JP7377105B2 - CO2 switch for high voltage DC grid - Google Patents
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Description
本発明は、高電圧直流電流(HVDC)伝送ネットワーク、または、中間電圧直流電流(MVDC)伝送ネットワークの技術分野一般に関する。 The present invention relates generally to the technical field of high voltage direct current (HVDC) or medium voltage direct current (MVDC) transmission networks.
より具体的には、本発明は、直流電流(DC)を高電圧または中間電圧DC伝送ネットワークのラインにおいて遮断するための、HVDCまたはMVDCのガス絶縁スイッチに関する。 More specifically, the invention relates to an HVDC or MVDC gas-insulated switch for interrupting direct current (DC) in the lines of a high-voltage or intermediate-voltage DC transmission network.
本発明の特に有利な適用例は、例えばネットワークの電柱(pole)における故障(defaillance)が発生した際または電柱における長期のメンテナンス作業の際等に、電力をネットワークにおけるある経路から別の経路に導く(aiguiller)ための、高電圧または中間電圧直流電流ネットワークの技術分野である。 A particularly advantageous application of the invention is the routing of power from one path in the network to another, for example in the event of a failure in a pole of the network or during long-term maintenance operations on the pole. (aiguiller) is the technical field of high-voltage or intermediate-voltage direct current networks.
DCネットワークにおいて、ガス状流体を収容する密閉容器に入った能動的な回路遮断部材を有するDC回路遮断装置を有する分岐路を含むスイッチを用いることが知られている。技術水準は、ガス絶縁DC回路遮断装置を作製するための多くの技術的な解決策を提案している。 In DC networks, it is known to use switches comprising a branch path with a DC circuit interrupter having an active circuit interrupter contained in a closed container containing a gaseous fluid. The state of the art has proposed many technical solutions for making gas-insulated DC circuit breaker devices.
例えば、1つの公知の回路遮断装置が、"Journal of power-energy division conference 1994 of Institute of Electrical Engineers", No. 621, pp. 824-825に記載されている。ガス絶縁DC回路遮断装置が、DCネットワークのラインの分岐路に設けられている。回路遮断装置を含むこの分岐路と並列に、第1に、電圧サージを吸収するためのエネルギー吸収体を有する分岐路が接続され、第2に、所定のキャパシタンスおよび所定のインダクタンスを有する共振回路が接続されている。 For example, one known circuit breaker device is described in "Journal of power-energy division conference 1994 of Institute of Electrical Engineers", No. 621, pp. 824-825. A gas insulated DC circuit interrupter is provided at a branch of the line of the DC network. In parallel with this branch containing the circuit breaker device, firstly, a branch with an energy absorber for absorbing voltage surges is connected, and secondly, a resonant circuit with a predetermined capacitance and a predetermined inductance is connected. It is connected.
DC回路遮断装置は、ガス吹き付けタイプのものであり、ガス状流体を収容する密閉容器に入った能動的な回路遮断部材を含む。回路遮断装置は、DCが流れることを可能にする固定接点と、ブラストシリンダ内における可動接点と、を有し、ブラストシリンダは、ブラストシリンダに固定された絶縁ノズルを有する。技術水準では、固定接点に固定されたブラストピストンに対して可動接点内に組み込まれたピストン棒が移動させられたときに、接点間で電気アークが発生する。ピストン棒が移動すると、容器の内側に収容されている消弧ガス、典型的にはSF6である、がアークに吹き付けられるように圧縮される。 DC circuit interrupters are of the gas blow type and include an active circuit interrupter enclosed in a closed container containing a gaseous fluid. The circuit breaker has fixed contacts that allow DC to flow and movable contacts within the blast cylinder, the blast cylinder having an insulating nozzle fixed to the blast cylinder. In the state of the art, an electric arc is generated between the contacts when a piston rod incorporated in a movable contact is moved relative to a blast piston fixed in a fixed contact. As the piston rod moves, arc extinguishing gas, typically SF 6 , contained inside the container is compressed so that it is blown onto the arc.
直流電流の場合、DCアークにSF6を吹き付けるだけではアークを遮断してアークを上手く消すには不十分であることがある。なぜなら、交流電流(AC)とは異なり、直流電流は、ゼロ電流をクロスする周期的な点を有さないためである。 In the case of direct current, simply spraying the DC arc with SF 6 may not be sufficient to interrupt the arc and successfully extinguish the arc. This is because, unlike alternating current (AC), direct current does not have periodic points where it crosses zero current.
アークを消す目的で、回路遮断装置にゼロクロスを与えるよう直流電流に振動電流(courant oscillant)を重畳するために、インダクタンスおよびキャパシタンスを含む共振回路が回路遮断装置に並列に結合される。このことは、ブラストシステムによって圧縮されたSF6ガスをアークに対して吹き付け、アークを強制的に消すことを可能にする。 For the purpose of extinguishing the arc, a resonant circuit comprising an inductance and a capacitance is coupled in parallel to the circuit breaker in order to superimpose an oscillating current (courant oscillant) on the direct current to provide a zero crossing to the circuit breaker. This allows the blasting system to spray compressed SF 6 gas against the arc, forcing it to extinguish.
DCネットワークがより高い電圧を必要とすることを考慮すると、関連付けられるスイッチには、電流値による切替性能を向上させる必要があり、その電流値は、6000アンペア(A)程度に大きいものであり得る。また、電流値による切替性能は、スイッチの動作温度の広い範囲にわたって発現される必要がある。典型的には、そのようなスイッチは、電流値による切替性能を、動作温度が-50℃にまで下がる場合においても維持する必要がある。 Considering that DC networks require higher voltages, the associated switches need to have improved switching performance with current values, which can be as high as 6000 amperes (A). . Furthermore, the switching performance based on the current value needs to be achieved over a wide range of operating temperatures of the switch. Typically, such switches must maintain current value switching performance even when operating temperatures drop to -50°C.
特許US5737162は、複数のDC回路遮断装置を、標準的な密閉容器内において、それらの回路遮断装置を直列に接続した状態で、維持することを提案している。この解決策には、地面における設置面積が大きくコストが高いという欠点がある。 Patent US 5,737,162 proposes to maintain a plurality of DC circuit breaker devices in a standard closed enclosure, with the circuit breaker devices connected in series. This solution has the disadvantage of a large ground footprint and high cost.
特許EP0740320は、DCの遮断値に応じて共振回路のインピーダンス値およびキャパシタンス値を最適化することを提案している。 Patent EP0740320 proposes optimizing the impedance and capacitance values of the resonant circuit depending on the DC cutoff value.
さらに、例えば特許出願US2016/261095に記載されているような、種々の種類の消弧ガスを用いることが提案されている。特許出願US2016/261095は、電気エネルギーの生成、輸送、供給、および/または、利用に用いるための電気機器において電気アークを消すために、SF6の代替として二酸化炭素を用いることを提案している。しかし、使用されるガスの種別毎に電気アークを消すための条件が変わるところ、どのようにすれば、それを、共振回路を含むDC回路遮断装置に実装できるのかについて、この文書は教示していない。 Furthermore, it has been proposed to use various types of arc-extinguishing gases, as described for example in patent application US 2016/261095. Patent application US 2016/261095 proposes the use of carbon dioxide as an alternative to SF 6 for extinguishing electrical arcs in electrical equipment for use in the generation, transport, supply and/or utilization of electrical energy. . However, this document does not teach how the conditions for extinguishing an electric arc, which vary depending on the type of gas used, can be implemented in a DC circuit interrupter that includes a resonant circuit. do not have.
同様に、特許出願US2011/0175460には、共振回路と、SF6を収容する容器に入った能動的な回路遮断部材と、を有するDCネットワークのためのスイッチが記載されている。そのようなSF6ガス状媒体について、この文書は、インダクタンスについて選択された値に関わらず、DCを切り替えるのに十分大きいキャパシタンス値を採用することを提案している。LC回路のインダクタンスLの採用可能な範囲を事実上制約する電気アーク安定基準を考慮すると、この解決策では、共振回路の全体的なサイズを最適化できない。 Similarly, patent application US 2011/0175460 describes a switch for a DC network with a resonant circuit and an active circuit interrupting member in a container containing SF 6 . For such SF 6 gaseous media, this document suggests adopting a capacitance value large enough to switch DC, regardless of the value chosen for the inductance. This solution does not allow optimization of the overall size of the resonant circuit, considering the electric arc stability criterion, which effectively limits the possible range of the inductance L of the LC circuit.
また、技術水準において、例えば特許出願FR2975819によって、中間電圧または高電圧の電気機器における電気的絶縁および/または消弧をもたらす媒体として、二酸化炭素を含む媒体を用いることが知られている。それをどうやって共振回路に実装できるかについての情報を、この特許出願は与えていない。 It is also known in the state of the art, for example from patent application FR 2975819, to use carbon dioxide-containing media as media for providing electrical insulation and/or arc extinction in medium- or high-voltage electrical equipment. This patent application does not give any information on how it can be implemented in a resonant circuit.
本発明は、振動電流を注入するための回路と関連付けられた機械的な回路遮断装置を利用した、高電圧または中間電圧の直流電流ネットワークのためのスイッチであって、該スイッチの広い動作温度範囲にわたりDC値による高い切替性能を示しつつもシンプルかつ小型であるスイッチを提案することによって、上述の欠点を緩和することを目的とする。 The present invention is a switch for high-voltage or intermediate-voltage direct current networks utilizing a mechanical circuit interrupting device associated with a circuit for injecting an oscillating current, the switch having a wide operating temperature range. It is an object of the present invention to alleviate the above-mentioned drawbacks by proposing a switch that is simple and compact while exhibiting high switching performance depending on the DC value over a wide range.
そのような目的を達成するために、高電圧または中間電圧の直流電流伝送ネットワークのためのスイッチは、ガス状流体を収容する少なくとも1つの密閉容器に入った能動的な回路遮断部材を含むDC回路遮断装置を有する分岐路を備え、この分岐路は、ネットワークラインに挿入され、この分岐路と並列に、第1に、エネルギー吸収体を有する分岐路が接続され、第2に、所定のキャパシタンスおよび所定のインダクタンスを有する共振回路が接続されている。 To achieve such an objective, a switch for a high-voltage or intermediate-voltage direct current transmission network is a DC circuit comprising an active circuit-breaking member in at least one closed container containing a gaseous fluid. A branch with a disconnection device is inserted into the network line, and in parallel with this branch, firstly a branch with an energy absorber is connected, secondly a predetermined capacitance and A resonant circuit having a predetermined inductance is connected.
本発明によれば、DC回路遮断装置の密閉容器は、少なくとも70体積%の二酸化炭素を備え20℃で測定したときの充填圧力が0.65メガパスカル(MPa)~1.1MPaの範囲にあるガス状流体(un fluide gazeux comportant au moins 70% en volume de dioxyde de carbone a une pression de remplissage comprise entre 0.65 MPa et 1.1 MPa mesuree a une temperature de 20℃)を収容し、マイクロファラド(μF)単位のキャパシタンスCの値に対し、マイクロヘンリー(μH)単位のインダクタンスLは、2700×C-0.84よりも小さい。 According to the invention, the closed vessel of the DC circuit breaker device comprises at least 70% by volume of carbon dioxide and has a filling pressure in the range of 0.65 megapascals (MPa) to 1.1 MPa when measured at 20°C. It accommodates a gaseous fluid (un fluide gazeux comportant au moins 70% en volume de dioxyde de de carbone a une compression de remplissage comprising entre 0.65 MPa et 1.1 MPa mesuree a une temperature de 20°C) and has a capacitance in microfarads (μF). For the value of C, the inductance L in microhenries (μH) is less than 2700×C −0.84 .
さらに、本発明のスイッチは、以下の追加の特徴の少なくとも1つおよび/または複数を併せて含んでいてもよい:
・μF単位のキャパシタンスCの値に対し、μH単位のインダクタンスLは、400×C-0.84~2700×C-0.84の範囲にある;
・ガス状流体は、20℃で測定したときの充填圧力が0.65MPa~1.1MPaの範囲にある二酸化炭素のみによって構成されている;
・ガス状流体は、二酸化炭素および六フッ化硫黄の混合物によって構成されている;
・20体積%~30体積%の六フッ化硫黄;
・ガス状流体は、二酸化炭素および四フッ化炭素の混合物によって構成されている;
・20体積%~30体積%の四フッ化炭素;
・ガス状流体は、二酸化炭素およびフルオロニトリルの混合物によって構成されている;
・4体積%~10体積%のフルオロニトリル;
・ガス状流体は、二酸化炭素および酸素の混合物によって構成されている;
・5体積%~15体積%の酸素;
・ガス状流体は、二酸化炭素、酸素およびフルオロケトンの3成分混合物によって構成されている;および
・5体積%~15体積%の酸素と、4体積%~10体積%のフルオロケトン。
Furthermore, the switches of the present invention may also include at least one and/or more of the following additional features:
・For the value of capacitance C in μF, inductance L in μH is in the range of 400×C -0.84 to 2700×C -0.84 ;
- the gaseous fluid is composed solely of carbon dioxide with a filling pressure in the range of 0.65 MPa to 1.1 MPa when measured at 20 °C;
- The gaseous fluid is composed of a mixture of carbon dioxide and sulfur hexafluoride;
- 20% to 30% by volume of sulfur hexafluoride;
- The gaseous fluid is composed of a mixture of carbon dioxide and carbon tetrafluoride;
・20% to 30% by volume of carbon tetrafluoride;
- the gaseous fluid is constituted by a mixture of carbon dioxide and fluoronitrile;
- 4% to 10% by volume of fluoronitrile;
- The gaseous fluid is composed of a mixture of carbon dioxide and oxygen;
- 5% to 15% oxygen by volume;
- The gaseous fluid is constituted by a ternary mixture of carbon dioxide, oxygen and fluoroketone; and - 5% to 15% by volume of oxygen and 4% to 10% by volume of fluoroketone.
本発明はまた、本発明に係るスイッチを少なくとも1つの含む高電圧または中間電圧の直流電流ネットワークを提供する。 The invention also provides a high-voltage or intermediate-voltage direct current network comprising at least one switch according to the invention.
本発明の実施形態を非限定的な例として示す添付図面を参照する以下の記載から、様々な他の特徴が明らかとなる。 Various other features will become apparent from the following description, which refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of non-limiting example, embodiments of the invention.
例えば、図1に、高電圧または中間電圧の直流電流伝送ネットワーク1であって、ネットワークラインにおいてDCを遮断するための、本発明に係る少なくとも1つの、一般的には複数の、HVDCまたはMVDCのガス絶縁スイッチ2iを利用したネットワーク1を示す。従来のとおり、DC伝送ネットワーク1は、少なくとも一端においてAC/DCコンバータ3を含み、他端においてDC/ACコンバータ4を含む。コンバータ3,4については、本発明に特有の部分を構成しているわけではなく、また、当業者によく知られているため、詳細には説明しない。
For example, FIG. 1 shows a high-voltage or intermediate-voltage direct
本発明に係るスイッチには、符号2iが付されている。ここで、iは、a、b、・・・、nというように変わる。本発明に係るこれらのスイッチ2iは、コンバータ3,4間において、ネットワーク1の点と点の間でネットワークのある点から他の点に電力を導くように接続されている。例えば、スイッチ2iは、ネットワークの電柱における故障が発生した際または電柱における長期のメンテナンス作業の際に、低減された電力流を維持することを可能にする。例えば、ネットワーク1は、本発明に適合したスイッチ2a,2bと、接地電路Ctから架空金属電路Caに電力を移し替える(transferer)ための短絡スイッチ10と、を含む。短絡スイッチ10は、コンバータの電柱であって利用不能なものを短絡させる機能のみを有し、この点で、回路を開放する際の切り替え機能を有する本発明に係るスイッチ2iとは異なることに留意されたい。
The switch according to the invention is designated by the
この電力を移し替えるために、電流を、接地電路Ctから、接地電路Ctおよび架空金属電路Caの間で直列に接続されており前もって投入されている、本発明に係るスイッチ2bと、短絡スイッチ10と、を介して架空金属電路Caに切り替えるように、接地電路Ctに設けられたスイッチ2aであって最初は投入状態にあったスイッチ2aが開放される。
In order to transfer this power, the current is transferred from the grounding line Ct to the
図2においてより正確に見られるように、スイッチ2iは、直流電流IDCを、例えば図示のように点AおよびA‘の間で、搬送するネットワーク1のライン上に設けられている。点AおよびA‘の間で、各スイッチ2iは、任意の公知の種類のDC回路遮断装置5であって、1つの密閉容器または直列に接続された複数の密閉容器によって構成されており、アーク電流Iarcおよびアーク電圧Uarcが現れるDC回路遮断装置5を有する分岐路を備える。
As can be seen more precisely in FIG. 2, the
“DC回路遮断装置5”という用語は、ガス状流体と、ガス状流体によってアークへの吹き付けを行うためのシステムと、を収容する密閉容器に入った能動的な回路遮断部材を有する機械的な機器を意味するために用いられる。以下でより詳細に説明するように、ガス状流体は、その絶縁性を目的に選ばれ、具体的には同等の圧力の乾燥空気よりも大きい絶縁耐力を有するように選ばれ、また、その電流を遮断する能力を目的に選ばれ、さらに、その高いアーク電圧を供給する能力を目的に選ばれる。
The term "
例えば、DC回路遮断装置5は、図5に示されている。従来のとおり、DC回路遮断装置5は、密閉容器5a内に、回路遮断装置が投入位置にあるときに電流を通す、一対のアーク接点5bおよび5cと、一対の“不可逆的な(permanents)”接点5dおよび5eと、を備える。開放動作において、アーク接点5bおよび5cも、不可逆的な接点も、離間する。アーク接点5bおよび5cが離間すると、それらの間で電気アークが発生し、電気アークは吹き付けノズル5fの内側にその範囲が限定される。アークは電流のゼロクロスが生じるまで続き、ゼロクロスの際に、ガスが吹き付けノズル5fを介して吹き付けられ、これにより、プラズマが冷却ガスにより置き換えられ得る。電流のゼロクロスの際におけるこの吹き付け動作により、アークを消すことが可能となり、さらに、アーク接点5bおよび5c間で圧縮されたガス状媒体がネットワークにより印加される過渡回復電圧に耐えることが可能となり、アークが再発生したり電流が回復したり(reamorcer et retablir le courant)することがない。
For example, a DC
この分岐路A-A‘と並列に、第1に、前もって帯電していない(non pre charge)共振回路6と、第2に、エネルギー吸収体7を有する分岐路と、が接続されている。前もって帯電していない共振回路6は、直列に、所定のキャパシタンスCと、抵抗Rと、所定のインダクタンスLとを、有する。共振回路6は、指数関数的に増加する振動電流を生成するように、アーク電圧Uarcと相互作用する。この振動電流は、電流のゼロクロスを生成するようにDC電流IDCに重畳され、ゼロクロスの際にガス状流体が吹き付けられてアークが消される。
Connected in parallel with this branch AA′ are firstly a non-precharged
エネルギー吸収体7を有する分岐路は、サージアレスタ(parafoudre)のような、任意の公知の種類のサージ保護装置を含む。エネルギー吸収体7は、キャパシタンスCの端部および回路遮断装置5の端部にまたがる最大サージ電圧が定められ(fixer)得るように、かつ、回路遮断装置5による遮断後にネットワークのエネルギーを吸収するように、設けられている。
The branch with energy absorber 7 includes any known type of surge protection device, such as a surge arrester (parafoudre). The energy absorber 7 is arranged so that the maximum surge voltage across the end of the capacitance C and the end of the
この種類のスイッチの切替性能は、図4に示すように、スイッチ2iのアーク接点5bおよび5c間で成長する電気アークと、スイッチ2iに並列に接続されたLC共振回路との間の密接な相互作用に由来するものである。電気アークの特徴は、基本的には、電気アークが現れる(baigne)媒体に依存する。スイッチ2iに並列なLC共振回路が同じであれば、スイッチのDC切替性能の限界は、電気アークが現れるガス状媒体によって強く影響される。言い換えると、その切り替えがなされる直流電流を同じとするのであれば(pour un meme courant continu DC commute vise)、電気アークが現れるガス状媒体が変わる場合、スイッチ2iに並列なLC共振回路を改変する必要がある。従来技術では、この適用例によく使用される流体は、六フッ化硫黄(SF6)である。
The switching performance of this type of switch is due to the close interaction between the electric arc growing between the arc contacts 5b and 5c of
本発明によれば、DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、少なくとも70体積%の二酸化炭素を備え20℃で測定したときの充填圧力が0.65MPa~1.1MPaの範囲にあるガス状流体を収容している。従って、DC回路遮断装置5の密閉容器5aに収容されたガス状流体の総体積に対して、容器は、少なくとも70体積%のCO2を収容している。以下の実施形態に記載するように、ガス状流体は、CO2のみを収容する、または、CO2と他の構成要素との混合物を収容する、ここで、ガス状の混合物のために選択される成分は、特に、スイッチの動作温度に依る。圧力は、密閉容器5aがガス状流体で充填されているときに20℃で測定される。
According to the invention, the closed container 5a of the
図6は、回路遮断装置の密閉容器におけるガス状媒体として、従来のSF6媒体を用いる場合と、CO2を含む本発明に係るガス状媒体を用いる場合と、の性能の違いを有利に示す。また、図6では、SF6媒体と、CO2を含む本発明に係る媒体と、の比較試験の測定値がプロットされている。図6は、スイッチ2iの形状を変えることなくスイッチ2iのガス状媒体を変えることがDC切替性能に与える影響を示し、主としてCO2によって構成されている媒体を使用することが有利であることを示している。この試験の測定値は、LC共振回路においてC/Lをほぼ0.05μF/μHからほぼ1.1μF/μHの範囲で変化させても、SF6媒体における切替性能は実質的に向上せず、1puで一定にとどまることを示している。一方、本発明に係るガス状のCO2を含む媒体を用いることにより、SF6媒体と比較して、常に性能が向上されていることが示されている。この性能は、SF6媒体の場合とは異なり、LC共振回路を改変することによってさらに向上する。
FIG. 6 advantageously shows the difference in performance between using a conventional SF 6 medium and a gaseous medium according to the invention containing CO 2 as gaseous medium in a closed container of a circuit breaker device. . Also plotted in FIG. 6 are measured values from a comparative test between an SF 6 medium and a medium according to the invention containing CO 2 . Figure 6 shows the effect of changing the gaseous medium of the
好ましい実施形態では、DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、20℃で測定したときの充填圧力が0.65MPa~1.1MPaの範囲にある二酸化炭素のみによって構成されたガス状流体を収容している。例えば、-40℃まで温度が下がり得る動作条件のスイッチでは、ガス状流体は、20℃で充填圧力が1.1MPaの二酸化炭素のみによって構成されていてもよい。スイッチの動作条件が-50℃まで温度が下がり得るものである場合、ガス状流体は、20℃で充填圧力が0.08MPaの二酸化炭素のみによって構成されていてもよい。
In a preferred embodiment, the closed vessel 5a of the
別の実施形態では、DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、二酸化炭素および六フッ化硫黄(SF6)の混合物によって構成されたガス状流体を収容している。DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、20体積%~30体積%の六フッ化硫黄と、残部としての二酸化炭素と、を収容している。この実施形態によれば、-50℃まで下がり得るというスイッチの動作条件を実現できる。
In another embodiment, the closed vessel 5a of the
別の実施形態では、DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、二酸化炭素および四フッ化炭素(CF4)の混合物によって構成されたガス状流体を収容している。DC回路遮断装置5の密閉容器は、20体積%~30体積%の四フッ化炭素と、残部としての二酸化炭素と、を収容している。この実施形態によれば、-50℃まで下がり得るというスイッチの動作条件を実現できる。
In another embodiment, the closed vessel 5a of the
別の実施形態では、DC回路遮断装置5の密閉容器5aは、二酸化炭素およびフルオロニトリル(2,3,3,3-テトラフルオロ-2-(トリフルオロメチル)-プロパンニトリル)の混合物によって構成されたガス状流体を収容している。この例では、DC回路遮断装置の密閉容器は、4体積%~10体積%のフルオロニトリルと、残部としての二酸化炭素と、を収容している。
In another embodiment, the closed container 5a of the
別の実施形態では、DC回路遮断装置の密閉容器5aは、二酸化炭素および酸素の混合物によって構成されたガス状流体を収容している。この例では、DC回路遮断装置の密閉容器は、5体積%~15体積%の酸素と、残部としての二酸化炭素と、を収容している。 In another embodiment, the closed vessel 5a of the DC circuit breaker contains a gaseous fluid made up of a mixture of carbon dioxide and oxygen. In this example, the closed vessel of the DC circuit breaker contains 5% to 15% oxygen by volume, with the balance being carbon dioxide.
別の実施形態では、DC回路遮断装置の密閉容器5aは、二酸化炭素、酸素およびフルオロケトン(CnFK)の3成分混合物によって構成されたガス状流体を収容している。この例では、DC回路遮断装置の密閉容器は、5体積%~15体積%の酸素と、4体積%~10体積%のフルオロケトンと、残部としての二酸化炭素と、を収容している。 In another embodiment, the closed vessel 5a of the DC circuit breaker contains a gaseous fluid composed of a ternary mixture of carbon dioxide, oxygen and fluoroketone (C n FK). In this example, the closed vessel of the DC circuit breaker contains 5% to 15% oxygen by volume, 4% to 10% fluoroketone, and the balance carbon dioxide.
本発明の他の特徴は、DC回路遮断装置5の共振回路6のキャパシタンスCおよびインダクタンスLについての最適値を、切り替えの電流の値と、少なくとも70体積%のCO2を収容する本発明に係る回路遮断装置5の性能と、に応じて決定することである。図4は、共振回路6が必要とするキャパシタンスCが、その切り替えがなされるDCの値に応じてどのように変わるのかを示している。切り替えの電流Iが増加すると、電流の不安定性が生じることが可能となるように(afin de pouvoir generer l'instabilite de courant)、キャパシタのキャパシタンスCの値を増加させることが必要となる。一方、共振回路6のインダクタンス(ループにおける浮遊インダクタンスを含む)が限界値よりも低いときに限って、上記のような不安定性は、維持でき、指数関数的に増加する振動電流をもたらし得る。
Another feature of the invention is that the optimum values for the capacitance C and the inductance L of the
本発明によれば、共振回路6におけるμF単位のキャパシタンス値Cに対し、共振回路6におけるμH単位のインダクタンスLは、2700×C-0.84よりも小さい値にとどまる。有利な実施形態の特徴によれば、μF単位のキャパシタンス値Cに対し、μH単位のインダクタンスLは、400×C-0.84~2700×C-0.84の範囲にある。
According to the present invention, while the capacitance value C in the
この関係は、図3に示されている。例えば、要求されるキャパシタンスが30μFである場合、本発明に係る回路遮断装置5の電気アークと効果的に相互作用するための共振回路6のインダクタンスLは、23μH~155μHの範囲にある必要がある。
This relationship is shown in FIG. For example, if the required capacitance is 30 μF, the inductance L of the
上述の説明に続けて言うと、共振回路に関する特徴およびガス状流体に関する特徴が、組み合わせの技術的効果を奏するように、相互作用する。 Continuing the above discussion, the features relating to the resonant circuit and the features relating to the gaseous fluid interact in such a way that a combined technical effect is achieved.
具体的には、スイッチのLC共振回路は、電気アークがその不安定領域にある場合、振動電流を生成する。電気アークの安定領域と不安定領域の間の境界は、LC回路の共振の振幅(grandeurs du circuit LC resonnant)と電気アークに内在する特徴との間の相互作用に由来するものである。しかし、電気アークに内在する特徴はガス状媒体、ガス状媒体において電気アークが成長する、に依存するため、共振回路に関する特徴は、ガス状流体に関する特徴と相互作用する。 Specifically, the LC resonant circuit of the switch generates an oscillating current when the electric arc is in its instability region. The boundary between the stable and unstable regions of the electric arc results from the interaction between the amplitude of the resonances of the LC circuit and the inherent characteristics of the electric arc. However, since the inherent characteristics of the electric arc depend on the gaseous medium in which the electric arc grows, the characteristics related to the resonant circuit interact with the characteristics related to the gaseous fluid.
本発明の利点は、DC回路遮断装置が上述のように構成された共振回路を含み、これによりDC回路遮断装置の性能を十分に活かせるため、遮断性能が発揮されるという点にある。共振回路の特性が制御可能であることを考慮すると、そのようなスイッチのコストは低減され、スイッチの電流による切替性能は向上される。 An advantage of the present invention is that the DC circuit breaker includes a resonant circuit configured as described above, thereby making full use of the performance of the DC circuit breaker, so that the breaker performance is exhibited. Considering that the characteristics of the resonant circuit can be controlled, the cost of such a switch is reduced and the current switching performance of the switch is improved.
本発明は、説明したおよび図示した例に限定されない。なぜなら、発明の範囲を超えることなく様々な改変を加えることができるためである。 The invention is not limited to the examples described and illustrated. This is because various modifications can be made without exceeding the scope of the invention.
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