特許 6377544 直流電流遮断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6377544

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】直流電流遮断装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/59 20060101AFI20180813BHJP

【ＦＩ】

   H01H33/59 B

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-24258(P2015-24258)

(22)【出願日】2015年2月10日

(65)【公開番号】特開2016-149207(P2016-149207A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2017年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】児山 裕史

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 隆太

(72)【発明者】

【氏名】飯尾 尚隆

【審査官】 鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−０９６５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０３８００８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５５−１２１２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０７６９６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２１７８３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ３３／２８−３３／６８

Ｈ０１Ｈ ９／５４−１１／０６

Ｈ０２Ｊ １／００− １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３つ以上の直流送電線が電気的に結合される結合点を含んだ直流送電網に設置される直流電流遮断装置であって、
前記各直流送電線は、
その線路上にそれぞれ１つ以上設けた第１機械接点式電流断路器と、
前記第１機械接点式電流断路器の前記結合点側の線路に設け、自送電線を含む２つの送電線が備える前記第１機械接点式電流断路器の接合側の線路との間に、隣接する、それぞれ直流リアクトルとコンデンサを含んで素子配列方向が異なる２つの直列回路と、
前記直列回路の、リアクトルとコンデンサの中点に一端を接続し、他端を他の第２機械接点式電流断路器の他端と共通接続した第２機械接点式電流断路器と
を備えることを特徴とする直流電流遮断装置。

【請求項2】

前記直流送電線の定常動作時は、前記第１機械接点式電流断路器と、前記第２機械接点式電流断路器をオンとして動作させ、
前記直流送電線の系統事故発生時は、事故が発生した直流送電線につながる前記リアクトルに電気的に接続された前記第２機械接点式電流断路器を、ゼロ電流状態においてオフに移行させ、
その後、事故が発生した直流送電線に存在する、前記第１機械接点式電流断路器を、ゼロ電流状態においてオフに移行させる
ことを特徴とする請求項１記載の直流電流遮断装置。

【請求項3】

前記直列回路は、リアクトル及びコンデンサの少なくとも一方を複数、且つリアクトルとコンデンサを交互に直列接続して備え、
前記第２機械接点式電流断路器の一端を前記直列回路の中点と接続し、
前記送電線が備える前記直列回路のリアクトル及びコンデンサの中点と、他の送電線が備える前記直列回路のコンデンサ及びリアクトルの中点とを接続した第３機械接点式電流断路器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２記載の直流電流遮断装置。

【請求項4】

前記コンデンサに代えて、コンデンサと抵抗の直列回路、及びコンデンサとリアクトルの直列回路の少なくとも１つを接続したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の直流電流遮断装置。

【請求項5】

前記コンデンサに代えて、コンデンサと電流開閉手段の直列回路を接続したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の直流電流遮断装置。

【請求項6】

前記直流送電線の系統事故発生時、事故が発生した直流送電線につながる前記リアクトルに電気的に接続された前記第２機械接点式電流断路器にオフ信号を与え、
その後に前記電流開閉手段を閉じて前記第２機械接点式電流断路器がオフした後、事故が発生した直流送電線に存在する、前記第１機械接点式電流断路器をゼロ電流状態においてオフに移行させる
ことを特徴とする請求項５記載の直流電流遮断装置。

【請求項7】

前記第１機械接点式電流断路器と前記直列回路の間に、リアクトルをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の直流電流遮断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流送電網で使用される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が、より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。

【0003】

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する必要があるほか、砂漠地帯での太陽光、太陽熱発電ではアフリカや中国奥部の砂漠地帯から、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。このような要求には、従来の３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、コストを抑えながら設置することが可能になるため、直流送電網の構築が検討されつつある。

【0004】

直流送電においては、発電された交流電力を直流送電用の直流に変換するコンバータや、送電されてきた直流を都市内の交流に変換するインバータなどの電力変換装置が必要になる。交流系統にコンバータ、インバータのスイッチングに伴う高調波が流出しないように、正弦波に近い電圧波形を出力することができるモジュラーマルチレベル変換器回路などの検討、実用化が進められている。

【0005】

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、低コストで設置可能で、送電損失が少ない高効率システムを構築することが可能であるが、落雷などに起因した系統事故が発生した個所を遮断することが難しい。

【0006】

これは、交流システムにおいては、交流電流が交流周波数５０［Ｈｚ］または６０［Ｈｚ］の半サイクル毎に電流がゼロを横切る点で、機械接点式の遮断器により高速に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ので、機械式接点では電流を容易に遮断できないためである。機械接点式ではなく、半導体を用いて電流を遮断する方法もあるが、送電線には常に大電流が流れるため、大きな半導体の導通損失が定常的に消費されるという課題がある。

【0007】

また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する要求が発生することが想定されるが、上記したとおり、事故電流を高速に遮断できなければ、そのような直流送電網を構築することができない。

【0008】

以上のような課題を解決するために、図８に示すような直流電流遮断装置６が提案されている。（特許文献１）
この直流電流遮断装置６は、直流送電網の送電線１１の所要個所に、リアクトル４とコンデンサ５１による２つの直列回路３，３を逆並列に接続し、それらの中点同士を機械接点式電流断路器２３で接続し、前記並列回路と直列に機械接点式電流断路器２１を接続した回路構成を採る。

【0009】

この直流電流遮断装置６によれば、定常動作時には、機械接点式電流断路器２１，２３をオンにする。このとき、通常の直流電流は、機械接点式電流断路器２１，２３と、２つのリアクトル４を通って流れる。

【0010】

一方、系統事故の発生時には、事故電流の変化により両直列回路３，３の各コンデンサ５１，５１に交流電流が流れ、機械接点式電流断路器２３にも交流電流が重畳される。すると機械接点式電流断路器２３には電流値がゼロとなる状態が発生するので、その瞬間に機械接点式電流断路器２３をオフにする。

【0011】

その後、直流送電線１１にはリアクトル４とコンデンサ５１が直列接続された状態になるため、交流電流のみが流れる。そのゼロ電流点で機械接点式電流断路器２１をオフにすることで、事故電流が遮断される。

【0012】

このような直流電流遮断装置６は、受動素子のみで構成でき、定常動作時の導通損失はリアクトル４の銅損のみであるため、安価で低損失な直流電流遮断装置６を実現できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特許第５２６５０６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ここで例えば図９に示すような複数の直流送電線１１〜１３が結合点ｋで結合された直流送電網について考える。なお、図９においては、直流送電線路の正極線のみを図示しており、負極線は省略している。以後、図においては正極線のみを示し、負極線は省略するものとする。

【0015】

このように複数の系統が接続された状態から、いずれかの系統で事故が起きた場合、その系統のみを遮断するためには、各直流送電線１１，１２，１３に１つずつ、前述の直流電流遮断装置６を配置する必要があるため、システム全体として部品点数が増加する。このような部品点数の増加は、系統全体での高コスト化と、装置大型化につながる。

【0016】

そこで本発明は、複数の直流送電線の結合点において、事故が生じている電流を高速に遮断する機能を有しながら、部品点数を低減し、低コストで小型化することが可能な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】

【0017】

実施形態に係る直流電流遮断装置は、３つ以上の直流送電線が電気的に結合される結合点を含んだ直流送電網に設置される直流電流遮断装置であって、前記各直流送電線は、その線路上にそれぞれ１つ以上設けた第１機械接点式電流断路器と、前記第１機械接点式電流断路器の前記結合点側の線路に設け、自送電線を含む２つの送電線が備える前記第１機械接点式電流断路器の接合側の線路との間に、隣接する、それぞれ直流リアクトルとコンデンサを含んで素子配列方向が異なる２つの直列回路と、前記直列回路の、リアクトルとコンデンサの中点に一端を接続し、他端を他の第２機械接点式電流断路器の他端と共通接続した第２機械接点式電流断路器とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数の直流送電線の結合点において、事故が生じている電流を高速に遮断する機能を有しながら、部品点数を低減し、低コストで小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態に係る直流電流遮断装置の回路構成を示す図。

【図2】第２実施形態に係る直流電流遮断装置の回路構成を示す図。

【図3】第３実施形態に係る直流電流遮断装置の回路構成を示す図。

【図4】同実施形態に係る直流電流遮断装置の一部の回路構成を示す図。

【図5】第４実施形態に係る直流電流遮断装置の一部の回路構成を示す図。

【図6】第５実施形態に係る直流電流遮断装置の一部の回路構成を示す図。

【図7】第６実施形態に係る直流電流遮断装置の一部の回路構成を示す図。

【図8】従来の直流電流遮断装置の回路構成を示す図。

【図9】従来の直流電流遮断装置を用いた３つの直流送電線での結合部の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１実施形態）
以下、図面を参照して第１実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、以下の第２実施形態以下においても、図１に示す直流電流遮断装置の同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0021】

図１は、本実施形態に係る直流電流遮断装置の回路構成を示す図である。同図において、例えば３つの直流送電線１１，１２，１３が電気的に結合する結合点において、直流送電線１１，１２，１３それぞれの線路上に第１機械接点式電流断路器２１，２１，…を備える。

【0022】

また、それら第１機械接点式電流断路器２１，２１，…の結合点側は、それぞれ分岐点ａ，ｂ，ｃで２分岐され、リアクトル４とコンデンサ５１でなる直列回路３，３，…を介して隣接する分岐点と接続される。

【0023】

この時、１つの分岐点ａ（ｂ，ｃ）を挟んで隣接する、２つの直列回路３，３の素子配列方向がそれぞれ異なるものとし、分岐点を挟んでリアクトル４とリアクトル４、コンデンサ５１とコンデンサ５１が接続されることがないように設定される。例えば、分岐点ａに直接接続されるのは、分岐点ｂ側の直列回路３であればリアクトル４、分岐点ｃ側の直列回路３であればコンデンサ５１となるもので、リアクトル４が２つ、またはコンデンサ５１が２つ、分岐点を挟んで接続されることはない。

【0024】

すなわち前記３つの直流送電線の結合点においては、直列回路３，３，…が分岐点ａ，ｂ，ｃをデルタ結線する構成となる。

【0025】

さらに上記各直列回路３，３，…のリアクトル４とコンデンサ５１との中点に、それぞれ第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の各一端が接続され、これら第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の他端がすべて接点ｊにて相互に接続されている。これら第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の接続は、スター結線に相当する。

【0026】

次に前記で示した回路構成での電流遮断動作を説明する。
定常動作時は、第１機械接点式電流断路器２１，２１，…、及び第２機械接点式電流断路器２２，２２，…をすべてオンとし、直流送電線１１〜１３間で電流は第１機械接点式電流断路器２１，２１，…、第２機械接点式電流断路器２２，２２，…と各直列回路３，３，…のリアクトル４，４，…を介して伝送される。

【0027】

例えば直流送電線１２で事故が発生すると、この直流送電線１２上に接続された第１機械接点式電流断路器２１には事故電流が流れる。事故を検出すると、第２機械接点式電流断路器２２，２２，…のうち、リアクトル４を介して分岐点ｂに接続される１つ、すなわち同図中では接点ｊの右側に位置する第２機械接点式電流断路器２２にオフ指令が与えられる。

【0028】

事故電流の変化によりコンデンサ５１に交流電流が流れ、当該第２機械接点式電流断路器２２にも交流電流が重畳される。するとこの第２機械接点式電流断路器２２には電流ゼロ状態が発生するので、その瞬間に、オフ指令が与えられていた第２機械接点式電流断路器２２がオフになる。

【0029】

すると、線路ｂと他の直流送電線の間は、すべてリアクトル４とコンデンサ５１でなる直列回路３，３，…で接続された状態になり、直流送電線１２には交流電流のみが流れる。そのゼロ電流点で、直流送電線１２の第１機械接点式電流断路器２１をオフにすることで、事故電流は遮断される。

【0030】

事故が他の系統で発生した場合でも、同様に処理を行なうことで、いずれの直流送電線１１〜１３で事故が起きた場合でも、事故が起きた直流送電線を切り離すことが可能となる。

【0031】

以上に述べたように本実施形態によれば、直流送電線１１〜１３それぞれに個別に考えると、前記図８に示した従来の直流電流遮断装置を接続した場合と比較して、リアクトル４とコンデンサ５１でなる直列回路３を１つのみで構成でき、１つの直列回路３を構成するリアクトル４とコンデンサ５１の構成を簡略化することができる。

【0032】

したがつて本実施形態では、複数の直流送電線１１〜１３の結合点において、事故が生じている電流が流れている系統を高速に遮断する機能を有しながら、部品点数を低減し、低コストで小型化が可能な直流電流遮断装置を提供することが可能となる。

【0033】

なお前記第１実施形態に限らず、次の第２実施形態以下にも共通する事項について言及しておく。
前記図１では、第１機械接点式電流断路器２１及び第２機械接点式電流断路器２２を直流送電線１１〜１３の１系統に対して1つずつ配置するものとしたが、それらはいずれも、複数の機械接点式電流断路器を直列接続した構成であっても良い。

【0034】

また直列回路３を構成するリアクトル４とコンデンサ５１は、それぞれ、誘導成分を有する回路素子、容量成分を有する回路素子であればよく、通常のリアクトル、コンデンサに限定されない。

【0035】

さらに上記第１機械接点式電流断路器２１，２１，…と直列回路３，３，…との間、例えば
第１機械接点式電流断路器２１，２１，…と各分岐点ａ，ｂ，ｃとの間に、第１機械接点式電流断路器２１，２１，…と直列となるように新たなリアクトルを介在させても構わない。
このリアクトルにより、事故時に流れる交流電流のピークを抑制すると共に、交流電流の周波数を低くし、ひいては交流電流の傾きを低くすることで、第１機械接点式電流断路器２１、第２機械接点式電流断路器２２での電流遮断を容易に実行できる。

【0036】

（第２実施形態）
以下、図面を参照して第２実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、前記図１に示した直流電流遮断装置と同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0037】

図２は、本実施形態に係る、４つの直流送電線の結合部における直流電流遮断装置の回路構成を例示する図である。この直流電流遮断装置は、４つの直流送電線１１，１２，１３，１４が電気的に結合する結合点において、直流送電線１１，１２，１３，１４それぞれの線路上に第１機械接点式電流断路器２１，２１，…を備える。

【0038】

また、それら第１機械接点式電流断路器２１，２１，…の結合点側は、それぞれ分岐点ａ，ｂ，ｃ，ｄで２分岐され、リアクトル４とコンデンサ５１でなる直列回路３，３，…を介して、隣接する分岐点と接続される。

【0039】

この時、１つの分岐点ａ（ｂ，ｃ，ｄ）を挟んで隣接する、２つの直列回路３，３の素子配列方向がそれぞれ異なるものとする。各直列回路３，３，…のリアクトル４とコンデンサ５１の中点には、それぞれ第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の各一端が接続され、これら第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の他端がすべて接点ｊにて相互に接続されている。

【0040】

次に前記で示した回路構成での電流遮断動作を説明する。
本直流電流遮断装置の電流遮断動作は、前記第１の実施形態と同様であり、いずれの直流送電線で事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線を切り離すことが可能である。

【0041】

本実施形態によれば、直流送電線１１〜１４それぞれに個別に考えると、前記図８に示した従来の直流電流遮断装置を接続した場合と比較して、リアクトル４とコンデンサ５１でなる直列回路３を１つのみで構成でき、１つの直列回路３を構成するリアクトル４とコンデンサ５１の構成を簡略化することができる。

【0042】

すなわち、直流送電線がｎ本である時、前記図８に示した従来の直流電流遮断装置を接続する場合は、リアクトル４とコンデンサ５１とでなる直列回路３が２ｎ個必要であるのに対し、本実施形態によれば、直列回路３は従来の半分となるｎ個で済むことになる。４本以上の直流送電線の接合点においても、本実施形態と同様に構成し、従来より部品点数を削減できる。

【0043】

なお、前記図２においては、直流送電線１１を直流送電線１３，１４と、直列回路３を介して接続する構成を採っているが、直流送電線１１，１２，１３，１４はすべて等価であるので、直列回路３を介して直流送電線１１と接続されるのは、直流送電線１２と１３、または直流送電線１２と１４であっても構わない。また他の直流送電線についても同様である。

【0044】

（第３実施形態）
以下、図面を参照して第３実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、前記図１に示した直流電流遮断装置と同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0045】

図３は、本実施形態に係る直流電流遮断装置の回路構成を例示する図である。同図において直流電流遮断装置は、直列回路３，３，…が前記図１で示した配置位置ながら、それぞれの直列回路３が２つのリアクトル４と２つのコンデンサ５１により構成されている。それぞれの直列回路３，３，…の中点ｅ，ｆ，ｇには、それぞれ第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の各一端が接続され、これら第２機械接点式電流断路器２２，２２，…の他端がすべて接点ｊにて相互に接続されている。

【0046】

さらに、各直列回路３，３，…において、中点ｅ，ｆ，ｇではないリアクトル４とコンデンサ５１の接合点には、それぞれ第３機械接点式電流断路器２３，２３，…の一端が接続され、同第３機械接点式電流断路器２３，２３，…の他端が、他の直列回路３の、同様なリアクトル４とコンデンサ５１の接合点に接続される。この時、第３機械接点式電流断路器２３，２３，…で接続されるのは、同じ分岐点ａ，ｂ，ｃから分岐した直流送電線の直列回路３，３，…に属する接合点同士である。

【0047】

次に前記で示した回路構成での電流遮断動作を説明する。
定常動作時は、第１機械接点式電流断路器２１，２１，…、第２機械接点式電流断路器２２，２２，…、及び第３機械接点式電流断路器２３，２３，…をすべてオンとすることで、電流は機械接点式電流断路器２１，２２，２３とリアクトル４を通じて伝送される。

【0048】

例えば直流送電線１２で事故が発生すると、直流送電線１２上に接続された第１機械接点式電流断路器２１には事故電流が流れる。事故を検出すると、第２機械接点式電流断路器２２，２２，…のうちで前記中点ｆに接続されるものと、第３機械接点式電流断路器２３，２３，…のうちでリアクトル４を介して分路点ｂに接続されるものにオフ指令が与えられる。

【0049】

事故電流の変化によりコンデンサ５１に交流電流が流れ、第２機械接点式電流断路器２２と第３機械接点式電流断路器２３にも交流電流が重畳される。すると第２機械接点式電流断路器２２と第３機械接点式電流断路器２３には電流ゼロ状態が発生するので、その瞬間に、オフ指令を与えていた第２機械接点式電流断路器２２と第３機械接点式電流断路器２３はオフになる。すると、分岐点ｂと他の直流送電線の間は、すべてリアクトル４とコンデンサ５１の直列回路３で接続された状態になり、直流送電線１２には交流電流のみが流れる。そのゼロ電流点で、直流送電線１２の第１機械接点式電流断路器２１をオフにすることで、事故電流は遮断される。

【0050】

事故が他の系統で発生した場合でも、同様に処理を行なうことで、いずれの直流送電線１１〜１３で事故が起きた場合でも、事故が起きた直流送電線を切り離すことが可能である。

【0051】

以上に述べたように本実施形態によれば、前記第１実施形態の構成と比較して、機械接点式電流断路器にかかる電圧が低いため、必要な絶縁耐性を低下させることができる。したがって、絶縁距離を短くして、開閉速度が遅く安価な機械接点式電流断路器を用いることができるため、直流電流遮断装置全体の低コスト化が実現できる。

【0052】

また、リアクトル４とコンデンサ５１を接続した直列回路３，３，…と、第３機械接点式電流断路器２３，２３，…とによるブリッジ回路は、さらに多段化することもできる。前記図３からさらに１段多段化した構成を図４に示す。
図４は、前記図３で示した構成の、直列回路３，３の中点ｅ，ｇから直流送電線１２側のみを抽出して示している。図４に示す直流電流遮断装置の電流遮断動作は、前記第３実施形態３と同様であり、いずれの直流送電線で事故が起きた場合でも、事故が起きた直流送電線を切り離すことが可能である。また、機械接点式電流断路器にかかる電圧はさらに低くできるため、より開閉速度が遅く、より安価な機械接点式電流断路器を用いて、より低コスト化した直流電流遮断装置を得ることが可能となる。

【0053】

（第４実施形態）
以下、図面を参照して第４実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、前記図１に示した直流電流遮断装置と同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0054】

図５は、これまでの第１乃至第３の実施形態に示す回路のうち、１つの直列回路３のみを抽出して示している。この図５において直列回路３は、リアクトル４と容量部５により構成されており、さらにその容量部５が、前記コンデンサ５１と抵抗５２の直列接続により構成されている。ここで、直列回路３の中点は、リアクトル４と容量部５の間である。

【0055】

直列回路３がこのような構成であっても、直流電流遮断装置の遮断動作方法はこれまでと同様である。

【0056】

本実施形態は、事故時にコンデンサ５１に流れる交流電流のピークを抵抗５２により抑制できるため、機械接点式電流断路器での電流遮断が容易となる利点がある。

【0057】

本構成は、前記第１乃至第３の各実施形態の直列回路３の一部または、すべてに適用してもよく、また後述する第５実施形態、第６実施形態と組み合わせて適用してもよい。

【0058】

（第５実施形態）
以下、図面を参照して第５実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、前記図１に示した直流電流遮断装置と同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0059】

図６は、これまでの第１乃至第３の実施形態に示す回路のうち、１つの直列回路３のみを抜き出して示している。この図６において直列回路３は、リアクトル４と容量部５により構成されており、さらにその容量部５が、前記コンデンサ５１とリアクトル５３の直列接続により構成されている。ここで、直列回路３の中点は、リアクトル４と容量部５の間である。

【0060】

直列回路３がこのような構成であっても、直流電流遮断装置の遮断動作方法はこれまでと同様である。

【0061】

本実施形態は、事故時にコンデンサ５１に流れる交流電流のピークをリアクトル５３により抑制すると共に、交流電流の周波数を低くし、ひいては交流電流の時間当たりの変動の度合いを低くすることで、機械接点式電流断路器での電流遮断が容易となる利点がある。

【0062】

本構成は、前記第１乃至第３の各実施形態の直列回路３の一部または、すべてに適用してもよく、また前記第４実施形態、後述する第６実施形態と組み合わせて適用してもよい。

【0063】

（第６実施形態）
以下、図面を参照して第６実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。なお、前記図１に示した直流電流遮断装置と同一の構成要素、または相当する構成要素には、図１で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

【0064】

図７は、これまでの第１乃至第３の実施形態に示す回路のうち、１つの直列回路３のみを抜き出して示している。この図７において直列回路３は、リアクトル４と容量部５により構成されており、さらにその容量部５が、前記コンデンサ５１と電流開閉手段５４の直列接続により構成されている。ここで、直列回路３の中点は、リアクトル４と容量部５の間である。

【0065】

次に前記で示した回路構成での電流遮断動作を説明する。
定常動作時は、第１機械接点式電流断路器２１，２１，…、第２機械接点式電流断路器２２，２２，…をすべてオンとする一方で、容量部５の電流開閉手段５４はオフとしておく。電流は機械接点式電流断路器２１，２２とリアクトル４を通じて伝送される。

【0066】

事故が発生すると、第２機械接点式電流断路器２２にオフ指令が与えられる。その後、電流開閉手段５４をオンにすることで、コンデンサ５１に交流電流が流れ、第２機械接点式電流断路器２２に交流電流が重畳される。すると第２機械接点式電流断路器２２には電流のゼロ状態が発生するので、その瞬間に、オフ指令を与えていた第２機械接点式電流断路器２２はオフになる。その後、事故が起きた直流送電線の第１機械接点式電流断路器２１をゼロ電流点でオフにすることで事故電流は遮断される。

【0067】

本実施形態は、事故時に容量部５の電流開閉手段５４をオフにすることで、交流電流のタイミングを調整できる。ひいては電流のゼロ状態を早期に発生させることが可能となり、遮断時間を早めることができる。

【0068】

また、交流電流のピークに至る前に電流にゼロ点を交差させることで、第２機械接点式電流断路器２２に流れる電流のピークを抑制することができる利点もある。

【0069】

電流開閉手段５４は、機械式のスイッチや、半導体スイッチング素子などを適用でき、いずれにも限定されない。半導体スイッチング素子は、機械式スイッチに比べて電流が流れた際の損失が大きいが、本実施形態で使用する電流開閉手段５４は事故時にしかオンされないため、損失は問題にならない。

【0070】

本構成は、前記第１乃至第３の各実施形態の直列回路３の一部または、すべてに適用してもよく、また第４実施形態、第５実施形態の構成と組み合わせて適用してもよい。

【0071】

以上、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、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。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。

【符号の説明】

【0072】

１１〜１４…直流送電線、
２１…（第１）機械接点式電流断路器、
２２…（第２）機械接点式電流断路器、
２３…（第３）機械接点式電流断路器、
３…直列回路、
４…リアクトル、
５…容量部、
５１…コンデンサ、
５２…抵抗、
５３…リアクトル、
５４…電流開閉手段、
６…直流電流遮断器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】