JPS6065411A

JPS6065411A - 線路充電式直流遮断器

Info

Publication number: JPS6065411A
Application number: JP58173039A
Authority: JP
Inventors: 徳山　俊二; 光二鈴木; 有松　啓治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-09-21
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1985-04-15
Also published as: US4618905A; CA1220845A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕体潮流反転制御時の遮断機能を向上した直流遮断器に関
する。

〔発明の背景〕

従来波相を第１図〜第４図をもとに説明する。

第１図は全体潮流反転制御方式（以下、潮流反転制御）
を示す回路図で、第２図＋ｄ動作説明図である。通常直
流系統は交流側よりトランス１を介して変換装置２で直
流に変換（あるいはこの逆）し、線路を介して池の変換
装置３で直流を交流に変換（あるいはこの逆）シ、トラ
ンス４を介して電力の供給を行う。図は二端子送電列を
示すが、多端子送電も考１嘱して、線路に直流遮断器１
０を設けた例を示す。図の制御方式は電流マージンΔ■
ｄを切換える方法により潮流反転制御を行うもので、直
流、直流設定１’ｉｉ　Ｉ　ｄ　ｐを両変換装置円加え
た状態で、直流マージン切換スイッチ５をＩまたは…側
に切り換えて潮流を反転することができる。′両変換器
にはそれぞれ定電流制御回路６，７および位相制御回路
８．９を設け、線路′４流Ｉｄ、Ｉｄｐ。

ｄＪｄを比校している動作列を第２図に示す。反転前（
線路電圧が正極性）は変換装置２側に動作特性工で示す
Ｉｄ＋）が加えられ、変換装置３側は動作特性■で示す
Ｉｄｐ−Δ■ｄとなシ、その交点Ａの動作点で運転され
ている。も、し潮流反転制御を行う場合には、電流マー
ジン切換スイッチ５を■側に切シ換えることで達成でき
る。第２図の反転後（線路電圧゛が負極性）の動作特性
から明らかなように、変換装置２側に動作特性■で示す
Ｉｄｐ−Δ■ｄ、変換装置３側に動作特性■で示すＩｄ
ｐが加えられ、その交点Ｂの動作点で運転される。即ち
、潮流反転制御はこの電流マージン切換スイッチ５を切
シ換える方法で行われる。

第３図は第１図に示す直流・穆断器１０の構成例を示し
たもので、＋！路電流の通電と遮断を行う転流遮断器１
１と、線路電圧でダイオードＤ全通して゛電電されるコ
ンデンサＣ１および直流ａ断のだめの補助装置としてリ
アクトルＬ１投入スイッチ１２、さらに遮断後の過電圧
抑制とエネルギー吸収を行い、最終的に直流電流を限流
遮断する非線形抵抗（例えば酸化咀鉛を主成分とする抵
抗）で構成されている。第４図は潮流反転時の線路電流
ｉと、線路電圧Ｖの波形例を示すもので、線路電流は一
定で、線路電圧の極性のみ時刻Ｔ、、　Ｔ２の間で反転
する。一般に反転時間は０．２〜０゜５秒程度である。

；耶３図に示した直流遮断器では、潮流反転ｔｔｉｌＪ
呻時のコンデンサの成用は第４図の破線で示す電圧波形
となる。潮流反転途中に地絡事故が発生しても、ダイオ
ードによシ放鷹が阻止されるため、コンデンサ電圧は保
持されておｐ、＃７＋流反転途中の地絡事故時の線路電
流の遮断には支障がない。

しかし、潮流反転後、コンデンサの電圧極性と焔路７（
を圧の極性が異なるために、ダイオードは非導通状態の
ままとなシ、コンデンサを線路電圧で光厄できなくなる
。このため、（潮流反転後は直流避断器は線路電流の遮
断能力を失なってしまうと言う重大な欠点があることが
わかった。もし、この欠点が除かれないなら、コンデン
サを線路１圧で充電する方法を実系統に採用することが
難しくなる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は線路電圧の極性が反転した以降も支障な
く線路電流を遮断できる信頼性のある直流遮断器を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は直流遮断器のコンデンサの極性を切り換える手
段をコン、デンサの充電回路に設け、これを変換装置の
制御信号から直接あるいは間接的に蹟作するようにして
いる。例えば逆並列接続したサイリスタを用いて変換装
置の制御信号によって点弧制御し、潮流反転の前後に訣
用するサイリスタを切換えることによって、コンデンサ
の逆優１生充電を可能にしている。

伺、本発明においてサイリスクやダイオードを一流方向
制限手段として用いるが、ｊｊＴｉ’ｌｔに方向性を有
するものが他にちるなら置換することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５図により説明する。第３
図と同一機能を有するものは同−峠号で示しだ。コンデ
ンサＣの一端と大地（あるいは帰線）間に、コンデンサ
光重鷹性切換装置として、逆並列のサイリスタＳＲＩ、
’ＳＲ２が接続されている。各々のサイリスタは電流マ
ージン切換スイッチ５、遅延装置１３．１４およびゲー
ト制御装置１５．１６によシ制御される。第６図に動作
例を示す。

今、ｉＥ流ママ−ジン切換スイッチ５■側に接続して一
方の変換器にΔＩｄを加え、ＳＲ２が導通している状態
から、電流マージン切換スイッチ５を１側に切換えて潮
流反転制御をする、場合、切換えと同時にＳ　Ｉ（２は
非導通状態とｆｘシ、コンデンサＣは大地から切離され
、コンデンサＣの端子電圧Ｖｃは第６図破線のごとくな
る。コンデンサの端子Ｉ電圧は切換前の値に保持されて
おり、直流速断器は潮流反転途中の遮断に対して、所定
の遮断性能を発揮できる効果がある。

叱方Ｉ側への切換信号を遅延装置１３でＴｄだけ遅延さ
せて、潮流反転制御が終ったＴ２以降の時点で、ＳＲ１
を点弧する。これにより、コンデンサＣは急速に逆充慮
されて、潮流反転後の線路の電圧に等しくなる。以後こ
の値を保持しており、直流遮断器は潮流反転後の事故に
対し、所定の遮断性能を発揮でき、信頼性のある直流遮
断器が提供できる。

この説明から解かるように第５図の実施例においてサイ
リスタＳＲ１，８Ｒ２ｉ、ｊコンデンサＣにとって電流
方向制限手段でアシ、各サイリスクの点弧を制御する構
成はコンデンサＣにとって反転制御手段となっている。

次の実施例は、電流方向制限手段としてダイオードを用
い、反転制御手段としてダイオードと直列接続したスイ
ッチを用いている。

逆１ル列接続したダイオードＤＢ　、Ｄ２には、それぞ
れスイッチＳ＋　、８２が直列に接続されている。

ダイオードＤＩ　とＤ２は互に’４匹が異なる。スイッ
チＳＩと８２はそれぞれ操作器１７．１８により、開閉
制御される。

今、電流マージン切換スイッチが■側に接続されて、ス
イッチＳ２が投入状態にある状態から、電流マージン切
換スイッチ５をＩ側に切換えて、潮流反転を行なう場合
、切換えと同時に操作器１８に開放指令が与えられ、操
作器のデッドタイム１．だけ都れて、スイッチＳ２の接
点が開放されるが、ダイオードＤ２によシ、コンデンサ
Ｃの端子電圧Ｖｃは潮流反転前の値に保持されている。

１１ハ方Ｉ側への切換信号は遅延装置１３でＴｄだけ遅
延されて、スイッチＳＩに投入指令が与えられ、１染作
器のデッドタイムｔａ後に、スイッチＳ！の接点が投入
される。この時点は潮流反転が終了するＴ２．Ｉ！降に
設定されている。スイッチＳ１の投入により、コンデン
サＣはダイオードＤＩを介して急速に逆光重されて、以
後、潮流反転後の線路電圧に等しい値を保持する。

第９図は更に他の実施例を示し、電流方向制御手段とし
て１つのダイオードＤを用い、反転制御手段の一部とし
てダイオードＤの両端に切換スイッチＥ　ｌ　ｌ　Ｒ２
を接続し、この切換スイッチの制御によってコンデンサ
Ｃに対するダイオードＤの向きを反転するようにしてい
る。

ＩＥ　ｊ；ＩＬママ−ン切換スイッチ５が■側に接続さ
れ、切換スイッチ（Ｊｌ　とＲ２が、それぞれ接点ｃ、
ｃ’に接・涜されている状態から、電流マージン切換ス
イッチ５とＩ側に切換えて潮流反転を行う場合、１’［
ｉ：？ｆママ−ン切換スイッチ５を■側からＩ側に切換
えると同時に陛゛作器１８に開放指令が与えられ、デッ
ドタイム１ｄ後に接点Ｃ及びＣ’・ｉＳ点が開放される
。

イ１ハ方Ｉ側への切換信号は遅延装置１３でＴａだけ遅
延されて、操作器１７に投入指令を与える。

切４灸スイッチＥＩ　とＲ２はデッドタイム１．たけ遅
れて、接点ａおよびａ′が投入される。これによりダイ
オードＩ）の極性が逆転しで、コンデンサＣは急速に逆
完成され、これ以後・朝流反転後の５１路混圧に保持さ
れる。この時点は、潮流反転完了のＴ２以降に設定され
ている。

上述の各実施例において、投入スイッチ１２に換えてギ
ャップ等の他の閉路手段を用いても良く、また線路１圧
の極性反転信号として電流マージン切換用スイッチを用
いたが、変換器の定電圧制御装置の出力値等を事故時と
判別して用いる等信の付随する（ｉ号を用いることがで
きる。

さらに、コンデンサＣの一端と大地（又は帰線）間に設
けたコンデンサ充電極性切換装置に直列あるい（ｄ並列
に充゛五用低抗を設けることもできる。

本発明の他の実施例を更に説明する。以下の実施例にお
いてはコンデンサＣの潮流反転に関連して逆極性完成を
行なう方法に特徴がある。

２ＲＩ１図において、第５図と同一］幾能を有するもの
は同一番号で示した。コンデンサＣの（返性切換装置と
して、Ｃの高圧側端子り、！：接地端子ｔとを切換える
だめの切換スイッチＥを備え、ＥとＬの一端との間に逆
ＩＩｔ列のサイリスタＳＲＩ、８Ｒ２を設けている。一
方これらの切換スイッチＥ及び逆並列のサイリスタ５Ｉ
ＬＩ、８１（２の動作を制御！１４１する装置として、
電流マージン切換スイッチ５のＩ側及び■側に遅延装置
１３，１４，１５．１６及び切換スイッチＥの操作器１
７、逆並タトナイリスタ８１も１．ＳＲ２のゲート制「
１４１回路１８．１９が没けられている。

今、第１１図で１λ１示していないが、左側の変換器が
順変換器で、右側の変換器が逆変換器で運転されている
ものとする。この１合の定常運転状態では、転流遮断器
１１は投入状態で、閉路手段１２は開放状態にある。更
に、逆並列サイリスタは、電流マージン切換スイッチ５
が■側に接続されており、ＳＲ２が導通状態にある。ま
た切換スイッチＥは接地端子を側に接続されている。コ
ンデンサＣはＳＲ２を介して、腺路屯圧で光重され−Ｃ
おり、その極ｆ’４＝に図中に（ト）、（へ）の記号で
示しである。

潮流反転制御時の線路とコンデンサＣの端子電圧の変化
及び動作７−ケンスを第１２図に示す。

第１１図と第１２図を用いて、潮流反転ｔｆｊｌｌ　ｌ
１１１時の・−山部を説明する。先ず潮流反転指令によ
シミ流マージン切喚スイッチ５が■側から１側に切換え
られる（時点ｔｏ　）。切換スイッチ５が■側に切換え
られると同時にＳＲ２のゲート信号が無くなる。

ＳＲ，２Ｉ″ｉ非導通状態となり、接地側が分′准され
、潮流反転制御前の極性で充電電圧が保持される。

一方、切換スイッチ５が■側に切換わると同時に、切換
スイッチＥの操作器１７にｔ側からｈ側への切換信号が
与えられるが、操作器１７のデッドタイムだけ遅れてｈ
側に接続される。この時、ＳＲ１及びＳ　’Ｉｔ　２共
に非導通状態にあり、切換スイッチＥは機械的に接続変
更を行うのみで、電気的な投入責務は必ずしも必要では
ない。

・耐流反転が終り、線路の極性が反転する時点１、以降
の時点ｔ２で、５ｒｔｉが点弧される。

ＳＲ１の点弧は電流マージン切換スイッチ５のＩ側への
切換信号を遅延装置１３で遅延し、ゲート回路１８を介
して行われる。

Ｓ　Ｉ（１が点弧されると１．Ｃ−Ｌ−８ＲＩ−ｈ　−
Ｃの回路が形成され、Ｌ−Ｃ共搗電流が流れるが、ＳＲ
，１により、４辰動電流の第１半波しか流れない。

このためコンデンサＣの極性が急速に反転される（時点
１２）。この後、遅延装置１３の出力信号を更に遅延装
置１５で遅延して操作器１７に信号が与えられ、切換ス
イッチＥの端子りからｔへの切換指令が与えられる。切
換スイッチＥの操作器１７のデッドタイムだけ遅れて、
端子ｔに接続される。これにより、潮流反転後の線路の
極性に一致したコンデンサＣが線路と天地間に接続され
て定常運転状態となる。

なお第１２図の右半分に、再度潮流反転を行なう場合の
線路、コンデンサＣの重圧変化と５、ＳＲ，２、切換ス
イッチＥＸ’５ＦＬＬの動作シーケンスを示しておく。

この場合には、電流マージン切換スイッチ５が■側へ切
換えられ、ＳＲ１が非導通となる。切換スイッチＥがｈ
側に切換わる。一方遅延装置１４、ゲート回路１９が動
作してＳＲ２が点弧され、コンデンサＣの極性が急速に
反転する。この後遅延装置１６を介して、切換スイッチ
Ｅはｔ端子に接続されて、定常運転状態となる。

本実施例によれば、潮流反転ｆｔ１ｌＪ　Ｉａｌ後に、
反転制御手段により、潮流反転前に充１昆されていたコ
ンデンサの極性を急速に反転して、潮流反転後の線路電
圧の極性に一致させて、線路に接続することにより、潮
流反転μ降も支障なくコンデンサを充Ｉ出来るため、信
頼性の高い線路充電式直流ｉ１１断器が得られる。しか
も、コンデンサを逆庫性に充′ルさ亡るだめに放電回路
を形成し、コンデンサ自身のエネルギーを利用するため
、このときの線路の影響を受けない。これは第５〜１０
図の実施例より更に１憂れている。

′痔１３図は他の実殉例の構成を示し、動作シーケンス
を・π１４図に示す。ＳＲ５図と異なる点は第１１図の
逆並列のサイリスタＳ　１１．１とＳＲ２をそれぞれ、
ダイオードＤ１とスイッチＳ１の直列回路及びダイオー
ドＤ２とスイッチＳ２の直列回路に置換して、経済的な
構成としだものである。スイッチＳｌ　と８２の操作器
が２０と２１である。

その池の構成は第５図と全く同一である。

定常運転状態では、スイッチＳ２が投入されておりダイ
オードＤ２が導通状態で、コンデンサＣは図示の極性に
充電されている。潮流反転制御時の線路電圧、コンデン
サ電圧の変化と動作シーケンスを第８図に示す。第１２
図とｌｉ’ｌとんど同じである。異なる点はＳＩと８２
のりに作４２０と２１のデッドタイムによる動作遅れが
ある点だけである。

本実施例によれば、高価なサイリスタを安価なダイオー
ドとスイッチで置換することが出来る。

他の実施例の＜ｆ４成を第１５図に、その動作例を第１
６図に示す。・、構成上第１３図と異なる点は第１３図
のスイッチＳＩ　ＨＳ　Ｚを１台のダイオード切換スイ
ッチＳに置換して、操作器２２．２３で操作する点であ
り、同一構成については同一符号で示している。第１６
図の動作シーケンスで異なる点は切換スイッチＳの操作
器２２．２３のデッドタイムによる動作遅れがあること
である。

本実施例によれば、スイッチの数を低減して経済的に構
成することができるので、反転側両手段の構成が簡単に
なる。

第１７図は他の実施例を示すものであり、その動作例を
第１８図に示す。第９図のダイオードＤＩ　＋　Ｄ２を
１つのダイオードＤに置換して、ダイオードＤの両端に
ダイオード極性切換スイッチＤＳ＋　、ＤＳ２を設け、
スイッチＩ）８１　、　］）Ｓ２を共通の操作器２４．
２５で動作させるようにしたものである。動作シーケン
スは第１６図と全く同一である。

スイッチＤＳＩ、ＤＳ２はａ−ａ、ｂ−ｂもしくは中立
の位１１Ｙをとるよう操作器２４．２５で操作される。

この実施例は＠９図に示す実施例の反転制御手段の構成
と類以し、また同一構成とすることもできる。これら両
実施例において、１つのダイオードとは、直列接続され
た数ではなく方向性を考慮したとき電気等価回路で表示
される構成を意味している。従って、ダイオードＤは耐
圧を考慮して複数個直列接続され、それらを支持する（
１°η成や必゛麦によって均等分圧手段等も含んでいる
。

このような具体Ｉ構成については各実施例についても同
様である。

更に異なる他の実施列を第１９図に示す。上述の実施例
では、直流遮断器のりアクドルＬをコンデンサＣの充放
市電流の制限に利用したが、第１９図のようにリアクト
ルＬ＋あるいは砥抗Ｒ１を極性切換装置と直列に設ける
ことによって同目的を達成することもできる。更に、極
性切換装置と並列に高抵抗１１１２を設けることも容易
に考えられる。

上述した第１１〜１９図の実施例でも、極性切換装置の
動作制御信号源として、電流マージン切換スイッチ５の
信、号を用いたが、これに限定するものではなく、変換
器制御装置の信号を直接または間接的に利用することが
できる。なお極性切換装置の制御に遅延装置、ゲート制
御回路、操作器等を組合せて用いたが、種々の変形が容
易に考えられる。上述の実施例に示した極性切換装置の
切換スイッチＥには機械的スイッチを用いたが、これに
限定するものではない。実施例に示しだ線路充電式直流
遮断器の回路構成は一例を示したものであり、種々の変
形回路に適用することができる。

更に切換スイッチＥは、電流方向制御手段５Ｒ１Ｄの反
コンデンサ側に、大地側と線路側を選択的に接続するた
め１つのスイッチ手段として例示したが、電流方向制限
手段と大地側間の開閉制御と、電流方向制限手段と線路
間の開閉制御とを別々のスイッチ手段として構成するこ
ともできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、潮流反転制御後でも線路からコンデン
サを充電できるので、信頼性の高い線路充電式直流遮断
器を提供できる効果がちる。

また本発明は、コンデンサの充ｔｆｆｉ性の反転のだめ
の閉回路を構成し、予め充電されていたコンデンサのエ
ネルギを用いて逆極性に充電するようにしただめ、極め
て高速度で啄性反転を実現できると共に、線路の影響を
受けずに逆極性充電ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は潮流反転制御例を説明する回路構成図、第２図
は第１図の動作例を示す特性図、第３図は従来技術を説
明する直流遮断器の回路構成図、第４図は第３図の動作
例を示す特性図、第５図は本発明の一実施例を示す直流
遮断器の回路構成図、第６図は第５図の動作例を示す特
性図、第７図および第９図は本発明による池の実１強例
を説明する直流ａ１雪器の回路構成図、第８図および第
１０図は第７図および第９図の動作例を示す特性図、第
１１１ａは本発明の更に異なる実施例を示す直流遮断器
の回路構成図、第１２図は第１１図の動作例を示す特性
図、第１３図および第１５図、第１７図および第１９図
は本発明による他の実施例を説明する直流遮断器゛の回
路構成図、第１４図、第１６図および第１８図は第１３
図、第１５図および第１７図の動作例を示す特性図であ
る。５・・・電流マージン切換スイッｆ、１３，１４．。１５．１６・・・遅延装置、１７・・・切換スイッチ操
作器、１８．１９・・・ゲート回路、２０〜２５・・・
操作器、Ｅ・・・切換スイッチ、５ｒＬ１，８１（２・
・・サイリスタ、ＤＩ　ｒ　Ｄ２・・・ダイオード、Ｓ
ｌ　＋　８２・・・スイッチ、Ｓ・・・ダイオード切換
スイッチ、ＤｓＩ。代理人　弁理士　高橋明夫活１７０？？

Claims

【特許請求の範囲】１、　線路から充電されるコンデンサ、リアクトルおよ
び開路手段の直列回路を、転流遮断器へ並列接続して成
る線路充電式直流遮断器において、上記コンデンサの充
電回路中に設けられて一方向の電流のみを通す電流方向
制限手段と、潮流反転に関連してト記コンデンサに対す
る充′ｆｌＥ尼流の方向を反転するよう上記電流方向制
限手段を制御する反転制御手段を設けたことを特徴とす
る線路充電式％式％２　上記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上
記電流方向制限手段は、逆並列接続したサイリスタであ
る線路充電式直流遮断器。３、上記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上
記′電流方向制限手段は、逆並列接続したダイオードで
あシ、上記反転制御手段は各ダイオードと直列接続した
スイッチを有して成る線路充電式直流遮断器。４、　上記特許請求の範囲て、上記電流方向制限手段は、１つのダイオードから成
シ、上記反転制御手段は、上記ダイオードの両端にそれ
ぞれ設けられて上記充電回路における上記ダイオードの
向きを反転接続する切模スイッチを有して成る腺路充′
亀式直流遮断器。５、、ｔｌｌ路から充電されるコンデンサ、リアクトル
および閉路手段の直列回路を、転流遮断器へ並列接続し
て成る線路充電式直流遮断器において、上記コンデンサ
に一方向の電流のみを通す電流方向制限手段を上記コン
デンサの充電回路に設け、潮流反転に関連して充電電流
の方向を反転するようＬ配電流方向制限手段を制御する
反転制御手段と、上記コンデンサの逆極性充電のために
閉じられる切換スイッチと、上記コンデンサ、上記電流
方向制限手段および上記切換スイッチを有して成る閉回
路とを有することを特徴とする線路充電式直流遮断器。６、　上記特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、
上記電流方向制限手段は、逆並列接続したダイオードで
あり１．上記反転１ｊｌｌ　ｎ手段は、上記ダイオード
とそれぞれｉｆ列に設けたスイッチを有するｌ路充電式
直流遮断器。７、　上記特許請求の範囲第５頃記城のものにおいて、
上記Ｔｉ流方向制限手段は、逆並列接続したサイリスタ
である線路充電式直流遮断器。８、　上記特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、
上記電流方向制限手段は、逆並列接続したダイオードで
あり、上記反転制哨１手段は、上記充電回路中に上記２
つのダイオードを相互に接続する１つのスイッチを有す
る線路光ｍ式直流遮断器。９゜　）：記特許請求の範囲第５項記載のものにおいて
、上記電流方向制限手段は、１つのダイオードから成り
、上記反転制御手段は、Ｊ：記ダイオードの両端にそれ
ぞれ設けた切換スイッチを有し、この切換スイッチは、
Ｉ：記充電回路における上記ダイオードの向きを選択的
に反転接続するようにしだ線路充電式直流遮断器。