KR101679722B1 - Ｄｃ 차단기 - Google Patents

Ｄｃ 차단기 Download PDF

Info

Publication number
KR101679722B1
KR101679722B1 KR1020130168917A KR20130168917A KR101679722B1 KR 101679722 B1 KR101679722 B1 KR 101679722B1 KR 1020130168917 A KR1020130168917 A KR 1020130168917A KR 20130168917 A KR20130168917 A KR 20130168917A KR 101679722 B1 KR101679722 B1 KR 101679722B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
line
current
thyristor
circuit
thr1
Prior art date
Application number
KR1020130168917A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150078990A (ko
Inventor
김병철
정영환
Original Assignee
주식회사 효성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020130168917A priority Critical patent/KR101679722B1/ko
Priority to PCT/KR2014/013069 priority patent/WO2015102385A1/ko
Publication of KR20150078990A publication Critical patent/KR20150078990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101679722B1 publication Critical patent/KR101679722B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc

Abstract

본 발명은 단방향 반도체 스위치를 이용하여 기계식 스위치를 기준으로 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있는 DC 차단기에 관한 것으로, 제1직류 선로가 일측에 연결되며 타측에 도전성 스위치 연결부재가 연결되는 제1기계식 스위치와, 상기 도전성 스위치 연결부재가 일측에 연결되며 타측에 제2직류 선로가 연결되는 제2기계식 스위치와, 상기 도전성 스위치 연결부재와 접지 사이에 연결되며, 고장 전류 발생 시 정상 전류가 유입되는 제1기계식 스위치나 제2기계식 스위치로 공진전류를 주입하여 전류가 제로가 되도록 하는 단방향 전력제어 스위칭 회로를 포함한다.

Description

ＤＣ 차단기{Direct current circuit breaker}
본 발명은 DC 차단기에 관한 것으로서, 특히 단방향 반도체 스위치를 이용하여 기계식 스위치를 기준으로 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있는 DC 차단기에 관한 것이다.
DC 차단기(Direct Current circuit breaker)는 고전압 송전선로로 사용되는 직류 선로에 고장발생시 고장전류를 차단하기 위해 사용된다. 고전압에 사용되는 직류 선로는 고전압 직류(HVDC: High Voltage Direct Current) 송전 시스템의 50㎸ 이상의 고전압 송전선로나 중간전압 직류 배전 시스템의 50㎸ 이하의 중간전압 배전선로로 사용된다.
DC 차단기는 직류 선로에 고장발생시 고장전류를 차단하기 위해 기계식 스위치가 구비된다. 기계식 스위치는 고전압 직류 송전 시스템이나 중간전압 직류 배전 시스템에 고장전류가 발생되면 고장이 발생된 시스템이 정상적인 시스템에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 개방되어 고장전류를 차단한다. 기계식 스위치는 고장전류의 차단을 위해 개방 시 고전압으로 인해 단자에 아크(arc)가 발생될 수 있으며, 아크가 발생되면 아크를 통해 고장전류가 지속적으로 흐르게 되어 고장전류를 차단하지 못한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술이 한국등록특허 제1183508호에 공개되어 있다. 한국등록특허 제1183508호는 전류 차단 디바이스에 관한 것으로, 하나 이상의 인터럽터, 서지 어레스터(surge arrester) 및 공진 회로로 이루어진다.
하나 이상의 인터럽터는 각각 기계식 스위치로 사용되며, 각각 제1전류 경로에 배열되어 인터럽터를 통해 유입되는 전류를 차단하기 위해 인터럽터의 폐쇄(closing) 위치로부터 개방(opening) 위치로 서로에 대해 이동 가능한 콘택들을 갖는다. 서지 어레스터는 공진 회로와 병렬로 접속되고, 콘택들의 분리시 인터럽터에 걸리는 전압이 소정 값에 도달할 때 통전하기 시작하며, 제1전류 경로의 인터럽터에 걸리는 전압의 존재의 결과로서 직류 전류가 제1전류 경로에 접속된 다른 제2전류 경로로 방향을 바꿀 때까지 통전되도록 한다. 공진 회로는 인터럽터와 병렬로 접속되고, 직렬로 접속된 캐패시터와 인덕터로 이루어지며, 콘택들이 분리될 때 인터럽터를 통해 유입되는 전류를 제로(zero)로 만들어 인터럽터를 통해 유입되는 전류를 차단할 수 있도록 직류 전류 상에 중첩되는 발진 전류를 생성한다.
한국등록특허 제1183508호와 같은 종래의 DC 차단기는 하나의 공진 회로가 하나의 기계식 스위치와 연결됨으로써 기계식 스위치를 기준으로 어느 한 방향으로 유입되는 고장 전류만을 차단하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제1183508호(등록일: 2012.09.11)
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단방향 반도체 스위치를 이용하여 기계식 스위치를 기준으로 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있는 DC 차단기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제품의 동작 신뢰성을 개선시킬 수 있는 DC 차단기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제조 원가를 절감할 수 있는 DC 차단기를 제공함에 있다.
본 발명의 DC 차단기는 제1직류 선로가 일측에 연결되며 타측에 도전성 스위치 연결부재가 연결되는 제1기계식 스위치와; 상기 도전성 스위치 연결부재가 일측에 연결되며 타측에 제2직류 선로가 연결되는 제2기계식 스위치와; 상기 도전성 스위치 연결부재와 접지 사이에 연결되며, 고장 전류 발생 시 정상 전류가 유입되는 제1기계식 스위치나 제2기계식 스위치로 공진전류를 주입하여 전류가 제로가 되도록 하는 단방향 전력제어 스위칭 회로; 를 포함하고, 상기 단방향 전력제어 스위칭 회로는, 상기 도전성 스위치 연결부재에 연결되는 제1 싸이리스터(THR1)와, 상기 제1 싸이리스터(THR1)와 직렬로 연결되는 LC 공진회로와, 상기 제1 직류선로 또는 제2 직류선로로부터 정상전류를 상기 LC 공진회로로 공급하는 제2 싸이리스터(THR2)로 구성되고, 상기 제1 싸이리스터(THR1)는 애노드단자(A1), 캐소드단자(K1) 및 게이트 단자(G1)가 구비되며, 상기 애노드단자(A1)는 상기 LC 공진회로에 연결되고, 상기 캐소드단자(K1)는 상기 도전성 스위치 연결부재와 연결되며, 상기 게이트단자(G1)는 트리거 신호를 수신받아 상기 LC 공진회로로부터 출력되는 공진전류를 고장전류가 발생 시 정상전류가 유입되는 제1 직류 선로 또는 제2 직류 선로로 전달하고, 상기 제2 싸이리스터(THR2)는 상기 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1)와 제1 직류 선로 사이 또는 상기 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1)와 제2직류 선로 사이에 연결되고, 상기 제2 싸이리스터(THR2)는 애노드단자(A2), 캐소드단자(K2) 및 게이트 단자(G2)가 구비되고, 상기 캐소드단자(K2)는 상기 LC 공진회로와 상기 제1 싸이리스터의 애노드단자(A1) 사이에 연결되고, 상기 애노드단자(A2)는 상기 제1 직류선로 또는 제2 직류 선로와 연결되며, 상기 게이트단자(G2)는 트리거 신호를 수신받아 정상상태에서는 온(ON)되어 상기 제1 직류 선로 또는 제2 직류 선로로부터 유입되는 정상전류가 상기 제2 싸이리스터를 통해 상기 LC 공진회로로 전달되도록 하고 고장발생 시에는 오프(OFF)된다.
본 발명은 DC 차단기는 단방향 반도체 스위치를 이용하여 기계식 스위치를 기준으로 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있는 이점이 있고, 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제품의 동작 신뢰성을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다. 동작시 고장전류가 제거되지 않으면 재차 차단동작을 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 차단기의 회로도,
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 DC 차단기의 동작 상태를 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 차단기의 동작 상태를 나타낸 파형도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 DC 차단기의 회로도.
도 1에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 차단기는 제1기계식 스위치(10), 제2기계식 스위치(20) 및 단방향 전력제어 스위칭 회로(30)로 구성된다.
제1기계식 스위치(10)는 제1직류 선로(DCL1)가 일측에 연결되며 타측에 도전성 스위치 연결부재(SCL)가 연결되며, 제2기계식 스위치(20)는 도전성 스위치 연결부재(SCL)가 일측에 연결되며 타측에 제2직류 선로(DCL2)가 연결된다. 단방향 전력제어 스위칭 회로(30)는 상기 도전성 스위치 연결부재(SCL)와 접지(GND) 사이에 연결되며, 고장 전류(Ifault: 도 2에 도시됨) 발생 시 정상 전류(Id: 도 2에 도시됨)가 유입되는 제1기계식 스위치(10)나 제2기계식 스위치(10)로 공진전류(Ilc: 도 3 및 도 4에 도시됨)를 주입하여 전류가 제로(Iz: 도 4에 도시됨)가 되도록 한다. 즉, 단방향 전력제어 스위칭 회로(30)는 고장 전류(Ifault) 발생 시 정상 전류(Id: 도 2에 도시됨)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 도전성 스위치 연결부재(SCL)를 통해 단방향(한 방향)으로 공진전류(Ilc: 도 3 및 도 4에 도시됨)를 유입시켜 전류가 제로(zero)(Iz: 도 4에 도시됨)가 되도록 함에 의해 정상 전류(Id)가 유입되는 제1기계식 스위치(10)나 제2기계식 스위치(20)의 개방작동 시 아크가 발생되지 않도록 한다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 DC 차단기의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1기계식 스위치(10)는 도 1에 도시된 일 실시 예에서와 같이 접점단자(11)와 스위칭 접점단자(12)로 이루어진다.
접점단자(11)는 제1기계식 스위치(10)의 일측에 위치되도록 제1직류 선로(DCL1)가 연결되며, 제1직류 선로(DCL1)를 통해 정상 정류(Id)가 공급되는 경우에 제1기계식 스위치(10)가 닫힌 상태에서 정상 정류(Id)가 스위칭 접점단자(12)로 공급되도록 한다. 스위칭 접점단자(12)는 제1기계식 스위치(10)의 타측에 위치되도록 도전성 스위치 연결부재(SCL)가 연결되며, 접점단자(11)로부터 공급되는 정상 전류(Id)를 도전성 스위치 연결부재(SCL)로 전달한다. 즉, 제1기계식 스위치(10)는 제2직류 선로(DCL2)에 고장 전류(Ifault)가 발생되고 제1직류 선로(DCL1)로 유입되는 전류가 제로(Iz)가 되면 접점단자(11)와 스위칭 접점단자(12)의 연결 상태를 해제하여 개방시킴으로써 제1직류 선로(DCL1)로 제2직류 선로(DCL2)에서 발생된 고장 전류(Ifault)가 유입되는 것을 차단한다.
제2기계식 스위치(20)는 도 1에서와 같이 접점단자(21)와 스위칭 접점단자(22)로 이루어진다.
접점단자(21)는 제2기계식 스위치(10)의 일측에 위치되도록 도전성 스위치 연결부재(SCL)가 연결되며, 제1직류 선로(DCL1)를 통해 정상 정류(Id)가 공급되는 경우에 정상 정류(Id)를 공급받아 스위칭 접점단자(22)로 전달한다. 스위칭 접점단자(22)는 제2기계식 스위치(20)의 타측에 위치되도록 제2직류 선로(DCL2)가 연결되며, 접점단자(21)로부터 공급되는 정상 전류(Id)를 제2직류 선로(DCL2)로 전달하거나, 제2직류 선로(DCL2)를 정상 전류(Id)가 공급되는 경우에 정상 전류(Id)를 접점단자(21)로 전달하여 제1기계식 스위치(10)로 공급되도록 한다. 이러한 제2기계식 스위치(20)는 제1직류 선로(DCL1)로 고장 전류(Ifault)가 발생되면 전술한 제1기계식 스위치(10)와 같이 접점단자(21)와 스위칭 접점단자(22)의 연결 상태를 해제하여 개방시킴으로써 제2직류 선로(DCL2)로 제1직류 선로(DCL1)에서 발생된 고장 전류(Ifault)가 유입되는 것을 차단한다.
단방향 전력제어 스위칭 회로(30)는 도 1에서와 같이 제1 단방향 반도체 스위치소자(31), LC 공진회로(32), 제2 단방향 반도체 스위치소자(33)로 구성된다.
제1 단방향 반도체 스위치소자(31)는 도전성 스위치 연결부재(SCL)에 연결되며, 고정 전류(Ifault) 발생 시 공진전류(Ilc)를 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 전달하여 유입되는 전류가 제로(Iz)가 되도록 한다. 이러한 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)는 공진전류(Ilc)를 고장 전류(Ifault) 발생 시 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 전달하기 위해 온/오프(on/off)가 가능한 반도체 소자로서, 예컨대 제1 싸이리스터(THR1: thyristor)가 사용될 수 있다.
제1 싸이리스터(THR1)는 고장 전류(Ifault)가 발생 시 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)에 연결된 제1기계식 스위치(10)나 제2직류 선로(DCL2)에 연결된 제2기계식 스위치(20)로 공진전류(Ilc)를 주입하여 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 유입되는 전류를 제로(Iz)로 하며, 캐소드단자(K) 애노드단자(A) 및 게이트단자(G)가 구비된다.
제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A)는 LC 공진회로(32)와 연결되며, 캐소드단자(K)는 도전성 스위치 연결부재(SCL)와 연결된다. 게이트단자(G)는 제어기(도시 않음)와 연결되어 제어기로부터 트리거 신호(미도시)가 수신되면 활성화되어 고장 전류(Ifault) 발생 시 LC 공진회로(32)로부터 출력되는 공진전류(Ilc)를 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 전달하여 전류를 제로(Iz)로 만든다.
LC 공진회로(32)는 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)와 직렬로 연결되어 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)를 통해 유입되는 정상 전류(Id)를 공급받아 충전하며, 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)의 트리거시 충전된 전류를 이용하여 공진전류(Ilc) 즉, LC 공진전류를 발생하여 출력하며, 커패시터(C)와 인덕터(L)로 이루어진다. 커패시터(C)는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)를 통해 공급되는 정상 전류(Id)를 수신받아 충전하며, 인덕터(L)는 커패시터(C)와 직렬로 연결되어 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)의 활성화시 공진전류(Ilc)를 발생하여 출력한다. 이러한 구성을 갖는 LC 공진회로(32)에서 출력되는 공진전류(Ilc)는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)에 유입되는 정상 전류(Id)보다 크다. 즉, 공진전류(Ilc)는 커패시터(C)의 용량성 리액턴스와 인덕터(L)의 유도성 리액턴스가 일치되어 공진이 발생될 때 LC 공진회로(32)에서 출력되는 전류이며, 도 4에서와 같이 최대 전류가 된다.
LC 공진회로(32)는 접지(GND)와 연결되어 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)를 통해 유입되는 정상 전류(Id)가 LC 공진회로(32)로 공급되도록 한다.
제2 단방향 반도체 스위치소자(33)는 온/오프(on/off)가 가능한 반도체 소자로서, 일례로 제2 싸이리스터(thyristor)(THR2)가 사용될 수 있으며, 이러한 제2 싸이리스터(THRR2)는 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드(A)와 제1직류 선로(DCL1) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 제2 싸이리스터(THR2)는 애노드단자(A2), 캐소드단자(K2) 및 게이트 단자(G2)가 구비되고, 캐소드단자(K2)는 LC 공진회로(32)와 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1) 사이에 연결되고, 애노드단자(A2)는 제1직류 선로(DCL1)와 연결된다. 다른 예로서 도면에는 도시하지 않았으나 제2싸이리스터(THR2)는 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드(A)와 제2직류 선로(DCL2) 사이에 연결될 수도 있다. 즉, 제2싸이리스터(THR2)의 캐소드단자(K2)는 LC 공진회로(32)와 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1) 사이에 연결되고, 애노드단자(A2)는 제2직류 선로(DCL2)와 연결될 수도 있다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 DC 차단기의 동작을 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 본 발명의 DC 차단기는 정상 전류(Id)가 제1직류 선로(DCL1)에서 제2직류 선로(DCL2)로 공급되는 상태를 나타낸다. 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)에 고장 전류(Ifault)가 발생되지 않고 정상 전류(Id)가 공급되면 제1기계식 스위치(10)와 제2기계식 스위치(20)에 각각 구비되는 접점단자(11,21)와 스위칭 접점단자(12,22)는 서로 연결된 상태가 된다.
접점단자(11,21)와 스위칭 접점단자(12,22)가 서로 연결되면 정상 전류(Id)는 제1직류 선로(DCL1), 제1기계식 스위치(10), 도전성 스위치 연결부재(SCL) 및 제2기계식 스위치(20)를 통해 제2직류 선로(DCL2)로 공급된다. 여기서 도전성 스위치 연결부재(SCL)는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)와 동일한 선로가 사용되거나 금속 플레이트 등이 사용된다. 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)에 정상 전류(Id)가 공급되면 정상 전류(Id)는 도 2에 도시된 굵은 선으로 도시된 화살표방향으로 흘러 의해 LC 공진회로(32)의 커패시터(C)에 충전된다.
커패시터(C)의 충전이 완료된 상태에서 도 3에서와 같이 제2직류 선로(DCL2)에 고장 전류(Ifault)가 발생되면 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)로 사용되는 제1 싸이리스터(THR1)가 활성되어 턴온(turn on)되며, 제1 싸이리스터(THR1)의 활성화는 제어기로부터 출력되는 트리거 신호(미도시)를 수신받아 활성화된다. 제1 싸이리스터(THR1)가 활성화되어 턴온되면 커패시터(C)에 충전된 전압에 의해 LC 공진회로(32)에서 공진전류(Ilc)가 발생되고, 발생된 공진전류(Ilc)는 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)로 주입되어 제1직류 선로(DCL1)에 유입되는 전류를 제로(Iz)로 만든다. 이러한 공진전류(Ilc)는 제1기계식 스위치(10)와 제2기계식 스위치(20) 사이에 연결된 도전성 스위치 연결부재(SCL) 및 제1기계식 스위치(10)를 통해 제1직류 선로(DCL1)로 전달된다.
제1직류 선로(DCL1)로 유입되는 전류가 제로(Iz)가 되면 제1직류 선로(DCL1)에 연결된 제1기계식 스위치(10)를 개방시켜 고장 전류(Ifault)가 제1직류 선로(DCL1)로 유입되는 것을 차단한다. 제1기계식 스위치(10)의 개방 시 제1직류 선로(DCL1)로 유입되는 전류를 제로(Iz)로 함으로써 접점단자(11)와 스위칭 접점단자(12)의 연결상태를 해제시켜 개방 시 아크(arc) 발생 없이 고장 전류(Ifault)가 제1직류 선로(DCL1)로 유입되는 것을 차단하게 된다. 즉, 도 4에서와 같이 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)에 고장 전류(Ifault)가 발생되면 정상 전류(Id)가 유입되는 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 공진전류(Ilc)를 발생시켜 주입시킴으로써 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)에 유입되는 전류를 제로(Iz)로 만든다. 도 4에 도시된 그래프는 세로축이 전류량(Ampare)를 나타내며, 가로축은 시간을 나타낸다.
제1직류 선로(DCL1)에 고장 전류(Ifault)가 발생되면 전술한 방법과 동일한 방법을 통해 제2직류 선로(DCL2)에 유입되는 전류를 제로(Iz)로 만든 후 제2직류 선로(DCL2)에 연결된 제2기계식 스위치(20)를 개방시킴으로써 아크 발생을 제거한 상태에서 제2직류 선로(DCL2)로 고장 전류(Ifault)가 유입되는 것을 차단한다.
고장 전류(Ifault)가 차단된 후 고장 전류(Ifault)가 발생된 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)로 정상 전류(Id)가 유입되면 도 2에 도시된 굵은 선과 같이 정상 전류(Id)는 LC 공진회로(32)의 커패시터(C)를 충전하여 다음 고장 전류(Id) 발생 시 공진 전류(Ilc)를 발생시키며, 이러한 반복적인 동작을 통해 제1직류 선로(DCL1)나 제2직류 선로(DCL2)를 안전하고 신뢰성 있게 관리할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 DC 차단기는 반도체 스위치를 이용하여 기계식 스위치를 기준으로 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있고, 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제품의 동작 신뢰성을 개선시킬 수 있으며, 하나의 단방향 반도체 스위치를 이용하여 양방향으로 발생된 고장 전류를 차단할 수 있도록 함으로써 DC 차단기의 구조를 단순화하여 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 DC 차단기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예로서, 도 1에 도시된 일 실시 예와 비교할 때 제2 단방향 반도체 스위치소자(33')가 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)에 병렬로 연결되어 있다. 이때, 제2 단방향 반도체 스위치소자(33')는 제1 단방향 반도체 스위치소자(31)와 역방향으로 연결된다. 이러한 제2 단방향 반도체 스위치소자(33')는 도 1에 도시된 제2 단방향 반도체 스위치소자(33)와 동일하게 DC 선로의 전류를 공진회로(32)의 커패시터(C)로 제공하도록 하여 커패시터(C)를 충전시키도록 한다.
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.
10: 제1기계식 스위치 20: 제2기계식 스위치
30: 단방향 전력제어 스위칭 회로 31: 제1 단방향 반도체 스위치소자
32: LC 공진회로 33: 제2 단방향 반도체 스위치소자
40: 제어기

Claims (9)

  1. 제1직류 선로가 일측에 연결되며 타측에 도전성 스위치 연결부재가 연결되는 제1기계식 스위치와;
    상기 도전성 스위치 연결부재가 일측에 연결되며 타측에 제2직류 선로가 연결되는 제2기계식 스위치와;
    상기 도전성 스위치 연결부재와 접지 사이에 연결되며, 고장 전류 발생 시 정상 전류가 유입되는 제1기계식 스위치나 제2기계식 스위치로 공진전류를 주입하여 전류가 제로가 되도록 하는 단방향 전력제어 스위칭 회로; 를 포함하고,
    상기 단방향 전력제어 스위칭 회로는, 상기 도전성 스위치 연결부재에 연결되는 제1 싸이리스터(THR1)와, 상기 제1 싸이리스터(THR1)와 직렬로 연결되는 LC 공진회로와, 상기 제1 직류선로 또는 제2 직류선로로부터 정상전류를 상기 LC 공진회로로 공급하는 제2 싸이리스터(THR2)로 구성되고,
    상기 제1 싸이리스터(THR1)는 애노드단자(A1), 캐소드단자(K1) 및 게이트 단자(G1)가 구비되며, 상기 애노드단자(A1)는 상기 LC 공진회로에 연결되고, 상기 캐소드단자(K1)는 상기 도전성 스위치 연결부재와 연결되며, 상기 게이트단자(G1)는 트리거 신호를 수신받아 상기 LC 공진회로로부터 출력되는 공진전류를 고장전류가 발생 시 정상전류가 유입되는 제1 직류 선로 또는 제2 직류 선로로 전달하고,
    상기 제2 싸이리스터(THR2)는 상기 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1)와 제1 직류 선로 사이 또는 상기 제1 싸이리스터(THR1)의 애노드단자(A1)와 제2직류 선로 사이에 연결되고, 상기 제2 싸이리스터(THR2)는 애노드단자(A2), 캐소드단자(K2) 및 게이트 단자(G2)가 구비되고, 상기 캐소드단자(K2)는 상기 LC 공진회로와 상기 제1 싸이리스터의 애노드단자(A1) 사이에 연결되고, 상기 애노드단자(A2)는 상기 제1 직류선로 또는 제2 직류 선로와 연결되며, 상기 게이트단자(G2)는 트리거 신호를 수신받아 정상상태에서는 온(ON)되어 상기 제1 직류 선로 또는 제2 직류 선로로부터 유입되는 정상전류가 상기 제2 싸이리스터를 통해 상기 LC 공진회로로 전달되도록 하고 고장발생 시에는 오프(OFF)되는 DC(Direct Current) 차단기.
  2. 제1항에 있어서, 고장전류 발생 시, 상기 LC 공진회로는 제1직류 선로나 제2직류 선로로 유입되는 정상전류를 공급받아 충전하며, 상기 제1 싸이리스터(THR1)로 공진전류를 발생하여 출력하도록 하고, 상기 제1 싸이리스터(THR1)는 상기 도전성 스위치 연결부재를 통해 정상전류가 유입되는 제1직류 선로나 제2직류 선로로 상기 공진전류를 전달하여 상기 제1 및 제2 직류 선로에서의 전류가 제로가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 DC 차단기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 싸이리스터(THR1)는,
    고장 전류가 발생 시 상기 정상 전류가 유입되는 제1직류 선로에 연결된 제1기계식 스위치나 제2직류 선로에 연결된 제2기계식 스위치로 공진전류를 주입하여 상기 제1직류 선로나 제2직류 선로로 유입되는 전류를 제로로 하는 것을 특징으로 하는 DC 차단기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 LC 공진회로는 상기 싸이리스터(THR1)와 직렬로 연결되어 상기 제1직류 선로나 제2직류 선로를 통해 공급되는 정상 전류를 수신받아 충전하는 커패시터와;
    상기 커패시터와 직렬로 연결되어 상기 싸이리스터(THR1)의 활성화 시 공진전류를 발생하여 출력하는 인덕터로 구성되는 것을 특징으로 하는 DC 차단기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 LC 공진회로에서 출력되는 LC 공진전류는 제1직류 선로나 제2직류 선로에 유입되는 정상 전류보다 큰 것을 특징으로 하는 DC 차단기.
KR1020130168917A 2013-12-31 2013-12-31 Ｄｃ 차단기 KR101679722B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130168917A KR101679722B1 (ko) 2013-12-31 2013-12-31 Ｄｃ 차단기
PCT/KR2014/013069 WO2015102385A1 (ko) 2013-12-31 2014-12-30 Ｄｃ 차단기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130168917A KR101679722B1 (ko) 2013-12-31 2013-12-31 Ｄｃ 차단기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150078990A KR20150078990A (ko) 2015-07-08
KR101679722B1 true KR101679722B1 (ko) 2016-11-25

Family

ID=53493665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130168917A KR101679722B1 (ko) 2013-12-31 2013-12-31 Ｄｃ 차단기

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101679722B1 (ko)
WO (1) WO2015102385A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180095993A (ko) 2017-02-20 2018-08-29 전남대학교산학협력단 양방향 dc 차단기
KR20180103181A (ko) * 2016-04-19 2018-09-18 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 직류 전류 차단장치 및 제어 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101688921B1 (ko) 2015-06-22 2017-01-02 주식회사 효성 Ｄｃ 차단기
KR101794945B1 (ko) * 2015-08-24 2017-12-01 주식회사 효성 Ｄｃ 차단기
DE102015216769A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Gleichstrom-Schalteinrichtung
KR101894970B1 (ko) * 2016-12-02 2018-10-18 공주대학교 산학협력단 고전압직류용 복합형 회로차단기
CN110993403B (zh) 2017-07-24 2023-07-25 广州市金矢电子有限公司 直流灭弧电路及装置
KR102027779B1 (ko) 2018-01-11 2019-10-02 효성중공업 주식회사 Ｄｃ 차단기
KR102465165B1 (ko) * 2020-07-07 2022-11-09 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 반도체 소자로 구성된 차단기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093294A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 Toshiba Corp 真空直流遮断器
JP2005190671A (ja) 2003-12-24 2005-07-14 Toshiba Corp 直流遮断器
KR101183508B1 (ko) 2008-06-10 2012-09-20 에이비비 테크놀로지 아게 Ｄｃ 전류 차단기

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4805062A (en) * 1986-10-15 1989-02-14 Hitachi, Ltd. DC circuit breaker and method of commutation thereof
JP2734886B2 (ja) * 1992-07-10 1998-04-02 三菱電機株式会社 直流遮断器
JP2000090787A (ja) * 1998-09-17 2000-03-31 Mitsubishi Electric Corp 遮断装置およびそれを応用した直流送電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093294A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 Toshiba Corp 真空直流遮断器
JP2005190671A (ja) 2003-12-24 2005-07-14 Toshiba Corp 直流遮断器
KR101183508B1 (ko) 2008-06-10 2012-09-20 에이비비 테크놀로지 아게 Ｄｃ 전류 차단기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103181A (ko) * 2016-04-19 2018-09-18 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 직류 전류 차단장치 및 제어 방법
KR101968459B1 (ko) 2016-04-19 2019-04-11 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법
KR20180095993A (ko) 2017-02-20 2018-08-29 전남대학교산학협력단 양방향 dc 차단기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015102385A1 (ko) 2015-07-09
KR20150078990A (ko) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101679722B1 (ko) Ｄｃ 차단기
KR101688921B1 (ko) Ｄｃ 차단기
EP3091626B1 (en) High-voltage dc circuit breaker
US10176939B2 (en) High-voltage DC circuit breaker for blocking current flowing through DC lines
US8995097B2 (en) High voltage DC breaker apparatus
US9948089B2 (en) DC circuit breaker device
JP6042035B2 (ja) 直流遮断装置
KR101872869B1 (ko) 충전된 커패시터와 병렬 lc 회로를 사용한 초고속 dc 차단기
US10476255B2 (en) DC circuit breaker
US20160322177A1 (en) Bidirectional direct current circuit breaker
SE1551717A1 (en) Arrangement, system, and method of interrupting current
KR20170108140A (ko) 역전류 발생을 구비한 dc 회로 차단기
CN111937110B (zh) 开关设备
US20190027327A1 (en) Direct current circuit breaker
US10418210B2 (en) DC circuit breaker
CN102780201A (zh) 用于中断dc电流通路中电流流动的电路和方法
US10490365B2 (en) Direct-current switching device
JP2018533835A (ja) 電流の強制振動を用いた、高電圧ｄｃネットワーク用の回路遮断器
US20230420928A1 (en) Direct current circuit breaker and protection system
CN114467161B (zh) 直流断路器
KR102615108B1 (ko) 진공 갭 스위치를 이용한 역전류 주입형 직류 전류 차단 장치 및 방법
WO2018198552A1 (ja) 直流遮断装置
CN203747398U (zh) 一种交流电路分合装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190715

Year of fee payment: 4