JP2004014241A - 直流遮断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としないこと。
【解決手段】直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１とを並列に接続する。
【選択図】 図１
【解決手段】直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１とを並列に接続する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源システムあるいは交流電流システムに適用する直流電流遮断技術もしくはこれを応用した直流遮断装置に係り、特に構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、直流電流を遮断する場合には、次に示すような３つの直流遮断技術、または直流遮断装置が主として用いられてきている。
【０００３】
（１）アーク電圧上昇方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本アーク電圧上昇方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置では、直流電流のアーク電圧を何らかの方法で電源電圧まで上昇させ、直流電流を限流させて遮断する技術である。
【０００４】
具体的には、ヒューズ（〜２２ｋＶ程度）、配線用直流遮断装置（〜２５０Ｖ程度）、気中高速度直流遮断装置（〜３０００Ｖ程度）等が、直流遮断装置として低圧から高圧まで商用化されている。
【０００５】
例えば、“電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”に、上記アーク電圧上昇方式直流遮断技術およびその遮断器が詳細に記載されている。
【０００６】
図４０（ａ）、図４０（ｂ）、図４０（ｃ）は、前記同書から引用したヒューズの構造、動作時の等価回路、および遮断時のオシログラムをそれぞれ示す図である。
【０００７】
ヒューズの可溶体に短絡電流等の大電流が流れると、可溶体は溶断発弧するが、アークは消弧剤によって細い筒状の空間内に閉じ込められ、かつ消弧剤によって冷却される。
【０００８】
このため、アーク電圧は電源電圧まで上昇し、すなわちアーク抵抗が高くなり、短絡電流は限流されて交流の直流部分で遮断される。
【０００９】
直流電流が遮断されると、ヒューズの端子間に回復電圧が現われるが、ヒューズはこの回復電圧に耐えるように作られているので、電流遮断が完了する。
【００１０】
ただし、動作の度にヒューズを新しいものと交換する必要がある。
【００１１】
配線用直流遮断装置、気中高速度直流遮断装置も、前記ヒューズと同様に、アーク電圧を電源電圧まで上昇させて直流電流を遮断するが、アーク電圧を上昇させる方式が異なる。
【００１２】
一例として、例えば“公開実用新案公報：実開平５−８８５４回路遮断器”と“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”から引用した配線用直流遮断装置の消弧装置（アークシユート）、および気中高速度直流遮断装置の消弧装置（アークシュート）と全体概略構造の例を、図４１（ａ）および図４１（ｂ）にそれぞれ示す。
【００１３】
いずれの場合にも、直流電流を遮断するために開離した固定接触子と可動接触子間に発生したアークは、これら消弧装置の中に駆動されて、アーク長が延長され、かつ分断され、更に消弧装置内で冷却される。
【００１４】
このため、アーク電圧（アーク抵抗）が上昇し、消弧、すなわち直流電流が遮断される。
【００１５】
特に、気中高速度直流遮断装置の場合には、適用電圧が〜４０００Ｖと高いことから、図４１（ｂ）に示されるように消弧装置が大形化し、かつアーク電圧を上昇させたり、アークを移動させるための様々な部品が装着されている。
【００１６】
図４１（ｃ）に、気中高速度直流遮断装置による直流電流遮断時の波形の一例を示す。
【００１７】
遮断すべき直流電流は、スイッチが開くと接触子間のアーク電圧が上昇するため限流されて、アーク電圧が電源電圧以上となり、アークが消弧、すなわち直流電流が遮断される。
【００１８】
直流電流の遮断後には、固定接触子と可動接触子間に回復電圧が現われるが、固定接触子と可動接触子間は、この回復電圧に耐えるように製作されているので、直流電流遮断が完了する。
【００１９】
ヒューズと異なり、これらの配線用直流遮断装置と気中高速度直流遮断装置は、繰り返して使用することが可能である。
【００２０】
（２）自励転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本自励転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置は、例えば“ＵＳＰ５，６６８，６９１ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＧＡＳ ＣＩＲＣＵＩＴＩ ＢＲＥＡＫＥＲ ＷＩＴＨ ＲＥＡＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＩＮ ＳＥＲＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＥＴＴＩＮＧ ＩＴＳ ＣＩＲＣＵＴＩ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ、”あるいは“公開特許公報：特開平１０−４０７８６自励転流方式直流遮断装置”に記載されているように、ＳＦ６ガス遮断器と並列に、コンデンサとリアクトルの直列回路からなる転流回路と、これら転流回路に並列に接続されたサージアブソーバとを備えた構成により、ある値のコンデンサとリアクトルとある特定の直流アーク特性を有するＳＦ６ガス遮断器からなる閉ループ回路で、振動電流を発生、増大させて、電流零点を発生させ、直流電流を遮断する。
【００２１】
あるいは、本技術は例えば“特許公報：昭６２−５３８９４直流しゃ断器”の従来例に記載されているように、遮断器と並列にコンデンサを配置して、遮断器とコンデンサの閉ループ回路で振動電流を発生、増大させて、電流零点を発生させ、直流電流を遮断する。
【００２２】
図４２（ａ）は、ＵＳＰ５，６６８，６９１に示されている直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【００２３】
ＳＦ６ガス遮断器ＳＷと並列に、コンデンサＣとリアクトルＬの直列回路と非直線抵抗体ＮＬＲが接続されている。
【００２４】
かかる構成において、コンデンサＣとリアクトルＬに特定の値を与え、かつ特定の直流アーク特性を有するＳＦ６ガス遮断器を開極すると、図４２（ｂ）に示すように、直流アークとコンデンサ、リアクトルの閉回路で、振動電流が発生、増大する。
【００２５】
Ｉａ、すなわち遮断すべき直流電流は振動を発生、増大し、ある時間を経た後に零点を生じ、この零点で直流電流が遮断される。
【００２６】
Ｉａが振動を発生、増大する間、アーク電圧Ｖａ、アーク抵抗Ｒａ、コンデンサ電流Ｉｃも、図４２（ｂ）に波形図を示すように振動している。
【００２７】
なお、非直線抵抗体ＮＬＲは、遮断時に発生する過電圧を抑制する。
【００２８】
（３）強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本強制転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置は、例えば“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻間閉装置・避雷器の第２章遮断器”、あるいは“前記特許公報：昭６２−５３８９４直流しゃ断器”等に記載されている。
【００２９】
図４３は、本方式の構成例を示す回路図である。
【００３０】
ＳＦ６ガス遮断器、空気遮断器、あるいは真空遮断器等のスイッチＳＷと、このスイッチＳＷに並列にコンデンサＣとリアクトルＬと転流スイッチＳＷＣの直列回路からなる強制転流回路を配置し、さらに過電圧抑制用非直線抵抗ＮＬＲをスイッチＳＷと並列に配置した構成において、コンデンサＣをあらかじめコンデンサ充電装置ＰＳで所定の電圧に充電しておき、直流電流の遮断が必要な時に、転流スイッチＳＷＣを転流スイッチ制御装置により閉じて、スイッチＳＷとコンデンサＣとリアクトルＬと転流スイッチＳＷＣの閉ループ回路に高周波の振動電流を発生させて、スイッチＳＷの電流に電流零点を発生させ、直流電流を遮断するものである。
【００３１】
さらに、図４４は、強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置のスイッチとして半導体（サイリスタ）使用した直流遮断装置の一例を、“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”から引用して示す回路図である。
【００３２】
直流電源および電源コンデンサから負荷に直流電力を供給する半導体直流遮断装置は、主サイリスタＭｔｈと並列に、転流リアクトルＬｃ、転流コンデンサＣｃおよび転流用サイリスタスイッチＡｔｈの直列回路が配置されている。
【００３３】
また、負荷と並列に、フライフォイルダイオードＦＤが配置されている。
【００３４】
かかる構成において、直流電流遮断が必要な時に、転流コンデンサＣｃのあらかじめ所定の電圧で充電されている電荷を、転流用サイリスタスイッチＡｔｈを閉じることにより、主サイリスタＭｔｈ、転流リアクトルＬｃ、転流コンデンサＣｃ、および転流サイリスタスイッチＡｔｈの閉回路に、高周波振動電流を発生させて、電流零点で主サイリスタの直流電流を遮断する。
【００３５】
なお、遮断後の負荷に蓄えられていた電磁エネルギーは、フライフォイルダイオードを介して電源側に還流される。
【００３６】
（４）その他の従来技術
“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”、あるいは“公開特許公報：昭６０−１５７１２１ハイブリッド形回路遮断器”、あるいは“公開実用新案公報：昭５８−２５５７３３しゃ断器”によれば、ガス遮断器あるいは真空遮断器等のスイッチと並列にコンデンサを配置した構成が示されている。
【００３７】
しかしながら、これらの遮断器は、いずれも交流電源システムに適用する、いわゆる交流遮断器で、遮断器（スイッチ）と並列に配したコンデンサは、交流電流の零点で交流電流を遮断した後に、遮断器（スイッチ）の極間に現われる初期過渡回復電圧、あるいは過渡回復電圧の上昇率を抑制するか、あるいは遮断器を複数直列に配置し、交流電流を零点で遮断した後に、極間に現われる初期過渡回復電圧、あるいは過渡回復電圧を分担させる構成要素である。
【００３８】
次に、“特許公報：第３１３５３３８号転流式直流遮断装置”によれば、直流電源と負荷との間に設けられた主接点と、当該主接点と電気的に並列に接続され、かつ電気的に直列に接続されたコンデンサ、リアクトルおよび転流スイッチからなる転流回路とを備えた転流式直流遮断装置において、無負荷回路時における上記転流回路から上記負荷側への転流電流の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする転流式直流遮断装置が提案されている。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の技術においては、以下に述べるような課題がある。
【００４０】
（１）アーク電圧上昇方式直流電流遮断技術あるいは直流遮断装置
アーク電圧上昇方式直流電流遮断技術あるいは直流遮断装置におけるヒューズにおいては、アーク電圧を上昇させて直流を遮断した場合、可溶体が溶断するため、直流遮断毎に取り替える必要があり、直流電流を遮断後に、引き続き直流電力を送電したい場合等に、長い時間を要し、適用制限を受けるという不便さがある。
【００４１】
次に、配線用直流遮断装置あるいは気中高速度直流遮断装置においては、アーク電圧を上昇させて消弧するために、特別の消弧装置が必要であり、従来から様々な工夫がなされ実用化されてはいるものの、消弧装置が複雑化したり、大型化したり、更に可動接触子の構造や操作機構に特別な工夫と構成要素が必要で、全体が大型化し、複雑である。
【００４２】
さらに、上記アーク電圧上昇方式直流遮断装置おいては、適用電圧に制限があり、適用範囲が制限されている。
【００４３】
因みに、ヒューズにおいては２２ｋＶ程度まで、配線用遮断器においては２５０Ｖ程度まで、気中高速度直流遮断装置においては一般に４０００Ｖ程度までが、それぞれ適用電圧限度となっている。
【００４４】
（２）自励転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置
自励転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置においては、ＳＦ６ガス遮断器と並列に配置したコンデンサ、リアクトルからなる直列回路で、ＳＦ６ガス遮断器の接点を開いた時に発生する直流電流アークに特定の特性を持たせ、前記直列回路に振動電流を発生、増大させて、ＳＦ６ガス遮断器の接点間に電流零点をつくり、直流電流を遮断するので、遮断までの時間（遮断時間：アーク時間）が長く、かつ接点消耗が大きいという問題点がある。
【００４５】
この遮断時間（アーク時間）が長いと言う問題点は、従来技術で指摘され、この問題点を無くすために、例えば“公開特許公報：特開平９−５０７４３直流遮断装置”では、特別な回路を付加し、接点が開離してから振動電流発生、増大し、電流零点が出来るまでの時間を短縮する提案がなされたり、“公開特許公報：特開平９−５０７４２直流遮断装置”では、遮断部に特別な工夫を行ない、上記振動電流が発生、増大して、電流零点で遮断するまでの時間を短くする提案がなされている。
【００４６】
しかしながら、本方式の原理である、振動電流を発生、増大させて、電流零点を作り遮断するために必要な時間（遮断時間）を無くすことはできないと言う本質的な問題点がある。
【００４７】
（３）強制転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置
強制転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置においては、直流電流を遮断するために、スイッチと並列にコンデンサ、リアクトルおよび転流用スイッチの直列回路を配置し、コンデンサをあらかじめ所定の電圧に充電しておき、直流電流の遮断が必要になった時に、転流用スイッチを閉じて高周波の振動電流により直流電流に電流零点を発生させて、その電流零点で直流電流を遮断する。
【００４８】
従って、本方式においては、コンデンサをあらかじめ所定の電圧に充電するための装置、高周波の振動電流を始動する転流用スイッチと高周波の振動電流に耐えるコンデンサとその制御装置が必要であり、装置が複雑化、大型化し、不経済である。
【００４９】
また、遮断する電流の極性に応じて、コンデンサの充電電圧の極性を選択する必要があり、特に正極性または負極性いずれかの電流を任意に遮断しなければならない時に、特別の工夫と装置が必要になるという問題点がある。
【００５０】
本発明の目的は、前述したアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点あるいは適用電圧に制限される点、また自励転流方式直流遮断装置の問題点である、振動電流を発生、増大させて電流零点で遮断するために遮断時間が長いと言う点、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点である、コンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点、更に遮断電流の極性に応じて充電電圧の極性を選択しなければならないと言う点を解消した、構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置を提供することにある。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明の直流遮断装置は、直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサとスイッチとを並列に接続している。
【００５２】
従って、第１の発明の直流遮断装置においては、スイッチと並列に直流電流を非振動的に転流させるコンデンサを配置することにより、本直流遮断装置を電源と負荷間等に接続し、スイッチを開くと、このスイッチの持つ消弧機能によって、スイッチの直流電流がほぼインピーダンス零であるコンデンサに振動することなく転流・遮断されるため、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることができる。
【００５３】
また、第２の発明の直流遮断装置は、直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサと転流用スイッチとを直列に接続し、当該コンデンサと転流用スイッチとの直列回路に、スイッチを並列に接続している。
【００５４】
従って、第２の発明の直流遮断装置においては、転流用スイッチと直流電流を非振動的に転流させるコンデンサを直列に配置し、これとスイッチとを並列に配置することにより、本直流遮断装置を電源と負荷間等に接続し、スイッチを開き、このスイッチの極間に直流アークが発生し、スイッチの消弧機能が最大付近になったところで、転流用スイッチを閉極すると、スイッチの持つ消弧機能によって、スイッチの直流アーク電流がほぼインピーダンス零であるコンデンサに転流・遮断されるため、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、かつコンデンサの静電容量を小さくすることができ、より精密な遮断点の制御を行なうことが可能で、かつ極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることができる。
【００５５】
一方、第３の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、抵抗を並列に接続している。
【００５６】
従って、第３の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチの直流電流をコンデンサに非振動的に転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を抵抗で素早く放電するため、遮断完了までの時間が速く、負荷または電源の電磁エネルギーを抵抗で消費して減衰させ、かつ遮断後に現われる回復電圧上昇率と回復電圧波高値が抵抗で抑制されるため、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００５７】
また、第４の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、非直線抵抗を並列に接続している。
【００５８】
従って、第４の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に非直線抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチの直流電流を非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を非直線抵抗で急速に放電し、かつ負荷のエネルギーを非直線抵抗で消費して減衰させ、かつ回復電圧波高値を非直線抵抗で抑制することができ、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くでき、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００５９】
さらに、第５の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、抵抗と非直線抵抗を並列に接続している。
【００６０】
従って、第５の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に抵抗と非直線抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチまたはスイッチの直流電流が非振動的に、コンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を抵抗と非直線抵抗と急速に放電し、負荷または電源のエネルギーを抵抗と非直線抵抗とで分担消費して減衰させ、かつ遮断後に現われる回復電圧上昇率が抵抗で抑制され、かつ回復電圧波高値が抵抗と非直線抵抗の並列回路で抑制されるため、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便で経済的な直流遮断装置を得ることができる。
【００６１】
一方、第６の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチを直列に接続している。
【００６２】
従って、第６の発明の直流遮断装置においては、第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体の負荷側、または電源側に直列に少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチを配置することにより、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチで、直流電流を非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサまたは抵抗、または非直線抵抗、または抵抗と非直線抵抗の並列回路を通して流れる電流を電流零点遮断用スイッチで遮断することができ、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置の遮断時間を更に短くすることが可能な直流遮断装置を得ることができる。
【００６３】
また、第７の発明の直流遮断装置は、上記第６の発明の直流遮断装置本体の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルを接続している。
【００６４】
従って、第７の発明の直流遮断装置においては、第６の発明の直流遮断装置本体の主回路通電部の一部に少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルを配置することにより、上記第６の発明の直流遮断装置の主回路通電部の振動電流発生用リアクトルとコンデンサとの直列回路で、電流零点を生じる振動電流を発生させる振動電流発生用リアクトルのインダクタンス値を選んで配置することで、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチで直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置の負荷側、または電源側に少なくとも１個直列に配置した電流零点遮断用スイッチに電流零点を生じる振動電流が流れるため、すなわち電源側から負荷側への電流を電流零点遮断用スイッチで遮断することができ、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００６５】
さらに、第８の発明の直流遮断装置は、上記第６の発明の直流遮断装置本体の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗、またはリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路を接続している。
【００６６】
従って、第８の発明の直流遮断装置においては、第６の発明の直流遮断装置本体の負荷側に負荷と並列に、直列に振動電流発生用非直線抵抗、またはリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路を配置することにより、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチの直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断した電流が、電源とコンデンサと電流零点遮断用スイッチと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３の直列回路からなるループで電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流を電流零点遮断用スイッチで容易に遮断することが可能な遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００６７】
一方、第９の発明の直流遮断装置は、上記第７の発明の直流遮断装置本体の負荷側に、負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗を接続している。
【００６８】
従って、第９の発明の直流遮断装置においては、第７の発明の直流遮断装置本体の負荷側に、負荷と並列に振動電流発生用非直線抵抗を配置することにより、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチから非振動的にコンデンサに転流・遮断した電流が、電源とコンデンサと電流零点遮断用スイッチとリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路からなるループに電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流を電流零点遮断用スイッチで容易に遮断することが可能な遮断時間の短い簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００６９】
また、第１０の発明の直流遮断装置は、上記第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体を、交流電源システムに使用している。
【００７０】
従って、第１０の発明の直流遮断装置においては、第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体を、交流電源システムに使用することにより、スイッチを交流電流の直流電流部分で開極させると、その直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断するため、上記の第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置に不可欠の構成要素である、コンデンサと回路のインダクタンス、または振動電流発生用リアクトルＬｑとで、あるいはコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンスと振動電流発生用非直線抵抗とで電流零点を発生する振動電流を発生させることができ、その電流零点で電流零点遮断用スイッチが遮断するため、交流電流の直流電流部分での遮断を行なうことができ、交流電源システムにおける電流を、その電流零点が生じるのを待つことなく高速で遮断可能な直流遮断装置を得ることができる。
【００７１】
一方、第１１の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第１０のいずれか１つの発明の直流遮断装置において、コンデンサとしては、非振動転流時間が２５０μＳ以下となるような静電容量を有するコンデンサとしている。
【００７２】
従って、第１１の発明の直流遮断装置においては、遮断すべき直流電流がスイッチからコンデンサに短時間に転流・遮断される効果を得て、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００７３】
また、第１２の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第１０のいずれか１つの発明の直流遮断装置において、コンデンサとしては、非振動転流時の電流が時間と共に単調増加する、または単調減少する電流波形となるような静電容量を有するコンデンサとしている。
【００７４】
従って、第１２の発明の直流遮断装置においては、遮断すべき直流電流がスイッチからコンデンサに短時間に転流・遮断される効果を得て、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【００７７】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１に示すように、スイッチＳＷ１と直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ１とを並列に接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【００７８】
ここで、スイッチＳＷ１としては、例えば機械的スイッチ、あるいは半導体スイッチ、あるいは機械的スイッチと半導体スイッチとの直列スイッチで構成することができる。
【００７９】
機械的スイッチとしては、制御回路に使用されるリレー等、あるいは低圧回路の配線用遮断器、気中遮断器等、あるいは高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器、あるいは超高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器等から構成することができる。
【００８０】
半導体スイッチとしては、例えばトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等から構成することができる。
【００８１】
スイッチＳＷ１は、必要に応じて、直列、または並列、または直並列に構成することができる。
【００８２】
コンデンサＣｃ１の静電容量としては、スイッチＳＷ１で遮断すべき遮断電流が、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断する値となるように選定することが好ましい。
【００８３】
上記条件のコンデンサＣｃ１の必要静電容量値を得るために、コンデンサＣｃ１としては、真空コンデンサ、あるいは気体コンデンサ、あるいは固体コンデンサ、あるいは液体コンデンサ等を単体、または必要数直列、または必要数並列、または必要数直・並列、または種類の異なるコンデンサを複合して配置・構成することができる。
【００８４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【００８５】
図１において、スイッチＳＷ１の直流電流が、コンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断されるとは、次のように考えられる。
【００８６】
スイッチＳＷ１を閉じた状態で、電源側Ｓから負荷側Ｌに直流電流Ｉｓが、スイッチＳＷ１を通りＩｓｗ１として流れている状態で、何らかの必要により、直流電流Ｉｓを遮断し、負荷Ｌを電源Ｓから電気的に分離（遮断）したい時に、スイッチＳＷ１に開極信号を与えると、スイッチＳＷ１に特有のある時間を経て、スイッチＳＷ１の接点が機械的に離れはじめる時点（通称、開極点）から接点間にアークが発生する。
【００８７】
このアークは、通常不安定な状態で点弧しており、例えば真空遮断器においては、磁界の影響あるいは電流の変動、アークの移動等が原因でアークが動揺し、アーク抵抗が上昇する場合があり、あるいはパファー形ＳＦ６ガス遮断器においては、ＳＦ６ガスの吹き付けによって、真空遮断器のアークと同様にアークが動揺し、アーク抵抗が上昇するチャンスがある。
【００８８】
ところが、本実施の形態のように、必要な静電容量値のコンデンサＣｃ１がスイッチＳＷ１に並列に接続されていることにより、アーク点弧中の何らかの動揺でアーク抵抗が上昇すると、コンデンサＣｃ１はインピーダンスがほぼ零であるため、アーク抵抗は一気に上昇し（アーク抵抗が上昇する原因は、アーク抵抗が上昇するとアークに流れている電流が減少する、電流が減少するとアーク抵抗が上昇すると言うプロセスの繰り返し、すなわちアークの消弧能力が原動力となって、上記プロセスの繰り返しが発生すると考えられる）、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は、アーク抵抗の上昇スピードと同じスピードでコンデンサＣｃ１に転流し、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１の電流は遮断される。
【００８９】
なお、上記アーク抵抗の上昇スピード、すなわち電流Ｉｓｗ１の減少スピードは、消弧媒体によって異なり、真空の場合には数Ａ／μＳから数十Ａ／μＳ程度、ＳＦ６ガスの場合にはこれと同等、もしくは若干小さい値である。
【００９０】
要約すると、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的に転流するとは、アーク抵抗が何らかの外部要因で上昇すると、アークの消弧能力が原動力となり、アーク抵抗を加速度的に上昇させるため、アーク電流はインピーダンスの低いコンデンサＣｃ１に加速度的に非振動的に転流し、アークの電流が遮断されるプロセスである。
【００９１】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、次に示すような実験またはシミュレーションを行なった。
【００９２】
図２（ａ）および（ｂ）は、実験またはシミュレーションに用いた試験回路を示す図である。
【００９３】
図２（ａ）は負荷電流遮断試験回路、図２（ｂ）は短絡電流遮断試験回路を、それぞれ示す。
【００９４】
図２において、電源リアクトルＬｓは、直流電圧電源ＤＣＶおよび直流電流電源回路ＤＣＶに不可避的に付随するインダクタンスで、この場合には１００μＨとした。
【００９５】
負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏは、負荷側の負荷の抵抗とインダクタンスを総合したものである。
【００９６】
コンデンサＣｃ１に直列の残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃは、コンデンサＣｃ１を構成する時に不可避的に発生する抵抗とインダクタンスを総合したものであり、それぞれＬｃ＝１μＨ、Ｒｃ＝０．０１Ωとした。
【００９７】
図２（ｂ）における試験用短絡スイッチＳＳＷは、本直流遮断装置の短絡電流遮断性能を模擬するために試験用として設けたスイッチで、ほぼ時間“零”で閉じて回路に過渡短絡電流を発生させるものである。
【００９８】
上記試験回路において、１５００Ｖ用の直流遮断装置（１）と４００Ｖ用の直流遮断装置（１）を数種類準備して、遮断試験、またはシミュレーションを実施した。
【００９９】
まず、定格電圧１５００Ｖ、定格通電電流３０００Ａを想定した直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１として、真空方式とＳＦ６ガス方式を準備し、真空方式としてＶＣＢ−Ａ、ＶＣＢ−ＢおよびＶＣＢ−Ｃの３種類を、ＳＦ６ガス方式としてＧＣＢ−ＡとＧＣＢ−Ｂの２種類を準備した。
【０１００】
各スイッチの、いわゆる遮断性能（消弧性能）は、ＶＣＢ−Ａ＜ＶＣＢ−Ｂ＜ＶＣＢ−Ｃ、およびＧＣＢ−Ａ＜ＧＣＢ−Ｂの順番である。
【０１０１】
図３は、１５００Ｖ用直流遮断装置（１）の試験またはシミュレーション条件とその結果を示す図である。
【０１０２】
直流電圧電源ＤＣＶの電圧を１５００Ｖとし、負荷インダクタンスＬｏと負荷抵抗Ｒｏを図示するように変化させることにより、遮断する直流電流Ｉｓを変化させ、直流電流遮断を試み、遮断電流を非振動的に転流・遮断した場合は○印で、遮断電流が振動的に転流・遮断した場合は△印で、また遮断できなかった場合は×印で、試験またはシミュレーションを実施しなかった場合は−印で、それぞれ図示している。
【０１０３】
さらに、遮断した場合のスイッチ極間に現われた過渡回復電圧の波高値をＶｒで示した。
【０１０４】
一例として、図４（ａ）は、図３の条件２の、コンデンサＣｃ１＝３００μＦの時、すなわち非振動転流遮断時の、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１とコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１を示す。
【０１０５】
図４（ｂ）は、スイッチＳＷ１極間の過渡回復電圧Ｖｒを示す。
【０１０６】
図４は、スイッチＳＷ１の電流の転流・遮断部の時間拡大波形である。
【０１０７】
スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断する電流値は、遮断電流値以下で、かつ極く短時間である、すなわち遮断までの時間が短く、この条件の場合は数μＳであった。
【０１０８】
図５は、振動転流・遮断した場合の時間を拡大した波形であり、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１、およびスイッチＳＷ１の極間の回復電圧Ｖｒをそれぞれ示す。
【０１０９】
この場合、スイッチＳＷ１の直流電流が、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１への転流・遮断時に、振動電流が発生、増大し、高周波の大電流（遮断電流の２倍以上）が流れ、転流・遮断するまでには、本実施の形態による非振動転流・遮断よりも長い時間、この場合は約２００μＳを必要とすることが明らかとなった。
【０１１０】
このように、スイッチＳＷ１の消弧性能に応じてコンデンサＣｃ１の静電容量を選択すれば、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に、コンデンサＣｃ１に転流・遮断出来ることが明らかとなった。
【０１１１】
次に、定格電圧４００Ｖ、定格通電電流１５０Ａを想定した直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１として、真空式ＳＷ−ＡとＳＷ−Ｂを用いて、図６に示す試験とシミュレーションを実施した。
【０１１２】
スイッチＳＷ１の遮断性能は、ＳＷ−Ａ＜ＳＷ−Ｂである。
【０１１３】
この場合も、スイッチＳＷ１の遮断性能に応じて、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的にコンデンサＣｃ１に転流させることが可能なコンデンサＣｃ１の静電容量を決定することができることが明らかとなった。
【０１１４】
さて、上記いずれの条件でも、コンデンサＣｃ１の静電容量をある値以上にすることで、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１への転流電流を非振動的にすることが可能であり、遮断時間が短縮されて、転流時に大きな高周波電流をスイッチＳＷ１ならびにコンデンサＣｃ１に流すことなく、転流・遮断することが可能である。
【０１１５】
次に、スイッチＳＷ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流した後、直流電源ＤＣＶから負荷側にコンデンサＣｃ１を介して緩やかな振動電流が流れ、やがて回路定数で決まる時間で電源側から負荷側への電流ＩｓまたはＩｃはほぼ零となり、電源側Ｓと負荷側ＬとはコンデンサＣｃ１を介して電気的に切り離され、直流遮断装置（１）による遮断が完了する。
【０１１６】
図３の結果から、スイッチＳＷ１の遮断性能が高いほど、また遮断電流Ｉｓが小さいほど、コンデンサＣｃ１の静電容量は小さくて良い。
【０１１７】
また、スイッチＳＷ１としては、ある遮断性能を有すれば、その方式（真空方式、気体方式、液体方式、半導体方式等）によらず、本実施の形態に使用可能である。
【０１１８】
ここで、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量値を、どのように決定するかが実用上の課題であり、この方法について以下に示す。
【０１１９】
まず、適用する直流電源システムの定格電圧、定格通電電流からスイッチＳＷ１を選択し、このスイッチＳＷ１の遮断電流に応じたある特定のコンデンサＣｃ１を配置して、図３に示した方法で試験、またはシミュレーションを実施すれば、スイッチＳＷ１の直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量の最小値を、容易に求めることができる。
【０１２０】
この最小値以上を、コンデンサＣｃ１の静電容量と決定する。
【０１２１】
なお、候補のスイッチＳＷ１が幾つかある場合には、全体の構成、経済性等を考慮して、最適なスイッチＳＷ１とコンデンサＣｃ１を選択し、本実施の形態の直流遮断装置（１）を構成することができる。
【０１２２】
なお、直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１を直列、または並列、または直並列にした場合にも、前述の作用、効果が現われるのは自明であるから、ここではその説明を省略する。
【０１２３】
ここで、本発明者等は、本実施の形態に係る従来技術を追認すると共に、本実施の形態の妥当性も再確認した。
【０１２４】
従来技術として、例えば前記ＵＳＰ５，６６８，６９１ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＧＡＳ ＣＩＲＣＵＩＴＩ ＢＲＥＡＫＥＲ ＷＩＴＨ ＲＥＡＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＩＮ ＳＥＲＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＥＴＴＩＮＧ ＩＴＳ ＣＩＲＣＵＴＩＰＡＲＡＭＥＴＥＲと、これに引用されている文献Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅｔ ａｌ．，“ＡＳｔｕｄｙ ｏｆ ＤＣ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ＧＣＢ ｗｉｔｈ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ＆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ ＩＥＥ ｏｆ Ｊａｐａｎ， （ＳｅｃｔｉｏｎＩＩ，Ｓｈｏｒｔ Ｐａｐｅｒ）， Ｊｕｌ．２７−２９， １９９４， ｐｐ．８２４−８２６を参照して、ほぼ同一の条件を設定し、シミュレーションを実施した。
【０１２５】
図７は、シミュレーションした直流遮断装置の回路図を示し（本図はＵＰＳ５，６６８，６９１のＦｉｇ．１を参照した）、図８（ａ）は、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１とほぼ同一の条件とそのシミュレーション結果であり、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１のＦｉｇ．２に示されているシミュレーション結果とほぼ同等の結果が得られ、本発明者等によっても従来技術の妥当性が確認された。
【０１２６】
そこで、本実施の形態の妥当性を比較、評価するために、図８（ａ）と同一条件で、コンデンサＣｃ１の静電容量のみ変化させシミュレーションしたところ、４００μＦにすると、図８（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ１に直流電流Ｉｓｗ１は振動することなく、すなわち非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断することが確認できた。
【０１２７】
さらに、図９（ａ）では、本実施の形態の主旨である、スイッチＳＷ１とコンデンサＣｃ１とを並列にして、スイッチをＳＷ１の直流電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するかどうかを、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１と同等の条件でシミュレーションした条件と結果であり、コンデンサＣｃ１の静電容量を４０μＦ、リアクトルＬｆのインダクタンスを零とすると、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は振動を発生、増大し、コンデンサＣｃ１に転流・遮断するが、一方、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）と同一条件でコンデンサＣｃ１の静電容量のみを１００μＦとすると、既に説明した作用で、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は極めて早い時間（この場合は約１２５μＳ）で、非振動的に転流・遮断していることが分かる。
【０１２８】
以上により、従来技術の追認と従来技術と同等の条件における本実施の形態の確認からも、上記で説明した本実施の形態の作用、効果を確認することができた。
【０１２９】
このように、本実施の形態のスイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１を選択することが可能であり、従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置における遮断時間が長いと言う本質的な問題点を除去、すなわち従来の自励転流遮断方式に比較して１／１０から１／１００以下の時間とすることができ、さらにコンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１に高周波の大電流を長時間流さないため、スイッチＳＷ１の接点損傷を小さくすることができ、かつコンデンサＣｃ１に余分な電流ストレスを与えないという利点も得ることができる。
【０１３０】
上述したように、本実施の形態では、スイッチＳＷ１の直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されるため、前述した従来のアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点、あるいは適用電圧に制限される点を無くし、次に自励転流方式直流遮断装置の問題点である遮断時間が長いと言う点を無くし、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点であるコンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点を無くすことができ、構成がシンプルで、繰り返し使用することができ、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を要しない極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１３１】
（第２の実施の形態）
図１０は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【０１３２】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１０に示すように、スイッチＳＷ３と直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ２とを直列に接続し、さらにこの直列回路とスイッチＳＷ２とを並列に接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１３３】
ここで、スイッチＳＷ３としては、例えば機械的スイッチ、あるいは半導体スイッチで構成することができる。
【０１３４】
機械的スイッチとしては、制御回路に使用されるリレー等、あるいは低圧回路の配線用遮断器、気中遮断器等、あるいは高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器、あるいは超高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器等から構成することができる。
【０１３５】
半導体スイッチとしては、例えばトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等から構成することができる。
【０１３６】
スイッチＳＷ３は、必要数直列に構成することができる。
【０１３７】
なお、本実施の形態におけるスイッチＳＷ２およびコンデンサＣｃ２は、前記第１の実施の形態におけるスイッチＳＷ１またはコンデンサＣｃ１と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１３８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１３９】
図１０において、スイッチＳＷ２を閉じた状態、スイッチＳＷ３を開いた状態で、電源側Ｓから負荷側Ｌに直流電流を供給しているとする。
【０１４０】
図１１に示すように、スイッチＳＷ２に遮断指令（開極信号）を与えると、スイッチＳＷ２は時刻Ｔ１で開極点（スイッチＳＷ２に開極信号が与えられてからスイッチＳＷ２の接点が機械的に離れる点）を迎え、スイッチＳＷ２の接点間に直流電流アークが発生する。
【０１４１】
この場合、スイッチＳＷ２に並列に配置されているコンデンサＣｃ２は、スイッチＳＷ３で電気的に分離されているため、前記第１の実施の形態で説明したように、スイッチＳＷ２の直流電流は、コンデンサＣｃ２に転流しない。
【０１４２】
ここで、時刻Ｔ２で、すなわち時刻Ｔ１から時間ΔＴ遅れてスイッチＳＷ３が投入点（スイッチＳＷ３に投入信号を与えてからＳＷ３の接点が機械的に接触する点）を迎えるように信号を与えると、前記第１の実施の形態で説明したのと同様の作用で、スイッチＳＷ２に流れていた直流アーク電流は、コンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断され、コンデンサＣｃ２の電流、または電源側Ｓから負荷側Ｌへの電流Ｉｓは、回路の特性で決まる電流が流れ、最終的には電源側Ｓと負荷側Ｌとが、直流遮断装置で電気的に分離（遮断）される。
【０１４３】
このように、本実施の形態の直流遮断装置においては、スイッチＳＷ２の開極点Ｔ１から時間ΔＴだけ遅れてスイッチＳＷ３が投入されるため、すなわちコンデンサＣｃ２がスイッチＳＷ２に電気的に並列接続されるため、この時点でスイッチＳＷ２の直流電流が転流・遮断動作を開始する。
【０１４４】
すなわち、本実施の形態の直流遮断装置においては、転流・遮断動作開始点をＳＷ３によって、制御することができるという利点があり、さらにスイッチＳＷ２の直流電流がコンデンサＣｃ２に転流容易な時点を選択して、すなわちスイッチＳＷ２の消弧作用が最大付近で転流・遮断動作を決めることが可能であり、前記第１の実施の形態の直流遮断装置に比較して、コンデンサＣｃ２の静電容量を小さくすることが可能であり、具体的には、ほぼ２０％から５０％コンデンサＣｃ２の静電容量を削減できることが確認できた。
【０１４５】
上述したように、本実施の形態では、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、かつコンデンサの静電容量を小さくすることができ、より精密な遮断点の制御を行なうことが可能で、かつ極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１４６】
（第３の実施の形態）
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１４７】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１２（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ１を接続するか、あるいは図１２（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ１を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１４８】
ここで、抵抗Ｒｐ１の抵抗値としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値以下とすることが好ましい。
【０１４９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１５０】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１５１】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、直流電流電源ＤＣＩのインダクタンスを２．２Ｈ（いわゆる電流源）とし、電源リアクトルＬｓは、直流電流電源ＤＣＩおよび電源回路に不可避的に付随するインダクタンスで、１００μＨとした。
【０１５２】
負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏは、本実施の形態の直流遮断装置の負荷側の抵抗とインダクタンスを総合したもので、Ｒｏ＝０．０１Ω、Ｌｏ＝１００μＨとした。
【０１５３】
コンデンサＣｃ１またはＣｃ２に直列の残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃは、コンデンサＣｃ１またはＣｃ２を構成する時に不可避的に発生する抵抗とインダクタンスを総合したものであり、それぞれＬｃ＝１μＨ、Ｒｃ＝０．０１Ωとした。
【０１５４】
抵抗Ｒｐ１は、２．６６７Ωとした。
【０１５５】
ここで、本実施の形態の直流遮断装置として、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流、または定格遮断電流を３０００Ａ、極間試験電圧８０００Ｖを想定して、あらかじめ直流電流電源ＤＣＩに初期値として３０００Ａを流しておき、時間約５ｍｓで転流・遮断動作をさせた。
【０１５６】
この時の各電圧と電流波形を図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示しており、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の時間拡大波形である。
【０１５７】
スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が転流・遮断動作に入る直前までは、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に流れていた直流電流源ＤＣＩの電流Ｉｓは、転流・遮断動作と同時にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に、Ｉｃ１またはＩｃ２として非振動的に転流・遮断し、Ｉｓｗ１またはＩｓｗ２の電流は遮断される。
【０１５８】
電流Ｉｓｗ１またはＩｓｗ２が遮断されると、抵抗Ｒｐ１の電流ＩＲｐ１には、まずコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２から電流が流れ、Ｉｃ１またはＩｃ２の電流が零になると、直流電流源からの電流Ｉｓは抵抗Ｒｐ１の電流ＩＲｐ１と一致し、直流電流源のインダクタンス２．２（Ｈ）と抵抗Ｒｐ１の抵抗値、この場合は２．６６７Ωで決まる時定数である約２秒で減衰する。
【０１５９】
スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間には、抵抗Ｒｐ１に直流電流源から流れる電流Ｉｓを乗じた回復電圧Ｖｒが発生する。
【０１６０】
抵抗Ｒｐ１を２．６６７Ωとしているため、Ｖｒは約８０００Ｖとなった。
【０１６１】
なお、上記説明では、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の試験電圧を８０００Ｖとしたが、例えば４０００Ｖであれば、抵抗Ｒｐ１を約１．３３３Ωとすれば、極間の回復電圧を約４０００Ｖにできることは自明であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧に応じて、抵抗Ｒｐ１の抵抗値を決定することができる。
【０１６２】
このように、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間回復電圧以下に抑制する抵抗Ｒｐ１の抵抗値を選択することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制することが可能であり、ＳＭＥＳあるいは類似の核融合用超電導コイルシステム等の直流電流源のエネルギーを抵抗Ｒｐ１で消費させる直流遮断装置を得ることができる。
【０１６３】
上述したように、本実施の形態では、前述した従来技術である、例えば“公開特許公報：特開平６−３４２６１９号”、あるいは“公開特許公報：特開平４−５４８２０号”等に示されているように、直流電流遮断にヒューズを使用しないため、短時間に繰り返し使用可能であり、かつ複雑な回路構成とする必要がないため、遮断時間の短いシンプルな直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１６４】
（第４の実施の形態）
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１６５】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１５（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を接続するか、あるいは図１５（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１６６】
ここで、非直線抵抗ＮＲＬ１の制限電圧としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値以下とすることが好ましい。
【０１６７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１６８】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１６９】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）において、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の抵抗Ｒｐ１を、非直線抵抗ＮＲＬ１に置き換えた以外は、図１３（ａ）または図１３（ｂ）と全く同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１７０】
ここで、前記第３の実施の形態で説明したと同様に、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流または遮断電流３０００Ａ、極間の試験電圧８０００Ｖを想定した本実施の形態の直流遮断装置を、図１６（ａ）および図１６（ｂ）の回路を用いて、実験とシミュレーションを実施した。
【０１７１】
この時の各電圧、電流波形を図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示しており、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の時間拡大波形である。
【０１７２】
前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置の作用により、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が約５ｍｓで遮断動作に入ると、直流電流電源の電流ＩｓはスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２から、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断される。
【０１７３】
次に、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２は、直流電流源ＤＣＩからの電流Ｉｓで充電され、回復電圧Ｖｒを発生する。
【０１７４】
この回復電圧Ｖｒが非直線抵抗ＮＲＬ１の動作電圧に達すると、非直線抵抗に電流ＩＮＲＬ１が流れ、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷が急速に放電され、回復電圧Ｖｒはあらかじめ設定された非直線抵抗の制限電圧８０００Ｖ以下に抑制され、直流電流源電流Ｉｓは直流電流源インダクタンス２．２ＨとＮＲＬ１の抵抗値２．６６７Ωとで決まる時定数、この場合は約２秒の時定数で減衰する。
【０１７５】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に回復電圧を抑制し、直流電流源電流Ｉｓを遮断することが可能であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２で直流電流遮断後に発生する過電圧を安全に抑制し、かつコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷を放電させると同時に、直流電流源のエネルギーからの電流Ｉｓを所定の時間内に減衰させることが可能な遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０１７６】
ところで、前述した従来技術である“公開特許公報：特開平１０−４０７８６号”においては、本第４の実施の形態と類似の構成で、直流電流を遮断する場合に、本実施の形態のコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に相当するコンデンサの静電容量値を規定する技術が提案されている。
【０１７７】
そこで、本発明者等は、この公開特許公報に記載されているシミュレーション条件とほぼ同一の条件を設定し、従来技術の追認を実施した。
【０１７８】
この公開特許公報の実施の形態に説明されている内容を引用すると、「この直流遮断装置の電流遮断プロセスは、図２に示されるものと同様であり、遮断器（１１）のアークコンタクトを開極することで開始する。
【０１７９】
転流回路にリアクトルを設けなくとも、アークが発生するとアーク自身がインダクタンスを有するため、コンデンサとの相互作用により振動条件になる。
【０１８０】
様々な擾乱が電流の微少な変動となって現われ、回路条件が不安定領域にある場合には、この擾乱が成長して振動が拡大し電流零点を迎える。
【０１８１】
このように、リアクトルが無い簡単な転流回路でも、振動を拡大させて電流を遮断することが可能となる。」と説明しており、本発明者等の上記追認シミュレーションでも、前述の通りの内容が確認された。
【０１８２】
そこで、本発明者等は本第４の実施の形態の直流遮断装置の作用、すなわちスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ４の直流電流が、非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断するコンデンサＣｃ１またはＣｃ２の静電容量値が決定できるかどうかを、上記と同一の条件で、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の静電容量値を変化させて確認した結果、コンデンサＣｃ１の静電容量を４０μＦおよび５０μＦとした場合、スイッチＳＷ１を開極すると、スイッチＳＷ１の電流に振動が発生、増大し、電流零点を生じ、スイッチＳＷ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、次にコンデンサＣｃ１を６０μＦと７０μＦとした場合、スイッチＳＷ１の電流は非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断することが確認された。
【０１８３】
この結果は、前記公開特許公報の結果と若干違うが、これはシミュレーションした時のデータを完全に一致させることができなかったためであると考えられる。
【０１８４】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）には、一例として、コンデンサＣｃ１の静電容量が５０μＦと６０μＦの時の、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１、およびアーク電圧（回復電圧）Ｖｒをそれぞれ示した。
【０１８５】
このように、従来技術である、前記公開特許公報の記載内容が追認されたと同時に、同公開特許公報に記載のシミュレーション条件で本実施の形態が提案する、スイッチＳＷ１の電流を非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量値を決定できることが明らかとなった。
【０１８６】
このように、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１を選択することが可能であり、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断における遮断時間が長いと言う本質的な問題点を除去し、コンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１に高周波の大電流を長時間流さないため、スイッチＳＷ１の接点損傷を小さくすることができ、かつコンデンサＣｃ１に余分な電流ストレスを与えない利点も得ることが可能な直流遮断装置を得ることができる。
【０１８７】
上述したように、本実施の形態では、前記第１または第２の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１８８】
（第５の実施の形態）
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１８９】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１９（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を接続するか、あるいは図１９（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１９０】
ここで、非直線抵抗ＮＲＬ２の制限電圧と抵抗Ｒｐ２の抵抗値としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値とすることが好ましい。
【０１９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１９２】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１９３】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）において、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の抵抗Ｒｐ１を、抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２に置き換えた以外は、図１３（ａ）または図１３（ｂ）と全く同一であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１９４】
ここで、前記第３の実施の形態で説明したと同様に、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流または遮断電流３０００Ａ、極間の試験電圧８０００Ｖを想定した本実施の形態の直流遮断装置を用いて、実験とシミュレーションを実施した。
【０１９５】
この時の各電圧、電流波形を図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示しており、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の時間拡大波形である。
【０１９６】
前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置の作用により、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が約５ｍｓで転流・遮断動作に入ると、直流電流電源の電流ＩｓはスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２から、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断される。
【０１９７】
次に、コンデンサＣｃ１またはＣｃ２は、直流電流源ＤＣＩからの電流Ｉｓで充電されると同時に抵抗Ｒｐ２に分流し、回復電圧Ｖｒを発生する。
【０１９８】
この回復電圧Ｖｒが非直線抵抗ＮＲＬ２の動作電圧に達すると、非直線抵抗に電流ＩＮＲＬ２が流れ始め、回復電圧Ｖｒはあらかじめ設定された非直線抵抗の制限電圧８０００Ｖ以下に抑制され、直流電流源電流Ｉｓは直流電流源インダクタンス２．２Ｈと抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２の抵抗値とで決まる時定数で減衰する。
【０１９９】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に回復電圧を抑制し、直流電流源電流Ｉｓを遮断することが可能であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２で直流電流を転流・遮断後に発生する過電圧を安全に抑制すると同時に、直流電流源電流Ｉｓを所定の時間で減衰させることが可能である。
【０２００】
特に、抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を並列に配置することにより、回復電圧Ｖｒをスイッチの極間試験電圧以下に抑制する共に、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２による転流・遮断後に、電源のエネルギーを抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２とで分担させることが可能である。
【０２０１】
すなわち、エネルギー吸収を抵抗Ｒｐ２で行ない、回復電圧抑制を非直線抵抗ＮＲＬ２で行なうというように分担させることが可能であり、より経済的な直流遮断装置を得ることができる。
【０２０２】
上述したように、本実施の形態では、前記第１または第２の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便で経済的な直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２０３】
（第６の実施の形態）
図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２０４】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図２２（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置、または第２の実施の形態における直流遮断装置、または第３の実施の形態における直流遮断装置、または第４の実施の形態における直流遮断装置、または第５の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＡの負荷側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続するか、あるいは図２２（ｂ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置、または第２の実施の形態における直流遮断装置、または第３の実施の形態における直流遮断装置、または第４の実施の形態における直流遮断装置、または第５の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＡの電源側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２０５】
図２２（ｃ）および図２２（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、図２２（ｃ）は前記第１の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した例を、図２２（ｄ）は前記第２の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した例をそれぞれ示している。
【０２０６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２０７】
本実施の形態における直流遮断装置を図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）、図２３（ｄ）の直流電源システムに適用し、作用と効果を明確に述べる。
【０２０８】
直流電源システムの条件は、前記図３の条件２と同一として、コンデンサＣｃ１は３００μＦ一定とした。
【０２０９】
図２４は、図２３（ａ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を示す図である。
【０２１０】
前記第１の実施の形態で説明したのと同様に、この場合は、約５ｍｓでスイッチＳＷ１が転流・遮断動作に入り、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１に非振動的に転流・遮断される。
【０２１１】
電流Ｉｓｗ１が零になると同時に、スイッチＳＷ１の極間には回復電圧Ｖｒが現われる。
【０２１２】
一方、電流Ｉｓｗ１が零になると同時に、直流電圧電源電流ＩｓはコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１となる。
【０２１３】
このＩｓｗ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流・遮断した瞬時から、本実施の形態に不可欠の構成要素であるコンデンサＣｃ１と、直流電圧源ＤＣＶと電源リアクトルＬｓと残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃと負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏの直列回路で過渡現象が生じる。
【０２１４】
この直列回路の全抵抗をＲｆ、全インダクタンスをＬｆとすると、２Ｒ＜√（Ｌ／Ｃｃ１）の条件を満した時、直流電圧源電流Ｉｓ、すなわちコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１は電流零点を生じる振動電流となり、電流零点遮断用スイッチＳＷ４に電流零点が生じ、直流電圧源電流Ｉｓはこの零点で遮断され、負荷側Ｌは電源側Ｓから切り離される、すなわちこの条件の場合は、約６．５ｍｓで直流遮断が完了する。
【０２１５】
一方、回復電圧Ｖｒは、直流電圧源電流Ｉｓが遮断されるまでは約８０００Ｖまで上昇し、直流電圧源電流Ｉｓが遮断されたと同時に上昇が止り、一定電圧を維持するが、実回路ではコンデンサＣｃ１の漏れ抵抗によって減衰する。
【０２１６】
なお、説明を省略するが、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を電源側に配置した場合についても、上記と同様の作用を奏することになる。
【０２１７】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、その後、直流電圧源電流Ｉｓに電流零点を生じる振動電流となり、直流電圧源電流Ｉｓは極く短時間に、電源側Ｓと負荷側Ｌとを遮断（分離）することが可能である。
【０２１８】
図２５（ａ）および図２５（ｂ）は、図２３（ｂ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を、図２６（ａ）および図２６（ｂ）は、図２３（ｃ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を、図２７（ａ）および図２７（ｂ）は、図２３（ｄ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形をそれぞれ示し、図２５（ｂ）は図２５（ａ）の、図２６（ｂ）は図２６（ａ）の、図２７（ｂ）は図２７（ａ）の、それぞれ時間軸を拡大した波形である。
【０２１９】
これらについての詳細な説明は省略するが、いずれの場合にも、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果、または前記第４の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果、または前記第５の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果をそれぞれ損なうことなく、電流零点遮断用スイッチＳＷ４により、直流電圧源電流Ｉｓが極く短時間に遮断され、電源側Ｓと負荷側Ｌとが分離されることは明白である。
【０２２０】
特に、図２３（ｃ）、または図２３（ｄ）に示す構成においては、抵抗Ｒｐ１または抵抗Ｒｐ２の作用によって、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷が素早く放電する、すなわちこの場合は約２０ｍｓで放電するため、安全であり、かつこれら直流遮断装置の次の入り動作、そして切り動作に素早く移ることができる利点がある遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２２１】
なお、前記第２の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した場合の説明については省略するが、前記第２の実施の形態の説明と以上の説明とから、同様の作用と効果が得られることは明白である。
【０２２２】
上述したように、本実施の形態では、前記第１乃至第５の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を更に短くすることができる直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２２３】
（第７の実施の形態）
図２８（ａ）乃至図２８（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２２４】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図２８（ａ）に示すように、前記第６の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＢの主回路通電部の一部に、少なくとも一個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２２５】
図２８（ｂ）乃至図２８（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第１の実施の形態の直流遮断装置の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した前記第６の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも一個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２２６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２２７】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図２９（ａ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２２８】
直流電圧電源ＤＣＶから、本実施の形態の直流遮断装置を介して、抵抗ＲｏとリアクトルＬｏとの直列回路からなる負荷に電流を供給している。
【０２２９】
図２９（ａ）に示す回路において、前記第１の実施の形態で説明した作用によって、スイッチＳＷ１が転流・遮断動作を開始して、スイッチＳＷ１の電流ＩＳＷ１が、非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると、図２９（ｂ）に示すループの電流が流れる。
【０２３０】
このループの電流通路の電流、すなわち電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４は、振動電流発生用リアクトルＬｑのインダクタンス値をある値以上に選択することにより、電流零点を生じる振動電流とすることができる。
【０２３１】
すなわち、コンデンサＣｃ１の静電容量ＣとリアクトルＬｑのインダクタンス値Ｌとループの全抵抗Ｒとの関係が、２Ｒ＜√（Ｌ／Ｃ）であれば、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４を、電流零点が生じる振動電流とすることが可能であり、この振動電流の第１の零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４によって、電流を遮断することが可能である。
【０２３２】
具体的に、図３０（ａ）に示す回路条件でシミュレーションした波形を、図３０（ｂ）および図３０（ｃ）に示す。
【０２３３】
図３０（ｂ）は、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を動作させなかった場合の波形であり、約５ｍｓでスイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、転流した電流Ｉｃ１またはＩｓまたはＩｓｗ４は、約５．４ｍｓで第１の零点を生じる振動電流となっている。
【０２３４】
従って、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４を動作させると、図３０（ｃ）に示すように、電流ＩｓまたはＩｃ１またはＩｓｗ４は第１の電流零点で遮断されている。
【０２３５】
このように、前記第６の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルＬｑを配置することにより、本実施の形態に不可欠の主構成要素であるコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と振動電流発生用リアクトルＬｑとで、電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流を遮断するため、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２３６】
上述したように、本実施の形態では、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２３７】
（第８の実施の形態）
図３１（ａ）乃至図３１（ｅ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２３８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３１（ａ）に示すように、前記第６の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＢの負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２３９】
図３１（ｂ）乃至図３１（ｅ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２４０】
なお、本例では、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続する場合の例について示しているが、リアクトルＬｐを省略して、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のみを接続するようにしてもよい。
【０２４１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２４２】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図３２（ａ）および図３２（ｂ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２４３】
なお、産業応用上、図３２（ａ）および図３２（ｂ）では、例えば発電機の励磁直流電源システムを想定している。
【０２４４】
図３２（ａ）において、スイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４が閉じた状態で、直流電圧電源から抵抗ＲｏおよびリアクトルＬｏで構成される負荷に、直流電流Ｉｓを供給しているとする。
【０２４５】
ここで、前記第１の実施の形態で説明したように、スイッチＳＷ１が開極して、直流電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると、負荷のリアクトルＬｏに蓄えられていた電気エネルギーは定電流電源となり、コンデンサＣｃ１を通して直流電源電圧源ＤＣＶ側へ流れ、コンデンサＣｃ１を充電しながら、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路が配置されている点の電圧を上昇させる。
【０２４６】
そして、この電圧が振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３の動作電圧に達すると、コンデンサＣｃ１に充電された電荷は、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のスイッチ作用によって、図３２（ｂ）に示すようなループで急激に放電する。
【０２４７】
この時、このループ回路の条件を、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選んでおくことにより、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流、すなわち電流Ｉｓは零点を生じる振動電流となり、電流零点遮断用スイッチＳＷ４で電流Ｉｓを容易に遮断することが可能である。
【０２４８】
ここで、より具体的に上記作用を明確にするために、図３３（ａ）に示すような回路定数と定格電圧３０００Ｖ、定格通電電流（遮断電流）６０００ＡのスイッチＳＷ１、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を用いた本実施の形態の直流遮断装置で、試験とシミュレーションを実施した。
【０２４９】
図３３（ｂ）は、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を閉じたままでスイッチＳＷ１の遮断動作をさせた場合の電圧と電流波形を示し、図３３（ｃ）はスイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を遮断動作させた場合の電圧と電流波形を示している。
【０２５０】
図３３（ｂ）から明らかなように、直流電流は前記第１の実施の形態で説明した作用によって、約５ｍｓでスイッチＳＷ１の電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、次に約５．７ｍｓで振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３が動作して、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を通過する電流Ｉｓｗ４は、約６．５ｍｓで第１の零点を生じる振動をして、回路定数で決まる時定数で減衰し、零になっている。
【０２５１】
従って、スイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を動作させると、図３３（ｃ）に示すように、電流Ｉｓｗ４の第１の零点で遮断が完了している。
【０２５２】
なお、その詳細な説明は省略するが、図３１（ｂ）乃至から図３１（ｅ）に示す本実施の形態の他の構成の場合についても、コンデンサＣｃ１の振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３を通過する放電回路ループが、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選定することにより、上記と同様の作用が現われることをシミュレーションで確認できた。
【０２５３】
また、負荷の抵抗ＲｏとインダクタンスＬｏを様々に変化させた場合にも、コンデンサＣｃ１の放電回路ループを、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選択することができ、上記と同様の作用が現われることを確認できた。
【０２５４】
なお、回路条件によっては、回路構成上不可避的に生じる回路のインダクタンスでも上記ループの振動条件が満たされ、すなわちコンデンサＣｃ１の放電ループのインダクタンスが１００μＨ程度あれば、リアクトルＬｐは省略できることも確認できた。
【０２５５】
このように、本実施の形態の直流遮断装置においては、前記第６の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を配置することにより、第６の実施の形態の直流遮断装置に不可欠の主要構成要素であるコンデンサＣｃ１またはＣｃ２と、電源回路と電流零点遮断用スイッチＳＷ４と振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３とからなるループで、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のスイッチ作用によって、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷を放電させることができ、零点を生じる振動電流が発生して、その振動電流の第１の零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断するため、簡単な構成で直流電流遮断完了までの時間が短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２５６】
上述したように、本実施の形態による直流遮断装置では、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２５７】
（第９の実施の形態）
図３４（ａ）乃至図３４（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２５８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３４（ａ）に示すように、前記第７の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＣの負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２５９】
図３４（ｂ）乃至図３４（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第７の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第１の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続した前記第７の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２６０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２６１】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図３５（ａ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２６２】
図３５（ａ）において、直流遮断装置ＣのスイッチＳＷ１を動作させると、前記第１の実施の形態で説明した作用によって、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると同時に、負荷のリアクトルＬｏの電気エネルギーがコンデンサＣｃ１を通り、電源側に向って流れ、コンデンサＣｃ１が充電される。
【０２６３】
これと同時に、負荷側Ｌの電位が上昇して、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４の動作開始電圧に達すると、図３５（ｂ）に示すように、非直線抵抗のスイッチ作用によって、コンデンサＣｃ１の電荷が直流電圧電源とコンデンサＣｃ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４と振動電流発生用リアクトルＬｑと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４との直列回路で急激に放電して、電流ＩＮＬＲ４が流れる。
【０２６４】
ここで、リアクトルＬｑを、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４が電流零点を生じるように選択しておくことにより、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流を遮断する、すなわち電源電流Ｉｓが直流遮断装置Ｃにて遮断されたことになる。
【０２６５】
このように、前記第７の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を配置することにより、本実施の形態に不可欠の主要構成要素であるコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と、リアクトルＬｑと振動電流発生用スイッチＳＷ４と振動電流発生用ＮＬＲ４と直流電圧電源との直列回路で、電流零点が生じる振動電流が発生し、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流が遮断、すなわち電源電流Ｉｓが本実施の形態の直流遮断装置で遮断されるため、簡便な構成で直流電流遮断完了までの時間が短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２６６】
上述したように、本実施の形態では、簡便な構成で遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２６７】
（第１０の実施の形態）
図３６（ａ）および図３６（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置を、３相交流電源システムに使用した場合の構成例について示している。
【０２６８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３６（ａ）に示すように、具体的な一例として、３相交流電源システムに、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第３の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した場合について示している。
【０２６９】
図３６（ｂ）は、図３６（ａ）における直流遮断装置ＡＣＣＢ−ＡとＡＣＣＢ−ＢとＡＣＣＢ−Ｃの詳細を示している。
【０２７０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２７１】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を明確に述べるために、図３７（ａ）および図３７（ｂ）に示すような３相交流電源システムの回路構成で、実験とシミュレーションを実施した。
【０２７２】
図３８（ａ）はシミュレーションまたは実験の条件を示し、その結果を図３８（ｂ）および図３８（ｂ）、図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示す。
【０２７３】
図３８（ｂ）は、直流遮断装置ＡＣＣＢ−Ａ、ＡＣＣＢ−ＢおよびＡＣＣＢ−Ｃを閉じた状態で、すなわち各相のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４を閉じた状態で、各相の試験用の投入スイッチＳＣＳ−Ａ、ＳＣＳ−ＢおよびＳＣＳ−Ｃを、時刻零で閉じた時のＡ相、Ｂ相およびＣ相の３相交流短絡電流波形を示している。
【０２７４】
次に、図３８（ｃ）は、各相のスイッチＳＷ１を遮断動作させて、各相のスイッチＳＷ４を遮断動作させなかった場合を示し、約２ｍｓで各相のスイッチＳＷ１が遮断動作をして、各相のスイッチＳＷ１の電流が各相のコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断し、転流した電流、すなわち電源電流Ｉｓは各相の電源抵抗Ｒｓ、各相の電源インダクタンスＬｓおよび各相のコンデンサＣｃ１の直列回路で、零点を生じる振動電流が発生している。
【０２７５】
図３９（ａ）は、各相のスイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を遮断動作させた場合の波形であり、上記零点を生じる振動電流Ｉｓの第１の電流零点で、各相の電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断を完了し、一方、各相のスイッチＳＷ１の電流が、各相のコンデンサＣｃ１転流したと同時に各相に回復電圧Ｖｒが発生し、かつ各相のコンデンサＣｃ１の電荷は各相の抵抗Ｒｐ１により放電し、約８ｍｓで零となっている。
【０２７６】
図３９（ｂ）は、図３９（ａ）の電圧と電流波形を分かり易くするために、各相毎に示したものである。
【０２７７】
これらの図は、既に前記第６の実施の形態で説明した図２５（ｂ）に示した動作波形とほぼ類似動作波形であることが分かる。
【０２７８】
このように、本実施の形態の直流遮断装置は、交流電源システムにおいて、交流電流の直流部分で直流電流を遮断させ得ることが明らかである。
【０２７９】
なお、その詳細な説明は省略するが、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置を、３相交流電源システムに使用した場合についても同様であり、上記説明のように、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２を交流電流の直流電流部分で開極させると、その直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断するため、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置に不可欠の構成要素である、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンス、または電流零点発生用リアクトルＬｑとで、あるいはコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンスと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３またはＮＬＲ４とで電流零点を発生する振動電流が現われ、その電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断するため、交流電流の直流電流部分での遮断が可能な効果を得ることができ、交流電源システムの電流を、その電流零点が生じるのを待たずに、高速度で遮断可能な直流遮断装置を得ることができる。
【０２８０】
上述したように、本実施の形態では、交流電源システムにおける電流を、その電流零点が生じるのを待つことなく高速で遮断することができる直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２８１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
本発明は、直流電力を利用する、例えば超電導電力貯蔵システム、核融合超電導コイル電源システム、直流電気鉄道電力システム、分散電源システム（例えば、燃料電池電力システム、太陽光電力システム等）、バッテリ電源システム（例えば、自動車電源システム、変電・受配電設備制御電源システム等）、発電機励磁電源システム、直流送電システム、直流電動機適用電源システム、無停電電源システム等の直流電流遮断に適用することができ、特に低圧（〜４００Ｖ）、高圧（〜６．６ｋＶ）、超高圧（〜５００ｋＶ級）並びに交流電流の直流電流部遮断等の、直流電流遮断全てに適用することができる。
【０２８２】
また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０２８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前述したアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点あるいは適用電圧に制限される点、また自励転流方式直流遮断装置の問題点である、振動電流を発生、増大させて電流零点で遮断するために遮断時間が長いと言う点、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点である、コンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点、更に遮断電流の極性に応じて充電電圧の極性を選択しなければならないと言う点を解消した、構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を説明するための回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件の一例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果の電圧、電流波形の一例を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果の電圧、電流波形の他の例を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件の他の例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図８】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図９】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による直流遮断装置の動作の時間関係を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図１７】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーションした結果を示す図。
【図１９】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図２１】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２２】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２３】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図２４】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ａ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２５】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｂ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２６】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｃ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２７】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｄ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２８】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２９】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３０】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図３１】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図３２】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３３】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果を示す図。
【図３４】本発明の第９の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図３５】本発明の第９の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３６】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置を交流電源システムに使用した構成例を示す回路図。
【図３７】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした交流電源システムを示す回路図。
【図３８】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果の一例を示す図。
【図３９】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果の一例を示す図。
【図４０】従来のアーク電圧上昇方式直流遮断技術およびその遮断器におけるヒューズの構造、動作時の等価回路、および遮断時のオシログラムを示す図。
【図４１】従来の配線用直流遮断装置の消弧装置、および気中高速度直流遮断装置の消弧装置と全体概略構造の一例を示す図。
【図４２】従来の直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図４３】従来の強制転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図４４】従来の強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置のスイッチとして半導体を使用した直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
ＳＷ１…スイッチ、
ＳＷ２…スイッチ、
ＳＷ３…スイッチ、
ＳＷ４…スイッチ、
Ｃｃ１…コンデンサ、
Ｃｃ２…コンデンサ、
Ｒｐ１…抵抗、
Ｒｐ２…抵抗、
ＮＬＲ１…非直線抵抗、
ＮＬＲ２…非直線抵抗、
ＮＬＲ３…非直線抵抗、
ＮＬＲ４…非直線抵抗、
Ｌｐ…リアクトル、
Ｌｑ…リアクトル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源システムあるいは交流電流システムに適用する直流電流遮断技術もしくはこれを応用した直流遮断装置に係り、特に構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、直流電流を遮断する場合には、次に示すような３つの直流遮断技術、または直流遮断装置が主として用いられてきている。
【０００３】
（１）アーク電圧上昇方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本アーク電圧上昇方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置では、直流電流のアーク電圧を何らかの方法で電源電圧まで上昇させ、直流電流を限流させて遮断する技術である。
【０００４】
具体的には、ヒューズ（〜２２ｋＶ程度）、配線用直流遮断装置（〜２５０Ｖ程度）、気中高速度直流遮断装置（〜３０００Ｖ程度）等が、直流遮断装置として低圧から高圧まで商用化されている。
【０００５】
例えば、“電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”に、上記アーク電圧上昇方式直流遮断技術およびその遮断器が詳細に記載されている。
【０００６】
図４０（ａ）、図４０（ｂ）、図４０（ｃ）は、前記同書から引用したヒューズの構造、動作時の等価回路、および遮断時のオシログラムをそれぞれ示す図である。
【０００７】
ヒューズの可溶体に短絡電流等の大電流が流れると、可溶体は溶断発弧するが、アークは消弧剤によって細い筒状の空間内に閉じ込められ、かつ消弧剤によって冷却される。
【０００８】
このため、アーク電圧は電源電圧まで上昇し、すなわちアーク抵抗が高くなり、短絡電流は限流されて交流の直流部分で遮断される。
【０００９】
直流電流が遮断されると、ヒューズの端子間に回復電圧が現われるが、ヒューズはこの回復電圧に耐えるように作られているので、電流遮断が完了する。
【００１０】
ただし、動作の度にヒューズを新しいものと交換する必要がある。
【００１１】
配線用直流遮断装置、気中高速度直流遮断装置も、前記ヒューズと同様に、アーク電圧を電源電圧まで上昇させて直流電流を遮断するが、アーク電圧を上昇させる方式が異なる。
【００１２】
一例として、例えば“公開実用新案公報：実開平５−８８５４回路遮断器”と“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”から引用した配線用直流遮断装置の消弧装置（アークシユート）、および気中高速度直流遮断装置の消弧装置（アークシュート）と全体概略構造の例を、図４１（ａ）および図４１（ｂ）にそれぞれ示す。
【００１３】
いずれの場合にも、直流電流を遮断するために開離した固定接触子と可動接触子間に発生したアークは、これら消弧装置の中に駆動されて、アーク長が延長され、かつ分断され、更に消弧装置内で冷却される。
【００１４】
このため、アーク電圧（アーク抵抗）が上昇し、消弧、すなわち直流電流が遮断される。
【００１５】
特に、気中高速度直流遮断装置の場合には、適用電圧が〜４０００Ｖと高いことから、図４１（ｂ）に示されるように消弧装置が大形化し、かつアーク電圧を上昇させたり、アークを移動させるための様々な部品が装着されている。
【００１６】
図４１（ｃ）に、気中高速度直流遮断装置による直流電流遮断時の波形の一例を示す。
【００１７】
遮断すべき直流電流は、スイッチが開くと接触子間のアーク電圧が上昇するため限流されて、アーク電圧が電源電圧以上となり、アークが消弧、すなわち直流電流が遮断される。
【００１８】
直流電流の遮断後には、固定接触子と可動接触子間に回復電圧が現われるが、固定接触子と可動接触子間は、この回復電圧に耐えるように製作されているので、直流電流遮断が完了する。
【００１９】
ヒューズと異なり、これらの配線用直流遮断装置と気中高速度直流遮断装置は、繰り返して使用することが可能である。
【００２０】
（２）自励転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本自励転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置は、例えば“ＵＳＰ５，６６８，６９１ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＧＡＳ ＣＩＲＣＵＩＴＩ ＢＲＥＡＫＥＲ ＷＩＴＨ ＲＥＡＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＩＮ ＳＥＲＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＥＴＴＩＮＧ ＩＴＳ ＣＩＲＣＵＴＩ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ、”あるいは“公開特許公報：特開平１０−４０７８６自励転流方式直流遮断装置”に記載されているように、ＳＦ６ガス遮断器と並列に、コンデンサとリアクトルの直列回路からなる転流回路と、これら転流回路に並列に接続されたサージアブソーバとを備えた構成により、ある値のコンデンサとリアクトルとある特定の直流アーク特性を有するＳＦ６ガス遮断器からなる閉ループ回路で、振動電流を発生、増大させて、電流零点を発生させ、直流電流を遮断する。
【００２１】
あるいは、本技術は例えば“特許公報：昭６２−５３８９４直流しゃ断器”の従来例に記載されているように、遮断器と並列にコンデンサを配置して、遮断器とコンデンサの閉ループ回路で振動電流を発生、増大させて、電流零点を発生させ、直流電流を遮断する。
【００２２】
図４２（ａ）は、ＵＳＰ５，６６８，６９１に示されている直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【００２３】
ＳＦ６ガス遮断器ＳＷと並列に、コンデンサＣとリアクトルＬの直列回路と非直線抵抗体ＮＬＲが接続されている。
【００２４】
かかる構成において、コンデンサＣとリアクトルＬに特定の値を与え、かつ特定の直流アーク特性を有するＳＦ６ガス遮断器を開極すると、図４２（ｂ）に示すように、直流アークとコンデンサ、リアクトルの閉回路で、振動電流が発生、増大する。
【００２５】
Ｉａ、すなわち遮断すべき直流電流は振動を発生、増大し、ある時間を経た後に零点を生じ、この零点で直流電流が遮断される。
【００２６】
Ｉａが振動を発生、増大する間、アーク電圧Ｖａ、アーク抵抗Ｒａ、コンデンサ電流Ｉｃも、図４２（ｂ）に波形図を示すように振動している。
【００２７】
なお、非直線抵抗体ＮＬＲは、遮断時に発生する過電圧を抑制する。
【００２８】
（３）強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置
本強制転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置は、例えば“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻間閉装置・避雷器の第２章遮断器”、あるいは“前記特許公報：昭６２−５３８９４直流しゃ断器”等に記載されている。
【００２９】
図４３は、本方式の構成例を示す回路図である。
【００３０】
ＳＦ６ガス遮断器、空気遮断器、あるいは真空遮断器等のスイッチＳＷと、このスイッチＳＷに並列にコンデンサＣとリアクトルＬと転流スイッチＳＷＣの直列回路からなる強制転流回路を配置し、さらに過電圧抑制用非直線抵抗ＮＬＲをスイッチＳＷと並列に配置した構成において、コンデンサＣをあらかじめコンデンサ充電装置ＰＳで所定の電圧に充電しておき、直流電流の遮断が必要な時に、転流スイッチＳＷＣを転流スイッチ制御装置により閉じて、スイッチＳＷとコンデンサＣとリアクトルＬと転流スイッチＳＷＣの閉ループ回路に高周波の振動電流を発生させて、スイッチＳＷの電流に電流零点を発生させ、直流電流を遮断するものである。
【００３１】
さらに、図４４は、強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置のスイッチとして半導体（サイリスタ）使用した直流遮断装置の一例を、“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”から引用して示す回路図である。
【００３２】
直流電源および電源コンデンサから負荷に直流電力を供給する半導体直流遮断装置は、主サイリスタＭｔｈと並列に、転流リアクトルＬｃ、転流コンデンサＣｃおよび転流用サイリスタスイッチＡｔｈの直列回路が配置されている。
【００３３】
また、負荷と並列に、フライフォイルダイオードＦＤが配置されている。
【００３４】
かかる構成において、直流電流遮断が必要な時に、転流コンデンサＣｃのあらかじめ所定の電圧で充電されている電荷を、転流用サイリスタスイッチＡｔｈを閉じることにより、主サイリスタＭｔｈ、転流リアクトルＬｃ、転流コンデンサＣｃ、および転流サイリスタスイッチＡｔｈの閉回路に、高周波振動電流を発生させて、電流零点で主サイリスタの直流電流を遮断する。
【００３５】
なお、遮断後の負荷に蓄えられていた電磁エネルギーは、フライフォイルダイオードを介して電源側に還流される。
【００３６】
（４）その他の従来技術
“前記電気書院１９８３年発行の電気・電子工学百科事典第１７巻開閉装置・避雷器の第２章遮断器”、あるいは“公開特許公報：昭６０−１５７１２１ハイブリッド形回路遮断器”、あるいは“公開実用新案公報：昭５８−２５５７３３しゃ断器”によれば、ガス遮断器あるいは真空遮断器等のスイッチと並列にコンデンサを配置した構成が示されている。
【００３７】
しかしながら、これらの遮断器は、いずれも交流電源システムに適用する、いわゆる交流遮断器で、遮断器（スイッチ）と並列に配したコンデンサは、交流電流の零点で交流電流を遮断した後に、遮断器（スイッチ）の極間に現われる初期過渡回復電圧、あるいは過渡回復電圧の上昇率を抑制するか、あるいは遮断器を複数直列に配置し、交流電流を零点で遮断した後に、極間に現われる初期過渡回復電圧、あるいは過渡回復電圧を分担させる構成要素である。
【００３８】
次に、“特許公報：第３１３５３３８号転流式直流遮断装置”によれば、直流電源と負荷との間に設けられた主接点と、当該主接点と電気的に並列に接続され、かつ電気的に直列に接続されたコンデンサ、リアクトルおよび転流スイッチからなる転流回路とを備えた転流式直流遮断装置において、無負荷回路時における上記転流回路から上記負荷側への転流電流の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする転流式直流遮断装置が提案されている。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の技術においては、以下に述べるような課題がある。
【００４０】
（１）アーク電圧上昇方式直流電流遮断技術あるいは直流遮断装置
アーク電圧上昇方式直流電流遮断技術あるいは直流遮断装置におけるヒューズにおいては、アーク電圧を上昇させて直流を遮断した場合、可溶体が溶断するため、直流遮断毎に取り替える必要があり、直流電流を遮断後に、引き続き直流電力を送電したい場合等に、長い時間を要し、適用制限を受けるという不便さがある。
【００４１】
次に、配線用直流遮断装置あるいは気中高速度直流遮断装置においては、アーク電圧を上昇させて消弧するために、特別の消弧装置が必要であり、従来から様々な工夫がなされ実用化されてはいるものの、消弧装置が複雑化したり、大型化したり、更に可動接触子の構造や操作機構に特別な工夫と構成要素が必要で、全体が大型化し、複雑である。
【００４２】
さらに、上記アーク電圧上昇方式直流遮断装置おいては、適用電圧に制限があり、適用範囲が制限されている。
【００４３】
因みに、ヒューズにおいては２２ｋＶ程度まで、配線用遮断器においては２５０Ｖ程度まで、気中高速度直流遮断装置においては一般に４０００Ｖ程度までが、それぞれ適用電圧限度となっている。
【００４４】
（２）自励転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置
自励転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置においては、ＳＦ６ガス遮断器と並列に配置したコンデンサ、リアクトルからなる直列回路で、ＳＦ６ガス遮断器の接点を開いた時に発生する直流電流アークに特定の特性を持たせ、前記直列回路に振動電流を発生、増大させて、ＳＦ６ガス遮断器の接点間に電流零点をつくり、直流電流を遮断するので、遮断までの時間（遮断時間：アーク時間）が長く、かつ接点消耗が大きいという問題点がある。
【００４５】
この遮断時間（アーク時間）が長いと言う問題点は、従来技術で指摘され、この問題点を無くすために、例えば“公開特許公報：特開平９−５０７４３直流遮断装置”では、特別な回路を付加し、接点が開離してから振動電流発生、増大し、電流零点が出来るまでの時間を短縮する提案がなされたり、“公開特許公報：特開平９−５０７４２直流遮断装置”では、遮断部に特別な工夫を行ない、上記振動電流が発生、増大して、電流零点で遮断するまでの時間を短くする提案がなされている。
【００４６】
しかしながら、本方式の原理である、振動電流を発生、増大させて、電流零点を作り遮断するために必要な時間（遮断時間）を無くすことはできないと言う本質的な問題点がある。
【００４７】
（３）強制転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置
強制転流方式直流遮断技術あるいは直流遮断装置においては、直流電流を遮断するために、スイッチと並列にコンデンサ、リアクトルおよび転流用スイッチの直列回路を配置し、コンデンサをあらかじめ所定の電圧に充電しておき、直流電流の遮断が必要になった時に、転流用スイッチを閉じて高周波の振動電流により直流電流に電流零点を発生させて、その電流零点で直流電流を遮断する。
【００４８】
従って、本方式においては、コンデンサをあらかじめ所定の電圧に充電するための装置、高周波の振動電流を始動する転流用スイッチと高周波の振動電流に耐えるコンデンサとその制御装置が必要であり、装置が複雑化、大型化し、不経済である。
【００４９】
また、遮断する電流の極性に応じて、コンデンサの充電電圧の極性を選択する必要があり、特に正極性または負極性いずれかの電流を任意に遮断しなければならない時に、特別の工夫と装置が必要になるという問題点がある。
【００５０】
本発明の目的は、前述したアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点あるいは適用電圧に制限される点、また自励転流方式直流遮断装置の問題点である、振動電流を発生、増大させて電流零点で遮断するために遮断時間が長いと言う点、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点である、コンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点、更に遮断電流の極性に応じて充電電圧の極性を選択しなければならないと言う点を解消した、構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置を提供することにある。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明の直流遮断装置は、直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサとスイッチとを並列に接続している。
【００５２】
従って、第１の発明の直流遮断装置においては、スイッチと並列に直流電流を非振動的に転流させるコンデンサを配置することにより、本直流遮断装置を電源と負荷間等に接続し、スイッチを開くと、このスイッチの持つ消弧機能によって、スイッチの直流電流がほぼインピーダンス零であるコンデンサに振動することなく転流・遮断されるため、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることができる。
【００５３】
また、第２の発明の直流遮断装置は、直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサと転流用スイッチとを直列に接続し、当該コンデンサと転流用スイッチとの直列回路に、スイッチを並列に接続している。
【００５４】
従って、第２の発明の直流遮断装置においては、転流用スイッチと直流電流を非振動的に転流させるコンデンサを直列に配置し、これとスイッチとを並列に配置することにより、本直流遮断装置を電源と負荷間等に接続し、スイッチを開き、このスイッチの極間に直流アークが発生し、スイッチの消弧機能が最大付近になったところで、転流用スイッチを閉極すると、スイッチの持つ消弧機能によって、スイッチの直流アーク電流がほぼインピーダンス零であるコンデンサに転流・遮断されるため、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、かつコンデンサの静電容量を小さくすることができ、より精密な遮断点の制御を行なうことが可能で、かつ極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることができる。
【００５５】
一方、第３の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、抵抗を並列に接続している。
【００５６】
従って、第３の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチの直流電流をコンデンサに非振動的に転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を抵抗で素早く放電するため、遮断完了までの時間が速く、負荷または電源の電磁エネルギーを抵抗で消費して減衰させ、かつ遮断後に現われる回復電圧上昇率と回復電圧波高値が抵抗で抑制されるため、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００５７】
また、第４の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、非直線抵抗を並列に接続している。
【００５８】
従って、第４の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に非直線抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチの直流電流を非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を非直線抵抗で急速に放電し、かつ負荷のエネルギーを非直線抵抗で消費して減衰させ、かつ回復電圧波高値を非直線抵抗で抑制することができ、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くでき、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００５９】
さらに、第５の発明の直流遮断装置は、上記第１または第２の発明の直流遮断装置本体に、抵抗と非直線抵抗を並列に接続している。
【００６０】
従って、第５の発明の直流遮断装置においては、第１または第２の発明の直流遮断装置本体に並列に抵抗と非直線抵抗を配置することにより、上記第１または第２の発明の作用により、スイッチまたはスイッチの直流電流が非振動的に、コンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサの電荷を抵抗と非直線抵抗と急速に放電し、負荷または電源のエネルギーを抵抗と非直線抵抗とで分担消費して減衰させ、かつ遮断後に現われる回復電圧上昇率が抵抗で抑制され、かつ回復電圧波高値が抵抗と非直線抵抗の並列回路で抑制されるため、上記第１または第２の発明の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便で経済的な直流遮断装置を得ることができる。
【００６１】
一方、第６の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチを直列に接続している。
【００６２】
従って、第６の発明の直流遮断装置においては、第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体の負荷側、または電源側に直列に少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチを配置することにより、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチで、直流電流を非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、コンデンサまたは抵抗、または非直線抵抗、または抵抗と非直線抵抗の並列回路を通して流れる電流を電流零点遮断用スイッチで遮断することができ、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の直流遮断装置の遮断時間を更に短くすることが可能な直流遮断装置を得ることができる。
【００６３】
また、第７の発明の直流遮断装置は、上記第６の発明の直流遮断装置本体の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルを接続している。
【００６４】
従って、第７の発明の直流遮断装置においては、第６の発明の直流遮断装置本体の主回路通電部の一部に少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルを配置することにより、上記第６の発明の直流遮断装置の主回路通電部の振動電流発生用リアクトルとコンデンサとの直列回路で、電流零点を生じる振動電流を発生させる振動電流発生用リアクトルのインダクタンス値を選んで配置することで、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチで直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断した後に、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置の負荷側、または電源側に少なくとも１個直列に配置した電流零点遮断用スイッチに電流零点を生じる振動電流が流れるため、すなわち電源側から負荷側への電流を電流零点遮断用スイッチで遮断することができ、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００６５】
さらに、第８の発明の直流遮断装置は、上記第６の発明の直流遮断装置本体の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗、またはリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路を接続している。
【００６６】
従って、第８の発明の直流遮断装置においては、第６の発明の直流遮断装置本体の負荷側に負荷と並列に、直列に振動電流発生用非直線抵抗、またはリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路を配置することにより、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチの直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断した電流が、電源とコンデンサと電流零点遮断用スイッチと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３の直列回路からなるループで電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流を電流零点遮断用スイッチで容易に遮断することが可能な遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００６７】
一方、第９の発明の直流遮断装置は、上記第７の発明の直流遮断装置本体の負荷側に、負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗を接続している。
【００６８】
従って、第９の発明の直流遮断装置においては、第７の発明の直流遮断装置本体の負荷側に、負荷と並列に振動電流発生用非直線抵抗を配置することにより、上記第１乃至第６のいずれか１つの発明の直流遮断装置のスイッチから非振動的にコンデンサに転流・遮断した電流が、電源とコンデンサと電流零点遮断用スイッチとリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路からなるループに電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流を電流零点遮断用スイッチで容易に遮断することが可能な遮断時間の短い簡便な直流遮断装置を得ることができる。
【００６９】
また、第１０の発明の直流遮断装置は、上記第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体を、交流電源システムに使用している。
【００７０】
従って、第１０の発明の直流遮断装置においては、第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置本体を、交流電源システムに使用することにより、スイッチを交流電流の直流電流部分で開極させると、その直流電流が非振動的にコンデンサに転流・遮断するため、上記の第６乃至第９のいずれか１つの発明の直流遮断装置に不可欠の構成要素である、コンデンサと回路のインダクタンス、または振動電流発生用リアクトルＬｑとで、あるいはコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンスと振動電流発生用非直線抵抗とで電流零点を発生する振動電流を発生させることができ、その電流零点で電流零点遮断用スイッチが遮断するため、交流電流の直流電流部分での遮断を行なうことができ、交流電源システムにおける電流を、その電流零点が生じるのを待つことなく高速で遮断可能な直流遮断装置を得ることができる。
【００７１】
一方、第１１の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第１０のいずれか１つの発明の直流遮断装置において、コンデンサとしては、非振動転流時間が２５０μＳ以下となるような静電容量を有するコンデンサとしている。
【００７２】
従って、第１１の発明の直流遮断装置においては、遮断すべき直流電流がスイッチからコンデンサに短時間に転流・遮断される効果を得て、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００７３】
また、第１２の発明の直流遮断装置は、上記第１乃至第１０のいずれか１つの発明の直流遮断装置において、コンデンサとしては、非振動転流時の電流が時間と共に単調増加する、または単調減少する電流波形となるような静電容量を有するコンデンサとしている。
【００７４】
従って、第１２の発明の直流遮断装置においては、遮断すべき直流電流がスイッチからコンデンサに短時間に転流・遮断される効果を得て、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【００７７】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１に示すように、スイッチＳＷ１と直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ１とを並列に接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【００７８】
ここで、スイッチＳＷ１としては、例えば機械的スイッチ、あるいは半導体スイッチ、あるいは機械的スイッチと半導体スイッチとの直列スイッチで構成することができる。
【００７９】
機械的スイッチとしては、制御回路に使用されるリレー等、あるいは低圧回路の配線用遮断器、気中遮断器等、あるいは高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器、あるいは超高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器等から構成することができる。
【００８０】
半導体スイッチとしては、例えばトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等から構成することができる。
【００８１】
スイッチＳＷ１は、必要に応じて、直列、または並列、または直並列に構成することができる。
【００８２】
コンデンサＣｃ１の静電容量としては、スイッチＳＷ１で遮断すべき遮断電流が、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断する値となるように選定することが好ましい。
【００８３】
上記条件のコンデンサＣｃ１の必要静電容量値を得るために、コンデンサＣｃ１としては、真空コンデンサ、あるいは気体コンデンサ、あるいは固体コンデンサ、あるいは液体コンデンサ等を単体、または必要数直列、または必要数並列、または必要数直・並列、または種類の異なるコンデンサを複合して配置・構成することができる。
【００８４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【００８５】
図１において、スイッチＳＷ１の直流電流が、コンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断されるとは、次のように考えられる。
【００８６】
スイッチＳＷ１を閉じた状態で、電源側Ｓから負荷側Ｌに直流電流Ｉｓが、スイッチＳＷ１を通りＩｓｗ１として流れている状態で、何らかの必要により、直流電流Ｉｓを遮断し、負荷Ｌを電源Ｓから電気的に分離（遮断）したい時に、スイッチＳＷ１に開極信号を与えると、スイッチＳＷ１に特有のある時間を経て、スイッチＳＷ１の接点が機械的に離れはじめる時点（通称、開極点）から接点間にアークが発生する。
【００８７】
このアークは、通常不安定な状態で点弧しており、例えば真空遮断器においては、磁界の影響あるいは電流の変動、アークの移動等が原因でアークが動揺し、アーク抵抗が上昇する場合があり、あるいはパファー形ＳＦ６ガス遮断器においては、ＳＦ６ガスの吹き付けによって、真空遮断器のアークと同様にアークが動揺し、アーク抵抗が上昇するチャンスがある。
【００８８】
ところが、本実施の形態のように、必要な静電容量値のコンデンサＣｃ１がスイッチＳＷ１に並列に接続されていることにより、アーク点弧中の何らかの動揺でアーク抵抗が上昇すると、コンデンサＣｃ１はインピーダンスがほぼ零であるため、アーク抵抗は一気に上昇し（アーク抵抗が上昇する原因は、アーク抵抗が上昇するとアークに流れている電流が減少する、電流が減少するとアーク抵抗が上昇すると言うプロセスの繰り返し、すなわちアークの消弧能力が原動力となって、上記プロセスの繰り返しが発生すると考えられる）、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は、アーク抵抗の上昇スピードと同じスピードでコンデンサＣｃ１に転流し、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１の電流は遮断される。
【００８９】
なお、上記アーク抵抗の上昇スピード、すなわち電流Ｉｓｗ１の減少スピードは、消弧媒体によって異なり、真空の場合には数Ａ／μＳから数十Ａ／μＳ程度、ＳＦ６ガスの場合にはこれと同等、もしくは若干小さい値である。
【００９０】
要約すると、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的に転流するとは、アーク抵抗が何らかの外部要因で上昇すると、アークの消弧能力が原動力となり、アーク抵抗を加速度的に上昇させるため、アーク電流はインピーダンスの低いコンデンサＣｃ１に加速度的に非振動的に転流し、アークの電流が遮断されるプロセスである。
【００９１】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、次に示すような実験またはシミュレーションを行なった。
【００９２】
図２（ａ）および（ｂ）は、実験またはシミュレーションに用いた試験回路を示す図である。
【００９３】
図２（ａ）は負荷電流遮断試験回路、図２（ｂ）は短絡電流遮断試験回路を、それぞれ示す。
【００９４】
図２において、電源リアクトルＬｓは、直流電圧電源ＤＣＶおよび直流電流電源回路ＤＣＶに不可避的に付随するインダクタンスで、この場合には１００μＨとした。
【００９５】
負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏは、負荷側の負荷の抵抗とインダクタンスを総合したものである。
【００９６】
コンデンサＣｃ１に直列の残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃは、コンデンサＣｃ１を構成する時に不可避的に発生する抵抗とインダクタンスを総合したものであり、それぞれＬｃ＝１μＨ、Ｒｃ＝０．０１Ωとした。
【００９７】
図２（ｂ）における試験用短絡スイッチＳＳＷは、本直流遮断装置の短絡電流遮断性能を模擬するために試験用として設けたスイッチで、ほぼ時間“零”で閉じて回路に過渡短絡電流を発生させるものである。
【００９８】
上記試験回路において、１５００Ｖ用の直流遮断装置（１）と４００Ｖ用の直流遮断装置（１）を数種類準備して、遮断試験、またはシミュレーションを実施した。
【００９９】
まず、定格電圧１５００Ｖ、定格通電電流３０００Ａを想定した直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１として、真空方式とＳＦ６ガス方式を準備し、真空方式としてＶＣＢ−Ａ、ＶＣＢ−ＢおよびＶＣＢ−Ｃの３種類を、ＳＦ６ガス方式としてＧＣＢ−ＡとＧＣＢ−Ｂの２種類を準備した。
【０１００】
各スイッチの、いわゆる遮断性能（消弧性能）は、ＶＣＢ−Ａ＜ＶＣＢ−Ｂ＜ＶＣＢ−Ｃ、およびＧＣＢ−Ａ＜ＧＣＢ−Ｂの順番である。
【０１０１】
図３は、１５００Ｖ用直流遮断装置（１）の試験またはシミュレーション条件とその結果を示す図である。
【０１０２】
直流電圧電源ＤＣＶの電圧を１５００Ｖとし、負荷インダクタンスＬｏと負荷抵抗Ｒｏを図示するように変化させることにより、遮断する直流電流Ｉｓを変化させ、直流電流遮断を試み、遮断電流を非振動的に転流・遮断した場合は○印で、遮断電流が振動的に転流・遮断した場合は△印で、また遮断できなかった場合は×印で、試験またはシミュレーションを実施しなかった場合は−印で、それぞれ図示している。
【０１０３】
さらに、遮断した場合のスイッチ極間に現われた過渡回復電圧の波高値をＶｒで示した。
【０１０４】
一例として、図４（ａ）は、図３の条件２の、コンデンサＣｃ１＝３００μＦの時、すなわち非振動転流遮断時の、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１とコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１を示す。
【０１０５】
図４（ｂ）は、スイッチＳＷ１極間の過渡回復電圧Ｖｒを示す。
【０１０６】
図４は、スイッチＳＷ１の電流の転流・遮断部の時間拡大波形である。
【０１０７】
スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断する電流値は、遮断電流値以下で、かつ極く短時間である、すなわち遮断までの時間が短く、この条件の場合は数μＳであった。
【０１０８】
図５は、振動転流・遮断した場合の時間を拡大した波形であり、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１、およびスイッチＳＷ１の極間の回復電圧Ｖｒをそれぞれ示す。
【０１０９】
この場合、スイッチＳＷ１の直流電流が、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１への転流・遮断時に、振動電流が発生、増大し、高周波の大電流（遮断電流の２倍以上）が流れ、転流・遮断するまでには、本実施の形態による非振動転流・遮断よりも長い時間、この場合は約２００μＳを必要とすることが明らかとなった。
【０１１０】
このように、スイッチＳＷ１の消弧性能に応じてコンデンサＣｃ１の静電容量を選択すれば、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に、コンデンサＣｃ１に転流・遮断出来ることが明らかとなった。
【０１１１】
次に、定格電圧４００Ｖ、定格通電電流１５０Ａを想定した直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１として、真空式ＳＷ−ＡとＳＷ−Ｂを用いて、図６に示す試験とシミュレーションを実施した。
【０１１２】
スイッチＳＷ１の遮断性能は、ＳＷ−Ａ＜ＳＷ−Ｂである。
【０１１３】
この場合も、スイッチＳＷ１の遮断性能に応じて、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的にコンデンサＣｃ１に転流させることが可能なコンデンサＣｃ１の静電容量を決定することができることが明らかとなった。
【０１１４】
さて、上記いずれの条件でも、コンデンサＣｃ１の静電容量をある値以上にすることで、スイッチＳＷ１からコンデンサＣｃ１への転流電流を非振動的にすることが可能であり、遮断時間が短縮されて、転流時に大きな高周波電流をスイッチＳＷ１ならびにコンデンサＣｃ１に流すことなく、転流・遮断することが可能である。
【０１１５】
次に、スイッチＳＷ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流した後、直流電源ＤＣＶから負荷側にコンデンサＣｃ１を介して緩やかな振動電流が流れ、やがて回路定数で決まる時間で電源側から負荷側への電流ＩｓまたはＩｃはほぼ零となり、電源側Ｓと負荷側ＬとはコンデンサＣｃ１を介して電気的に切り離され、直流遮断装置（１）による遮断が完了する。
【０１１６】
図３の結果から、スイッチＳＷ１の遮断性能が高いほど、また遮断電流Ｉｓが小さいほど、コンデンサＣｃ１の静電容量は小さくて良い。
【０１１７】
また、スイッチＳＷ１としては、ある遮断性能を有すれば、その方式（真空方式、気体方式、液体方式、半導体方式等）によらず、本実施の形態に使用可能である。
【０１１８】
ここで、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量値を、どのように決定するかが実用上の課題であり、この方法について以下に示す。
【０１１９】
まず、適用する直流電源システムの定格電圧、定格通電電流からスイッチＳＷ１を選択し、このスイッチＳＷ１の遮断電流に応じたある特定のコンデンサＣｃ１を配置して、図３に示した方法で試験、またはシミュレーションを実施すれば、スイッチＳＷ１の直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量の最小値を、容易に求めることができる。
【０１２０】
この最小値以上を、コンデンサＣｃ１の静電容量と決定する。
【０１２１】
なお、候補のスイッチＳＷ１が幾つかある場合には、全体の構成、経済性等を考慮して、最適なスイッチＳＷ１とコンデンサＣｃ１を選択し、本実施の形態の直流遮断装置（１）を構成することができる。
【０１２２】
なお、直流遮断装置（１）のスイッチＳＷ１を直列、または並列、または直並列にした場合にも、前述の作用、効果が現われるのは自明であるから、ここではその説明を省略する。
【０１２３】
ここで、本発明者等は、本実施の形態に係る従来技術を追認すると共に、本実施の形態の妥当性も再確認した。
【０１２４】
従来技術として、例えば前記ＵＳＰ５，６６８，６９１ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＧＡＳ ＣＩＲＣＵＩＴＩ ＢＲＥＡＫＥＲ ＷＩＴＨ ＲＥＡＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＩＮ ＳＥＲＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＥＴＴＩＮＧ ＩＴＳ ＣＩＲＣＵＴＩＰＡＲＡＭＥＴＥＲと、これに引用されている文献Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅｔ ａｌ．，“ＡＳｔｕｄｙ ｏｆ ＤＣ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ＧＣＢ ｗｉｔｈ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ＆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ ＩＥＥ ｏｆ Ｊａｐａｎ， （ＳｅｃｔｉｏｎＩＩ，Ｓｈｏｒｔ Ｐａｐｅｒ）， Ｊｕｌ．２７−２９， １９９４， ｐｐ．８２４−８２６を参照して、ほぼ同一の条件を設定し、シミュレーションを実施した。
【０１２５】
図７は、シミュレーションした直流遮断装置の回路図を示し（本図はＵＰＳ５，６６８，６９１のＦｉｇ．１を参照した）、図８（ａ）は、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１とほぼ同一の条件とそのシミュレーション結果であり、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１のＦｉｇ．２に示されているシミュレーション結果とほぼ同等の結果が得られ、本発明者等によっても従来技術の妥当性が確認された。
【０１２６】
そこで、本実施の形態の妥当性を比較、評価するために、図８（ａ）と同一条件で、コンデンサＣｃ１の静電容量のみ変化させシミュレーションしたところ、４００μＦにすると、図８（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ１に直流電流Ｉｓｗ１は振動することなく、すなわち非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断することが確認できた。
【０１２７】
さらに、図９（ａ）では、本実施の形態の主旨である、スイッチＳＷ１とコンデンサＣｃ１とを並列にして、スイッチをＳＷ１の直流電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するかどうかを、前記ＵＰＳ５，６６８，６９１と同等の条件でシミュレーションした条件と結果であり、コンデンサＣｃ１の静電容量を４０μＦ、リアクトルＬｆのインダクタンスを零とすると、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は振動を発生、増大し、コンデンサＣｃ１に転流・遮断するが、一方、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）と同一条件でコンデンサＣｃ１の静電容量のみを１００μＦとすると、既に説明した作用で、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は極めて早い時間（この場合は約１２５μＳ）で、非振動的に転流・遮断していることが分かる。
【０１２８】
以上により、従来技術の追認と従来技術と同等の条件における本実施の形態の確認からも、上記で説明した本実施の形態の作用、効果を確認することができた。
【０１２９】
このように、本実施の形態のスイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１を選択することが可能であり、従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置における遮断時間が長いと言う本質的な問題点を除去、すなわち従来の自励転流遮断方式に比較して１／１０から１／１００以下の時間とすることができ、さらにコンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１に高周波の大電流を長時間流さないため、スイッチＳＷ１の接点損傷を小さくすることができ、かつコンデンサＣｃ１に余分な電流ストレスを与えないという利点も得ることができる。
【０１３０】
上述したように、本実施の形態では、スイッチＳＷ１の直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されるため、前述した従来のアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点、あるいは適用電圧に制限される点を無くし、次に自励転流方式直流遮断装置の問題点である遮断時間が長いと言う点を無くし、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点であるコンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点を無くすことができ、構成がシンプルで、繰り返し使用することができ、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を要しない極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１３１】
（第２の実施の形態）
図１０は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図である。
【０１３２】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１０に示すように、スイッチＳＷ３と直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサＣｃ２とを直列に接続し、さらにこの直列回路とスイッチＳＷ２とを並列に接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１３３】
ここで、スイッチＳＷ３としては、例えば機械的スイッチ、あるいは半導体スイッチで構成することができる。
【０１３４】
機械的スイッチとしては、制御回路に使用されるリレー等、あるいは低圧回路の配線用遮断器、気中遮断器等、あるいは高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器、あるいは超高圧の真空遮断器、気体遮断器、液体遮断器等から構成することができる。
【０１３５】
半導体スイッチとしては、例えばトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等から構成することができる。
【０１３６】
スイッチＳＷ３は、必要数直列に構成することができる。
【０１３７】
なお、本実施の形態におけるスイッチＳＷ２およびコンデンサＣｃ２は、前記第１の実施の形態におけるスイッチＳＷ１またはコンデンサＣｃ１と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１３８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１３９】
図１０において、スイッチＳＷ２を閉じた状態、スイッチＳＷ３を開いた状態で、電源側Ｓから負荷側Ｌに直流電流を供給しているとする。
【０１４０】
図１１に示すように、スイッチＳＷ２に遮断指令（開極信号）を与えると、スイッチＳＷ２は時刻Ｔ１で開極点（スイッチＳＷ２に開極信号が与えられてからスイッチＳＷ２の接点が機械的に離れる点）を迎え、スイッチＳＷ２の接点間に直流電流アークが発生する。
【０１４１】
この場合、スイッチＳＷ２に並列に配置されているコンデンサＣｃ２は、スイッチＳＷ３で電気的に分離されているため、前記第１の実施の形態で説明したように、スイッチＳＷ２の直流電流は、コンデンサＣｃ２に転流しない。
【０１４２】
ここで、時刻Ｔ２で、すなわち時刻Ｔ１から時間ΔＴ遅れてスイッチＳＷ３が投入点（スイッチＳＷ３に投入信号を与えてからＳＷ３の接点が機械的に接触する点）を迎えるように信号を与えると、前記第１の実施の形態で説明したのと同様の作用で、スイッチＳＷ２に流れていた直流アーク電流は、コンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断され、コンデンサＣｃ２の電流、または電源側Ｓから負荷側Ｌへの電流Ｉｓは、回路の特性で決まる電流が流れ、最終的には電源側Ｓと負荷側Ｌとが、直流遮断装置で電気的に分離（遮断）される。
【０１４３】
このように、本実施の形態の直流遮断装置においては、スイッチＳＷ２の開極点Ｔ１から時間ΔＴだけ遅れてスイッチＳＷ３が投入されるため、すなわちコンデンサＣｃ２がスイッチＳＷ２に電気的に並列接続されるため、この時点でスイッチＳＷ２の直流電流が転流・遮断動作を開始する。
【０１４４】
すなわち、本実施の形態の直流遮断装置においては、転流・遮断動作開始点をＳＷ３によって、制御することができるという利点があり、さらにスイッチＳＷ２の直流電流がコンデンサＣｃ２に転流容易な時点を選択して、すなわちスイッチＳＷ２の消弧作用が最大付近で転流・遮断動作を決めることが可能であり、前記第１の実施の形態の直流遮断装置に比較して、コンデンサＣｃ２の静電容量を小さくすることが可能であり、具体的には、ほぼ２０％から５０％コンデンサＣｃ２の静電容量を削減できることが確認できた。
【０１４５】
上述したように、本実施の形態では、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断装置に比べて、極めて短時間にスイッチの電流を遮断することができ、かつコンデンサの静電容量を小さくすることができ、より精密な遮断点の制御を行なうことが可能で、かつ極めて簡便な回路構成の直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１４６】
（第３の実施の形態）
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１４７】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１２（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ１を接続するか、あるいは図１２（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ１を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１４８】
ここで、抵抗Ｒｐ１の抵抗値としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値以下とすることが好ましい。
【０１４９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１５０】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１５１】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、直流電流電源ＤＣＩのインダクタンスを２．２Ｈ（いわゆる電流源）とし、電源リアクトルＬｓは、直流電流電源ＤＣＩおよび電源回路に不可避的に付随するインダクタンスで、１００μＨとした。
【０１５２】
負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏは、本実施の形態の直流遮断装置の負荷側の抵抗とインダクタンスを総合したもので、Ｒｏ＝０．０１Ω、Ｌｏ＝１００μＨとした。
【０１５３】
コンデンサＣｃ１またはＣｃ２に直列の残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃは、コンデンサＣｃ１またはＣｃ２を構成する時に不可避的に発生する抵抗とインダクタンスを総合したものであり、それぞれＬｃ＝１μＨ、Ｒｃ＝０．０１Ωとした。
【０１５４】
抵抗Ｒｐ１は、２．６６７Ωとした。
【０１５５】
ここで、本実施の形態の直流遮断装置として、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流、または定格遮断電流を３０００Ａ、極間試験電圧８０００Ｖを想定して、あらかじめ直流電流電源ＤＣＩに初期値として３０００Ａを流しておき、時間約５ｍｓで転流・遮断動作をさせた。
【０１５６】
この時の各電圧と電流波形を図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示しており、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の時間拡大波形である。
【０１５７】
スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が転流・遮断動作に入る直前までは、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に流れていた直流電流源ＤＣＩの電流Ｉｓは、転流・遮断動作と同時にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に、Ｉｃ１またはＩｃ２として非振動的に転流・遮断し、Ｉｓｗ１またはＩｓｗ２の電流は遮断される。
【０１５８】
電流Ｉｓｗ１またはＩｓｗ２が遮断されると、抵抗Ｒｐ１の電流ＩＲｐ１には、まずコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２から電流が流れ、Ｉｃ１またはＩｃ２の電流が零になると、直流電流源からの電流Ｉｓは抵抗Ｒｐ１の電流ＩＲｐ１と一致し、直流電流源のインダクタンス２．２（Ｈ）と抵抗Ｒｐ１の抵抗値、この場合は２．６６７Ωで決まる時定数である約２秒で減衰する。
【０１５９】
スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間には、抵抗Ｒｐ１に直流電流源から流れる電流Ｉｓを乗じた回復電圧Ｖｒが発生する。
【０１６０】
抵抗Ｒｐ１を２．６６７Ωとしているため、Ｖｒは約８０００Ｖとなった。
【０１６１】
なお、上記説明では、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の試験電圧を８０００Ｖとしたが、例えば４０００Ｖであれば、抵抗Ｒｐ１を約１．３３３Ωとすれば、極間の回復電圧を約４０００Ｖにできることは自明であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧に応じて、抵抗Ｒｐ１の抵抗値を決定することができる。
【０１６２】
このように、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間回復電圧以下に抑制する抵抗Ｒｐ１の抵抗値を選択することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制することが可能であり、ＳＭＥＳあるいは類似の核融合用超電導コイルシステム等の直流電流源のエネルギーを抵抗Ｒｐ１で消費させる直流遮断装置を得ることができる。
【０１６３】
上述したように、本実施の形態では、前述した従来技術である、例えば“公開特許公報：特開平６−３４２６１９号”、あるいは“公開特許公報：特開平４−５４８２０号”等に示されているように、直流電流遮断にヒューズを使用しないため、短時間に繰り返し使用可能であり、かつ複雑な回路構成とする必要がないため、遮断時間の短いシンプルな直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１６４】
（第４の実施の形態）
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１６５】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１５（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を接続するか、あるいは図１５（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１６６】
ここで、非直線抵抗ＮＲＬ１の制限電圧としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値以下とすることが好ましい。
【０１６７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１６８】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１６９】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）において、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の抵抗Ｒｐ１を、非直線抵抗ＮＲＬ１に置き換えた以外は、図１３（ａ）または図１３（ｂ）と全く同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１７０】
ここで、前記第３の実施の形態で説明したと同様に、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流または遮断電流３０００Ａ、極間の試験電圧８０００Ｖを想定した本実施の形態の直流遮断装置を、図１６（ａ）および図１６（ｂ）の回路を用いて、実験とシミュレーションを実施した。
【０１７１】
この時の各電圧、電流波形を図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示しており、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の時間拡大波形である。
【０１７２】
前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置の作用により、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が約５ｍｓで遮断動作に入ると、直流電流電源の電流ＩｓはスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２から、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断される。
【０１７３】
次に、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２は、直流電流源ＤＣＩからの電流Ｉｓで充電され、回復電圧Ｖｒを発生する。
【０１７４】
この回復電圧Ｖｒが非直線抵抗ＮＲＬ１の動作電圧に達すると、非直線抵抗に電流ＩＮＲＬ１が流れ、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷が急速に放電され、回復電圧Ｖｒはあらかじめ設定された非直線抵抗の制限電圧８０００Ｖ以下に抑制され、直流電流源電流Ｉｓは直流電流源インダクタンス２．２ＨとＮＲＬ１の抵抗値２．６６７Ωとで決まる時定数、この場合は約２秒の時定数で減衰する。
【０１７５】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置と並列に非直線抵抗ＮＲＬ１を配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に回復電圧を抑制し、直流電流源電流Ｉｓを遮断することが可能であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２で直流電流遮断後に発生する過電圧を安全に抑制し、かつコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷を放電させると同時に、直流電流源のエネルギーからの電流Ｉｓを所定の時間内に減衰させることが可能な遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０１７６】
ところで、前述した従来技術である“公開特許公報：特開平１０−４０７８６号”においては、本第４の実施の形態と類似の構成で、直流電流を遮断する場合に、本実施の形態のコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に相当するコンデンサの静電容量値を規定する技術が提案されている。
【０１７７】
そこで、本発明者等は、この公開特許公報に記載されているシミュレーション条件とほぼ同一の条件を設定し、従来技術の追認を実施した。
【０１７８】
この公開特許公報の実施の形態に説明されている内容を引用すると、「この直流遮断装置の電流遮断プロセスは、図２に示されるものと同様であり、遮断器（１１）のアークコンタクトを開極することで開始する。
【０１７９】
転流回路にリアクトルを設けなくとも、アークが発生するとアーク自身がインダクタンスを有するため、コンデンサとの相互作用により振動条件になる。
【０１８０】
様々な擾乱が電流の微少な変動となって現われ、回路条件が不安定領域にある場合には、この擾乱が成長して振動が拡大し電流零点を迎える。
【０１８１】
このように、リアクトルが無い簡単な転流回路でも、振動を拡大させて電流を遮断することが可能となる。」と説明しており、本発明者等の上記追認シミュレーションでも、前述の通りの内容が確認された。
【０１８２】
そこで、本発明者等は本第４の実施の形態の直流遮断装置の作用、すなわちスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ４の直流電流が、非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断するコンデンサＣｃ１またはＣｃ２の静電容量値が決定できるかどうかを、上記と同一の条件で、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の静電容量値を変化させて確認した結果、コンデンサＣｃ１の静電容量を４０μＦおよび５０μＦとした場合、スイッチＳＷ１を開極すると、スイッチＳＷ１の電流に振動が発生、増大し、電流零点を生じ、スイッチＳＷ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、次にコンデンサＣｃ１を６０μＦと７０μＦとした場合、スイッチＳＷ１の電流は非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断することが確認された。
【０１８３】
この結果は、前記公開特許公報の結果と若干違うが、これはシミュレーションした時のデータを完全に一致させることができなかったためであると考えられる。
【０１８４】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）には、一例として、コンデンサＣｃ１の静電容量が５０μＦと６０μＦの時の、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１、およびアーク電圧（回復電圧）Ｖｒをそれぞれ示した。
【０１８５】
このように、従来技術である、前記公開特許公報の記載内容が追認されたと同時に、同公開特許公報に記載のシミュレーション条件で本実施の形態が提案する、スイッチＳＷ１の電流を非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断するコンデンサＣｃ１の静電容量値を決定できることが明らかとなった。
【０１８６】
このように、スイッチＳＷ１の直流電流を非振動的に転流・遮断するコンデンサＣｃ１を選択することが可能であり、前述した従来の自励転流直流遮断技術、または直流遮断における遮断時間が長いと言う本質的な問題点を除去し、コンデンサＣｃ１とスイッチＳＷ１に高周波の大電流を長時間流さないため、スイッチＳＷ１の接点損傷を小さくすることができ、かつコンデンサＣｃ１に余分な電流ストレスを与えない利点も得ることが可能な直流遮断装置を得ることができる。
【０１８７】
上述したように、本実施の形態では、前記第１または第２の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便な直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０１８８】
（第５の実施の形態）
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０１８９】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図１９（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を接続するか、あるいは図１９（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態における直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０１９０】
ここで、非直線抵抗ＮＲＬ２の制限電圧と抵抗Ｒｐ２の抵抗値としては、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の直流電流遮断後に発生する回復電圧を、スイッチＳＷ１、またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に抑制する値とすることが好ましい。
【０１９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０１９２】
本実施の形態における作用と効果を明確に述べるために、超電導電力貯蔵電源システム（ＳＭＥＳ）を想定し、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示す回路を用いて、実験とシミュレーションを行なった。
【０１９３】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）において、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の抵抗Ｒｐ１を、抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２に置き換えた以外は、図１３（ａ）または図１３（ｂ）と全く同一であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１９４】
ここで、前記第３の実施の形態で説明したと同様に、定格電圧４０００Ｖ、定格通電電流または遮断電流３０００Ａ、極間の試験電圧８０００Ｖを想定した本実施の形態の直流遮断装置を用いて、実験とシミュレーションを実施した。
【０１９５】
この時の各電圧、電流波形を図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示しており、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の時間拡大波形である。
【０１９６】
前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置の作用により、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２が約５ｍｓで転流・遮断動作に入ると、直流電流電源の電流ＩｓはスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２から、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に非振動的に転流・遮断される。
【０１９７】
次に、コンデンサＣｃ１またはＣｃ２は、直流電流源ＤＣＩからの電流Ｉｓで充電されると同時に抵抗Ｒｐ２に分流し、回復電圧Ｖｒを発生する。
【０１９８】
この回復電圧Ｖｒが非直線抵抗ＮＲＬ２の動作電圧に達すると、非直線抵抗に電流ＩＮＲＬ２が流れ始め、回復電圧Ｖｒはあらかじめ設定された非直線抵抗の制限電圧８０００Ｖ以下に抑制され、直流電流源電流Ｉｓは直流電流源インダクタンス２．２Ｈと抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２の抵抗値とで決まる時定数で減衰する。
【０１９９】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または前記第２の実施の形態の直流遮断装置と並列に抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置、または第２の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の極間試験電圧以下に回復電圧を抑制し、直流電流源電流Ｉｓを遮断することが可能であり、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２で直流電流を転流・遮断後に発生する過電圧を安全に抑制すると同時に、直流電流源電流Ｉｓを所定の時間で減衰させることが可能である。
【０２００】
特に、抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２を並列に配置することにより、回復電圧Ｖｒをスイッチの極間試験電圧以下に抑制する共に、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２による転流・遮断後に、電源のエネルギーを抵抗Ｒｐ２と非直線抵抗ＮＲＬ２とで分担させることが可能である。
【０２０１】
すなわち、エネルギー吸収を抵抗Ｒｐ２で行ない、回復電圧抑制を非直線抵抗ＮＲＬ２で行なうというように分担させることが可能であり、より経済的な直流遮断装置を得ることができる。
【０２０２】
上述したように、本実施の形態では、前記第１または第２の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を短くすることができ、かつ高電圧・大電流の回路に使用可能な簡便で経済的な直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２０３】
（第６の実施の形態）
図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２０４】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図２２（ａ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置、または第２の実施の形態における直流遮断装置、または第３の実施の形態における直流遮断装置、または第４の実施の形態における直流遮断装置、または第５の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＡの負荷側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続するか、あるいは図２２（ｂ）に示すように、前記第１の実施の形態における直流遮断装置、または第２の実施の形態における直流遮断装置、または第３の実施の形態における直流遮断装置、または第４の実施の形態における直流遮断装置、または第５の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＡの電源側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２０５】
図２２（ｃ）および図２２（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、図２２（ｃ）は前記第１の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した例を、図２２（ｄ）は前記第２の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した例をそれぞれ示している。
【０２０６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２０７】
本実施の形態における直流遮断装置を図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）、図２３（ｄ）の直流電源システムに適用し、作用と効果を明確に述べる。
【０２０８】
直流電源システムの条件は、前記図３の条件２と同一として、コンデンサＣｃ１は３００μＦ一定とした。
【０２０９】
図２４は、図２３（ａ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を示す図である。
【０２１０】
前記第１の実施の形態で説明したのと同様に、この場合は、約５ｍｓでスイッチＳＷ１が転流・遮断動作に入り、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は、コンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１に非振動的に転流・遮断される。
【０２１１】
電流Ｉｓｗ１が零になると同時に、スイッチＳＷ１の極間には回復電圧Ｖｒが現われる。
【０２１２】
一方、電流Ｉｓｗ１が零になると同時に、直流電圧電源電流ＩｓはコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１となる。
【０２１３】
このＩｓｗ１の電流がコンデンサＣｃ１に転流・遮断した瞬時から、本実施の形態に不可欠の構成要素であるコンデンサＣｃ１と、直流電圧源ＤＣＶと電源リアクトルＬｓと残留抵抗Ｒｃと残留インダクタンスＬｃと負荷抵抗Ｒｏと負荷インダクタンスＬｏの直列回路で過渡現象が生じる。
【０２１４】
この直列回路の全抵抗をＲｆ、全インダクタンスをＬｆとすると、２Ｒ＜√（Ｌ／Ｃｃ１）の条件を満した時、直流電圧源電流Ｉｓ、すなわちコンデンサＣｃ１の電流Ｉｃ１は電流零点を生じる振動電流となり、電流零点遮断用スイッチＳＷ４に電流零点が生じ、直流電圧源電流Ｉｓはこの零点で遮断され、負荷側Ｌは電源側Ｓから切り離される、すなわちこの条件の場合は、約６．５ｍｓで直流遮断が完了する。
【０２１５】
一方、回復電圧Ｖｒは、直流電圧源電流Ｉｓが遮断されるまでは約８０００Ｖまで上昇し、直流電圧源電流Ｉｓが遮断されたと同時に上昇が止り、一定電圧を維持するが、実回路ではコンデンサＣｃ１の漏れ抵抗によって減衰する。
【０２１６】
なお、説明を省略するが、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を電源側に配置した場合についても、上記と同様の作用を奏することになる。
【０２１７】
このように、前記第１の実施の形態の直流遮断装置の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に配置することにより、前記第１の実施の形態の直流遮断装置の作用、効果を損なうことなく、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１は非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、その後、直流電圧源電流Ｉｓに電流零点を生じる振動電流となり、直流電圧源電流Ｉｓは極く短時間に、電源側Ｓと負荷側Ｌとを遮断（分離）することが可能である。
【０２１８】
図２５（ａ）および図２５（ｂ）は、図２３（ｂ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を、図２６（ａ）および図２６（ｂ）は、図２３（ｃ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形を、図２７（ａ）および図２７（ｂ）は、図２３（ｄ）における直流電流遮断動作時の電圧と電流波形をそれぞれ示し、図２５（ｂ）は図２５（ａ）の、図２６（ｂ）は図２６（ａ）の、図２７（ｂ）は図２７（ａ）の、それぞれ時間軸を拡大した波形である。
【０２１９】
これらについての詳細な説明は省略するが、いずれの場合にも、前記第３の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果、または前記第４の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果、または前記第５の実施の形態の直流遮断装置の作用と効果をそれぞれ損なうことなく、電流零点遮断用スイッチＳＷ４により、直流電圧源電流Ｉｓが極く短時間に遮断され、電源側Ｓと負荷側Ｌとが分離されることは明白である。
【０２２０】
特に、図２３（ｃ）、または図２３（ｄ）に示す構成においては、抵抗Ｒｐ１または抵抗Ｒｐ２の作用によって、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷が素早く放電する、すなわちこの場合は約２０ｍｓで放電するため、安全であり、かつこれら直流遮断装置の次の入り動作、そして切り動作に素早く移ることができる利点がある遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２２１】
なお、前記第２の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した場合の説明については省略するが、前記第２の実施の形態の説明と以上の説明とから、同様の作用と効果が得られることは明白である。
【０２２２】
上述したように、本実施の形態では、前記第１乃至第５の実施の形態の直流遮断装置の遮断時間を更に短くすることができる直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２２３】
（第７の実施の形態）
図２８（ａ）乃至図２８（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２２４】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図２８（ａ）に示すように、前記第６の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＢの主回路通電部の一部に、少なくとも一個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２２５】
図２８（ｂ）乃至図２８（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第１の実施の形態の直流遮断装置の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した前記第６の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも一個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２２６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２２７】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図２９（ａ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２２８】
直流電圧電源ＤＣＶから、本実施の形態の直流遮断装置を介して、抵抗ＲｏとリアクトルＬｏとの直列回路からなる負荷に電流を供給している。
【０２２９】
図２９（ａ）に示す回路において、前記第１の実施の形態で説明した作用によって、スイッチＳＷ１が転流・遮断動作を開始して、スイッチＳＷ１の電流ＩＳＷ１が、非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると、図２９（ｂ）に示すループの電流が流れる。
【０２３０】
このループの電流通路の電流、すなわち電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４は、振動電流発生用リアクトルＬｑのインダクタンス値をある値以上に選択することにより、電流零点を生じる振動電流とすることができる。
【０２３１】
すなわち、コンデンサＣｃ１の静電容量ＣとリアクトルＬｑのインダクタンス値Ｌとループの全抵抗Ｒとの関係が、２Ｒ＜√（Ｌ／Ｃ）であれば、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４を、電流零点が生じる振動電流とすることが可能であり、この振動電流の第１の零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４によって、電流を遮断することが可能である。
【０２３２】
具体的に、図３０（ａ）に示す回路条件でシミュレーションした波形を、図３０（ｂ）および図３０（ｃ）に示す。
【０２３３】
図３０（ｂ）は、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を動作させなかった場合の波形であり、約５ｍｓでスイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、転流した電流Ｉｃ１またはＩｓまたはＩｓｗ４は、約５．４ｍｓで第１の零点を生じる振動電流となっている。
【０２３４】
従って、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４を動作させると、図３０（ｃ）に示すように、電流ＩｓまたはＩｃ１またはＩｓｗ４は第１の電流零点で遮断されている。
【０２３５】
このように、前記第６の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルＬｑを配置することにより、本実施の形態に不可欠の主構成要素であるコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と振動電流発生用リアクトルＬｑとで、電流零点を生じる振動電流を発生させることができ、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流を遮断するため、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２３６】
上述したように、本実施の形態では、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２３７】
（第８の実施の形態）
図３１（ａ）乃至図３１（ｅ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２３８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３１（ａ）に示すように、前記第６の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＢの負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２３９】
図３１（ｂ）乃至図３１（ｅ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２４０】
なお、本例では、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を接続する場合の例について示しているが、リアクトルＬｐを省略して、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のみを接続するようにしてもよい。
【０２４１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２４２】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図３２（ａ）および図３２（ｂ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２４３】
なお、産業応用上、図３２（ａ）および図３２（ｂ）では、例えば発電機の励磁直流電源システムを想定している。
【０２４４】
図３２（ａ）において、スイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４が閉じた状態で、直流電圧電源から抵抗ＲｏおよびリアクトルＬｏで構成される負荷に、直流電流Ｉｓを供給しているとする。
【０２４５】
ここで、前記第１の実施の形態で説明したように、スイッチＳＷ１が開極して、直流電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると、負荷のリアクトルＬｏに蓄えられていた電気エネルギーは定電流電源となり、コンデンサＣｃ１を通して直流電源電圧源ＤＣＶ側へ流れ、コンデンサＣｃ１を充電しながら、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路が配置されている点の電圧を上昇させる。
【０２４６】
そして、この電圧が振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３の動作電圧に達すると、コンデンサＣｃ１に充電された電荷は、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のスイッチ作用によって、図３２（ｂ）に示すようなループで急激に放電する。
【０２４７】
この時、このループ回路の条件を、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選んでおくことにより、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流、すなわち電流Ｉｓは零点を生じる振動電流となり、電流零点遮断用スイッチＳＷ４で電流Ｉｓを容易に遮断することが可能である。
【０２４８】
ここで、より具体的に上記作用を明確にするために、図３３（ａ）に示すような回路定数と定格電圧３０００Ｖ、定格通電電流（遮断電流）６０００ＡのスイッチＳＷ１、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を用いた本実施の形態の直流遮断装置で、試験とシミュレーションを実施した。
【０２４９】
図３３（ｂ）は、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を閉じたままでスイッチＳＷ１の遮断動作をさせた場合の電圧と電流波形を示し、図３３（ｃ）はスイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を遮断動作させた場合の電圧と電流波形を示している。
【０２５０】
図３３（ｂ）から明らかなように、直流電流は前記第１の実施の形態で説明した作用によって、約５ｍｓでスイッチＳＷ１の電流が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断され、次に約５．７ｍｓで振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３が動作して、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を通過する電流Ｉｓｗ４は、約６．５ｍｓで第１の零点を生じる振動をして、回路定数で決まる時定数で減衰し、零になっている。
【０２５１】
従って、スイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を動作させると、図３３（ｃ）に示すように、電流Ｉｓｗ４の第１の零点で遮断が完了している。
【０２５２】
なお、その詳細な説明は省略するが、図３１（ｂ）乃至から図３１（ｅ）に示す本実施の形態の他の構成の場合についても、コンデンサＣｃ１の振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３を通過する放電回路ループが、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選定することにより、上記と同様の作用が現われることをシミュレーションで確認できた。
【０２５３】
また、負荷の抵抗ＲｏとインダクタンスＬｏを様々に変化させた場合にも、コンデンサＣｃ１の放電回路ループを、振動条件となるようにリアクトルＬｐを選択することができ、上記と同様の作用が現われることを確認できた。
【０２５４】
なお、回路条件によっては、回路構成上不可避的に生じる回路のインダクタンスでも上記ループの振動条件が満たされ、すなわちコンデンサＣｃ１の放電ループのインダクタンスが１００μＨ程度あれば、リアクトルＬｐは省略できることも確認できた。
【０２５５】
このように、本実施の形態の直流遮断装置においては、前記第６の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、リアクトルＬｐと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３との直列回路を配置することにより、第６の実施の形態の直流遮断装置に不可欠の主要構成要素であるコンデンサＣｃ１またはＣｃ２と、電源回路と電流零点遮断用スイッチＳＷ４と振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３とからなるループで、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３のスイッチ作用によって、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２の電荷を放電させることができ、零点を生じる振動電流が発生して、その振動電流の第１の零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断するため、簡単な構成で直流電流遮断完了までの時間が短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２５６】
上述したように、本実施の形態による直流遮断装置では、遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２５７】
（第９の実施の形態）
図３４（ａ）乃至図３４（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図である。
【０２５８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３４（ａ）に示すように、前記第７の実施の形態における直流遮断装置を代表して示すブロックＣの負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を接続して、電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２５９】
図３４（ｂ）乃至図３４（ｄ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれより具体的に示す回路図であり、前記第７の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第１の実施の形態の直流遮断装置の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルＬｑを接続した前記第７の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を接続して、それぞれ電源側Ｓと負荷側Ｌとの間に配置する構成としている。
【０２６０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２６１】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を、図３５（ａ）に示す直流電源システムに適用した場合を参照して明確に述べる。
【０２６２】
図３５（ａ）において、直流遮断装置ＣのスイッチＳＷ１を動作させると、前記第１の実施の形態で説明した作用によって、スイッチＳＷ１の電流Ｉｓｗ１が非振動的にコンデンサＣｃ１に転流・遮断されると同時に、負荷のリアクトルＬｏの電気エネルギーがコンデンサＣｃ１を通り、電源側に向って流れ、コンデンサＣｃ１が充電される。
【０２６３】
これと同時に、負荷側Ｌの電位が上昇して、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４の動作開始電圧に達すると、図３５（ｂ）に示すように、非直線抵抗のスイッチ作用によって、コンデンサＣｃ１の電荷が直流電圧電源とコンデンサＣｃ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４と振動電流発生用リアクトルＬｑと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４との直列回路で急激に放電して、電流ＩＮＬＲ４が流れる。
【０２６４】
ここで、リアクトルＬｑを、電流零点遮断用スイッチＳＷ４の電流Ｉｓｗ４が電流零点を生じるように選択しておくことにより、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流を遮断する、すなわち電源電流Ｉｓが直流遮断装置Ｃにて遮断されたことになる。
【０２６５】
このように、前記第７の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ４を配置することにより、本実施の形態に不可欠の主要構成要素であるコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と、リアクトルＬｑと振動電流発生用スイッチＳＷ４と振動電流発生用ＮＬＲ４と直流電圧電源との直列回路で、電流零点が生じる振動電流が発生し、この電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が電流が遮断、すなわち電源電流Ｉｓが本実施の形態の直流遮断装置で遮断されるため、簡便な構成で直流電流遮断完了までの時間が短い直流遮断装置を得ることができる。
【０２６６】
上述したように、本実施の形態では、簡便な構成で遮断時間の短い直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２６７】
（第１０の実施の形態）
図３６（ａ）および図３６（ｂ）は、本実施の形態による直流遮断装置の構成例をそれぞれ示す回路図であり、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置を、３相交流電源システムに使用した場合の構成例について示している。
【０２６８】
すなわち、本実施の形態による直流遮断装置は、図３６（ａ）に示すように、具体的な一例として、３相交流電源システムに、前記第６の実施の形態における直流遮断装置の中の前記第３の実施の形態の直流遮断装置の負荷側に、電流零点遮断用スイッチＳＷ４を直列に接続した場合について示している。
【０２６９】
図３６（ｂ）は、図３６（ａ）における直流遮断装置ＡＣＣＢ−ＡとＡＣＣＢ−ＢとＡＣＣＢ−Ｃの詳細を示している。
【０２７０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による直流遮断装置の作用について説明する。
【０２７１】
本実施の形態における直流遮断装置の作用と効果を明確に述べるために、図３７（ａ）および図３７（ｂ）に示すような３相交流電源システムの回路構成で、実験とシミュレーションを実施した。
【０２７２】
図３８（ａ）はシミュレーションまたは実験の条件を示し、その結果を図３８（ｂ）および図３８（ｂ）、図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示す。
【０２７３】
図３８（ｂ）は、直流遮断装置ＡＣＣＢ−Ａ、ＡＣＣＢ−ＢおよびＡＣＣＢ−Ｃを閉じた状態で、すなわち各相のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４を閉じた状態で、各相の試験用の投入スイッチＳＣＳ−Ａ、ＳＣＳ−ＢおよびＳＣＳ−Ｃを、時刻零で閉じた時のＡ相、Ｂ相およびＣ相の３相交流短絡電流波形を示している。
【０２７４】
次に、図３８（ｃ）は、各相のスイッチＳＷ１を遮断動作させて、各相のスイッチＳＷ４を遮断動作させなかった場合を示し、約２ｍｓで各相のスイッチＳＷ１が遮断動作をして、各相のスイッチＳＷ１の電流が各相のコンデンサＣｃ１に非振動的に転流・遮断し、転流した電流、すなわち電源電流Ｉｓは各相の電源抵抗Ｒｓ、各相の電源インダクタンスＬｓおよび各相のコンデンサＣｃ１の直列回路で、零点を生じる振動電流が発生している。
【０２７５】
図３９（ａ）は、各相のスイッチＳＷ１と電流零点遮断用スイッチＳＷ４を遮断動作させた場合の波形であり、上記零点を生じる振動電流Ｉｓの第１の電流零点で、各相の電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断を完了し、一方、各相のスイッチＳＷ１の電流が、各相のコンデンサＣｃ１転流したと同時に各相に回復電圧Ｖｒが発生し、かつ各相のコンデンサＣｃ１の電荷は各相の抵抗Ｒｐ１により放電し、約８ｍｓで零となっている。
【０２７６】
図３９（ｂ）は、図３９（ａ）の電圧と電流波形を分かり易くするために、各相毎に示したものである。
【０２７７】
これらの図は、既に前記第６の実施の形態で説明した図２５（ｂ）に示した動作波形とほぼ類似動作波形であることが分かる。
【０２７８】
このように、本実施の形態の直流遮断装置は、交流電源システムにおいて、交流電流の直流部分で直流電流を遮断させ得ることが明らかである。
【０２７９】
なお、その詳細な説明は省略するが、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置を、３相交流電源システムに使用した場合についても同様であり、上記説明のように、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２を交流電流の直流電流部分で開極させると、その直流電流が非振動的にコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２に転流・遮断するため、前記第６の実施の形態における直流遮断装置、または第７の実施の形態における直流遮断装置、または第８の実施の形態における直流遮断装置、または第９の実施の形態における直流遮断装置に不可欠の構成要素である、コンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンス、または電流零点発生用リアクトルＬｑとで、あるいはコンデンサＣｃ１またはコンデンサＣｃ２と回路のインダクタンスと振動電流発生用非直線抵抗ＮＬＲ３またはＮＬＲ４とで電流零点を発生する振動電流が現われ、その電流零点で電流零点遮断用スイッチＳＷ４が遮断するため、交流電流の直流電流部分での遮断が可能な効果を得ることができ、交流電源システムの電流を、その電流零点が生じるのを待たずに、高速度で遮断可能な直流遮断装置を得ることができる。
【０２８０】
上述したように、本実施の形態では、交流電源システムにおける電流を、その電流零点が生じるのを待つことなく高速で遮断することができる直流遮断装置を得ることが可能となる。
【０２８１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
本発明は、直流電力を利用する、例えば超電導電力貯蔵システム、核融合超電導コイル電源システム、直流電気鉄道電力システム、分散電源システム（例えば、燃料電池電力システム、太陽光電力システム等）、バッテリ電源システム（例えば、自動車電源システム、変電・受配電設備制御電源システム等）、発電機励磁電源システム、直流送電システム、直流電動機適用電源システム、無停電電源システム等の直流電流遮断に適用することができ、特に低圧（〜４００Ｖ）、高圧（〜６．６ｋＶ）、超高圧（〜５００ｋＶ級）並びに交流電流の直流電流部遮断等の、直流電流遮断全てに適用することができる。
【０２８２】
また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０２８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前述したアーク電圧上昇方式直流遮断装置の問題点である、繰り返し使用できない点、繰り返し使用出来るが特別な消弧装置を必要とする点あるいは適用電圧に制限される点、また自励転流方式直流遮断装置の問題点である、振動電流を発生、増大させて電流零点で遮断するために遮断時間が長いと言う点、さらに強制転流方式直流遮断装置の問題点である、コンデンサ充電装置、転流用スイッチとその制御装置が必要であると言う点、更に遮断電流の極性に応じて充電電圧の極性を選択しなければならないと言う点を解消した、構成がシンプルで、繰り返し使用でき、適用電圧に制限されず、特別な構成要素を必要としない直流遮断装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を説明するための回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件の一例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果の電圧、電流波形の一例を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果の電圧、電流波形の他の例を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件の他の例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図８】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図９】本発明の第１の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーション結果を示す回路図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による直流遮断装置の動作の時間関係を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図１７】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を従来例と比較、追認したシミュレーションした結果を示す図。
【図１９】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図２１】本発明の第５の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２２】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２３】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図２４】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ａ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２５】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｂ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２６】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｃ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２７】本発明の第６の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を図２３（ｄ）で実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図２８】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図２９】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３０】本発明の第７の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした結果を示す図。
【図３１】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図３２】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３３】本発明の第８の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果を示す図。
【図３４】本発明の第９の実施の形態による直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図３５】本発明の第９の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした直流電源システムを示す回路図。
【図３６】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置を交流電源システムに使用した構成例を示す回路図。
【図３７】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした交流電源システムを示す回路図。
【図３８】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果の一例を示す図。
【図３９】本発明の第１０の実施の形態による直流遮断装置の作用と効果を実験またはシミュレーションした条件と結果の一例を示す図。
【図４０】従来のアーク電圧上昇方式直流遮断技術およびその遮断器におけるヒューズの構造、動作時の等価回路、および遮断時のオシログラムを示す図。
【図４１】従来の配線用直流遮断装置の消弧装置、および気中高速度直流遮断装置の消弧装置と全体概略構造の一例を示す図。
【図４２】従来の直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図４３】従来の強制転流方式直流遮断技術、またはこれを応用した直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【図４４】従来の強制転流方式直流遮断技術、または直流遮断装置のスイッチとして半導体を使用した直流遮断装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
ＳＷ１…スイッチ、
ＳＷ２…スイッチ、
ＳＷ３…スイッチ、
ＳＷ４…スイッチ、
Ｃｃ１…コンデンサ、
Ｃｃ２…コンデンサ、
Ｒｐ１…抵抗、
Ｒｐ２…抵抗、
ＮＬＲ１…非直線抵抗、
ＮＬＲ２…非直線抵抗、
ＮＬＲ３…非直線抵抗、
ＮＬＲ４…非直線抵抗、
Ｌｐ…リアクトル、
Ｌｑ…リアクトル。
Claims (12)
- 直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサとスイッチとを並列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 直流電流を非振動的に転流・遮断させるコンデンサと転流用スイッチとを直列に接続し、
前記コンデンサと転流用スイッチとの直列回路に、スイッチを並列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。 - 前記請求項１または請求項２に記載の直流遮断装置本体に、抵抗を並列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項１または請求項２に記載の直流遮断装置本体に、非直線抵抗を並列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項１または請求項２に記載の直流遮断装置本体に、抵抗と非直線抵抗を並列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の直流遮断装置本体の負荷側、または電源側に、少なくとも１個の電流零点遮断用スイッチを直列に接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項６に記載の直流遮断装置本体の主回路通電部の一部に、少なくとも１個の振動電流発生用リアクトルを接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項６に記載の直流遮断装置本体の負荷側に負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗、またはリアクトルと振動電流発生用非直線抵抗との直列回路を接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項７に記載の直流遮断装置本体の負荷側に、負荷と並列に、振動電流発生用非直線抵抗を接続して成ることを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の直流遮断装置本体を、交流電源システムに使用したことを特徴とする直流遮断装置。
- 前記請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の直流遮断装置において、
前記コンデンサとしては、非振動転流時間が２５０μＳ以下となるような静電容量を有するコンデンサとしたことを特徴とする直流遮断装置。 - 前記請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の直流遮断装置において、
前記コンデンサとしては、非振動転流時の電流が時間と共に単調増加する、または単調減少する電流波形となるような静電容量を有するコンデンサとしたことを特徴とする直流遮断装置。
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