KR101522411B1 - DC circuit breaker for shutting off bi-direction fault current using single circuit - Google Patents

DC circuit breaker for shutting off bi-direction fault current using single circuit Download PDF

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김남경
정영환
황휘동
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Abstract

The present invention relates to a DC circuit breaker for blocking two-way fault current using a single circuit to cut off the fault current flowing in a DC line at occurrence of the fault on one side of a DC power transmission line or a power distribution direct current (DC) line. The DC circuit breaker to cut off the two-way fault current using the single circuit according to the present invention is installed in a direct current (DC) line, and includes: a main switch which is opened in case of failure on one side or the other side of the DC line to cut off the current of the DC line; first and second switching devices connected to the main switch in parallel and in series in mutually opposite directions; third and fourth switching devices parallel-connected to the main switch and in series in mutually opposite directions, arranged in opposite direction to the first and second switching devices, and connected to each other in series; an L/C circuit connected between the midpoint of the third and fourth switching devices and the midpoint of the first and second switching devices, and including a capacitor and a reactor connected to each other in series to generate the LC resonance; and a fifth switching device connected in parallel to the L/C circuit to generate the LC resonance in the L/C circuit and to switch to reverse the polarity of the charging voltage at the capacitor.

Description

단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 ＤＣ차단기{DC circuit breaker for shutting off bi-direction fault current using single circuit}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a DC circuit breaker for shutting off bidirectional fault current by a single circuit,

본 발명은 직류(DC) 차단기에 관한 것으로서, 특히 송전 또는 배전용 직류(DC) 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 그 DC 선로에 흐르는 양방향 고장전류를 차단하도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에 관한 것이다.The present invention relates to a DC (DC) circuit breaker, and more particularly, to a DC circuit breaker which blocks a bidirectional fault current by blocking a bidirectional fault current flowing in a DC line when a fault occurs on one side or another side of a transmission or distribution DC line DC breaker.

통상 고전압 DC 차단기(circuit breaker)는 고전압 직류(HVDC: High Voltage Direct Current) 송전시스템 등과 같은 약 50㎸ 이상의 고전압 송전선로를 통해 흐르는 전류를 차단할 수 있는 스위칭 장치이다. 즉, 고전압 DC 차단기는 DC 선로 상에 설치되어 일측 또는 타측에 고장발생시 고장전류가 고장이 발생한 측으로 제공되지 않도록 차단하는 역할을 한다. 물론, 약 1~50㎸의 DC 전압레벨의 중간전압 DC 배전 시스템에도 적용이 가능하다.Normally, a high voltage DC circuit breaker is a switching device that can shut off the current flowing through a high voltage transmission line of about 50 kV or more such as a high voltage direct current (HVDC) transmission system. In other words, the high-voltage DC circuit breaker is installed on the DC line to prevent the fault current from being supplied to the faulty side when a fault occurs on one side or the other side. Of course, it can also be applied to a medium voltage DC distribution system with a DC voltage level of about 1 to 50 kV.

이러한 고전압 DC 차단기의 경우 시스템에 고장전류가 발생하면 DC 선로에 설치된 메인스위치를 개방시켜 고장이 발생한 회로를 분리하여 그 고장전류를 차단하도록 한다. 하지만, DC 선로에는 전류 0(zero)점이 존재하지 않기 때문에 메인스위치의 개방시 메인스위치의 단자간에 발생한 아크(arc)가 소호되지 않고 고장전류가 이러한 아크를 통해 지속적으로 흐르게 되어 고장전류를 차단하지 못하는 문제점이 있다.In the case of such a high-voltage DC circuit breaker, if a fault current occurs in the system, the main switch installed in the DC line is opened to isolate the faulty circuit and cut off the fault current. However, since there is no current zero point in the DC line, the arc generated between the terminals of the main switch is not extinguished when the main switch is opened, and the fault current is continuously flowed through such an arc, There is a problem that can not be done.

도 1에 도시된 일본공개특허 제1984-068128호에는 고전압 DC 차단기에서 메인스위치(CB)의 스위칭 동작시 발생된 아크(arc)를 소호하여 고장전류(Idc)를 차단하기 위해 메인스위치(CB)에 흐르는 DC 전류(IDC)에 L/C 회로에 의한 공진전류(Ip)를 중첩시켜(Idc=IDC+Ip), 메인스위치(CB)에서 0(zero) 전류를 만들어 아크를 소호시키는 기술을 제공한다. 즉, 고장발생시 메인스위치(CB)가 개방되고 아크를 통해 고장전류(Idc)가 계속 흐르는 중에 공진전류(Ip)가 DC 전류(IDC)에 중첩되어 메인스위치(CB)로 주입되고, 이후 LC 공진에 의해 공진전류(Ip)는 진동하는 전류가 되고 메인스위치(CB)를 따라 진동하면서 점점 크기가 커지게 된다. 이로써, 음(-)의 공진전류 -Ip가 IDC보다 커지게 되어 고장전류(Idc)가 zero 전류가 되는 시점에서 메인스위치(CB)의 아크가 소호된다. In Japanese Laid-Open Patent Application No. 1984-068128, shown in Fig. 1, a main switch CB is connected to a high voltage DC circuit breaker so as to interrupt the arc generated in the switching operation of the main switch CB to interrupt the fault current Idc. A technique of superposing the resonance current Ip by the L / C circuit (Idc = I DC + Ip) on the DC current I DC flowing in the main switch CB to generate a zero current in the main switch CB . That is, when a failure occurs, the main switch CB is opened and the fault current Idc continues to flow through the arc, the resonance current Ip is superimposed on the DC current I DC and injected into the main switch CB, The resonance current Ip becomes a vibrating current due to the resonance, and the resonance current Ip oscillates along the main switch CB to gradually increase in size. As a result, the arc of the main switch CB is extinguished when the negative resonance current -Ip becomes larger than I DC and the fault current Idc becomes zero current.

하지만, 이러한 종래기술에서는 DC 전류(IDC)보다 더 큰 공진전류(Ip)가 겹쳐져야 하기 때문에 회로정격이 정격전류의 2배 이상이어야 하며, 이처럼 큰 공진전류(Ip)를 발생시키기 위해 여러 번의 공진이 이루어져야 하기 때문에 차단속도가 느려지는 문제점이 있다. 또한, 이러한 종래의 DC 차단기는 양방향 고장전류의 차단이 불가능하다는 문제점이 있다.However, in this conventional technique, since the resonance current Ip larger than the DC current I DC must be superimposed, the circuit rating must be at least twice the rated current. In order to generate such a large resonance current Ip, There is a problem that the cutoff speed is slowed because resonance must be performed. In addition, such a conventional DC circuit breaker has a problem that it is impossible to shut off the bidirectional fault current.

일본공개특허 제1984-68128호Japanese Patent Laid-Open No. 1984-68128 국제공개특허 WO2011057675WO2011057675

본 발명은 DC 차단기에서 메인스위치에 여러 번의 공진전류를 인가하지 않더라도 메인스위치에서 고장전류를 완전히 차단할 수 있도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기를 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a DC circuit breaker which cuts off a bidirectional fault current by a single circuit that allows a main switch to completely cut off a fault current even when a resonant current is not applied to the main switch many times in the DC circuit breaker.

또한, 본 발명은 DC 차단기에서 메인스위치의 차단시 메인스위치에 발생한 아크를 제거하기 위한 인위적으로 전류영점을 만들어 아크를 통한 고장전류를 차단하도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a DC circuit breaker for blocking a bidirectional fault current by a single circuit that artificially generates a current zero point to remove an arc generated in a main switch when a main switch is interrupted in a DC circuit breaker and blocks a fault current through an arc There is another purpose.

또한, 본 발명은 고전압 DC 선로에서 양방향의 고장전류를 차단할 수 있도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a DC circuit breaker which blocks a bidirectional fault current by a single circuit that can interrupt a fault current in both directions in a high voltage DC line.

본 발명에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기는,A DC circuit breaker for interrupting a bi-directional fault current with a single circuit according to the present invention,

직류(DC) 선로에 흐르는 전류를 차단하기 위한 DC 차단기에 있어서,A DC circuit breaker for interrupting a current flowing in a direct current (DC) line,

상기 DC 선로에 설치되고 상기 DC 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 개방되어 상기 DC 선로의 전류를 차단하기 위한 메인스위치; 상기 메인스위치(110)에 병렬연결되고 상호 반대방향으로 직렬연결된 제1 및 제2 스위칭소자; 상기 메인스위치에 병렬연결되고 상호 반대방향으로 직렬연결되되, 상기 제1 및 제2 스위칭소자와 반대방향으로 배치되어 서로 직렬연결된 제3 및 제4 스위칭소자; 상기 제1 및 제2 스위칭소자의 중간점과 상기 제3 및 제4 스위칭소자의 중간점 사이에 연결되고 LC 공진을 발생하기 위해 서로 직렬연결된 커패시터 및 리액터를 포함하는 L/C 회로; 및 상기 L/C 회로에 병렬연결되어 상기 L/C 회로에서 LC 공진을 발생시켜 상기 커패시터에서의 충전전압의 극성을 반전시키도록 스위칭하는 제5 스위칭소자를 포함한다.A main switch installed on the DC line and being opened when a failure occurs on one side or the other side of the DC line to cut off the current of the DC line; First and second switching elements connected in parallel to the main switch 110 and connected in series in opposite directions; Third and fourth switching elements connected in parallel to the main switch and connected in series to each other in opposite directions, the first and second switching elements being disposed in a direction opposite to the first and second switching elements and connected in series with each other; An L / C circuit including a capacitor and a reactor connected in series between each other to generate an LC resonance and connected between a midpoint of the first and second switching elements and a midpoint of the third and fourth switching elements; And a fifth switching element connected in parallel to the L / C circuit to generate LC resonance in the L / C circuit so as to invert the polarity of the charging voltage in the capacitor.

본 발명에서, 정상상태에서 상기 커패시터의 전압충전을 위하여 상기 LC 회로와 접지 사이에 설치되는 충전저항을 더 포함한다.The present invention further includes a charging resistor provided between the LC circuit and the ground for charging the capacitor in a steady state.

본 발명에서, 상기 제1 내지 제5 스위칭소자는, 각각 턴온 또는 턴온/턴오프 제어가능한 전력 반도체 스위치를 포함한다.In the present invention, each of the first to fifth switching elements includes a power semiconductor switch capable of turn-on or turn-on / turn-off control, respectively.

본 발명에서, 상기 제1 및 제4 스위칭소자는, 상기 L/C 회로 및 메인스위치의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 형성되는 제1 폐회로를 따라 제1 방향의 전류를 도통시키도록 한다.In the present invention, the first and fourth switching elements are connected to both ends of the L / C circuit and the main switch, respectively, so that currents in the first direction along the first closed circuit formed between the L / C circuit and the main switch .

본 발명에서, 상기 제2 및 제3 스위칭소자는, 상기 L/C 회로 및 메인스위치의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 형성되는 제2 폐회로를 따라 제2 방향의 전류를 도통시키도록 한다.In the present invention, the second and third switching elements are connected to both ends of the L / C circuit and the main switch, respectively, so that the current in the second direction along the second closed circuit formed between the L / C circuit and the main switch .

본 발명에서, 상기 제5 스위칭소자는 정상상태에서는 오프(OFF)상태를 유지하고 상기 메인스위치의 개방시에 온(ON)상태로 전환되어 상기 커패시터에 충전된 전압의 극성을 반전시키도록 한다.In the present invention, the fifth switching element maintains an OFF state in a steady state and is turned on when the main switch is opened to reverse the polarity of a voltage charged in the capacitor.

본 발명에서, 상기 메인스위치의 개방시, 상기 커패시터에서의 극성반전된 전압에 의해 상기 제1 및 제4 스위칭소자 또는 제2 및 제3 스위칭소자를 통해 전류를 상기 메인스위치로 공급하여 상기 메인스위치에 발생한 아크를 소호한다.In the present invention, when the main switch is opened, a current is supplied to the main switch through the first and fourth switching elements or the second and third switching elements by the polarity reversed voltage in the capacitor, The arc generated in the arc is called.

본 발명에서, 상기 메인스위치의 개방시에 아크(arc)가 발생하면, 상기 제2 및 제3 스위칭소자는 오프(OFF)된 상태에서 상기 제1 및 제4 스위칭소자가 온(ON)되어 상기 커패시터에서 극성반전된 전압에 의해 전류가 상기 제1 및 제4 스위칭소자를 통해 상기 메인스위치로 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치에 발생된 아크가 소호되도록 한다.In the present invention, when an arc is generated when the main switch is opened, the first and fourth switching elements are turned on while the second and third switching elements are turned off, A current is supplied to the main switch through the first and fourth switching elements by a polarity reversed voltage in the capacitor and a zero current is generated in the main switch by the supplied current, Lt; / RTI >

본 발명에서, 상기 메인스위치로 공급되는 전류는 상기 메인스위치에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 크다.In the present invention, the current supplied to the main switch is opposite in magnitude to the direction of the fault current sustained through the arc in the main switch.

본 발명에서, 상기 메인스위치의 개방시에 아크(arc)가 발생하면, 상기 제1 및 제4 스위칭소자는 오프(OFF)된 상태에서 상기 제2 및 제3 스위칭소자가 온(ON)되어 상기 커패시터에서 극성반전된 전압에 의해 전류가 상기 제2 및 제3 스위칭소자를 통해 상기 메인스위치로 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치에 발생된 아크가 소호되도록 한다.In the present invention, when an arc is generated when the main switch is opened, the first and fourth switching elements are turned off and the second and third switching elements are turned on, A current is supplied to the main switch through the second and third switching elements by a polarity reversed voltage in the capacitor and a zero current is generated in the main switch by the supplied current, Lt; / RTI >

본 발명에서, 상기 메인스위치로 공급되는 전류는 상기 메인스위치에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 크다.In the present invention, the current supplied to the main switch is opposite in magnitude to the direction of the fault current sustained through the arc in the main switch.

본 발명은 DC 차단기에서 메인스위치의 스위칭 동작시 아크가 발생하는 경우 빠르게 아크를 소호시킬 수 있도록 하여 고장전류를 완전히 차단할 수 있다.In the present invention, when an arc occurs in the switching operation of the main switch in the DC circuit breaker, the arc can be rapidly extinguished, and the fault current can be completely cut off.

또한, 본 발명에 의한 DC 차단기에서는 다수의 반도체 스위칭소자를 이용하여 브릿지 회로로 구성함으로써 고전압 DC 선로에서 양방향의 고장전류를 차단할 수 있다.In addition, in the DC circuit breaker according to the present invention, a bridge circuit is formed by using a plurality of semiconductor switching elements, so that a fault current in both directions can be cut off from the high voltage DC line.

또한, 본 발명에 의하면 DC 차단기에서는 정상상태에서 DC 선로를 통해 흐르는 전류를 이용하여 커패시터에 충전하므로 별도의 충전회로가 필요 없게 되어 회로를 구성하는 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, since a DC circuit breaker is charged in a capacitor using a current flowing through a DC line in a normal state, a separate charging circuit is not required, and the cost of constituting the circuit can be reduced.

도 1은 종래의 DC 차단기의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정상상태에서 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에서의 전류흐름을 보이는 개요도.
도 4는 본 발명에 따른 DC 선로의 일측에 고장발생시 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에서의 고장전류 차단과정을 보이는 개요도.
도 5는 본 발명에 따른 고전압 DC 선로의 타측에 고장발생시 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에서의 고장전류 차단과정을 보이는 개요도.1 is a configuration diagram of a conventional DC circuit breaker.
FIG. 2 is a block diagram of a DC circuit breaker for blocking bi-directional fault currents with a single circuit according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a schematic diagram illustrating current flow in a DC circuit breaker blocking bi-directional fault current from a steady state to a single circuit according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic view showing a process of cutting off a fault current in a DC breaker which blocks a bidirectional fault current by a single circuit when a fault occurs in one side of a DC line according to the present invention. FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing a process of cutting off a fault current in a DC breaker which blocks a bidirectional fault current by a single circuit when a fault occurs on the other side of a high voltage DC line according to the present invention;

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기의 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram of a DC circuit breaker for interrupting a bi-directional fault current with a single circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 DC 차단기(100)는 DC 선로(10)의 일측(A)과 타측(B) 사이에 설치된 메인스위치(110)를 포함한다. 이러한 메인스위치(110)는 기본적으로 일측(A) 또는 타측(B)에 고장발생시 고장이 발생한 회로로 고장전류가 흘러들어가지 않도록 하기 위해 DC 선로(10)를 차단하는 역할을 한다. 이를 위해 메인스위치(110)는 정상상태에서는 닫혀(close) 있다가 고장발생시 개방(open)된다. 이러한 메인스위치(110)는 제어부(미도시)의 제어신호에 의해 그 스위칭 동작이 제어된다.Referring to FIG. 2, the DC circuit breaker 100 according to the embodiment of the present invention includes a main switch 110 installed between one side A and the other side B of the DC line 10. The main switch 110 basically serves to cut off the DC line 10 to prevent a fault current from flowing into a circuit where a fault occurs when a fault occurs on one side A or the other side B. [ To do this, the main switch 110 is closed in a normal state and opened when a failure occurs. The switching operation of the main switch 110 is controlled by a control signal of a control unit (not shown).

이러한 메인스위치(110)에 병렬로 비선형 저항기(120)가 연결되어 메인스위치(110)의 개방시 정격전압 이상의 과도한 전압이 DC 차단기(100)의 양단에 가해지지 못하도록 하기 위한 것으로서 고장에 의한 고전압이 기설정된 기준치 이상으로 DC 차단기(100)의 양단에 걸리면 자동으로 온(ON)되어 고전압을 소모하도록 한다. 일례로 비선형 저항기(120)는 예컨대 바리스터(varistor)로 구현될 수 있다.A non-linear resistor 120 is connected in parallel to the main switch 110 to prevent excessive voltage exceeding a rated voltage at both ends of the DC breaker 100 when the main switch 110 is opened. When the DC circuit breaker 100 is stuck to both ends of the DC circuit breaker 100 at a preset reference value or higher, it is automatically turned on to consume a high voltage. For example, the nonlinear resistor 120 may be implemented, for example, with a varistor.

본 실시 예에서 DC 선로(10)에 고전압이 걸리기 때문에 메인스위치(110)에는 대전류가 흐르게 된다. 이 때문에 고장발생시 메인스위치(110)가 개방될 때 메인스위치(110)의 스위치 단자 간에 아크(arc)가 발생하게 되고, 이러한 아크를 통해 DC고장전류가 DC 선로(10)에 계속해서 흐르게 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 아크를 소호하여 고장전류를 완전히 차단하기 위해 추가적인 장치 또는 회로가 필요하게 된다.In the present embodiment, since a high voltage is applied to the DC line 10, a large current flows through the main switch 110. Therefore, when an error occurs, an arc is generated between the switch terminals of the main switch 110 when the main switch 110 is opened, and a DC fault current continues to flow through the arc to the DC line 10. Therefore, in the present invention, an additional device or circuit is required to completely eliminate the fault current by extinguishing such an arc.

구체적으로, 상호 반대방향으로 직렬연결된 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)가 메인스위치(110)에 병렬로 연결된다. 또한, 서로 반대방향으로 직렬연결된 제3 및 제4 스위칭소자(160,170)가 메인스위치(110)에 병렬로 연결된다. 이로써 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)의 직렬연결 쌍은 제3 및 제4 스위칭소자(160,170)의 직렬연결 쌍에 병렬로 연결되는 것이다. 이때, 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)는 제3 및 제4 스위칭소자(160,170)과 각각 반대방향으로 설치된다.Specifically, the first and second switching elements 140 and 150 connected in series with each other are connected in parallel to the main switch 110. Also, the third and fourth switching elements 160 and 170 connected in series to each other in the opposite direction are connected in parallel to the main switch 110. The series connection pair of the first and second switching elements 140 and 150 is connected to the series connection pair of the third and fourth switching elements 160 and 170 in parallel. At this time, the first and second switching elements 140 and 150 are installed in opposite directions to the third and fourth switching elements 160 and 170, respectively.

또한, 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)의 중간점(N1)과 제3 및 제4 스위칭소자(160,170)의 중간점(N2) 사이에 LC 공진을 발생하기 위해 서로 직렬연결된 커패시터(131) 및 리액터(132)를 포함하는 L/C 회로(130)가 설치된다. L/C 회로(130)는 커패시터(131)와 리액터(132)가 직렬연결로 구성되며 정상상태에서 L/C 회로(130)에 공급되는 전류에 의해 커패시터(131)에 전압이 충전되고, 고장발생시에 커패시터(131)에 충전된 전압에 의해 전류가 메인스위치(110)로 전달된다. 이러한 L/C 회로(130)에는 제5 스위칭소자(180)가 병렬연결되는데, 이러한 스위칭소자(180)는 L/C 회로(130)에서 LC 공진을 발생시켜 커패시터(131)에서의 충전전압의 극성을 반전시키도록 스위칭한다. 도면에 도시되지 않았으나 이러한 제1 내지 제5 스위칭소자(140~180)는 제어부(미도시)에 의해 그 동작(온/오프)이 제어된다. 본 실시 예에서 이러한 제1 내지 제5 스위칭소자(140~180)는 턴온(turn-on) 제어가능한 소자로서, 예컨대 싸이리스터(thyristor) 등으로 구현될 수 있고, 또는 턴온(turn-on)/턴오프(turn-off) 제어가능한 소자로서, 예컨대 GTO, IGCT, IGBT 등으로 구현될 수도 있다.The capacitors 131 connected in series to generate LC resonance between the midpoint N1 of the first and second switching devices 140 and 150 and the midpoint N2 of the third and fourth switching devices 160 and 170, And an L / C circuit 130 including a reactor 132 are installed. The capacitor 131 is charged by the current supplied to the L / C circuit 130 in a steady state and the capacitor 131 and the reactor 132 are connected in series. The current is transferred to the main switch 110 by the voltage charged in the capacitor 131 at the time of occurrence. The fifth switching device 180 is connected in parallel to the L / C circuit 130. The switching device 180 generates LC resonance in the L / C circuit 130 to generate a charging voltage of the capacitor 131 So that the polarity is inverted. Although not shown in the figure, the operation of the first to fifth switching elements 140 to 180 is controlled (on / off) by a control unit (not shown). In this embodiment, the first to fifth switching devices 140 to 180 are turn-on controllable elements, for example, implemented as a thyristor or the like, or a turn-on / Off controllable element, such as a GTO, an IGCT, an IGBT, or the like.

제1 및 제4 스위칭소자(140,170)는 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 제1 폐회로를 형성하도록 한다. 이로써 이러한 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 충전된 전압에 의해 제1 폐회로를 따라 제1 방향으로 전류가 흐르도록 스위칭된다. 또한, 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 형성한다. 이로써 이러한 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 충전된 전압에 의해 제2 폐회로를 따라 제2 방향으로 전류가 흐르도록 스위칭된다. 여기서, 제1 폐회로는 제2 폐회로와 다르며 제1 방향과 제2 방향은 전류의 방향을 의미하는 것으로 서로 다른 방향의 전류 흐름을 나타낸다.The first and fourth switching devices 140 and 170 are connected to both ends of the L / C circuit 130 and the main switch 110 to form a first closed circuit between the L / C circuit 130 and the main switch 110 . Thus, the first and fourth switching elements 140 and 170 are switched to flow current in the first direction along the first closed circuit by the voltage charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130. The second and third switching elements 150 and 160 are connected to both ends of the L / C circuit 130 and the main switch 110, respectively, and are formed between the L / C circuit 130 and the main switch 110. Thus, the second and third switching elements 150 and 160 are switched to flow current in the second direction along the second closed circuit by the voltage charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130. Here, the first closed circuit is different from the second closed circuit, and the first direction and the second direction denote the direction of current, and the current flows in different directions.

본 실시 예에서, 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)는 턴온될 때 제1 방향으로 전류가 흐르도록 서로 동일한 방향으로 설치되고, 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는 턴온될 때 제2 방향으로 전류가 흐르도록 서로 동일한 방향으로 설치된다. 이때 제1 방향 또는 제2 방향으로 흐르게 되는 전류는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 초기에 충전된 전압(+Vc)이 극성반전용 제5 스위칭소자(180)에 의해 극성반전된 전압(-Vc)에 의한 것이다. 이러한 전류는 제1 또는 제2 방향으로 메인스위치(110)에 제공되어 메인스위치(110)의 개방시 메인스위치(110)에 발생된 아크를 소호하도록 한다.In the present embodiment, the first and fourth switching devices 140 and 170 are installed in the same direction to each other so that current flows in the first direction when turned on, and the second and third switching devices 150 and 160 are turned on when the second Direction so that current flows in the same direction. At this time, a current flowing in the first direction or the second direction is generated by the polarity reversal fifth switching element 180 by applying the voltage (+ Vc) initially charged to the capacitor 131 of the L / C circuit 130, (-Vc). ≪ / RTI > This current is provided to the main switch 110 in the first or second direction so as to loosen the arc generated in the main switch 110 when the main switch 110 is opened.

이를 위하여 메인스위치(110)에 발생한 아크를 통해 흐르는 전류의 반대방향으로 전류가 메인스위치(110)로 공급되어야 한다. 따라서, 제1 방향 또는 제2 방향은 메인스위치(110)에서의 아크를 통해 흐르는 전류의 방향에 의해 결정되는 것이다. 즉, 제1 방향으로 전류를 흘리고자 할 때는 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)가 턴온되고, 제2 방향으로 전류를 흘리고자 할 때는 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)가 턴온된다. 물론, 제1,4 스위칭소자(140,170)와 제2,3 스위칭소자(150,160)의 턴온/턴오프는 반대로 구현됨은 당연하다.For this, a current should be supplied to the main switch 110 in a direction opposite to the current flowing through the arc generated in the main switch 110. Therefore, the first direction or the second direction is determined by the direction of the current flowing through the arc in the main switch 110. [ That is, when the current flows in the first direction, the first and fourth switching devices 140 and 170 are turned on. When the current flows in the second direction, the second and third switching devices 150 and 160 are turned on. It is needless to say that the turn-on / turn-off of the first and fourth switching elements 140 and 170 and the second and third switching elements 150 and 160 is reversed.

나아가, 본 실시 예의 DC 차단기(100)는 L/C 회로(130)와 제1 양방향 스위칭소자(140)의 접점과 접지(GND) 사이에 충전저항(R)이 연결된다. 이러한 충전저항(R)를 통해 L/C 회로(130)의 커패시터(131)가 DC 전압(Vc)만큼 초기 충전되도록 한다.Further, in the DC circuit breaker 100 of the present embodiment, the charging resistor R is connected between the ground of the L / C circuit 130 and the first bidirectional switching device 140 and the ground GND. The capacitor 131 of the L / C circuit 130 is initially charged by the DC voltage Vc through the charging resistor R. [

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정상상태에서 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에서의 전류흐름을 보이는 개요도이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating current flow in a DC circuit breaker blocking a bidirectional fault current in a single circuit in a steady state according to an embodiment of the present invention.

도 3에서 (a)는 일측(A)에서 타측(B)으로 전류를 공급하는 경우이고, (b)는 타측(B)에서 일측(A)으로 전류를 공급하는 경우를 도시한다. 정상상태에서는 메인스위치(110)가 닫혀(close)있고 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)가 온(ON)되어 도통되며 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는 오프(OFF)되어 전류가 흐르지 않는다. 따라서 일측(A)에서 공급되는 전류는 제1 스위칭소자(140), L/C 회로(130), 제4 스위칭소자(170) 및 충전저항(Rc)를 통해 흐르게 되고, 이로써 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 DC 전압 +Vc가 충전된다. 이하에서는, 설명의 편의상 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 N1에서 N2로 전원이 공급될 때 커패시터(131)에 충전되는 전압을 +Vc로 표기하고, 이에 대하여 극성반전된 전압은 -Vc로 표기하기로 한다.Fig. 3 (a) shows a case where a current is supplied from one side A to the other side B, and Fig. 3 (b) shows a case where a current is supplied from the other side B to one side A. The main switch 110 is closed and the first and fourth switching elements 140 and 170 are turned on and the second and third switching elements 150 and 160 are turned off so that current It does not flow. Therefore, the current supplied from one side A flows through the first switching device 140, the L / C circuit 130, the fourth switching device 170, and the charging resistor Rc, 130 are charged with a DC voltage + Vc. Hereinafter, for convenience of description, the voltage charged in the capacitor 131 when power is supplied from N1 to N2 is denoted by + Vc, while the polarity reversed voltage is denoted by -Vc .

나아가, (b)의 경우에는 정상상태에서 메인스위치(110)가 닫혀(close) 있으므로 타측(B)에서 공급되는 전류가 메인스위치(110)를 거쳐 DC 선로(10)를 따라 일측(A)으로 전달된다. 이때, 제2 및 제4 스위칭소자(150,170)가 온(ON)되어 도통되고, 제1 및 제3 스위칭소자(140,160)는 오프(OFF)되어 전류가 흐르지 않는다. 따라서 타측(B)에서 공급된 전류는 제2 스위칭소자(150), L/C 회로(130), 제4 스위칭소자(170) 및 충전저항(Rc)를 통해 흐르고, 이로써 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 DC 전압 +Vc가 충전된다.Further, in the case of (b), since the main switch 110 is closed in a steady state, the current supplied from the other side B flows through the main switch 110 to the one side A along the DC line 10 . At this time, the second and fourth switching elements 150 and 170 are turned on to be conductive, and the first and third switching elements 140 and 160 are turned off, so that no current flows. Therefore, the current supplied from the other side B flows through the second switching device 150, the L / C circuit 130, the fourth switching device 170, and the charging resistor Rc, The DC voltage + Vc is charged.

이와 같이 정상상태에서는 제어부에서 제1,2,4 스위칭소자(140,150,170)를 적절히 온(ON)시켜 일측(A) 또는 타측(B)에서 공급된 전류에 의해 L/C 회로(130)의 커패시터(131)를 +Vc로 충전된다.In this steady state, the control unit properly turns on the first, second, and fourth switching devices 140, 150, and 170 to turn on the capacitors (not shown) of the L / C circuit 130 131) is charged to + Vc.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기의 타측(B)에 고장발생시 고장전류 차단과정을 보이는 개요도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기의 일측(A)에 고장발생시 고장전류 차단과정을 보이는 개요도이다.FIG. 4 is a schematic diagram showing a process of breaking a fault current in the other side (B) of a DC circuit breaker for interrupting a bi-directional fault current by a single circuit according to an embodiment of the present invention. (A) of the DC circuit breaker which blocks the bidirectional fault current by a single circuit.

우선, 상기의 도 3에서와 같은 정상상태에서 커패시터(131)에 +Vc의 DC 전압이 충전되어 있다. 이 상태에서 B측에 고장이 발생하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부에서 고장발생을 감지하여 닫혀 있던 메인스위치(110)를 개방시킨다. 이때, 메인스위치(110)의 개방시 메인스위치(110)의 스위치단자 간에 아크(arc)가 발생하여 그 아크를 통해 A측→B측으로 고장전류가 지속적으로 흐르게 된다.First, the capacitor 131 is charged with a DC voltage of + Vc in the steady state as shown in FIG. If a failure occurs on the B side in this state, as shown in FIG. 4, the control unit detects the occurrence of a failure and opens the closed main switch 110. At this time, an arc is generated between the switch terminals of the main switch 110 when the main switch 110 is opened, and the fault current continuously flows from the A side to the B side through the arc.

또한, 메인스위치(110)의 개방과 함께 제1 내지 제4 스위칭소자(140~170)를 오프(OFF)시키고 제5 스위칭소자(180)는 온(ON)시킨다. 상기 제5 스위칭소자(180)가 온(ON)으로 전환되면 제5 스위칭소자(180)를 통해 L/C 회로(130)에서 LC 공진이 발생하고 커패시터(131)에 초기에 충전된 전압(+Vc)은 극성반전이 일어나 -Vc로 충전된다. 즉, 제5 스위칭소자(180)를 통해 L/C 회로(130) 내에서 LC 공진에 발생하여 커패시터(131)에 초기에 충전된 전압(+Vc)에서 극성반전된 전압(-Vc)이 커패시터에(131)에 재충전되는 것이다.The first to fourth switching devices 140 to 170 are turned off and the fifth switching device 180 is turned on with the main switch 110 being opened. When the fifth switching device 180 is turned on, LC resonance occurs in the L / C circuit 130 through the fifth switching device 180 and the voltage (+ Vc) is polarity reversed and charged to -Vc. That is, the polarity-inverted voltage -Vc at the LC resonance in the L / C circuit 130 through the fifth switching element 180 and at the voltage (+ Vc) initially charged in the capacitor 131, Is recharged in the step (131).

이후, 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)가 오프(OFF)된 상태에서 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)가 온(ON)되어 커패시터(131)에 충전된 전압(-Vc)에 의해 전류가 제4 스위칭소자(170), 메인스위치(110), 제1 스위칭소자(140)을 통해 제1 방향으로 흐르게 된다. 이와 같이 공급된 전류에 의해 메인스위치(110)에서의 전류는 0(zero)가 되어 아크가 소호된다. 상기와 같이 제1 방향으로 메인스위치(110)에 공급되는 전류는 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 것이 바람직하다. 이를 위해 커패시터의 충전용량이 결정될 수 있다.Thereafter, the first and fourth switching elements 140 and 170 are turned on in a state that the second and third switching elements 150 and 160 are turned off, and by the voltage -Vc charged in the capacitor 131 The current flows in the first direction through the fourth switching device 170, the main switch 110, and the first switching device 140. As a result of the supplied current, the current in the main switch 110 becomes zero and the arc is extinguished. As described above, the current supplied to the main switch 110 in the first direction is opposite to that of the main current flowing through the arc in the main switch 110, and is opposite in direction and larger in magnitude. For this, the charging capacity of the capacitor can be determined.

이후에, 메인스위치(110)에 발생한 아크(arc)가 완전히 소호되어 고장전류가 메인스위치(110)에 의해 차단되면 상대적으로 B측에 비해 A측 전압이 급격히 상승하게 된다. 이와 같이 상승한 A측 전압은 메인스위치(110)에 병렬연결된 비선형 저항기(120)에서 소모된다. 이와 동시에 제5 스위칭소자(180)는 다시 오프(OFF)되어 제1 스위칭소자(140), L/C 회로(130), 제4 스위칭소자(170) 및 충전저항(Rc)를 통해 전류가 흐르면서 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에는 다시 +Vc의 DC 전압이 재충전된다.Thereafter, when the arc generated in the main switch 110 is completely extinguished and a fault current is cut off by the main switch 110, the voltage on the A side is relatively higher than that on the B side. The A-side voltage thus consumed is consumed in the non-linear resistor 120 connected in parallel to the main switch 110. [ At the same time, the fifth switching device 180 is turned off again so that current flows through the first switching device 140, the L / C circuit 130, the fourth switching device 170, and the charging resistor Rc The DC voltage of + Vc is recharged to the capacitor 131 of the L / C circuit 130 again.

여기서, 본 발명의 DC 차단기(100)는 메인스위치(110)의 재폐로 동작이 가능하다는 특징이 있다. 즉, 메인스위치(110)의 개방 이후에 B측의 고장이 제거되면 제어부는 메인스위치(110)을 닫아 DC 선로(10)에서 폐로를 형성할 수 있다. 메인스위치(110)를 닫아 폐로를 형성한 경우에 만약 B측 고장이 제거되지 않은 상태라면 상기한 과정들을 반복하도록 한다. 이러한 재폐로는 메인스위치(110)에서 아크가 소호된 이후에 L/C 회로(130)에서 커패시터(131)가 +Vc로 충전상태를 유지하기 때문에 가능한 것이다.Here, the DC circuit breaker 100 of the present invention is characterized in that the main switch 110 can be operated again. That is, if the failure of the B side is removed after the main switch 110 is opened, the control unit may close the main switch 110 to form a closed path in the DC line 10. If the main switch 110 is closed to form a closed path, if the B side failure has not been removed, the above steps are repeated. This reclosing is possible because the capacitor 131 maintains the charged state at + Vc in the L / C circuit 130 after the arc is extinguished in the main switch 110.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기(100)는 L/C 회로(130)에서의 LC 공진에 의해 초기에 커패시터(131)에 충전된 전압(+Vc)에서 극성이 반전된 전압(-Vc)를 이용하여 메인스위치(110)로 전류를 공급함으로써 메인스위치(110)에 0 전류를 이루게 하여 아크를 소호함으로써 그 아크를 통해 흐르는 고장전류를 완전히 차단하도록 한다.As described above, the DC circuit breaker 100 for interrupting the bidirectional fault current by a single circuit according to the present invention is configured to have a voltage (+) charged initially in the capacitor 131 by the LC resonance in the L / C circuit 130, A current is supplied to the main switch 110 by using a voltage (-Vc) whose polarity is inverted in Vc so that zero current is applied to the main switch 110 so that the arc is extinguished so that the fault current flowing through the arc is completely shut off .

한편, A측에 고장이 발생한 경우는 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부에서 고장발생을 감지하여 메인스위치(110)를 개방시킨다. 메인스위치(110)가 개방될 때 메인스위치(110)의 스위칭 단자 간에 아크(arc)가 발생하여 B측→A측으로 고장전류가 지속적으로 흐르게 된다.On the other hand, when a failure occurs on the A side, as shown in FIG. 5, the control unit senses the occurrence of a failure and opens the main switch 110. An arc is generated between the switching terminals of the main switch 110 when the main switch 110 is opened so that the fault current continues to flow from the B side to the A side.

또한, 메인스위치(110)의 개방과 함께 제1 내지 제4 스위칭소자(140~170)를 오프(OFF)시키고 제5 스위칭소자(180)는 온(ON)시킨다. 상기 제5 스위칭소자(180)가 온(ON)으로 전환되면 제5 스위칭소자(180)를 통해 L/C 회로(130)에서 LC 공진이 발생하여 커패시터(131)에 초기 충전된 +Vc 전압은 극성반전이 일어나 -Vc 전압으로 충전된다. 즉, L/C 회로(130)에서 제5 스위칭소자(180)를 통해 LC 공진에 발생하여 커패시터(131)에 초기 충전된 전압(+Vc)에서 극성반전된 전압(-Vc)으로 되어 커패시터에(131)에 재충전되는 것이다.The first to fourth switching devices 140 to 170 are turned off and the fifth switching device 180 is turned on with the main switch 110 being opened. When the fifth switching device 180 is turned on, LC resonance occurs in the L / C circuit 130 through the fifth switching device 180 so that the + Vc voltage initially charged in the capacitor 131 is Polarity reversal occurs and charges to -Vc voltage. That is, the LC resonance occurs in the L / C circuit 130 through the fifth switching device 180, and the voltage (-Vc) polarized at the initial charged voltage (+ Vc) (131).

이후에, 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)가 오프(OFF)된 상태에서 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)가 온(ON)되어 커패시터(131)에 충전된 전압(-Vc)에 의해 전류가 제3 스위칭소자(160), 메인스위치(110), 제2 스위칭소자(150)을 통해 제2 방향으로 흐르게 된다. 이와 같이 공급된 전류에 의해 메인스위치(110)에서의 전류는 0(zero)가 되어 아크가 소호된다. 상기와 같이 제2 방향으로 메인스위치(110)에 공급되는 전류는 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 것이 바람직하다. 이를 위해 커패시터의 충전용량이 결정될 수 있다.Thereafter, when the first and fourth switching elements 140 and 170 are turned off, the second and third switching elements 150 and 160 are turned on and the voltage -Vc charged in the capacitor 131 Current flows through the third switching device 160, the main switch 110, and the second switching device 150 in the second direction. As a result of the supplied current, the current in the main switch 110 becomes zero and the arc is extinguished. As described above, the current supplied to the main switch 110 in the second direction is opposite to that of the main current flowing through the arc in the main switch 110, and the direction is opposite to that of the main current. For this, the charging capacity of the capacitor can be determined.

이후에, 메인스위치(110)에 발생한 아크(arc)가 완전히 소호되어 고장전류가 메인스위치(110)에 의해 차단되면 상대적으로 B측에 비해 A측 전압이 급격히 상승하게 된다. 이와 같이 상승한 A측 전압은 메인스위치(110)에 병렬연결된 비선형 저항기(120)에서 소모된다. 이와 동시에 제5 스위칭소자(180)는 다시 오프(OFF)되어 제2 스위칭소자(150), L/C 회로(130), 제4 스위칭소자(170) 및 충전저항(Rc)를 통해 전류가 흐르면서 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에는 다시 +Vc의 DC 전압이 재충전된다.Thereafter, when the arc generated in the main switch 110 is completely extinguished and a fault current is cut off by the main switch 110, the voltage on the A side is relatively higher than that on the B side. The A-side voltage thus consumed is consumed in the non-linear resistor 120 connected in parallel to the main switch 110. [ At the same time, the fifth switching device 180 is turned off again so that current flows through the second switching device 150, the L / C circuit 130, the fourth switching device 170, and the charging resistor Rc The DC voltage of + Vc is recharged to the capacitor 131 of the L / C circuit 130 again.

여기서, 도 5에서도 본 발명의 DC 차단기(100)는 메인스위치(110)의 재폐로 동작이 가능하다. 즉, 메인스위치(110)의 개방 이후에 A측 고장이 제거되면 제어부는 메인스위치(110)을 닫아 DC 선로(10)에서 폐로를 형성할 수 있다. 이때, 메인스위치(110)를 닫아 폐로를 형성한 경우에, 만약 A측 고장이 제거되지 않은 상태라면 상기한 과정들을 반복하도록 한다. 이러한 재폐로는 메인스위치(110)에서 아크가 소호된 이후에 L/C 회로(130)에서 커패시터(131)가 +Vc로 충전상태를 유지하기 때문에 가능한 것이다.In FIG. 5, the DC circuit breaker 100 of the present invention is capable of reclosing the main switch 110. That is, if the A side failure is removed after the main switch 110 is opened, the control unit may close the main switch 110 to form a closed path in the DC line 10. At this time, if the main switch 110 is closed to form a closed path, if the A side failure is not removed, the above steps are repeated. This reclosing is possible because the capacitor 131 maintains the charged state at + Vc in the L / C circuit 130 after the arc is extinguished in the main switch 110.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기(100)는 LC 공진에 의한 전류가 도 1에 도시된 종래기술과 같이 메인스위치(CB)가 아니라 제5 스위칭소자(180)를 통해 이루어진다는 특징이 있다. 따라서, 종래기술과 같이 LC 공진에 의한 전류 진동이 커지는 것이 아니라, 본 발명에서는 LC 공진에 의해 L/C 회로(130)의 커패시터(131)의 전압의 극성이 반전되도록 LC 공진이 한번만 이루어지면 된다. 이는 종래기술에 비해 차단속도가 증가하는 원인이 된다. 또한, 종래기술에서는 LC 공진을 통해 공진전류의 크기를 계속 증가시켜 고장전류의 크기가 되는 시점에서 아크를 소호하지만, 본 발명에서는 종래기술과는 달리 커패시터(131)의 용량에 따라 결정된 커패시터(131)의 충전전압에 의해 메인스위치(110)에 흐르는 고장전류와 반대방향의 전류를 메인스위치(110)에 주입시켜 zero 전류를 만들어 아크를 소호하도록 한다.As described above, the DC circuit breaker 100 for interrupting the bi-directional fault current with a single circuit according to the present invention is configured such that the current due to the LC resonance is not the main switch CB, Device 180 is provided. Therefore, instead of increasing the current oscillation due to the LC resonance as in the prior art, LC resonance is performed once in the present invention so that the polarity of the voltage of the capacitor 131 of the L / C circuit 130 is inverted by LC resonance . This causes the cutoff speed to increase compared to the prior art. However, in the present invention, unlike the prior art, the capacitor 131 (capacitor) is determined according to the capacitance of the capacitor 131. However, in the present invention, the resonance current is increased by the LC resonance, To the main switch 110 to generate a zero current so that the arc is extinguished.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope of the appended claims, The genius will be so self-evident. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110 : 메인스위치 120 : 비선형 저항기
130 : L/C 회로 131 : 커패시터
132 : 리액터 140 : 제1 스위칭소자
150 : 제2 스위칭소자 160 : 제3 스위칭소자
170 : 제4 스위칭소자 180 : 제5 스위칭소자110: main switch 120: non-linear resistor
130: L / C circuit 131: Capacitor
132: reactor 140: first switching element
150: second switching element 160: third switching element
170: fourth switching element 180: fifth switching element

Claims (11)

직류(DC) 선로에 흐르는 전류를 차단하기 위한 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기에 있어서,
상기 DC 선로에 설치되고 상기 DC 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 개방되어 상기 DC 선로의 전류를 차단하기 위한 메인스위치(110);
상기 메인스위치(110)에 병렬연결되고 상호 반대방향으로 직렬연결된 제1 및 제2 스위칭소자(140,150);
상기 메인스위치(110)에 병렬연결되고 상호 반대방향으로 직렬연결되되, 상기 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)와 반대방향으로 배치되어 서로 직렬연결된 제3 및 제4 스위칭소자(160,170);
상기 제1 및 제2 스위칭소자(140,150)의 중간점(N1)과 상기 제3 및 제4 스위칭소자(160,170)의 중간점(N2) 사이에 연결되고 LC 공진을 발생하기 위해 서로 직렬연결된 커패시터(131) 및 리액터(132)를 포함하는 L/C 회로(130); 및
상기 L/C 회로(130)에 병렬연결되어 상기 L/C 회로(130)에서 LC 공진을 발생시켜 상기 커패시터(131)에서의 충전전압의 극성을 반전시키도록 스위칭하는 제5 스위칭소자(180); 를 포함하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.1. A DC circuit breaker for interrupting a bi-directional fault current by a single circuit for interrupting a current flowing in a direct current (DC) line,
A main switch (110) installed on the DC line and opened when a failure occurs on one side or the other side of the DC line to cut off the current of the DC line;
First and second switching elements (140, 150) connected in parallel to the main switch (110) and connected in series in opposite directions;
Third and fourth switching devices 160 and 170 connected in parallel to the main switch 110 and serially connected in opposite directions to each other and arranged in a direction opposite to the first and second switching devices 140 and 150 and connected in series with each other;
Connected between the intermediate point N1 of the first and second switching elements 140 and 150 and the intermediate point N2 between the third and fourth switching elements 160 and 170 and connected in series to each other to generate LC resonance 131) and a reactor (132); And
A fifth switching device 180 connected in parallel to the L / C circuit 130 for generating LC resonance in the L / C circuit 130 to switch the polarity of the charging voltage in the capacitor 131 to be inverted, ; A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit. 제1항에 있어서,
정상상태에서 상기 커패시터(131)의 전압충전을 위하여 상기 LC 회로(130)와 접지(GND) 사이에 설치되는 충전저항(Rc)를 더 포함하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The method according to claim 1,
Further comprising a charging resistor (Rc) installed between the LC circuit (130) and ground (GND) for charging the capacitor (131) in a steady state. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제5 스위칭소자(140~180)는,
각각 턴온 또는 턴온/턴오프 제어가능한 전력 반도체 스위치를 포함하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The plasma display apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first to fifth switching elements (140 to 180)
A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit that includes a power semiconductor switch capable of turn-on or turn-on / turn-off control respectively. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)는,
상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 형성되는 제1 폐회로를 따라 제1 방향의 전류를 도통시키도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The plasma display apparatus according to claim 3, wherein the first and fourth switching elements (140, 170)
C circuits 130 and the main switch 110 so as to conduct current in the first direction along the first closed circuit formed between the L / C circuit 130 and the main switch 110 A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit. 제3항에 있어서, 상기 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는,
상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 형성되는 제2 폐회로를 따라 제2 방향의 전류를 도통시키도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The plasma display apparatus of claim 3, wherein the second and third switching elements (150, 160)
C circuit 130 and the main switch 110 so as to conduct current in the second direction along the second closed circuit formed between the L / C circuit 130 and the main switch 110, A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit. 제3항에 있어서,
상기 제5 스위칭소자(180)는 정상상태에서는 오프(OFF)상태를 유지하고 상기 메인스위치(110)의 개방시에 온(ON)상태로 전환되어 상기 커패시터(131)에 충전된 전압의 극성을 반전시키도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The method of claim 3,
The fifth switching device 180 maintains an OFF state in a steady state and is turned on when the main switch 110 is opened so that the polarity of the voltage charged in the capacitor 131 is A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit that inverts. 제6항에 있어서,
상기 메인스위치(110)의 개방시 상기 커패시터(131)의 극성반전된 전압에 의해 상기 제1 및 제4 스위칭소자(140,170) 또는 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)를 통해 전류를 상기 메인스위치(110)로 공급하여 상기 메인스위치(110)에 발생한 아크를 소호하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The method according to claim 6,
The first and fourth switching elements 140 and 170 or the second and third switching elements 150 and 160 are turned on by the polarity reversed voltage of the capacitor 131 when the main switch 110 is opened, (110) and blocks an arc generated in the main switch (110) by a single circuit. 제6항에 있어서,
상기 메인스위치(110)의 개방시에 아크(arc)가 발생하면,
상기 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)는 오프(OFF)된 상태에서 상기 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)가 온(ON)되어 상기 커패시터(131)에서 극성반전된 전압에 의해 전류가 상기 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)를 통해 상기 메인스위치(110)로 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치(110)에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치(110)에 발생된 아크가 소호되도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The method according to claim 6,
When an arc occurs when the main switch 110 is opened,
The first and fourth switching elements 140 and 170 are turned on in a state that the second and third switching elements 150 and 160 are turned off so that the current is reversed by the polarity reversed voltage in the capacitor 131 The main switch 110 is supplied with the main switch 110 through the first and fourth switching devices 140 and 170 and a zero current is supplied from the main switch 110 to the main switch 110 A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit that allows the arc to be extinguished. 제8항에 있어서,
상기 메인스위치(110)로 공급되는 전류는 상기 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.9. The method of claim 8,
Wherein the current supplied to the main switch (110) interrupts the bidirectional fault current with a single circuit having an opposite direction and a larger size than the fault current sustained through the arc in the main switch (110). 제6항에 있어서,
상기 메인스위치(110)의 개방시에 아크(arc)가 발생하면,
상기 제1 및 제4 스위칭소자(140,170)는 오프(OFF)된 상태에서 상기 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)가 온(ON)되어 상기 커패시터(131)에서 극성반전된 전압에 의해 전류가 상기 제2 및 제3 스위칭소자(150,160)를 통해 상기 메인스위치(110)로 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치(110)에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치(110)에 발생된 아크가 소호되도록 하는 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.The method according to claim 6,
When an arc occurs when the main switch 110 is opened,
The first and fourth switching elements 140 and 170 are turned off and the second and third switching elements 150 and 160 are turned on so that the current is reversed by the polarity- The main switch 110 is supplied with the main switch 110 through the second and third switching devices 150 and 160 and a zero current is supplied from the main switch 110 to the main switch 110 A DC circuit breaker that blocks bi-directional fault currents with a single circuit that allows the arc to be extinguished. 제10항에 있어서,
상기 메인스위치(110)로 공급되는 전류는 상기 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 단일회로로 양방향 고장전류를 차단하는 DC 차단기.11. The method of claim 10,
Wherein the current supplied to the main switch (110) interrupts the bidirectional fault current with a single circuit having an opposite direction and a larger size than the fault current sustained through the arc in the main switch (110).
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