特許 7458283 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】

(24)【登録日】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】直流電流遮断装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 9/54 20060101AFI20240322BHJP

   H01H 33/59 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

H01H9/54 A

H01H33/59 D

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020166722

(22)【出願日】2020-10-01

(65)【公開番号】P2022059160

(43)【公開日】2022-04-13

【審査請求日】2023-02-27

(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】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】児山 裕史

(72)【発明者】

【氏名】濱島 慎ノ介

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０３５１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－００４７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５０－０２７３６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０２１／１４０５３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ９／５４－９／５６

Ｈ０１Ｈ ３３／５９

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｈ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された第１の機械式接点と第２の機械式接点とを有する複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に属する前記第１の機械式接点の第１極と、前記半導体遮断器の第１端とを接続する直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記半導体遮断器の第２端と、対応する前記直流送電線が属する前記第１の機械式接点の第２極と少なくとも前記第２の機械式接点の第２極との間の箇所とを接続し、電流を選択的な向きで流す複数の電流整流部と、
前記第１の機械式接点、前記第２の機械式接点、前記半導体遮断器、および前記電流整流部を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第１の直流送電線と、課電されていない他の前記直流送電線である第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、前記半導体遮断器を導通状態にした後に、前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点、および前記第２の機械式接点を閉極させる、
直流電流遮断装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１の直流送電線と前記第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、
前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを開極させ、前記第１の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極させた状態で、前記半導体遮断器を導通状態にし、
次に前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極させ、
次に前記半導体遮断器を非導通状態にする、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項3】

機械式接点と、前記機械式接点に直列に接続された転流回路とを有する複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に属する前記機械式接点の第１極と、前記半導体遮断器の第１端とを接続する直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記半導体遮断器の第２端と、対応する前記直流送電線が属する前記転流回路における前記機械式接点と逆側の一端とを接続し、電流を選択的な向きで流す複数の電流整流部と、
前記機械式接点、前記転流回路、前記半導体遮断器、および前記電流整流部を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第１の直流送電線と、課電されていない他の前記直流送電線である第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、前記半導体遮断器を導通状態にした後に、前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させる、
直流電流遮断装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第１の直流送電線と前記第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、
前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を開極させ、前記第２の直流送電線に属する前記転流回路を非導通状態にし、前記第１の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させ、前記第１の直流送電線に属する前記転流回路を導通状態にした状態で、前記半導体遮断器を導通状態にし、
次に前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させ、前記第２の直流送電線に属する前記転流回路を導通状態にし、
次に前記半導体遮断器を非導通状態にする、
請求項３に記載の直流電流遮断装置。

【請求項5】

機械式接点を有する複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に属する前記機械式接点の第１極と、前記半導体遮断器の第１端とを接続する直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記半導体遮断器の第２端と、対応する前記直流送電線が属する前記機械式接点の第２極とを接続し、対応する前記直流送電線に流れる電流を前記半導体遮断器の第２端側に転流させる転流回路と、前記転流された電流を選択的な向きで流す電流整流部とが直列に接続された複数の接続部と、
前記機械式接点、前記半導体遮断器、前記転流回路、および前記電流整流部を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第１の直流送電線と、課電されていない他の前記直流送電線である第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、前記半導体遮断器を導通状態にした後に、前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させる、
直流電流遮断装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記第１の直流送電線と前記第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、
前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を開極させ、前記第１の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させた状態で、前記半導体遮断器と前記第２の直流送電線に対応する前記転流回路とを導通状態にし、
次に前記第２の直流送電線に属する前記機械式接点を閉極させ、
次に前記半導体遮断器を非導通状態にする、
請求項５に記載の直流電流遮断装置。

【請求項7】

前記半導体遮断器は、前記直流バス側から前記直流送電線側に流れる電流を遮断する第１の半導体遮断器と、前記直流送電線側から前記直流バス側に流れる電流を遮断する第２の半導体遮断器と、を含み、
前記第１の半導体遮断器の第１端は、前記直流バスに接続され、
前記第１の半導体遮断器の第２端は、それぞれの前記電流整流部を介して前記直流送電線のそれぞれに接続され、
前記第２の半導体遮断器の第１端は、それぞれの前記電流整流部を介して前記直流送電線のそれぞれに接続され、
前記第２の半導体遮断器の第２端は、前記直流バスに接続されている、
請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項8】

前記転流回路は、少なくとも一以上の半導体スイッチング素子を含む、
請求項３から請求項６のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項9】

前記転流回路は、少なくとも一以上の半導体スイッチング素子と電圧源とにより構成されたブリッジ回路である、
請求項５または請求項６に記載の直流電流遮断装置。

【請求項10】

前記電流整流部は、少なくともダイオードを含む、
請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項11】

直列に接続された第１の機械式接点と第２の機械式接点とを有する複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に属する前記第１の機械式接点の第１極が接続された第１の直流バスと、
前記半導体遮断器の第１端が接続された第２の直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記半導体遮断器の第２端と、対応する前記直流送電線が属する前記第１の機械式接点の第２極と少なくとも前記第２の機械式接点の第２極との間の箇所とを接続し、前記半導体遮断器の第２端側から対応する前記直流送電線が属する前記第２の機械式接点の第２極側に電流を流す第１の電流整流部、および対応する前記直流送電線が属する前記第２の機械式接点の第２極側から前記半導体遮断器の第１端側に電流を流す第２の電流整流部を有する複数の接続部と、
前記第１の機械式接点、前記第２の機械式接点、前記半導体遮断器、前記第１の電流整流部、および前記第２の電流整流部を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第１の直流送電線と、課電されていない他の前記直流送電線である第２の直流送電線とを前記第１の直流バスを介して導通させる際に、前記半導体遮断器を導通状態にした後に、前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点、および前記第２の機械式接点を閉極させる、
直流電流遮断装置。

【請求項12】

前記制御装置は、前記第１の直流送電線と前記第２の直流送電線とを前記第１の直流バスを介して導通させる際に、
前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを開極させ、前記第１の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極させた状態で、前記半導体遮断器を導通状態にし、
次に前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点と前記第２の機械式接点とを閉極させ、
次に前記半導体遮断器を非導通状態にする、
請求項１１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項13】

前記半導体遮断器は、前記第２の直流バス側から前記直流送電線側に流れる電流を遮断する第１の半導体遮断器と、前記直流送電線側から前記第２の直流バス側に流れる電流を遮断する第２の半導体遮断器と、を含み、
前記第１の半導体遮断器の第１端は、前記第２の直流バスに接続され、
前記第１の半導体遮断器の第２端は、それぞれの前記第１の電流整流部を介して前記直流送電線のそれぞれに接続され、
前記第２の半導体遮断器の第１端は、それぞれの前記第２の電流整流部を介して前記直流送電線のそれぞれに接続され、
前記第２の半導体遮断器の第２端は、前記第２の直流バスに接続されている、
請求項１１または請求項１２に記載の直流電流遮断装置。

【請求項14】

前記第１の電流整流部および前記第２の電流整流部は、少なくともダイオードを含む、
請求項１１から請求項１３のうちいずれか１項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、送電システムにおいて直流送電を行うことについて検討・導入が進められている。直流送電システムは、従来の交流送電システムに比べ、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あり且つ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。その一方、直流送電においては系統事故の発生した個所を遮断・隔離することが難しい。直流電流では、電流がゼロを横切る点（ゼロ点）が生じないため、機械式接点では電流を容易に遮断できないためである。これを解決するため、様々な直流電流遮断装置が検討されている。

【0003】

直流電流遮断装置は、直流送電線で事故が発生した際に、この直流送電線に属する直流電流遮断器を開極することで事故回線を切り離し、健全回線による送電を維持する。このとき、直流電流遮断装置では、すでに送電がされている回線に新たに回線を接続することも有り得る。この場合、直流電流遮断装置は、開極していた回線の直流電流遮断器を閉極することになる。しかしながら、例えば、新たに接続する回線の直流電流遮断器の一端が課電状態であり、他端が非課電状態である場合に、単純に直流電流遮断器を閉極してしまうと、直流電流遮断器の機械式接点が溶着してしまう恐れがある。これは、課電状態の回線から流れ込む電流によって閉極しようとする機械式接点にアークが発生し、その熱で機械式接点の接点部分が溶着してしまうためである。接点部分が溶着してしまうと、その後に機械式接点の開閉をすることができなくなり、直流電流遮断装置が正常動作をすることができなくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１９／０３５１８０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる直流電流遮断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の直流電流遮断装置は、複数の直流送電線と、半導体遮断器と、直流バスと、複数の電流整流部と、制御装置とを持つ。複数の直流送電線のそれぞれは、直列に接続された第１の機械式接点と第２の機械式接点とを有する。直流バスは、それぞれの前記直流送電線に属する前記第１の機械式接点の第１極と、前記半導体遮断器の第１端とを接続する。複数の電流整流部のそれぞれは、それぞれの前記直流送電線に対応し、前記半導体遮断器の第２端と、対応する前記直流送電線が属する前記第１の機械式接点の第２極と少なくとも前記第２の機械式接点の第２極との間の箇所とを接続し、電流を選択的な向きで流す。制御装置は、前記第１の機械式接点、前記第２の機械式接点、前記半導体遮断器、および前記電流整流部を制御する。前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第１の直流送電線と、課電されていない他の前記直流送電線である第２の直流送電線とを前記直流バスを介して導通させる際に、前記半導体遮断器を導通状態にした後に、前記第２の直流送電線に属する前記第１の機械式接点、および前記第２の機械式接点を閉極させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図2】第１の実施形態の転流回路の構成の一例を示す図。

【図3】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図4】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図5】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図6】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図7】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図8】第１の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図9】第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図10】第２の実施形態の転流回路の構成の一例を示す図。

【図11】第２の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図12】第２の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図13】第２の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図14】第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図15】第３の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図16】第３の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図17】第３の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図18】第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図19】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図20】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図21】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第１の動作について説明するための図。

【図22】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図23】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図24】第４の実施形態の直流電流遮断装置の第２の動作について説明するための図。

【図25】第５の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図26】第５の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図27】第５の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【図28】第５の実施形態の直流電流遮断装置の動作について説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の直流電流遮断装置を、図面を参照して説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１には、三つの直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３）の節点部分に構成する直流電流遮断装置１の一例を示している。さらに、図１には、それぞれの直流送電線ＬＮに、直流リアクトル２０が接続されている一例を示している。より具体的には、直流送電線ＬＮ－１に直流リアクトル２０－１が、直流送電線ＬＮ－２に直流リアクトル２０－２が、直流送電線ＬＮ－３に直流リアクトル２０－３が、それぞれ接続されている一例を示している。

【0010】

直流電流遮断装置１は、例えば、直流バス３０と、三つの断路器４０（断路器４０－１～４０－３）と、三つの遮断器５０（遮断器５０－１～５０－３）と、三つの補助断路器６０（補助断路器６０－１～６０－３）と、三つの転流回路７０（転流回路７０－１～７０－３）と、三つのリアクトル８０（リアクトル８０－１～８０－３）と、三つのダイオード９０（ダイオード９０－１～９０－３）と、半導体遮断器１０と、アレスタ１１と、制御装置１００と、を備える。

【0011】

断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０は、機械接点式のスイッチである。断路器４０と、遮断器５０と、補助断路器６０とのそれぞれは、制御装置１００によって開極または閉極のいずれかの状態に制御される。直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮにおいて、断路器４０と、遮断器５０と、補助断路器６０とが直列に接続され、直流バス３０を介して互いに接続されている。例えば、直流送電線ＬＮ－１では、断路器４０－１の第１極ａ－１が直流バス３０に接続されている。さらに、直流送電線ＬＮ－１では、断路器４０－１の第２極ｂ－１が遮断器５０－１の第１極ｃ－１に接続され、遮断器５０－１の第２極ｄ－１が補助断路器６０－１の第１極ｅ－１に接続され、補助断路器６０－１の第２極ｆ－１が直流リアクトル２０－１の第１端に接続されている。直流リアクトル２０－１の第２端は、直流送電線ＬＮ－１の送電側に接続されている。直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３も同様である。このため、直流電流遮断装置１における通常の送電においては、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０と、遮断器５０と、補助断路器６０とのそれぞれを通って電流が流れる。断路器４０は、特許請求の範囲の請求項１における「第１の機械式接点」、あるいは請求項３における「機械式接点」の一例であり、遮断器５０は、特許請求の範囲の請求項１における「第２の機械式接点」の一例である。

【0012】

半導体遮断器１０は、第１端ｇ側から第２端ｈ側に流れる電流を遮断する。半導体遮断器１０は、例えば、互いに直列に接続された複数（図１には二つのみを示している）の半導体スイッチ部を備える。半導体スイッチ部のそれぞれは、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、半導体スイッチ部では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが接続されている。半導体スイッチング素子のゲート（ベース）は、制御装置１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、半導体遮断器１０は、制御装置１００によってオンまたはオフのいずれかの状態に制御される。半導体スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。直流電流遮断装置１では、半導体遮断器１０の第１端ｇが直流バス３０に接続され、第２端ｈがそれぞれのダイオード９０のアノードに接続されている。従って、半導体遮断器１０は、オン状態のときに直流バス３０側から直流送電線ＬＮ側に流れる電流を許容し、オフ状態のときに流れる電流を遮断する。半導体遮断器１０のオン状態は、特許請求の範囲における「導通状態」の一例であり、半導体遮断器１０のオフ状態は、特許請求の範囲における「非導通状態」の一例である。

【0013】

アレスタ１１は、半導体遮断器１０に並列に接続され、半導体遮断器１０がオフ状態に制御された場合に、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）する。

【0014】

ダイオード９０は、半導体遮断器１０の第２端ｈと、対応する直流送電線ＬＮとの間の電流を選択的な向きで流す。より具体的には、ダイオード９０は、半導体遮断器１０の第２端ｈ側から直流送電線ＬＮ側に流れる電流を許容し、その逆の向きに流れる電流を阻止する。直流電流遮断装置１では、それぞれのダイオード９０のカソードが、対応する転流回路７０の第１端ｉおよびリアクトル８０の第１端に接続されている。

【0015】

転流回路７０は、第１端ｉと第２端ｊとの間に流れる電流の向きを切り替える（転流する）。転流回路７０は、例えば、半導体スイッチ部、ダイオード、およびコンデンサを備え、これらの構成要素が互いに接続されたブリッジ回路である。半導体スイッチ部のそれぞれは、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。図２は、第１の実施形態の転流回路７０の構成の一例を示す図である。図２の（ａ）に示した転流回路７０ａは、図１に示したフルブリッジ回路である。転流回路７０ａは、例えば、二つの半導体スイッチ部７０２（半導体スイッチ部７０２－１および７０２－２）と、二つのダイオード７０４（ダイオード７０４－１および７０４－２）と、コンデンサ７０６と、を備える。図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂは、例えば、四つの半導体スイッチ部７０２（半導体スイッチ部７０２－１～７０２－４）と、コンデンサ７０６と、を備える。転流回路７０ｂは、転流回路７０ａにおけるダイオード７０４を半導体スイッチ部７０２に代えた構成のフルブリッジ回路である。転流回路７０が備える半導体スイッチ部７０２のオン状態およびオフ状態は、制御装置１００によって制御される。つまり、転流回路７０は、制御装置１００による半導体スイッチ部７０２のオンまたはオフのいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｉと第２端ｊとの間に流れる電流を転流させる。直流電流遮断装置１では、転流回路７０の第２端ｊが、対応する直流送電線ＬＮに属する断路器４０の第２極ｂと遮断器５０の第１極ｃとの間に接続されている。直流電流遮断装置１では、リアクトル８０の第２端が、対応する直流送電線ＬＮに属する遮断器５０の第２極ｄと補助断路器６０の第１極ｅとの間に接続されている。ダイオード９０、転流回路７０、およびリアクトル８０の構成は、特許請求の範囲の請求項１における「電流整流部」の一例である。コンデンサ７０６は、特許請求の範囲の請求項９における「電圧源」の一例である。

【0016】

制御装置１００は、断路器４０、遮断器５０、補助断路器６０、転流回路７０、および半導体遮断器１０を制御することにより、直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断および導通を制御する。制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより以下の機能を実現するものである。制御装置１００の機能のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御装置１００の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め制御装置１００が備えるＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が制御装置１００が備えるドライブ装置に装着されることで制御装置１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。

【0017】

［直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
ここで、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バス３０を介して互いに接続されて送電しているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生した場合を例として、制御装置１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる動作について説明する。

【0018】

直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バス３０を介して互いに接続されて送電しているときの初期状態は、断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０が閉極され、転流回路７０および半導体遮断器１０はオフ状態である。ここで、直流送電線ＬＮ－１に事故が発生すると、まず、制御装置１００は、事故が発生した直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１と遮断器５０－１とを開極させ、転流回路７０－１をオン状態にする。すると、転流回路７０－１が備えるコンデンサの電荷が放電されて、遮断器５０－１に逆向きの電流が流れ、電流ゼロ点が発生する。これにより、遮断器５０－１にはこれ以上の電流が流れなくなる。次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にし、転流回路７０－１をオフ状態にする。すると、直流送電線ＬＮ－１の電流が半導体遮断器１０に転流し、断路器４０－１の電流がゼロになる。最後に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮ－１の電流が遮断される。その後、直流送電線ＬＮ－１のインダクタンス分のサージエネルギーは、半導体遮断器１０に並列に接続されたアレスタ１１によって消費される。制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１の電流が完全にゼロになったら補助断路器６０－１を開極させ、直流送電線ＬＮ－１の遮断を完了する。このように、直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断の動作では、事故が発生した直流送電線ＬＮに属する断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０を開極させることによって事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断し、事故が発生していない他の直流送電線ＬＮにおける送電を維持する。

【0019】

［直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの導通（接続）の動作］
次に、例えば、直流送電線ＬＮ－３のみが課電されており、直流送電線ＬＮ－１およびＬＮ－２が課電されていない状態である場合を例として、制御装置１００が、直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを直流バス３０を介して導通させる動作について説明する。まず、直流電流遮断装置１における動作と比較するため、直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを導通させるために一般的に考えられる手順を説明する。

【0020】

初期状態において、全ての断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０は開極されている。この状態において制御装置１００が、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、遮断器５０－３、および補助断路器６０－３を閉極させると、直流送電線ＬＮ－３から直流バス３０まで課電されるが、電流は流れない。次に、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－２に属する補助断路器６０－２を閉極させる。その後、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２および遮断器５０－２を閉極させて、直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを接続する。これにより、直流送電線ＬＮ－２には、直流送電線ＬＮ－２の容量成分を充電する電流が直流送電線ＬＮ－３から流れ込む。このようにして、制御装置１００は、一般的に考えられる手順による直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを直流バス３０を介して導通させる動作を完了する。

【0021】

上述したような一般的に考えられる手順のように、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２や遮断器５０－２を単純に閉極させてしまうと、直流送電線ＬＮ－２に流れ込んだ電流によって、例えば、閉極しようとする断路器４０－２の機械式の接点部分にアークが発生し、このアークによって接点部分が溶着してしまう懸念がある。このため、直流電流遮断装置１では、制御装置１００が、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、機械式の接点部分の溶着を防止する。

【0022】

［第１の動作］
図３～図５を参照して、例えば、直流送電線ＬＮ－３のみが課電されており、直流送電線ＬＮ－１およびＬＮ－２が課電されていない状態である場合において、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを直流バス３０を介して導通させる動作、つまり、直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－２を投入する動作について説明する。図３～図５には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置１内の電流の流れを示している。

【0023】

初期状態において、全ての断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０は開極されている。そして、直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態（直流送電線ＬＮ－３の先に電源が接続されている状態）であり、直流送電線ＬＮ－１およびＬＮ－２が課電されていない状態である。

【0024】

（手順１－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、遮断器５０－３、および補助断路器６０－３を閉極させ、直流送電線ＬＮ－２に属する補助断路器６０－２を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順１－１において、直流送電線ＬＮ－３に接続する直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２および遮断器５０－２を、開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置１では、図３に示すように、直流送電線ＬＮ－３から直流バス３０まで課電されるが、電流は流れていない状態である。

【0025】

（手順１－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置１では、図４に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－２、およびリアクトル８０－２を介して、直流送電線ＬＮ－２に電流が流れ込む。そして、直流送電線ＬＮ－２の容量成分が充電され、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２の第１極ａ－２と遮断器５０－２の第２極ｄ－２との間の電圧が上昇する。ただし、この電圧の上昇は、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－２と、リアクトル８０－２との電圧降下分に相当する電圧であるため、断路器４０－２と遮断器５０－２との極間の電圧は、低い電圧である。

【0026】

（手順１－３）：次に、制御装置１００は、例えば、直流送電線ＬＮ－２の容量成分が十分に充電されたと見なすことができる時間が経過した後、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２および遮断器５０－２を閉極させる。このとき、制御装置１００は、断路器４０－２と遮断器５０－２との内、耐圧の低い方から閉極させる。これにより、直流電流遮断装置１では、図５に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－２、遮断器５０－２、および補助断路器６０－２を介して、電流が直流送電線ＬＮ－２に流れ込むようになる。つまり、直流送電線ＬＮ－３から、機械接点式のスイッチのみを通って、直流送電線ＬＮ－２に電流が流れるようになる。これは、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２や遮断器５０－２の方が、半導体遮断器１０よりも抵抗成分が小さいためである。これにより、半導体遮断器１０には、直流送電線ＬＮ－３から流れる電流がゼロになる。ここで、上述したように、断路器４０－２と遮断器５０－２との極間の電圧は低い。このため、手順１－３において断路器４０－２と遮断器５０－２とを閉極させたことにより、仮に断路器４０－２や遮断器５０－２の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーは小さく（熱は低く）、接点部分が溶着してしまうことはない。

【0027】

（手順１－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置１において、直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを直流バス３０を介して導通させる動作が完了する。

【0028】

このような手順によって、直流電流遮断装置１では、断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－２とを導通させる。

【0029】

［第２の動作］
次に、図６～図８を参照して、直流電流遮断装置１における第２の動作の一例について説明する。第２の動作は、例えば、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３とが課電されており、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である場合において、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる動作、つまり、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１を投入する動作について説明する。図６～図８には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置１内の電流の流れを示している。

【0030】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態（直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３の先に電源が接続されている状態）であり、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である。そして、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２、遮断器５０－２、および補助断路器６０－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、遮断器５０－３、および補助断路器６０－３とが閉極されている状態である。この場合、直流電流遮断装置１では、図６に示すように、直流バス３０を介して、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間に電流が流れている。つまり、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で、電流が互いに融通されている。

【0031】

（手順２－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する補助断路器６０－１を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順２－１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に接続する、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を、開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置１では、図６に示すように、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で直流バス３０を介して電流が流れているが、直流送電線ＬＮ－１には電流は流れていない状態である。つまり、初期状態における電流の流れは変わっていない状態である。

【0032】

（手順２－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置１では、図７に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２または直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、およびリアクトル８０－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込み、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が充電される。これにより、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と遮断器５０－１の第２極ｄ－１との間の電圧が上昇するが、この電圧の上昇も、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－１と、リアクトル８０－１との電圧降下分に相当する電圧である。つまり、第２の動作においても、断路器４０－１と遮断器５０－１との極間の電圧は低い。

【0033】

（手順２－３）：次に、制御装置１００は、例えば、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が十分に充電されたと見なすことができる時間が経過した後、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を閉極させる。このときも、制御装置１００は、第１の動作と同様に、断路器４０－１と遮断器５０－１との内、耐圧の低い方から閉極させる。これにより、直流電流遮断装置１では、図８に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－１、遮断器５０－１、および補助断路器６０－１を介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に流れ込むようになる。つまり、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、機械接点式のスイッチのみを通って、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れるようになる。この場合も、第１の動作と同様に、断路器４０－１と遮断器５０－１との極間の電圧は低いため、仮に断路器４０－１や遮断器５０－１の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって接点部分が溶着してしまうことはない。

【0034】

（手順２－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる動作が完了する。

【0035】

このような手順によって、直流電流遮断装置１における第２の動作では、断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを導通させる。

【0036】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置１では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介してそれぞれの直流送電線ＬＮ同士を導通させる。

【0037】

直流電流遮断装置１の構成は、図１に示した構成に限定されない。例えば、ダイオード９０に代えて、機械接点式のスイッチや半導体スイッチング素子を備える構成にしてもよいし、機械接点式のスイッチと半導体スイッチング素子とを直並列に接続した構成にしてもよいし、機械接点式のスイッチとブリッジ回路とを並列に接続した構成にしてもよい。例えば、半導体遮断器１０は、同様の構成の半導体遮断器を逆向きにも接続した双方向型の構成にしてもよい。例えば、遮断器５０や、転流回路７０とリアクトル８０とダイオード９０との構成を、直並列に複数接続した構成にしてもよいし、これらの構成を半導体遮断器で構成してもよい。例えば、直流リアクトル２０や、リアクトル８０、補助断路器６０を省略した構成にしてもよい。

【0038】

上記説明したように、第１の実施形態の直流電流遮断装置１によれば、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0039】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図９においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図９に示した直流電流遮断装置２は、例えば、直流バス３０と、三つの断路器４０（断路器４０－１～４０－３）と、三つの転流回路７１（転流回路７１－１～７１－３）と、三つの補助断路器６０（補助断路器６０－１～６０－３）と、三つのダイオード９０（ダイオード９０－１～９０－３）と、半導体遮断器１０と、アレスタ１１と、制御装置１００と、を備える。直流電流遮断装置２は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備えるそれぞれの遮断器５０が転流回路７１に代わった構成である。このため、直流電流遮断装置２における通常の送電においては、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０と、転流回路７１と、補助断路器６０とのそれぞれを通って電流が流れる。さらに、直流電流遮断装置２では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する転流回路７０とリアクトル８０とが省略されている。

【0040】

転流回路７１は、同じ直流送電線ＬＮに属する断路器４０の第２極ｂに接続された第１端ｋと、補助断路器６０の第１極ｅに接続された第２端ｌとの間に流れる電流を遮断する。転流回路７１は、例えば、半導体スイッチ部、およびアレスタを備える。半導体スイッチ部のそれぞれは、半導体遮断器１０が備える半導体スイッチ部７０２と同様に、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。図１０は、第２の実施形態の転流回路７１の構成の一例を示す図である。転流回路７１は、例えば、互いに逆向きで直列に接続された二つの半導体スイッチ部７１２（半導体スイッチ部７１２－１および７１２－２）と、一つのアレスタ７１４と、を備える。半導体スイッチ部７１２のそれぞれは、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、半導体スイッチ部７１２では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが接続されている。半導体スイッチング素子のゲート（ベース）は、制御装置１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、半導体スイッチ部７１２は、制御装置１００によってオンまたはオフのいずれかの状態に制御される。そして、転流回路７１は、制御装置１００による半導体スイッチ部７１２のオンまたはオフのいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｋと第２端ｌとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。半導体スイッチング素子は、半導体遮断器１０が備える半導体スイッチ部７０２の半導体スイッチング素子と同様に、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子である。ただし、半導体スイッチ部７１２が備える半導体スイッチング素子は、半導体遮断器１０が備える半導体スイッチ部７０２の半導体スイッチング素子よりも耐圧が低いものであってもよい。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。アレスタ７１４は、二つの半導体スイッチ部７１２の直列接続に対して並列に接続され、二つの半導体スイッチ部７１２がオフ状態に制御された場合に、対応する直流送電線ＬＮのインダクタンス分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）することにより、直流送電線ＬＮを遮断する。ただし、アレスタ７１４も、半導体遮断器１０に並列に接続されたアレスタ１１よりも耐圧が低いものであってもよい。転流回路７１は、特許請求の範囲の請求項３における「転流回路」の一例である。転流回路７１のオン状態は、特許請求の範囲の請求項４における「導通状態」の一例であり、転流回路７１のオフ状態は、特許請求の範囲の請求項４における「非導通状態」の一例である。

【0041】

直流電流遮断装置２において、それぞれのダイオード９０のカソードは、対応する直流送電線ＬＮに属する転流回路７１の第２端ｌと補助断路器６０の第１極ｅとの間に接続されている。直流電流遮断装置２において、ダイオード９０は、特許請求の範囲の請求項３における「電流整流部」の一例である。

【0042】

［直流電流遮断装置２における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
ここで、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バス３０を介して互いに接続されて送電しているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生した場合を例として、制御装置１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる動作について説明する。

【0043】

初期状態は、断路器４０、および補助断路器６０が閉極され、転流回路７１はオン状態であり、半導体遮断器１０はオフ状態である。ここで、直流送電線ＬＮ－１に事故が発生すると、まず、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。そして、事故が発生した直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を開極させ、転流回路７１－１をオフ状態にする。すると、電流は、断路器４０－１と転流回路７１－１から半導体遮断器１０に転流し、転流回路７１－１にはこれ以上の電流が流れなくなる。転流回路７１－１が備えるアレスタ７１４は、断路器４０－１と転流回路７１－１のサージエネルギーを消費する。そして、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置２では、直流送電線ＬＮ－１の電流が遮断される。その後、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１のインダクタンス分のサージエネルギーが半導体遮断器１０に並列に接続されたアレスタ１１によって消費され、直流送電線ＬＮ－１の電流が完全にゼロになったら、補助断路器６０－１を開極させ、直流送電線ＬＮ－１の遮断を完了する。このように、直流電流遮断装置２における直流送電線ＬＮの遮断の動作でも、半導体遮断器１０をオン状態にし、事故が発生した直流送電線ＬＮに属する断路器４０、および補助断路器６０を開極させ、転流回路７１をオフ状態にすることによって事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断し、事故が発生していない他の直流送電線ＬＮにおける送電を維持する。

【0044】

［直流電流遮断装置２における直流送電線ＬＮの導通（接続）の動作］
直流電流遮断装置２においても、いずれかの直流送電線ＬＮに対して他の直流送電線ＬＮを投入させる一般的に考えられる手順では、投入する直流送電線ＬＮに属する断路器４０における機械式の接点部分がアークによって接点部分が溶着してしまう懸念がある。また、先に断路器４０を閉路状態（閉極状態）にしてから転流回路７１をオン状態にしようとすると、耐圧の低い転流回路７１は、印加電圧に耐えられずに破壊されてしまう。このため、直流電流遮断装置２でも、制御装置１００が、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、機械式の接点部分の溶着を防止する。

【0045】

図１１～図１３を参照して、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、課電されている直流送電線ＬＮに対して課電されていない他の直流送電線ＬＮを投入する場合の直流電流遮断装置２の動作の一例について説明する。以下の動作は、例えば、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３とが課電されており、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である場合において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる（直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１を投入する）動作である。図１１～図１３には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置２内の電流の流れを示している。

【0046】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態であり、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である。そして、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２、および補助断路器６０－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、および補助断路器６０－３とが閉極されている状態であり、直流送電線ＬＮ－２に属する転流回路７１－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する転流回路７１－３とがオン状態にされている状態である。この場合、直流電流遮断装置２では、図１１に示すように、直流バス３０を介して、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間に電流が流れて、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で電流が互いに融通されている。

【0047】

（手順３－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する補助断路器６０－１を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順３－１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に接続する、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を開極されている状態で維持させ、転流回路７１－１をオフ状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置２では、図１１に示すように、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で直流バス３０を介して電流が流れているが、直流送電線ＬＮ－１には電流は流れていない状態（初期状態における電流の流れは変わっていない状態）である。

【0048】

（手順３－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置２では、図１２に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２または直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、半導体遮断器１０、およびダイオード９０－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込む。これにより、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と転流回路７１－１の第２端ｌ－１との間の電圧が上昇するが、この電圧の上昇は、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－１との電圧降下分に相当する電圧であるため、断路器４０－１の第１極ａ－１と転流回路７１－１の第２端ｌ－１との間の電圧は、低い電圧である。

【0049】

（手順３－３）：次に、制御装置１００は、転流回路７１－１をオン状態にし、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を閉極させる。これにより、直流電流遮断装置２では、図１３に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－１、転流回路７１－１、および補助断路器６０－１を介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に流れ込むようになる。ここで、上述したように、断路器４０－１の第１極ａ－１と転流回路７１－１の第２端ｌ－１との間の電圧は低いため、仮に断路器４０－１の機械式の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって断路器４０－１の接点部分が溶着してしまうことはない。また、先に断路器４０－１を閉極させ、その後に転流回路７１－１をオン状態にしてもよい。上述したように、断路器４０－１の第１極ａ－１と転流回路７１－１の第２端ｌ－１との間の電圧は低いため、この手順をとっても転流回路７１－１は破壊されない。また、最後に導通させるのが半導体を用いた転流回路７１－１なので、オン状態にする時にアークは発生しない。

【0050】

（手順３－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置２において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる動作が完了する。

【0051】

このような手順によって、直流電流遮断装置２では、断路器４０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを導通させる。

【0052】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置２では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介してそれぞれの直流送電線ＬＮ同士を導通させる。

【0053】

上記説明したように、第２の実施形態の直流電流遮断装置２によれば、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0054】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。図１４は、第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１４においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図１４に示した直流電流遮断装置３は、例えば、直流バス３０と、三つの断路器４０（断路器４０－１～４０－３）と、三つの補助断路器６０（補助断路器６０－１～６０－３）と、三つの転流回路７２（転流回路７２－１～７２－３）と、三つのダイオード９０（ダイオード９０－１～９０－３）と、半導体遮断器１０と、アレスタ１１と、制御装置１００と、を備える。直流電流遮断装置３は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備えるそれぞれの直流送電線ＬＮに属する遮断器５０とリアクトル８０とが省略された構成である。このため、直流電流遮断装置３における通常の送電においては、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０と補助断路器６０とのそれぞれを通って電流が流れる。さらに、直流電流遮断装置３では、それぞれの直流送電線ＬＮに対応する転流回路７０が、転流回路７２に代わっている。

【0055】

転流回路７２は、第１端ｍと第２端ｎとの間に流れる電流の向きを切り替える（転流する）。転流回路７２は、例えば、コンデンサを備えるフルブリッジ回路である。転流回路７２は、例えば、図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂである。転流回路７２は、図２の（ａ）に示した転流回路７０ａであってもよいし、フルブリッジ回路と、リアクトルと、コンデンサとの直接接続とし、フルブリッジ回路の出力で共振を拡大させることによって電流ゼロ点を発生させる方式の構成であってもよい。以下の説明においては、転流回路７２が図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂであるものとする。転流回路７２は、特許請求の範囲の請求項５における「転流回路」の一例である。転流回路７２のオン状態は、特許請求の範囲の請求項６における「導通状態」の一例であり、転流回路７２のオフ状態は、特許請求の範囲の請求項６における「非導通状態」の一例である。転流回路７２およびダイオード９０の構成は、特許請求の範囲の請求項５における「接続部」の一例である。

【0056】

［直流電流遮断装置３における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
ここで、例えば、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３が直流バス３０を介して互いに接続されて送電しているときに、直流送電線ＬＮ－１において事故が発生した場合を例として、制御装置１００が、直流送電線ＬＮ－１を遮断させる動作について説明する。

【0057】

初期状態は、断路器４０、および補助断路器６０が閉極され、転流回路７２および半導体遮断器１０はオフ状態である。ここで、直流送電線ＬＮ－１に事故が発生すると、まず、制御装置１００は、事故が発生した直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を開極させ、転流回路７２－１をオン状態にする。すると、転流回路７２－１が備えるコンデンサの電荷が放電されて、断路器４０－１に逆向きの電流が流れ、電流ゼロ点が発生する。これにより、断路器４０－１にはこれ以上の電流が流れなくなる。そして、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮ－１の電流が遮断される。その後、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１のインダクタンス分のサージエネルギーが半導体遮断器１０に並列に接続されたアレスタ１１によって消費され、直流送電線ＬＮ－１の電流が完全にゼロになったら、補助断路器６０－１を開極させ、直流送電線ＬＮ－１の遮断を完了する。このように、直流電流遮断装置３における直流送電線ＬＮの遮断の動作でも、事故が発生した直流送電線ＬＮに属する断路器４０、および補助断路器６０を開極させ、転流回路７２を動作させることによって事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断し、事故が発生していない他の直流送電線ＬＮにおける送電を維持する。

【0058】

［直流電流遮断装置３における直流送電線ＬＮの導通（接続）の動作］
直流電流遮断装置３においても、いずれかの直流送電線ＬＮに対して他の直流送電線ＬＮを投入させる一般的に考えられる手順では、投入する直流送電線ＬＮに属する断路器４０における機械式の接点部分がアークによって接点部分が溶着してしまう懸念がある。このため、直流電流遮断装置３でも、制御装置１００が、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、機械式の接点部分の溶着を防止する。

【0059】

図１５～図１７を参照して、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、課電されている直流送電線ＬＮに対して課電されていない他の直流送電線ＬＮを投入する場合の直流電流遮断装置３の動作の一例について説明する。以下の動作は、例えば、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３とが課電されており、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である場合において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる（直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１を投入する）動作である。図１５～図１７には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置３内の電流の流れを示している。

【0060】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態であり、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である。そして、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２、および補助断路器６０－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、および補助断路器６０－３とが閉極されている状態である。この場合、直流電流遮断装置３では、図１５に示すように、直流バス３０を介して、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間に電流が流れて、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で電流が互いに融通されている。

【0061】

（手順４－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する補助断路器６０－１を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順４－１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に接続する、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置３では、図１５に示すように、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で直流バス３０を介して電流が流れているが、直流送電線ＬＮ－１には電流は流れていない状態（初期状態における電流の流れは変わっていない状態）である。

【0062】

（手順４－２）：次に、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に対応する転流回路７２－１をオン状態にする。さらに、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。ただし、このときの制御装置１００における転流回路７２－１のオン状態への制御は、いずれかの直流送電線ＬＮを遮断する際の制御とは異なる。より具体的には、直流送電線ＬＮを遮断する場合、制御装置１００は、転流回路７２（図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂ）が備える対角上の半導体スイッチ部７０２をオン状態にする。これに対して、直流送電線ＬＮを投入する場合、制御装置１００は、転流回路７２（転流回路７０ｂ）が備える半導体スイッチ部７０２－２と半導体スイッチ部７０２－３との二つの半導体スイッチ部７０２のみ、あるいは半導体スイッチ部７０２－１と半導体スイッチ部７０２－４との二つの半導体スイッチ部７０２のみをオン状態にする。つまり、直流送電線ＬＮを投入する場合、制御装置１００は、転流回路７２－１が半導体遮断器１０の第２端ｈ側から直流送電線ＬＮ－１側にのみ電流を流すようにオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置３では、図１６に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２または直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、および転流回路７２－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込む。これにより、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と第２極ｂ－１との間の電圧が上昇するが、この電圧の上昇は、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－１と、転流回路７２－１との電圧降下分に相当する電圧であるため、断路器４０－１の両極の間の電圧は、低い電圧である。

【0063】

（手順４－３）：次に、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１を閉極させる。これにより、直流電流遮断装置３では、図１７に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－１、および補助断路器６０－１を介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に流れ込むようになる。ここで、上述したように、断路器４０－１の両極の間の電圧は低いため、仮に断路器４０－１の機械式の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって断路器４０－１の接点部分が溶着してしまうことはない。

【0064】

（手順４－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０と転流回路７２－１とをオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置３において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる動作が完了する。

【0065】

このような手順によって、直流電流遮断装置３では、断路器４０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを導通させる。

【0066】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置３では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介してそれぞれの直流送電線ＬＮ同士を導通させる。

【0067】

上記説明したように、第３の実施形態の直流電流遮断装置３によれば、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0068】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。図１８は、第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１８においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図１８に示した直流電流遮断装置４は、例えば、直流バス３０と、三つの断路器４０（断路器４０－１～４０－３）と、三つの遮断器５０（遮断器５０－１～５０－３）と、三つの補助断路器６０（補助断路器６０－１～６０－３）と、三つの転流回路７０（転流回路７０－１～７０－３）と、三つのリアクトル８０（リアクトル８０－１～８０－３）と、三つのダイオード９０（ダイオード９０－１～９０－３）と、三つのダイオード９１（ダイオード９１－１～９１－３）と、半導体遮断器１０と、半導体遮断器１５と、アレスタ１１と、アレスタ１６と、制御装置１００と、を備える。図１８に示した直流電流遮断装置４では、転流回路７０が図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂである構成を示している。直流電流遮断装置４は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１に、半導体遮断器１５、アレスタ１６、および三つのダイオード９１が追加された構成である。直流電流遮断装置４における通常の送電においては、直流電流遮断装置１と同様に、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０と、遮断器５０と、補助断路器６０とのそれぞれを通って電流が流れる。

【0069】

半導体遮断器１５は、第１端ｏ側から第２端ｐ側に流れる電流を遮断する。半導体遮断器１５の構成は、半導体遮断器１０と同様である。半導体遮断器１５も、制御装置１００によってオンまたはオフのいずれかの状態に制御される。直流電流遮断装置４では、半導体遮断器１５の第１端ｏがそれぞれのダイオード９１のカソードに接続され、第２端ｐが直流バス３０に接続されている。従って、半導体遮断器１５は、オン状態のときに直流送電線ＬＮ側から直流バス３０側に流れる電流を許容し、オフ状態のときに流れる電流を遮断する。つまり、半導体遮断器１５は、直流電流遮断装置４において、半導体遮断器１０とは逆側に流れる電流を遮断する。半導体遮断器１０は、特許請求の範囲の請求項７における「第１の半導体遮断器」の一例であり、半導体遮断器１５は、特許請求の範囲の請求項７における「第２の半導体遮断器」の一例である。

【0070】

アレスタ１６は、半導体遮断器１５に並列に接続され、半導体遮断器１５がオフ状態に制御された場合に、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）する。アレスタ１６は、アレスタ１１と同様のものである。

【0071】

ダイオード９１は、半導体遮断器１５の第１端ｏと、対応する直流送電線ＬＮとの間の電流を選択的な向きで流す。より具体的には、ダイオード９１は、対応する直流送電線ＬＮ側から半導体遮断器１５の第１端ｏ側に流れる電流を許容し、その逆の向きに流れる電流を阻止する。つまり、ダイオード９１は、直流電流遮断装置４において、ダイオード９０とは逆側に流れる電流を許容し、その逆の向きに流れる電流を阻止する。直流電流遮断装置４では、それぞれのダイオード９１のアノードが、対応するリアクトル８０の第２端および遮断器５０の第２極ｄ側の直流送電線ＬＮに接続されている。

【0072】

［直流電流遮断装置４における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
直流電流遮断装置４において、制御装置１００がいずれかの直流送電線ＬＮを遮断させる動作は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様である。

【0073】

［直流電流遮断装置４における直流送電線ＬＮの導通（接続）の動作］
直流電流遮断装置４においても、いずれかの直流送電線ＬＮに対して他の直流送電線ＬＮを投入させる一般的に考えられる手順では、投入する直流送電線ＬＮに属する断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分がアークによって接点部分が溶着してしまう懸念がある。このため、直流電流遮断装置４でも、制御装置１００が、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、機械式の接点部分の溶着を防止する。

【0074】

［第１の動作］
図１９～図２１を参照して、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、課電されている直流送電線ＬＮに対して課電されていない他の直流送電線ＬＮを投入する場合の直流電流遮断装置４の動作の一例について説明する。第１の動作は、例えば、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３とが課電されており、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である場合において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる（直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１を投入する）動作である。図１９～図２１には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置４内の電流の流れを示している。

【0075】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態であり、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である。そして、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２、遮断器５０－２、および補助断路器６０－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、遮断器５０－３、および補助断路器６０－３とが閉極されている状態である。この場合、直流電流遮断装置４では、図１９に示すように、直流バス３０を介して、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間に電流が流れて、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で電流が互いに融通されている。

【0076】

（手順５－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する補助断路器６０－１を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順５－１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に接続する、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を、開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置４では、図１９に示すように、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で直流バス３０を介して電流が流れているが、直流送電線ＬＮ－１には電流は流れていない状態（初期状態における電流の流れは変わっていない状態）である。

【0077】

（手順５－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置４では、図２０に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２または直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、およびリアクトル８０－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込み、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が充電される。これにより、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と遮断器５０－１の第２極ｄ－１との間の電圧が上昇するが、この電圧の上昇は、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－１と、リアクトル８０－１との電圧降下分に相当する電圧であるため、低い電圧である。

【0078】

（手順５－３）：次に、制御装置１００は、例えば、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が十分に充電されたと見なすことができる時間が経過した後、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を閉極させる。これにより、直流電流遮断装置４では、図２１に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－１、遮断器５０－１、および補助断路器６０－１、つまり、機械接点式のスイッチのみを介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に流れ込むようになる。この場合も、上述したように、断路器４０－１と遮断器５０－１との極間の電圧は低いため、仮に断路器４０－１や遮断器５０－１の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって接点部分が溶着してしまうことはない。

【0079】

（手順５－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置４において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３０を介して導通させる動作が完了する。

【0080】

このような手順によって、直流電流遮断装置４における第１の動作では、断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを導通させる。

【0081】

［第２の動作］
ところで、直流電流遮断装置４では、半導体遮断器１５、アレスタ１６、および三つのダイオード９１が追加されている。この構成により、例えば、直流送電線ＬＮ－３のみが課電されており、直流送電線ＬＮ－１およびＬＮ－２が課電されていない状態である場合において、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とを一斉に直流送電線ＬＮ－３に導通させる、つまり、直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とを同時に投入することもできる。ここで、図２２～図２４を参照して、この場合の動作について説明する。図２２～図２４には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置４内の電流の流れを示している。

【0082】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態であり、直流送電線ＬＮ－１およびＬＮ－２が課電されていない状態である。そして、全ての断路器４０、遮断器５０、および補助断路器６０は開極されている。この場合、直流電流遮断装置４では、いずれの直流送電線ＬＮにも電流が流れていない状態である。

【0083】

（手順６－１）：まず、制御装置１００は、それぞれの直流送電線ＬＮに属する補助断路器６０を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順６－１において、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０および遮断器５０を、開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置４では、図２２に示すように、直流送電線ＬＮ－３から遮断器５０－３の第２極ｄ－３まで課電されるが、電流は流れていない状態である。

【0084】

（手順６－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０と半導体遮断器１５とのそれぞれをオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置４では、図２３に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－３から、ダイオード９１－３、半導体遮断器１５、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、およびリアクトル８０－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込む。同様に、直流電流遮断装置４では、課電された直流送電線ＬＮ－３から、ダイオード９１－３、半導体遮断器１５、直流バス３０、半導体遮断器１０、ダイオード９０－２、およびリアクトル８０－２を介して、直流送電線ＬＮ－２に電流が流れ込む。これにより、直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とのそれぞれの容量成分が充電される。そして、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と遮断器５０－１の第２極ｄ－１との間の電圧、および直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２の第１極ａ－２と遮断器５０－２の第２極ｄ－２との間の電圧のそれぞれが上昇する。この電圧の上昇は、直流送電線ＬＮ－１では、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、およびリアクトル８０－１の電圧降下分に相当する電圧であり、直流送電線ＬＮ－２では、半導体遮断器１０、ダイオード９０－２、およびリアクトル８０－２の電圧降下分に相当する電圧であり、直流送電線ＬＮ－３では、ダイオード９１－３および半導体遮断器１５の電圧降下分に相当する電圧である。このため、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と遮断器５０－１の第２極ｄ－１との極間、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２の第１極ａ－２と遮断器５０－２の第２極ｄ－２との極間、および直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３の第１極ａ－３と遮断器５０－３の第２極ｄ－３との極間のそれぞれの極間の電圧は、低い電圧である。

【0085】

（手順６－３）：次に、制御装置１００は、例えば、直流送電線ＬＮ－２の容量成分が十分に充電されたと見なすことができる時間が経過した後、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０および遮断器５０を閉極させる。このとき、制御装置１００は、断路器４０と遮断器５０との内、耐圧の低い方から閉極させる。これにより、直流電流遮断装置４では、図２４に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－１、遮断器５０－１、および補助断路器６０－１を介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込むようになる。同様に、直流電流遮断装置４では、課電された直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３０、断路器４０－２、遮断器５０－２、および補助断路器６０－２を介して、電流が直流送電線ＬＮ－２に電流が流れ込むようになる。つまり、直流送電線ＬＮ－３から、機械接点式のスイッチのみを通って、直流送電線ＬＮ－１および直流送電線ＬＮ－２に電流が一斉に流れるようになる。この場合も、上述したように、直流送電線ＬＮ－１、直流送電線ＬＮ－２、および直流送電線ＬＮ－３のそれぞれに属する断路器４０の第１極ａと遮断器５０の第２極ｄとの極間の電圧は低いため、仮にいずれかの断路器４０や遮断器５０の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって接点部分が溶着してしまうことはない。

【0086】

（手順６－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０と半導体遮断器１５とのそれぞれをオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置４において、直流バス３０を介して直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とを一斉に直流送電線ＬＮ－３に導通させる動作が完了する。

【0087】

このような手順によって、直流電流遮断装置４における第２の動作では、断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介して一斉に、直流送電線ＬＮ－３に直流送電線ＬＮ－１と直流送電線ＬＮ－２とを導通させる。

【0088】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置４では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３０を介してそれぞれの直流送電線ＬＮ同士を導通させる。

【0089】

直流電流遮断装置４では、第１の実施形態の直流電流遮断装置１に、半導体遮断器１５、アレスタ１６、および三つのダイオード９１が追加された構成を示したが、半導体遮断器１５、アレスタ１６、および三つのダイオード９１は、第２の実施形態の直流電流遮断装置２や、第３の実施形態の直流電流遮断装置３に追加されてもよい。この構成の場合において、制御装置１００が機械式の接点部分の溶着を防止した上でそれぞれの構成要素を制御する手順は、上述した直流電流遮断装置４における手順と等価なものになるようにすればよい。

【0090】

上記説明したように、第４の実施形態の直流電流遮断装置４によれば、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0091】

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について説明する。図２５は、第５の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図２５においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１および第４の実施形態の直流電流遮断装置４と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図２５に示した直流電流遮断装置５は、例えば、直流バス３１と、直流バス３２と、三つの断路器４０（断路器４０－１～４０－３）と、三つの遮断器５０（遮断器５０－１～５０－３）と、三つの補助断路器６０（補助断路器６０－１～６０－３）と、三つの転流回路７０（転流回路７０－１～７０－３）と、三つのリアクトル８０（リアクトル８０－１～８０－３）と、三つのダイオード９０（ダイオード９０－１～９０－３）と、三つのダイオード９１（ダイオード９１－１～９１－３）と、半導体遮断器１０と、アレスタ１１と、制御装置１００と、を備える。図２５に示した直流電流遮断装置５では、転流回路７０が図２の（ｂ）に示した転流回路７０ｂである構成を示している。直流電流遮断装置５は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備える直流バス３０が、直流バス３１と直流バス３２との二つの直流バスに別れ、三つのダイオード９１が追加された構成である。直流電流遮断装置５における通常の送電においては、直流電流遮断装置１と同様に、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０と、遮断器５０と、補助断路器６０とのそれぞれを通って電流が流れる。

【0092】

直流電流遮断装置５では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０の第１極ａが直流バス３１に接続され、半導体遮断器１０の第１端ｇが直流バス３２に接続されている。さらに、直流電流遮断装置５では、直流バス３２にそれぞれのダイオード９１のカソードに接続され、それぞれのダイオード９１のアノードが、対応するリアクトル８０の第２端および遮断器５０の第２極ｄ側の直流送電線ＬＮに接続されている。このため、直流電流遮断装置５において、それぞれのダイオード９１は、対応する直流送電線ＬＮ側から直流バス３２側に流れる電流を許容し、その逆の向きに流れる電流を阻止する。直流バス３１は、特許請求の範囲の請求項１１における「第１の直流バス」の一例であり、直流バス３２は、特許請求の範囲の請求項１１における「第２の直流バス」の一例である。ダイオード９０、転流回路７０、およびリアクトル８０の構成は、特許請求の範囲の請求項１１における「第１の電流整流部」の一例であり、ダイオード９１は、特許請求の範囲の請求項１１における「第２の電流整流部」の一例であり、ダイオード９０、転流回路７０、リアクトル８０、およびダイオード９１の構成は、特許請求の範囲の請求項１１における「接続部」の一例である。

【0093】

［直流電流遮断装置５における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
直流電流遮断装置５において、制御装置１００がいずれかの直流送電線ＬＮを遮断させる動作は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様である。

【0094】

［直流電流遮断装置５における直流送電線ＬＮの導通（接続）の動作］
直流電流遮断装置５においても、いずれかの直流送電線ＬＮに対して他の直流送電線ＬＮを投入させる一般的に考えられる手順では、投入する直流送電線ＬＮに属する断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分がアークによって接点部分が溶着してしまう懸念がある。このため、直流電流遮断装置５でも、制御装置１００が、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、機械式の接点部分の溶着を防止する。

【0095】

図２６～図２８を参照して、制御装置１００が、機械式の接点部分の溶着を防止した上で、課電されている直流送電線ＬＮに対して課電されていない他の直流送電線ＬＮを投入する場合の直流電流遮断装置５の動作の一例について説明する。以下の動作は、例えば、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３とが課電されており、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である場合において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３１を介して導通させる（直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に対して直流送電線ＬＮ－１を投入する）動作である。図２６～図２８には、制御装置１００によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置５内の電流の流れを示している。

【0096】

初期状態において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３は課電されている状態であり、直流送電線ＬＮ－１が課電されていない状態である。そして、直流送電線ＬＮ－２に属する断路器４０－２、遮断器５０－２、および補助断路器６０－２と、直流送電線ＬＮ－３に属する断路器４０－３、遮断器５０－３、および補助断路器６０－３とが閉極されている状態である。この場合、直流電流遮断装置５では、図２６に示すように、直流バス３１を介して、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間に電流が流れて、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で電流が互いに融通されている。

【0097】

（手順７－１）：まず、制御装置１００は、直流送電線ＬＮ－１に属する補助断路器６０－１を閉極させる。言い換えれば、制御装置１００は、手順７－１において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３に接続する、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を、開極されている状態で維持させる。この場合、直流電流遮断装置５では、図２６に示すように、直流送電線ＬＮ－２と直流送電線ＬＮ－３との間で直流バス３１を介して電流が流れているが、直流送電線ＬＮ－１には電流は流れていない状態（初期状態における電流の流れは変わっていない状態）である。

【0098】

（手順７－２）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオン状態にする。これにより、直流電流遮断装置５では、図２７に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２または直流送電線ＬＮ－３から、ダイオード９１－２またはダイオード９１－３、直流バス３２、半導体遮断器１０、ダイオード９０－１、およびリアクトル８０－１を介して、直流送電線ＬＮ－１に電流が流れ込み、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が充電される。これにより、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１の第１極ａ－１と遮断器５０－１の第２極ｄ－１との間の電圧が上昇するが、この電圧の上昇は、ダイオード９１－２またはダイオード９１－３と、半導体遮断器１０と、ダイオード９０－１と、リアクトル８０－１との電圧降下分に相当する電圧であるため、低い電圧である。

【0099】

（手順７－３）：次に、制御装置１００は、例えば、直流送電線ＬＮ－１の容量成分が十分に充電されたと見なすことができる時間が経過した後、直流送電線ＬＮ－１に属する断路器４０－１および遮断器５０－１を閉極させる。これにより、直流電流遮断装置５では、図２８に示すように、課電された直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３から、直流バス３１、断路器４０－１、遮断器５０－１、および補助断路器６０－１、つまり、機械接点式のスイッチのみを介して、電流が直流送電線ＬＮ－１に流れ込むようになる。この場合も、上述したように、断路器４０－１と遮断器５０－１との極間の電圧は低いため、仮に断路器４０－１や遮断器５０－１の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギーによって接点部分が溶着してしまうことはない。

【0100】

（手順７－４）：次に、制御装置１００は、半導体遮断器１０をオフ状態にする。これにより、直流電流遮断装置５において、直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを直流バス３１を介して導通させる動作が完了する。

【0101】

このような手順によって、直流電流遮断装置５では、断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３１を介して直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３と、直流送電線ＬＮ－１とを導通させる。

【0102】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置５では、それぞれの直流送電線ＬＮに属する断路器４０や遮断器５０における機械式の接点部分の溶着を防止した上で、直流バス３１を介してそれぞれの直流送電線ＬＮ同士を導通させる。

【0103】

直流電流遮断装置５では、第１の実施形態の直流電流遮断装置１が備える直流バス３０が、直流バス３１と直流バス３２との二つの直流バスに別れ、三つのダイオード９１が追加された構成を示したが、直流バスを分けて三つのダイオード９１を追加する構成は、第２の実施形態の直流電流遮断装置２や、第３の実施形態の直流電流遮断装置３、第４の実施形態の直流電流遮断装置４に適用してもよい。この構成の場合において、制御装置１００が機械式の接点部分の溶着を防止した上でそれぞれの構成要素を制御する手順は、上述した直流電流遮断装置５における手順と等価なものになるようにすればよい。

【0104】

上記説明したように、第５の実施形態の直流電流遮断装置５によれば、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0105】

上記に述べたとおり、各実施形態の直流電流遮断装置では、直流バスを介して直流送電線ＬＮ同士を導通させる、つまり、いずれかの直流送電線ＬＮに対して他の直流送電線ＬＮを投入させる際に、半導体遮断器をオン状態にして断路器４０や遮断器５０などの機械式接点の両極の間の電圧を低くした後に、機械式接点を閉極させる。これにより、各実施形態の直流電流遮断装置では、仮に機械式接点の接点部分にアークが発生したとしても、このアークのエネルギー（熱）によって接点部分が溶着してしまうことを防止することができる。このことにより、各実施形態の直流電流遮断装置は、直流送電線ＬＮを遮断させたり導通（接続）させたりする正常な動作を維持することができる。

【0106】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、直列に接続された第１の機械式接点（４０）と第２の機械式接点（５０）とを有する複数の直流送電線（ＬＮ）と、半導体遮断器（１０）と、それぞれの直流送電線に属する第１の機械式接点の第１極と、半導体遮断器の第１端とを接続する直流バス（３０）と、それぞれの直流送電線に対応し、半導体遮断器の第２端と、対応する直流送電線が属する第１の機械式接点の第２極と少なくとも第２の機械式接点の第１極との間の箇所とを接続し、電流を選択的な向きで流す複数の電流整流部（９０，８０，７０）と、第１の機械式接点、第２の機械式接点、半導体遮断器、および電流整流部を制御する制御装置（１００）と、を備え、制御装置は、課電された直流送電線である第１の直流送電線（例えばＬＮ－３）と、課電されていない他の直流送電線である第２の直流送電線（例えばＬＮ－２）とを直流バスを介して導通させる際に、半導体遮断器を導通状態にした後に、第２の直流送電線に属する第１の機械式接点、および第２の機械式接点を閉極させることにより、課電開始時に機械式接点の溶着を防止することができる。

【0107】

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。

【符号の説明】

【0108】

１，２，３，４，５・・・直流電流遮断装置、１０・・・半導体遮断器、１１・・・アレスタ、１５・・・半導体遮断器、１６・・・アレスタ、２０，２０－１，２０－２，２０－３・・・直流リアクトル、３０・・・直流バス、３１・・・直流バス、３２・・・直流バス、４０，４０－１，４０－２，４０－３・・・断路器、５０，５０－１，５０－２，５０－３・・・遮断器、６０，６０－１，６０－２，６０－３・・・補助断路器、７０，７０ａ，７０ｂ，７０－１，７０－２，７０－３・・・転流回路、７０２，７０２－１，７０２－２，７０２－３，７０２－４・・・半導体スイッチ部、７０４，７０４－１，７０４－２・・・ダイオード、７０６・・・コンデンサ、７１，７１－１，７１－２，７１－３・・・転流回路、７１２，７１２－１，７１２－２・・・半導体スイッチ部、７１４・・・アレスタ、７２，７２－１，７２－２，７２－３・・・転流回路、８０，８０－１，８０－２，８０－３・・・リアクトル、９０，９０－１，９０－２，９０－３・・・ダイオード、９１，９１－１，９１－２，９１－３・・・ダイオード、１００・・・制御装置、ＬＮ，ＬＮ－１，ＬＮ－２、ＬＮ－３・・・直流送電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】