(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-06
(45)【発行日】2023-04-14
(54)【発明の名称】避雷器、保護システム及び電力システム
(51)【国際特許分類】
H02H 9/04 20060101AFI20230407BHJP
H02H 7/12 20060101ALI20230407BHJP
H01T 4/00 20060101ALI20230407BHJP
H01T 4/08 20060101ALI20230407BHJP
【ＦＩ】
H02H9/04 C
H02H7/12
H01T4/00 F
H01T4/08 D
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022005130
(22)【出願日】2022-01-17
【審査請求日】2022-01-17
(73)【特許権者】
【識別番号】520039179
【氏名又は名称】ＮＴＴアノードエナジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 淳
(72)【発明者】
【氏名】福井 昭圭
【審査官】田中 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－２９４２１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２０７０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１１９８８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１６５５９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｈ ９／０４
Ｈ０２Ｈ ７／１２
Ｈ０１Ｔ ４／００
Ｈ０１Ｔ ４／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部に接続される第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する避雷器であって、前記第１端子と前記第２端子間の電圧を制限する電圧制限半導体装置と、
平時に前記第１端子と前記第２端子の各電位の間の電位になる分圧極を介して互いに直列に接続される第１フィルムコンデンサと第２フィルムコンデンサとを含む分圧部と、
前記分圧極を介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器と第２放電管型避雷器とを含む制限部と、
を備え、
前記第１放電管型避雷器と、前記第１フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されていて、
前記第２放電管型避雷器と、前記第２フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されている、
避雷器。
【請求項2】
前記分圧極は、避雷器外の電極から絶縁されている、請求項１に記載の避雷器。
【請求項3】
前記電圧制限半導体装置は、互いに並列に接続される複数の酸化亜鉛バリスタを含み、前記複数の酸化亜鉛バリスタの並列数は、前記制限部がサージ電圧に応答したときに前記第１端子と前記第２端子間に発生する電圧の尖頭値が、保護対象の装置に含まれる半導体スイッチング素子の許容耐圧を超えないように決定されている、
請求項１又は請求項２に記載の避雷器。
【請求項4】
前記第１放電管型避雷器と前記第２放電管型避雷器の何れもが、３つの電極と、
焼結形成されていて所望の絶縁性を有している支持部材であって、前記３つの電極間の位置を保持する支持部材と
をそれぞれ有した放電管型避雷器を夫々含む、
請求項２に記載の避雷器。
【請求項5】
前記支持部材は、前記３つの電極間に通じる１つの内部空間を封止するように形成され、
前記放電管型避雷器は、
前記３つの電極のうちの第１電極を挟んで第２電極と第３電極とが対向して配置され、
前記第２電極と前記第３電極とが導体によって短絡されている、
請求項４に記載の避雷器。
【請求項6】
前記第１電極と、前記第２電極と前記第３電極の組との何れか一方が、前記分圧極に接続され、何れか他方が前記制限部の両極のうちの一方に接続されている、
請求項５に記載の避雷器。
【請求項7】
等電位ボンディングが適用されない電力システムの保護システムであって、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の避雷器を含み、
前記避雷器の第１端子が第１装置の第１接地極に接続され、前記避雷器の第２端子が第２装置の第２接地極に接続されている、
保護システム。
【請求項8】
半導体スイッチング素子を含む電力変換装置が前記第１装置と前記第２装置との間に配置されている、請求項７に記載の保護システム。
【請求項9】
等電位ボンディングが適用されない電力システムであって、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の避雷器と、
第１接地極を備え、前記避雷器の第１端子が前記第１接地極に接続されている第１装置と、
第２接地極を備え、前記避雷器の第２端子が前記第２接地極に接続されている第２装置と、
半導体スイッチング素子を含む電力変換装置であって、前記第１装置と前記第２装置との間に配置されている電力変換装置と、
を備える電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、避雷器、保護システム及び電力システムに関する。
【背景技術】
【0002】
落雷による雷サージや、高圧受電設備の遮断器のＯＮ／ＯＦＦ操作時に発生する開閉サージに起因して、装置の誤動作や故障が生じる場合がある。
このような事象に対する耐量を高めるように、建物内の各接地極を短絡させる接地システム（等電位ボンディング）が採用されることがある。ただし、システムの構成によっては、等電位ボンディングを適用できない場合があった。
このような事象に対する耐量を高めるように、建物内の各接地極を短絡させる接地システム（等電位ボンディング）が採用されることがある。ただし、システムの構成によっては、等電位ボンディングを適用できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平９－１７２７３３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、上記のように等電位ボンディングを適用できない場合などを含めて、装置の誤動作や故障などのサージによる影響を低減させることが要求されることがあった。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、保護対象の装置におけるサージによる影響を低減できる避雷器、保護システム及び電力システム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】
【0006】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、外部に接続される第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する避雷器であって、前記第１端子と前記第２端子間の電圧を制限する電圧制限半導体装置と、平時に前記第１端子と前記第２端子の各電位の間の電位になる分圧極を介して互いに直列に接続される第１フィルムコンデンサと第２フィルムコンデンサとを含む分圧部と、前記分圧極を介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器と第２放電管型避雷器とを含む制限部と、を備え、前記第１放電管型避雷器と、前記第１フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されていて、前記第２放電管型避雷器と、前記第２フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されている避雷器である。
【0007】
また、本発明の一態様の避雷器は、前記分圧極は、避雷器外の電極から絶縁されている。
【0008】
また、本発明の一態様の避雷器は、前記ＭＯＶは、互いに並列に接続される複数の酸化亜鉛バリスタを含み、前記複数の酸化亜鉛バリスタの並列数は、前記制限部がサージ電圧に応答したときに前記第１端子と前記第２端子間に発生する電圧の尖頭値が、保護対象の装置に含まれる半導体スイッチング素子の許容耐圧を超えないように決定されている。
【0009】
また、本発明の一態様の避雷器は、前記第１放電管型避雷器と前記第２放電管型避雷器の何れもが、３つの電極と、焼結形成されていて所望の絶縁性を有している支持部材であって、前記３つの電極間の位置を保持する支持部材とをそれぞれ有した放電管型避雷器を夫々含む。
【0010】
また、本発明の一態様の避雷器は、前記支持部材は、前記３つの電極間に通じる１つの内部空間を封止するように形成され、前記放電管型避雷器は、前記３つの電極のうちの第１電極を挟んで第２電極と第３電極とが対向して配置され、前記第２電極と前記第３電極とが導体によって短絡されている。
【0011】
また、本発明の一態様の避雷器は、前記第１電極と、前記第２電極と前記第３電極の組との何れか一方が、前記分圧極に接続され、前記何れか他方が前記制限部の両極のうちの一方に接続されている。
【0012】
本発明の一態様は、等電位ボンディングが適用されない電力システムの保護システムであって、上記の避雷器を含み、前記避雷器の第１端子が第１装置の第１接地極に接続され、前記避雷器の第２端子が前記第２装置の第２接地極に接続されている保護システムである。
【0013】
また、本発明の一態様の保護システムは、半導体スイッチング素子を含む電力変換装置が前記第１装置と前記第２装置との間に配置されている。
【0014】
本発明の一態様は、等電位ボンディングが適用されない電力システムであって、上記の避雷器と、第１接地極を備え、前記避雷器の第１端子が前記第１接地極に接続されている第１装置と、第２接地極を備え、前記避雷器の第２端子が前記第２接地極に接続されている第２装置と、半導体スイッチング素子を含む電力変換装置であって、前記第１装置と前記第２装置との間に配置されている電力変換装置と、を備える電力システムである。
【発明の効果】
【0015】
本発明の各態様によれば、保護対象の装置におけるサージによる影響を低減できる避雷器、保護システム及び電力システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1A】実施形態の電力システムの構成図である。
【図1B】実施形態の変形例の電力システムの構成図である。
【図2】実施形態の電力システムをモデル化した構成図である。
【図3A】実施形態の避雷器の構成図である。
【図3B】実施形態の放電管型避雷器の断面図である。
【図4】実施形態の避雷器の電気的特性を説明するための図である。
【図5A】実施形態の比較例のＧＤＴタイプのＳＰＤの構成図である。
【図5B】実施形態の比較例のＧＤＴタイプのＳＰＤの特性例を説明するための図である。
【図6A】実施形態の比較例のＭＯＶタイプのＳＰＤの構成図である。
【図6B】実施形態の比較例のＭＯＶタイプのＳＰＤの特性例を説明するための図である。
【図7】実施形態の変形例に係る避雷器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
【0018】
図１Ａから図２を参照して、実施形態の電力システムの構成例を示し、避雷器及び保護システムの適用について説明する。図１Ａは、実施形態の電力システム２００の構成図である。図２は、実施形態の電力システム２００をモデル化した構成図である。なお、図１Ｂは、実施形態の変形例の電力システム２００Ｚの構成図である。
【0019】
図１Ａに示す電力システム２００は、変圧器Ｔの２次巻線に接続される。電力システム２００は、例えば、計器用変圧器２１０と、電力変換装置２２０と、発電機２３０と、避雷器２４０とを備える。この電力システム２００は、等電位ボンディングの適用が困難な一例である。
【0020】
変圧器Ｔは、交流電力の電圧を所定の比率で変換する。変圧器Ｔは、高圧を、所定の交流電圧に変換する。例えば変圧器Ｔの１次巻線は真空遮断機（ＶＣＢ、不図示）に接続されている。変圧器Ｔの１次側に、ＶＣＢの投入によって交流電力が供給される。変圧器Ｔの２次側が、発電機２３０の巻線に接続されている。
【0021】
計器用変圧器２１０は、上記の変圧器Ｔの１次側に接続されていて、高圧を低圧（例えば単層１００Ｖ）に変換する。計器用変圧器２１０は、例えば漏電検知用の電力線接地（Ｂ種接地）されている。このような計器用変圧器２１０は、電力線接地の接地極（第１接地極）を備えている。後述するように、避雷器２４０の第１端子がこの接地極（第１接地極）に接続される。計器用変圧器２１０は、第１装置の一例である。
【0022】
電力変換装置２２０は、自動電圧制御装置（ＡＶＲ）の一例である。電力変換装置２２０は、例えば、混合ブリッジ２２１と、点弧位相制御部２２２と、絶縁回路２２３、２２４とを備える。
【0023】
混合ブリッジ２２１は、直列に接続される主サイリスタとダイードの組を２組備え、ブリッジ型に接続されている。混合ブリッジ２２１の交流入力は、計器用変圧器２１０の２次側に接続されている。
【0024】
点弧位相制御部２２２は、変圧器Ｔの出力電圧に基づく電圧信号に基づいて、混合ブリッジ２２１の主サイリスタをＯＮ制御する位相を調整するゲート制御信号を生成する。絶縁回路２２３、２２４は、例えば、フォトサイリスタであり、点弧位相制御部２２２が生成するゲート制御信号を絶縁して、混合ブリッジ２２１の主サイリスタのゲートにそれぞれ供給する。
このような電力変換装置２２０は、主サイリスタ２２１ａなどの半導体スイッチング素子を含む電力変換装置の一例である。この電力変換装置２２０は、計器用変圧器２１０（第１装置）と、後述する発電機２３０（第２装置）との間に配置されている。
このような電力変換装置２２０は、主サイリスタ２２１ａなどの半導体スイッチング素子を含む電力変換装置の一例である。この電力変換装置２２０は、計器用変圧器２１０（第１装置）と、後述する発電機２３０（第２装置）との間に配置されている。
【0025】
発電機２３０は、例えば、励磁型３相交流発電機である。発電機２３０は、励磁巻線に直流電圧が印加されることによって、回転子磁束が生成される。発電機２３０は、原動機（不図示）に連結されていて、原動機からの動力が供給されて回転する。発電機２３０は、例えば、原動機からの動力に基づいて、交流電力を生成する。このような発電機２３０は、停電時又は電力供給量の不足時などの非常時に利用されることがある。
【0026】
発電機２３０の筐体は、保安用接地（Ａ，Ｃ，Ｄ種接地）されている。このような発電機２３０は、保安用接地の接地極（第２接地極）を備えている。後述するように、避雷器２４０の第２端子がこの接地極（第２接地極）に接続される。発電機２３０は、第２装置の一例である。
【0027】
実施形態の避雷器２４０は、計器用変圧器２１０の接地極と、発電機２３０の筐体の接地極の間に設けられている。避雷器２４０によって上記の両極が、それぞれ接続されている。避雷器２４０の詳細については後述する。
【0028】
実施形態の保護システム１は、等電位ボンディングが適用されない電力システム２００に適用される。保護システム１は、避雷器２４０を含む。避雷器２４０の第１端子が計器用変圧器２１０（第１装置）の第１接地極に接続され、避雷器２４０の第２端子が発電機２３０（第２装置）の第２接地極に接続されている。上記の場合、電力変換装置２２０が計器用変圧器２１０と発電機２３０との間に配置されている。電力変換装置２２０は、半導体スイッチング素子を含む電力変換装置の一例である。保護システム１は、避雷器２４０が配置されることにより、サージによって生じる過電圧から電力システム２００を保護する。
【0029】
（比較例の電力システム２００Ｚについて）
ここで実施形態の説明に先立ち、実施形態との対比のために比較例として、避雷器２４０が設けられていない電力システム２００Ｚを図１Ｂに例示して、これに生じた障害の概要について説明する。図１Ｂに示す範囲は、電力システム２００Ｚの正極側の構成に関わる。
ここで実施形態の説明に先立ち、実施形態との対比のために比較例として、避雷器２４０が設けられていない電力システム２００Ｚを図１Ｂに例示して、これに生じた障害の概要について説明する。図１Ｂに示す範囲は、電力システム２００Ｚの正極側の構成に関わる。
【0030】
このような電力システム２００Ｚは、装置の電力線接地と保安用接地を、等電位ボンディングの手法で直接接続すると、地絡発生時に短絡が発生して過大な電流が流れる恐れがある。電力システム２００Ｚに等電位ボンディングが適用できないことにより、計器用変圧器２１０の電位と、発電機２３０の筐体の電位との電位差が過大になって、この電位差が、絶縁回路２２３又は絶縁回路２２４内のフォトサイリスタに短絡故障を誘発させる要因になっていた。
【0031】
（電力システム２００について）
これに対して、図１Ａに示す実施形態の電力システム２００では、このようなサージ電圧による短絡故障を避けるために、接地極間用ＳＰＤ（Ｓｕｒｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）として用いる避雷器２４０を介して両接地間を短絡させる。接地極間用ＳＰＤは、平時の電源電圧では高抵抗であるが、サージ電圧が加わった場合に低抵抗になるように構成されている。避雷器２４０は、接地極間用ＳＰＤとしての上記の要件を満たす。
これに対して、図１Ａに示す実施形態の電力システム２００では、このようなサージ電圧による短絡故障を避けるために、接地極間用ＳＰＤ（Ｓｕｒｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）として用いる避雷器２４０を介して両接地間を短絡させる。接地極間用ＳＰＤは、平時の電源電圧では高抵抗であるが、サージ電圧が加わった場合に低抵抗になるように構成されている。避雷器２４０は、接地極間用ＳＰＤとしての上記の要件を満たす。
【0032】
ところで、このような接地極間用ＳＰＤは、主たる素子の種類により大きく２つのタイプに大別される。第１のタイプは、酸化亜鉛バリスタ（ＭＯＶ）を用いるもの（ＭＯＶタイプという。）である。第２のタイプは、ガス入り放電管（ＧＤＴ）を用いるもの（ＧＤＴタイプという。）である。
【0033】
ところで、比較例の一例であるＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘを単独で利用する事例を図５Ａに示し、その特性例を図５Ｂに示す。図５Ａは、実施形態の比較例のＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘの構成図である。図５Ｂは、実施形態の比較例のＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘの特性例を説明するための図である。
【0034】
ＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘには、図５Ｂに示すように、放電中に端子間に生じる電圧が比較的低く、さらにサージ耐量が比較的大きいという特徴を有するものがある。このようなＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘには、過電圧を制限するための放電が始まるときに、放電開始の直前に比較的高い電圧（約１ｋＶ以上のトリガー電圧）を必要とするものがある。このため、ＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘが過電圧に対して応答した際に、比較的短時間（例えば、数１０ｎｓオーダ）の時間幅を有する尖頭電圧（電圧跳ね上がり現象）が発生することがあった。
【0035】
これに対し、比較例の一例であるＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙを単独で利用する事例を図６Ａに示し、その特性例を図６Ｂに示す。図６Ａは、実施形態の比較例のＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙの構成図である。図６Ｂは、実施形態の比較例のＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙの特性例を説明するための図である。
【0036】
ＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙには、図６Ｂに示すように、サージ電圧を抑制する際の時間応答性が比較的早いことにより、放電開始時の尖頭電圧が生じにくいものがある。ＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙの場合には、その内部抵抗によって、サージ電流による比較的大きな電圧降下が発生し、これが比較的長く継続する。これによりＳＰＤ２４０Ｙに加わる電力損失が比較的大きくなることがあった。このため、ＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙを用いて構成する場合には、より大きなサージ耐量を有するＳＰＤ素子が選択されていた。
【0037】
接地極間用ＳＰＤに適用可能な一般的な素子を単に適用しても、所望の特性を得ることが難しい場合があった。
【0038】
そこで、電力システム２００は、接地極間用ＳＰＤとして、複合型の避雷器２４０を用いることで、所望の特性を得る。以下、これについて説明する。
【0039】
（電力システム２００について）
電力システム２００は、保護システム１と、保護システム１によって保護する対象としての電力変換装置２２０を含む。例えば電力変換装置２２０は、電力用半導体スイッチング素子を含めて構成されたＡＣ／ＤＣ変換回路（整流器）を含む。上記の通り、電力変換装置２２０は、計器用変圧器２１０（第１装置）が出力する交流電力を直流電力に変換して、これを用いて発電機２３０（第２装置）を励磁させる。
電力システム２００は、保護システム１と、保護システム１によって保護する対象としての電力変換装置２２０を含む。例えば電力変換装置２２０は、電力用半導体スイッチング素子を含めて構成されたＡＣ／ＤＣ変換回路（整流器）を含む。上記の通り、電力変換装置２２０は、計器用変圧器２１０（第１装置）が出力する交流電力を直流電力に変換して、これを用いて発電機２３０（第２装置）を励磁させる。
【0040】
ここに例示する保護システム１は、避雷器２４０と、接地線ＧＬとを含む。接地線ＧＬによって、避雷器２４０の第１端子が計器用変圧器２１０の第１接地極に接続され、避雷器２４０の第２端子が発電機２３０の第２接地極に接続されている。
【0041】
【0042】
避雷器２４０は、その外部に接続される第１端子と第２端子とを有している。避雷器２４０は、第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する。例えば、避雷器２４０は、ＭＯＶタイプの電圧制限半導体装置２４１と、分圧部２４２と、ＧＤＴタイプの制限部２４３とを備える。
【0043】
電圧制限半導体装置２４１（単にＭＯＶという。）は、第１端子と第２端子間の電圧を制限するように構成された酸化亜鉛バリスタを含む。電圧制限半導体装置２４１は、例えば互いに並列に接続される複数の酸化亜鉛バリスタを含むものであってよい。
【0044】
分圧部２４２は、第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２とを備える。第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２は、平時に第１端子と第２端子の各電位の間の電位になる分圧極ＤＶＰを介して互いに直列に接続される。第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２を区別しない場合にフィルムコンデンサ２４２０という。
【0045】
制限部２４３は、上記の分圧極ＤＶＰを介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とを備える。第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とを区別しない場合には、単に放電管型避雷器２４３０と呼ぶ。上記の分圧極ＤＶＰは、避雷器２４０外の電極から絶縁されている。
【0046】
避雷器２４０において、第１放電管型避雷器２４３１と、第１フィルムコンデンサ２４２１とが、互いに並列に接続されている。第２放電管型避雷器２４３２と、第２フィルムコンデンサ２４２２とが、互いに並列に接続されている。
【0047】
電圧制限半導体装置２４１に含まれる複数の酸化亜鉛バリスタの並列数は、制限部２４３がサージ電圧に応答したときに第１端子と第２端子間に発生する電圧の尖頭値が、保護対象の電力変換装置２２０に含まれるサイリスタ（半導体スイッチング素子）の許容耐圧を超えないように決定されているとよい。
【0048】
例えば、電力変換装置２２０は、発電機２３０の出力電圧制御のための、界磁電流制御用に使用される。電力変換装置２２０は、上記の通り非絶縁のＡＣ／ＤＣ変換回路として利用される混合ブリッジ２２１を含む。避雷器２４０は、この混合ブリッジ２２１を保護する。このような混合ブリッジ２２１に適用されるサイリスタの耐圧は、一般的に６００Ｖ程度である。そのため、避雷器２４０は、サージ電圧が生じたときに、制限部２４３（単にＧＤＴということがある。）の応答によって発生する尖塔電圧（ひげ状に変化する電圧振幅のピーク値）を６００Ｖ以下に抑制する。基本的には、制限部２４３の電圧制限特性を用いてこれを抑制する。この抑制が不足する場合には、ＭＯＶの並列数を調整して、避雷器２４０としての制限電圧を上記の６００Ｖ以下に抑制するとよい。より具体的には、制限電圧をより低減させる場合には、ＭＯＶの並列数を増すとよい。
【0049】
上記の用途の接地極間用ＳＰＤには、計器用変圧器２１０の２次側のＡＣ２００Ｖの電路に地絡事故が生じて、これによりＡＣ２００Ｖの電位差が避雷器２４０の端子間に発生しても、その接地極間用ＳＰＤが導通しないこと、が要求される。これゆえ、避雷器２４０のＭＯＶには、ＡＣ２００Ｖのピーク電圧（約ＡＣ３５０Ｖ）が加わっても応答しない定格電圧のＭＯＶを選定する。
【0050】
接地極用ＳＰＤには、上記のように事故時にＡＣ２００Ｖの電路が地絡した場合に、ＡＣ２００Ｖの電位差が発生しても導通しないように、ＧＤＴの放電開始電圧を決定する。フィルムコンデンサ２４２０の静電容量は、ＧＤＴの静電容量よりも大きく、その容量のバラツキもＧＤＴに比べて少ない。このような静電容量をフィルムコンデンサ２４２０が有していれば、ＧＤＴの静電容量の影響は少なくなる。例えば、第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２は、その容量比により決定される任意の比に、避雷器２４０の第１端子と第２端子間に発生する電圧を分圧する。フィルムコンデンサ２４２０の両端に発生する分圧電圧以上に、ＧＤＴの放電開始電圧を決定することで、上記の事故に起因する過電流が生じることを抑制できる。
【0051】
【0052】
放電管型避雷器２４３０は、第１電極２４３０ａから第３電極２４３０ｃの３つの電極と、支持部材２４３０ｄとを備える。支持部材２４３０ｄは、筒状に焼結形成されたセラミックとして形成されていて、所望の絶縁性を有している。支持部材２４３０ｄは、上記の３つの電極を支持することで、上記の３つの電極間の位置を保持する。放電管型避雷器２４３０の各電極は、第１電極２４３０ａを挟んで第２電極２４３０ｂと第３電極２４３０ｃとが対向して配置されている。なお、各電極の形状と互いの間隔は一例を示すものであり、これに制限されず適宜変更してよい。
【0053】
支持部材２４３０ｄは、上記の３つの電極間に通じる１つの内部空間を、各電極との組み合わせによって封止するように形成されている。
【0054】
なお、実施形態の放電管型避雷器２４３０は、第２電極２４３０ｂと第３電極２４３０ｃとが、プリント基板（不図示）の配線などの導体によって、前述の図３Ａに示すように短絡されて利用される。
【0055】
上記の第１電極２４３０ａと、第２電極２４３０ｂと第３電極２４３０ｃの組との何れか一方が、プリント基板の配線などの導体によって、分圧極ＤＶＰに接続される。例えば、図３Ａに示すように、第１電極２４３０ａと、第２電極２４３０ｂと第３電極２４３０ｃの組とのうちの第１電極２４３０ａが、分圧極ＤＶＰに接続されていてもよい。
【0056】
【0057】
図４に示す波形は、避雷器２４０の第１端子と第２端子との間に発生する電圧とサージ電流の観測結果を示す。避雷器２４０がサージに応答したときに、５８８Ｖの制限電圧が発生することが観測された。この制限電圧（５８８Ｖ）は、前述の比較例のＧＤＴタイプのＳＰＤ２４０Ｘ（図５Ｂ）の電圧（約１ｋＶ）に対して低くなっていて、さらに一般的なスイッチング素子であるサイリスタの耐圧（例えば６００Ｖ）よりも低くなっている。また、避雷器２４０がサージに応答したときに生じた高電位になっている期間（波形の幅、約０．２μ秒）が、ＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙ（図６Ｂ）の幅（約２８μ秒）に比べて短くなっている。避雷器２４０は、サージ電流が継続して流れている状況のもとで、過電圧を抑制することができる。また、電圧制限半導体装置２４１における損失がＭＯＶタイプのＳＰＤ２４０Ｙ（図６Ｂ）に比べて少なくなっている。これによれば、電圧制限半導体装置２４１の各ＭＯＶの容量を軽減でき、これに伴って回路の実装に要する空間を削減できる。
【0058】
上記の実施形態によれば、避雷器２４０は、外部に接続される第１端子と第２端子とを有し、第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する。避雷器２４０は、第１端子と第２端子間の電圧を制限する電圧制限半導体装置と、平時に第１端子と第２端子の各電位の間の電位になる分圧極ＤＶＰを介して互いに直列に接続される第１フィルムコンデンサと第２フィルムコンデンサとを含む分圧部と、前記分圧極ＤＶＰを介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器と第２放電管型避雷器とを含む制限部と、を備える。第１放電管型避雷器と、第１フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されていて、第２放電管型避雷器と、第２フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されている。これにより避雷器は、保護対象の装置におけるサージによる影響を低減できる。
【0059】
【0060】
避雷器２４０Ａは、避雷器２４０の制限部２４３に代わり、制限部２４３Ａを備える。
制限部２４３Ａは、制限部２４３の第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とに代えて、第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａとを備える。第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａは、第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とにそれぞれ対応する。
制限部２４３Ａは、制限部２４３の第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とに代えて、第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａとを備える。第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａは、第１放電管型避雷器２４３１と第２放電管型避雷器２４３２とにそれぞれ対応する。
【0061】
第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａは、それぞれ少なくとも１つの放電管型避雷器を備える。第１放電管型避雷器２４３１Ａと第２放電管型避雷器２４３２Ａとをまとめて放電管型避雷器２４３０Ａという。放電管型避雷器２４３０Ａは、放電管型避雷器２４３０とは種類が異なり、２つの電極をそれぞれ備える放電管型避雷器である。
【0062】
上記の変形例によれば、実施形態と同様の効果を奏することのほか、構成を簡素化できる。
【0063】
（実施形態の第２変形例）
図７を参照して、実施形態の第２変形例に係る避雷器２４０Ａについて説明する。上記の第１変形例の放電管型避雷器２４３０Ａは、２つの電極をそれぞれ備える放電管型避雷器の場合を例示した。本変形例の放電管型避雷器２４３０Ａは、２つの電極をそれぞれ備える複数の放電管型避雷器を互いに並列に接続して構成される。
図７を参照して、実施形態の第２変形例に係る避雷器２４０Ａについて説明する。上記の第１変形例の放電管型避雷器２４３０Ａは、２つの電極をそれぞれ備える放電管型避雷器の場合を例示した。本変形例の放電管型避雷器２４３０Ａは、２つの電極をそれぞれ備える複数の放電管型避雷器を互いに並列に接続して構成される。
【0064】
本変形例の場合も、実施形態と同様の効果を奏する。
【0065】
なお、避雷器２４０は、主に接地極間の電位差を制限する用途に適用可能である。
【0066】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0067】
２００、２００Ｚ 電力システム
２２０ 電力変換装置
２４０ 避雷器
２４１ 電圧制限半導体装置（ＭＯＶ）
２４２ 分圧部
２４３ 制限部（ＧＤＴ）
２４２１ 第１フィルムコンデンサ
２４２２ 第２フィルムコンデンサ
２４３１ 第１放電管型避雷器
２４３２ 第２放電管型避雷器
２２０ 電力変換装置
２４０ 避雷器
２４１ 電圧制限半導体装置（ＭＯＶ）
２４２ 分圧部
２４３ 制限部（ＧＤＴ）
２４２１ 第１フィルムコンデンサ
２４２２ 第２フィルムコンデンサ
２４３１ 第１放電管型避雷器
２４３２ 第２放電管型避雷器
【要約】 （修正有）
【課題】保護対象の装置におけるサージによる影響を低減できる避雷器、保護システム及び電力システムを提供する。
【解決手段】外部に接続される第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する避雷器２４０は、第１端子と第２端子間の電圧を制限する電圧制限半導体装置２４１と、平時に第１端子と第２端子の各電位の間の電位になる分圧極を介して互いに直列に接続される第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２とを含む分圧部２４２と、分圧極を介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器２４３１と、第２放電管型避雷器２４３２とを含む制限部２４３と、を備える。第１放電管型避雷器と、第１フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されていてる。第２放電管型避雷器と、第２フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されている。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】外部に接続される第１端子と第２端子との間に生じ得る過電圧を制限する避雷器２４０は、第１端子と第２端子間の電圧を制限する電圧制限半導体装置２４１と、平時に第１端子と第２端子の各電位の間の電位になる分圧極を介して互いに直列に接続される第１フィルムコンデンサ２４２１と第２フィルムコンデンサ２４２２とを含む分圧部２４２と、分圧極を介して互いに直列接続される第１放電管型避雷器２４３１と、第２放電管型避雷器２４３２とを含む制限部２４３と、を備える。第１放電管型避雷器と、第１フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されていてる。第２放電管型避雷器と、第２フィルムコンデンサとが、互いに並列に接続されている。
【選択図】図３Ａ
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】