JP6845333B2 - 直流電流遮断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。

直流電流遮断装置は、直流送電線路に流れる電流を遮断する装置である。その形態の１つとして、半導体スイッチを備えるものが知られている。複数の系統の直流送電線路を利用して直流電力を送る直流送電回路において、複数の直流送電線路が接続される結合点を有するものがある。この結合点の近傍には直流送電線路ごとに直流電流遮断装置が設けられるため、接続される直流送電線路が多くなるほど構成が複雑になることがあった。

国際公開第２０１１／５７６７５号パンフレット

本発明が解決しようとする課題は、複数の直流送電線路の結合点において、何れかの直流送電線路に流れる事故電流を遮断するための直流電流遮断装置を、より簡素に構成することである。

実施形態の直流電流遮断装置は、少なくとも第１直流送電線路と第２直流送電線路とが第１結合点で互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられる。直流電流遮断装置は、第１機械式断路器と、第２機械式断路器と、第１補助線路と、第２補助線路と、共通補助線路と、第１ユニットと、第２ユニットと、を持つ。第１機械式断路器は、前記第１直流送電線路に設けられる。第２機械式断路器は、前記第２直流送電線路に設けられる。第１補助線路は、前記第１直流送電線路のなかで前記第１機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第１位置に電気的に接続される。第２補助線路は、前記第２直流送電線路のなかで前記第２機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第２位置に電気的に接続される。共通補助線路は、前記第１補助線路および前記第２補助線路が電気的に接続される第２結合点と、前記第１結合点との間に電気的に接続される。第１ユニットは、前記共通補助線路に設けられる。第２ユニットは、前記第１直流送電線路または前記第１補助線路である第１線路と、前記第２直流送電線路または前記第２補助線路である第２線路とにそれぞれ設けられる。前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方は、少なくとも１つの半導体スイッチング素子を有して電流を遮断可能な半導体遮断器である。前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方は、所定の条件が満たされた場合に前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路を流れる電流を、前記半導体遮断器に流すように転流させる転流装置である。

第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 実施形態における半導体遮断器の構成例を示す図。 実施形態における半導体遮断器の構成例を示す図。 実施形態における転流装置の例を示す図。 実施形態における転流装置の例を示す図。 実施形態における転流装置の例を示す図。 第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 実施形態の変換器を示す構成図。 第４の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 実施形態における転流装置の構成例を示す図。 実施形態における転流装置の構成例を示す図。 第５の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 第６の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 第７の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図。 実施形態の共振回路の構成図。

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。なお以下の説明では、同一または相当する機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図１は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。

図１に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１から２−３と、変流器３−１から３−３と、半導体遮断器（Ｓ）４と、整流装置（整流素子）５−１から５−３と、転流装置（Ｃ）７−１から７−３と、制御部９とを備える。なお、機械式断路器２−１から２−３は、機械接点式電流断路器の一例である。

直流電流遮断装置１を適用する直流送電回路には、直流送電線路１１から１３と、直流送電線路１１から１３が電気的に結合する結合点ｊ（第１結合点）とが含まれる。直流送電線路１１から１３は、３つの系統にそれぞれ対応付けられており、結合点ｊで互いに電気的に接続されている。直流送電線路１１が第１直流送電線路の一例であり、直流送電線路１２が第２直流送電線路の一例であり、直流送電線路１３が第３直流送電線路の一例である。例えば、直流送電線路１１から１３の図１に示されていない方の端部は、互いに異なる接続先（不図示）に接続されている。

直流送電線路１１から１３は、例えば、直流送電回路の正極に対応付けられる。なお、以下の説明で、図１のように直流送電回路の負極側の記載を省略することがある。

直流送電線路１１には、機械式断路器２−１が設けられ、直流送電線路１２には、機械式断路器２−２が設けられ、直流送電線路１３には、機械式断路器２−３が設けられている。直流送電線路２−１が第１機械式断路器の一例であり、直流送電線路２−２が第２機械式断路器の一例であり、直流送電線路２−３が第３機械式断路器の一例である。例えば、機械式断路器２−１が配置される位置は、直流送電線路１１の端部である。機械式断路器２−２と２−３についても同様である。なお、以下の説明で、同様に構成された機械式断路器２−１から２−３を纏めて機械式断路器２ということがある。他の構成についても同様である。

なお、直流送電線路１１から１３の各直流送電線にそれぞれに設けられる機械式断路器２の個数は、直流送電線路ごとに一個に制限されることはなく、複数であってもよい。

なお、図示を省略するが、直流送電線路１１から１３には、その他方の端部に機械式断路器２と同様の機械接点式電流断路器がそれぞれ設けられていてもよい。このような機械式断路器２は、線路開閉器（Line Switch）として用いてもよい。

直流送電線路１１から１３にそれぞれ流れる定常電流、及び、地絡、短絡等による異常電流は、後述する直流電流遮断装置１によって遮断される。

直流送電線路１１には、直流送電線路１１に流れる電流を検出する変流器３−１が設けられている。直流送電線路１２には、直流送電線路１２に流れる電流を検出する変流器３−２が設けられている。直流送電線路１３には、直流送電線路１３に流れる電流を検出する変流器３−３が設けられている。例えば、変流器３−１は、合流点ｊ３−１の比較的近傍で、且つ結合点ｊから離れる方向の位置に配置される。なお、図１に示す変流器３−１の位置は、合流点ｊ３−１を基準に結合点ｊから離れる方向の位置であり、一例を示すものである。変流器３−２と変流器３−３も同様である。変流器３−１から３−３は、それぞれ検出した電流の電流値に関する検出結果、または、検出した電流の過電流状態を示す検出結果を出力する。

直流電流遮断装置１は、さらに共通補助線路２０と、補助線路２１（第１補助線路）と、補助線路２２（第２補助線路）と、補助線路２３（第３補助線路）とを備える。なお、共通補助線路２０と、補助線路２１から２３とには、少なくとも機械式断路器２などの機械接点式電流断路器は設けられていない。

例えば、補助線路２１の第１端は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−１（第１位置）に電気的に接続される。補助線路２２の第１端は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−２（第２位置）に電気的に接続される。補助線路２３の第１端は、直流送電線路１３のなかで機械式断路器２−３に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−３（第３位置）に電気的に接続される。補助線路２１の第２端と、補助線路２２の第２端と、補助線路２３の第２端は、結合点ｊ２（第２結合点）に電気的に接続される。

共通補助線路２０は、結合点ｊと結合点ｊ２との間を電気的に接続する。共通補助線路２０には、半導体遮断器４が設けられる。半導体遮断器４は、第１ユニットの一例である。なお、半導体遮断器４の詳細については、後述する。

上記の補助線路２１から２３のそれぞれに、少なくとも第２ユニットが設けられている。転流装置７−１から７−３は、互いに同じ構成にしてもよい。転流装置７は、第２ユニットの一例である。例えば、補助線路２１には整流装置５−１と転流装置７−１とが設けられ、補助線路２２には整流装置５−２と転流装置７−２とが設けられ、補助線路２３には整流装置５−３と転流装置７−３とが設けられている。

整流装置５−１は、補助線路２１に、直流送電線路１１に係る転流による電流が補助線路２１に流れることを許容する向きに向けて設けられる。整流装置５−２は、補助線路２２に、直流送電線路１２に係る転流による電流が補助線路２２に流れることを許容する向きに向けて設けられる。整流装置５−３は、補助線路２３に、直流送電線路１３に係る転流による電流が補助線路２３に流れることを許容する向きに向けて設けられる。

例えば、実施形態の整流装置５−１の方向に関して、直流送電線路１１に係る転流による電流が流れることを許容する向きとは、転流装置７が転流させた電流が流れる方向に一致し、補助線路２１において結合点ｊ２から合流点ｊ３−１に向かう方向である。整流装置５−１は、その方向に順方向電流を流す。上記は、整流装置５−２と整流装置５−３とについても同様である。

転流装置７−１は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１１を流れる電流を、半導体遮断器４に流すように動作する。転流装置７−２は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１２を流れる電流を、半導体遮断器４に流すように動作する。転流装置７−３は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１３を流れる電流を、半導体遮断器４に流すように動作する。例えば、上記の所定の条件とは、変流器３−１から３−３の何れかが検出した電流の電流値が、予め定められた閾値を超えること、である。この場合、転流装置７−１から７−３のなかの上記の所定の条件が満たされたものが、上記の通り転流させる。転流装置７の詳細については後述する。

なお、転流装置７が転流による電流が流れる方向とは逆方向に流れないように構成されていれば、整流装置５を設けなくてもよい。

制御部９は、変流器３−１から３−３のそれぞれの検出結果に基づいて、直流電流遮断装置１の各部を制御する。例えば、制御部９は、機械式断路器２−１から２−３と、上記の第１ユニットと第２ユニットとについて、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とにそれぞれの状態を制御する。実施形態おける第１ユニットは、半導体遮断器４である。実施形態おける第２ユニットは、転流装置７である。

次に、実施形態における直流電流遮断装置１の各部のより具体的な構成について順に説明する。

まず、図２Ａと図２Ｂを参照して、実施形態における半導体遮断器について説明する。図２Ａと図２Ｂは、実施形態における半導体遮断器の構成例を示す図である。

図２Ａに示す半導体遮断器４Ａは、半導体遮断器４の一例である。半導体遮断器４Ａは、必要な耐圧を超えるような段数の並列回路ユニット４Ｕを備える。例えば、複数の並列回路ユニット４Ｕが直列に接続されている。並列回路ユニット４Ｕは、半導体スイッチング素子４１とアレスタ４０とを備える。半導体スイッチング素子４１とアレスタ４０は、互いに並列に接続されている。

図２Ｂに示す半導体遮断器４Ｂは、半導体遮断器４の一例である。半導体遮断器４Ｂは、必要な耐圧を超えるような段数の半導体スイッチング素子４１が直列に接続された半導体スイッチング素子列４１Ｓとアレスタ４０を備える。半導体スイッチング素子列４１Ｓは、その全体に対してアレスタ４０が並列に接続されている。

上記の半導体遮断器４Ａと４Ｂは、少なくとも複数の半導体スイッチング素子４１の組と、複数の半導体スイッチング素子４１の組の何れかに並列に接続されたアレスタ４０とを備える。

半導体遮断器４Ａと４Ｂは、直列に接続された複数の半導体スイッチング素子４１を備える。例えば、半導体遮断器４Ａと４Ｂの半導体スイッチング素子４１は、並列に接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）４１ａと整流器４１ｂとを備える。各半導体スイッチング素子４１において、ＩＧＢＴ４１ａのエミッタが整流器４１ｂのアノードに、ＩＧＢＴ４１ａのコレクタが整流器４１ｂのカソードに、それぞれ接続されている。なお、ＩＧＢＴ４１ａは、ＩＥＧＴ（Injection Enhanced Gate Transistor）であってもよい。なお、半導体遮断器４Ａと４Ｂは、少なくとも１個の半導体スイッチング素子４１を備えるものであってもよい。整流器４１ｂは、整流素子の一例である。

半導体遮断器４Ａと４Ｂにおいて、直列に接続された複数の半導体スイッチング素子４１は、その極性の向きを一律に揃えて配列されている。

例えば、直列に接続されて隣り合うｋ番目の半導体スイッチング素子４１のＩＧＢＴ４１ａのエミッタと（ｋ＋１）番目の半導体スイッチング素子４１のＩＧＢＴ４１ａコレクタとが互いに接続され、その接続が順に繰り返される。例えば、直列に接続された半導体スイッチング素子４１のうち端部に位置する１番目の半導体スイッチング素子４１（ＩＧＢＴ４１ａ）のコレクタは、図１の結合点ｊに接続される。同様に、直列に接続されて隣り合うｋ番目の半導体スイッチング素子４１の整流器４１ｂのアノードと（ｋ＋１）番目の半導体スイッチング素子４１の整流器４１ｂのカソードとが互いに接続され、その接続が順に繰り返される。例えば、直列に接続された整流器４１ｂのうち端部に位置する１番目の整流器４１ｂのカソードは、図１の結合点ｊに接続される。

半導体遮断器４Ａと４Ｂにおいて、ＩＧＢＴ４１ａをオフ状態にして、整流器４１ｂが逆バイアス状態にあると、半導体遮断器４Ａと４Ｂが遮断状態にあり、ＩＧＢＴ４１ａをオン状態に遷移させることで、半導体遮断器４Ａと４Ｂが導通状態になる。

なお、半導体遮断器４は、少なくとも１つの半導体スイッチング素子４１と、少なくとも１つの半導体スイッチング素子４１に並列に接続されたアレスタ４０を備える。なお、半導体遮断器４は、上記の半導体遮断器４Ａと４Ｂの何れかであってもよく、他の形態のものであってもよい。

なお、図２Ｂに示す半導体スイッチング素子列４１Ｓの複数個が互いに並列に接続されていてもよい。つまり、半導体遮断器４において、複数の半導体スイッチング素子４１は、並列に接続されていてもよい。この場合、複数の半導体スイッチング素子４１の極性の向きが一律に揃えられている。上記の配列方法に従う半導体遮断器４は、直列、あるいは並列接続した半導体スイッチング素子４１の極性の向きを、同じ方向に向けて揃えて、特定の一方向のみに向けたものであってよい。

次に、図３Ａから図３Ｃを参照して、実施形態における転流装置について説明する。図３Ａから図３Ｃは、実施形態における転流装置の構成例を示す図である。図３Ａから図３Ｃに示す転流装置７の一例は、１個の半導体スイッチング素子７２、または直列、あるいは並列に接続される複数の半導体スイッチング素子を備えるものである。半導体スイッチング素子７２は、複数の半導体スイッチング素子に含まれる。半導体スイッチング素子７２等の半導体スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴやＩＥＧＴ等である。次に、より具体的な一例を示す。

図３Ａに示す転流装置７Ａは、転流装置７の一例である。転流装置７Ａは、コンデンサ７１と、レグ７０１と、レグ７０２とを備える。レグ７０１とレグ７０２は、それぞれ１つ以上の半導体スイッチング素子７２と、１つ以上の整流器７３とを備える。図３Ａに示すレグ７０１とレグ７０２は、１つの半導体スイッチング素子７２と１つの整流器７３とが直列に接続されている。この場合、転流装置７Ａは、少なくとも１つのコンデンサ７１と、２つの半導体スイッチング素子７２と、２つの整流器７３とを備える。整流器７３は、整流素子の一例である。

転流装置７Ａにおいて、レグ７０１と、レグ７０２と、少なくとも１つのコンデンサ７１とが、接続点ｊ７３と接続点ｊ７４との間に配置され、互いに並列に接続されたハーフブリッジユニットが形成されている。レグ７０１とレグ７０２における半導体スイッチング素子７２と整流器７３の接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが、ハーフブリッジユニットの外部に接続される。上記の接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが、転流装置７の外部に接続された場合、接続点ｊ７１が結合点ｊ３（図１）に電気的に接続される。接続点ｊ７２が結合点ｊ２（図１）に電気的に接続される。このような、転流装置７Ａは、ブリッジ型と言われる。

上記の半導体スイッチング素子７２は、例えば、並列に接続された１つのＩＧＢＴ７２ａと１つの整流器７２ｂとを備える。各半導体スイッチング素子７２において、ＩＧＢＴ７２ａのエミッタが整流器７２ｂのアノードに、ＩＧＢＴ７２ａのコレクタが整流器７２ｂのカソードに、それぞれ接続されている。なお、ＩＧＢＴ７２ａは、ＩＥＧＴであってもよい。

転流装置７Ａの場合、コンデンサ７１は、図示されていない充電手段によって、接続点ｊ７３の電位が接続点ｊ７４の電位より高くなるように充電される。２つの半導体スイッチング素子７２が共にオフ状態にある場合、コンデンサ７１の充電状態が保たれる。２つの半導体スイッチング素子７２が共にオン状態になると、コンデンサ７１がハーフブリッジユニットの外部に接続されて放電可能な状態になる。

また、図３Ｂに示す転流装置７Ｂは、転流装置７の一例である。転流装置７Ｂは、コンデンサ７１と半導体スイッチング素子７２とを備える。転流装置７Ｂは、コンデンサ７１と半導体スイッチング素子７２のコレクタとが接続点ｊ７５において直列に接続されている。直列に接続された半導体スイッチング素子７２の接続点ｊ７１とコンデンサ７１の接続点ｊ７２とが、転流装置７の外部にそれぞれ接続される。例えば、半導体スイッチング素子７２の接続点ｊ７１が結合点ｊ３（図１）に接続され、コンデンサ７１の接続点ｊ７２が結合点ｊ２（図１）に接続される。

転流装置７Ｂの場合、コンデンサ７１は、図示されていない充電手段により接続点ｊ７５側の電位が接続点ｊ７２側の電位より高くなるように充電される。

また、図３Ｃに示す転流装置７Ｃは、転流装置７の一例である。転流装置７Ｃは、レグ７０３と、レグ７０４と、少なくとも１つのコンデンサ７１を備える。レグ７０３とレグ７０４は、２個以上のスイッチング素子が直列に接続されたレグの一例である。なお、レグ７０３とレグ７０４は、それぞれが１つ以上であってよく、それぞれを２個以上有する場合には、それらを並列に接続してもよい。

転流装置７Ｃは、レグ７０３と、レグ７０４と、少なくとも１つのコンデンサ７１とが、接続点ｊ７３と接続点ｊ７４との間に配置され、互いに並列に接続されたフルブリッジユニットを含む。例えば、レグ７０３では、１つ以上の半導体スイッチング素子７２と１つ以上の半導体スイッチング素子７５とを備える。図３Ｃに示すレグ７０３では、１つの半導体スイッチング素子７２と１つの半導体スイッチング素子７５とが直列に接続されている。レグ７０３における半導体スイッチング素子７２と半導体スイッチング素子７５を接続点ｊ７２と定める。レグ７０４についてもレグ７０３と同様である。レグ７０４における半導体スイッチング素子７２と半導体スイッチング素子７４を接続点ｊ７１と定める。例えば、接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが、フルブリッジユニットの外部に接続される。上記の接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが転流装置７の外部に接続される場合、レグ７０４の接続点ｊ７２が電気的に結合点ｊ２（図１）に接続され、レグ７０３の接続点ｊ７１が電気的に結合点ｊ３（図１）に接続される。このような、転流装置７Ｃは、フルブリッジ型と言われる。

なお、半導体スイッチング素子７２、７４、７５は、同種のものである。例えば、半導体スイッチング素子７２は、並列に接続されたＩＧＢＴ７２ａと整流器７２ｂとを備える。各半導体スイッチング素子７２において、ＩＧＢＴ７２ａのエミッタが整流器７２ｂのアノードに、ＩＧＢＴ７２ａのコレクタが整流器７２ｂのカソードに、それぞれ接続されている。なお、ＩＧＢＴ７２ａは、ＩＥＧＴであってもよい。

なお、転流装置７Ｃは、フルブリッジ型に形成されたものであるが、その一部の半導体スイッチング素子を利用してハーフブリッジ型として機能させてもよい。例えば、転流装置７Ｃは、半導体スイッチング素子７２についてはＩＧＢＴ７２ａの導通状態を切替える制御の対象にして、半導体スイッチング素子７４、７５については、それぞれ有するＩＧＢＴをオフ状態に維持して、整流器を利用するようにしてもよい。或いは、転流装置７Ｃは、レグ７０３とレグ７０４の何れか一方と、コンデンサ７１とを有するものであってもよい。

転流装置７Ｃの場合におけるコンデンサ７１の充電は、転流装置７４Ａと同様の方法により充電してよい。

このように、転流装置７Ａと７Ｂと７Ｃは、共に、直流送電回路の運転時において、コンデンサ７１が所望の極性で所望の電圧の直流電圧に充電されている。例えば、転流装置７は、転流を開始するまでに、転流を開始可能なほどに、接続点ｊ７１の電位を接続点ｊ７２の電位より高くする。なお、前述の図１等の構成図において、転流装置７の端子の近傍に「＋」印を付けて、その端子が他方の端子より高電位になるように転流装置７が充電された状態にあることを示す。以下の説明においても同様である。

図３Ａから図３Ｃにそれぞれ示す転流装置７は、１段分の構成を示したものであるが、これを複数段直列に連ねて構成することを制限するものではない。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２−１から２−３をオン状態、半導体遮断器４（第１ユニット）と全ての転流装置７（第２ユニット）とをオフ状態に制御する。直流送電線路１１から１３のそれぞれに流れる電流は、機械式断路器２−１から２−３のそれぞれを通じて流れる。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が発生した場合には、系統事故が発生した少なくとも１つの直流送電線路に流れる電流を、下記の手順に従い遮断する。ここでは、図１に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により事故電流Ｉ_Ａが流れる。

まず、変流器３−２が検出した事故電流Ｉ_Ａの検出結果に基づいて、制御部９は、系統事故が発生したことを検出する。

制御部９は、系統事故を検出すると、半導体遮断器４をオン状態に移行させて、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７−２を動作可能な状態（オン状態）に移行させる。これにより、結合点ｊとｊ２を通り、転流装置７−２、整流装置５−２、機械式断路器２−２、半導体遮断器４のこれらを一巡する閉回路ＣＣ１が形成される。結合点ｊとｊ２とｊ３−２とを通る閉回路ＣＣ１に電流Ｉｃｃが流れると、機械式断路器２−２に流れる事故電流Ｉ_Ａが打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。

上記の通り、系統事故が発生した直流送電線路１２に属する機械式断路器２−２は、転流装置７−２を含む上記の閉回路ＣＣ１内に存在する。機械式断路器２−２に流れていた事故電流Ｉ_Ａが転流装置７−２に転流されて、電流Ｉｃが流れる。このように機械式断路器２−２がゼロ電流状態になれば、機械式断路器２−２をオフ状態に遷移させることができる。

次に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させて、その後、半導体遮断器４をオフ状態にする。半導体遮断器４をオフ状態にすることにより、半導体遮断器４の両端に発生するエネルギーは、アレスタ４０で消費される。

制御部９は、機械式断路器２−２をオフ状態に移行させた後、転流装置７−２の動作を止める。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。

なお、上記の動作は、他の直流送電線路の場合も同様である。上記の通り、半導体遮断器４は、１つであり、各直流送電線に対して共通化されている。このように、直流送電線路１１から１３のいずれの直流送電線で系統事故が発生した場合でも、１つの半導体遮断器４によって、系統事故が起きた直流送電線を切り離すことができる。

ここで、実施形態の比較例を挙げて、実施形態に係る直流電流遮断装置１の優位性について説明する。

送電網（直流送電回路）の複数の直流送電線路の中から、事故が起きた１つの直流送電線路のみを遮断するためには、比較例の直流電流遮断装置ＣＥを用いると、送電網（直流送電回路）の直流送電線路を挟み、その両端に直流電流遮断装置ＣＥをそれぞれ設けることが必要になる。
このような比較例の直流電流遮断装置ＣＥでは、直流送電線路が多くなるにつれて直流電流遮断装置ＣＥの個数も多くなる。このような比較例の直流電流遮断装置ＣＥでは、直流送電線路が多くなるほど簡素に構成することができなくなる。

これに対し、実施形態の直流電流遮断装置１は、１つの半導体遮断器４を、直流送電線路１１から１３で共用する。これにより、直流送電線路の系統数の増加に伴って半導体遮断器４の個数を追加する必要が無い。実施形態の直流電流遮断装置１は、上記の比較例に比べてより簡素に構成することができ、適用する直流送電線路の系統数が多くなるほどその優位性が高まる。

実施形態によれば、直流送電線路１１から１３のそれぞれに個別に直流電流遮断装置ＣＥを接続する比較例に対して、半導体遮断器４の個数を削減することができ、ひいては半導体スイッチング素子の部品点数を低減し、直流電流遮断装置１の低コスト、小型化を図ることができる。例えば、ｎ回線の直流送電線路の結合点に適用した場合、半導体遮断器４を共通化することで削減できる半導体遮断器４の個数は（ｎ−１）個である。絶縁耐圧を確保する必要がある半導体遮断器４は、内蔵する半導体スイッチング素子の部品点数が多く、一般に高価である。このように、半導体遮断器４の個数を削減可能な直流電流遮断装置１におけるコストと低減の効果は比較的大きなものとなる。

なお、実施形態の直流電流遮断装置１は、比較例に対して上記の優位な点を備えるが、系統事故の事故電流を高速に遮断することができることに変わりはない。

なお、以下の実施形態に共通する事項について説明する。

実施形態の構成は、一例を示したものであり、結合点に接続される直流送電線路の系統数は、上記の事例に制限されることなく、任意の系統数の直流送電線路が接続される結合点や、結合点が機械的に離れて配置された場合にも適用できる。例えば、直流電流遮断装置１は、２つまたは４つ以上の直流送電線路の結合点や、分離して配置された２つの結合点にも適用できる。

なお、転流装置７は、複数個が直列に接続されて形成されていてもよい。また、少なくとも１つ以上の転流装置７の一部または全部が、フルブリッジ型で構成されていてもよい。

また、半導体遮断器４をオフ状態にした際のエネルギーが、アレスタ４０が不要なほどに低ければ、アレスタ４０を備えていなくてもよい。半導体遮断器４は、半導体スイッチング素子の極性を双方向型に構成してもよく、一方向型に構成してもよい。

また、図１の直流送電線路１１に設けた機械式断路器２−１の個数は、１個であるが、複数であってもよく、直流送電線路１１に設けた機械接点式電流断路器を直並列接続してもよい。

実施形態によれば、直流電流遮断装置１は、少なくとも直流送電線路１１と直流送電線路１２とが結合点ｊで互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられる。直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１と、機械式断路器２−２と、補助線路２１と、補助線路２２と、共通補助線路２０と、第１ユニットと、第２ユニットと、を持つ。機械式断路器２−１は、直流送電線路１１に設けられる。機械式断路器２−１は、直流送電線路１２に設けられる。補助線路２１は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−１に電気的に接続される。補助線路２２は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−２に電気的に接続される。共通補助線路２０は、補助線路２１および補助線路２２が電気的に接続される結合点ｊ２と、結合点ｊとの間に電気的に接続される。第１ユニットは、共通補助線路２０に設けられる。第２ユニットは、直流送電線路１１または補助線路２１である第１線路と、直流送電線路１２または補助線路２２である第２線路とにそれぞれ設けられる。第１ユニットおよび第２ユニットの一方は、少なくとも１つの半導体スイッチング素子を有して電流を遮断可能な半導体遮断器４である。第１ユニットおよび第２ユニットの他方は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１１または直流送電線路１２を流れる電流を、半導体遮断器４に流すように転流させる転流装置７である。これにより、複数の直流送電線の結合点において、何れかの直流送電線に流れる事故電流を遮断するための直流電流遮断装置１を、より簡素に構成することができる。

また、直流送電回路は、結合点ｊに電気的に接続された直流送電線路１３を有する。直流電流遮断装置１は、直流送電線路１３に設けられる機械式断路器２−３と、直流送電線路１３のなかで機械式断路器２−３に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−３に電気的に接続される補助線路２３と、をさらに備える。第２ユニットは、直流送電線路１３または補助線路２３である第３線路にも設けられる。これにより、直流電流遮断装置１は、少なくとも直流送電線路を含む直流送電回路においても、より簡素に構成することができる。

また、第１ユニットは、半導体遮断器４であり、第２ユニットは、転流装置７であることにより、半導体遮断器４が各直流送電線路の電流を遮断することを可能にする。これにより、半導体遮断器４の個数を、半導体遮断器４をそれぞれ独立に設ける場合より削減することができる。

また、転流装置７は、補助線路２１と補助線路２２とにそれぞれ設けられることにより、直流送電線路毎に転流させることができる。

また、整流装置５−１は、補助線路２１に設けられ、直流送電線路１１から転流装置７が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる。整流装置５−２は、補助線路２１に設けられ、直流送電線路１１に係る転流による電流が流れることを許容する向きに設けられることにより、転流を制限することなく、転流とは異なる方向の電流を制限することができる。

また、転流装置７は、１個の半導体スイッチング素子、または直列、あるいは並列に接続される複数の半導体スイッチング素子を備えることにより、半導体スイッチング素子の動作により、転流開始を制御することができる。

また、転流装置７は、複数の半導体スイッチング素子を直列に接続したレグ（７０３，７０４）、あるいは、１つ以上の半導体スイッチング素子と１つ以上の整流素子とを直列に接続したレグ（７０１，７０２）の何れか２つのレグと、少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたフルブリッジユニットを、１個または２個以上を直列に接続してなるフルブリッジ型に構成することができる。

また、転流装置７は、複数の半導体スイッチング素子を直列に接続したレグ、あるいは、少なくとも１つの半導体スイッチング素子と少なくとも１つの整流素子とを直列に接続したレグの何れか１つと、少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたハーフブリッジユニットを、１個または２個以上直列接続してなるブリッジ型に構成することができる。

また、制御部９は、機械式断路器２と、第１ユニットと、第２ユニットについて、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する。制御部９は、直流送電線路１１または直流送電線路１２に系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２−１または２−２をオン状態、ユニットと第２ユニットとをオフ状態に制御する。制御部９は、系統事故が発生した場合には、第１ユニットと、直流送電線路１１と直流送電線路１２のなかの系統事故が発生した直流送電線路に対応する第２ユニットをオン状態に移行させることにより、系統事故が発生した直流送電線路に属する機械式断路器２であって、機械式断路器２−１から２−３のなかの何れかの機械式断路器２に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、略ゼロ電流状態になった機械式断路器２をオフ状態に移行させ、そののち第１ユニットと、系統事故が発生した直流送電線路に対応する第２ユニットをオフ状態にする。これにより、系統事故が発生した直流送電線路に流れる電流を遮断することを、より簡素な構成で実施できる。

また、実施形態の直流送電回路では、直流送電線路１１から１３に半導体遮断器４や転流装置７などの半導体装置を設けることなく構成できる。このような構成であれば、定常動作時に上記の半導体装置による導通損失が生じない。また、定常動作時に比較的大きな電流が流れる直流送電回路である程、その効果が顕著になる。

なお、実施形態の機械式断路器２−１から２−３は、並列に接続されたアレスタを備えていなくてもよい。

（第２の実施形態）
図４を参照して、第２の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図４は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１との相違点を中心に説明する。

図４に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１から２−３と、変流器３−１から３−３と、半導体遮断器４−１から４−３と、整流装置５と、転流装置７と、制御部９とを備える。

直流電流遮断装置１を適用する直流送電回路には、直流送電線路１１から１３と、直流送電線路１１から１３が電気的に結合する結合点ｊ２（第１結合点）とが含まれる。

直流電流遮断装置１は、さらに共通補助線路２０と、補助線路２１（第１補助線路）と、補助線路２２（第２補助線路）と、補助線路２３（第３補助線路）とを備える。

例えば、補助線路２１の第１端は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２−１に対して結合点ｊ２とは反対側に位置した合流点ｊ３−１（第１位置）に電気的に接続される。補助線路２２と補助線路２３とについても同様である。補助線路２１の第２端と、補助線路２２の第２端と、補助線路２３の第２端は、結合点ｊ（第２結合点）に電気的に接続される。

共通補助線路２０は、結合点ｊと結合点ｊ２との間に電気的に接続される。共通補助線路２０には、整流装置５と、転流装置７とが設けられる。転流装置７は、第１ユニットの一例である。

補助線路２１には半導体遮断器４−１が設けられ、補助線路２２には半導体遮断器４−２が設けられ、補助線路２３には半導体遮断器４−３が設けられている。半導体遮断器４−１から４−３は、第２ユニットの一例である。つまり、第２ユニットは、少なくとも補助線路２１と補助線路２２とにそれぞれ設けられている。また、第２ユニットは、さらに補助線路２３にも設けられている。このように第２ユニットは、各補助線路にそれぞれ設けられていてよい。

整流装置５は、転流装置７と電気的に直列になるように、転流装置７とともに共通補助線路２０に設けられる。整流装置５は、直流送電線路１１から１３のなかの何れかに係る転流による電流が共通補助線路２０に流れることを許容する向きに向けて設けられる。

転流装置７は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１１を流れる電流を、半導体遮断器４−１から４−３の何れかの半導体遮断器に流すように動作する。

なお、直流送電線路１１に係る転流による電流が流れることを許容する向きとは、共通補助線路２０において結合点ｊ２から結合点ｊに向かう方向である。整流装置５は、その方向に順方向電流を流す。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。

図４に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により事故電流Ｉ_Ａが流れる。

制御部９は、系統事故を検出すると、半導体遮断器４−２をオン状態に移行させて、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７を動作可能な状態（オン状態）に移行させる。これにより、結合点ｊとｊ２を通り、転流装置７、整流装置５、半導体遮断器４−２、機械式断路器２−２を一巡する閉回路が形成される。結合点ｊとｊ２とｊ３−２を通る閉回路に電流Ｉｃｃが流れると、機械式断路器２−２に流れる事故電流Ｉ_Ａが打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。なお、略ゼロ電流状態には、電流Ｉｃｃと事故電流Ｉ_Ａとによる合成電流が０になる状態（ゼロ電流状態）が含まれる。機械式断路器２−２に流れていた事故電流Ｉ_Ａが転流装置７−２に転流されて、電流Ｉｃが流れる。

次に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させて、その後、半導体遮断器４−２をオフ状態にする。半導体遮断器４−２をオフ状態にすることにより、半導体遮断器４−２の両端に発生するエネルギーは、アレスタ４０で消費される。

制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させた後、転流装置７の動作を止める。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。

なお、上記の動作は、他の直流送電線の場合も同様である。転流装置７は、１つであり、各直流送電線に対して共通化されている。このように、１つの転流装置７は、直流送電線路１１から１３のいずれの直流送電線で系統事故が発生した場合でも、系統事故が起きた直流送電線を切り離すために作用することができる。

実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、第１ユニットは、転流装置７であり、第２ユニットは、半導体遮断器４であり、半導体遮断器４が、補助線路２１と補助線路２２とにそれぞれ設けられることにより、各直流送電線路の電流を遮断するために、転流装置７を共用することを可能にする。これにより、転流装置７を各直流送電線路にそれぞれ独立に設ける場合より、転流装置７の個数を削減することができる。

また、整流装置５は、転流による電流が流れることを許容する向きに転流装置７（第１ユニット）と電気的に直列に設けられていることにより、転流を制限することなく、転流とは異なる方向の電流を制限することができる。

（第３の実施形態）
図５と図６を参照して、第３の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図５は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１との相違点を中心に説明する。

図５に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１と２−２と、変流器３−１と３−２と、半導体遮断器４と、整流装置５−１と５−２と、転流装置７−１と７−２と、制御部９と、変換器１０とを備える。なお、変換器１０は、直流電流遮断装置１の外部の装置であってもよい。

直流電流遮断装置１を適用する直流送電回路には、直流送電線路１１，１２，１４と、直流送電線路１１，１２，１４が電気的に結合する結合点ｊ（第１結合点）とが含まれる。

直流電流遮断装置１は、さらに共通補助線路２０と、補助線路２１（第１補助線路）と、補助線路２２（第２補助線路）とを備える。

実施形態の直流送電回路では、第１の実施形態の直流送電線路１３に代わり、直流送電線路１４が結合点ｊに接続されている。直流送電線路１４は、第１端が結合点ｊ（第１結合点）に接続され、第２端が変換器１０の直流側端子に接続されている。

変換器１０の交流側端子には、三相交流送電線路１５が接続され、三相交流送電線路１５を介して発電機（Ｇ）１０Ｇが接続されている。例えば、発電機１０Ｇは、３相交流発電機などである。

図６に変換器１０の構成を示す。図６は、実施形態の変換器を示す構成図である。変換器１０は、交流直流変換部１０Ａ、変圧器１０Ｂと、交流遮断器１０Ｃとを備える。交流直流変換部１０Ａは、交流電力と直流電力の双方向変換を行う。このような変換器１０は、三相交流送電線路１５側端子と直流送電線路１４側端子との間で、電力の相互変換を行う。

制御部９は、変流器３−１と３−２の検出結果に基づいて、直流電流遮断装置１の各部を制御する。制御部９は、さらに、変流器３−１と３−２の検出結果に基づいて、変換器１０を制御してもよい。なお、図５に示す構成部において、制御部９と変換器１０との間の接続の記載を省略している。

本実施形態の直流送電回路は、前述の第１の実施形態に対応する。直流電流遮断装置１は、第１の実施形態と同様に作用する。

実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、結合点ｊに、発電機１０Ｇなどを、変換器１０を介して接続された直流送電回路に適用することが可能なる。これにより、適用可能な直流送電回路の構成の自由度を高めつつ、直流送電線路１１，１２それぞれに個別に直流電流遮断装置を接続する場合と比較して、半導体遮断器４を削減することができる。

（第４の実施形態）
図７と図８を参照して、第４の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図７は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１との相違点を中心に説明する。

図７に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１から２−３と、変流器３−１から３−３と、半導体遮断器４と、整流装置５−１から５−３と、転流装置７Ｔ−１から７Ｔ−３と、制御部９とを備える。

図７に示す直流電流遮断装置１を適用する直流送電回路には、直流送電線路１１から１３と、直流送電線路１１から１３が電気的に結合する結合点ｊ（第１結合点）とが含まれる。

直流電流遮断装置１は、さらに共通補助線路２０と、補助線路２１（第１補助線路）と、補助線路２２（第２補助線路）と、補助線路２３（第３補助線路）とを備える。

直流電流遮断装置１は、共通補助線路２０に設けられる第１ユニットを備える。直流電流遮断装置１は、直流送電線路１１（第１線路）と、直流送電線路１２（第２線路）と、直流送電線路１３（第３線路）と、にそれぞれ設けられる第２ユニットと、を備える。半導体遮断器４は、第１ユニットの一例であり、転流装置７Ｔ−１から７Ｔ−３は、第２ユニットの一例である。

例えば、図７に示すように直流送電線路１１には、機械式断路器２−１と転流装置７Ｔ−１とが設けられ、直流送電線路１２には、機械式断路器２−２と転流装置７Ｔ−２とが設けられ、直流送電線路１３には、機械式断路器２−３と転流装置７Ｔ−３とが設けられている。例えば、機械式断路器２−１が直流送電線路１１の端部に、機械式断路器２−２が直流送電線路１２の端部に、機械式断路器２−３が直流送電線路１３の端部に配置されている。なお、直流送電線路１１から１３の各直流送電線にそれぞれに設けられる機械式断路器２−１から２−３の個数は、一個に制限されることはなく、複数であってもよい。

次に、図８Ａと図８Ｂを参照して、実施形態における転流装置について説明する。図８Ａと図８Ｂは、実施形態における転流装置の構成例を示す図である。図８Ａと図８Ｂに示す転流装置７Ｔの一例は、１個の半導体スイッチング素子７２、または直列、あるいは並列に接続される複数の半導体スイッチング素子を備えるものである。半導体スイッチング素子７２は、複数の半導体スイッチング素子に含まれる。半導体スイッチング素子７２等の半導体スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴやＩＥＧＴ等である。次に、より具体的な一例を示す。

図８Ａに示す転流装置７Ｄは、転流装置７Ｔの一例である。転流装置７Ｄは、１つの半導体スイッチング素子７５を備える。半導体スイッチング素子７５は、並列に接続されたＩＧＢＴ７５ａと整流器７５ｂとを備える。各半導体スイッチング素子７５において、ＩＧＢＴ７５ａのエミッタが整流器７５ｂのアノードに、ＩＧＢＴ７５ａのコレクタが整流器７５ｂのカソードに、それぞれ接続されている。なお、ＩＧＢＴ７５ａは、ＩＥＧＴであってもよい。転流装置７の接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが、転流装置７Ｔの外部に接続される。例えば、接続点ｊ７１が電気的に機械式断路器２−１（図７）等に接続される。接続点ｊ７２が電気的に結合点ｊ（図７）に接続される。

図８Ｂに示す転流装置７Ｅは、転流装置７Ｔの一例である。転流装置７Ｅは、レグ７０３と、レグ７０４と、少なくとも１つのコンデンサ７１を備える。転流装置７Ｅは、前述の転流装置７Ｃと同様の構成を備える。ただし、転流装置７Ｅは、転流装置７Ｃとは接続先が異なる。

レグ７０３における半導体スイッチング素子７２と半導体スイッチング素子７５を接続点ｊ７１と定める。レグ７０４についてもレグ７０３と同様である。レグ７０４における半導体スイッチング素子７２と半導体スイッチング素子７４を接続点ｊ７２と定める。例えば、接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが、フルブリッジユニットの外部に接続される。上記の接続点ｊ７１、ｊ７２のそれぞれが転流装置７Ｅの外部に接続される場合、レグ７０４の接続点ｊ７２が電気的に結合点ｊ（図７）に接続され、レグ７０３の接続点ｊ７２が機械式断路器２（図７）等に電気的に接続される。このような、転流装置７Ｅは、フルブリッジ型と言われる。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２−１から２−３と、全ての転流装置７Ｔ（第２ユニット）とをオン状態、半導体遮断器４（第１ユニット）をオフ状態に制御する。直流送電線路１１に流れる電流は、機械式断路器２−１と転流装置７Ｔ−１とを通じて流れる。直流送電線路１２に流れる電流は、機械式断路器２−２と転流装置７Ｔ−２とを通じて流れる。直流送電線路１３に流れる電流は、機械式断路器２−３と転流装置７Ｔ−３とを通じて流れる。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が発生した場合には、系統事故が発生した少なくとも１つの直流送電線路に流れる電流を、下記の手順に従い遮断する。ここでは、図１に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により事故電流Ｉ_Ａが流れる。

まず、変流器３−２が検出した事故電流Ｉ_Ａの検出結果に基づいて、制御部９は、系統事故が発生したことを検出する。

制御部９は、系統事故を検出すると、半導体遮断器４をオン状態に移行させるとともに、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７Ｔ−２をオフ状態または流れている電流がゼロになるように動作させる。

例えば、第１の方法として、転流装置７Ｔ−２をオフ状態にする場合は、結合点ｊとｊ２を通る経路に転流し、電流Ｉｃが流れて、機械式断路器２−２に流れる事故電流Ｉ_Ａの略ゼロ電流状態を作りだす。

或いは、第２の方法として、転流装置７Ｔ−２に流れている電流がゼロになるように動作させる場合は、転流装置７Ｔ−２は、例えば、結合点ｊとｊ２を通り、転流装置７−２、半導体遮断器４、整流装置５−２、機械式断路器２−２のこれらを一巡する閉回路に電流Ｉｃｃを流す。結合点ｊとｊ２を通る閉回路に電流Ｉｃｃが流れると、機械式断路器２−２に流れる事故電流Ｉ_Ａが打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。

上記の何れかの方法により、機械式断路器２−２に流れていた事故電流Ｉ_Ａが半導体遮断器４に転流されて、電流Ｉｃが流れる。このように機械式断路器２−２と転流装置７−２に流れる電流がゼロ電流状態になれば、機械式断路器２−２をオフ状態に遷移させることができる。

次に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させて、その後、半導体遮断器４をオフ状態にする。半導体遮断器４をオフ状態にすることにより、半導体遮断器４の両端に発生するエネルギーは、アレスタ４０で消費される。

なお、制御部９は、事故電流Ｉ_Ａが半導体遮断器４に転流された後に、転流装置７−２をオフ状態に、または、動作を止めた状態に遷移させてよい。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。

実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、転流装置７Ｔは、直流送電線路１１における合流点ｊ３−１と結合点ｊとの間である第１区間、および直流送電線路１２における合流点ｊ３−２と結合点ｊとの間である第２区間とにそれぞれ設けられることにより、転流装置７Ｔ−１が直流送電線路１１に設けられ、転流装置７Ｔ−２が直流送電線路１２に設けられる直流送電回路において、直流電流遮断装置１が、直流送電線路１１または直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。また、直流送電線路１１における合流点ｊ３−３と結合点ｊとの間である第３区間に、さらに転流装置７Ｔが設けられることにより、転流装置７Ｔ−３が直流送電線路１３に設けられる直流送電回路において、直流電流遮断装置１が、直流送電線路１３に流れる電流を遮断することができる。なお、図７に示す区間Ｓｅｃ１は、第１区間の一例であり、区間Ｓｅｃ２は第２区間の一例であり、区間Ｓｅｃ３は、第３区間の一例である。

また、整流装置５−１は、補助線路２１に設けられ、直流送電線路１１から転流装置７が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる。整流装置５−２は、補助線路２２に設けられ、直流送電線路１１から転流装置７が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられることにより、転流を制限することなく、転流とは異なる方向の電流を制限することができる。

なお、転流装置７Ｔは、各直流送電線に流れる電流を半導体遮断器４に転流させる機能を持つものであり、少なくとも定格電流が連続して流れるように構成されている。このような転流装置７Ｔの構成は、図８に示したものに限定されない。例えば、図８（ａ）に示した転流装置７Ｄの半導体スイッチング素子７５は、片方向の電流の導通状態を制御可能なものであるが、双方向の電流の導通状態を制御可能なものであってもよい。

また、半導体遮断器４は、半導体スイッチング素子４１を、片方向の電流の導通状態を制御可能であってもよく、双方向の電流の導通状態を制御可能なものであってもよい。このような半導体遮断器４は、双方向に導通可能な状態、或いは、一方向のみに導通可能な状態の何れかの導通状態を有するものであってよい。

また、制御部９は、機械式断路器２と、半導体遮断器４と、転流装置７Ｔについて、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する。制御部９は、直流送電線路１１または直流送電線路１２に系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２と転流装置７Ｔをオン状態、半導体遮断器４をオフ状態として動作させる。制御部９は、系統事故が発生した場合には、半導体遮断器４をオン状態に移行することにより、半導体遮断器４に電流を転流させる。さらに、制御部９は、略ゼロ電流状態になった機械式断路器２−１または２−２をオフ状態に移行させて、そののち半導体遮断器４をオフ状態にする。これにより、直流送電線路１１または直流送電線路１２の電流を定常動作時に流すように配置された転流装置７Ｔ−１または７Ｔ−２を、オフ状態にすることにより転流を開始することができる。

（第５の実施形態）
図９を参照して、第５の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図９は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１との相違点を中心に説明する。

図９に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１から２−３と、機械式断路器２Ａ−１から２Ａ−３と、変流器３−１から３−３と、半導体遮断器４と、整流装置５−１から５−３と、転流装置７−１から７−３と、制御部９とを備える。機械式断路器２Ａ−１は、第４機械式断路器の一例であり、機械式断路器２Ａ−２は、第５機械式断路器の一例であり、機械式断路器２Ａ−３は、第６機械式断路器の一例である。

直流電流遮断装置１を適用する直流送電回路には、直流送電線路１１から１３と、直流送電線路１１から１３が電気的に結合する結合点ｊ（第１結合点）とが含まれる。

直流電流遮断装置１は、さらに共通補助線路２０と、補助線路２１（第１補助線路）と、補助線路２２（第２補助線路）と、補助線路２３（第３補助線路）と、補助線路２４（第４補助線路）と、補助線路２５（第５補助線路）と、補助線路２６（第６補助線路）と、を備える。

機械式断路器２Ａ−１は、直流送電線路１１において機械式断路器２−１に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。機械式断路器２Ａ−２は、直流送電線路１２において機械式断路器２−２に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。機械式断路器２Ａ−３は、直流送電線路１３において機械式断路器２−３に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。

例えば、直流送電線路１１において、機械式断路器２は、電流を遮断する機能を持つ遮断器であり、機械式断路器２Ａは、高耐圧を持つ断路器である。

補助線路２４の第１端は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２Ａ−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−１（第４位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２５の第１端は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２Ａ−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−２（第５位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２６の第１端は、直流送電線路１３のなかで機械式断路器２Ａ−３に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−３（第６位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２４の第２端と、補助線路２５の第２端と、補助線路２６の第２端は、結合点ｊ２（第２結合点）に電気的に接続される。つまり、補助線路２１は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２−１と機械式断路器２Ａ−１との間に位置する合流点ｊ３−１と、結合点ｊ２との間に設けられ、合流点ｊ３−１と結合点ｊ２に電気的に接続される。補助線路２２と補助線路２３についても同様である。

整流装置５−１は、補助線路２４に、直流送電線路１１から転流装置７が転流させた電流が補助線路２４に流れることを許容する向きに向けて設けられる。整流装置５−２は、補助線路２５に、直流送電線路１２から転流装置７が転流させた電流が補助線路２５に流れることを許容する向きに向けて設けられる。整流装置５−３は、補助線路２６に、直流送電線路１３に係る転流による電流が補助線路２６に流れることを許容する向きに向けて設けられる。例えば、整流装置５−１は、結合点ｊ２から合流点ｊ５に向かう方向に順方向電流を流すように設けられる。整流装置５−２と５−３についても同様である。

共通補助線路２０は、結合点ｊと結合点ｊ２との間を電気的に接続する。共通補助線路２０には、半導体遮断器４が設けられる。なお、共通補助線路２０に半導体遮断器４が設けられる位置は、合流点ｊ４と結合点ｊ２との間である。なお、合流点ｊ４は、補助線路２１から２３と、共通補助線路２０とが電気的に接続される位置に配置される。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２−１から２−３と、機械式断路器２Ａ−１から２Ａ−３とをオン状態、半導体遮断器４（第１ユニット）と全ての転流装置７（第２ユニット）とをオフ状態に制御する。直流送電線路１１から１３のそれぞれに流れる電流は、機械式断路器２と機械式断路器２Ａのそれぞれを通じて伝送される。

制御部９は、直流送電線路１１から１３の何れかに系統事故が発生した場合には、系統事故が発生した少なくとも１つの直流送電線路に流れる電流を、下記の手順に従い遮断する。ここでは、図９に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により、機械式断路器２−２と機械式断路器２Ａ−２に事故電流Ｉ_Ａが流れる。

まず、変流器３−２が検出した事故電流Ｉ_Ａの検出結果に基づいて、制御部９は、系統事故が発生したことを検出する。

制御部９は、系統事故を検出すると、半導体遮断器４をオン状態に移行させて、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７−２を動作可能な状態（オン状態）に移行させる。これにより、結合点ｊを通り、転流装置７−２、機械式断路器２−２のこれらを一巡する閉回路が形成される。結合点ｊを通る閉回路に電流Ｉｃｃが流れると、機械式断路器２−２に流れる事故電流Ｉ_Ａが打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。

上記の通り、系統事故が発生した直流送電線路１２に属する機械式断路器２−２は、転流装置７−２を含む上記の閉回路内に存在する。機械式断路器２−２に流れていた事故電流Ｉ_Ａが半導体遮断器４に転流されて、整流装置５−２を通る電流Ｉｃが流れる。このように機械式断路器２−２がゼロ電流状態になれば、機械式断路器２−２をオフ状態に遷移させることができる。

次に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させる。さらに、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２Ａ−２をオフ状態に移行させて、その後、半導体遮断器４をオフ状態にする。半導体遮断器４をオフ状態にすることにより、半導体遮断器４の両端に発生するエネルギーは、アレスタ４０で消費される。

なお、制御部９は、事故電流Ｉ_Ａが半導体遮断器４に転流された後に、転流装置７−２をオフ状態に遷移させる。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。

なお、上記の動作は、他の直流送電線の場合も同様である。半導体遮断器４は、１つであり、各直流送電線に対して共通化されている。このように、直流送電線路１１から１３のいずれの直流送電線で系統事故が発生した場合でも、１つの半導体遮断器４によって、系統事故が起きた直流送電線を切り離すことができる。

実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、機械式断路器２Ａ−１は、直流送電線路１１において機械式断路器２−１に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。機械式断路器２Ａ−２は、直流送電線路１２において機械式断路器２−２に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。補助線路２４は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２Ａ−１に対して結合点ｊ１とは反対側に位置した合流点ｊ５−１と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２５は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２Ａ−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−２と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。これにより、機械式断路器２Ａ−１と２Ａ−２と機械式断路器２−１とから２−２とを備える直流送電回路において、直流送電線路１１または直流送電線路１２に生じた事故電流Ｉ_Ａを、補助線路２４または補助線路２５を含む経路に転流させることができる。

なお、実施形態における第１ユニットは、半導体遮断器４であり、第２ユニットは、転流装置７であることにより、半導体遮断器４が、直流送電線路１１または直流送電線路１２に係る転流による電流を遮断することができる。

（第６の実施形態）
図１０を参照して、第６の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図１０は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１、図９との相違点を中心に説明する。

図１０に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２−１から２−３と、機械式断路器２Ａ−１から２Ａ−３と、変流器３−１から３−３と、半導体遮断器４と、整流装置５−１から５−３と、整流装置５Ａと、転流装置７−１から７−３と、制御部９とを備える。

補助線路２１の第１端は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２Ａ−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−１（第１位置）に電気的に接続される。補助線路２２の第１端は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２Ａ−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−２（第２位置）に電気的に接続される。補助線路２３の第１端は、直流送電線路１３のなかで機械式断路器２Ａ−３に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−３（第３位置）に電気的に接続される。少なくとも補助線路２１の第２端と、補助線路２２の第２端と、補助線路２３の第２端は、結合点ｊ２（第２結合点）に電気的に接続される。

また、補助線路２４は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−１（第４位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２５は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−２（第５位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。補助線路２６は、直流送電線路１３のなかで機械式断路器２−３に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ５−３（第６位置）と、結合点ｊ２とに電気的に接続される。

機械式断路器２−１は、直流送電線路１１において機械式断路器２Ａ−１に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。機械式断路器２−２は、直流送電線路１２において機械式断路器２Ａ−２に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。機械式断路器２−３は、直流送電線路１３において機械式断路器２Ａ−３に対して結合点ｊとは反対側に設けられる。

機械式断路器２Ａ−１は、第１機械式断路器の一例であり、機械式断路器２Ａ−２は、第２機械式断路器の一例であり、機械式断路器２Ａ−３は、第３機械式断路器の一例である。機械式断路器２−１は、第４機械式断路器の一例であり、機械式断路器２−２は、第５機械式断路器の一例であり、機械式断路器２−３は、第６機械式断路器の一例である。

実施形態において、共通補助線路２０に半導体遮断器４と整流装置５Ａとが設けられる位置は、結合点ｊと結合点ｊ２との間である。なお、結合点ｊ２は、補助線路２１から２６と、共通補助線路２０とが電気的に接続される位置に配置される。

実施形態の転流装置７は、例えば、前述の図３に示した転流装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃを適用できる。なお、転流装置７は、その合流点ｊ２側が合流点ｊ３−２側に対して高電位になるように設けられている。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。
図１０に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により事故電流ＩＡが流れる。

制御部９は、系統事故を検出すると、半導体遮断器４をオン状態に移行させて、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７−２を動作可能な状態（オン状態）に移行させる。これにより、結合点ｊを通り、転流装置７−２、整流装置５−２、機械式断路器２−２Ａのこれらを一巡する閉回路が形成される。結合点ｊを通る閉回路に電流Ｉｃｃが流れると、機械式断路器２−２と機械式断路器２Ａ−２とに流れる事故電流ＩＡが打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。

上記の通り、系統事故が発生した直流送電線路１２に属する機械式断路器２−２は、転流装置７−２を含む上記の閉回路内に存在する。機械式断路器２−２に流れていた事故電流ＩＡが半導体遮断器４に転流されて、整流装置５−２を通る電流Ｉｃが流れる。このように機械式断路器２−２がゼロ電流状態になれば、機械式断路器２−２をオフ状態に遷移させることができる。

次に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２−２をオフ状態に移行させる。さらに、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２Ａ−２をオフ状態に移行させて、その後、半導体遮断器４をオフ状態にする。半導体遮断器４をオフ状態にすることにより、半導体遮断器４の両端に発生するエネルギーは、アレスタ４０で消費される。

なお、制御部９は、事故電流ＩＡが半導体遮断器４に転流され、機械式断路器２−２と機械式断路器２Ａ−２をオフ状態に移行させた後に、転流装置７−２をオフ状態に遷移させる。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。なお、上記の動作は、他の直流送電線の場合も同様である。

実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、機械式断路器２Ａ−１が第１機械式断路器の一例であり、機械式断路器２Ａ−２が第２機械式断路器の一例であり、機械式断路器２−１が第４機械式断路器の一例であり、機械式断路器２−２が第５機械式断路器の一例であり、さらに、第１ユニットが転流装置７であり、第２ユニットが半導体遮断器４であることにより、転流装置７が、直流送電線路１１または直流送電線路１２に係る電流を転流させることができる。

（第７の実施形態）
図１１と図１２を参照して、第７の実施形態に係る直流電流遮断装置について説明する。図１１は、実施形態に係る直流電流遮断装置の構成図である。図１０との相違点を中心に説明する。

図１１に示す直流電流遮断装置１は、機械式断路器２Ｂ−１から２Ｂ−３と、機械式断路器２Ａ−１から２Ａ−３と、変流器３−１から３−３と、転流装置（Ｃ）７Ｅ−１から７Ｅ−３と、共振器（ＬＣ）８と、制御部９とを備える。

第６の実施形態の事例との違いを整理する。実施形態の直流電流遮断装置１は、半導体遮断器（Ｓ）４と、整流装置５−１から５−３と、整流装置５Ａと、補助線路２４から２６と、を備えずに、これに代えて、共振器８を備えている。共振器８は共振回路の一例である。また、機械式断路器２と、転流装置７の種別がそれぞれ異なる。

共通補助線路２０には、共振器８が設けられ、共振器８が結合点ｊとｊ２の間に接続されている。

図１２は、実施形態の共振器８の構成図である。図１２に示すように共振器８は、コンデンサ８１とリアクトル８２とを含む直列共振回路の一例である。コンデンサ８１とリアクトル８２とにより定まる周波数で共振する。

図１１に示すように、補助線路２１には転流装置７Ｅ−１が設けられ、補助線路２２には転流装置７Ｅ−２が設けられ、補助線路２３には転流装置７Ｅ−３が設けられている。例えば、転流装置７Ｅ−１から７Ｅ−３は、前述の図８（ｂ）に示したフルブリッジ型の転流装置７Ｅで構成され、正負の電圧を出力可能に構成されている。転流装置７Ｅ−１から７Ｅ−３は、共振器８の電流振動を拡大するように動作する。

例えば、機械式断路器２Ｂ−１から２Ｂ−３は、互いに同じ構造で構成されており、電流を遮断する機能を持つ遮断器である。機械式断路器２Ａ−１から２Ａ−３は、互いに同じ構造で構成されており、高耐圧特性を持つ断路器である。

ここで、実施形態の直流電流遮断装置１の作用について説明する。
図１１に示すように、直流送電線路１２に系統事故が生じた場合を仮定して説明する。上記の系統事故により事故電流Ｉ_Ａが流れる。

制御部９は、前述したように系統事故を検出すると、系統事故が発生した直流送電線路１２に対応する転流装置７Ｅ−２を動作可能な状態（オン状態）に移行させる。これにより、転流装置７Ｅ−２は、共振器８の共振電流を拡大可能になる。この場合、結合点ｊを通り、共振器８、転流装置７Ｅ−２、機械式断路器２Ｂ−２のこれらを一巡する閉回路が形成される。結合点ｊを通る閉回路に、共振による電流Ｉｃｃが流れ、その電流Ｉｃｃの振幅が拡大されると機械式断路器２Ｂ−２と機械式断路器２Ａ−２とに流れる事故電流Ｉ_Ａと打ち消しあって、略ゼロ電流状態が生じる。

上記の通り、系統事故が発生した直流送電線路１２に属する機械式断路器２Ｂ−２は、転流装置７Ｅ−２を含む上記の閉回路内に存在する。機械式断路器２Ｂ−２に流れていた事故電流ＩＡが転流装置７Ｅ−２によって制限されて、転流装置７Ｅ−２を通る電流Ｉｃが流れる。このように機械式断路器２Ｂ−２がゼロ電流状態になれば、機械式断路器２Ｂ−２をオフ状態に遷移させることができる。

次に、制御部９は、機械式断路器２Ｂ−２をオフ状態に移行させる。機械式断路器２Ｂ−２をオフ状態にすることにより機械式断路器２Ｂ−２の電気接点間に発生するエネルギーは、アレスタ２０２で消費される。

制御部９は、機械式断路器２Ｂ−２をオフ状態に移行させ後、転流装置７Ｅ−２の動作状態を停止させる。

最後に、制御部９は、ゼロ電流状態になった機械式断路器２Ａ−２をオフ状態に移行させる。

上記の手順により、直流電流遮断装置１は、系統事故が発生した直流送電線路１２に流れる電流を遮断することができる。

なお、上記の動作は、他の直流送電線の場合も同様である。共振器８は、１つであり、各直流送電線に対して共通化されている。これにより、共振器８を直流送電線ごとに設けることが不要になり、より簡素に構成することができる。

また、直流電流遮断装置１は、１つの半導体遮断器４も含まずに構成されており、これに代わり追加されたものは、共振器８である。共振器８は、受動部品の組み合わせで構成されており、半導体遮断器４に比べるとより簡素に構成できる。

なお、直流送電線路１１から１３のいずれの直流送電線で系統事故が発生した場合でも、系統事故が起きた直流送電線を切り離すことができる。

実施形態によれば、直流電流遮断装置１は、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、少なくとも直流送電線路１１と直流送電線路１２とが結合点ｊで互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられる。直流電流遮断装置１は、機械式断路器２Ｂ−１と２Ｂ−２と、補助線路２１と、補助線路２２と、共通補助線路２０と、共振器８と、転流装置７−１と７−２と、を持つ。機械式断路器２Ｂ−１は、直流送電線路１１に設けられる。機械式断路器２Ｂ−１は、直流送電線路１２に設けられる。補助線路２１は、直流送電線路１１のなかで機械式断路器２Ｂ−１に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−１に電気的に接続される。補助線路２２は、直流送電線路１２のなかで機械式断路器２Ｂ−２に対して結合点ｊとは反対側に位置した合流点ｊ３−２に電気的に接続される。共通補助線路２０は、補助線路２１および補助線路２２が電気的に接続される結合点ｊ２と、結合点ｊとの間に電気的に接続される。共振器８は、共通補助線路２０に設けられ、振動する信号を出力する。転流装置７−１と７−２は、直流送電線路１１または補助線路２１である第１線路と、直流送電線路１２または補助線路２２である第２線路とにそれぞれ設けられる。転流装置７−１と７−２は、所定の条件が満たされた場合に直流送電線路１１または直流送電線路１２を流れる電流を転流させる。これにより、転流装置７−１と７−２は、共振器８から供給される信号に基づいて生成された電圧が所定の電圧を超えた場合に転流を開始させることができる。

なお、制御部９は、機械式断路器２Ｂと、転流装置７について、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する。制御部９は、直流送電線路１１または直流送電線路１２に系統事故が生じるまでの定常動作時には、機械式断路器２Ｂをオン状態、転流装置７をオフ状態として動作させる。制御部９は、系統事故が発生した場合には、転流装置７−１または７−２を動作させ共振器８と転流装置７−１または７−２を含む電流閉回路内に存在し、系統事故が発生した直流送電線路に属する機械式断路器２に流れる電流の略ゼロ電流状態を作りだし、略ゼロ電流状態になった機械式断路器２Ｂ−１または２Ｂ−２をオフ状態に移行させることにより、系統事故が起きた直流送電線を切り離すことができる。

少なくとも上記の何れかの実施形態によれば、直流電流遮断装置は、少なくとも第１直流送電線路と第２直流送電線路とが第１結合点で互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられる。直流電流遮断装置は、第１機械式断路器と、第２機械式断路器と、第１補助線路と、第２補助線路と、共通補助線路と、第１ユニットと、第２ユニットと、を持つ。第１機械式断路器は、前記第１直流送電線路に設けられる。第２機械式断路器は、前記第２直流送電線路に設けられる。第１補助線路は、前記第１直流送電線路のなかで前記第１機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第１位置に電気的に接続される。第２補助線路は、前記第２直流送電線路のなかで前記第２機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第２位置に電気的に接続される。共通補助線路は、前記第１補助線路および前記第２補助線路が電気的に接続される第２結合点と、前記第１結合点との間に電気的に接続される。第１ユニットは、前記共通補助線路に設けられる。第２ユニットは、前記第１直流送電線路または前記第１補助線路である第１線路と、前記第２直流送電線路または前記第２補助線路である第２線路とにそれぞれ設けられる。前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方は、少なくとも１つの半導体スイッチング素子を有して電流を遮断可能な半導体遮断器である。前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方は、所定の条件が満たされた場合に前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路を流れる電流を、前記半導体遮断器に流すように転流させる転流装置である。これにより、複数の直流送電線の結合点において、何れかの直流送電線に流れる事故電流を遮断するための直流電流遮断装置を、より簡素に構成することができる。

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。

なお、上記の実施形態では、直流送電回路の正極側に機械式断路器２を設けた事例について説明したが、正極側に代えて負極側に機械式断路器２を設けること、あるいは、正極と負極の双方に遮断する機械式断路器２を設けること、を制限するものではない。

１１，１２，１３，１４…直流送電線路（直流送電線）
１…直流電流遮断装置（直流電流遮断装置）
２，２Ａ，２Ｂ…機械式断路器（機械接点式電流断路器）
３…変流器
４…半導体遮断器
４０…アレスタ
４１…半導体スイッチング素子
４３…補助半導体遮断器
５，５Ａ…整流装置
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｔ…転流装置
７１…コンデンサ
７２，７４，７５…半導体スイッチング素子
７３…整流器
８…共振回路
８１…コンデンサ
８２…リアクトル
９…直流電流遮断装置
１０…変換器
１０Ａ…半導体変換器
１０Ｂ…変圧器
１０Ｃ…機械接点式電流断路器
１０Ｄ…コンデンサ
ｊ，ｊ２…結合点
ｊ３，ｊ４，ｊ５…合流点

Claims (20)

1. 少なくとも第１直流送電線路と第２直流送電線路とが第１結合点で互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられ、
   前記第１直流送電線路に設けられる第１機械式断路器と、
   前記第２直流送電線路に設けられる第２機械式断路器と、
   前記第１直流送電線路のなかで前記第１機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第１位置に電気的に接続される第１補助線路と、
   前記第２直流送電線路のなかで前記第２機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第２位置に電気的に接続される第２補助線路と、
   前記第１補助線路および前記第２補助線路が電気的に接続される第２結合点と、前記第１結合点との間に電気的に接続される共通補助線路と、
   前記共通補助線路に設けられる第１ユニットと、
   前記第１直流送電線路または前記第１補助線路である第１線路と、前記第２直流送電線路または前記第２補助線路である第２線路とにそれぞれ設けられる第２ユニットと、
   を備え、
   前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方は、少なくとも１つの半導体スイッチング素子を有して電流を遮断可能な半導体遮断器であり、
   前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方は、所定の条件が満たされた場合に前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路を流れる電流を、前記半導体遮断器に流すように転流させる転流装置である、
   直流電流遮断装置。
2. 前記直流送電回路は、前記第１結合点に電気的に接続された第３直流送電線路を有し、
   前記直流電流遮断装置は、
   前記第３直流送電線路に設けられる第３機械式断路器と、
   前記第３直流送電線路のなかで前記第３機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第３位置に電気的に接続される第３補助線路と、
   をさらに備え、
   前記第２ユニットは、前記第３直流送電線路または前記第３補助線路である第３線路にも設けられる、
   請求項１に記載の直流電流遮断装置。
3. 前記第１ユニットは、前記半導体遮断器であり、
   前記第２ユニットは、前記転流装置である、
   請求項１に記載の直流電流遮断装置。
4. 前記転流装置は、前記第１補助線路と前記第２補助線路とにそれぞれ設けられる、
   請求項３に記載の直流電流遮断装置。
5. 前記第１補助線路に設けられ、前記転流装置が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる第１整流素子と、
   前記第２補助線路に設けられ、前記転流装置が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる第２整流素子と、
   をさらに備える請求項４に記載の直流電流遮断装置。
6. 前記転流装置は、前記第１直流送電線路における前記第１位置と前記第１結合点との間である第１区間、および前記第２直流送電線路における前記第２位置と前記第１結合点との間である第２区間とにそれぞれ設けられる、
   請求項３に記載の直流電流遮断装置。
7. 前記第１補助線路に設けられ、前記転流装置が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる第１整流素子と、
   前記第２補助線路に設けられ、前記転流装置が転流させた電流が流れることを許容する向きに設けられる第２整流素子と、
   をさらに備える請求項６に記載の直流電流遮断装置。
8. 前記第１ユニットは、前記転流装置であり、
   前記第２ユニットは、前記半導体遮断器であり、前記第１補助線路と前記第２補助線路とにそれぞれ設けられる、
   請求項１に記載の直流電流遮断装置。
9. 前記転流装置が転流させた電流が流れることを許容する向きに前記第１ユニットと電気的に直列に設けられる整流素子、
   をさらに備えた、
   請求項８に記載の直流電流遮断装置。
10. 前記第１直流送電線路において前記第１機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に設けられる第４機械式断路器と、
    前記第２直流送電線路において前記第２機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に設けられる第５機械式断路器と、
    前記第１直流送電線路のなかで前記第４機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第４位置と、前記第２結合点とに電気的に接続される第４補助線路と、
    前記第２直流送電線路のなかで前記第５機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第５位置と、前記第２結合点とに電気的に接続される第５補助線路と、
    をさらに備えた、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
11. 前記第１ユニットは、前記半導体遮断器であり、
    前記第２ユニットは、前記転流装置である、
    請求項１０に記載の直流電流遮断装置。
12. 前記共通補助線路に前記半導体遮断器が設けられる位置は、前記第１補助線路と前記第２補助線路と、前記共通補助線路とが電気的に接続される位置と前記第２結合点との間である、
    請求項１０に記載の直流電流遮断装置。
13. 前記転流装置は、
    １個の半導体スイッチング素子、または直列、あるいは並列に接続される複数の半導体スイッチング素子を備える、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
14. 前記転流装置は、複数の半導体スイッチング素子を直列に接続した１つ以上のレグ、あるいは、１つ以上の半導体スイッチング素子と１つ以上の整流素子とを直列に接続した１つ以上のレグの何れか２つのレグと、少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたフルブリッジユニットを、１個または２個以上を直列に接続してなる、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
15. 前記転流装置は、複数の半導体スイッチング素子を直列に接続したレグ、あるいは、少なくとも１つの半導体スイッチング素子と少なくとも１つの整流素子とを直列に接続したレグの何れか１つのレグと、少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたハーフブリッジユニットを、１個または２個以上直列に接続してなる、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
16. 前記半導体遮断器は、２個以上の半導体スイッチング素子を有しており、
    当該２個以上の半導体スイッチング素子は、当該２個以上の半導体スイッチング素子の極性の向きが一律に揃えられて直列、あるいは並列に接続される、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
17. 前記第１機械式断路器と、前記第２機械式断路器と、前記第１ユニットと、前記第２ユニットとについて、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する制御部
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路に系統事故が生じるまでの定常動作時には、前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器とをオン状態、前記第１ユニットと前記第２ユニットとをオフ状態に制御して、
    前記系統事故が発生した場合には、前記第１ユニットと、前記第１直流送電線路と前記第２直流送電線路のなかの前記系統事故が発生した直流送電線路に対応する前記第２ユニットとをオン状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線路に属する機械式断路器であって、前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器のなかの何れかの機械式断路器に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、
    前記略ゼロ電流状態になった前記機械式断路器をオフ状態に移行させ、
    前記第１ユニットと、前記系統事故が発生した直流送電線路に対応する前記第２ユニットをオフ状態にする、
    請求項１に記載の直流電流遮断装置。
18. 前記第１機械式断路器と、前記第２機械式断路器と、前記半導体遮断器と、前記転流装置について、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する制御部
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路に系統事故が生じるまでの定常動作時には、前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器と前記転流装置とをオン状態、前記半導体遮断器をオフ状態として動作させ、
    前記系統事故が発生した場合には、前記半導体遮断器をオン状態に移行し前記転流装置をオフ状態に移行することにより、前記半導体遮断器に電流を転流させ、
    略ゼロ電流状態になった前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器の何れかをオフ状態に移行させ、
    前記半導体遮断器をオフ状態にする、
    請求項６に記載の直流電流遮断装置。
19. 少なくとも第１直流送電線路と第２直流送電線路とが第１結合点で互いに電気的に接続される直流送電回路に設けられ、
    前記第１直流送電線路に設けられる第１機械式断路器と、
    前記第２直流送電線路に設けられる第２機械式断路器と、
    前記第１直流送電線路のなかで前記第１機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第１位置に電気的に接続される第１補助線路と、
    前記第２直流送電線路のなかで前記第２機械式断路器に対して前記第１結合点とは反対側に位置した第２位置に電気的に接続される第２補助線路と、
    前記第１補助線路および前記第２補助線路が電気的に接続される第２結合点と、前記第１結合点との間に電気的に接続される共通補助線路と、
    前記共通補助線路に設けられ、振動する電流を出力する共振器と、
    前記第１補助線路と前記第２補助線路とにそれぞれ設けられ、所定の条件が満たされた場合に前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路を流れる電流を転流させる転流装置と、
    直流電流遮断装置。
20. 前記第１機械式断路器と、前記第２機械式断路器と、前記転流装置とについて、電流を遮断する状態のオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、それぞれの状態をそれぞれ制御する制御部
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記第１直流送電線路または前記第２直流送電線路に系統事故が生じるまでの定常動作時には、前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器とをオン状態、前記転流装置をオフ状態として動作させ、
    前記系統事故が発生した場合には、前記転流装置を動作させ前記共振器と前記転流装置を含む電流閉回路内に存在し前記系統事故が発生した直流送電線路に属する機械式断路器であって、前記第１機械式断路器と前記第２機械式断路器のなかの少なくとも何れかの機械式断路器に流れる電流の略ゼロ電流状態を作りだし、
    前記略ゼロ電流状態になった前記機械式断路器をオフ状態に移行させる、
    請求項１９に記載の直流電流遮断装置。

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