阅读说明：本技术 直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置 (DC circuit breaker, mechanical breaking device for DC circuit breaker, and semiconductor breaking device for DC circuit breaker ) 是由 金谷和长 网田芳明 石黑崇裕 于 2018-05-14 设计创作，主要内容包括：实施方式的直流断路器具有机械断路部、半导体断路部以及换流装置。机械断路部具有至少1个机械断路单元和支承至少1个机械断路单元的绝缘支柱。机械断路单元具有至少1个单体断路部。单体断路部具有机械触点部、密闭容器、操作杆、操作机构。机械触点部具有固定触头以及可动触头。机械触点部被从大地电绝缘。密闭容器封入有机械触点部以及绝缘性气体。密闭容器被从大地电绝缘。操作杆连结于可动触头。操作杆从密闭容器的内部延伸至外部。操作机构连结于操作杆。操作机构使可动触头相对于固定触头接触/分离。操作机构与可动触头设定为相同电位。(The DC circuit breaker of the embodiment comprises a mechanical breaking part, a semiconductor breaking part and a commutation device. The mechanical breaking section has at least 1 mechanical breaking unit and an insulating support supporting the at least 1 mechanical breaking unit. The mechanical breaking unit has at least 1 single breaking part. The single body breaking part comprises a mechanical contact part, a closed container, an operating lever and an operating mechanism. The mechanical contact portion has a fixed contact and a movable contact. The mechanical contact portion is electrically insulated from ground. The sealed container is sealed with a mechanical contact portion and an insulating gas. The sealed container is electrically insulated from ground. The operating lever is coupled to the movable contact. The operation rod extends from the inside to the outside of the closed container. The operating mechanism is connected to the operating rod. The operating mechanism brings the movable contact into and out of contact with respect to the fixed contact. The operating mechanism and the movable contact are set to the same potential.)

直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器 用的半导体断路装置

技术领域

本发明的实施方式涉及直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置。

背景技术

直流输电比交流输电的输电效率高。相对地，关于设备的引入成本，直流输电的成本更高。但是在长距离输电或海中输电等情况下，由于直流输电的输电效率压倒性地高，因此若对设备成本追加运用成本进行评价，则直流输电综合来说成本低。因此，直流输电在例如隔着海的2处据点间的输电中被利用。近年来，为了提高发电电力中的使用了可再生能量的发电电力的比率、利用可再生能量满足更大的电力，研究使用海上风力发电或沙漠地带的太阳光发电等，在远离主要的电力消耗地即都市部的场所进行大规模的发电，并进行长距离输电的方法。伴随于此，计划构建连接了多个电力的供给地点和需求地点的直流输电网。

当构建将3处以上的据点间连接起来的输电网时，需要当在输电网发生了事故的情况下能够将事故点从健全的系统迅速地断路的装置。通常，在交流电流系统中使用机械触点式断路器。关于机械触点式断路器，在由交流电流产生的电流零点处使触点断开，并朝触点间的电弧电流吹送绝缘性介质来将事故电流断路。与此相对，在直流输电系统中，在事故电流中并不产生电流零点，因此利用现有的机械触点式断路器难以将事故电流迅速地断路。

因此，作为能够单独地将直流电流断路的半导体断路器，提出有IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等、使用了具有自灭弧能力的多个自励式半导体元件的半导体断路器。但是，由于输电的电力全部始终通过多个自励式半导体元件因此会产生大的导通损失，会招致通常运转时的输电效率的降低。

为了解决该问题，提出有在将机械触点式断路器和辅助半导体断路器串联连接的电路并联连接另一个半导体断路器的混合式断路器。在该混合式断路器中，在稳态输电时机械触点式断路器和辅助半导体断路器成为导通状态，上述的另一个半导体断路器成为断路状态。因此，输电电流流过机械触点式断路器和辅助半导体断路器。

并且，当发生事故时，在使辅助半导体断路器成为断路状态的同时对机械触点式断路器赋予断开指令。通过像这样辅助半导体断路器成为断路状态，由此在机械触点式断路器和辅助半导体断路器的路径流动的事故电流转而朝上述另一个半导体断路器流动。进而，在机械触点式断路器的断开动作完毕、确保了稳态通电路径的耐电压性能后，使上述另一个半导体断路器断路，由此，事故电流的断路完毕。

关于这样的混合式断路器，稳态通电时的导通损失仅为辅助半导体断路器的导通损失，因此，与将稳态通电路径如上述那样仅仅形成为能够单独地将直流电流断路的半导体断路器的结构相比能够降低导通损失。然而，由于仍产生辅助半导体断路器的通电损失，因此，若与现有那样的稳态通电路径仅由机械触点构成的机械触点式断路器相比，混合式断路器的导通损失大。

因此，提出有在将半导体断路器与由半桥电路构成的换流电路串联连接的电路并联连接机械触点式断路器的直流断路器。在该直流断路器中，在稳态输电时机械触点式断路器成为导通状态，半导体断路器以及换流电路成为断路状态。因此，稳态输电时的输电电流仅流过机械触点式断路器。

并且，当发生事故时，对机械触点式断路器赋予断开指令，使半导体断路器成为导通状态，对换流电路赋予换流指令。于是，换流电路使电流朝与在机械触点式断路器流过的事故电流相反的方向流动而在机械触点式断路器的电流生成零点，该机械触点式断路器断开，由此，事故电流从机械触点式断路器朝半导体断路器以及换流电路换流。在事故电流换流后，半导体断路器断路，由此，事故电流的断路完毕。

关于这样的直流断路器，稳态通电路径仅由机械触点式断路器构成，因此能够大幅降低导通损失，

一般的机械触点式断路器具备：设置成能够接触/分离的固定触点以及可动触点；将固定触点以及可动触点封入在内部的金属盒；以及进行驱动而使可动触点相对于固定触点接触/分离的操作机构。在金属盒的内部填充有绝缘性介质。金属盒被接地，且相对于固定触点以及可动触点被电绝缘。操作机构被接地，配置在金属盒的外侧，并且经由贯通金属盒的密封杆、以及在金属盒内与密封杆连结的绝缘操作杆而与金属盒内的可动触点连结。

然而，伴随着直流输电系统的高电压化，机械触点式断路器需要提高各部分的耐电压性能。即、在上述的机械触点式断路器中，伴随着高电压化，需要扩宽高电压部的固定触点以及可动触点与被接地的金属盒之间的距离而进行电绝缘。并且，伴随着高电压化，当利用1个机械触点式断路器无法获得所期望的断路性能的情况下，存在将多个机械触点式断路器串联连接从而提高断路性能的情况。即便在该情况下，在串联连接的所有的机械触点式断路器中，需要扩宽高电压部的固定触点以及可动触点与被接地的金属盒之间的距离而进行电绝缘。结果，机械触点式断路器大型化。直流断路器假想在海上建造的平台上运用，由于机械触点式断路器的大型化，存在平台的建造成本增加的情况。此外，伴随着高电压化，将高电压部的可动触点和被接地的操作机构连结的绝缘杆也变长。结果，操作机构的可动部的质量增加，因此存在固定触点与可动触点的断开速度降低、断路动作的响应性降低的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2016－187275号公报

专利文献2：国际公开2011/057675号小册子

专利文献3：国际公开2013/131582号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

本发明所欲解决的课题在于提供一种高电压化容易、能够抑制大型化、且能够确保断路动作的响应性的直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置。

用于解决课题的手段

实施方式的直流断路器具有机械断路部、半导体断路部以及换流装置。机械断路部具有：至少1个机械断路单元；以及对至少1个机械断路单元进行支承的绝缘支柱。机械断路单元具有至少1个单体断路部。单体断路部具有机械触点部、密闭容器、操作杆、操作机构。机械触点部具有固定触头以及可动触头。机械触点部被从大地电绝缘。密闭容器封入有机械触点部以及绝缘性气体。密闭容器被从大地电绝缘。操作杆连结于可动触头。操作杆从密闭容器的内部延伸至外部。操作机构连结于操作杆。操作机构使可动触头相对于固定触头接触/分离。操作机构与可动触头设定为相同电位。半导体断路部具有半导体模块和浪涌抑制器。半导体模块具有将多个自励式半导体元件串联连接而成的半导体组。浪涌抑制器与半导体模块并联连接。换流装置具有换流电路和换流调整电抗器。换流电路通过将串联连接一对自励式半导体元件而成的一对腿和电容器并联连接而构成。换流调整电抗器相对于换流电路串联连接。机械断路部具有电流断路触点以及高耐电压触点。高耐电压触点与电流断路触点相比较耐电压性能高或者为同等程度。至少1个机械断路单元还具有机械断路部支承板。在机械断路部支承板配置有至少1个单体断路部。机械断路部支承板由绝缘支柱支承。机械断路部支承板与操作机构被设定为相同电位。至少1个单体断路部具有第一单体断路部以及第二单体断路部。第一单体断路部形成电流断路触点以及高耐电压触点中的任一方。第二单体断路部形成电流断路触点以及高耐电压触点中的任一方。第一单体断路部以及第二单体断路部各自的操作杆配置成借助操作机构而在同一直线上动作。第一单体断路部以及第二单体断路部配置成借助操作机构实现的操作杆的动作方向相互为反方向。第一单体断路部以及第二单体断路部各自的操作机构配置成相互对置。第一单体断路部的密闭容器的至少一部分在水平方向上配置在机械断路部支承板的外侧。第二单体断路部的密闭容器的至少一部分在水平方向上配置在机械断路部支承板的外侧。电流断路触点以及高耐电压触点串联连接而形成机械触点模块。机械触点模块的两端连接于直流输电系统。换流电路以及换流调整电抗器相对于电流断路触点并联连接。换流电路连接于相比换流调整电抗器靠高耐电压触点侧的位置。半导体模块相对于高耐电压触点以及换流电路并联连接。

附图说明

图1是示出第一实施方式的直流断路器的立体图。

图2是示意性地示出第一实施方式的直流断路器的立体图。

图3是示出第一实施方式的机械断路部的立体图。

图4是示出高耐电压触点的剖视图。

图5是示出电流断路触点的剖视图。

图6是示意性地示出第一实施方式的机械断路部的立体图。

图7是示出第一实施方式的半导体断路部的立体图。

图8是示意性地示出第一实施方式的半导体断路部的立体图。

图9是示出第一实施方式的换流装置的立体图。

图10是示出换流电路的电路图。

图11是示意性地示出第一实施方式的换流装置的立体图。

图12是示意性地示出第一实施方式的直流断路器的电路图。

图13是示出高耐电压触点的变形例的剖视图。

图14是示意性地示出第二实施方式的机械断路部的主视图。

图15是示意性地示出第三实施方式的机械断路部的主视图。

图16是示意性地示出第四实施方式的机械断路部的主视图。

图17是示意性地示出第五实施方式的机械断路部的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置进行说明。另外，在以下的说明中，对于具有相同或者类似的功能的结构标注相同的附图标记。进而，有时省略这些结构的重复说明。

(第一实施方式)

图1是示出第一实施方式的直流断路器的立体图。图2是示意性地示出第一实施方式的直流断路器的立体图。

如图1以及图2所示，直流断路器1具备机械断路部2(机械断路装置)、半导体断路部3(半导体断路装置)、换流装置4。

图3是示出第一实施方式的机械断路部的立体图。

如图1以及图3所示，机械断路部2具备多个(在图示的例子中为4个)机械断路单元10、和对机械断路单元10进行支承的多个(在图示的例子中为4根)绝缘支柱12。多个机械断路单元10相对于绝缘支柱12而在铅垂方向分多层地重叠。

机械断路单元10具备一对单体断路部14、电源部30、控制部31、以及供一对单体断路部14(第一单体断路部以及第二单体断路部)、电源部30和控制部31固定配置的机械断路部支承板33。单体断路部14构成高耐电压触点14A或者电流断路触点14B。在本实施方式中，机械断路单元10仅具备高耐电压触点14A、或者仅具备电流断路触点14B。具体地说，最上层的机械断路单元10具备一对电流断路触点14B。并且，其他的机械断路单元10具备一对高耐电压触点14A。高耐电压触点14A优选是与电流断路触点14B相比较而耐电压性能高或者为同等程度的断路器。电流断路触点14B优选是与高耐电压触点14A相比较而电流断路性能高的断路器。耐电压性能高的断路器例如是具有气体触点的气体断路器。电流断路性能高的断路器例如是具有真空阀的真空断路器。

图4是示出高耐电压触点的剖视图。

如图4所示，构成高耐电压触点14A的单体断路部14的机械触点部16是气体触点。构成高耐电压触点14A的单体断路部14具备：具有固定触头17以及可动触头18的机械触点部16；封入机械触点部16以及绝缘性气体的密闭容器20；连结于固定触头17的固定杆25；连结于可动触头18的操作杆26；连结于操作杆26的操作机构27；以及与机械触点部16并联连接的电容器29(参照图1以及图3)。

机械触点部16是耐电压性能高的触点。固定触头17以及可动触头18设置成能够相互接触/分离。机械触点部16通过使固定触头17以及可动触头18离开而断开。关于通过机械触点部16的通电路，通过使固定触头17以及可动触头18离开而开路。在以下的关于高耐电压触点14A的说明中，将固定触头17以及可动触头18接触/分离的方向称为第一方向。在本实施方式中，第一方向是水平的一个方向。

密闭容器20作为绝缘性气体而封入有例如六氟化硫(SF₆)气体等。密闭容器20具备：圆筒状的绝缘筒21；以及将绝缘筒21的两端开口堵塞的第一凸缘22以及第二凸缘23。绝缘筒21沿着第一方向延伸。绝缘筒21例如是由绝缘材料形成的绝缘管。第一凸缘22以及第二凸缘23分别由金属材料形成。

固定杆25由金属材料形成。固定杆25沿着第一方向延伸。固定杆25在密闭容器20内将第一凸缘22与固定触头17连结。固定杆25可以与固定触头17形成为一体。固定杆25使固定触头17与第一凸缘22电导通。

操作杆26例如整体由金属材料形成。操作杆26沿着第一方向延伸。操作杆26在密闭容器20内与可动触头18连结，且通过设置于第二凸缘23的贯通孔23a而延伸至密闭容器20的外侧。操作杆26可以与可动触头18形成为一体。操作杆26设置成确保密闭容器20的内部的气密性、且相对于第二凸缘23能够滑动。操作杆26使可动触头18与第二凸缘23电导通。

操作机构27是以电力作为动力源的响应性高的电磁促动器。电磁促动器例如是电磁相斥操作机构。电磁相斥操作机构具有：与操作杆26连结的良导体的金属板；以及以与金属板对置的方式设置的线圈。在驱动时对线圈施加电流，使得在金属板产生反方向的感应电流，对金属板赋予与线圈反方向的相斥力而使操作杆26动作。操作机构27在密闭容器20的外侧沿第一方向与第二凸缘23排列配置。操作机构27经由支承部28而被固定于第二凸缘23。支承部28例如整体由金属材料形成。操作机构27使操作杆26沿第一方向往复动作。由此，操作机构27使连结于操作杆26的可动触头18变位，使可动触头18相对于固定触头17接触/分离。

如图1以及图3所示，电容器29配置在密闭容器20的外侧。电容器29连接于第一凸缘22以及第二凸缘23。电容器29在高电阻的圆筒中封入有电介质，在两端具备电极，具有静电容和电阻。电容器29调整施加于电流断路时以及断开状态的机械触点部16(参照图4)的电压。

图5是示出电流断路触点的剖视图。

如图5所示，构成电流断路触点14B的单体断路部14的机械触点部36是真空阀。构成电流断路触点14B的单体断路部14具备：具有固定触头37以及可动触头38的真空阀44即机械触点部36；封入有机械触点部36的密闭容器40；连结于固定触头37的固定杆45；连结于可动触头38的操作杆46；连结于操作杆46的操作机构47；以及与机械触点部36并联连接的电容器49(参照图1以及图3)。

机械触点部36是能够在电流零点将电流以机械方式断路的触点。固定触头37以及可动触头38设置成能够相互接触/分离。机械触点部36通过使固定触头37以及可动触头38离开而断开。通过机械触点部36的通电路通过使固定触头37以及可动触头38离开而开路。在以下的关于电流断路触点14B的说明中，将固定触头37以及可动触头38接触/分离的方向称为第二方向。在本实施方式中，第二方向是水平的一个方向。

真空阀44将内部保持真空。真空阀44具备：固定触头37、可动触头38、圆筒状的绝缘筒44a、堵塞绝缘筒44a的两端开口的第一凸缘44b和第二凸缘44c、以及设置在绝缘筒44a的内侧的波纹管44d。绝缘筒44a沿第二方向延伸。绝缘筒44a是例如由绝缘材料形成的绝缘管。第一凸缘44b以及第二凸缘44c分别由金属材料形成。

固定触头37在真空阀44内与第一凸缘44b连结。固定触头37与第一凸缘44b电导通。可动触头38通过设置于第二凸缘44c的贯通孔44e而延伸至真空阀44的外侧。可动触头38设置成相对于第二凸缘44c能够滑动。可动触头38与第二凸缘44c电导通。

波纹管44d在绝缘筒44a的内部以包围可动触头38的方式配置。波纹管44d的一端部被固定于第二凸缘44c。波纹管44d的另一端部被固定于可动触头38的周面。波纹管44d使得可动触头38相对于绝缘筒44a能够在第二方向变位、且将真空阀44内的真空与外部隔断。

密闭容器40作为绝缘性气体封入有例如六氟化硫(SF₆)气体等。密闭容器40具备圆筒状的绝缘筒41、以及堵塞绝缘筒41的两端开口的第一凸缘42和第二凸缘43。绝缘筒41沿第二方向延伸。绝缘筒41是例如由绝缘材料形成的绝缘管。第一凸缘42以及第二凸缘43分别由金属材料形成。

固定杆45由金属材料形成。固定杆45沿第二方向延伸。固定杆45在密闭容器40内连结第一凸缘42和第一凸缘44b。固定杆45可以与第一凸缘44b形成为一体。固定杆45使固定触头37、第一凸缘44b、第一凸缘42电导通。

操作杆46例如整体由金属材料形成。操作杆46沿第二方向延伸。操作杆46在密闭容器40内连结于可动触头38，且通过设置于第二凸缘43的贯通孔43a而延伸至密闭容器40的外侧。操作杆46可以与可动触头38形成为一体。操作杆46设置成相对于第二凸缘43能够滑动。操作杆46使可动触头38与第二凸缘43电导通。

操作机构47是以电力作为动力源的响应性高的电磁促动器。电磁促动器例如是电磁相斥操作机构。电磁相斥操作机构具有：与操作杆46连结的良导体的金属板；以及以与金属板对置的方式设置的线圈。在驱动时，对线圈施加电流，使得在金属板产生反方向的感应电流，对金属板赋予与线圈反方向的相斥力而使操作杆46动作。操作机构47在密闭容器40的外侧在第二方向与第二凸缘43排列配置。操作机构47经由支承部48而被固定于第二凸缘43。支承部48例如整体由金属材料形成。操作机构47使操作杆46沿第二方向往复动作。由此，操作机构47使连结于操作杆46的可动触头38变位，使可动触头38相对于固定触头37接触/分离。

如图1以及图3所示，电容器49配置在密闭容器40的外侧。电容器49连接于第一凸缘42以及第二凸缘43。电容器49在高电阻的圆筒封入有电介质，在两端具备电极，具有静电容和电阻。电容器49调整施加于电流断路时以及断开状态的机械触点部36(参照图5)的电压。

如图1、图3、图4以及图5所示，在各机械断路单元10中，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14配置成使得各自的操作杆26、46在借助操作机构27、47进行的机械触点部16、36的断开动作时在同一直线上动作。具体地说，在各机械断路单元10中，各单体断路部14的操作杆26、46在同一直线上延伸。此外，在各机械断路单元10中，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14配置成使得在借助操作机构27、47实现的机械触点部16、36的断开动作时的操作杆26、46的动作方向相互为反方向。具体地说，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14配置成各自的操作机构27、47相互对置地接触。并且，一个机械断路单元10的单体断路部14以及其他的机械断路单元10的单体断路部14配置成从铅垂方向观察在同一直线上动作。

此外，在各机械断路单元10中，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14的密闭容器20、40在水平方向配置在机械断路部支承板33的外侧。另外，在图示的例子中，密闭容器20、40的整体在水平方向配置在机械断路部支承板33的外侧，但也可以仅密闭容器20、40的一部分在水平方向配置在机械断路部支承板33的外侧。具体地说，只要密闭容器20、40中的与固定触头17、37相同电位的部位(例如第一凸缘22、42)在水平方向配置在机械断路部支承板33的外侧即可。

此处，关于在水平方向配置在机械断路部支承板33的外侧这一情况，参照图1，以其他的表现进行说明。

例如，若将上述的第一方向看作投射线，则能够定义包含构成机械断路部支承板33的4个边中的与投射线处于扭转的位置关系的2个边在内的2个垂直投影面。只要配置成密闭容器20、40的至少一部分从由这2个垂直投影面划分的空间(操作机构27、47所存在的一侧的空间)突出即可。

在各单体断路部14中，机械触点部16、36被从大地电绝缘。并且，在各单体断路部14中，操作机构27、47设定成与机械触点部16、36的可动触头18、38以及机械断路部支承板33为相同电位。具体地说，操作机构27、47设定成基准电位与机械触点部16、36的可动触头18、38以及机械断路部支承板33为相同电位。

在各单体断路部14中，密闭容器20、40被从大地电绝缘。并且，密闭容器20、40在机械触点部16、36断开时将固定触头17、37与可动触头18、38电绝缘。

如图1以及图3所示，电源部30对配置于同一机械断路部支承板33的一对单体断路部14的操作机构27、47供给电力。电源部30设定成基准电位与操作机构27、47为相同电位。电源部30例如具备：在机械触点部16、36(参照图4以及图5)的断开动作时对操作机构27、47供给电力的电容器；在机械触点部16、36的闭合动作时对操作机构27、47供给电力的电容器；各个电容器的充电装置；以及将各个电容器保持在充电状态、且在电力供给时进行放电的开关元件(均未图示)。从地面朝充电装置的电源供给例如使用绝缘变压器、激光供电装置、电磁感应式无线供电装置等能够将地面与电源部30电绝缘并供给电力的供电装置(均未图示)。

控制部31进行配置于同一机械断路部支承板33的电源部30以及操作机构27、47的状态监视。并且，控制部31对从配置于同一机械断路部支承板33的电源部30朝操作机构27、47的电力供给进行控制。

如图1以及图3所示，例如，机械断路部支承板33由铝合金等金属材料形成。机械断路部支承板33形成为俯视矩形状。机械断路部支承板33相对于绝缘支柱12而在铅垂方向层叠多层。机械断路部支承板33相对于单体断路部14进行断路动作的方向(第一方向)平行地设置。

绝缘支柱12例如由绝缘件、聚合物、纤维强化塑料等形成。绝缘支柱12立起设置于基体5。绝缘支柱12沿铅垂方向延伸。各绝缘支柱12对层叠多层的各机械断路部支承板33的角部进行支承。绝缘支柱12使多个机械断路单元10相互电绝缘，并且使各机械断路单元10相对于基体5电绝缘并以机械方式连接。

绝缘支柱12的长度设定成在电流断路时能够将在铅垂方向相邻的机械断路单元10彼此绝缘、且在通电时能够将机械断路单元10的整体从大地电绝缘。即、绝缘支柱12中的设置于在铅垂方向相邻的一对机械断路单元10之间的部分的长度设定成在电流断路时能够将机械断路单元10彼此电绝缘。并且，绝缘支柱12中的设置在位于最下方的机械断路单元10与基体5之间的部分的长度设定成在通电时能够将多个机械断路单元10的整体从大地电绝缘。

在本实施方式中，绝缘支柱12中的设置在位于最下方的机械断路单元10与基体5之间的部分的长度比设置于在铅垂方向相邻的一对机械断路单元10之间的部分的长度长。并且，绝缘支柱12中的设置在位于最下方的机械断路单元10与基体5之间的部分的长度比设置于在铅垂方向相邻的一对机械断路单元10之间的部分的长度的总和短。另外，各绝缘支柱12可以从下端直至上端连续地延伸，也可以以夹着各机械断路部支承板33的方式被分割为多个。

图6是示意性地示出第一实施方式的机械断路部的立体图。另外，在

图6中，将配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14看作1个单体断路部14而进行图示。并且，在图6中，省略各机械断路单元10的电源部30以及控制部31的图示。

如图1、图3以及图6所示，各机械断路单元10中的一对单体断路部14由将第二凸缘23、43彼此连接的单元内母线51串联连接。在铅垂方向相邻的任意一对机械断路单元10中，第一机械断路单元10的第一单体断路部14的第一凸缘22、42以及第二机械断路单元10的第二单体断路部14的第一凸缘22、42相互由单元间母线52串联连接。即、在将各机械断路单元10中的一对单体断路部14看作1个单体断路部14的情况下，各单体断路部14相对于在铅垂方向相邻的机械断路单元10的单体断路部14而由将第一凸缘22彼此以及第一凸缘22、42连接的单元间母线52串联连接。由此，多个高耐电压触点14A以及多个电流断路触点14B由单元内母线51以及单元间母线52串联连接而形成机械触点模块34。在该结构中，所有的高耐电压触点14A相互串联连接。并且，所有的电流断路触点14B相互串联连接。

如图6所示，在机械触点模块34形成有第一连接点A1、第二连接点A2、第三连接点A3。第一连接点A1形成在机械触点模块34的两端部中的设置有电流断路触点14B的端部。第二连接点A2形成在机械触点模块34的两端部中的与第一连接点A1相反侧的端部。第三连接点A3是高耐电压触点14A与电流断路触点14B的电气连接点。第一连接点A1以及第二连接点A2连接于直流输电系统。

图7是示出第一实施方式的半导体断路部的立体图。

如图1以及图7所示，半导体断路部3在基体5上与机械断路部2排列设置。半导体断路部3具备多个(在图示的例子中为3个)半导体断路单元60和对半导体断路单元60进行支承的多个(在图示的例子中为4根)绝缘支柱62。多个半导体断路单元60相对于绝缘支柱62在铅垂方向多层地重叠。

半导体断路单元60具备一对半导体模块64、浪涌抑制器68、以及供一对半导体模块64和浪涌抑制器68固定配置的半导体断路部支承板70。

半导体模块64包含：将多个自励式半导体元件65a串联连接而成的半导体组65；与半导体组65并联连接的二极管66；以及连接于半导体组65的附属电路67。自励式半导体元件65a例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或IEGT(Injection EnhancedGate Transistor)等。半导体组65和二极管66以通电的顺方向相互相反的方式并联连接。附属电路67具备：使半导体组65的多个自励式半导体元件65a的电压分布均匀化的缓冲电路；以及输出针对自励式半导体元件65a的开关指令的栅极单元。在各半导体断路单元60中，一对半导体模块64以各自的半导体组65的顺方向相互为反方向的方式串联连接。

图8是示意性地示出第一实施方式的半导体断路部的立体图。

如图1、图7以及图8所示，浪涌抑制器68相对于配置于同一半导体断路部支承板70的一对半导体模块64并联连接。在浪涌抑制器68，当一对半导体模块64成为电流不通的状态下，临时流过有电流。浪涌抑制器68将电流转换为热能。

如图1以及图7所示，例如，半导体断路部支承板70由纤维强化塑料等绝缘材料或铝合金等金属材料等形成。半导体断路部支承板70形成为对半导体模块64的两端进行绝缘并且对浪涌抑制器68的两端进行绝缘、且能够将半导体模块64以及浪涌抑制器68支承于绝缘支柱62。半导体断路部支承板70相对于绝缘支柱62在铅垂方向层叠多层。

绝缘支柱62例如由绝缘件、聚合物、纤维强化塑料等形成。绝缘支柱62立起设置于基体5。绝缘支柱62沿铅垂方向延伸。各绝缘支柱62对多层层叠的各半导体断路部支承板70的角部进行支承。绝缘支柱62将多个半导体断路单元60相互电绝缘，并且使各半导体断路单元60相对于基体5电绝缘且以机械方式连接。

绝缘支柱62的长度设定成在电流断路时能够将在铅垂方向相邻的半导体断路单元60彼此绝缘、且在通电时能够将半导体断路单元60的整体从大地电绝缘。即、绝缘支柱62中的设置于在铅垂方向相邻的一对半导体断路单元60之间的部分的长度设定成能够在电流断路时将半导体断路单元60彼此电绝缘。并且，绝缘支柱62中的设置在位于最下方的半导体断路单元60与基体5之间的部分的长度设定成在通电时能够将多个半导体断路单元60的整体从大地电绝缘。

在本实施方式中，绝缘支柱62中的设置在位于最下方的半导体断路单元60与基体5之间的部分的长度比设置于在铅垂方向相邻的一对半导体断路单元60之间的部分的长度长。并且，绝缘支柱62中的设置于位于最下方的半导体断路单元60与基体5之间的部分的长度比设置于在铅垂方向相邻的一对半导体断路单元60之间的部分的长度的总和短。另外，各绝缘支柱62可以从下端直至上端连续延伸，也可以以夹着各半导体断路部支承板70的方式被分割为多个。

如图1、图7以及图8所示，在将各半导体断路单元60的一对半导体模块64看作1个半导体模块64的情况下，多个半导体模块64由多个母线72串联连接。具体地说，关于半导体模块64，在铅垂方向相邻的半导体断路单元60中的半导体模块64由母线72串联连接。此处，将串联连接的所有的半导体模块64称为半导体模块组。如图8所示，在半导体断路部模块组形成有第一连接点B1和第二连接点B2。第一连接点B1形成在半导体断路部模块组的一端部。第二连接点B2形成在半导体断路部模块组的另一端部。

图9是示出第一实施方式的换流装置的立体图。

如图1以及图9所示，换流装置4具备：换流电路80；换流调整电抗器86；供换流电路80和换流调整电抗器86固定配置的换流装置支承板88；以及对换流装置支承板88进行支承的绝缘支柱90。

图10是示出换流电路的电路图。

如图1、图9以及图10所示，换流电路80是将串联连接一对自励式半导体元件82a而成的一对腿82和电容器84并联连接而构成的半桥电路。自励式半导体元件82a例如是IGBT或IEGT等。在各自励式半导体元件82a，以使得通电的顺方向相互相反的方式并联连接有二极管82b。在一对腿82连接有具备使自励式半导体元件82a的电压分布均匀化的缓冲电路和输出针对自励式半导体元件82a的开关指令的栅极单元的未图示的附属电路。换流电路80可以设置有1个，也可以设置有多个且相互串联连接。在图1所示的例子中，换流电路80设置有1个。

图11是示意性地示出第一实施方式的换流装置的立体图。

如图1、图9以及图11所示，换流调整电抗器86经由母线92而与换流电路80串联连接。换流调整电抗器86调整换流电路80的电容器84的放电时间。

如图11所示，在由换流电路80以及换流调整电抗器86形成的一系列的电路形成有第一连接点C1、第二连接点C2、第三连接点C3。第一连接点C1是换流电路80和换流调整电抗器86的电气连接点。第二连接点C2形成在换流调整电抗器86的两端部中的与第一连接点C1相反侧的端部。第三连接点C3形成在换流电路80的两端部中的与第一连接点C1相反侧的端部。

如图1以及图9所示，例如，换流装置支承板88由纤维强化塑料等绝缘材料或铝合金等金属材料等形成。换流装置支承板88形成为能够将换流电路80的两端绝缘且将换流电路80与换流调整电抗器86之间在母线92以外绝缘，且将换流电路80以及换流调整电抗器86支承于绝缘支柱90。

绝缘支柱90例如由绝缘件、聚合物、纤维强化塑料等形成。绝缘支柱90立起设置于基体5。绝缘支柱90沿铅垂方向延伸。各绝缘支柱90对换流装置支承板88的角部进行支承。绝缘支柱90将换流装置支承板88相对于基体5电绝缘且以机械方式连接。绝缘支柱90的长度设定成在通电时能够将换流电路80以及换流调整电抗器86从大地电绝缘。

换流装置支承板88配置在半导体断路部3的上方。并且，换流装置4的绝缘支柱90与半导体断路部3的绝缘支柱62共用。由此，换流装置4重叠在半导体断路部3的上部。在该情况下，绝缘支柱90将换流电路80以及换流调整电抗器86相对于半导体断路单元60电绝缘。绝缘支柱90中的设置于换流装置支承板88和配置在换流装置支承板88的正下的半导体断路单元60之间的部分的长度设定成在电流断路时能够将换流电路80以及换流调整电抗器86与半导体断路单元60电绝缘。

图12是示意性地示出第一实施方式的直流断路器的电路图。另外，在图12中，将相互串联连接的多个高耐电压触点14A看作1个高耐电压触点14A示出。并且，在图12中，将相互串联连接的一对电流断路触点14B看作1个电流断路触点14B示出。并且，在图12中，仅示出相互串联连接的多个半导体模块64中的相互串联连接的一对半导体模块64。

如图2以及图12所示，由换流电路80以及换流调整电抗器86形成的一系列的电路相对于电流断路触点14B并联连接。换流电路80连接在相比换流调整电抗器86靠高耐电压触点14A侧的位置。具体地说，换流装置4的第二连接点C2以及机械触点模块34的第一连接点A1由母线94电连接。并且，换流装置4的第三连接点C3以及机械触点模块34的第三连接点A3由母线95电连接。

半导体模块64相对于由高耐电压触点14A以及换流电路80形成的一系列的电路并联连接。具体地说，半导体断路部3的第一连接点B1以及机械触点模块34的第二连接点A2由母线96电连接。并且，半导体断路部3的第二连接点B2以及换流装置4的第一连接点C1由母线97电连接。

接着，参照图1～图12对直流断路器1的动作进行说明。

在直流输电系统的稳态输电时，输电电流流过机械触点模块34。在该状态下，在半导体模块64、换流电路80以及换流调整电抗器86并未流过有电流。并且，换流电路80的电容器84借助将地面和换流电路80电绝缘且能够供给电力的未图示的供电装置而被预先充电。

当在直流输电系统发生事故电流时，由未图示的控制装置检测出事故电流，对直流断路器1赋予事故断路指令，将机械触点模块34的高耐电压触点14A以及电流断路触点14B各自的机械触点部16、36断开。具体地说，借助未图示的控制装置，对控制部31赋予断开动作指令，从电源部30供给电力，驱动各单体断路部14的操作机构27、47，使各单体断路部14断开。此时，在各机械断路单元10中，一对操作杆26、46在同一直线上相互朝反方向动作，因此在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲相抵。

并且，在将各单体断路部14断开时，使换流电路80的自励式半导体元件82a导通(通电状态)，将电容器84的电荷放电。若电容器84的电荷被放电，则与换流电路80并联连接的电流断路触点14B的电流降低，在电流断路触点14B生成电流零点。由此，在电流断路触点14B处电弧灭弧，换流完毕。在该状态下，事故电流流过高耐电压触点14A、换流电路80以及换流调整电抗器86。

其次，使半导体模块64的自励式半导体元件65a导通，且将换流电路80的自励式半导体元件82a切换为截止。由此，事故电流被朝与换流电路80并联连接的半导体模块64换流。在该状态下，事故电流流过半导体模块64以及换流调整电抗器86。

其次，在待机直至高耐电压触点14A的绝缘恢复后，将半导体模块64的自励式半导体元件65a切换为截止。若将半导体模块64的自励式半导体元件65a切换为截止，则事故电流被朝与自励式半导体元件65a并联连接的浪涌抑制器68换流。由此，在浪涌抑制器68中事故电流被吸收，直流输电系统的事故电流的断路完毕。

在本实施方式中，机械断路部2采用了具备单体断路部14的结构，该单体断路部14包含：具有固定触头17、37以及可动触头18、38，且被从大地电绝缘的机械触点部16、36；封入有机械触点部16、36以及绝缘性气体，且被从大地电绝缘的密闭容器20、40；连结于可动触头18、38的操作杆26、46；以及连结于操作杆26、46，且与机械触点部16、36的可动触头18、38被设定为相同电位的操作机构27、47。

根据该结构，密闭容器20、40并未与大地接地，因此能够省略密闭容器20、40与机械触点部16、36之间的绝缘。由此，与密闭容器通过与大地接地等而与机械触点部电绝缘的情况相比较，能够使密闭容器20、40小型化，能够抑制单体断路部14的大型化。并且，伴随着高电压化，即便在将多个单体断路部14串联连接而提高断路性能的情况下，也能够抑制串联连接的所有的单体断路部14的大型化。因而，能够提供高电压化容易、能够抑制大型化的直流断路器1。

此外，根据上述结构，密闭容器20、40以及操作机构27、47并未与大地接地，因此能够省略夹设在机械触点部16、36与操作机构27、47之间的操作杆26、46的绝缘化，与操作机构通过与大地接地等而与机械触点部电绝缘的情况相比较，能够抑制操作杆26、46的变长。由此，能够抑制操作机构27、47的可动部的质量的增加，能够抑制机械触点部16、36的断开速度的降低。因而，能够提供能够确保断路动作的响应性的直流断路器1。

并且，各机械断路单元10中的一对单体断路部14配置成各自的操作杆26、46借助操作机构27、47在同一直线上动作、且借助操作机构27、47实现的操作杆26、46的动作方向为反方向。

根据该结构，在各机械断路单元10的机械断路部支承板33上，在使操作杆26、46动作时能够使在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲相抵。由此，能够抑制在操作机构27、47动作时在支承机械断路单元10的绝缘支柱12产生弯矩这一情况。因而，能够抑制机械断路部2的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

并且，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14配置成各自的操作机构27、47相互对置地接触。

根据该结构，与各自的密闭容器20相互对置地接触的结构相比较，在使操作杆26、46动作时使在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲相抵的状况下，能够使冲击力以及反冲并非经由强度比较低的由绝缘管构成的密闭容器20相抵、而是在强度比较高的由金属材料构成的操作机构27、47之间直接相抵。由此能够防止对密闭容器20施加有大的力。由此，能够抑制单体断路部14的破损，能够提高机械断路单元10的可靠性。

并且，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14的密闭容器20、40的至少一部分在水平方向上配置在机械断路部支承板33的外侧。机械断路部支承板33由金属材料形成。机械触点部16、36的可动触头18、38、操作机构27、47、机械断路部支承板33被设定为相同电位。

根据该结构，能够使操作机构27、47接近机械断路部支承板33，且能够使密闭容器20、40中的与固定触头17、37相同电位的部位(第一凸缘22、42)远离机械断路部支承板33。因此，与密闭容器20、40整体在水平方向上配置在与机械断路部支承板33重叠的位置的情况相比较，能够对密闭容器20、40中的同固定触头17、37相同电位的部位与机械断路部支承板33进行绝缘，且能够使单体断路部14与机械断路部支承板33在铅垂方向接近。因而，能够抑制机械断路部2在铅垂方向上的大型化、且能够抑制在支承机械断路单元10的绝缘支柱12产生的弯矩。

并且，多个机械断路单元10相对于绝缘支柱12重叠多层，因此，与机械断路单元排列配置的情况相比较，能够削减直流断路器1的设置面积。另外，关于多个半导体断路单元60相对于绝缘支柱62重叠多层这点，也能够起到同样的作用效果。并且，关于换流装置4重叠在半导体断路部3的上部这点，也能够起到同样的作用效果。

并且，在多个机械断路单元10的各个中，一对单体断路部14各自的密闭容器20、40的至少一部分在水平方向上配置在机械断路部支承板33的外侧。

根据该结构，关于机械断路部2，仅通过将机械断路单元10在铅垂方向重叠多层、且将在铅垂方向相邻的密闭容器20、40的第一凸缘22、42用单元间母线52连接，由此所有的单体断路部14相互串联连接，因此能够容易实现高电压化。

并且，根据本实施方式的结构，母线52也能够相对于机械断路部支承板33隔开充分的绝缘距离地设置。

并且，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14的操作机构27、47配置成相互对置地接触。因此，在使操作杆26、46动作时能够更有效地使在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲相抵。

并且，配置于机械断路部支承板33的一对单体断路部14的两方仅构成高耐电压触点14A以及电流断路触点14B中的任一方。因此，在一对单体断路部14中，在使操作杆26、46动作时能够使在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲相互为同等程度。由此，能够更有效地使冲击力以及反冲相抵。

并且，操作机构27、47配置在密闭容器20、40的外侧。因此，与操作机构配置在密闭容器的内侧的情况相比较，能够提高操作机构27、47的维护性。

另外，在上述第一实施方式中，构成高耐电压触点14A的单体断路部14的机械触点部16是气体触点，但并不限定于此。例如，如图13所示，构成高耐电压触点14A的单体断路部14的机械触点部36也可以是具有与第一实施方式中的机械触点部16同等程度的耐电压性能的真空阀。

并且，在上述第一实施方式中，在机械断路部2设置有一对电流断路触点14B，但并不限定于此。电流断路触点14B只要在机械断路部2设置有至少1个即可。作为电流断路触点14B在机械断路部设置有1个的结构的一例，最上层的机械断路单元10可以具备高耐电压触点14A以及电流断路触点14B的两方。即便在该情况下，一对单体断路部14也优选配置成各自的操作杆26、46借助操作机构27、47在同一直线上动作、且借助操作机构27、47实现的操作杆26、46的动作方向为反方向。由此，如上述那样，能够抑制机械断路部的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

并且，在上述第一实施方式中，在机械断路部2设置有6个高耐电压触点14A，但并不限定于此。高耐电压触点14A只要在机械断路部2设置有至少1个即可。

(第二实施方式)

图14是示意性地示出第二实施方式的机械断路部的主视图。另外，在图14中，省略各机械断路单元10的电源部30以及控制部31(均参照图1以及图3)的图示。

在图14所示的第二实施方式中，在电流断路触点14B配置成借助操作机构47实现的操作杆46的动作方向沿着绝缘支柱12的延伸方向(即铅垂方向)这点上与第一实施方式不同。

如图14所示，最上层的机械断路单元10具备：1个电流断路触点14B；未图示的电源部以及控制部；以及供电流断路触点14B(单体断路部14)、电源部以及控制部固定配置的机械断路部支承板33。电流断路触点14B纵置。即、电流断路触点14B配置成上述的第二方向沿着铅垂方向。操作杆46配置成沿着铅垂方向延伸。操作机构47位于密闭容器40与机械断路部支承板33之间，且被固定于机械断路部支承板33。

根据该结构，操作杆46的动作方向沿着绝缘支柱12的延伸方向，因此，在电流断路触点14B断开动作时，能够抑制因在操作机构47产生的冲击力以及反冲而在绝缘支柱12产生弯矩。因而，能够抑制机械断路部2的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

另外，在图14所示的第二实施方式中，机械断路单元10重叠有2层，但并不限定于此，也可以重叠有3层以上。

并且，在上述第二实施方式中，对电流断路触点14B纵置的结构进行了说明，但并不限定于此，高耐电压触点14A也可以纵置。

(第三实施方式)

图15是示意性地示出第三实施方式的机械断路部的主视图。另外，在图15中，省略机械断路单元110的电源部30以及控制部31(均参照图1以及图3)的图示。

如图15所述，在第三实施方式中，在一对单体断路部14分别直接支承于绝缘支柱12这点上与上述各实施方式不同。

如图15所示，机械断路单元110具备：一对单体断路部14；未图示的电源部以及控制部；以及连结高耐电压触点14A与电流断路触点14B的连结部件53。第一单体断路部14构成高耐电压触点14A。第二单体断路部14构成电流断路触点14B。高耐电压触点14A以及电流断路触点14B分别在绝缘支柱12上纵置。高耐电压触点14A以上述的第一方向沿着铅垂方向的方式固定配置在绝缘支柱12上。操作杆26配置成沿着铅垂方向延伸。操作机构27位于密闭容器20与绝缘支柱12的上端部之间，且被固定于绝缘支柱12。并且，电流断路触点14B以上述的第二方向沿着铅垂方向的方式被固定配置在绝缘支柱12上。操作杆46配置成沿着铅垂方向延伸。操作机构47位于密闭容器40与绝缘支柱12的上端部之间，且被固定于绝缘支柱12。

连结部件53由具有导电性的金属材料等形成。连结部件53配置在高耐电压触点14A与电流断路触点14B之间。连结部件53将构成高耐电压触点14A的单体断路部14的第二凸缘23与构成电流断路触点14B的单体断路部14的第二凸缘43机械连接且电连接。由此，一对单体断路部14相互电串联连接，并且相互以机械方式被固定。

根据该结构，单体断路部14被直接支承于绝缘支柱12，因此能够简化具有机械断路单元110的机械断路部的结构。

并且，在单体断路部14中，操作杆46的动作方向沿着绝缘支柱12的延伸方向，因此，与上述的第二实施方式同样，在单体断路部14断开动作时，能够抑制因在操作机构27、47产生的冲击力以及反冲而在绝缘支柱12产生弯矩。因而，能够抑制具有机械断路单元110的机械断路部的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

此外，一对单体断路部14由连结部件53相互以机械方式固定，因此能够更可靠地抑制具有机械断路单元110的机械断路部的振动。

另外，在上述第三实施方式中，举出直接支承于绝缘支柱12的一对单体断路部14构成高耐电压触点14A以及电流断路触点14B的情况为例进行了说明，但并不限定于此。也可以形成为直接支承于绝缘支柱12的一对单体断路部14的两方构成高耐电压触点14A，也可以构成为一对单体断路部14的两方构成电流断路触点14B。

(第四实施方式)

图16是示意性地示出第四实施方式的机械断路部的主视图。另外，在图16中，省略机械断路单元10的电源部30以及控制部31(均参照图1以及图3)的图示。

在图16所示的第四实施方式中，在绝缘支柱12具备吸收振动的减振部件54这点上与上述各实施方式不同。

如图16所示，减振部件54分别设置在绝缘支柱12中的在铅垂方向相邻的机械断路单元10的机械断路部支承板33彼此之间、以及最下层的机械断路单元10的机械断路部支承板33与基体5之间。具体地说，减振部件54分别配置于绝缘支柱12中的与基体5的连接部、以及与各机械断路部支承板33的上表面的连接部。减振部件54吸收在绝缘支柱12传导的振动。减振部件54例如是用金属板夹持内包有空气的波纹管状的橡胶部件的气体减振件(空气弹簧)或防振橡胶等。

根据该结构，在机械断路单元10产生的振动在减振部件54中被吸收。因此，能够抑制在机械断路单元10产生的振动在绝缘支柱12传导并传递至其他的机械断路单元10这一情况。并且，由于能够在减振部件54中吸收绝缘支柱12的挠曲方向的力，因此能够抑制在绝缘支柱12产生弯矩的情况。因而，能够抑制机械断路部2的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

另外，在图16所示的例子中，减振部件54分别配置在绝缘支柱12中的与基体5的连接部、以及与各机械断路部支承板33的上表面的连接部，但并不限定于此。例如，减振部件也可以分别配置在绝缘支柱12中的与各机械断路部支承板33的下表面的连接部。

(第五实施方式)

图17是示意性地示出第五实施方式的机械断路部的主视图。另外，在图17中，省略机械断路单元10的电源部30以及控制部31(均参照图1以及图3)的图示。

图17所示的第五实施方式在绝缘支柱12悬吊于建筑物6的顶棚这点上与上述各实施方式不同。

如图17所示，直流断路器1考虑到维修性或因污损而导致的影响等而设置在建筑物6内。构成建筑物6的各壁部设置在相对于直流断路器1的高电压部分保持绝缘距离的位置。

绝缘支柱12悬吊于建筑物6的顶棚。绝缘支柱12具有关节部56，将机械断路单元10相对于建筑物6支承为能够摆动。关节部56分别设置在绝缘支柱12中的与建筑物6的顶棚的连接部、以及与各机械断路部支承板33的上表面以及下表面的连接部。

绝缘支柱12的长度设定成在电流断路时能够在铅垂方向将相邻的机械断路单元10彼此绝缘、且在通电时能够将机械断路单元10的整体从大地以及建筑物6电绝缘。即、绝缘支柱12中的设置在位于最上方的机械断路单元10与建筑物6的顶棚之间的部分的长度设定成在通电时能够将机械断路单元10的整体从建筑物6电绝缘。并且，绝缘支柱12整体的长度设定成在通电时能够将机械断路单元10的整体从基体5电绝缘。

根据该结构，绝缘支柱12从上方支承各机械断路单元10，因此，即便相对于绝缘支柱12而从机械断路单元10作用有绝缘支柱12的挠曲方向的力，也能够利用机械断路单元10的重力与挠曲方向的力相抵。因此，与从下方支承各机械断路单元10的结构相比较，能够更可靠地抑制在绝缘支柱12产生弯矩这一情况。因而，能够抑制机械断路部2的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

并且，绝缘支柱12将机械断路单元10相对于建筑物6支承为能够摆动，因此，即便因地震等而建筑物6振动，通过相对于建筑物6而使机械断路单元10摆动，能够降低相对于机械断路单元10的建筑物6的振动的传递。因而，能够抑制机械断路部2的振动，能够抑制绝缘支柱12的过度的大型化或支承构造物的增加、并且能够抑制伴随于此的重量的增加。

另外，在上述第五实施方式中，对机械断路部2的绝缘支柱12悬吊于建筑物6的顶棚的结构进行了说明，但进一步也可以半导体断路部3的绝缘支柱62或换流装置4的绝缘支柱90悬吊于建筑物6的顶棚。由此，能够起到与将机械断路部2的绝缘支柱12悬吊于建筑物6的顶棚的情况同样的作用效果。

另外，在上述各实施方式中，所有的机械断路单元10在铅垂方向重叠，但并不限定于此。例如，多个机械断路单元10也可以在由绝缘支柱12支承的状态下在水平方向排列设置。

并且，在上述各实施方式中，机械断路部支承板33、半导体断路部支承板70、换流装置支承板88相互分体形成，但并不限定于此，也可以是相互共用的结构。即、机械断路部支承板33可以与半导体断路部支承板70以及换流装置支承板88中的至少任一方一体化。另外，在该情况下，如上述那样能够抑制机械断路部2的振动，因此能够抑制半导体断路部3以及换流装置4因机械断路部2的断开动作而振动这一情况。

并且，在上述各实施方式中，机械断路部2相对于半导体断路部3以及换流装置4排列设置，但并不限定于此。例如，也可以共用机械断路部2的绝缘支柱12和半导体断路部3的绝缘支柱62，从而使机械断路单元10相对于半导体断路单元60重叠。由此，能够削减直流断路器的接地面积。另外，在该情况下，如上述那样能够抑制机械断路部2的振动，因此能够抑制半导体断路部3以及换流装置4因机械断路部2的断开动作而振动这一情况。

并且，在上述各实施方式中，操作杆26、46以及支承部28、48整体由金属材料形成，但并不限定于此。

例如，为了降低通过操作杆以及支承部的从可动触头18、38朝操作机构27、47的通电，也可以将操作杆以及支承部的一部分用绝缘材料或者高电阻材料形成。即便在该情况下，与操作机构通过与大地接地等而相对于机械触点部电绝缘的情况相比较，可动触头18、38与操作机构27、47之间的电位差小，因此能够缩小绝缘部，能够抑制操作杆的变长。

此外，也可以将配置于同一机械断路部支承板33的操作机构27、47之间以及操作机构27、47与其他部件之间经由绝缘材料电绝缘。在该情况下，从操作机构27、47朝可动触头18、38以外的其他部件的通电路径消失，因此能够抑制从可动触头18、38朝操作机构27、47的通电。

此外，也可以相对于上述各实施方式的机械断路部2、半导体断路部3以及换流装置4适当设置缓和电场集中的屏蔽件。例如，可以相对于容易产生电场集中的单体断路部14的端部、机械断路部支承板33、半导体断路部支承板70、以及换流装置支承板88的端部设置屏蔽件。由此，能够缩短机械断路部2、半导体断路部3以及换流装置4的各部分的绝缘所需要的距离，能够抑制直流断路器1的大型化。因而，能够提供高电压化容易、且能够抑制大型化的直流断路器。

并且，在上述实施方式中，机械断路部支承板33由金属材料形成，但并不限定于此。机械断路部支承板也可以由纤维强化塑料等绝缘材料形成。

根据以上说明了的至少一个实施方式，机械断路部具备机械断路单元和对机械断路单元进行支承的绝缘支柱，上述机械断路单元具有一对单体断路部，上述一对单体断路部包含：具有固定触头以及可动触头，且从大地被电绝缘的机械触点部；封入有机械触点部以及绝缘性气体，且从大地被电绝缘的密闭容器；连结于可动触头的操作杆；以及连结于操作杆，且与机械触点部的可动触头设定为相同电位的操作机构。机械断路单元还具备供一对单体断路部配置且被支承于绝缘支柱的机械断路部支承板。一对单体断路部配置成各自的操作杆借助操作机构在同一直线上动作、且借助操作机构实现的操作杆的动作方向为反方向，且配置成各自的操作机构相互对置。根据该结构，能够提供高电压化容易、能够抑制大型化、且能够确保断路动作的响应性的直流断路器。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过是作为例子加以提示，并非意图限定发明的范围。上述实施方式能够以其他各种各样的方式加以实施，能够在不脱离发明的主旨的范围进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形包含于发明的范围或主旨中，同样包含于技术方案所记载的发明及其等同的范围中。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种直流断路器，具备机械断路部、半导体断路部以及换流装置，其中，

上述机械断路部具备至少1个机械断路单元和对上述至少1个机械断路单元进行支承的绝缘支柱，

上述机械断路单元具有至少1个单体断路部，

上述单体断路部包含：

机械触点部，具有固定触头以及可动触头，且被从大地电绝缘；

密闭容器，封入有上述机械触点部以及绝缘性气体，且被从大地电绝缘；

操作杆，连结于上述可动触头，且从上述密闭容器的内部延伸至外部；以及

操作机构，连结于上述操作杆，使上述可动触头相对于上述固定触头接触/分离，并且与上述可动触头设定为相同电位，

上述半导体断路部具备：

半导体模块，包含将多个自励式半导体元件串联连接而成的半导体组；以及

浪涌抑制器，相对于上述半导体模块并联连接，

上述换流装置具备：

换流电路，通过将串联连接一对自励式半导体元件而成的一对腿与电容器并联连接而构成；以及

换流调整电抗器，相对于上述换流电路串联连接，

上述机械断路部具备电流断路触点以及与上述电流断路触点相比较耐电压性能高或者为同等程度的高耐电压触点，

上述至少1个机械断路单元还具备机械断路部支承板，上述机械断路部支承板供上述至少1个单体断路部配置且被上述绝缘支柱支承，

上述至少1个单体断路部包含第一单体断路部以及第二单体断路部，

上述第一单体断路部构成上述电流断路触点以及上述高耐电压触点中的任一方，

上述第二单体断路部构成上述电流断路触点以及上述高耐电压触点中的任一方，

上述第一单体断路部以及上述第二单体断路部配置成各自的上述操作杆借助上述操作机构在同一直线上动作、且借助上述操作机构实现的上述操作杆的动作方向相互为反方向，并且配置成各自的上述操作机构相互对置，

上述第一单体断路部的上述密闭容器的至少一部分在水平方向上配置在上述机械断路部支承板的外侧，

上述第二单体断路部的上述密闭容器的至少一部分在水平方向上配置在上述机械断路部支承板的外侧，

上述电流断路触点以及上述高耐电压触点串联连接而形成机械触点模块，

上述机械触点模块的两端连接于直流输电系统，

上述换流电路以及上述换流调整电抗器相对于上述电流断路触点并联连接，

上述换流电路连接于相比上述换流调整电抗器靠上述高耐电压触点侧的位置，

上述半导体模块相对于上述高耐电压触点以及上述换流电路并联连接。

2.根据权利要求1所述的直流断路器，其中，

上述至少1个机械断路单元包含相对于上述绝缘支柱在铅垂方向重叠多层的多个机械断路单元，

上述多个机械断路单元各自的上述第一单体断路部的上述密闭容器以及上述第二单体断路部的上述密闭容器由单元内母线相互串联连接，

上述多个机械断路单元包含在铅垂方向相邻的第一机械断路单元以及第二机械断路单元，

上述第一机械断路单元的上述第一单体断路部的上述密闭容器中的在水平方向配置在上述机械断路部支承板的外侧的部分、以及上述第二机械断路单元的上述第二单体断路部的上述密闭容器中的在水平方向配置在上述机械断路部支承板的外侧的部分由单元间母线相互串联连接。

3.根据权利要求1或2所述的直流断路器，其中，

上述至少1个机械断路单元所具备的上述机械断路部支承板由金属材料形成，且与上述操作机构设定为相同电位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的直流断路器，其中，

上述第一单体断路部的上述操作机构以及上述第二单体断路部的上述操作机构相互接触。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的直流断路器，其中，

上述第一单体断路部以及上述第二单体断路部的两方构成上述高耐电压触点以及上述电流断路触点中的任一方。

6.根据权利要求1所述的直流断路器，其中，

上述单体断路部配置成借助上述操作机构实现的上述操作杆的动作方向沿着上述绝缘支柱的延伸方向。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的直流断路器，其中，

上述绝缘支柱具备吸收振动的减振部件。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的直流断路器，其中，

上述机械断路部设置在建筑物内，

上述绝缘支柱从上述建筑物的顶棚悬吊。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的直流断路器，其中，

上述半导体断路部具备供上述半导体模块以及上述浪涌抑制器中的至少任一方配置的半导体断路部支承板，

上述换流装置具备供上述换流电路以及上述换流调整电抗器中的至少任一方配置的换流装置支承板，

上述机械断路部支承板与上述半导体断路部支承板以及上述换流装置支承板中的至少任一方一体化。

10.一种直流断路器用的机械断路装置，其中，

具备至少1个机械断路单元、绝缘支柱、电流断路触点以及高耐电压触点，

上述机械断路单元具有至少1个单体断路部，

上述单体断路部包含：

机械触点部，具有固定触头以及可动触头，且被从大地电绝缘；

密闭容器，封入有上述机械触点部以及绝缘性气体，且被从大地电绝缘；

操作杆，连结于上述可动触头，且从上述密闭容器的内部延伸至外部；以及

操作机构，连结于上述操作杆，使上述可动触头相对于上述固定触头接触/分离，并且与上述可动触头设定为相同电位，

上述绝缘支柱对上述至少1个机械断路单元进行支承，

上述高耐电压触点与上述电流断路触点相比较耐电压性能高或者为同等程度，

上述至少1个机械断路单元还具备机械断路部支承板，上述机械断路部支承板供上述至少1个单体断路部配置且被上述绝缘支柱支承，

上述至少1个单体断路部包含第一单体断路部以及第二单体断路部，

上述第一单体断路部构成上述电流断路触点以及上述高耐电压触点中的任一方，

上述第二单体断路部构成上述电流断路触点以及上述高耐电压触点中的任一方，

上述第一单体断路部以及上述第二单体断路部配置成各自的上述操作杆借助上述操作机构在同一直线上动作、且借助上述操作机构实现的上述操作杆的动作方向相互为反方向，并且配置成各自的上述操作机构相互对置，

上述第一单体断路部的上述密闭容器的至少一部分在水平方向配置在上述机械断路部支承板的外侧，

上述第二单体断路部的上述密闭容器的至少一部分在水平方向配置在上述机械断路部支承板的外侧，

上述电流断路触点以及上述高耐电压触点串联连接而形成机械触点模块，

上述机械触点模块的两端连接于直流输电系统。

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