JP2001508995A

JP2001508995A - 故障関連過電流から対象を保護するための装置および方法

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Publication number: JP2001508995A
Application number: JP52810998A
Authority: JP
Inventors: ミカエル、ベルグクウィスト; ハンス、ベルンホフ; マーツ、エクベルイ; トーマス、フォーゲルベルイ; ヤン、イスベルイ; マーツ、レイヨン; リー、ミン; アンデルス、スネソン; ダン、ウィンドマール; グンナー、ルスベルイ
Original assignee: アセア、ブラウン、ボベリ、アクチエボラーグ
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2001-07-03
Also published as: WO1998029927A3; CN1246208A; NO992938D0; HUP0000399A2; NO992938L; EP1008214A2; PL334052A1; CN1246209A; WO1998029930A2; AU5504698A; WO1998029928A3; EP0951747A2; AU5503198A; SE9604631L; AP9901568A0; JP2001509303A; YU27899A; AU5504598A; WO1998029931A2; ZA9811567B

Abstract

(57)【要約】本発明は発電所において電力ネットワーク（３）または高電圧設備に含まれる他の装置からの過電流に対して対象（１）を保護するための装置および方法に関し、前記装置は前記の対象と前記の電力ネットワーク／装置との間の線（２）におけるスイッチング装置（４）を含む。前記対象と前記電力ネットワーク／装置との間の線（２）は前記対象（１）へ向かう過電流を減少させる装備（５）へ接続され、前記装備（５）は過電流状態検出装備（１１−１３）の支援を得て前記のスイッチング装置（４）の遮断時間よりも実質的に短い期間内に過電流減少のために起動可能である。前記の過電流減少装備（５）は電極間隙を備えたスイッチ手段（１０）を含み、前記電極間隙に過電流分流のための導電性を与えることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】故障関連過電流から対象を保護するための装置および方法発明の分野と従来の技術本発明は、発電所における故障関連過電流（fault-related overcurrents）から電気的対象（electric object）を保護するための装置に関する。更に、本発明は過電流から対象を保護するための方法を含む。問題となる電気的対象は、それが電力ネットワークに含まれ、かつ故障関連過電流、即ち、実際の短絡電流に対して保護を必要とする限りどのような性質であっても差し支えない。一例として、当該対象は、例えば、発電機、変圧器、または、電動機のような磁気回路を有する電気装置によって形成されていても差し支えないことに言及しておく。同様に、例えば、電力線およびケーブル、開閉装置（switch gear equipment）等のような他の対象も問題とされることがあり得る。本発明は、中電圧（medium voltage）および高電圧に対して適用されることを意図するものである。ＩＥＣ規格によれば、中電圧は１−７２．５ｋＶを意味し、高電圧は＞７２．５ｋＶである。従って、送電、二次送電、及び、配電レベルが含まれる。従来のこの種の発電所においては、問題となる対象の保護に関して、遮断に際して動電流分断（galvanic separation）を提供するような設計の従来型の遮断器（スイッチング装置）に頼ってきた。この遮断器（circuit-breaker）は、非常に大きい電流および電圧を遮断できるように設計されなければならないので、慣性（inertia）が大きく比較的嵩ばる設計となり、遮断時間は必然的に比較的長くなる。過電流とは主として、たとえば、被保護対象の電気絶縁システムにおける故障の結果として被保護対象に関連して発生する短絡電流（short-circuit current）を意味するといえる。この種の故障は、外部の電力ネットワーク／装置（equipment）の故障電流（短絡電流）が電弧（arc）を介して流れる傾向のあることを意味する。その結果、非常に大規模の故障になることがあり得る。スウェーデンの電力ネットワークの場合には、短絡電流／故障電流の大きさ（dimens ioning）は６３ｋＡであると規定されている。実際問題として、短絡電流は４０ −５０ｋＡに達することがあるとされている。前記遮断器に関する問題はその遮断時間が長いことである。遮断が完全に完成するため遮断時間は（ＩＥＣ規格）は１５０ミリ秒（ｍｓ）と規定されている。前記の遮断時間に関する規定は、実際の場合に応じてこの遮断時間を５０−１３０ｍｓ未満に短縮することが困難であることに対応している。その結果、被保護対象内に故障がある場合には、遮断するために遮断器を作動させるに必要な全期間中、当該対象を通って非常に大きい電流が流れることになる。この期間中は、外部電力ネットワークの全故障電流が被保護対象にかなりの負荷をかけることになる。従来は、被保護対象に関する損傷や完全破壊を回避するために、当該遮断器の遮断時間にわたって被保護対象を通って流れる短絡電流／故障電流に耐えうるように（さしたる損傷なしに）被保護対象を製造してきた。被保護対象内の短絡電流（故障電流）は、故障電流に対して当該対象自体が貢献する成分と、電力ネットワーク／装置から発生する追加電流とによって構成される。当該対象自体が故障電流に提供する貢献成分は遮断器の機能によって影響されないが、電力ネットワーク／装置から故障電流への貢献成分は遮断器の動作に依存する。かなりの期間にわたって被保護対象が大きい短絡電流／故障電流に耐えることができるように被保護対象を製造するためには、高価な設計になるとともに性能の低下を招くこととなり、本質的な欠点となる。発明の目的本発明の目的は、当該対象（object）のより良い保護を達成する、従って当該対象にかかる負荷を減少させる装置と方法を設計する方法を考案することにあり、実際には、比較的長い期間にわたって最大短絡電流／故障電流に耐えるように被保護対象自体を設計する必要のないことを意味する。発明の概要本発明によれば、上記の目的は過電流減少装備により達成される、即ち、前記の過電流減少装備は過電流状態検出装備の援助を得て過電流減少のために起動可能であり、当該対象の保護のために当該発電所へ接続されるものとし、前記の過電流減少装備は過電流を接地またはより低電位の他のユニットに転換するための過電流ダイバータを有し、前記過電流ダイバータは、通常、実質的に電気絶縁された電極間隙を備えたスイッチ手段と、電極間隙を経て過電流を転換するための電気伝導性を電極間隙または少なくともその一部分に生じさせるか、又は、少なくとも生じ始めさせるための手段とを有する。従って、本発明は迅速に作動するスイッチ手段を利用するという原理に基づくものであり、前記のスイッチ手段は一切の過電流遮断を実際に実施することなしに、それでもなお、被保護対象に生じる歪を実質的に軽減し、従って損傷が一層少なくなるるような範囲まで前記過電流を減少させる。前記の過電流減少／故障電流減少は、従って、被保護対象への全エネルギ注入が、本発明に基づいたスイッチ手段を使用しない場合よりも実質的に更に少ないことを意味する。請求項１記載のスイッチ手段に基づく本発明に従った解決方法は、満足な保護機能を達成するために設定された要求条件を満足させることによって特に有利であることを意味する。従って、極めて迅速なトリガ動作がスイッチ手段によって実施可能であり、その結果、発生故障関連過電流は、電極間隙が電気伝導状態になると直ちに、極めて短い遅延時間を以て、スイッチ手段を介して転換される。ここで用いられる用語「トリガする」は、スイッチ手段を電気伝導状態にすることを意味する。当該スイッチ手段の構成により、非常に大きい電流を導通可能にするように前記スイッチ手段を容易にサイズ決定することが可能である。満足な保護機能を得るためには、スイッチ手段を介して確立される導電性チャネルの抵抗が非常に低いことが望ましい。これは、故障電流に対して保護されるべき対象の歪をできる限り大幅に除去することを意味する。更に、請求項１記載のスイッチ手段は、僅かな努力によって安全度の特に高いトリガ動作を使用し、機能させることが可能である。従って、発生故障電流を出来るかぎり早く転換するためには、重大な状況の下でトリガすることに失敗してはならない。一方において、本発明に基づいたスイッチ手段は、トリガされない状態において電気的強度を非常に高くするためのサイズ決定の可能性を提供する。従って自然絶縁破壊が発生する確率は最小化しなければならない。電極間隙に導電性を生じさせるか、或いは、少なくとも生じ始めさせるための手段は、本発明に従って、電極間隙にトリガ用エネルギを放射エネルギーの形で供給するように構成されることが好ましい。トリガするためには、少なくとも１つのレーザを使用することが特に好ましい。ａ．ｏ．に関する望ましい進展のために、放射エネルギーを電極間隙に供給するための手段は、添付請求項の範囲において規定される。一実施例によれば、電極間隙を電導状態にする確実性をできる限り高くするために、１つまたは複数のスポット又はエリアにおいて放射エネルギーが電極間隙に供給される。一代替案によれば、電極の間に生成しようとする導電性通路における細長い部分に沿って放射エネルギーを供給するようにエネルギー供給部材を設計しても差し支えない。最適実施例によれば、この細長い部分は、完全に又は実質的に完全に、電極の間の間隙を橋絡しても差し支えない。複数のスポット又はエリアが放射供給のために用いられる場合に、スポット又はエリアが遅延して連続的に提供されるような方法で電極間の電導通路の伝播に対応して連続的にこれらのスポット又はエリアを使用することが可能であるが、本発明に従い、これらのスポット又はエリアを実質的に同時に使用することが一般に好ましい。更に、本発明によれば、管状形のボリュームに放射エネルギーを供給するためにエネルギのトリガを提供するための手段が用いられる。これは、電極の１つがそこを通って放射エネルギーが供給される開口部を備え、かつ、管状のボリュームに供給される放射エネルギーが開口部を備えた電極に比較的接近して用いられる場合に特に望ましい。一代替実施例によれば、エネルギ電力供給手段は、実質的に平行であって電極間に拡大する複数の細長い部分において放射エネルギーを供給するように設計しても差し支えない。更に、放射エネルギーは、電極間に位置する１つ又は複数のスポットにおいて、電極の軸に対して横方向に位置する電極間隙に供給しても差し支えない。本発明の更なる利点および特徴、特に本発明に基づく方法に関しては、以下の記述および請求項の範囲から明らかになる。図面の簡単な説明添付図面を参照するこにより、本発明の一実施例について以下に更に詳細に記述することとする。図１は、本発明に基づいた解決方法の背景にある基本的な態様を示す純粋に概念的な図である。図２ａ‐２ｄは、本発明に基づく保護装置を用いた場合と用いない場合における故障電流の展開およびエネルギーの展開について概念的に比較して図解するダイアグラムである。図３は、本発明に基づく装置の構想可能な設計を示す図面である。図４は、過電流削減装備の実現可能な設計を示す略画的詳細図である。図５−７は、図４の場合に類似する種々の変型例を示す図である。図８は、電極間隙へエネルギーを供給するための光学システムを示す略図である。図９は、電極の１つの側部に配置された代替光学システムを示す図である。図１０は、電極の１つに開口部を設ける必要なしに当該電極の１つのまわりに同心関係を保って放射エネルギーを供給するように構成された光学システムに関する更に別の一代替案である。図１１は、光ファイバの使用に基づいた光学システムを示す図である。図１２は、屈折性アクシコーン（axicone）により点光源から放射される光の屈折を示す原理図である。図１３は、図１６の場合に類似するが、コリメート済みのレーザビームに対するアクシコーンの作用を示す図である。図１４は、電極間の細長い焦点部分の生成に屈折性アクシコーンが果たす機能を示す図である。図１５は、図１８における焦点部分に沿った電力密度を示すダイアグラムである。図１６は、図１８の場合に類似するが、回折性光学構成要素の使用を示す図である。図１７は、反射性アクシコーンによって細長い部分における集中を示す図である。図１８は、異なる幾何学形を持つ焦点部分を生成できる回折性アクシコーン（キノフォーム）の使用を示す図である。図１９は、発電機、変圧器、及び、これに結合した電力ネットワークを含む発電所において用いられる本発明に基づく装置を示す略図である。図２０は、電極に共通の軸に対して横方向に配置された電極間隙にエネルギーが供給される様子を示す図である。図２０ａは、１つの単一スポット又はエリアに供給されつつある放射エネルギーを示し、この種スポット又はエリアが３個有る場合を図２０ｂに示す。図２１ａおよびｂは、実質的に平行な数個の電導性チャネルが電極間に形成されるように放射エネルギーが供給される様子を示す図である。図２２は、図１０に示す例に或る程度類似する一実施例を示す側面図である。図２３は、複数の個別キノフォーム（回折性光学素子）が１つの電極のまわりに配置された状態を示す。好ましい実施の形態の詳細な説明保護された対象（protected object）１を含む発電所を図１に示す。この対象は、例えば発電機であっても差し支えない。この対象は、線路２を介して外部の配電ネットワーク３に接続される。この種の電力ネットワークの代りに、符号３で表されるユニットは発電所に含まれる他の何等かの設備によって形成されていても差し支えない。対象１内に故障が発生し、故障電流が当該対象を通って流れるように電力ネットワーク／設備３から当該対象１に向かって故障電流が流れた場合に、電力ネットワーク／設備３からの故障電流に対して当該対象１自体が第一に保護されるような性質をもつように当該発電所が設計されているものとする。この場合、前記の故障は、対象１内に形成された短絡（short-circuit）を意味するものとする。短絡とは、複数の点の間における意図されない導通路である。前記の短絡は、例えば電弧（arc）から成ることもあり得る。この短絡およびその結果としての激しい電流（violent current）は、重大な損害および当該対象１の全体的な故障（breakdown）を招く場合もある。少なくとも何等かのタイプの電気的保護が当該対象１に施されている場合において、現在問題としている当該対象にとって有害な短絡電流／故障電流は、保護されている対象から電力ネットワーク／設備３に向かって流れる場合がある。本発明の範囲内においては、当該対象に向かって流れる外部に起因する故障電流からだけでなく反対方向へ流れる当該対象内の内部故障電流からも当該対象を保護することが意図される。これについては下記に更に詳細に検討することとする。以下の検討においては、記述を簡易化するために、符号３は常に外部電力ネットワークから成るものとみなす。ただし、故障時に際して対象１を通って流れる激しい電流が前記設備によって引き起こされる限り、この種の電力ネットワークの代りに他の何等かの設備であっても差し支えないことに留意されたい。従来型の遮断器（circuit breaker）４は、対象１と電力ネットワーク３との間の線路２上に配置される。この遮断器は、当該線路２に過電流が流れているという事実を表す情況を検知するための少なくとも１つの独自のセンサを有する。この種の情況とは、電流／電圧状態を意味するが、現在故障中であることを表す他の事象であっても差し支えない。例えば、当該センサは、電弧センサ又は短絡音響（short circuit sound）等々を記録するセンサであっても差し支えない。過電流が或るレベルを超過していることがセンサによって表示された場合、対象１と電力ネットワーク３との間の接続を遮断するために遮断器４が起動される。ただし、この場合、遮断器４は、短絡電流／故障電流全体を遮断しなければならない。従って、遮断器は、高く設定された必要条件に適合するように設計されなければならず、これは、遮断機が事実上比較的低速で作動することを意味する。図２ａの電流／時間ダイアグラムにおいて、例えば対象１内における短絡のような故障が時間ｔ_faultに発生した場合、図１の線路２に流れる故障電流の大きさが急速にｉ₁に達することを示す。この故障電流ｉ₁は、遮断器４により、ｔ_faul _t 後の少なくとも１５０ｍｓ以内の時点ｔ₁において遮断される。図２ｄは、ｉ² ・ｔダイアグラム、即ち、内部短絡の結果として被保護対象１において発生するエネルギーを示す。従って、短絡電流の結果として当該対象へ注入されるエネルギーは、図２ｄにおける外側長方形の全面積によって表される。これに関連して、図２ａ−ｃにおける故障電流および図２ｄにおける電流は極値のエンベロープを表すことが指摘される。簡易化のために、ダイアグラムには１つの極性だけが図示されている。遮断器４は、金属接点の分離によって動電流分断（galvanic separation）を確立するような設計である。従って、一般に、遮断器４は必要な消弧用補助装置を有する。本発明によれば、対象１とスイッチング装置４との間の線路２は装置１および全体的に５で表わされる装備に向かう過電流を減少させる装備に接続される。前記の装備は、遮断器４の遮断時間よりも実質的に短い期間内に、過電流状態検出装備の援助を得て過電流を減少させるように起動可能である。従って、この装備５は、一切の動電流分断を確立する必要がないように設計される。従って、電力ネットワーク３から被保護対象１に向かって流れる電流の完全除去を達成する必要なしに電流減少を極めて急速に確立するような条件が設定される。図２ｂは、図２ａの場合と対照的に、時点ｔ₂においてレベルｉ₂まで電流を減少させるために、時点ｔ_faultにおける短絡電流発生に際して、本発明に基づく過電流減少装備（overcurrent reducing arrangement）５が起動されることを示す。従って、ｔ_faultからｔ₂までの期間は、過電流減少装備５の反応時間を表す。装備５の課題は故障電流を遮断することでなくて減少させるだけであるので、この装備は極めて急速に反応させることが可能であり、これについては以下に更に詳細に検討することとする。一例として、許容不可能な過電流状態が検出された後の２〜３ｍｓ以内にレベルｉ₁からレベルｉ₂への電流減少が達成されることを意図したものであることを挙げることが出来る。従って、１ｍｓよりも短い期間内で、更に好ましくは１マイクロ秒よりも急速に電流減少を達成することが目標とされている。図１に示すように、前記装置は、遮断器４と対象１との間の線路２内に配置された別ブレーカー６を有する。この別ブレーカーは、遮断器４よりも更に低い電圧および電流を遮断するように設計されており、その結果として、遮断器４よりも一層短い遮断時間で作動するように設計される。別ブレーカー６は、電力ネットワーク３から対象１に向かう過電流が過電流減少装備５によって減少した後であって、遮断器４の作動よりもかなり早い時期まで遮断しないように構成されている。過電流減少装備５によって減少した電流が別ブレーカーを流れ、このブレーカによって遮断されるような方法においては、別ブレーカー６は線路２に結合されなければならないことが上記の説明から分かる。図２ｂは、前記の別ブレーカー６の動作を示す。更に詳細には、このブレーカーは時点ｔ₃において遮断するように設計される。これは、過電流減少装備５によって減少した電流ｉ₂の継続期間が寧質的に制限されること、即ち期間ｔ₂−ｔ₃ に制限されることを意味する。結果として、電力ネットワーク３からの故障電流による被保護対象１へのエネルギ注入量は図２ｄに斜線で示される面積によって表され、エネルギ注入の著しい減少が達成されることが分かる。これに関連して、特定のモデルによれば、エネルギーは電流の二乗に比例して増大するので、電流が半分に減少すればエネルギ注入量は４分の１に減少することが指摘される。故障電流が装備５を通って流れる様子を図２ｃに示す。装備５および別ブレーカー６のサイズ決定は、別ブレーカー６によって遮断されるべき故障電流および電圧が装備５によってかなり低いレベルまで引き下げられるように実施されるものと考えられる。前記別ブレーカー６の実際的な遮断時間は１ｍｓである。ただし、別ブレーカー６を流れる電流が装備５によって少なくともかなりの程度まで引き下げられた後まで別ブレーカー６が遮断作動させられることのないようにサイズ決定されなけばならない。前記の装置が実現される状況について、更に詳細に図３に示す。ここで、本発明が直流（ＨＶＤＣ＝高圧直流）接続および交流接続に適用されることを指摘しておく。前記の交流接続の場合、符号２の線路は、多相交流システムにおける位相のうちの１つを形成するものと見なして差し支えない。ただし、故障が検出された場合には全ての相に本発明に基づいた保護機能が適用されるか、または、故障電流に電流減少機能を適用する場合には適用された１つ又は複数の当該相に限って本発明に基づいた保護機能が適用されるように本発明に基づく装置を実現しても差し支えないことに留意されたい。一般的に符号５で示される過電流減少装備が過電流を接地８、或いは、電力ネットワーク３よりも電位の低い他のユニットに転換するための過電流ダイバータ（diverter）７を含むことが図３から分かる。従って、過電流ダイバータは、前記電流が保護されるべき対象１に到達しないように線路２に流れる電流の少なくとも実質的な部分を転換するために接地または低電位８への短絡回路を急速に確立する電流分割器を形成すると見なしても差し支えない。例えば、過電流ダイバータ７が確立することの出来る短絡と同じ大きさの短絡のような重大な故障が対象１内に所在する場合には、一般的に、故障に近接して過電流ダイバータ７を設けた結果として、電力ネットワーク３から対象１へ流れる電流をその半分まで減少させることが達成されると言っても差し支えない。従って図２ｂと比較することにより、図に示す電流レベルｉ₂、即ちｉ₁の約半分の値として示されるレベルが最悪の場合を表すと言っても差し支えのないことが分かる。標準的な状態の下においては、被対象１内の短絡故障に匹敵する短絡よりも更に導電性の良好な短絡を確立することが過電流ダイバータ７によって可能であり、その結果として過電流ダイバータ７を経て故障電流の主要部分が接地または更に低い電位に向かって転換されることを目的とする。従って、標準的な故障の場合においては、故障に際して対象１へ注入されるエネルギーは、更に低い電流レベルｉ₂並びに更に短い期間ｔ₂−ｔ₃の結果として図２ｄに示される注入エネルギーよりも遥かに小さくなる。被保護対象１内の短絡故障に相当する短絡よりも幾分導電率の低い短絡が確立されている場合であっても、或る程度の保護が得られることは明白である。接地だけでなく電力ネットワーク／装置３よりも電位の低い他のユニットも符号８に含まれることが指摘されている。従って、ユニット８は、他の電力ネットワークまたは当該発電所に含まれる他の装置によって形成されても差し支えなく、この場合、前記装置の電圧レベルは被保護対象１が接続される前記電力ネットワーク／装置３のそれよりも低いものとする。過電流ダイバータ７は、接地８または前記の低電位と、対象１と電力ネットワーク３との間の線路２との間に結合されたスイッチ手段を含む。このスイッチ手段は制御部材９およびスイッチ部材１０を含む。このスイッチ部材は、正常状態において開く、即ち接地に対して絶縁されるように構成される。ただし、接地への転換によって電流減少を確立するために、スイッチ部材１０は、極めて短期間に、制御部材９を介して導電状態になることが可能である。図３は、過電流状態検出設備が保護機能の起動を必要とするこの種の過度電流状況検出に適した少なくとも１個、好ましくは数個のセンサ１１−１３を含むことを示す。更に、図３から、これらのセンサには、保護対象１内またはその近くに設置されたセンサ１３が含まれても差し支えないことが分かる。更に、検波器設備には、過電流減少装備５と線路２との接続部の上流における線路２の過電流状態を検出するように適応されたセンサ１１が含まれる。更に、以下に説明するように、被保護対象１に向かって線路２を流れる電流、即ち過電流減少装備５によって減少した電流を検知するために更に別のセンサ１２を備えることが適切である。その上、例えば対象１に磁気的に蓄えられたエネルギーによって対象１から遠ざかる方向に流れる電流が発生する場合には、対象１から遠ざかる方向に線路２を流れる電流をセンサ１２並びにセンサ１３が検知可能である。センサ１１−１３は、必ずしも電流、及び／又は、電圧検知センサのみによって構成されなければならとは限らない。本発明の範囲内で使用するセンサは、保護機能の発動を必要とする性質の故障の発生を示すあらゆる状態を検知可能なセンサであれば差し支えない。前記装置は、故障電流が対象１から遠ざかる方向に流れるような故障が発生した場合に、当該装置の制御ユニット１４が別ブレーカー６を制御してこれを閉じるように設計され、それでもなお前記の別ブレーカー６が開いている場合には、更に、過電流減少装備５によって短絡電流を転換することが出来るように当該過電流減少設備が起動される。例えば、対象１が変圧器で構成されている場合には、そこで短絡が発生すると、先ず当該短絡によって変圧器へ流れる激しい電流が発生し、この状態が検出されて、電流の転換のために装備５が起動される機能が発揮される。変圧器１に向かって流れる電流が必要な程度まで低下すると、変圧器１内に磁気的に蓄えられていたエネルギーが変圧器１から流れ出て装備５を経て転換されるための時間が残されている程度に早期に、制御ユニット１４の制御によってブレーカー６がこの変圧器１に向かう電流を遮断する。更に、前記装置は、符号１４により一般的に表される制御ユニット（control unit）を含む。前記制御ユニットはセンサ１１−１３と過電流減少装備５と別ブレーカ６に接続される。センサ１１−１３のうちの１つか又は複数のセンサを介して対象１に向かう許容不可能な故障電流の発生を示す信号を制御ユニット１４が受け取ると、過電流減少装備５が即座に制御されて所要の電流減少を急速に提供する。制御ユニット１４は、電流または電圧が十分な程度まで引き下げられたことをセンサ１２が検知すると、過電流が所定レベル以下であれば、ブレーカー６を制御して遮断動作を実施させるように構成可能である。この種の設計は、ブレーカー６の設計遮断限度を超えた大電流をブレーカー６が遮断することのない程度に電流が実際に低下するまでブレーカー６が遮断作動しないことを保証する。ただし、本実施例においては、上述した場合の代りに、電流減少を実施するように過電流減少装備が制御された後の前以て決定された所定の時点で遮断が行われるようにブレーカー６が制御されても差し支えない。遮断器４は、過電流状況を検出するための独自の検出器設備を備えるか、或いは、同様に過度電流減少装備の動作も制御する同じセンサ１１−１３からの情報に基づき制御ユニット１４を介して制御されても差し支えない。図３は、別ブレーカー６が金属接点を有するスイッチ１５を備えることを示す。このスイッチ１５は、遮断位置と閉じた位置との間で、操作部材１６により、結果的には制御ユニット１４による制御によって作動可能である。分路線（shun t line：シャントライン）１７は、このスイッチ１５を介して並列接続され、前記分路線は、接点からの電流伝導を分路線１７に肩代わりさせることによりスイッチ１５の接点の分離に際して電弧の回避を意図した１つ又は複数の構成要素１８を有する。これらの構成要素は、電流を遮断するか又は制限するように設計される。従って、構成要素成分１８は、通常、分路線１７における伝導通路を中断された状態に維持するが、スイッチ１５が開かれようとする際には分路線を閉じ、その結果、電流がスイッチ１５を通って分岐させられ、このようにして電弧が発生しないか、或いは、電弧が発生したとしても能率的に消弧されるようにすることが目的である。構成要素１８は、制御するために制御ユニット１４に接続された１つ又は複数の関連制御部材１９を有する。本発明の一実施例によれば、前記構成要素１８は、必要な過電圧防止装置（over-voltage arrester）３０を有する、例えばＧＴＯサイリスタのような被制御可能な半導体構成要素である。被保護対象１への分路線１７によって作られた電流伝導通路における動電気分離用の断路器（disconnector）２０は、前記の１つ又は複数の構成要素１８と直列に配置される。この断路器２０は、操作部材（operating member）２１を介して制御ユニット１４によって制御される。分路線１７に配置された独自の断路器２０を図３に示す。これは、勿論、不可欠ではない。断路器２０は、前記直列結合によって確立された伝導通路における真の動電流分断が保証される限り、前記の１つ又は複数の構成要素１８と直列結合することによって、結果的に、構成要素１８を通って電流が流れる可能性が皆無であるように線路２に配置されても差し支えない。前記装置は、上述した限りにおいては、以下のように作動する。故障がない場合、遮断器４は、別ブレーカー６のスイッチ１５と全く同じように閉じられている。分路線１７における構成要素１８は非導電状態にある。断路器２０は閉じられている。最後に、過電流減少装備５のスイッチ手段１０は開いている、即ち、非導電状態にある。この状況において、勿論、スイッチ手段１０は、不用意に導電状態になることのないように十分な電気的強度を有する。従って、大気情況（落雷）または結合方法（coupling measures）の結果として線路２に発生した過電圧状態によって、非導電状態にあるスイッチ手段１０の耐電圧強度を超えることはあってはならない。そのためには、当該スイッチ手段１０と並列に少なくとも１つの過電圧防止装置（over-voltage arrester）２２を結合することが適切である。この例においては、この種の過電圧防止装置はスイッチ手段１０の両側に配置されている。従って、過電圧防止装置は、この装置を使用しなければ、スイッチ手段１０に不用意な絶縁破壊を生じる危険性を持つこの種の過電圧をそらすことを目的とする。所定の線へ接続されるべきスイッチ手段１０の当該線への接続部のどちらかの側において線路２自体に接続されるべき過電圧ダイバータ２２を図３に示す。原則としては、少なくとも１つの過電圧ダイバータはスイッチ手段１０に対してできる限り近接した上流に接続することが望ましい。その代りに、図３に点線路２６によって示される過電流ダイバータはスイッチ手段１０と線路２との間に電気接続部を形成する分岐線へ接続することができる。この種の構造は、スイッチ手段１０と少なくとも１つの過電圧ダイバータ２２とを１つの単一電気装置に統合することを可能にし、前記の電気装置は、１つの単一接続部を経て、線路２と電導性接続部を作ることを可能にする。過電流状態が幾つかのセンサ１１−１３、または、遮断器４、独自のセンサ（遮断器４独自のセンサからの情報は、本発明に基づく過電流減少装備５の制御用ベースとして使用可能であることを理解されたい）によって登録され、この過電流状態が対象１の重大な故障が近いうちに予測されるような規模である場合には、遮断器４が関係する限りでは遮断動作が開始される。更に、制御ユニット１４は、過電流減少装備５を制御し、この種の減少作用を実施させる。更に詳細には、制御部材９を介してスイッチ手段１０を電気的導通状態にする。既に述べたように、少なくとも本質的な部分、即ち実際には接地または低電位に向かう電流の主要部分がスイッチ手段１０によって転換される結果として被保護対象１が電カネットワーク３からの全短絡電流から即座に解放されるので、これは非常に急速に、即ち、遮断器４による遮断を実施するために必要な時間の何分の一かの短期間に起きることもあり得る。別ブレーカー６を経て対象１に向かって流れる電流が、スイッチ手段１０の起動とブレーカー６の動作との間の時間差による純粋に時間的な基礎に基づくか、または、線路２に流れる電流をセンサ１２によって検知することにより確立可能な必要程度まで減少すると、直ちに、スイッチ１５の操作部材１６が、制御ユニット１４を介して、スイッチ１５の接点を開くように制御される。電弧を消すか又は回避するために、例えばＧＴＯサイリスタ又はガススイッチのような構成要素１８は制御部材１９を介して制御され、分路線１７の導電性を確立する。スイッチ１５が開かれ、従って動電流分断が提供された場合、構成要素１８は、再び制御されて、分路線１７を非導電状態にする。このような方法において、電力ネットワーク３から対象１に向かう電流は能率的に遮断される。分路線１７が非導電状態になった後で、更に、制御ユニット１４からその操作部材２１を制御することにより、断路器２０による動電流分断が実施可能である。これら全ての事象が発生した場合、最後の事象として遮断器４による遮断が起きる。第１の実施例に基づく過電流減少装備５並びに別ブレーカー６は反復操作が可能であることに注意することが重要である。従って、遮断器４が遮断状態になることがセンサ１１−１３によって確立された場合、スイッチ手段１０は非導電状態にリセットされ、スイッチ１５及び断路器２０が閉じられ、その結果、遮断器４が次回に閉じる場合には、保護装置は完全に動作可能である。他の一実施例によれば、過電流減少装備５は、再度作動するために１つ又は複数の部品の交換を必要とすることもあり得ることが考えられる。本発明の一代替実施例に基づき、過電流減少装備５が閉じる状態になると直ちに１つ又は複数の構成要素１８はが導電状態になり、これはその後でスイッチ１５がおそらく開かれないかどうかには無関係であることが指摘される。以前に述べたように、次に、制御ユニット１４を介して、或いは、その代りに前記装備５の閉鎖動作に完全に追従する制御機能によって構成要素１８の制御が起きる。図４は、符号１０ａで表されたスイッチ手段を備えた過電流減少装備５の第１実施形態を示す。スイッチ手段１０ａは電極２３およびこれらの電極の間の顕著な間隙（gap）２４を有する。今までに述べたように、前記のスイッチ手段は、電極の間に電導性通路を形成するように電極間隙２４をトリガするための手段２５ａを有する。制御部材９ａは、制御ユニット１４ａを介して部材２５ａの動作を制御するように構成される。この例において、手段２５ａは、間隙またはその部分にプラズマを発生させることによって電極間隙に電気伝導性を持たせるか又は持ち始めさせるように構成される。この場合、手段２５ａは電極間隙へのトリガ用エネルギーの極めて迅速な供給の実現が可能であることが不可欠である。従って、トリガ用エネルギーは放射エネルギーの形で供給されることが好ましく、結果的に、電極間隙におけるイオン化／プラズマの開始を実施できることが好ましい。本発明の好ましい一実施例によれば、手段２５ａは少なくとも１つのレーザを含むことが好ましく、電極間隙へのエネルギー供給により、前記電極間隙の少なくとも一部分にプラズマのイオン化／成形を起こさせることが好ましい。本発明に基づき、１個または数個のレーザ又は他の手段２５ａの援助により、更に間隙２４全体が即座に電気伝導状態になるような方法により完全な電極間隙がそれぞれイオン化されてほぼ瞬間的にプラズマの形になるような方法で電極間隙２４にエネルギーが供給されることが好ましい。（通常は）制限付きで利用可能なレーザエネルギー／効果の使用を節約および最適化するために、本発明の適用に際して、間隙２４の１つ又は複数の部分のみにイオン化／プラズマ形成を提供できるように手段２５ａを構成しても差し支えない。図４に基づく実施例において、１つの単一点または部分２８に放射エネルギーを供給する手段２５ａを示す。後で述べるように、更に本発明は１つ又は両方の電極も含む電極間隙における複数の点または部分或いは電極の間に連続的または実質的に連続的に拡大する１つ又は複数の棒様部分における放射エネルギーの適用を含む。図４に示すように、即ち、線路２に接続された一方の電極２３及び接地８に接続されたもう一方の電極を用いて、線路２と接地８（または低電位の他のユニット）との間にスイッチ手段１０ａを接続することにより、電界を発生する電極の間に電圧差を生じる。手段２５ａが制御されてトリガすると直ちに電極の間において絶縁破壊を伝達するか或いは生じさせる、即ち、電極間隙の１つ又は複数の部分におけるイオン化／プラズマの成形を生じさせるために間隙２４における電界を利用することを意図したものである。確立されたイオン化／プラズマの形成はこの方法で低抵抗の電気伝導性チャネル、即ち、電極２３の間の電弧を生じさせるために電極の間の間隙を短絡する電界によって動かされる。本発明はこの種の電界の発生に関連した使用に制限されることを意図したものでないことを指摘しておく。従って、手段２５ａは、この種の電界が存在しなくても同様に電極の間に電気伝導性を確立することが可能でなくてはならないことを意図するものである。電流転換のためにスイッチ手段１０ａを極めて迅速に閉じる必要があるために、制限された部分、例えば、間隙のスポット状部分（spot like part）に限ってイオン化された場合に、間隙２４における電界強度が安全に閉じるに十分なだけ高くなるようにスイッチ手段がサイズ決定されることが望ましい。ただし、他方において、イオン化休止位置にある電極の間においてスイッチ手段１０ａが絶縁破壊に対して極めて高い電気的強度を持つことが望ましい。従って、間隙２４における電界強度は相対的に低くなくてはならない。これは、他方において、スイッチ手段が電極の間において電流転換電弧を確立させる速度の低下を意味する。スイッチ手段を安全にトリガしようとする要求と、望ましくないトリガ動作に対する高い電気強度との間の有利な関係を達成するために、本発明に基づき、完全作動環境を考慮し、間隙が電気的分離を形成する場合、間隙２４における電界強度が一般的に自然絶縁破壊が発生する電界強度の３０％を超過しないようにスイッチ手段が形成されることが好ましい。これは、自然絶縁破壊の発生確率を比較的低くすることを意味する。絶縁状態において電極間隙２４における電界強度は、一般に自然絶縁破壊が生じる電界強度の２０％を超過しないことが適切であり、１０％を超過しないことが好ましい。他方において、イオン化／プラズマの成形開始に際して当該電極間隙の一部に比較的迅速に電弧が成形されることを促進する電界強度を電極間隙２４に生じさせるには、前記間隙の電界強度が、一般に自然絶縁破壊が生じる電界強度の最低０．１％であり、最低１％（Ｅ₄）であることが適切であり、最低５％であることが好ましい。図４に示すように、電極間隙２４は適当なケーシング３２に収納される。この目的のためには、真空並びに気体または流体でさえも適当な媒体を間隙２４に入れても差し支えない。気体／流体の場合においては、イオン化可能であり、かつトリガすることによってプラズマを発生させることが可能な方法において間隙内の媒体が意図的に形成される。このような場合には、間隙２４におけるイオン化／プラズマの形成が電極２３の間の或る点において始まることが適当である。ただし図４に示す場合には、間隙２４内に真空または適当な媒体が存在するものとする。適当な光学システム２７を介して一方の電極上またはその近辺の少なくとも１つの部分２８に放射エネルギを集中するように図４に示すレーザ２５ａを操作することによって、閉じる動作を開始させることが好ましい。これは、電極間隙２４におけるイオン化された環境／プラズマの確立のために電極が電子およびイオンのエミッタとして作動し、このようにして電極間に電弧が形成されることを意味する。図４によれば、一方の電極２３は開口部２９を備え、レーザ２５ａは、光学システム２７の支援を得て、この開口部を通って放射エネルギーを部分２８に放射するように構成される。図５は、スイッチ手段の変形例１０ｂを示す。この場合には、前記のシステムの代りにレーザ２５ｂ／光学装置２７ｂは電極間の電極間媒体内に位置するトリガ用部分２８ｂに放射エネルギーを集中する。従って、トリガに際してプラズマはこの部分から電極を橋絡するまで展開される。図６に示す前記スイッチ手段の変形例１０ｃは、補助電極３１が電極２３ｃの間に配置される点で図４に示すスイッチ手段とは異なる。前記の補助電極は、レーザ２５ｃによって放射されたビームが当該補助電極３１を貫いて通過できるように適当な環状である。これらの電極は、電極２３ｃの間の電界を平滑化するように作動し、相互に分離可能であり、即ち、浮遊電位状態にある。補助電極によって自然絶縁破壊に対する安全性が改良され、スイッチ手段のサイズが小さくなり、外部電界の影響に対する敏感度が低下する。補助電極は、レーザビーム／レーザパルスに露出しても差し支えなく、トリガ能力を一層促進するように自由電荷を放出するように作成しても差し支えない。図７は、図６に関して述べた場合に類似し、電極３１ｄを追加することによって改変された前記スイッチ手段の変形例１０ｄを示す。当該スイッチ手段が絶縁状態にある場合における電極２３間の電界強度状態に関する上述の関係を達成するためには、勿論、当該スイッチ手段の特性を用途、即ち、電極２３に発生する電圧状態に適合させなければならない。勿論、利用可能な作成段階において、電極の成形、電極間距離、電極間媒体、および、電極間の構成要素に影響する可能性を持つ電界の存在について慎重に配慮される。本発明においては回折性光学素子（diffractive optical element）を使用しても差し支えない。回折性光学素子とは、その中において、光の伝播を決定する波面が屈折というよりは回折によって形成される素子である。特定のタイプの回折性光学装置は、光の振幅でなくて位相のみを変調するので、このタイプの構成要素の透過率が非常に高い。純粋な位相変調は、光学素子の表面に浮彫構造（re lief structure）を設けることにより達成可能であり、この場合、当該素子の最高機能を達成するためには、浮彫の高さが波長と同じオーダーでなければならない。位相変調を達成する一代替方法は、当該光学素子の屈折率を変調することであり、この変調はいくぶん困難である。回折性光学素子はホログラフィ技法（ho lographic technique）によって製造可能であるが、この技法はあらゆる任意の機能の実現を可能にするわけではない。更に融通性のある製造方法は、コンピュータによる生成であり、この方法においては、光学機能がコンピュータにおいて算定可能である。従って、原則として、全ての任意の光学機能が実現可能であるが、従来型の屈折性および反射性光学装置では前記の機能を得ることが不可能な場合が多い。結果として得られる面表面はその後で浮彫に転写、即ち、転送される。例えば、半導体技術分野では、両者共公知である電子ビームリソグラフ又は光学リソグラフにより転写される。この種のダトール（dator）生成位相制御表面浮彫素子はしばしばキノフォーム（kinoforms）と呼ばれる。周知の例はフレネルレンズ（Fresnell lens）である。このレンズは、全ての回折性光学装置と同様に、僅か２つの浮彫レベルから成る２進構造（binary structure）、または、実質的に改良された回折効率（光学素子の機能効率）を提供する多重レベル浮彫（multilevel relief）として設計可能である。図８は、レンズシステム３５を有する光学システム２７ｅに基づいた実施例を示す。この場合、前記の光学システムを経て到着するレーザパルスは、回折性光学位相素子３６、即ちキノフォームに伝達される。この素子は複数の焦点または１つの単一入来レーザパルスから出発して生成されるスポット２８ｅを持つように設計される。これらの焦点スポット２８ｅは、電極２３ｅの間の対称軸に沿って配分される。焦点スポット２８ｅは電極２３ｅの間の線に沿って配分されるので、電極の間に更に安全な電気伝導通路の確立が達成され、これは、できる限り低い電圧／電界強度において、できる限り短い時間的遅延を以て、できる限り高い確立でトリガを実施することを意味する。キノフォーム３６は吸収率が低いので、極度に高い光学エネルギー密度に耐えることが可能である。また、キノフォームは誘電材料から製造されるので、電極間の電界をあらゆる深刻な程度に妨害することがない。図８に基づく一実施形態において、放射エネルギーは、以前と同様に電極の１つの開口部２９ｅを介して供給される。図９は変形例を示す。この場合、概して言えば図８に基づく実施例と比較して唯一の差は回折性光学素子（キノフォーム３６ｆ）が電極２３ｆの１つの外部に半径方向に配置されていることである。光学素子３６ｆは以前と同様にレーザ光を偏向させて電極間の意図した電気伝導通路に沿って分配された多数のスポット又は点に集中させるように設計されている。スポット２８ｆを形成するビームの束は各々独自の偏向角度を持つ。従って、ビームの束はそれぞれのスポット２８ｆまで異なる距離を移動する。図９に基づき電極の１つの側部にキノフォーム３６ｆを設置した場合の利点は電界妨害が最小になるように前記キノフォーム、が最も強い電界の側部に配置されることである。レーザ光のための開口部が必要とされないので電極設計も簡素化される。図１０は、レーザ２５ｇが光学システム２７ｇを介して電極２３ｇに一切の開口部を必要とすることなしに電極間隙の長さに沿って配分された多数の焦点スポット又は点２８ｇに対称的にレーザ放射を供給する一実施例を示す。光学システム２７ｇは、隣接電極２３ｇのまわりにレーザを偏向させるように構成されたプリズムまたはビームディバイダ３７を含む。この電極２３ｇの周りには、レーザビームを、場合によっては更に別のレンズにより、所要の焦点スポット２８ｇに集中させ、結果的にこれらのスポットにプラズマ形成が生成されるように設計された１つ又は好ましくは複数のキノフォーム３６ｇ（回折性光学素子）が装備される。図１１は、電極２３ｈ間の種々の場所に配置された焦点スポット２８ｈの形成のための光ファイバ３８を含む光学システム２７ｈによってレーザビームが伝達される変形例を示す。光ファイバ３８は、レンズ３９を経て光を放射するように構成可能である。図１２は、アクシコーン（axicone）と呼ばれる円錐形のレンズの基礎的な原理を示す。このようなアクシコーンは、回転に関して対称性を持ち、かつ屈折、反射、偏向、または、これらの組み合わせによって、光が従来型の球形レンズの場合のようにこの対称軸とただ１つの単一点において交差するのでなくこの軸の実質的な範囲に沿った点またはスポットの連続した線に沿ってこの軸と交差するような方法で当該素子の対称軸上の点源からの光を回折させることが可能な全ての光学素子であると定義される。図１３は、コリメート（collimated）された（非発散性）光ビームがアクシコーンによって同じ角度だけ屈折される状態を示す。回転に関する限り対称性を持つ結果として、各ビームはどこかの点において対称軸を横切るはずである。電極２３ｉ間に位置する細長い焦点部分２８ｉにアクシコーン３６ｉによって光が集められることが図１４から分かる。本発明の一実施例によれば、この細長い焦点部分は電極の間全体に亙って連続的に拡大可能であるが、極間の間隙の僅かな１部分だけをこの焦点部分とすることも可能である。図１５は、強度と電極間における距離との関係を示す。実線曲線は光ビームによる照度に関する元来ガウス強度分布である強度分布を示し、他方、断線曲線は一定強度分布の照度に関する強度分布を示す。その他の件については、本発明が純粋に線形円錐形であるようなアクシコーンにのみ制限されない。従って、そのマントル様表面が線形円錐から偏っていて焦点強度分布に直接影響するアクシコーンは本発明の範囲に含まれる。図１６は、焦点部分２８ｋに関する限り図１４の場合と同様の結果が回折性光学素子３６ｋ即ちキノフォームによって達成可能であることを示す。図１７は、電極２３ｍの間の間隙における細長い焦点部分２８ｍがアクシコーン、更に明確には反射性アクシコーンによって達成可能であることを示す。図１８は、特別に設計された回折性アクシコーン３６ｎ、即ちキノフォームが、それぞれ形状の異なる焦点部分２８ｎと２８ｎ’を提供するように設計された場合の一実施例を示す。この例においてそれは、焦点部分２８ｎは細長く、アクシコーン３６ｎと電極の対称軸上に配置される状態が示される。これとは対照的に、図１８の左側に示すように焦点部分２８ｎ’はその横断面が管状形である。１つの開口部を備えた電極２９ｎに比較的接近して管状焦点部分２８ｎ’の周囲が配置されるので、この管状形は開口部２９ｎを備えた電極２３ｎにとって最も有利である。図１８において、両方の焦点部分２８ｎと２８ｎ’は対称軸に沿っては実質的に一定強度であるが、焦点部分２８ｎに関する限り、この対称軸に垂直な方向における強度分布は実質的にガウス成形されるか、或いは、ベッセル関数に従って成形される。例えば図８、９、１０、１４、１６、１８に示すような完全または実質的に円錐形または回折性である共軸集束構成要素に関する利点は、放射エネルギーの効率的な直線の伝播方向に沿って放射エネルギーを供給する電極に最も接近して最初に形成されたプラズマボリュームが、供給電極から更に離れて位置するスポット／部分に集中された放射エネルギーを遮蔽せず、反射せず、又は、これに重大な程度に影響を及ぼさないことである。最初に形成されたプラズマボリュームに対するこの「シャドゥ効果（shadow effect）」は、前記の利点が無ければ、放射エネルギーが後で焦点に能率的に到達することを妨げる可能性がある。これは、プラズマが放射エネルギーを反射または吸収する能力を持つことに起因する。図１９は発電機Ｉｂが変圧器Ｉａを介して電力ネットワーク３ａへ接続される一実施例を示す。従って、被保護対象は変圧器１ａおよび発電機１ｂで表される。過電流減少装備５ａ及び別ブレーカー６ａ並びに普通の遮断器４ａは、図１における対象１が図１９における対象１ａを形成すると推論される場合を示す図１から実証される内容に外観的に類似した状態に配置される。この点に関しては、図１に関連した記述を参照されたい。これは、発電機１ｂとの関係における過電流減少装備５ｃおよび別ブレーカー６ｃの保護動作に関しても真である。従って、この場合、発電機１ｂは図１の対象１に等価でなければならず、同時に変圧器１ａは、図１の装置３に等価でなければならない。従って、過電流減少装備５ｃおよび別ブレーカー６ｃは、従来型の遮断器４ｂと組合わされて、変圧器１ａから遠ざかる方向へ流れる激しい電流に対して発電機１ｂを保護することができる。同様に、図１９は、別ブレーカー６ｂと関連した別過電流減少装備５ｂを示す。従って、過電流減少装備５ａおよび５ｂが変圧器１ａのどちらかの側に配置されることは明白である。別ブレーカー６ａ及び６ｂは、それぞれ、前記の過電流減少装備５ａ及び８ｂと変圧器１ａとの間の接続部に配置されることに注意されたい。別過電流減少装備５ｂは、発電機１ｂから変圧器へ向かって流れる激しい電流から変圧器１ａを保護することを意図するものである。対象ＩａとＩｂとの間において安全機能が要求される方向とは無関係に遮断器４ｂが遮断作動することが可能であることは明白である。図２０は、１つ又は複数のレーザ２５ｏにより、電極２３ｏの間の対称軸Ｘに対して横方向に位置する１つ又は複数のスポットまたはエリア２８ｏにおいて、放射エネルギーが電極２３ｏ間の間隙にどのようにして供給されるかを示す。プラズマを形成するために、複数の異なるレーザ２５ｏを用いて非常に高い電力を電極間の間隙に供給するこが可能である。図２１ｂは、実質的に並列配置された複数の電気伝導性チャネルを電極２３ｐの間に形成することが可能であることを示す。図２１ａは図２１ｂの垂直図であり、側面から見た電気伝導性チャネルは１列単一配置されている。ただし、複数の電気伝導性プラズマチャネルを電極間において列（rows）だけでなく欄（colu mns）としても配列することが可能である。複数の同時電気伝導性チャネルが発生すると、当該スイッチ手段の導電容量が増加する。レーザ等から到着する放射を部分に分割し、これらの放射部分を回折性素子（キノフォーム３６ｑ）へ導くアクシコーン（屈折性または回折性）を光学システム２７ｑが含む変形例を図２２に示す。これらのキノフォームは、電極のまわりに配分され、そのうちの１つを符号２３ｑを付記して図２２に示す。図２２と同じ構造の斜視図を図２３に示す。例４の場合においては、キノフォーム３６ｑが電極２３ｑのまわりに配置され、放射エネルギーを、電極の対称軸に沿って表示される多数のスポット又はエリア２８ｑに回折によって集中させる状態を図２３に示す。実現に際して、数個の個別キノフォーム３６ｑを使用すると、不可能ではないとしても１個の連続環状キノフォームを使用するよりも、より簡単かつ安価であるはずである。以上の記述は、本発明の基礎とされる創意に富んだアイデアに関する例示に過ぎないことに注意されたい。従って、当該技術分野における当業者にとっては、本発明の範囲から逸脱することなしに細部に亙る改変が可能であることが明白であるはずである。一例としては、本発明に基づいてイオン化／プラズマ形成エネルギーを間隙２４に供給するためにレーザを使用することが不可欠でないことを挙げることができる。本発明に基づく迅速性および信頼性に関する要求が満たされる限り、例えば電子ガンのような他の放射源、或いは、他のエネルギ供給方法を用いても差し支えない。遮断器４の比較的低速の遮断時間に起因する否定的効果を軽減するために本発明に基づく装置が配置される場合には、本発明に基づくスイッチ手段１０は、図１、３、及び、１９に示す場合以外の運用可能な場合においても、故障関連過電流に対して電気対象を保護するために使用可能であることに留意されたい。従って、本発明に基づくスイッチ手段は、この種の遮断器４に動作上関係することが必ずしも必要とは限らない。最後に、本発明は交流と同様に直流にも好適に適していることに留意されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者トーマス、フォーゲルベルイスエーデン国ルドビカ、ベルグスマンスガタン、12 (72)発明者ヤン、イスベルイスエーデン国ベステロウス、カルルスガタン、27 (72)発明者マーツ、レイヨンスエーデン国ベステロウス、ヒブラルガタン、５ (72)発明者リー、ミンスエーデン国ベステロウス、ヘグビー、スコグスベーグ、１ (72)発明者アンデルス、スネソンスエーデン国オカルプ、フビランス、アレー、６ (72)発明者ダン、ウィンドマールスエーデン国ビティンゲ、スメドストルペット、18 (72)発明者グンナー、ルスベルイスエーデン国ベステロウス、フェルバルタルガタン、12

Claims

【特許請求の範囲】１．電気的対象（１）を故障関連過電流から保護するための発電所における装置であって、過電流減少装備（５）を有し、前記過電流減少装備は過電流状態検出装備（１１−１３）の支援によって過電流を減少させるために起動可能であり、前記過電流減少装備は前記対象の保護のために発電所へ接続され、前記過電流減少装備（５）は接地（８）または比較的低電位の他のユニットへ過電流を分流するための過電流ダイバータ（７）を有し、前記過電流ダイバータ（７）はスイッチ手段（１０）を有し、前記スイッチ手段は電極間隙（２４）を有し、前記電極間隙は通常は実質的に電気絶縁状態にあり、前記スイッチ手段は前記電極間隙を介して過電流を分流するために前記の電極間隙または少なくともその一部に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための手段（２５）を有し、前記の電極間隙に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための前記手段（２５）は前記間隙またはその一部にプラズマを形成するために放射エネルギーの形態のトリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給することを特徴とする装置。２．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記の電極間隙または少なくともその一部に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための手段（２５）は、少なくとも１つのレーザ（２５）を有することを特徴とする装置。３．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記スイッチ手段（１０）はその絶縁状態においてその電極（２３）の間に電界が存在するように構成され、前記電界は電極間隙に導電性を生じさせるか又は生じさせ始める際に前記電極の間での放電を促進または生成することを特徴とする装置。４．請求項３記載の装置であって、絶縁状態にある前記電極間隙（２４）における前記電界の強度は、自然絶縁破壊が起きる電界強度よりも実質的に小さいことを特徴とする装置。５．請求項３または４記載の装置であって、絶縁状態にある前記電極間隙（２４）における前記電界の強度は、自然絶縁破壊が起きる電界強度の３０％を超過せず、適切には２０％を超過せず、望ましくは１０％を超過しないことを特徴とする装置。６．請求項３から５までのうちの任意の項に記載された装置であって、絶縁状態にある前記電極間隙（２４）における前記電界の強度は、自然絶縁破壊が起きる電界強度の少なくとも０．１％以上であり、適切には少なくとも１％以上であり、望ましくは少なくとも５０％以上であることを特徴とする装置。７．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記の電極間隙（２４）に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための手段（２５）は、導電性を生じるように電極間隙がトリガされる最低電界強度が最低化されるような方法において放射エネルギーを供給するように構成されることを特徴とする装置。８．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記の電極間隙（２４）に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための手段（２５）は、放射エネルギーの到着と電極間隙の導電能力発生との間の遅延時間が最短化されるような方法において放射エネルギーを電極間隙に供給するように構成されることを特徴とする装置。９．先行する任意の請求項に記載された装置であって、スイッチ手段（１０）および前記の電極間隙に導電性を生じさせるか又は少なくとも生じ始めさせるための手段（２５）は、絶縁状態にあるスイッチ手段の前記電極間に存在する電界強度と実質的に無関係に前記電極間隙における導電性が確立されるように構成されることを特徴とする装置。１０．先行する任意の請求項に記載された装置であって、トリガ用エネルギーを電極間隙に供給するための手段（２５ａ、ｃ）は、電極（２３）の少なくとも１つ又は少なくともその近辺において放射エネルギを供給するように構成されることを特徴とする装置。１１．先行する任意の請求項に記載された装置であって、トリガ用エネルギーを電極間隙に供給するための手段（２５ｂ、ｄ）は、前記の放射エネルギを前記電極（２３ｂ、ｄ）の間の前記間隙（２４ｂ、ｄ）内の１つのスポット又はエリアに位置決めするように構成されることを特徴とする装置。１２．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記のトリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための部材（２５、２７ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）は、前記の放射エネルギを前記電極間の２つ以上のスポット又はエリア（２８ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）に供給するように構成されることを特徴とする装置。１３．請求項１２記載の装置であって、トリガ用エネルギーを電極間隙に供給するための手段は、前記の２つ以上の放射エネルギースポット又はエリアを前記電極の間に伸延する線に沿って位置決めするように構成され、前記の線が前記電極の間に所望される導電性通路の範囲に対応することを特徴とする装置。１４．先行する任意の請求項に記載された装置であって、前記電極間隙にトリガ用エネルギーを供給するための手段（２７ｉ、ｋ、ｍ、ｎ）は、前記の放射エネルギーを１つ又は複数の細長い部分（２８ｉ，ｋ、ｍ、ｎ）に供給するように構成され、その長さ方向の軸が実質的に前記電極の間に意図された前記導電性通路の方向に沿って伸延することを特徴とする装置。１５．請求項１４記載の装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための手段（２７ｎ）は、前記の細長い焦点部分を管状形に成形するようにされたことを特徴とする装置。１６．請求項１４または１５記載の装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための前記手段は、前記の細長い部分を成形するようにされ、その結果として、前記の細長い部分が前記の電極間空間を完全にまたは実質的に完全に橋絡することを特徴とする装置。１７．請求項１４または１５の任意の１つに記載された装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための手段（２７ｎ）は、前記電極間隙内に２つ以上の細長い焦点部分（２８ｎ、ｎ’）を形成するようにされ、前記の焦点部分が前記電極間に意図された電導通路に沿って相互に継続して長さ方向に位置決めされることを特徴とする装置。１８．請求項１および１０の任意の１つに記載された装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための手段は、前記の放射エネルギーを前記電極の少なくとも１つ並びに前記電極の間に供給するようにされたことを特徴とする装置。１９．請求項１２、１３、及び、１７の任意の１つに記載された装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための手段（２５、２７）は、前記のスポット又はエリアに前記放射エネルギーを前記のスポット又はエリアへの供給の間の時間的な遅延間隔を保って次々に前記伝播方向において供給することにより前記電極間における電導通路の伝播が促進されるように前記放射エネルギーを前記のスポット又はエリアへ供給するように構成されることを特徴とする装置。２０．請求項１０から１９までのうちの任意の１つに記載された装置であって、前記電極間隙における前記電極の少なくとも１つは、トリガ用エネルギを供給するための前記手段（２５）がそこを通して前記の放射エネルギを方向付ける開口部（２９）を備えることを特徴とする装置。２１．請求項１５及び２０記載の装置であって、前記電極間隙にトリガ用エネルギーを供給するための手段（２７ｎ）は、開口部（２９ｎ）を備えた当該電極の近辺に管状の放射エネルギー部分（２８ｎ）が位置し、前記の管状放射エネルギー部分の軸と前記電極における前記開口部の軸とが実質的に同心であるように位置決めするようにされた装置。２２．先行する請求項のうちの任意の１つに記載された装置であって、補助電極（３１，３１ｄ）が電界を均等化し、及び／又は、前記の補助電極が前記放射エネルギーに露出されることによりトリガ過程に能動的に参加し、その結果、自由電荷を放出することが可能であることを特徴とする装置。２３．請求項１０から２２までのうちの任意の１つに記載された装置であって、トリガ用エネルギーを前記電極間隙に供給するための手段は、電磁波エネルギーを制御するためのシステムを有することを特徴とする装置。２４．請求項２３記載の装置であって、前記の制御システムは、少なくとも１つの屈折性、反射性、及び／又は、回折性素子を有することを特徴とする装置。２５．請求項２４記載の装置であって、前記素子がアクシコーンによって形成されたことを特徴とする装置。２６．請求項２４記載の装置であって、前記素子がキノフォームによって形成されたことを特徴とする装置。２７．請求項２４記載の装置であって、前記素子が光ファイバ（３８）を有することを特徴とする装置。２８．請求項２４から２７までのうちの任意の１つに記載された装置であって、前記制御システム（２７ｆ、ｈ）は、前記電極の半径方向の外側に向かって配置され、光束を前記電極の間の間隙に向かって方向付けるように構成されたことを特徴とする装置。２９．請求項２４から２７までのうちの任意の１つに記載された装置であって、前記制御システム（２７ｇ）は、レーザパルスを電極の１つのまわりの角度配置に分割するように適応させられることを特徴とする装置。３０．先行する請求項のうちの任意の１つに記載された装置であって、少なくとも１つの過電圧ダイバータ（２２）は、前記のスイッチ手段（１０）に並列接続されることを特徴とする装置。３１．先行する請求項のうちの任意の１つに記載された装置であって、ここに、前記の電気的対象（１）は電力ネットワーク（３）または発電所に含まれる他の設備に接続され、前記装置は前記対象と電力ネットワーク／装置との間の線路（２）におけるスイッチング装置（４）を有し、前記装置において、前記スイッチ手段（１０）は前記対象（１）と前記スイッチング装置（４）との間の線路（２）に接続され、前記スイッチング装置（４）の遮断時間よりも実質的に更に短い期間内における過電流分流のために前記スイッチ手段（１０）が起動可能であることを特徴とする装置。３２．請求項３１記載の装置であって、前記スイッチング装置（４）が遮断器によって形成されることを特徴とする装置。３３．請求項２１または３２記載の装置であって、前記スイッチング装置（４）と前記対象との間の線内に配置された別ブレーカー（６）を有し、前記の別ブレーカーはスイッチング手段（１０）と前記の対象（１）との間に配置され、前記スイッチング装置（４）よりも低い電圧および電流を遮断し、従って、前記スイッチング装置よりも短い遮断時間を実施することが可能であるようにされ、前記対象（１）に対して近付くか又は遠ざかる過電流が前記スイッチ手段（１０）によって減少させられた場合であるが前記スイッチング装置よりも実質的に早期に遮断するように前記の別ブレーカーが適応させられたことを特徴とする装置。３４．請求項３３記載の装置であって、前記対象（１）に対して近付くか又は遠ざかる過電流が所定のレベル以下であることが前記の検出設備によって指示された場合に遮断する目的を以て前記の別ブレーカーの起動を達成するために前記の検出設備（１１−１３）および前記の別ブレーカー（６）に接続された制御ユニット（１４）を有することを特徴とする装置。３５．請求項３３から３４までのうちの任意の１つに記載されている装置であって、前記の別ブレーカー（６）はスイッチ（１５）を有し、導電性を接点からシャントライン（１７）に肩代わりさせることによって前記スイッチ（１５）の接点の分離に際して電弧を回避するための１つ又は複数の要素（１８）を備えたシャントライン（１７）が前記スイッチをまたいで結合されたことを特徴とする装置。３６．請求項３５記載の装置であって、シャントライン（１７）における前記の１つ又は複数の構成要素（１８）は制御ユニット（１４）を介した制御により導電性に近付くことが可能であることを特徴とする装置。３７．請求項３５または３６記載の装置であって、前記の１つ又は複数の構成要素（１８）は被制御可能な半導体構成要素によって形成されることを特徴とする装置。３８．請求項３５から３７までのうちの任意の１つに記載されている装置であって、前記の１つ又は複数の構成要素（１８）は、少なくとも１つの過電圧防止装置（３０）を備えたことを特徴とする装置。３９．請求項３５から３８までのうちの任意の１つに記載されている装置であって、動電流分断のための断路器（２０）は、前記の１つ又は複数の構成要素（１８）と直列配置されたことを特徴とする装置。４０．請求項３９記載の装置であって、前記スイッチ（１５）が制御されて閉じられ、前記の１つ又は複数の構成要素（１８）がシャントライン（１７）を遮断するための状態になった後で開くために、前記の断路器（２０）は、それによって制御されるべき制御ユニット（１４）に結合されたことを特徴とする装置。４１．先行する請求項のうちの任意の１つに記載されている装置であって、前記の保護される対象（１）は、磁気回路を備えた電気装置によって形成されたことを特徴とする装置。４２．請求項４１記載の装置であって、前記の対象は、発電機、変圧器、または、電動機によって形成されたことを特徴とする装置。４３．請求項１から４２までのうちの任意の１つに記載されている装置であって、前記対象は、例えばケーブルのような電力線によって形成されることを特徴とする装置。４４．先行する請求項のうちの任意の１つに記載されている装置であって、２つのスイッチ手段（１０）は、前記の対象を両側に対して保護するために当該対象の両側に配置されたことを特徴とする装置。４５．請求項１記載の装置であって、前記のスイッチ手段（１０）および前記の過電流状態検出装備（１１−１３）に接続された制御ユニット（１４）を備え、保護するために必要とされる場合に、前記制御ユニット（１４）が前記の過電流状態検出装備からの情報に基づいて前記のスイッチ手段を閉じるために制御するように構成されたことを特徴とする装置。４６．請求項４５および請求項３４、３６、及び、４０のうちの１つに記載の装置であって、前記の過電流状態検出装備（１１−１３）からの情報に基づいて１つ及び同一制御ユニット（１４）が前記スイッチ手段（１０）および前記の別ブレーカー（６）を制御するように構成されることを特徴とする装置。４７．故障関連過電流に対して対象を保護するために、先行する請求項のうちの任意の１つに記載されている装置を使用することを特徴とする方法。４８．先行する請求項のうちの任意の１つの記載されている装置であって、トリガ用エネルギーを前記の電極間隙に供給するための手段は、放射エネルギーを実質的に平行な複数の細長い焦点部分に集中するようにされ、前記手段の長さ方向の軸が前記電極（図２１）の間に向かう導電通路の方向に実質的に沿って配置されることを特徴とする装置。４９．発電所において電気的対象（１）を故障関連過電流から保護するための方法であって、検出用の装備（１１−１３）によって過電流状態が検出された場合にスイッチ手段（１０）によって過電流分流が達成され、接地（８）または比較的低電位の他の何等かのユニットに過電流を分流するように構成された前記スイッチ手段（１０）がトリガ手段（２５）の支援を得て前記電極間隙へ放射エネルギーを供給することにより前記スイッチ手段内に存在する電極間隙（２４）に導電性を与えることによって過電流を分流するために閉じることを特徴とする方法。５０．請求項４９記載の方法であって、前記対象（１）に対して近付くか又は遠ざかる過電流が前記スイッチ手段（１０）によって減少させられた後で、スイッチング装置（４）と前記対象（１）との間および前記スイッチ手段（１０）と前記対象（１）との間の線路（２）内に配置された別ブレーカー（６）が遮断のために起動されることを特徴とする方法。