限流遮断器
【課題】限流性能を向上し、装置の小型化、コスト低減を実現可能とする限流遮断器の提供。
【解決手段】直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチ（１０１、１０２）と、第１の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第１のダイオード（１１１）、第１のスナバ回路（１２１）、及び、第１の限流インピーダンス（１３１）と、前記第２機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第２のダイオード（１１２）、第２のスナバ回路（１２２）、及び、第２の限流インピーダンス（１３２）と、を備え、前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている。
【解決手段】直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチ（１０１、１０２）と、第１の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第１のダイオード（１１１）、第１のスナバ回路（１２１）、及び、第１の限流インピーダンス（１３１）と、前記第２機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第２のダイオード（１１２）、第２のスナバ回路（１２２）、及び、第２の限流インピーダンス（１３２）と、を備え、前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は限流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の故障時の電流をある値以下に抑制する限流遮断器は、能動型と受動型の２種類に分類される。
【０００３】
受動型は故障電流の自動検出と自動復帰を行う。能動型は、センサを用い、制御信号によって限流遮断器を動作させる。
【０００４】
代表的な限流遮断器は、アーク駆動型、半導体スイッチ型、ＬＣ共振型、整流器型の外に超伝導を利用したタイプがある。なお、限流遮断器は、故障電流を限流することが目的であるが、最終的には遮断を行う必要があり、遮断機能があることが望ましい。
【０００５】
図７は、アーク駆動型限流遮断器の一例である（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２）。
【０００６】
抵抗性の平行電極間にスイッチ（高速転流スイッチ）を開いてアークを点弧させ、アークに流れる電流と電極に流れる電流の作る磁場によってアークプラズマを高速で走行させ、電流を抑制する。図７の構成では、スイッチ（高速転流スイッチ）が２００ｕｓで動作し、高速である。このため、第１波から限流動作に入ることが出来る。一般に、アークを消弧させるためにスイッチ部は密閉容器に内に設置され、ＳＦ６ガスや窒素ガスなどの絶縁ガスが充填されている。開発状況としては、６．６ｋＶ／４００Ａ（三相）、短絡容量１５０ＭＶＡの装置が試作され、実験が行われている。
【０００７】
図８は、半導体方式の構成図の一例である（特許文献１の図１２、電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年）。
【０００８】
図８の構成は、機械式真空バルブ（ＶＣＢ；ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ：「真空遮断機」ともいう）と半導体スイッチ（ＧＴＯサイリスタ等）を複合して備えたものであり、「複合型半導体方式」とも呼ばれる。なお、図８の構成以外にも、並列２巻線型リアクトル複合方式などがある。
【０００９】
図８の限流遮断器の動作について説明する。通常は、機械スイッチ（ＶＣＢ）に電流が流れている。系統故障発生時には短絡電流を検出して、ＶＣＢがｏｐｅｎして、電極間にアークが発生する。同時に、半導体スイッチ（ＳＣＲ（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）やＧＴＯ（ｇａｔｅ ｔｕｒｎ ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ））にトリガー信号が入り、ＯＮ状態になる。すると、ＶＣＢのアークプラズマの電圧（＝数十ボルト程度）よりも、半導体スイッチのＯＮ電圧（＝数ボルト）は低いので、電流はＶＣＢから半導体スイッチに転流する。この転流時間は、回路の抵抗とインダクタンス及びアーク電圧とＯＮ電圧の差によって決まる。但し、アーク電圧は、時間的に速やかに変動し、オシロスコープ等で観測すると一種スパイクノイズのようである。これは、ＶＣＢ電極間に発生するアークプラズマが不安定であることが理由であり、転流によってＶＣＢの電流が減少してある閾値を下回ると急激に減少しＶＣＢに流れる電流はゼロになる。これによって、完全に転流は完成し、全ての電流が半導体スイッチに流れるようになる。
【００１０】
半導体スイッチには、「自己消弧型」のデバイスと、「非消弧型」のデバイスがあり、前者の例としてはＧＴＯがあり、後者はＳＣＲなどがある。
【００１１】
自己消弧型ではトリガー信号が途切れると、電流を遮断する機能が働く。しかしながら、その時に回路に流れている電流のエネルギーを全てデバイスが吸収する必要があるため（スナバ回路を含む）、場合によっては、デバイスを損傷することがあるため、デバイス特性を考慮したスナバ回路の設計が必要になる。
【００１２】
非消弧型デバイスでは、デバイス自身が電流を遮断する機能はないが、交流回路のため電流が反転し、ゼロを横切るときにトリガー信号が入っていないと、その時点以降は電流が流れなくなり、電流遮断を行う。これはダイオードの整流作用と同じ現象である。
【００１３】
以上のようにして、ＶＣＢ及び半導体スイッチで電流が流れなくなると、故障電流は全て、図８の過電圧抑制素子又は限流インピーダンスに流れる。インピーダンスが大であるため、故障電流を抑制し、限流作用が働く。
【００１４】
同様なタイプの限流遮断器としてＶＣＢを用いずに半導体スイッチのみで構成するもの（「純半導体方式」という）もある。純半導体方式では、常時、電流が半導体スイッチに流れ、半導体スイッチへのトリガー信号が入力されなくなると、遮断動作に移行し、限流インピーダンスに電流が転流し、限流作用が働く。
【００１５】
ＧＴＯやＳＣＲのＯＮ電圧は、２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度であり、機械スイッチＶＣＢのＯＮ電圧は数十ｍＶ程度である。このため、半導体スイッチの放熱が必要であり、機器が大型化する。送電網の電力損失も大きくなるという問題がある。半導体スイッチに利用するデバイスの大型化により、コストも上昇する。これが、機械スイッチ（＝ＶＣＢ）と並列接続を行った大きな理由である。
【００１６】
自己消弧型素子として、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が利用され、高速スイッチング動作可能であり、ＯＮ電圧も低い。
【００１７】
そして、半導体材料としてＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いると、放熱器などが不要になる等の特徴がある。しかしながらパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは、その耐電圧が、ＧＴＯやＳＣＲと比べて低く、電流も小さい。このため、大電力制御への応用は、先の話しである。
【００１８】
以上の外には、超伝導材料を利用して、超伝導状態と常伝導状態のＳ／Ｎ転移現象を利用して回路のインピーダンスを大電流には大きくなるようにして事故電流を抑制する方式も開発が行われている。
【００１９】
これは、高速動作することや事故検出を行わなくても良い能動型限流遮断器である特徴があるが、超伝導状態を保持するための冷凍機の消費電力が大であること、コストが高いことなどから、現時点では実用化の目途は立っていない。
【００２０】
図９に示す例は、限流遮断器ではないが、現在広く使われている、気中遮断器の消弧部の断面構造を示している（電気学会編「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５５，２００１年より引用）。気中遮断器は定格電流が２００Ａ〜６ｋＡ、定格遮断電流５〜１２５ｋＡまでの機器が用いられている。この種の気中遮断器は遮断機能だけでなく、アークプラズマの消弧作用を通じて限流機能があることも大きな特徴である。遮断動作にはいると、スイッチ部が開になり、電極間でアークが発生する。図９の隔壁またはひだと、ディアイオングリッドの部位にアークプラズマがぶつかる。アーク電流自身が作る磁場、及び、吹消しコイルの作る磁場とアークプラズマ電流による電磁力によって吹き飛ばされるためである。
【００２１】
隔壁は、電圧の低い家庭用などやＡＣ６００Ｖまでの機器では鉄が、図９のような構造で用いられている。アークプラズマがぶつかると、アークは、急激に冷やされるため、温度が下がり、アークプラズマの抵抗が大きくなると同時に、冷やされるため、プラズマ内のイオンと電子が再結合によって、電流キャリアが減少して、抵抗が急激に大きくなる。このため、ＯＮ電圧が急激に上昇し、限流作用が現れる。
【００２２】
具体的な構造は、図１０（「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５６より引用）に示すようなものとされ、故障電流を検知して高速（半サイクルから１サイクル）で遮断動作を行う。動作時間は、ＶＣＢなどと比べて１／１０以下であり、大型のＧＣＢ（ガス遮断機）に比べて、２桁近く、速く動作をする。可動部の質量が小さく、駆動機構の力が大きいことによる。家庭や工場で多用されており、“Ｎｏ Ｆｕｓｅ Ｂｒｅａｋｅｒ”（ノーヒューズブレーカ：ＮＦＢ）と呼ばれ、受電側に取り付けられる。ＮＦＢは、事故検出回路を内蔵し、漏電から短絡事故などの大電流までを検出して遮断する能力がある。なお、ＮＦＢは、電圧がＡＣ６００Ｖまでの機種が入手できる。より高電圧ではＶＣＢが利用されるのが一般的になっている。
【００２３】
【特許文献１】特開２００２−３２５３５５号公報（図１２）
【非特許文献１】電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２
【非特許文献２】電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、限流性能を向上し、装置の小型化、コスト低減を実現可能とする限流遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本願で開示される発明は前記課題を解決するため概略以下の構成とされる。
【００２６】
本発明の一のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第１のダイオード、第１のスナバ回路、及び、第１の限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第２のダイオード、第２のスナバ回路、及び、第２の限流インピーダンスと、を備え、前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、該アノード接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている。前記第１及び第２の機械スイッチはＮＦＢ型高速機械スイッチで構成してもよい。
【００２７】
本発明において、前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチに接続する配線が、相対的に高抵抗の配線材料を含む構成としてもよい。あるいは、前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチに接続する配線に相対的に高抵抗の抵抗体が挿入されている構成としてもよい。
【００２８】
本発明の他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、及び、スナバ回路と、を備えている。
【００２９】
本発明のさらに他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、スナバ回路、及び、限流インピーダンスとを備えている。
【００３０】
本発明のさらに他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、及び、スナバ回路と、を備えた構成を一ユニットとし、前記ユニットを複数直列に接続して構成される。
【００３１】
本発明において、前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている構成としてもよい。
【００３２】
本発明において、前記第１及び第２の機械スイッチ、前記ダイオード、前記スナバ回路の少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている構成としてもよい。
【００３３】
本発明において、前記容器において、前記第１及び第２の機械スイッチからのアークプラズマが接触しないように壁を備えている構成としてもよい。あるいは、前記容器が、前記容器に収容される前記機械スイッチが開状態になると開となる窓を備えている構成としてもよい。本発明において、前記容器内の圧は、大気圧よりも高く設定される。
本発明において、前記限流遮断器から前記限流インピーダンスを取りのぞいて遮断器を構成してもよい。この場合、第１、第２の機械スイッチの直列回路に直列形態に遮断スイッチを設けることを要しない。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする。
本発明において、前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている。
本発明において、前記絶縁カバーの、前記機械式スイッチ及びアークプラズマ発生領域側に対応する面を遮蔽カバーで覆う。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
直列接続された前記第１及び第２の機械スイッチに並列に、スイッチと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）の直列回路を備えている遮断器が提供される。
本発明によれば、
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１の限流インピーダンスの第１のスナバ回路の少なくとも１方と第１のダイオードの並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２の限流インピーダンスの第２のスナバ回路の少なくとも１方と第２のダイオードの並列回路と
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるかカソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている遮断器が提供される。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、又は、スナバ回路と限流インピーダンスの少なくとも１方とダイオードの並列回路と、
を備えた遮断器が提供される。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる遮断器が提供される。
本発明によれば、電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、限流性能を向上し、装置の小型化、コスト低減可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
上記した本発明について詳細に説述すべく添付図面を参照して以下に説明する。
【００３６】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の一実施形態の構成を示す図である。図１を参照すると、本実施形態は、半導体デバイスと機械スイッチの両方を用いた複合型半導体限流遮断器である。高速機械式スイッチ（１０１、１０２）を直列形態に接続し、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）の各々の両端間に、ダイオード（１１１、１１２）、スナバ回路（１２１、１２２）、限流インピーダンス（１３１、１３２）が並列に接続されている。ダイオード（１１１、１１２）はアノード同士が接続され、アノード接続点は高速機械式スイッチの接続点に接続されている。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００３７】
図１の本実施形態は、図８の構成とは以下の点が相違している。
【００３８】
ＶＣＢではなくて、直列接続した高速機械スイッチ１０を備えている。
【００３９】
また、半導体デバイスとして、ＳＣＲ、ＧＴＯの代わりに、ダイオード１１をそれぞれアノード同士を接続して用いる。
【００４０】
本実施形態においては、高速機械スイッチを用いることによって、事故が発生してから、限流動作に入る時間が短くなる。半導体スイッチとしてＳＣＲを用いると、電流遮断を行い限流動作に入るには、動作開示後次の電流ゼロまで待つ必要がある。一方、機械スイッチは高速で動作し、既製品で半サイクルから１サイクルであり、専用の機械スイッチでは２００ｕｓ（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄ）のものも知られている。
【００４１】
ＳＣＲなどの非自己消弧型素子を利用する場合、機械スイッチの開動作は、半サイクル以下の時間にする必要はない。限流遮断器では、既にその値を達成している。
【００４２】
ＶＣＢやＧＣＢ（Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）では、開動作の時間は、例えば０．１秒から１．０秒程度要するため、事故電流を検出してから、スイッチが開となるまでの時間は、数サイクルから数十サイクルになり、事故電流が増大し、熱的・機械的な損傷を電力網を作る機器に与えることになる。
【００４３】
本実施形態では、高速機械スイッチを利用することにより、図８に示した従来の複合型半導体方式の限流遮断器よりも、限流の高速性を向上している。限流遮断器は故障電流を検出するセンサを内蔵しており、スイッチの開動作を自動的に行う。既製品のＮＦＢは、ＡＣ６００Ｖまでの電圧に対応可能であり、より高電圧に対応するには、複数台直列に接続する。
【００４４】
本実施形態では、前述したように、半導体スイッチとして、ＧＴＯやＳＣＲ、ＩＧＢＴの代わりに、ダイオード１１を備えている。ダイオードは整流作用しかないが、図１のような構成にすることによって限流が行える。ダイオードは、順方向電圧ＶＦ以下では電流が流れない。ダイオードのオフ時抵抗（漏れ電流）は、高速機械スイッチ（ＮＦＢ）などの金属接点スイッチと比べて大である。
【００４５】
図８の従来構成では、半導体スイッチに対してトリガー信号を入れないと電流が流れないため、通常時の電流はゼロとなる。本実施形態のように、ダイオードを用いても、オフ時の電流をほとんどゼロにすることができる。図１２は、ダイオードのＶ−Ｉ特性図である。図１２に示すように、順方向電圧ＶＦが、機械スイッチの接点電圧（ＯＮ電圧Ｖｍ）よりも高いダイオードを選択する。ダイオードのアノード・カソード間の印加電圧がＶＦを超えると電流が流れる。機械スイッチのＯＮ電圧ＶｍがＶｍ＜ＶＦの場合、通常動作時には、ダイオードに電流は流れない。すなわち、ダイオードの劣化やダイオードの放熱対策等を特段に節約できる。順方向電圧ＶＦが低い場合、ダイオード側の配線に電気抵抗の高い材料（例えば、ステンレスなど）を利用して配線したり、抵抗を直列に挿入してもよい。この場合、ＮＦＢの接点電圧から高抵抗の電圧降下分、降圧された電圧が、ダイオードに印加される。
【００４６】
次に、本実施形態における、故障時の動作を説明する。故障電流を検知すると、高速機械スイッチが開になる。高速機械スイッチのアーク電圧はＶＣＢなどに比べて高いため、それ自体でも限流作用を発現するが、電流が型高速機械スイッチ１０側からダイオード１１側に転流する。図８の構成の場合にはトリガー信号を入れる必要があるが、図１の構成の場合、ダイオードは自動的に転流を開始する。したがって、本実施形態は、システム全体の信頼性を向上する。
【００４７】
本実施形態における転流時間は、ＶＣＢを用いた図８の従来構成よりも、１桁以上速くなる。理由は２つある。
【００４８】
第１の理由は、ダイオードの順方向電圧（０．６Ｖ程度）は、ＳＣＲやＧＴＯなどのＯＮ電圧（２．５Ｖから３．０Ｖ）に比べて数分の１であるためである。
【００４９】
第２の理由は、アーク電圧が、（気中遮断器型）の方が、ＶＣＢより１桁以上高いためである。
【００５０】
本実施形態においては、図８の構成よりも、電流は素速く転流する。ただし、交流回路であるため、転流は、ダイオードＡ（１１１）、ダイオードＢ（１１２）のいずれかにしか起こらない。転流が生じた高速機械スイッチには電流がゼロになり、電極は開き間のアークプラズマは消弧しているので、電極間の絶縁電圧が回復する。
【００５１】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転する。すると、転流が生じたダイオードにおいて、電流の向きが逆となるため、電流は流れない、この結果、全ての電流は転流が生じたダイオードに並列に接続されている限流インピーダンスに流れるため限流が始まる。そして、転流が起こらなかったダイオード側も、同様に、高速機械スイッチからダイオードに転流が始まり、その次の半サイクルには、同様に、全ての電流が限流インピーダンスに流れるため、限流が完全に始まる。
【００５２】
本実施形態では、図８の従来構成のような半導体スイッチのトリガー回路がなくなるため、信頼性の向上、コストの低減を可能としている。電力用半導体デバイスのコストは、電圧と電流をそれぞれ同じ値に対応させ、ダイオードのコストを１とすると、ＳＣＲは１０、ＧＴＯやＩＧＢＴは３０程度である。このため、本実施形態は、コストの低減を可能としている。一方、図８に示した限流遮断器は、高コストである。
【００５３】
＜実施形態２＞
図２は、本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。図２を参照すると、ダイオードＢ（１１２）が高速機械スイッチ１０２に対してのみ設けられている。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００５４】
第２の実施形態の動作について説明する。通常時は、高速機械スイッチ１０１、１０２に電流が流れ、ダイオードＢ（１１２）には電流が流れない（あるいは漏れ電流）。すなわち、図１の第１の実施形態と同様である。
【００５５】
故障電流を検知すると、２つの高速機械スイッチ１０１、１０２が開の状態になり、高速機械スイッチの電極間にアークプラズマが発生する。その時点での電流の向きがＢの方向である場合、ダイオードＢ（１１２）に電流が転流し、ダイオードＢ（１１２）と並列に接続されている高速機械スイッチ１０２の電極間のアークプラズマは消弧する。
【００５６】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転し、図２では、電流の向きＡで示す向きになる。すると、転流が生じたダイオードＢ（１１２）には電流は流れない。これによって、ダイオードＢ（１１２）に直列に接続されている高速機械スイッチ１０１の電極間のアークプラズマが消弧し、電極間に絶縁が回復する。全ての電流は転流が生じたダイオードＢ（１１２）に接続されている限流インピーダンス１３に流れるため限流が始まる。
【００５７】
同時に、そして、更に半サイクル経つと、２つの高速機械スイッチ１０１、１０２は、共に開状態で電極間も完全に絶縁を回復しているので、電流は完全に限流インピーダンス１３に流れることになる。このため、限流が完全に始まる。
なお、
【００５８】
＜実施形態３＞
図２に示す例では、高速機械スイッチ１０１、１０２が直列に接続されており、高速機械スイッチ１０１にはダイオードが接続されていないため、完全な遮断が行える回路にすることができる。これを、第３の実施形態として図３に示す。
【００５９】
図３に示す構成において、通常運転時は、図１、図２と同じである。故障電流を検出すると、高速機械スイッチ１０１、１０２が開になる。そして、電極間でアークプラズマが発生する。そして、電流の向きがＢ方向であると、ダイオードＢ（１１２）に電流が転流する。逆の時には、半サイクル待つことになる。そして、高速機械スイッチの電極間のアークプラズマは消弧し、限流インピーダンス１３２に電流が流れ、限流が始まる。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００６０】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転し、図３では、電流の向きはＡの向きになる。すると、転流が生じたダイオードＢ（１１２）には電流の向きが逆であるため電流は流れない。全ての電流は限流インピーダンス１３２に流れる。このため、電流値は大きく減少する。そして、電流は、高速機械スイッチ１０１に流れる。
【００６１】
機械スイッチには、遮断機能もあるので、大電流が流れないと、電流を次のゼロ点で遮断することができる。
【００６２】
図３の回路では、完全に電流は遮断されるので、限流動作から始まって事故時の遮断が完成する。
【００６３】
高速機械スイッチ（既製品）（６００Ｖ以下）を用いる場合、高電圧に対応するためには、下記の手法をとる。
【００６４】
図１及び図２の構成を一つの組として、これを直列接続する。この時、限流インピーダンス１３もそれぞれのスイッチに分けて接続する。図４に構成例を示す。ただし、図４には故障電流を検出するセンサ、制御系等は図示されない。
【００６５】
＜実施形態４＞
図４に示す実施形態において、高速機械スイッチを直列接続すると、それ自身のアークプラズマのインピーダンスによって限流作用があることから、高圧でも有効な限流作用が期待できる。限流機能を具備する高速機械スイッチを備えたユニットを２台直列接続しており、１台のユニットと比べて限流性能は２倍になっている。すなわち、図４に示す実施形態では、複数のユニットを接続し、高圧に対応している。高速機械スイッチ部が開状態になると、それだけで、大きな限流作用が期待できる。複数のユニットを直列接続したときには、限流インピーダンスがそれぞれのユニットの電圧を分割することになるので、それを考慮して設計を行う必要がある。
図２乃至図４に示した実施形態において、電流の向きBであると、機械スイッチ102がすぐにオープンし、電流がダイオードに転流するため接点が傷まない。電流の向きが反転してから機械スイッチ101を開き、このとき、電流は流れていないため、機械スイッチ101も接点が傷まない。限流遮断を行う必要があるとき、電流の向きAであったときには、半サイクル待って電流の向きBになってから、上記の動作を行う。
【００６６】
＜実施形態５＞
図５は、本発明の第５実施形態の構成を示す図である。図５に示す例では、高速機械スイッチ１０１、１０２を密閉容器１５に入れ、６フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）や窒素ガスなどの電子吸収能の高いガスを密閉容器１５に封入する。アークプラズマが発生していない時の電気絶縁性能を向上し、アークプラズマの発生時には、アーク電圧が高くなり、機械スイッチ自身の限流作用を大としダイオードへの転流時間が短くなる。密閉容器１５に封入される電子吸収能が相対的に高いガスが、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの１つ、又は、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの複数種の混合ガスを含む。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００６７】
＜実施形態６＞
図６は、本発明の第６実施形態の構成を示す図である。図６に示すように、ダイオード１１及びスナバ回路１２部分も含めて、密閉容器１５に封入するようにしてもよい。
【００６８】
密閉容器１５は、限流時にアークプラズマの発生によって内部圧が高くなるので、安全弁をつける必要がある。また、容器材料は絶縁物を用いるとよい。内部圧が高くなるため、例えば円柱状の密閉容器を用いる。
【００６９】
ＳＦ６ガスは、空気よりも重いので、内部に設置する高速機械スイッチ１０を容器の底（＝重力の向きと反対側の底）に設置すると、密閉容器が何らかの理由でガスが漏れても、高速機械スイッチ１０はＳＦ６ガス中にある確率が高い。ＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）のように、内部圧を前もって加圧してもよい。スイッチのアーク電圧の向上（＝限流機能の向上）と遮断能力の向上（＝電流ゼロ点での遮断能力の向上）がある。ただし、容器をステンレス等で作り、圧力に耐えるようにする必要がある。
【００７０】
密閉容器１５に、高速機械スイッチ１０１、１０２を封入すると、密閉容器１５内部で発生するアークプラズマは２つはある。２つのアークプラズマが互いに接触すると、電気的にその部分で接続される可能性がある。
【００７１】
本実施形態において、高速機械スイッチ１０１、１０２を入れる密閉容器１５は２つに分けるか、容器内部に壁（隔壁）を設けて、アークプラズマが接触しないようにしアークプラズマが高速機械スイッチ１０１、１０２から吹き出す方向が異なるようにする。
【００７２】
また、密閉容器１５に窓を設け、アークプラズマが窓に吹きかけられるようにして、高速機械スイッチが開状態になると、窓も開になるようにしてもよい。かかる構成とすることで、密閉容器１５内の圧力は高くならない。
【００７３】
また、密閉容器１５内の圧力を大気圧より高くしておくと、アークプラズマにＳＦ６ガスが吹き付けられるので、アークプラズマが消弧しやくすくなり、限流動作を確実にする。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００７４】
＜実施形態７＞
図１１は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１１を参照すると、本実施形態では、図２の構成において、直列形態に接続された高速機械式スイッチ１０１、１０２と直列形態に接続された高耐圧遮断スイッチ１６を備えている。高耐圧遮断スイッチ１６は、ＶＣＢ（ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）又はＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）よりなる。高耐圧遮断スイッチ１６は限流が完了してから、必要に応じて開状態とされ、回路に流れる電流をゼロとする。
【００７５】
＜実施形態８＞
図１３は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１３を参照すると、この実施形態は、図１に示した実施形態の構成から、限流インピーダンス１３１、１３２を取りのぞいて構成したものである。電力網での事故発生時、限流よりも、遮断が求められる場合がある（あるいは、本来、遮断が求められる）。図１の構成から限流インピーダンス１３１、１３２を取りのぞくことで遮断作用を行うことができる。機械スイッチ１０１、１０２の電極間アークが消え、耐電圧を回復し、ダイオード１１１、１１２が逆耐圧に対応できれば、限流インピーダンス１３１、１３２を並列に挿入することなく、回路を遮断することができる。同様にして、前記各実施の形態において、回路構成から限流インピーダンスを外すことで、遮断作用を実現することができる。この場合、図１１の遮断スイッチ（ＶＣＢ等）を設けることは不要とされる。
【００７６】
図１３において、電流の向きによってスイッチを開にする時間を可変させるようにしてもよい。図１４は、図１３において、電流の向きが矢印で示されている。
電流の向きＡであれば、高速スイッチＡを開にする。そして、半サイクル遅れてから高速スイッチＢを開にする。これによって、高速スイッチＢの接点間の劣化・損傷を減少させる。
電流の向きＢであれば、高速スイッチＢを開にする。そして、半サイクル遅れてから高速スイッチＡを開にする。これによって、高速スイッチＡの接点間の劣化・損傷を減少させる。順方向電流が流れるダイオードに並列接続されている一方のスイッチから開にして、その後、他方のスイッチを開にする。
【００７７】
＜実施形態９＞
図１５は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１５（Ａ）は側面図、図１５（Ｂ）は上からみた平面図である。電流は銅板２２に沿って流れる。遮断時には接点２４、２５間でアークプラズマが発生する。永久磁石２７とアークプラズマに流れる電流によって電磁力を発生する。これは、アークプラズマが接点間から離れる方向に働く。ダイオードの接続向きによってアークプラズマの電流方向が決まるので、それによって永久磁石２７のＮＳ極を決める。ＮＦＢは電流が流れる銅板２２が露出（外気に晒されている）ので、その表面を絶縁カバー２３で覆う。もしくは、銅板を絶縁ケース２８の下側を通すようにする。永久磁石２７には、不図示の磁気回路が接続される。
【００７８】
図１６に、ＮＦＢの一例を示す。全体が絶縁ケースに収容され、機械スイッチは可動部（スイッチ可能部）と固定部を備え、スイッチ機構部は、可動部駆動のためのスイッチスプリング部を備える。アークプラズマを消弧するために、グリッドが用いられる場合もある。ただしグリッド材料が鉄等の金属の場合、高電圧で遮断能力が低下する。このため、図１６の構成には含まれない。スイッチ可能部と固定部の間にアークプラズマが発生すると、金属の溶融や絶縁ケースの切削等による汚損によって、絶縁性の低下の原因ともなる。すなわち、遮断時に発生するアークプラズマによって絶縁ケース２８の表面が汚れる。これによって、絶縁電圧が低下することを防ぐために、本実施形態では、図１７に示すように、絶縁ケース２８の表面に遮蔽カバー３０を配置する。特に制限されないが、遮蔽カバー３０は遮蔽カバー支持部２９により絶縁ケース２８に取り付けられる。遮蔽カバー３０により、遮断時に発生するアークプラズマによる絶縁ケース２８表面の汚損が回避される。この結果、絶縁ケース２８沿面の絶縁電圧の低下を避けることができる。
【００７９】
＜実施形態１０＞
近時、超伝導現象を利用した限流器の開発が進んでいる。例えば、米国ではＤＯＥ（エネルギー省）が、電力関連の超伝導機器としては最優先課題として取り上げている。超伝導限流器の原理は、超伝導体が超伝導から常伝導に転移することによってインピーダンスが増大し、それによって回路に流れる電流を制限するものであるが、遮断はできない。したがって、これを、遮断器と組み合わせるために、図１８の回路が利用される。アノード同士が接続されたダイオードＡとダイオードＢにそれぞれ並列に接続されるスナバ回路１２１、１２２と、高速スイッチ（機械スイッチ）Ａ、Ｂ（１０１、１０２）を備え、ダイオードＡとダイオードＢのカソード間には、直列接続された高速スイッチＡ、Ｂ（１０１、１０２）と並列に、高速スイッチＣと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ：Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ）１８の直列回路が接続されている。
【００８０】
運転として、高速スイッチＡ、Ｂ、Ｃは常時ＯＮであり、超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）１８もノーマル動作時は超伝導状態であり、極低インピーダンス状態である。このため、電流はほとんどがＳＣＦＣＬ１８に流れ、高速スイッチＡ、Ｂ側には流れていない。
【００８１】
事故時にはＳＣ ＦＣＬ１８を常伝導に転移させ、インピーダンスを大とすると同時に高速スイッチＣを開とする。すると、電流は、高速スイッチＡ、Ｂ側に転流する。その後の遮断運転方法は、上記に述べてきたとおりである。本実施形態の構成により、ＳＣ ＦＣＬを遮断器に組み込むことができる。
【００８２】
図１、図１３等において、ダイオード（１１１、１１２）のカソード同士を接続し、該接続点を高速機械式スイッチの接続点に接続してもよい。また、スナバ回路を省略した構成としてもよい。図１乃至図６等の遮断器において、限流インピーダンスを省略した構成としてもよい。
【００８３】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の構成を示す図である。
【図７】従来のアーク駆動式限流遮断器の構成を示す図（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２）である。
【図８】従来の複合半導体方式の限流遮断器の構成を示す図（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年）である。
【図９】気中遮断器の消弧装置の構成を示す図（電気学会編「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５５，２００１年より引用）である。
【図１０】電磁操作気中遮断器の消弧装置の構成を示す図（「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５６より引用）である。
【図１１】本発明の第７の実施形態の構成を示す図である。
【図１２】ダイオードのＶ−Ｉ特性と機械スイッチのＯＮ電圧の関係を示す図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態の制御動作を説明する図である。
【図１５】本発明の第９の実施形態の構成を示す図である。
【図１６】ＮＦＢ（実物）の構成を説明する図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１０の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０１、１０２ 高速機械スイッチ（ＮＦＢ型高速機械スイッチ）
１１１、１１２ ダイオード
１２１、１２２ スナバ回路
１３１、１３２ 限流インピーダンス
１４ 制御回路・事故検出回路
１５ 密閉容器
１６ 高耐圧遮断スイッチ
１７ 高速スイッチ
１８ ＳＣ ＦＣＬ
２０、２６ ケーブル
２１ 機械スイッチ
２２ 銅版
２３ 絶縁カバー
２４、２５ 接点
２７ 永久磁石
２８ 絶縁ケース
２９ 遮蔽カバー支持部
３０ 遮蔽カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は限流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の故障時の電流をある値以下に抑制する限流遮断器は、能動型と受動型の２種類に分類される。
【０００３】
受動型は故障電流の自動検出と自動復帰を行う。能動型は、センサを用い、制御信号によって限流遮断器を動作させる。
【０００４】
代表的な限流遮断器は、アーク駆動型、半導体スイッチ型、ＬＣ共振型、整流器型の外に超伝導を利用したタイプがある。なお、限流遮断器は、故障電流を限流することが目的であるが、最終的には遮断を行う必要があり、遮断機能があることが望ましい。
【０００５】
図７は、アーク駆動型限流遮断器の一例である（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２）。
【０００６】
抵抗性の平行電極間にスイッチ（高速転流スイッチ）を開いてアークを点弧させ、アークに流れる電流と電極に流れる電流の作る磁場によってアークプラズマを高速で走行させ、電流を抑制する。図７の構成では、スイッチ（高速転流スイッチ）が２００ｕｓで動作し、高速である。このため、第１波から限流動作に入ることが出来る。一般に、アークを消弧させるためにスイッチ部は密閉容器に内に設置され、ＳＦ６ガスや窒素ガスなどの絶縁ガスが充填されている。開発状況としては、６．６ｋＶ／４００Ａ（三相）、短絡容量１５０ＭＶＡの装置が試作され、実験が行われている。
【０００７】
図８は、半導体方式の構成図の一例である（特許文献１の図１２、電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年）。
【０００８】
図８の構成は、機械式真空バルブ（ＶＣＢ；ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ：「真空遮断機」ともいう）と半導体スイッチ（ＧＴＯサイリスタ等）を複合して備えたものであり、「複合型半導体方式」とも呼ばれる。なお、図８の構成以外にも、並列２巻線型リアクトル複合方式などがある。
【０００９】
図８の限流遮断器の動作について説明する。通常は、機械スイッチ（ＶＣＢ）に電流が流れている。系統故障発生時には短絡電流を検出して、ＶＣＢがｏｐｅｎして、電極間にアークが発生する。同時に、半導体スイッチ（ＳＣＲ（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）やＧＴＯ（ｇａｔｅ ｔｕｒｎ ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ））にトリガー信号が入り、ＯＮ状態になる。すると、ＶＣＢのアークプラズマの電圧（＝数十ボルト程度）よりも、半導体スイッチのＯＮ電圧（＝数ボルト）は低いので、電流はＶＣＢから半導体スイッチに転流する。この転流時間は、回路の抵抗とインダクタンス及びアーク電圧とＯＮ電圧の差によって決まる。但し、アーク電圧は、時間的に速やかに変動し、オシロスコープ等で観測すると一種スパイクノイズのようである。これは、ＶＣＢ電極間に発生するアークプラズマが不安定であることが理由であり、転流によってＶＣＢの電流が減少してある閾値を下回ると急激に減少しＶＣＢに流れる電流はゼロになる。これによって、完全に転流は完成し、全ての電流が半導体スイッチに流れるようになる。
【００１０】
半導体スイッチには、「自己消弧型」のデバイスと、「非消弧型」のデバイスがあり、前者の例としてはＧＴＯがあり、後者はＳＣＲなどがある。
【００１１】
自己消弧型ではトリガー信号が途切れると、電流を遮断する機能が働く。しかしながら、その時に回路に流れている電流のエネルギーを全てデバイスが吸収する必要があるため（スナバ回路を含む）、場合によっては、デバイスを損傷することがあるため、デバイス特性を考慮したスナバ回路の設計が必要になる。
【００１２】
非消弧型デバイスでは、デバイス自身が電流を遮断する機能はないが、交流回路のため電流が反転し、ゼロを横切るときにトリガー信号が入っていないと、その時点以降は電流が流れなくなり、電流遮断を行う。これはダイオードの整流作用と同じ現象である。
【００１３】
以上のようにして、ＶＣＢ及び半導体スイッチで電流が流れなくなると、故障電流は全て、図８の過電圧抑制素子又は限流インピーダンスに流れる。インピーダンスが大であるため、故障電流を抑制し、限流作用が働く。
【００１４】
同様なタイプの限流遮断器としてＶＣＢを用いずに半導体スイッチのみで構成するもの（「純半導体方式」という）もある。純半導体方式では、常時、電流が半導体スイッチに流れ、半導体スイッチへのトリガー信号が入力されなくなると、遮断動作に移行し、限流インピーダンスに電流が転流し、限流作用が働く。
【００１５】
ＧＴＯやＳＣＲのＯＮ電圧は、２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度であり、機械スイッチＶＣＢのＯＮ電圧は数十ｍＶ程度である。このため、半導体スイッチの放熱が必要であり、機器が大型化する。送電網の電力損失も大きくなるという問題がある。半導体スイッチに利用するデバイスの大型化により、コストも上昇する。これが、機械スイッチ（＝ＶＣＢ）と並列接続を行った大きな理由である。
【００１６】
自己消弧型素子として、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が利用され、高速スイッチング動作可能であり、ＯＮ電圧も低い。
【００１７】
そして、半導体材料としてＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いると、放熱器などが不要になる等の特徴がある。しかしながらパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは、その耐電圧が、ＧＴＯやＳＣＲと比べて低く、電流も小さい。このため、大電力制御への応用は、先の話しである。
【００１８】
以上の外には、超伝導材料を利用して、超伝導状態と常伝導状態のＳ／Ｎ転移現象を利用して回路のインピーダンスを大電流には大きくなるようにして事故電流を抑制する方式も開発が行われている。
【００１９】
これは、高速動作することや事故検出を行わなくても良い能動型限流遮断器である特徴があるが、超伝導状態を保持するための冷凍機の消費電力が大であること、コストが高いことなどから、現時点では実用化の目途は立っていない。
【００２０】
図９に示す例は、限流遮断器ではないが、現在広く使われている、気中遮断器の消弧部の断面構造を示している（電気学会編「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５５，２００１年より引用）。気中遮断器は定格電流が２００Ａ〜６ｋＡ、定格遮断電流５〜１２５ｋＡまでの機器が用いられている。この種の気中遮断器は遮断機能だけでなく、アークプラズマの消弧作用を通じて限流機能があることも大きな特徴である。遮断動作にはいると、スイッチ部が開になり、電極間でアークが発生する。図９の隔壁またはひだと、ディアイオングリッドの部位にアークプラズマがぶつかる。アーク電流自身が作る磁場、及び、吹消しコイルの作る磁場とアークプラズマ電流による電磁力によって吹き飛ばされるためである。
【００２１】
隔壁は、電圧の低い家庭用などやＡＣ６００Ｖまでの機器では鉄が、図９のような構造で用いられている。アークプラズマがぶつかると、アークは、急激に冷やされるため、温度が下がり、アークプラズマの抵抗が大きくなると同時に、冷やされるため、プラズマ内のイオンと電子が再結合によって、電流キャリアが減少して、抵抗が急激に大きくなる。このため、ＯＮ電圧が急激に上昇し、限流作用が現れる。
【００２２】
具体的な構造は、図１０（「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５６より引用）に示すようなものとされ、故障電流を検知して高速（半サイクルから１サイクル）で遮断動作を行う。動作時間は、ＶＣＢなどと比べて１／１０以下であり、大型のＧＣＢ（ガス遮断機）に比べて、２桁近く、速く動作をする。可動部の質量が小さく、駆動機構の力が大きいことによる。家庭や工場で多用されており、“Ｎｏ Ｆｕｓｅ Ｂｒｅａｋｅｒ”（ノーヒューズブレーカ：ＮＦＢ）と呼ばれ、受電側に取り付けられる。ＮＦＢは、事故検出回路を内蔵し、漏電から短絡事故などの大電流までを検出して遮断する能力がある。なお、ＮＦＢは、電圧がＡＣ６００Ｖまでの機種が入手できる。より高電圧ではＶＣＢが利用されるのが一般的になっている。
【００２３】
【特許文献１】特開２００２−３２５３５５号公報（図１２）
【非特許文献１】電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２
【非特許文献２】電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、限流性能を向上し、装置の小型化、コスト低減を実現可能とする限流遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本願で開示される発明は前記課題を解決するため概略以下の構成とされる。
【００２６】
本発明の一のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第１のダイオード、第１のスナバ回路、及び、第１の限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続された第２のダイオード、第２のスナバ回路、及び、第２の限流インピーダンスと、を備え、前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、該アノード接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている。前記第１及び第２の機械スイッチはＮＦＢ型高速機械スイッチで構成してもよい。
【００２７】
本発明において、前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチに接続する配線が、相対的に高抵抗の配線材料を含む構成としてもよい。あるいは、前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチに接続する配線に相対的に高抵抗の抵抗体が挿入されている構成としてもよい。
【００２８】
本発明の他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、及び、スナバ回路と、を備えている。
【００２９】
本発明のさらに他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、スナバ回路、及び、限流インピーダンスとを備えている。
【００３０】
本発明のさらに他のアスペクト（側面）に係る限流遮断器は、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、前記第２の機械スイッチの両端間に互いに並列に接続されたダイオード、及び、スナバ回路と、を備えた構成を一ユニットとし、前記ユニットを複数直列に接続して構成される。
【００３１】
本発明において、前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている構成としてもよい。
【００３２】
本発明において、前記第１及び第２の機械スイッチ、前記ダイオード、前記スナバ回路の少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている構成としてもよい。
【００３３】
本発明において、前記容器において、前記第１及び第２の機械スイッチからのアークプラズマが接触しないように壁を備えている構成としてもよい。あるいは、前記容器が、前記容器に収容される前記機械スイッチが開状態になると開となる窓を備えている構成としてもよい。本発明において、前記容器内の圧は、大気圧よりも高く設定される。
本発明において、前記限流遮断器から前記限流インピーダンスを取りのぞいて遮断器を構成してもよい。この場合、第１、第２の機械スイッチの直列回路に直列形態に遮断スイッチを設けることを要しない。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする。
本発明において、前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている。
本発明において、前記絶縁カバーの、前記機械式スイッチ及びアークプラズマ発生領域側に対応する面を遮蔽カバーで覆う。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
直列接続された前記第１及び第２の機械スイッチに並列に、スイッチと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）の直列回路を備えている遮断器が提供される。
本発明によれば、
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１の限流インピーダンスの第１のスナバ回路の少なくとも１方と第１のダイオードの並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２の限流インピーダンスの第２のスナバ回路の少なくとも１方と第２のダイオードの並列回路と
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるかカソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている遮断器が提供される。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、又は、スナバ回路と限流インピーダンスの少なくとも１方とダイオードの並列回路と、
を備えた遮断器が提供される。
本発明によれば、直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる遮断器が提供される。
本発明によれば、電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、限流性能を向上し、装置の小型化、コスト低減可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
上記した本発明について詳細に説述すべく添付図面を参照して以下に説明する。
【００３６】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の一実施形態の構成を示す図である。図１を参照すると、本実施形態は、半導体デバイスと機械スイッチの両方を用いた複合型半導体限流遮断器である。高速機械式スイッチ（１０１、１０２）を直列形態に接続し、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）の各々の両端間に、ダイオード（１１１、１１２）、スナバ回路（１２１、１２２）、限流インピーダンス（１３１、１３２）が並列に接続されている。ダイオード（１１１、１１２）はアノード同士が接続され、アノード接続点は高速機械式スイッチの接続点に接続されている。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００３７】
図１の本実施形態は、図８の構成とは以下の点が相違している。
【００３８】
ＶＣＢではなくて、直列接続した高速機械スイッチ１０を備えている。
【００３９】
また、半導体デバイスとして、ＳＣＲ、ＧＴＯの代わりに、ダイオード１１をそれぞれアノード同士を接続して用いる。
【００４０】
本実施形態においては、高速機械スイッチを用いることによって、事故が発生してから、限流動作に入る時間が短くなる。半導体スイッチとしてＳＣＲを用いると、電流遮断を行い限流動作に入るには、動作開示後次の電流ゼロまで待つ必要がある。一方、機械スイッチは高速で動作し、既製品で半サイクルから１サイクルであり、専用の機械スイッチでは２００ｕｓ（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄ）のものも知られている。
【００４１】
ＳＣＲなどの非自己消弧型素子を利用する場合、機械スイッチの開動作は、半サイクル以下の時間にする必要はない。限流遮断器では、既にその値を達成している。
【００４２】
ＶＣＢやＧＣＢ（Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）では、開動作の時間は、例えば０．１秒から１．０秒程度要するため、事故電流を検出してから、スイッチが開となるまでの時間は、数サイクルから数十サイクルになり、事故電流が増大し、熱的・機械的な損傷を電力網を作る機器に与えることになる。
【００４３】
本実施形態では、高速機械スイッチを利用することにより、図８に示した従来の複合型半導体方式の限流遮断器よりも、限流の高速性を向上している。限流遮断器は故障電流を検出するセンサを内蔵しており、スイッチの開動作を自動的に行う。既製品のＮＦＢは、ＡＣ６００Ｖまでの電圧に対応可能であり、より高電圧に対応するには、複数台直列に接続する。
【００４４】
本実施形態では、前述したように、半導体スイッチとして、ＧＴＯやＳＣＲ、ＩＧＢＴの代わりに、ダイオード１１を備えている。ダイオードは整流作用しかないが、図１のような構成にすることによって限流が行える。ダイオードは、順方向電圧ＶＦ以下では電流が流れない。ダイオードのオフ時抵抗（漏れ電流）は、高速機械スイッチ（ＮＦＢ）などの金属接点スイッチと比べて大である。
【００４５】
図８の従来構成では、半導体スイッチに対してトリガー信号を入れないと電流が流れないため、通常時の電流はゼロとなる。本実施形態のように、ダイオードを用いても、オフ時の電流をほとんどゼロにすることができる。図１２は、ダイオードのＶ−Ｉ特性図である。図１２に示すように、順方向電圧ＶＦが、機械スイッチの接点電圧（ＯＮ電圧Ｖｍ）よりも高いダイオードを選択する。ダイオードのアノード・カソード間の印加電圧がＶＦを超えると電流が流れる。機械スイッチのＯＮ電圧ＶｍがＶｍ＜ＶＦの場合、通常動作時には、ダイオードに電流は流れない。すなわち、ダイオードの劣化やダイオードの放熱対策等を特段に節約できる。順方向電圧ＶＦが低い場合、ダイオード側の配線に電気抵抗の高い材料（例えば、ステンレスなど）を利用して配線したり、抵抗を直列に挿入してもよい。この場合、ＮＦＢの接点電圧から高抵抗の電圧降下分、降圧された電圧が、ダイオードに印加される。
【００４６】
次に、本実施形態における、故障時の動作を説明する。故障電流を検知すると、高速機械スイッチが開になる。高速機械スイッチのアーク電圧はＶＣＢなどに比べて高いため、それ自体でも限流作用を発現するが、電流が型高速機械スイッチ１０側からダイオード１１側に転流する。図８の構成の場合にはトリガー信号を入れる必要があるが、図１の構成の場合、ダイオードは自動的に転流を開始する。したがって、本実施形態は、システム全体の信頼性を向上する。
【００４７】
本実施形態における転流時間は、ＶＣＢを用いた図８の従来構成よりも、１桁以上速くなる。理由は２つある。
【００４８】
第１の理由は、ダイオードの順方向電圧（０．６Ｖ程度）は、ＳＣＲやＧＴＯなどのＯＮ電圧（２．５Ｖから３．０Ｖ）に比べて数分の１であるためである。
【００４９】
第２の理由は、アーク電圧が、（気中遮断器型）の方が、ＶＣＢより１桁以上高いためである。
【００５０】
本実施形態においては、図８の構成よりも、電流は素速く転流する。ただし、交流回路であるため、転流は、ダイオードＡ（１１１）、ダイオードＢ（１１２）のいずれかにしか起こらない。転流が生じた高速機械スイッチには電流がゼロになり、電極は開き間のアークプラズマは消弧しているので、電極間の絶縁電圧が回復する。
【００５１】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転する。すると、転流が生じたダイオードにおいて、電流の向きが逆となるため、電流は流れない、この結果、全ての電流は転流が生じたダイオードに並列に接続されている限流インピーダンスに流れるため限流が始まる。そして、転流が起こらなかったダイオード側も、同様に、高速機械スイッチからダイオードに転流が始まり、その次の半サイクルには、同様に、全ての電流が限流インピーダンスに流れるため、限流が完全に始まる。
【００５２】
本実施形態では、図８の従来構成のような半導体スイッチのトリガー回路がなくなるため、信頼性の向上、コストの低減を可能としている。電力用半導体デバイスのコストは、電圧と電流をそれぞれ同じ値に対応させ、ダイオードのコストを１とすると、ＳＣＲは１０、ＧＴＯやＩＧＢＴは３０程度である。このため、本実施形態は、コストの低減を可能としている。一方、図８に示した限流遮断器は、高コストである。
【００５３】
＜実施形態２＞
図２は、本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。図２を参照すると、ダイオードＢ（１１２）が高速機械スイッチ１０２に対してのみ設けられている。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００５４】
第２の実施形態の動作について説明する。通常時は、高速機械スイッチ１０１、１０２に電流が流れ、ダイオードＢ（１１２）には電流が流れない（あるいは漏れ電流）。すなわち、図１の第１の実施形態と同様である。
【００５５】
故障電流を検知すると、２つの高速機械スイッチ１０１、１０２が開の状態になり、高速機械スイッチの電極間にアークプラズマが発生する。その時点での電流の向きがＢの方向である場合、ダイオードＢ（１１２）に電流が転流し、ダイオードＢ（１１２）と並列に接続されている高速機械スイッチ１０２の電極間のアークプラズマは消弧する。
【００５６】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転し、図２では、電流の向きＡで示す向きになる。すると、転流が生じたダイオードＢ（１１２）には電流は流れない。これによって、ダイオードＢ（１１２）に直列に接続されている高速機械スイッチ１０１の電極間のアークプラズマが消弧し、電極間に絶縁が回復する。全ての電流は転流が生じたダイオードＢ（１１２）に接続されている限流インピーダンス１３に流れるため限流が始まる。
【００５７】
同時に、そして、更に半サイクル経つと、２つの高速機械スイッチ１０１、１０２は、共に開状態で電極間も完全に絶縁を回復しているので、電流は完全に限流インピーダンス１３に流れることになる。このため、限流が完全に始まる。
なお、
【００５８】
＜実施形態３＞
図２に示す例では、高速機械スイッチ１０１、１０２が直列に接続されており、高速機械スイッチ１０１にはダイオードが接続されていないため、完全な遮断が行える回路にすることができる。これを、第３の実施形態として図３に示す。
【００５９】
図３に示す構成において、通常運転時は、図１、図２と同じである。故障電流を検出すると、高速機械スイッチ１０１、１０２が開になる。そして、電極間でアークプラズマが発生する。そして、電流の向きがＢ方向であると、ダイオードＢ（１１２）に電流が転流する。逆の時には、半サイクル待つことになる。そして、高速機械スイッチの電極間のアークプラズマは消弧し、限流インピーダンス１３２に電流が流れ、限流が始まる。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００６０】
次に、半サイクル時間が経つと、電流の向きは反転し、図３では、電流の向きはＡの向きになる。すると、転流が生じたダイオードＢ（１１２）には電流の向きが逆であるため電流は流れない。全ての電流は限流インピーダンス１３２に流れる。このため、電流値は大きく減少する。そして、電流は、高速機械スイッチ１０１に流れる。
【００６１】
機械スイッチには、遮断機能もあるので、大電流が流れないと、電流を次のゼロ点で遮断することができる。
【００６２】
図３の回路では、完全に電流は遮断されるので、限流動作から始まって事故時の遮断が完成する。
【００６３】
高速機械スイッチ（既製品）（６００Ｖ以下）を用いる場合、高電圧に対応するためには、下記の手法をとる。
【００６４】
図１及び図２の構成を一つの組として、これを直列接続する。この時、限流インピーダンス１３もそれぞれのスイッチに分けて接続する。図４に構成例を示す。ただし、図４には故障電流を検出するセンサ、制御系等は図示されない。
【００６５】
＜実施形態４＞
図４に示す実施形態において、高速機械スイッチを直列接続すると、それ自身のアークプラズマのインピーダンスによって限流作用があることから、高圧でも有効な限流作用が期待できる。限流機能を具備する高速機械スイッチを備えたユニットを２台直列接続しており、１台のユニットと比べて限流性能は２倍になっている。すなわち、図４に示す実施形態では、複数のユニットを接続し、高圧に対応している。高速機械スイッチ部が開状態になると、それだけで、大きな限流作用が期待できる。複数のユニットを直列接続したときには、限流インピーダンスがそれぞれのユニットの電圧を分割することになるので、それを考慮して設計を行う必要がある。
図２乃至図４に示した実施形態において、電流の向きBであると、機械スイッチ102がすぐにオープンし、電流がダイオードに転流するため接点が傷まない。電流の向きが反転してから機械スイッチ101を開き、このとき、電流は流れていないため、機械スイッチ101も接点が傷まない。限流遮断を行う必要があるとき、電流の向きAであったときには、半サイクル待って電流の向きBになってから、上記の動作を行う。
【００６６】
＜実施形態５＞
図５は、本発明の第５実施形態の構成を示す図である。図５に示す例では、高速機械スイッチ１０１、１０２を密閉容器１５に入れ、６フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）や窒素ガスなどの電子吸収能の高いガスを密閉容器１５に封入する。アークプラズマが発生していない時の電気絶縁性能を向上し、アークプラズマの発生時には、アーク電圧が高くなり、機械スイッチ自身の限流作用を大としダイオードへの転流時間が短くなる。密閉容器１５に封入される電子吸収能が相対的に高いガスが、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの１つ、又は、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの複数種の混合ガスを含む。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００６７】
＜実施形態６＞
図６は、本発明の第６実施形態の構成を示す図である。図６に示すように、ダイオード１１及びスナバ回路１２部分も含めて、密閉容器１５に封入するようにしてもよい。
【００６８】
密閉容器１５は、限流時にアークプラズマの発生によって内部圧が高くなるので、安全弁をつける必要がある。また、容器材料は絶縁物を用いるとよい。内部圧が高くなるため、例えば円柱状の密閉容器を用いる。
【００６９】
ＳＦ６ガスは、空気よりも重いので、内部に設置する高速機械スイッチ１０を容器の底（＝重力の向きと反対側の底）に設置すると、密閉容器が何らかの理由でガスが漏れても、高速機械スイッチ１０はＳＦ６ガス中にある確率が高い。ＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）のように、内部圧を前もって加圧してもよい。スイッチのアーク電圧の向上（＝限流機能の向上）と遮断能力の向上（＝電流ゼロ点での遮断能力の向上）がある。ただし、容器をステンレス等で作り、圧力に耐えるようにする必要がある。
【００７０】
密閉容器１５に、高速機械スイッチ１０１、１０２を封入すると、密閉容器１５内部で発生するアークプラズマは２つはある。２つのアークプラズマが互いに接触すると、電気的にその部分で接続される可能性がある。
【００７１】
本実施形態において、高速機械スイッチ１０１、１０２を入れる密閉容器１５は２つに分けるか、容器内部に壁（隔壁）を設けて、アークプラズマが接触しないようにしアークプラズマが高速機械スイッチ１０１、１０２から吹き出す方向が異なるようにする。
【００７２】
また、密閉容器１５に窓を設け、アークプラズマが窓に吹きかけられるようにして、高速機械スイッチが開状態になると、窓も開になるようにしてもよい。かかる構成とすることで、密閉容器１５内の圧力は高くならない。
【００７３】
また、密閉容器１５内の圧力を大気圧より高くしておくと、アークプラズマにＳＦ６ガスが吹き付けられるので、アークプラズマが消弧しやくすくなり、限流動作を確実にする。特に制限されないが、本実施形態において、高速機械式スイッチ（１０１、１０２）は、それぞれ、ＮＦＢ型高速機械式スイッチで構成される。
【００７４】
＜実施形態７＞
図１１は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１１を参照すると、本実施形態では、図２の構成において、直列形態に接続された高速機械式スイッチ１０１、１０２と直列形態に接続された高耐圧遮断スイッチ１６を備えている。高耐圧遮断スイッチ１６は、ＶＣＢ（ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）又はＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）よりなる。高耐圧遮断スイッチ１６は限流が完了してから、必要に応じて開状態とされ、回路に流れる電流をゼロとする。
【００７５】
＜実施形態８＞
図１３は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１３を参照すると、この実施形態は、図１に示した実施形態の構成から、限流インピーダンス１３１、１３２を取りのぞいて構成したものである。電力網での事故発生時、限流よりも、遮断が求められる場合がある（あるいは、本来、遮断が求められる）。図１の構成から限流インピーダンス１３１、１３２を取りのぞくことで遮断作用を行うことができる。機械スイッチ１０１、１０２の電極間アークが消え、耐電圧を回復し、ダイオード１１１、１１２が逆耐圧に対応できれば、限流インピーダンス１３１、１３２を並列に挿入することなく、回路を遮断することができる。同様にして、前記各実施の形態において、回路構成から限流インピーダンスを外すことで、遮断作用を実現することができる。この場合、図１１の遮断スイッチ（ＶＣＢ等）を設けることは不要とされる。
【００７６】
図１３において、電流の向きによってスイッチを開にする時間を可変させるようにしてもよい。図１４は、図１３において、電流の向きが矢印で示されている。
電流の向きＡであれば、高速スイッチＡを開にする。そして、半サイクル遅れてから高速スイッチＢを開にする。これによって、高速スイッチＢの接点間の劣化・損傷を減少させる。
電流の向きＢであれば、高速スイッチＢを開にする。そして、半サイクル遅れてから高速スイッチＡを開にする。これによって、高速スイッチＡの接点間の劣化・損傷を減少させる。順方向電流が流れるダイオードに並列接続されている一方のスイッチから開にして、その後、他方のスイッチを開にする。
【００７７】
＜実施形態９＞
図１５は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。図１５（Ａ）は側面図、図１５（Ｂ）は上からみた平面図である。電流は銅板２２に沿って流れる。遮断時には接点２４、２５間でアークプラズマが発生する。永久磁石２７とアークプラズマに流れる電流によって電磁力を発生する。これは、アークプラズマが接点間から離れる方向に働く。ダイオードの接続向きによってアークプラズマの電流方向が決まるので、それによって永久磁石２７のＮＳ極を決める。ＮＦＢは電流が流れる銅板２２が露出（外気に晒されている）ので、その表面を絶縁カバー２３で覆う。もしくは、銅板を絶縁ケース２８の下側を通すようにする。永久磁石２７には、不図示の磁気回路が接続される。
【００７８】
図１６に、ＮＦＢの一例を示す。全体が絶縁ケースに収容され、機械スイッチは可動部（スイッチ可能部）と固定部を備え、スイッチ機構部は、可動部駆動のためのスイッチスプリング部を備える。アークプラズマを消弧するために、グリッドが用いられる場合もある。ただしグリッド材料が鉄等の金属の場合、高電圧で遮断能力が低下する。このため、図１６の構成には含まれない。スイッチ可能部と固定部の間にアークプラズマが発生すると、金属の溶融や絶縁ケースの切削等による汚損によって、絶縁性の低下の原因ともなる。すなわち、遮断時に発生するアークプラズマによって絶縁ケース２８の表面が汚れる。これによって、絶縁電圧が低下することを防ぐために、本実施形態では、図１７に示すように、絶縁ケース２８の表面に遮蔽カバー３０を配置する。特に制限されないが、遮蔽カバー３０は遮蔽カバー支持部２９により絶縁ケース２８に取り付けられる。遮蔽カバー３０により、遮断時に発生するアークプラズマによる絶縁ケース２８表面の汚損が回避される。この結果、絶縁ケース２８沿面の絶縁電圧の低下を避けることができる。
【００７９】
＜実施形態１０＞
近時、超伝導現象を利用した限流器の開発が進んでいる。例えば、米国ではＤＯＥ（エネルギー省）が、電力関連の超伝導機器としては最優先課題として取り上げている。超伝導限流器の原理は、超伝導体が超伝導から常伝導に転移することによってインピーダンスが増大し、それによって回路に流れる電流を制限するものであるが、遮断はできない。したがって、これを、遮断器と組み合わせるために、図１８の回路が利用される。アノード同士が接続されたダイオードＡとダイオードＢにそれぞれ並列に接続されるスナバ回路１２１、１２２と、高速スイッチ（機械スイッチ）Ａ、Ｂ（１０１、１０２）を備え、ダイオードＡとダイオードＢのカソード間には、直列接続された高速スイッチＡ、Ｂ（１０１、１０２）と並列に、高速スイッチＣと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ：Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ）１８の直列回路が接続されている。
【００８０】
運転として、高速スイッチＡ、Ｂ、Ｃは常時ＯＮであり、超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）１８もノーマル動作時は超伝導状態であり、極低インピーダンス状態である。このため、電流はほとんどがＳＣＦＣＬ１８に流れ、高速スイッチＡ、Ｂ側には流れていない。
【００８１】
事故時にはＳＣ ＦＣＬ１８を常伝導に転移させ、インピーダンスを大とすると同時に高速スイッチＣを開とする。すると、電流は、高速スイッチＡ、Ｂ側に転流する。その後の遮断運転方法は、上記に述べてきたとおりである。本実施形態の構成により、ＳＣ ＦＣＬを遮断器に組み込むことができる。
【００８２】
図１、図１３等において、ダイオード（１１１、１１２）のカソード同士を接続し、該接続点を高速機械式スイッチの接続点に接続してもよい。また、スナバ回路を省略した構成としてもよい。図１乃至図６等の遮断器において、限流インピーダンスを省略した構成としてもよい。
【００８３】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の構成を示す図である。
【図７】従来のアーク駆動式限流遮断器の構成を示す図（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．８より引用、原論文は、市川ほか、「６．６ｋＶ配電線用アーク駆動型限流遮断器のフィールド試験」平成１３年電気学会Ｂ部門大会、Ｎｏ．３４２）である。
【図８】従来の複合半導体方式の限流遮断器の構成を示す図（電気学会技術報告第１０５３号「限流遮断器への要求仕様と評価手法」、故障検出技術調査専門委員会編、２００６年５月のｐ．９より引用、原報告は、電気学会技術報告第８５０号「故障電流抑制用限流装置の適用技術と解析評価」ｐ．４，２００１年）である。
【図９】気中遮断器の消弧装置の構成を示す図（電気学会編「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５５，２００１年より引用）である。
【図１０】電磁操作気中遮断器の消弧装置の構成を示す図（「電気工学ハンドブック（第６版）」ｐ．７５６より引用）である。
【図１１】本発明の第７の実施形態の構成を示す図である。
【図１２】ダイオードのＶ−Ｉ特性と機械スイッチのＯＮ電圧の関係を示す図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態の制御動作を説明する図である。
【図１５】本発明の第９の実施形態の構成を示す図である。
【図１６】ＮＦＢ（実物）の構成を説明する図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１０の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０１、１０２ 高速機械スイッチ（ＮＦＢ型高速機械スイッチ）
１１１、１１２ ダイオード
１２１、１２２ スナバ回路
１３１、１３２ 限流インピーダンス
１４ 制御回路・事故検出回路
１５ 密閉容器
１６ 高耐圧遮断スイッチ
１７ 高速スイッチ
１８ ＳＣ ＦＣＬ
２０、２６ ケーブル
２１ 機械スイッチ
２２ 銅版
２３ 絶縁カバー
２４、２５ 接点
２７ 永久磁石
２８ 絶縁ケース
２９ 遮蔽カバー支持部
３０ 遮蔽カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第１のダイオード、第１のスナバ回路、及び、第１の限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、第２のスナバ回路、及び、第２の限流インピーダンスと、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、該アノード接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている限流遮断器。
【請求項２】
前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチにそれぞれ接続する配線が、相対的に高抵抗の配線材料を含む、
請求項１記載の限流遮断器。
【請求項３】
前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチにそれぞれ接続する配線に相対的に高抵抗の抵抗体が挿入されてなる、
請求項１記載の限流遮断器。
【請求項４】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた限流遮断器。
【請求項５】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、スナバ回路、及び、限流インピーダンスと、
を備えた限流遮断器。
【請求項６】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる限流遮断器。
【請求項７】
前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項８】
前記第１及び第２の機械スイッチ、前記ダイオード、前記スナバ回路のうちの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項９】
前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容され、
前記容器において、前記第１及び第２の機械スイッチからのアークプラズマが接触しないように壁を備えている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１０】
前記容器が、前記容器に収容される前記機械スイッチが開状態になると開となる窓を備えている、
請求項７又は８記載の限流遮断器。
【請求項１１】
前記容器内の圧が大気圧よりも高く設定されている、
請求項７又は８記載の限流遮断器。
【請求項１２】
前記電子吸収能が相対的に高いガスが、
フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの１つ、又は、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの複数種の混合ガスを含む、
請求項８又は９記載の限流遮断器。
【請求項１３】
前記第１及び第２の機械スイッチの直列回路に対して、直列形態に接続された遮断スイッチを備え、
前記遮断スイッチは限流が完了してから開状態に設定される、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１４】
前記第１及び第２の機械スイッチが、ノーヒューズブレーカ型機械スイッチを含む、
請求項１乃至６、１３のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１５】
前記遮断スイッチは、ＶＣＢ（ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）又はＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）を含む、
請求項１３記載の限流遮断器。
【請求項１６】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の限流遮断器から前記限流インピーダンスを取りのぞいて構成してなる遮断器。
【請求項１７】
前記第１及び第２の機械スイッチの直列回路に直列形態に遮断スイッチを設けることを要せずして、遮断作用をなす請求項１６記載の遮断器。
【請求項１８】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする、遮断器。
【請求項１９】
前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている、請求項１乃至１５、１６のいずれか１項に記載の限流遮断器。
【請求項２０】
前記絶縁カバーの、前記機械式スイッチ及びアークプラズマ発生領域側に対応する面を遮蔽カバーで覆う請求項１９記載の遮断器。
【請求項２１】
前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている、請求項１６又は１７又は１８記載の遮断器。
【請求項２２】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
直列接続された前記第１及び第２の機械スイッチに並列に、スイッチと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）の直列回路を備えている遮断器。
【請求項２３】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１の限流インピーダンスの第１のスナバ回路の少なくとも１方と第１のダイオードの並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２の限流インピーダンスの第２のスナバ回路の少なくとも１方と第２のダイオードの並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるかカソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている遮断器。
【請求項２４】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、ダイオード又は、ダイオードとスナバ回路の並列回路と、
を備えた遮断器。
【請求項２５】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、又は、スナバ回路と限流インピーダンスの少なくとも１方とダイオードの並列回路と、
を備えた遮断器。
【請求項２６】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、ダイオード又は、ダイオードとスナバ回路の並列回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる遮断器。
【請求項２７】
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする、請求項１乃至１７、請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第１のダイオード、第１のスナバ回路、及び、第１の限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、第２のスナバ回路、及び、第２の限流インピーダンスと、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続され、該アノード接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている限流遮断器。
【請求項２】
前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチにそれぞれ接続する配線が、相対的に高抵抗の配線材料を含む、
請求項１記載の限流遮断器。
【請求項３】
前記第１及び第２のダイオードを、前記第１及び第２の機械スイッチにそれぞれ接続する配線に相対的に高抵抗の抵抗体が挿入されてなる、
請求項１記載の限流遮断器。
【請求項４】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた限流遮断器。
【請求項５】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、スナバ回路、及び、限流インピーダンスと、
を備えた限流遮断器。
【請求項６】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの前記第２の機械スイッチとの接続点ではない方の一端と、前記第２の機械スイッチの前記第１の機械スイッチとの接続点ではない方の一端とに、一端と他端がそれぞれ接続された限流インピーダンスと、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード及びスナバ回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる限流遮断器。
【請求項７】
前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項８】
前記第１及び第２の機械スイッチ、前記ダイオード、前記スナバ回路のうちの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容されている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項９】
前記第１及び第２の機械スイッチの少なくとも１つが電子吸収能が相対的に高いガスを有する容器に収容され、
前記容器において、前記第１及び第２の機械スイッチからのアークプラズマが接触しないように壁を備えている、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１０】
前記容器が、前記容器に収容される前記機械スイッチが開状態になると開となる窓を備えている、
請求項７又は８記載の限流遮断器。
【請求項１１】
前記容器内の圧が大気圧よりも高く設定されている、
請求項７又は８記載の限流遮断器。
【請求項１２】
前記電子吸収能が相対的に高いガスが、
フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの１つ、又は、フロン系ガス、水素ガス、アルゴンガスのうちの複数種の混合ガスを含む、
請求項８又は９記載の限流遮断器。
【請求項１３】
前記第１及び第２の機械スイッチの直列回路に対して、直列形態に接続された遮断スイッチを備え、
前記遮断スイッチは限流が完了してから開状態に設定される、
請求項１乃至６のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１４】
前記第１及び第２の機械スイッチが、ノーヒューズブレーカ型機械スイッチを含む、
請求項１乃至６、１３のいずれか一記載の限流遮断器。
【請求項１５】
前記遮断スイッチは、ＶＣＢ（ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）又はＧＣＢ（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ）を含む、
請求項１３記載の限流遮断器。
【請求項１６】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の限流遮断器から前記限流インピーダンスを取りのぞいて構成してなる遮断器。
【請求項１７】
前記第１及び第２の機械スイッチの直列回路に直列形態に遮断スイッチを設けることを要せずして、遮断作用をなす請求項１６記載の遮断器。
【請求項１８】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に、接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする、遮断器。
【請求項１９】
前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている、請求項１乃至１５、１６のいずれか１項に記載の限流遮断器。
【請求項２０】
前記絶縁カバーの、前記機械式スイッチ及びアークプラズマ発生領域側に対応する面を遮蔽カバーで覆う請求項１９記載の遮断器。
【請求項２１】
前記機械式スイッチの接点と接続する導体の少なくとも１部が絶縁カバーで覆われている、請求項１６又は１７又は１８記載の遮断器。
【請求項２２】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１のダイオードと第１のスナバ回路の並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２のダイオードと第２のスナバ回路の並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるか、カソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続され、
直列接続された前記第１及び第２の機械スイッチに並列に、スイッチと超伝導限流器（ＳＣ ＦＣＬ）の直列回路を備えている遮断器。
【請求項２３】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１の機械スイッチの両端間に接続された、第１のダイオード、又は、第１の限流インピーダンスの第１のスナバ回路の少なくとも１方と第１のダイオードの並列回路と、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、第２のダイオード、又は、第２の限流インピーダンスの第２のスナバ回路の少なくとも１方と第２のダイオードの並列回路と、
を備え、
前記第１及び第２のダイオードのアノード同士が接続されるかカソード同士が接続され、該接続点は、前記第１及び第２の機械スイッチの接続点に接続されている遮断器。
【請求項２４】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、ダイオード又は、ダイオードとスナバ回路の並列回路と、
を備えた遮断器。
【請求項２５】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第１及び第２の機械スイッチの一方の機械スイッチの両端間に、互いに並列に接続された、ダイオード、又は、スナバ回路と限流インピーダンスの少なくとも１方とダイオードの並列回路と、
を備えた遮断器。
【請求項２６】
直列形態に接続された第１及び第２の機械スイッチと、
前記第２の機械スイッチの両端間に接続された、ダイオード又は、ダイオードとスナバ回路の並列回路と、
を備えた構成を一ユニットとし、
前記ユニットを複数直列に接続してなる遮断器。
【請求項２７】
電流の向きが前記第１のダイオードの順電流方向の場合、前記第１の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第２の機械スイッチを開とし、
電流の向きが前記第２のダイオードの順電流方向の場合、前記第２の機械スイッチを開とし、その後、電流方向が反転してから、前記第１の機械スイッチを開とする、請求項１乃至１７、請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の遮断器。
【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】
【公開番号】特開２００８−２７０１７１（Ｐ２００８−２７０１７１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６１６（Ｐ２００８−２７６１６）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（５９７００８７２８）株式会社ワイ・ワイ・エル (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（５９７００８７２８）株式会社ワイ・ワイ・エル (16)
【Ｆターム（参考）】
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