縁筒２４内に配置した真空バルブ２０を有する（図４参照）。ガス断路器１１Ｂは、機械接点部２１を絶縁ガス中に配置したガス接点を有する。真空遮断器１１Ａの機械接点部２１は、電流ゼロ点において電流を機械的に遮断可能な接点である。真空遮断器１１Ａの電流遮断性能は、ガス断路器１１Ｂよりも高い。ガス断路器１１Ｂの耐電圧性能は、真空遮断器１１Ａよりも高い、または同等である。
【００２０】
それぞれの機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１は同じ構成を有することが望ましい。本実施形態では、機械遮断ユニット１０は、真空遮断器１１Ａのみ、またはガス断路器１１Ｂのみを備える。例えば、上段の機械遮断ユニット１０は、一対の真空遮断器１１Ａを備える。また、下段の機械遮断ユニット１０は、一対のガス断路器１１Ｂを備える。
【００２１】
図４は、第１の実施形態の機械遮断ユニットを側方から見た部分断面図である。なお、図４には、単体遮断部１１として真空遮断器１１Ａを備えた機械遮断ユニット１０を示している。
図４に示すように、真空遮断器１１Ａは、機械接点部２１を有する真空バルブ２０と、真空バルブ２０を封入する密閉容器３０と、機械接点部２１の固定接触子２２に連結された通電軸３４と、機械接点部２１の可動接触子２３に連結された操作ロッド３５と、操作ロッド３５に連結された操作機構３７と、機械接点部２１に並列接続されたコンデンサ３９（図３参照）と、を備える。
【００２２】
真空バルブ２０は、上述の機械接点部２１と、機械接点部２１を封入する絶縁筒２４と、絶縁筒２４の内側に設けられたベローズ２５と、を備える。
【００２３】
機械接点部２１の固定接触子２２および可動接触子２３は、互いに接離可能に設けられている。固定接触子２２は、絶縁筒２４に対して固定的に配置されている。可動接触子２３は、絶縁筒２４に対して変位可能に設けられている。以下の単体遮断部１１に関する説明では、固定接触子２２および可動接触子２３が接離する方向を接点動作方向と称する。本実施形態では、接点動作方向は、水平の一方向であって、第１方向Ｘと平行である。
【００２４】
絶縁筒２４は、接点動作方向に沿って延びる円筒状に形成されている。絶縁筒２４は、例えば絶縁材料により形成された碍管である。絶縁筒２４の内部は、真空に保たれている。絶縁筒２４の第１端部には、通電軸３４が気密に挿入される貫通孔が形成されている。絶縁筒２４の第２端部には、操作ロッド３５が挿入される貫通孔が形成されている。
【００２５】
ベローズ２５は、絶縁筒２４の内部において、操作ロッド３５を囲うように配置されている。ベローズ２５の一端部は、可動接触子２３の外周面に固着されている。ベローズ２５の他端部は、絶縁筒２４の第２端部に固着されている。ベローズ２５は、可動接触子２３および操作ロッド３５を絶縁筒２４に対して変位可能としつつ、真空バルブ２０内の真空を保っている。
【００２６】
密閉容器３０は、絶縁性ガスとして、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等を封入している。密閉容器３０は、円筒状の絶縁筒３１と、絶縁筒３１の両端開口を閉塞する第１フランジ３２および第２フランジ３３と、を備える。絶縁筒３１は、接点動作方向に沿って延びている。絶縁筒３１は、例えば絶縁材料により形成された碍管である。第１フランジ３２および第２フランジ３３は、それぞれ金属材料により形成されている。
【００２７】
通電軸３４は、密閉容器３０の第１フランジ３２に固定されている。通電軸３４は、真空バルブ２０の絶縁筒２４を貫くように配置されている。通電軸３４は、真空バルブ２０を密閉容器３０に対して固定的に支持している。通電軸３４は、真空バルブ２０の絶縁筒２４内で固定接触子２２を固定的に支持している。通電軸３４は、金属等の導電材により形成され、固定接触子２２に導通している。通電軸３４は、固定接触子２２と密閉容器３０の第１フランジ３２とを導通している。なお、「導通」とは、複数の対象が互いに電気的に接続して同電位となっている状態の意とする。また複数の対象が持つインピーダンスによって電位差が生じている場合でも、機器の定格電圧に比べて十分無視できる程度（例えば、数十Ｖ以下）に電位差が小さい場合は同電位として扱う。
【００２８】
操作ロッド３５は、接点動作方向に沿って延在している。操作ロッド３５の第１端部は、真空バルブ２０の絶縁筒２４内で可動接触子２３に結合している。操作ロッド３５は、絶縁筒２４の第２端部に対して接点動作方向に摺動可能に設けられている。操作ロッド３５は、密閉容器３０の内部から第２フランジ３３に設けられた貫通孔３３ａを通って密閉容器３０の外部に延出している。操作ロッド３５は、密閉容器３０の内部の気密を保ちつつ、第２フランジ３３に対して導通し、かつ摺動可能に設けられている。操作ロッド３５のうち第１端部から第２フランジ３３との摺動部に亘る部分は、金属等の導電材により形成されている。これにより、操作ロッド３５は、可動接触子２３と第２フランジ３３とを導通している。操作ロッド３５のうち、密閉容器３０外に位置する部分の少なくとも一部には、操作ロッド３５の両端部間を電気的に絶縁するロッド絶縁部３５ａが設けられている。
【００２９】
操作機構３７は、電力により動作する応答性の高い電磁アクチュエータである。電磁アクチュエータは、例えば電磁反発式の操作機構である。電磁反発式の操作機構３７は、操作ロッド３５の第２端部と連結した良導体の金属板と、金属板と対向するように設置したコイルと、を有する。駆動時はコイルに電流を印加し、金属板に逆方向の誘導電流を発生させ、金属板にコイルと逆方向の電磁反発力を与えて操作ロッド３５を動作させる。
【００３０】
操作機構３７は、密閉容器３０の外側において、接点動作方向で第２フランジ３３と並んで配置されている。操作機構３７は、連結部材３８によって第２フランジ３３に連結されている。連結部材３８は、少なくとも一部が絶縁材料により形成されており、連結部材３８の両端部間を電気的に絶縁している。操作機構３７は、操作ロッド３５を接点動作方向に往復動作させる。これにより、操作機構３７は、操作ロッド３５に対して固定的に設けられた可動接触子２３を変位させ、可動接触子２３を固定接触子２２に対して接離させる。
【００３１】
図３に示すように、コンデンサ３９は、密閉容器３０の外側に配置されている。コンデンサ３９は、密閉容器３０の第１フランジ３２および第２フランジ３３に電気的かつ機械的に接続されている。コンデンサ３９は、高抵抗の円筒に誘電体を封入し、両端に電極を備え、静電容量と抵抗を持つ。コンデンサ３９は、電流遮断時および開極状態の機械接点部２１（図４参照）にかかる電圧を調整する。
【００３２】
図５は、第１の実施形態のガス断路器を示す断面図である。
図５に示すように、ガス断路器１１Ｂは、機械接点部２１が密閉容器３０内に直接的に配置された点で、真空遮断器１１Ａと異なる。つまり、ガス断路器１１Ｂにおいては、機械接点部２１の開極状態で、固定接触子２２および可動接触子２３の間に絶縁性ガスが介在する。
【００３３】
図３に示すように、各機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１は、それぞれの操作ロッド３５が操作機構３７による機械接点部２１の開極動作時に同一直線上で動作するように配置されている。具体的に、各機械遮断ユニット１０において、各単体遮断部１１の操作ロッド３５は、同一直線上に延在している。本実施形態では、操作ロッド３５は、操作機構３７による機械接点部２１の開極動作時に第１方向Ｘに動作する。さらに、各機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１は、操作機構３７による機械接点部２１の開極動作時の操作ロッド３５の動作方向が互いに逆方向になるように配置されている。具体的に、各機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１は、それぞれの操作機構３７が互いに接触するように配置されている。また、一の機械遮断ユニット１０の単体遮断部１１、および他の機械遮断ユニット１０の単体遮断部１１は、鉛直方向から見て同一直線上で動作するように配置されている。
【００３４】
電源部１２は、一対の単体遮断部１１の操作機構３７に電力を供給する。電源部１２は、基準電位が操作機構３７と同電位になるように設けられている。電源部１２は、例えば、機械接点部２１（図４参照）の開極動作時に操作機構３７に電力を供給するコンデンサと、機械接点部２１の閉極動作時に操作機構３７に電力を供給するコンデンサと、それぞれのコンデンサの充電装置と、それぞれのコンデンサを充電状態に保持し、電力供給時には放電するスイッチング素子と、を備える（いずれも不図示）。
【００３５】
制御部１３は、電源部１２、および一対の単体遮断部１１の操作機構３７の状態監視を行う。また、制御部１３は、電源部１２から一対の単体遮断部１１の操作機構３７への電力供給を制御する。
【００３６】
機械遮断部支持板１４は、一対の単体遮断部１１、電源部１２および制御部１３を下方から支持する。例えば、機械遮断部支持板１４は、アルミニウム合金等の金属材料により形成されている。機械遮断部支持板１４は、平面視矩形状に形成されている。機械遮断部支持板１４は、外縁の２辺が接点動作方向に平行となるように配置されている。本実施形態では、機械遮断部支持板１４は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの双方向に延びている。機械遮断部支持板１４は、絶縁支柱６０に対して鉛直方向に複数段積み重ねられている。
【００３７】
各機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１の密閉容器３０の少なくとも一部は、水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されている。換言すると、一対の単体遮断部１１の密閉容器３０は、鉛直方向から見て、機械遮断部支持板１４から突出するように配置されている。なお、図示の例では、密閉容器３０の一部のみが水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されているが、密閉容器３０の全体が水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されていてもよい。密閉容器３０における固定接触子２２と同電位の箇所（例えば第１フランジ３２）が水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されていればよい。
【００３８】
ここで、水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されていることにつき、図３を参照して、別の表現で説明する。
例えば、上述した接点動作方向を投射線と見立てると、機械遮断部支持板１４を構成する４つの辺のうち投射線とねじれの位置関係にある２つの辺を含む２つの垂直投影面を定義することができる。この２つの垂直投影面によって区切られた空間（操作機構３７が存在する側の空間）から密閉容器３０の少なくとも一部が突出して配置されていればよい。
【００３９】
図４に示すように、機械遮断ユニット１０は、支持部１５と、ユニット内ブスバー１６（導通部材）と、をさらに備える。
支持部１５は、一対の単体遮断部１１それぞれと、機械遮断部支持板１４と、の間に介在している。支持部１５は、単体遮断部１１を機械遮断部支持板１４から浮かせた状態で支持している。支持部１５は、単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４との間に介在する一対の第１支持部１５Ａと、単体遮断部１１の操作機構３７と機械遮断部支持板１４との間に介在する一対の第２支持部１５Ｂと、を備える。一方の第１支持部１５Ａは、第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４との電気的な導通を遮断する絶縁部１５ａを備える。これにより、一方の第１支持部１５Ａに支持された単体遮断部１１の第２フランジ３３は、機械遮断部支持板１４から電気的に絶縁されている。他方の第１支持部１５Ａは、単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４とを導通している。第２支持部１５Ｂは、操作機構３７と機械遮断部支持板１４とを導通している。
【００４０】
ユニット内ブスバー１６は、一対の単体遮断部１１同士を直列接続する。ユニット内ブスバー１６は、一対の単体遮断部１１の第２フランジ３３それぞれに電気的かつ機械的に接続されている。ユニット内ブスバー１６は、一対の単体遮断部１１の操作機構３７の上方において、一対の操作機構３７を跨ぐように延びている。ユニット内ブスバー１６は、金属等の導電材により形成されている。これにより、ユニット内ブスバー１６は、一対の単体遮断部１１の第２フランジ３３同士を導通し、一対の単体遮断部１１の機械接点部２１を直列接続している。
【００４１】
図３に示すように、絶縁支柱６０は、例えば碍子や、ポリマー、繊維強化プラスチック等により形成されている。絶縁支柱６０は、基礎５に立設されている。絶縁支柱６０は、鉛直方向に沿って延びている。各絶縁支柱６０は、複数段に積み重ねらされた各機械遮断部支持板１４の角部を支持している。絶縁支柱６０は、複数の機械遮断ユニット１０を互いに電気的に絶縁するとともに、各機械遮断ユニット１０を大地に対して電気的に絶縁しつつ、各機械遮断ユニット１０を固定的に支持している。なお、各絶縁支柱６０は、下端から上端に亘って連続して延びていてもよいし、各機械遮断部支持板１４を挟むように複数に分割されていてもよい。後述する他の絶縁支柱についても同様である。
【００４２】
給電部７０は、機械遮断ユニット１０の側方において、基礎５に設置されている。給電部７０は、機械遮断ユニット１０と転流装置４との間に配置されている（図１参照）。給電部７０は、第２方向Ｙから見て機械遮断ユニット１０に重なる位置に配置されている。給電部７０は、地上から機械遮断ユニット１０の電源部１２に電力を供給する。給電部７０は、大地と電源部１２とを電気的に絶縁しつつ、かつ複数の機械遮断ユニット１０同士を電気的に絶縁しつつ、電力を供給する。本実施形態では、給電部７０は、上下に積み重ねられた２段の絶縁トランスを備える。下段の絶縁トランスは、下段の機械遮断ユニット１０の電源部１２に電力を供給する。上段の絶縁トランスは、下段の機械遮断ユニット１０の電源部１２と上段の機械遮断ユニット１０の電源部１２とを電気的に絶縁しつつ、上段の機械遮断ユニット１０の電源部１２に電力を供給する。なお、給電部７０は、レーザー給電装置や、絶縁チューブを介した空気による発電機能を備えた装置等であってもよい。
【００４３】
機械遮断ユニット１０の通電経路について説明する。
図６は、第１の実施形態の機械遮断ユニットにおける通電経路を示す図である。
図６に示すように、単体遮断部１１において、機械接点部２１が閉極していると、第１フランジ３２および第２フランジ３３が導通する。一対の単体遮断部１１のうち一方の単体遮断部１１の第２フランジ３３は、第１支持部１５Ａの絶縁部１５ａによって、機械遮断部支持板１４との直接的な導通が遮断されている。また、各単体遮断部１１において、第２フランジ３３は、操作ロッド３５のロッド絶縁部３５ａ、および連結部材３８によって、操作機構３７との直接的な導通が遮断されている。さらに、一対の単体遮断部１１の第２フランジ３３同士は、ユニット内ブスバー１６を介して導通している。よって、一対の単体遮断部１１を流れる電流は、一方の単体遮断部１１の第１フランジ３２から、機械遮断部支持板１４および操作機構３７を流れず、ユニット内ブスバー１６を流れ、他方の単体遮断部１１の第１フランジ３２に至る（図中矢印Ａ参照）。
【００４４】
機械遮断部２の各部の電位について説明する。
各機械遮断ユニット１０において、一方の単体遮断部１１の第２フランジ３３は、第１支持部１５Ａを介して機械遮断部支持板１４に直接導通している。各機械遮断ユニット１０において、一対の単体遮断部１１の操作機構３７は、それぞれ第２支持部１５Ｂを介して機械遮断部支持板１４に導通している。一対の単体遮断部１１の第２フランジ３３は、ユニット内ブスバー１６によって互いに導通している。よって、一対の操作機構３７は、一対の機械接点部２１の可動接触子２３、および機械遮断部支持板１４と同電位になっている。具体的に、操作機構３７は、基準電位が機械接点部２１の可動接触子２３、および機械遮断部支持板１４と同電位になっている。また、各機械遮断ユニット１０において、機械遮断部支持板１４は大地から絶縁されているので、機械遮断部支持板１４に導通する機械接点部２１も大地から電気的に絶縁されている。密閉容器３０は、一部が機械接点部２１に導通しているので、大地から電気的に絶縁されている。
【００４５】
機械遮断ユニット１０同士の電気的な接続について説明する。
図３に示すように、鉛直方向で隣り合う一対の機械遮断ユニット１０において、第１機械遮断ユニット１０の第１単体遮断部１１の第１フランジ３２、および第２機械遮断ユニット１０の第２単体遮断部１１の第１フランジ３２は、互いにユニット間ブスバー８０により直列接続されている。上述したように、各機械遮断ユニット１０において一対の単体遮断部１１の機械接点部２１は、ユニット内ブスバー１６によって直列接続されているので、機械遮断部２における全ての単体遮断部１１は直列接続されている。直列接続された全ての単体遮断部１１は、機械接点モジュール９０を形成している。
【００４６】
機械接点モジュール９０の両端は、供給地点と需要地点とを接続した直流送電系統に接続されている。機械接点モジュール９０は、直流送電系統に接続される第１接続点Ａ１および第２接続点Ａ２を備える。第１接続点Ａ１および第２接続点Ａ２は、機械接点モジュール９０の電気的な端部である。第１接続点Ａ１は、上段の機械遮断ユニット１０に設けられている。第１接続点Ａ１は、機械接点モジュール９０における直流送電系統の供給地点側（直流電圧源側）の端部を構成する。第２接続点Ａ２は、下段の機械遮断ユニット１０に設けられている。第２接続点Ａ２は、機械接点モジュール９０における直流送電系統の需要地点側の端部を構成する。
【００４７】
アレスタ部３について説明する。
図７は、第１の実施形態のアレスタ部を示す斜視図である。
図７に示すように、アレスタ部３は、アレスタ１００と、アレスタ１００が配置されるアレスタ支持板１１０と、アレスタ支持板１１０を支持する複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱１２０と、を備える。
【００４８】
アレスタ１００は、一定電圧以上が印加されると導通する複数の非線形素子１０２により形成されている。アレスタ１００は、複数の非線形素子１０２を並列接続したモジュール１０１を複数（本実施形態では２個）備える。アレスタ１００は、前記モジュール１０１を直列接続することにより形成されている。
【００４９】
アレスタ支持板１１０は、前記モジュール１０１を１つずつ支持する。このため、本実施形態では、アレスタ支持板１１０は２個設けられている。アレスタ支持板１１０は、アルミニウム合金等の金属材料により形成されている。アレスタ支持板１１０は、平面視矩形状に形成されている。本実施形態では、アレスタ支持板１１０は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの双方向に延びている。アレスタ支持板１１０は、絶縁支柱１２０に対して鉛直方向に複数段積み重ねられている。
【００５０】
絶縁支柱１２０は、例えば碍子や、ポリマー、繊維強化プラスチック等により形成されている。絶縁支柱１２０は、基礎５に立設されている。絶縁支柱１２０は、鉛直方向に沿って延びている。各絶縁支柱１２０は、複数段に積み重ねられたアレスタ支持板１１０の角部を支持している。絶縁支柱１２０は、複数のアレスタ支持板１１０を互いに電気的に絶縁するとともに、アレスタ１００を大地に対して電気的に絶縁しつつ、アレスタ支持板１１０およびアレスタ１００を固定的に支持している。
【００５１】
アレスタ１００は、直流送電系統に接続される第１接続点Ｂ１および第２接続点Ｂ２を備える。第１接続点Ｂ１および第２接続点Ｂ２は、アレスタ１００の電気的な端部である。第１接続点Ｂ１は、上段の前記モジュール１０１に設けられている。第１接続点Ｂ１は、アレスタ１００における直流送電系統の供給地点側の端部を構成する。第２接続点Ｂ２は、下段の前記モジュール１０１に設けられている。第２接続点Ｂ２は、アレスタ１００における直流送電系統の需要地点側の端部を構成する。
【００５２】
転流装置４について説明する。
図８は、第１の実施形態の転流装置を示す斜視図である。
図２および図８に示すように、転流装置４は、リアクトル２１１を含むリアクトルユニット２１０と、コンデンサバンク２２１を含むコンデンサユニット２２０と、投入器２４１を含む投入器ユニット２４０と、を備える。リアクトル２１１、コンデンサバンク２２１および投入器２４１は、転流回路２００を構成している。転流回路２００は、コンデンサバンク２２１の両端にリアクトル２１１および投入器２４１を直列接続して形成されている。
【００５３】
図１に示すように、リアクトルユニット２１０は、アレスタ部３と第２方向Ｙに並んで配置されている。コンデンサユニット２２０は、リアクトルユニット２１０と第１方向Ｘに並んで配置されている。コンデンサユニット２２０は、機械遮断部２と第２方向Ｙに並んで配置されている。投入器ユニット２４０は、リアクトルユニット２１０の下方に配置されている。リアクトル２１１、コンデンサバンク２２１および投入器２４１は、第２方向Ｙで同じ位置に配置されている。
【００５４】
図９は、第１の実施形態のリアクトルユニットおよび投入器ユニットを示す斜視図である。
図９に示すように、リアクトルユニット２１０は、リアクトル２１１と、リアクトル２１１を支持する一対のステー２１３と、一対のステー２１３を支持する複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱２１５と、を備える。
【００５５】
リアクトル２１１は、第２方向Ｙの両端部を一対のステー２１３によって支持されている。一対のステー２１３は、それぞれ第１方向Ｘに延びている。一対のステー２１３は、互いに第２方向Ｙに間隔をあけて配置されている。一対のステー２１３は、第２方向Ｙから見て互いに重なるように配置されている。
【００５６】
絶縁支柱２１５は、例えば碍子や、ポリマー、繊維強化プラスチック等により形成されている。絶縁支柱２１５は、基礎５に立設されている。絶縁支柱２１５は、鉛直方向に沿って延びている。絶縁支柱２１５は、一対のステー２１３の端部を支持している。絶縁支柱２１５は、一対のステー２１３を互いに電気的に絶縁するとともに、リアクトル２１１を大地に対して電気的に絶縁しつつ、一対のステー２１３およびリアクトル２１１を固定的に支持している。
【００５７】
図１０は、第１の実施形態のコンデンサユニットを示す斜視図である。
図９に示すように、コンデンサユニット２２０は、コンデンサバンク２２１と、コンデンサバンク２２１が配置されたコンデンサ支持板２３１と、コンデンサ支持板２３１を支持する複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱２３３と、コンデンサバンク２２１を充電する充電部２３５と、を備える。
【００５８】
コンデンサバンク２２１は、複数（本実施形態では８個）のコンデンサ２２３を並列接続した複数（本実施形態では３個）のコンデンサモジュール２２２を備える。コンデンサバンク２２１は、コンデンサモジュール２２２を直列接続することにより形成されている。これにより、コンデンサバンク２２１は、１つのコンデンサと見なすことができる。コンデンサモジュール２２２は、複数のコンデンサ２２３と、複数のコンデンサ２２３の第１端子を互いに導通させる第１ブスバー２２４と、複数のコンデンサ２２３の第２端子を互いに導通させる第２ブスバー２２５と、を備える。コンデンサモジュール２２１同士は、第３ブスバー２２６によって電気的に接続されている。
【００５９】
コンデンサ支持板２３１は、コンデンサモジュール２２２を１つずつ支持する。このため、本実施形態では、コンデンサ支持板２３１は３個設けられている。コンデンサ支持板２３１は、繊維強化プラスチック等の絶縁材料や、アルミニウム合金等の金属材料等により形成されている。コンデンサ支持板２３１は、平面視矩形状に形成されている。本実施形態では、コンデンサ支持板２３１は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの双方向に延びている。コンデンサ支持板２３１は、絶縁支柱２３３に対して鉛直方向に複数段積み重ねられている。
【００６０】
絶縁支柱２３３は、例えば碍子や、ポリマー、繊維強化プラスチック等により形成されている。絶縁支柱２３３は、基礎５に立設されている。絶縁支柱２３３は、鉛直方向に沿って延びている。各絶縁支柱２３３は、複数段に積み重ねられたコンデンサ支持板２３１の角部を支持している。絶縁支柱２３３は、複数のコンデンサ支持板２３１を互いに電気的に絶縁するとともに、コンデンサバンク２２１を大地に対して電気的に絶縁しつつ、コンデンサ支持板２３１およびコンデンサバンク２２１を固定的に支持している。
【００６１】
充電部２３５は、コンデンサバンク２２１およびコンデンサ支持板２３１の側方において、基礎５に設置されている。充電部２３５は、コンデンサバンク２２１と機械遮断部２との間に配置されている（図１参照）。充電部２３５は、抵抗器である。充電部２３５は、転流回路２００におけるコンデンサバンク２２１と投入器２４１との間と、大地と、を電気的に接続している（図８参照）。つまり、充電部２３５の第１端部は、コンデンサバンク２２１における投入器２４１側の端部に導通している。充電部２３５の第２端部は、接地されている。これにより、系統電位と接地電位との電位差でコンデンサバンク２２１を充電することができる。
【００６２】
図９に示すように、投入器ユニット２４０は、投入器２４１と、投入器２４１が配置された投入器支持板２４３と、投入器支持板２４３を支持する複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱２４５と、投入器２４１に電力を供給する給電部２４７と、を備える。
【００６３】
投入器２４１は、直流送電系統の定常送電時に開放されて、転流回路２００を遮断する。投入器２４１は、直流送電系統を遮断する際に投入されて、転流回路２００の両端間を導通状態にする。投入器２４１は、少なくとも１つ設けられている。投入器２４１が複数設けられる場合、複数の投入器２４１は互いに直列接続される。本実施形態では、投入器２４１は、一対設けられている。投入器２４１は、高速投入器である。高速投入器は、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で投入可能な投入器である。本実施形態では、投入器２４１は、固定された一対の電極２５１，２５２間の絶縁性能を下げて絶縁破壊させることで通電開始させる放電式投入器（ギャップスイッチ）である（図１１参照）。
【００６４】
図１１は、第１の実施形態の投入器を示す部分断面図である。
図１１に示すように、投入器２４１は、第１電極２５１および第２電極２５２と、第１電極２５１および第２電極２５２を収容する容器２６０と、容器２６０内で第１電極２５１に近接して配置されたトリガ電極２６５と、第１電極２５１とトリガ電極２６５との間にパルス電圧を印加するパルス電源２６７と、パルス電源２６７と容器２６０とを連結する連結部材２６９と、を備える。
【００６５】
第１電極２５１および第２電極２５２は、それぞれ略同径の円柱状に形成されている。第１電極２５１および第２電極２５２は、同軸上で間隔をあけて配置されている。第１電極２５１および第２電極２５２それぞれにおける互いに対向する面は、半球面状に形成されている。第１電極２５１には、トリガ電極２６５が配置される貫通孔２５１ａが形成されている。貫通孔２５１ａは、第１電極２５１の中心軸線と同軸に形成されている。貫通孔２５１ａは、第１電極２５１を一定の径で貫通している。
【００６６】
容器２６０には、ドライエアや六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等が封入されている。容器２６０は、両端が開口した円筒状の絶縁筒２６１と、絶縁筒２６１の第１端開口を閉塞する第１フランジ２６２と、絶縁筒２６１の第２端開口を閉塞する第２フランジ２６３と、を備える。絶縁筒２６１は、第１電極２５１および第２電極２５２を囲う。絶縁筒２６１は、第１電極２５１および第２電極２５２と同軸に配置されている。第１フランジ２６２および第２フランジ２６３は、それぞれ金属材料により形成されている。第１フランジ２６２には、第１電極２５１が固定されている。第１フランジ２６２は、第１電極２５１に導通している。第１フランジ２６２には、第１電極２５１の貫通孔２５１ａと同軸の貫通孔２６２ａが形成されている。第２フランジ２６３には、第２電極２５２が固定されている。第２フランジ２６３は、第２電極２５２に導通している。
【００６７】
トリガ電極２６５は、金属やカーボン等の導電材により、先端が先細った針状に形成されている。例えば、金属の導電材としては、ステンレス鋼や銅、タングステン等を用いることができる。トリガ電極２６５は、先端が第２電極２５２に対向するように、容器２６０外から第１フランジ２６２の貫通孔２６２ａ、および第１電極２５１の貫通孔２５１ａに挿入されている。トリガ電極２６５の外周面には、絶縁支持筒２７１が気密に挿入されている。絶縁支持筒２７１は、第１フランジ２６２の貫通孔２６２ａ、および第１電極２５１の貫通孔２５１ａそれぞれの内周面に気密に挿入されている。つまり、トリガ電極２６５は、絶縁支持筒２７１を介して第１電極２５１および第１フランジ２６２に支持されている。トリガ電極２６５の先端は、第１電極２５１の延在方向において、第１電極２５１における第２電極２５２側の端部と同じ位置に配置されている。
【００６８】
パルス電源２６７は、容器２６０の第１フランジ２６２に対向するように、容器２６０に並んで配置されている。パルス電源２６７は、直方体状に形成されている。パルス電源２６７は、外郭を形成する筐体の内部に、コンデンサや、コンデンサの充電回路、抵抗、リアクトル、スイッチングデバイス等を有する。パルス電源２６７からは、第１ケーブル２７３および第２ケーブル２７５が延出している。第１ケーブル２７３は、トリガ電極２６５の基端に電気的に接続されている。第２ケーブル２７５は、容器２６０の第１フランジ２６２に電気的に接続されている。パルス電源２６７は、外部から指令信号を入力されると、第１ケーブル２７３および第２ケーブル２７５間にパルス電圧を出力する。これにより、第１電極２５１とトリガ電極２６５との間で微小放電が発生するので、第１電極２５１の周囲にプラズマが発生する。その結果、第１電極２５１と第２電極２５２との間の絶縁が破壊されてアークが生じ、第１電極２５１および第２電極２５２を通る通電経路が形成される。
【００６９】
連結部材２６９は、容器２６０とパルス電源２６７との間に配置されている。連結部材２６９は、金属材料により形成されている。連結部材２６９は、容器２６０と略同径の円筒状に形成されている。連結部材２６９は、容器２６０と同軸上に配置され、第１ケーブル２７３および第２ケーブル２７５を囲っている。連結部材２６９の第１端開口は、容器２６０の第１フランジ２６２に電気的かつ機械的に接続している。連結部材２６９の第２端開口は、パルス電源２６７の筐体に電気的かつ機械的に接続している。これにより、パルス電源２６７の筐体は、第１電極２５１と同電位になっている。具体的に、パルス電源２６７は、基準電位が第１電極２５１と同電位になっている。
【００７０】
図９に示すように、一対の投入器２４１は、水平方向に並んで配置されている。第１の投入器２４１は、パルス電源２６７に対して容器２６０が第１方向Ｘでコンデンサユニット２２０側に位置するように配置されている。第２の投入器２４１は、第１の投入器２４１のパルス電源２６７に対してアレスタ部３側に並んで配置されている。第２の投入器２４１は、パルス電源２６７に対して容器２６０が第２方向Ｙでアレスタ部３側に位置するように配置されている。
【００７１】
投入器支持板２４３は、一対の投入器２４１をまとめて支持する。投入器支持板２４３は、アルミニウム合金等の金属材料等により形成されている。投入器支持板２４３は、平面視矩形状に形成されている。本実施形態では、投入器支持板２４３は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの双方向に延びている。投入器支持板２４３は、絶縁支柱２４５に対して鉛直方向に複数段積み重ねられている。投入器支持板２４３は、一対の投入器２４１それぞれのパルス電源２６７の筐体と同電位になっている。具体的に、投入器支持板２４３は、一対の投入器２４１それぞれのパルス電源２６７の基準電位と同電位になっている。
【００７２】
上述したように、投入器２４１の第１電極２５１は、連結部材２６９を介してパルス電源２６７の筐体に導通している。また、パルス電源２６７の筐体は、投入器支持板２４３に導通している。これにより、一対のパルス電源２６７の筐体同士が導通しているので、一対の投入器２４１の第１電極２５１同士も導通している。なお、一対のパルス電源２６７の筐体は、互いに隣接することにより導通していてもよい。よって、投入器ユニット２４０には、一対の投入器２４１を投入することで、一方の投入器２４１の第２フランジ２６３から他方の投入器２４１の第２フランジ２６３に至る通電経路が形成される。なお、一対の投入器２４１の第１フランジ２６２同士を図示しないブスバーで接続し、一方の投入器２４１の第１フランジ２６２と連結部材２６９とを図示しない絶縁材料を介して接続することで、一方の投入器２４１の第２フランジ２６３から他方の投入器２４１の第２フランジ２６３に至る通電経路を図示しないブスバーに限定しても良い。
【００７３】
絶縁支柱２４５は、例えば碍子や、ポリマー、繊維強化プラスチック等により形成されている。絶縁支柱２４５は、基礎５に立設されている。絶縁支柱２４５は、鉛直方向に沿って延びている。各絶縁支柱２４５は、投入器支持板２４３の角部を支持している。本実施形態では、絶縁支柱２４５は、リアクトルユニット２１０の絶縁支柱２１５と共用している。絶縁支柱２４５は、投入器２４１を大地に対して電気的に絶縁しつつ、投入器支持板２４３および投入器２４１を固定的に支持している。
【００７４】
給電部２４７は、投入器２４１および投入器支持板２４３の側方において、基礎５に設置されている。給電部２４７は、投入器支持板２４３とコンデンサユニット２２０との間に配置されている（図８参照）。給電部２４７は、地上からパルス電源２６７に電力を供給する。給電部２４７は、大地とパルス電源２６７とを電気的に絶縁しつつ電力を供給する。給電部２４７は、例えば絶縁トランスである。
【００７５】
一対の投入器２４１の容器２６０は、水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されている。換言すると、一対の投入器２４１の容器２６０は、鉛直方向から見て、投入器支持板２４３から突出するように配置されている。なお、図示の例では、容器２６０の全体が水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されているが、容器２６０の一部のみが水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されていてもよい。容器２６０における第２電極２５２と同電位の箇所（例えば第２フランジ２６３）が水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されていればよい。
【００７６】
図８に示すように、リアクトル２１１の電気的な一端は、ブスバー２０１によって、コンデンサバンク２２１における直流送電系統の供給地点側の端部に電気的に接続されている。前記第１の投入器２４１の第２フランジ２６３は、ブスバー２０２によって、コンデンサバンク２２１における直流送電系統の需要地点側の端部に電気的に接続されている。これにより、転流回路２００は、コンデンサバンク２２１の両端にリアクトル２１１および投入器２４１を直列接続した構成を有する。
【００７７】
なお、転流回路２００におけるリアクトル２１１、コンデンサバンク２２１および投入器２４１の配置は上記の例に限定されない。コンデンサユニットの充電部が投入器とコンデンサバンクとの間に接続されていればよい。
【００７８】
転流装置４は、直流送電系統に接続される第１接続点Ｃ１および第２接続点Ｃ２を備える。第１接続点Ｃ１および第２接続点Ｃ２は、転流回路２００の電気的な端部である。第１接続点Ｃ１は、リアクトル２１１に設けられている。第１接続点Ｃ１は、転流回路２００における直流送電系統の供給地点側の端部を構成する。第２接続点Ｃ２は、前記第２の投入器２４１の第２フランジ２６３に設けられている。第２接続点Ｃ２は、転流回路２００における直流送電系統の需要地点側の端部を構成する。
【００７９】
図１を参照して、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４の電気的な接続について説明する。
機械遮断部２の第１接続点Ａ１、およびアレスタ部３の第１接続点Ｂ１は、ブスバー３０１により電気的に接続されている。機械遮断部２の第２接続点Ａ２、およびアレスタ部３の第２接続点Ｂ２は、ブスバー３０２により電気的に接続されている。これにより、アレスタ部３のアレスタ１００は、機械遮断部２の機械接点モジュール９０に並列接続されている。
【００８０】
アレスタ部３の第１接続点Ｂ１は、ブスバー３０３により直流送電系統の供給地点側の送電線に電気的に接続されている。アレスタ部３の第２接続点Ｂ２は、ブスバー３０４により直流送電系統の需要地点側の送電線に電気的に接続されている。これにより、機械遮断部２の機械接点モジュール９０は、直流送電系統の常時通電経路を構成している。
【００８１】
転流装置４の第１接続点Ｃ１、およびアレスタ部３の第１接続点Ｂ１は、ブスバー３０５により電気的に接続されている。転流装置４の第２接続点Ｃ２、およびアレスタ部３の第２接続点Ｂ２は、ブスバー３０６により電気的に接続されている。これにより、転流装置４の転流回路２００は、アレスタ部３のアレスタ１００、および機械遮断部２の機械接点モジュール９０に並列接続されている。また、転流装置４の投入器２４１は、転流回路２００において直流送電系統の最も需要地点側に配置される。
【００８２】
直流遮断器１の動作について説明する。
直流送電系統の定常送電時は、送電電流が機械接点モジュール９０に流れる。この状態では、アレスタ１００および転流回路２００には電流は流れていない。また、転流回路２００のコンデンサバンク２２１は、充電部２３５により充電される。
【００８３】
例えば、直流送電系統に事故電流が発生した際には、図示しない制御装置により事故電流を検出し、直流遮断器１に事故遮断指令を与え、転流回路２００を導通状態にする。具体的に、図示しない制御装置により、投入器ユニット２４０のパルス電源２６７に投入指令を与え、一対の投入器２４１を投入する。また、機械接点モジュール９０の全ての単体遮断部１１の機械接点部２１を開極する。具体的に、図示しない制御装置により、機械遮断ユニット１０の制御部１３に開極動作指令を与え、各単体遮断部１１の機械接点部２１を開極させる。この際、各機械遮断ユニット１０において、一対の操作ロッド３５は、同一直線上で互いに逆方向に動作するので、操作機構３７に生じる衝撃力および反動が相殺される。
【００８４】
転流回路２００が導通状態になると、充電されていたコンデンサバンク２２１の電荷が放電される。コンデンサバンク２２１の電荷が放電されると、コンデンサバンク２２１およびリアクトル２１１によるＬＣ共振によって転流回路２００に並列接続された機械接点モジュール９０の電流が低下し、機械接点モジュール９０に電流ゼロ点が生成される。これにより、各単体遮断部１１の機械接点部２１においてアークが消弧し、機械接点モジュール９０を通る通電経路が遮断される。なお、投入器２４１を投入するタイミングは、単体遮断部１１の機械接点部２１を開極するタイミングと同時でもよいし、単体遮断部１１の機械接点部２１を開極するタイミングよりも後でもよい。一般的には、投入器２４１のほうが機械接点部２１よりも応答が早いため、上記のタイミングで投入器２４１を投入することで、機械接点部２１が完全に開極する前に電流ゼロ点が生成されることを回避できる。
【００８５】
機械接点モジュール９０を通る通電経路が遮断されると、事故電流は機械接点モジュール９０に並列接続されたアレスタ１００に転流する。その後、アレスタ１００において事故電流のエネルギーが吸収され、直流送電系統の事故電流の遮断が完了する。
【００８６】
以上に説明したように、本実施形態の直流遮断器１は、全ての単体遮断部１１を直列接続して形成された機械接点モジュール９０と、機械接点モジュール９０に並列接続された転流回路２００と、を持つ。転流回路２００は、リアクトル２１１、コンデンサバンク２２１および投入器２４１を直列接続して形成されている。
この構成によれば、投入器２４１を投入してコンデンサバンク２２１の電荷を放電し、転流回路２００におけるコンデンサバンク２２１およびリアクトル２１１によるＬＣ共振によって、転流回路２００に並列接続された機械接点モジュール９０に電流ゼロ点を生成できる。このため、従来技術のような機械接点モジュールに並列接続される半導体遮断器が必要ないので、機器コストを抑制することができる。
さらに、本実施形態では、転流装置４の投入器２４１を高速投入器とした。この構成によれば、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で転流回路２００を導通状態にできる。よって、従来技術のような半導体遮断器を用いた構成と同等の速度で、機械接点モジュール９０に流れる電流を遮断できる。
以上により、電流の遮断時間の短縮、および機器コストの抑制が可能な直流遮断器１を提供できる。
【００８７】
また、本実施形態の投入器２４１は、固定された一対の電極２５１，２５２間の絶縁性能を下げて絶縁破壊させることで通電開始させる放電式投入器である。
この構成によれば、機械的な駆動部が投入器に設けられない。このため、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で投入できる高速投入器を構成することができる。
【００８８】
また、投入器２４１は、第１電極２５１および第２電極２５２を収容する容器２６０と、第１電極２５１と同電位に設けられたパルス電源２６７と、を持つ。投入器支持板２４３は、金属材料により形成され、パルス電源２６７と同電位に設けられている。投入器２４１の容器２６０は、水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されている。
この構成によれば、パルス電源２６７を投入器支持板２４３に近付けつつ、容器２６０における第２電極２５２と同電位の箇所（第２フランジ２６３）を投入器支持板２４３から遠ざけることができる。このため、容器２６０の全体が水平方向で投入器支持板２４３に重なる位置に配置された場合と比較して、容器２６０における第２電極２５２と同電位の箇所と投入器支持板２４３とを絶縁しつつ、投入器２４１と投入器支持板２４３とを鉛直方向に近付けることができる。したがって、投入器２４１および投入器支持板２４３が配置されるスペースが鉛直方向への大型化することを抑制できる。
【００８９】
また、転流装置４は、コンデンサバンク２２１と投入器２４１との間と、大地と、を電気的に接続する抵抗器（充電部２３５）を備える。
この構成によれば、直流送電系統の系統電位と接地電位との電位差がコンデンサバンク２２１にかかるので、コンデンサバンク２２１を充電することができる。このため、コンデンサバンクを充電する直流電源等を別途設ける場合と比較して、直流遮断器１の構成を簡素化できる。したがって、直流遮断器１の機器コストをより一層抑制できる。
【００９０】
また、機械遮断部２およびアレスタ部３（アレスタ１００）は、第１方向Ｘに並んで配置されている。転流装置４は、機械遮断部２およびアレスタ部３に対して、第２方向Ｙに並んで配置されている。
この構成によれば、機械遮断部、アレスタ部および転流装置が一直線に並んで配置される場合と比較して、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４を集約して配置することができる。したがって、直流遮断器１の設置面積の削減を図ることができる。
【００９１】
また、リアクトルユニット２１０、コンデンサユニット２２０および投入器ユニット２４０は、第２方向Ｙにおける同じ位置に配置されている。
この構成によれば、リアクトルユニット、コンデンサユニットおよび投入器ユニットのいずれかが第１方向Ｘから見て第２方向Ｙに並ぶ場合と比較して、転流装置４が第２方向Ｙに占めるスペースを小さくすることができる。よって、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４をより一層集約して配置することができる。
【００９２】
また、機械遮断部２は、単体遮断部１１の操作機構３７に電力を供給する給電部７０を備える。給電部７０は、絶縁トランスを備える。絶縁トランスは、機械遮断ユニット１０と転流装置４との間に配置されている。
この構成によれば、機械遮断ユニット１０と転流装置４との間のスペースを有効活用して、直流遮断器１の設置面積の増大を抑制することができる。
【００９３】
また、単体遮断部１１は、固定接触子２２および可動接触子２３を有し大地から電気的に絶縁された機械接点部２１と、機械接点部２１および絶縁性ガスを封入し大地から電気的に絶縁された密閉容器３０と、可動接触子２３に連結された操作ロッド３５と、操作ロッド３５に連結され可動接触子２３と同電位に設けられた操作機構３７と、を持つ。
この構成によれば、密閉容器３０が大地に接地されていないため、密閉容器３０と機械接点部２１との絶縁を省略できる。よって密閉容器が大地に接地される等により機械接点部に対して電気的に絶縁された場合と比較して、密閉容器３０を小型化し、単体遮断部１１の大型化を抑制できる。また、高電圧化に伴い、複数の単体遮断部１１を直列に接続して遮断性能を向上させる場合においても、直列接続した全ての単体遮断部１１の大型化を抑制できる。したがって、高電圧化が容易で、大型化を抑制可能な直流遮断器１を提供できる。
さらに、上記構成によれば、密閉容器３０および操作機構３７が大地に接地されていないため、機械接点部２１と操作機構３７とを絶縁する必要がない。このため、操作機構が大地に接地される等により機械接点部に対して電気的に絶縁された場合と比較して、機械接点部２１と操作機構３７とを近付けて配置することができる。これにより、操作ロッド３５の長尺化が抑制されるとともに、操作機構３７の可動部の質量の増加が抑制され、機械接点部２１の開極速度の低下を抑制できる。したがって、遮断動作の応答性を確保できる直流遮断器１を提供できる。
【００９４】
また、各機械遮断ユニット１０における一対の単体遮断部１１は、それぞれの操作ロッド３５が操作機構３７により同一直線上で動作し、かつ操作機構３７による操作ロッド３５の動作方向が逆方向となるように配置されている。
この構成によれば、各機械遮断ユニット１０の機械遮断部支持板１４上で、操作ロッド３５を動作させる際に操作機構３７に生じる衝撃力および反動を相殺することができる。これにより、操作機構３７の動作時に、機械遮断ユニット１０を支持する絶縁支柱６０に曲げモーメントが発生することを抑制できる。したがって、機械遮断部２の振動を抑制でき、絶縁支柱６０の過剰な大型化や支持構造物の増加、またそれらに伴う重量の増加を抑制できる。
【００９５】
また、機械遮断部支持板１４に配置された一対の単体遮断部１１は、それぞれの操作機構３７が互いに接触するように配置されている。
この構成によれば、それぞれの密閉容器３０が互いに接触する構成と比較して、操作ロッド３５を動作させる際に操作機構３７に生じる衝撃力および反動を相殺する状況において、衝撃力および反動を、比較的に強度が低い碍管で構成された密閉容器３０を介して相殺せず、比較的に強度が高い金属材料で構成された操作機構３７間で直接相殺することができる。よって密閉容器３０に大きな力が加わることを防止できる。これにより、単体遮断部１１の破損を抑制でき、機械遮断ユニット１０の信頼性を向上させることができる。
【００９６】
また、複数の機械遮断ユニット１０は、絶縁支柱６０に対して複数段に積み重ねられているので、機械遮断ユニットが水平方向に並んで配置される場合と比較して、直流遮断器１の設置面積を削減できる。
【００９７】
また、機械遮断ユニット１０は、一対の単体遮断部１１が配置される絶縁支柱６０に支持された機械遮断部支持板１４を備える。機械遮断部支持板１４は、金属材料により形成され、一対の単体遮断部１１の操作機構３７と同電位に設けられている。一対の単体遮断部１１それぞれの密閉容器３０の少なくとも一部は、水平方向で機械遮断部支持板１４の外側に配置されている。
この構成によれば、操作機構３７を機械遮断部支持板１４に近付けつつ、密閉容器３０における固定接触子２２と同電位の箇所（第１フランジ３２）を機械遮断部支持板１４から遠ざけることができる。このため、密閉容器３０の全体が水平方向で機械遮断部支持板１４に重なる位置に配置された場合と比較して、密閉容器３０における固定接触子２２と同電位の箇所と機械遮断部支持板１４とを絶縁しつつ、単体遮断部１１と機械遮断部支持板１４とを鉛直方向に近付けることができる。したがって、機械遮断部２の鉛直方向への大型化を抑制でき、かつ機械遮断ユニット１０を支持する絶縁支柱６０に発生する曲げモーメントを抑制できる。
【００９８】
また、単体遮断部１１の操作ロッド３５は、可動接触子２３と操作機構３７との導通を遮断するロッド絶縁部３５ａを持つ。機械遮断ユニット１０は、ユニット内ブスバー１６と、絶縁部１５ａと、を持つ。ユニット内ブスバー１６は、一対の単体遮断部１１それぞれの第２フランジ３３を互いに電気的に接続する。絶縁部１５ａは、一方の単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４との間に介在する支持部１５に設けられている。絶縁部１５ａは、前記一方の単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４との導通を遮断する。他方の単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４とは第１支持部１５Ａを通じて導通している。
この構成によれば、単体遮断部１１において、第２フランジ３３から操作ロッド３５を通って操作機構３７に至る通電経路は、ロッド絶縁部３５ａによって遮断される。また、機械遮断ユニット１０において、一方の第２フランジ３３から機械遮断部支持板１４を通って他方の第２フランジ３３に至る通電経路は、支持部１５の絶縁部１５ａによって遮断される。よって、機械遮断ユニット１０において一対の単体遮断部１１を通る通電経路は、ユニット内ブスバー１６に形成される。これにより、例えば機械遮断部支持板１４または操作機構３７の近傍等の意図しない箇所で部分放電や絶縁破壊が生じることを回避できる。したがって、機械遮断ユニット１０の信頼性を向上させることができる。
なお、他方の単体遮断部１１の第２フランジ３３と機械遮断部支持板１４とは第１支持部１５Ａを通じて導通しているので、可動接触子２３と操作機構３７とを同電位に設けることができる。
【００９９】
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態の投入器を示す部分断面図である。
図１２に示す第２の実施形態は、第１の実施形態の投入器２４１に代えて、投入器３４１を備える点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下で説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１００】
図１２に示すように、投入器３４１は、高速投入器である。高速投入器は、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で投入可能な投入器である。本実施形態では、投入器３４１は、固定された一対の電極３５１，３５２間の絶縁性能を下げて絶縁破壊させることで通電開始させる放電式投入器である。
【０１０１】
投入器３４１は、第１の実施形態の投入器２４１における第１電極２５１、第２電極２５２、容器２６０およびトリガ電極２６５に代えて、第１電極３５１、第２電極３５２、容器３６０、およびトリガ電極３６５を備える。
【０１０２】
第１電極３５１および第２電極３５２は、第１電極３５１に貫通孔が形成されていない点を除き、第１の実施形態の第１電極２５１および第２電極２５２と同様に形成されている。
【０１０３】
容器３６０は、第１電極３５１および第２電極３５２を収容する。容器３６０には、ドライエアや六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等が封入されている。容器３６０は、両端が開口した円筒状の絶縁筒３６１と、絶縁筒３６１の第１端開口を閉塞する第１フランジ３６２と、絶縁筒３６１の第２端開口を閉塞する第２フランジ３６３と、を備える。絶縁筒３６１は、第１電極３５１および第２電極３５２を囲う。絶縁筒３６１は、第１電極３５１および第２電極３５２と同軸に配置されている。絶縁筒３６１は、絶縁筒３６１の延在方向における中間部において分割され、後述する円環状のトリガ電極３６５を気密に挟持している。第１フランジ３６２および第２フランジ３６３は、第１フランジ３６２に貫通孔が形成されていない点を除き、第１の実施形態の第１フランジ２６２および第２フランジ２６３と同様に形成されている。
【０１０４】
トリガ電極３６５は、第１電極３５１と第２電極３５２との空隙を囲うように配置されている。トリガ電極３６５は、金属やカーボン等の導電材により形成されている。例えば、金属の導電材としては、ステンレス鋼や銅、タングステン等を用いることができる。トリガ電極３６５は、円環状に形成され、第１電極３５１および第２電極３５２と同軸に配置されている。トリガ電極３６５は、容器３６０の絶縁筒３６１に固定的に支持されている。トリガ電極３６５の内周部は、径方向外側から内側に向かうに従い漸次薄くなるように形成されている。トリガ電極３６５は、第１電極３５１および第２電極３５２から電気的に絶縁されている。トリガ電極３６５の外周部には、パルス電源２６７から延びる第１ケーブル２７３が電気的に接続している。
【０１０５】
パルス電源２６７は、外部から指令信号を入力されると、第１ケーブル２７３および第２ケーブル２７５間にパルス電圧を出力する。これにより、第１電極３５１とトリガ電極３６５との間に電界が集中し、第１電極３５１と第２電極３５２との間の電界に歪みが生じる。その結果、第１電極３５１と第２電極３５２との間の絶縁が破壊されてアークが生じ、第１電極３５１および第２電極３５２を通る通電経路が形成される。
【０１０６】
以上に説明したように、本実施形態の投入器３４１は、固定された一対の電極３５１，３５２間の絶縁性能を下げて絶縁破壊させることで通電開始させる放電式投入器である。この構成によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態の直流遮断器を示す斜視図である。
図１３に示す第３の実施形態は、第１の実施形態のコンデンサユニット２２０における充電部２３５に代えて、充電部３３５を備える点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下で説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１０８】
図１３に示すように、充電部３３５は、コンデンサバンク２２１およびコンデンサ支持板２３１の側方において、基礎５に設置されている。充電部３３５は、直流電源３３６と、直流電源３３６に電力を供給する絶縁トランス３３７と、を備える。
【０１０９】
直流電源３３６は、コンデンサバンク２２１の両端に電気的に接続されている。直流電源３３６は、コンデンサバンク２２１の両端に電圧を印加することで、コンデンサバンク２２１を充電する。直流電源３３６は、複数（本実施形態では４本）の絶縁支柱３３８によって支持されている。絶縁支柱３３８は、直流電源３３６を大地に対して電気的に絶縁しつつ、直流電源３３６を固定的に支持している。絶縁トランス３３７は、直流電源３３６の下方において、基礎５に設置されている。絶縁トランス３３７は、鉛直方向から見て複数の絶縁支柱３３８に囲まれた領域に配置されている。絶縁トランス３３７は、地上から直流電源３３６に電力を供給する。絶縁トランス３３７は、大地と直流電源３３６とを電気的に絶縁しつつ電力を供給する。
【０１１０】
以上に説明したように、本実施形態の充電部３３５は、コンデンサバンク２２１の両端に電圧を印加する直流電源３３６を備える。この構成によれば、コンデンサバンク２２１を充電することができる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１１】
（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態の直流遮断器を示す斜視図である。
図１４に示す第４の実施形態は、第１の実施形態の投入器ユニット２４０に代えて、投入器ユニット４４０を備える点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下で説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１１２】
図１４に示すように、投入器ユニット４４０は、第１の実施形態の投入器２４１に代えて、投入器４４１、電源部４６２および制御部４６３が投入器支持板２４３に配置された構成を有する。
【０１１３】
投入器４４１は、少なくとも１つ設けられている。投入器４４１が複数設けられる場合、複数の投入器４４１は互いに直列接続される。本実施形態では、投入器４４１は、一対設けられている。投入器４４１は、高速投入器である。高速投入器は、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で投入可能な投入器である。本実施形態では、投入器４４１は、互いに離間した一対の接触子を電磁反発力により駆動し、接触させて通電させる機械式投入器である。
【０１１４】
投入器４４１は、図４に示す単体遮断部１１と類似の構成を有する。投入器４４１は、投入器用操作機構４３７による可動接触子２３（図４参照）の動作方向が異なること以外、単体遮断部１１と同様に形成されている。投入器４４１の機械接点部２１（図４参照）は、直流送電系統の定常送電時に開極され、転流回路２００を遮断している。機械接点部２１は、直流送電系統を遮断する際に閉極されて、転流回路２００の両端間を導通状態にする。投入器用操作機構４３７は、電磁反発式の操作機構である。投入器用操作機構４３７は、操作ロッド３５（図４参照）と連結した良導体の金属板と、金属板と対向するように設置したコイルと、を有する。機械接点部２１を閉極させる際（すなわち投入器４４１を投入する際）には、コイルに電流を印加し、金属板に逆方向の誘導電流を発生させ、金属板にコイルと逆方向の電磁反発力を与えて操作ロッド３５を動作させる。なお、機械接点部２１は、上述した真空バルブ２０の接点であってもよいし、ガス接点であってもよい。
【０１１５】
一対の投入器４４１は、それぞれの操作ロッド３５が投入器用操作機構４３７による機械接点部２１の閉極動作時に同一直線上で動作するように配置されている。具体的に、各投入器４４１の操作ロッド３５は、同一直線上に延在している。本実施形態では、操作ロッド３５は、投入器用操作機構４３７による機械接点部２１の閉極動作時に第２方向Ｙに動作する。さらに、投入器４４１は、投入器用操作機構４３７による機械接点部２１の閉極動作時の操作ロッド３５の動作方向が互いに逆方向になるように配置されている。具体的に、一対の投入器４４１は、それぞれの投入器用操作機構４３７が互いに接触するように配置されている。
【０１１６】
電源部４６２は、一対の投入器４４１の投入器用操作機構４３７に電力を供給する。電源部４６２は、基準電位が投入器用操作機構４３７と同電位になるように設けられている。電源部４６２は、例えば、投入器４４１の機械接点部２１の開極動作時に投入器用操作機構４３７に電力を供給するコンデンサと、投入器４４１の機械接点部２１の閉極動作時に投入器用操作機構４３７に電力を供給するコンデンサと、それぞれのコンデンサの充電装置と、それぞれのコンデンサを充電状態に保持し、電力供給時には放電するスイッチング素子と、を備える（いずれも不図示）。電源部４６２は、給電部２４７から電力を供給される。
【０１１７】
制御部４６３は、電源部４６２、および一対の投入器４４１の投入器用操作機構４３７の状態監視を行う。また、制御部４６３は、電源部４６２から一対の投入器４４１の投入器用操作機構４３７への電力供給を制御する。
【０１１８】
一対の投入器４４１の密閉容器３０の少なくとも一部は、水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されている。換言すると、一対の投入器４４１の密閉容器３０は、鉛直方向から見て、投入器支持板２４３から突出するように配置されている。なお、図示の例では、密閉容器３０の一部のみが水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されているが、密閉容器３０の全体が水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されていてもよい。密閉容器３０おける固定接触子２２と同電位の箇所（例えば第１フランジ３２）が水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されていればよい。
【０１１９】
一対の投入器４４１と投入器支持板２４３との間には、支持部４６５が介在している。支持部４６５は、機械遮断ユニット１０における支持部１５と同様に構成されている。また、一対の投入器４４１同士は、ブスバー４６６によって直列接続されている。ブスバー４６６は、機械遮断ユニット１０におけるユニット内ブスバー１６と同様に構成されている。これらにより、投入器ユニット４４０における通電経路、および投入器ユニット４４０の各部の電位は、機械遮断部２と同様になる。
【０１２０】
以上に説明したように、本実施形態の投入器４４１は、互いに離間した一対の接触子を電磁反発力により駆動し、接触させて通電させる機械式投入器である。この構成によれば、油圧やばねの復元力、電磁ソレノイドの電磁力により駆動する機械接点よりも高速で投入できる高速投入器を構成することができる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
また、投入器支持板２４３は、金属材料により形成され、一対の投入器４４１の投入器用操作機構４３７と同電位に設けられている。一対の投入器４４１それぞれの密閉容器３０の少なくとも一部は、水平方向で投入器支持板２４３の外側に配置されている。
この構成によれば、投入器用操作機構４３７を投入器支持板２４３に近付けつつ、密閉容器３０における固定接触子２２と同電位の箇所（第１フランジ３２）を投入器支持板２４３から遠ざけることができる。このため、密閉容器３０の全体が水平方向で投入器支持板２４３に重なる位置に配置された場合と比較して、密閉容器３０における固定接触子２２と同電位の箇所と投入器支持板２４３とを絶縁しつつ、投入器４４１と投入器支持板２４３とを鉛直方向に近付けることができる。したがって、投入器４４１および投入器支持板２４３が配置されるスペースが鉛直方向への大型化することを抑制できる。
【０１２２】
（第５の実施形態）
図１５は、第５の実施形態の直流遮断器を示す斜視図である。
図１５に示す第５の実施形態は、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４が一直線に並んで配置されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下で説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１２３】
図１５に示すように、本実施形態では、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４は、第１方向Ｘに並んで配置されている。機械遮断部２において、各機械遮断ユニット１０の一対の単体遮断部１１の密閉容器３０は、機械遮断部支持板１４から第１方向Ｘに突出するように配置されている。機械遮断部２において、給電部７０は、機械遮断ユニット１０に対して第２方向Ｙの一方に配置されている。アレスタ部３は、機械遮断部２に隣り合っている。すなわち、アレスタ部３は、機械遮断部２と転流装置４との間に配置されている。
【０１２４】
転流装置４は、リアクトルユニット２１０および投入器ユニット２４０と、コンデンサユニット２２０と、が第１方向Ｘに並ぶように配置されている。リアクトルユニット２１０および投入器ユニット２４０は、アレスタ部３とコンデンサユニット２２０との間に配置されている。リアクトルユニット２１０において、リアクトル２１１は、第１方向Ｘの両端部を一対のステー２１３によって支持されている。コンデンサユニット２２０において、充電部２３５は、コンデンサ支持板２３１に対して第２方向Ｙの前記一方に配置されている。投入器ユニット２４０において、一対の投入器２４１の容器２６０は、投入器支持板２４３から第１方向Ｘに突出するように配置されている。投入器ユニット２４０において、給電部２４７は、投入器支持板２４３に対して第２方向Ｙの前記一方に配置されている。
【０１２５】
以上に説明したように、本実施形態では、機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４は、第１方向Ｘに並んで配置されている。
この構成によれば、洋上プラットフォーム等のレイアウトが制限されるような場所であって、例えば第１の実施形態のように機械遮断部２、アレスタ部３および転流装置４を集約して配置できない場所であっても、直流遮断器１を配置することができる。
【０１２６】
なお、上記実施形態では、放電式投入器の例として、微小放電を発生させることにより絶縁破壊を誘発するトリガトロン方式、および電界を歪ませることにより絶縁破壊を誘発する電界歪み方式を説明したが、これに限定されない。例えば放電式投入器として、電極間にレーザーを照射して絶縁媒体を電離させることにより絶縁破壊を誘発するレーザートリガ方式を適用してもよい。ただし、レーザー発振装置が高価であることから、機器コストを抑制するという観点では、トリガトロン方式および電界歪み方式が有利である。また、トリガトロン方式においては微小放電によりトリガ電極が損耗しやすいため、投入器の寿命の観点では、電界歪み方式およびレーザートリガ方式が有利である。
【０１２７】
また、上記実施形態では、投入器ユニットが一対の投入器を備えているが、これに限定されない。投入器ユニットは、投入器を１つだけ備えてもよいし、３つ以上備えてもよい。また、投入器ユニットは、放電式投入器および機械式投入器の両方を備えてもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態では、機械遮断ユニット１０が単体遮断部１１を一対備えるが、これに限定されない。機械遮断ユニットは、単体遮断部を１つだけ備えてもよいし、３つ以上備えてもよい。また、機械遮断部は、単体遮断部１１として、真空遮断器１１Ａのみ、またはガス断路器１１Ｂのみを備えてもよい。
【０１２９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、機械接点モジュールに並列接続された転流回路をリアクトル、コンデンサバンクおよび投入器を直列接続して形成した。これにより、従来技術のような機械接点モジュールに並列接続される半導体遮断器が必要ないので、機器コストを抑制することができる。さらに、転流装置の投入器を高速投入器としたので、従来技術のような半導体遮断器を用いた構成と同等の速度で、機械接点モジュールに流れる電流を遮断できる。以上により、電流の遮断時間の短縮、および機器コストの抑制が可能な直流遮断器を提供できる。
【０１３０】
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。
【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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【国際調査報告】
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