KR20090026900A - Instant current limiter using a magnet switching for dc circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직류 차단기에 관한 것으로, 특히 직류 차단기의 전류 차단을 용이하게 하도록 자계 스위칭을 이용하여 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시키는 순간 전류 제한기에 관한 것이다. The present invention relates to a direct current circuit breaker, and more particularly to an instantaneous current limiter that instantaneously reduces the fault current immediately before the interruption by using magnetic field switching to facilitate current interruption of the direct current circuit breaker.
일반적으로 직류 차단기는 직류전력 계통에 사용되는 차단기로서, 직류 전철 변전소, 제철 및 전기화학 공장 등에 직류 전원을 공급하기 위하여 반드시 필요한 보호 장치이다. 직류전력 계통의 단락 사고 시 고장 전류에 따른 기기 손상 및 사고의 파급을 방지하여 직류 전력의 신뢰성과 안정성을 향상시키기 위해 상기 고장 전류를 차단하는 고성능 직류 차단기의 수요가 크게 증가하고 있다. In general, a DC circuit breaker is a circuit breaker used in a DC power system, and is a protection device necessary for supplying DC power to a DC train substation, an ironworks, and an electrochemical plant. In order to prevent damage to the device due to a fault current and the spread of an accident in the event of a short circuit of the DC power system, the demand for a high-performance DC circuit breaker for blocking the fault current is greatly increased.
직류 전원은 교류 전원과 달리 단락 고장이 발생된 경우 고장 전류의 증가가 대단히 빠르고 영점 전류가 존재하지 않기 때문에 상기 고장 전류의 유입 시 그 차단이 매우 어렵다는 특성이 있다. Unlike the AC power source, the DC power source has a characteristic that when a short circuit fault occurs, the increase of the fault current is very fast and zero current does not exist, so that blocking of the fault current is very difficult.
또한, 직류 차단기의 스위칭이 수행되는 접점은 허용 전류 이상의 대전류가 차단될 때 마모 또는 변형이 일어나기 때문에 수명 단축의 원인이 되며, 이를 극복 하기 위해 상기 허용 전류의 용량을 증가시키는 경우에는 막대한 추가 비용이 소요된다는 문제가 있다.In addition, the contact point at which the switching of the DC circuit breaker is performed is a cause of shortening of life because wear or deformation occurs when a large current exceeding the allowable current is cut off. There is a problem.
이에 따라 직류 차단기의 동작에 있어서, 고장 전류 유입 시 이를 직접 차단하기 보다는 직류 차단기의 성능 보전 등을 위해 고장 전류가 최대치에 이르기 전 빠른 고속 차단이 이루어짐이 바람직하다. Accordingly, in the operation of the DC circuit breaker, it is preferable to perform a fast high speed cutoff before the fault current reaches the maximum value for the performance preservation of the DC circuit breaker, rather than blocking the fault current directly.
종래의 경우 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 고장 전류가 너무 커지기 전에 약 0.02초 정도 내에 차단하는 신속 차단방식을 취하고 있다. In the related art, in order to overcome the problems described above, a quick shut-off method is adopted, which cuts off in about 0.02 seconds before the fault current becomes too large.
그러나, 이와 같은 단시간 신속 차단 방식은 고장 전류의 판정이 짧은 시간 내에 이루어져야만 가능하므로 전류 증가속도(dI/dt)와 전류 크기를 동시에 고려하여 상기 고장 전류의 판정을 수행하나, 상기와 같은 판정은 매우 민감하여 차단기의 오동작을 일으키는 원인이 되는 단점이 있다. However, such a short-time fast shutdown method is possible only when the fault current is determined within a short time, so that the fault current is determined in consideration of the current increase rate (dI / dt) and the current magnitude at the same time. It is very sensitive and has the disadvantage of causing breaker malfunction.
본 발명은 직류전력 계통의 단락 사고 시 직류 차단기의 고장 전류 차단을 용이하게 하도록 자계 스위칭을 이용하여 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시키는 직류 차단기용 순간 전류 제한기를 제공함에 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide an instantaneous current limiter for a DC circuit breaker to instantaneously reduce the fault current just before the interruption by using magnetic field switching to facilitate the fault current blocking of the DC circuit breaker in the event of a short circuit of the DC power system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 자계 스위칭을 이용한 직류 차단기용 순간 전류 제한기는, 자계 형성을 위해 권선이 감긴 제 1철심과, 상기 제 1철심과 연결되고 상기 제 1철심과 반대의 자계가 형성되도록 권선이 감긴 제 2철심으로 구성되는 철심부와; 상기 철심부에 의한 자계 회로를 단락시키기 위해 상기 철심부에 결합되는 자계 스위칭부가 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the instantaneous current limiter for a DC circuit breaker using magnetic field switching according to an embodiment of the present invention includes a first iron core wound around a winding to form a magnetic field, and a first iron core connected to the first iron core. An iron core part configured of a second iron core wound around the winding so that a magnetic field opposite to that of the second winding is formed; And a magnetic field switching unit coupled to the iron core to short-circuit the magnetic circuit by the iron core.
여기서, 상기 철심부는 직류전력 계통 회로에 고장 전류 유입 시 상기 고장 전류를 차단하는 직류 차단기에 연결되며, 상기 고장 전류가 유입된 것으로 판단된 경우, 순간적으로 상기 자계 스위칭부가 철심부에 결합됨을 특징으로 한다.Here, the iron core part is connected to a DC circuit breaker that blocks the fault current when a fault current flows into the DC power system circuit, and when it is determined that the fault current is introduced, the magnetic field switching part is momentarily coupled to the iron core part. do.
또한, 상기 자계 스위칭부는 상기 철심부의 개방된 중앙 영역에 결합되어 제 1철심 및 제 2철심과 각각 전기적으로 연결되며, 상기 자계 스위칭부가 철심부에 결합되면, 상기 철심부에 의한 자계회로는 단락되고, 전기회로는 개방됨을 특징으로 한다.The magnetic field switching unit may be coupled to an open central region of the iron core to be electrically connected to the first iron core and the second iron core, respectively. When the magnetic field switching unit is coupled to the iron core, the magnetic circuit by the iron core is short-circuited. The electrical circuit is characterized in that it is open.
이 때, 상기 자계회로의 단락 및 전기회로의 개방에 의해 상기 철심부 내의 자속 발생이 증가되고, 이에 따라 상기 자속 증가를 억제하는 역기전력이 발생되어 상기 철심부를 흐르는 고장 전류가 순간적으로 감소됨을 특징으로 한다.At this time, the occurrence of magnetic flux in the iron core portion is increased by the short circuit of the magnetic field circuit and the opening of the electric circuit, thereby generating a counter electromotive force suppressing the increase of the magnetic flux, thereby reducing the fault current flowing through the iron core portion instantaneously. do.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자계 스위칭을 이용한 직류 차단기용 순간 전류 제한기는, 직류전력 계통 회로에 고장 전류 유입 시 상기 고장 전류를 차단하는 직류 차단기에 연결되며, 자계 스위칭을 이용하여 내부의 자계회로를 단락시키고, 전기회로를 개방시킴으로써, 상기 고장 전류 유입 시 순간적으로 상기 고장 전류를 감소시킴을 특징으로 한다. The instantaneous current limiter for the DC circuit breaker using magnetic field switching according to another embodiment of the present invention is connected to a DC circuit breaker that cuts the fault current when a fault current flows into a DC power system circuit, and uses an internal magnetic circuit using magnetic field switching. By short-circuit and open the electrical circuit, it is characterized in that the fault current is instantaneously reduced when the fault current is introduced.
본 발명에 따른 자계 스위칭을 이용한 직류 차단기용 순간 전류 제한기에 의하면, 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시킴으로써, 직류 차단기의 전류 차단 충격을 크게 완화시키고 고장 전류의 차단을 용이하게 수행할 수 있다는 장점이 있다. According to the present invention, the instantaneous current limiter for a DC circuit breaker using magnetic field switching has an advantage in that the fault current immediately before the interruption is momentarily reduced, thereby greatly alleviating the current interruption shock of the DC circuit breaker and easily interrupting the fault current. There is this.
또한, 고장 전류가 실질적으로 크게 증가한 후에도 이를 순간적으로 감소시켜 안전하게 차단할 수 있도록 함으로써, 고장 판정에 시간적 여유를 가질 수 있으며, 고장 판정 오류를 획기적으로 개선할 수 있다는 장점이 있다. In addition, even after the failure current increases substantially, it is possible to reduce the instantaneously and safely shut off, thereby allowing time to have a failure determination and having an advantage of drastically improving the failure determination error.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 직류 차단기용 순간 전류 제한기가 포함된 개략적인 직류전력 계통 회로도이다. 1 is a schematic DC power system circuit diagram including an instantaneous current limiter for a DC circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 직류전력 계통 회로는, 기존의 직류전력 계통 회로와 비교할 때 직류 차단기에 순간 전류 제한기가 연결됨을 특징으로 한다. The DC power system circuit shown in FIG. 1 is characterized in that the instantaneous current limiter is connected to the DC circuit breaker as compared with the conventional DC power system circuit.
즉, 도 1에 도시된 직류전력 계통 회로(100)는, 직류 전원을 제공하는 전원부(E)(110)와, 상기 전원부에서 제공하는 직류 전원이 소비되는 부하부(Load)(130)와, 상기 직류전력 계통 회로에 단락 사고가 발생된 경우 고장 전류에 따른 기기 손상 및 사고의 파급을 방지하기 위해 상기 고장 전류를 차단하는 직류 차단기(Circuit Breaker, CB)(120) 및 상기 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시켜 상기 직류 차단기의 전류 차단 충격을 크게 완화시키고 고장 전류의 차단을 용이하게 수행토록 하는 순간 전류 제한기(140)가 연결되어 구성된다.That is, the DC
상기 직류 차단기(120)는 고장 전류가 유입된다고 판단되는 경우 스위칭을 수행하여 상기 고장 전류를 차단한다. 이 때, 급격하게 증가하는 고장 전류를 직접 차단하게 되면, 상기 직류 차단기의 스위칭이 수행되는 접점은 상기 고장 전류가 허용 전류 이상의 대전류로 유입됨에 의해 차단 시 마모 또는 변형이 일어나 수명이 크게 단축되는 문제가 발생된다.The
상기와 같이 스위칭이 수행되는 접점의 마모 또는 변형이 일어나는 것은 회로 내의 전류를 강제로 차단할 경우 스위칭 아크(switching arc)가 발생됨에 기인하며, 이는 도 1에 도시된 직류전력 계통 회로를 포함한 전기 회로가 항상 어느 정도의 인덕턴스(미도시)를 가지고 있기 때문이다. As described above, wear or deformation of the contact point at which switching is performed is caused by a switching arc when the current in the circuit is forcibly cut off. This is because the electric circuit including the DC power system circuit shown in FIG. This is because they always have some inductance (not shown).
보다 상세히 설명하면, 상기 인덕턴스에 저장된 에너지는 회로 내의 전류를 강제로 차단하는 스위칭 순간에 아크 에너지로 변환되어 순간적으로 발산되며, 이 는 상기 아크가 발생되는 부분이 스위치의 끝단 즉, 스위치의 접점 부분으로 국소 지역에 순간적으로 인덕턴스에 저장된 에너지가 방전되기 때문이다.In more detail, the energy stored in the inductance is converted into arc energy at the instant of switching forcibly cutting off the current in the circuit, and is instantly dissipated, so that the arc is generated at the end of the switch, that is, the contact portion of the switch. This is because the energy stored in the inductance is instantaneously discharged in the local area.
또한, 상기 회로의 인덕턴스에 저장된 에너지가 작더라도 매우 큰 에너지 밀도를 가지는 스파크(spark)가 발생하여 부분적으로 큰 아크 충격을 가하게 되므로, 상기 스위치의 접점 부분에 손상을 일으키는 원인이 되는 것이다. In addition, even though the energy stored in the inductance of the circuit is small, a spark having a very large energy density is generated and a large arc shock is partially applied, thereby causing damage to the contact portion of the switch.
이와 같은 문제는 상기 직류 차단기(120)에 의한 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시킴으로써 극복될 수 있으며, 이와 같이 상기 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 감소시키는 동작은 본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기(140)에 의해 수행된다. This problem can be overcome by instantaneously reducing the fault current immediately before the interruption by the
상기 순간 전류 제한기(140)는 상기 고장 전류 유입시 회로의 인덕턴스에 저장된 에너지를 상기 직류 차단기의 스위치 이외의 부분에서 흡수함으로써, 상기 스위칭이 수행되는 접점에서 발생되는 아크(arc) 충격을 상당히 완화시킬 수 있음을 특징으로 한다. The
보다 상세히 설명하면, 상기 순간 전류 제한기(140)는, 고장 전류 유입시 자계 스위칭을 수행하여 회로 내의 인덕턴스에 저장된 에너지가 대부분 자계회로에서 소비되도록 구현함으로써, 전기회로 스위치 즉, 상기 직류 차단기(140) 내의 스위치(미도시)를 개방할 경우 발생되는 아크 충격을 크게 완화시키는 역할을 한다.In more detail, the
이는 상기 자계 스위칭에 의하여 자계 회로가 단락(short)됨으로써 이에 대응하는 전기 회로가 개방(open)되는 효과를 얻을 수 있기 때문이며, 상기 자계회로 단락(short)에 의하여 전기회로가 개방되어 있는 상태에서 상기 직류전력 계통 회 로 내의 직류 차단기(120) 스위치가 동작되므로 아크 충격을 최소화할 수 있는 것이다. This is because the magnetic field circuit is shorted by the magnetic field switching, so that an electric circuit corresponding thereto can be opened, and the electric circuit is opened by the magnetic circuit short. Since the
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기(140)는 직류 차단기의 고장 전류 차단을 용이하게 하기 위해 자계 스위칭을 이용하여 차단 직전의 고장 전류를 순간적으로 0에 근사한 값으로 감소시키도록 구현됨을 특징으로 한다. Therefore, the instantaneous
이와 같이 순간 전류 제한기(140)에 의해 차단 직전의 고장 전류가 순간적으로 감소되고, 상기 직류 차단기(120) 내의 스위치를 고장 전류가 감소된 순간에 개방시킴으로써, 고장 전류 차단의 충격을 크게 완화시킬 수 있다. As described above, the fault current immediately before the interruption is momentarily reduced by the
또한, 이는 고장 전류가 실질적으로 크게 증가한 후에도 이를 순간적으로 감소시켜 안전하게 차단할 수 있도록 함으로써, 고장 판정에 시간적 여유를 가질 수 있으며, 고장 판정 오류를 획기적으로 개선할 수 있다는 장점이 있다.In addition, it is possible to safely cut off the fault current even after the fault current is substantially increased, thereby allowing time for fault determination and having an advantage of drastically improving fault determination errors.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 자계 스위칭을 이용한 직류 차단기용 순간 전류 제한기의 구성 및 동작을 설명하는 도면이다.2A and 2B are views illustrating the configuration and operation of the instantaneous current limiter for a DC circuit breaker using magnetic field switching according to an embodiment of the present invention.
즉, 도 2a는 순간 전류 제한기의 동작 전의 직류전력 계통 회로를 나타내며, 도 2b는 순간 전류 제한기의 동작 후의 직류전력 계통 회로를 나타낸다.That is, FIG. 2A shows the DC power system circuit before the operation of the instantaneous current limiter, and FIG. 2B shows the DC power system circuit after the operation of the instantaneous current limiter.
본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기(140)는 앞서 언급한 바와 같이 직류전력 계통 회로에 고장 전류가 유입된 것으로 판단된 경우 순간적으로 자계 스위칭에 의하여 자계 회로를 단락(short)시킴으로써 이에 대응하는 전기 회로를 개방(open)시키는 효과를 얻을 수 있도록 구현된다.The
이 때, 상기 전기 회로를 개방시키는 효과는 고장 전류를 순간적으로 0에 근 사한 값으로 감소시키는 것과 같은 의미이다. At this time, the effect of opening the electrical circuit is equivalent to reducing the fault current to a value close to zero instantaneously.
도 2a 및 도 2b에 도시된 순간 전류 제한기(140)는, 자계 형성을 위해 권선이 감긴 제 1철심(142)과, 상기 제 1철심과 연결되고 상기 제 1철심과 반대의 자계가 형성되도록 권선이 감긴 제 2철심(144)으로 구성되는 철심부(146)와; 철심부(146)에 의한 자계 회로를 단락시키기 위해 상기 철심부에 결합되는 자계 스위칭부(148)가 포함되어 구성된다.The instantaneous
단, 이는 하나의 실시예로서 고장 전류가 유입된 것으로 판단된 경우 순간적으로 자계 스위칭에 의하여 자계 회로를 단락(short)시킴으로써, 이에 대응하는 전기 회로를 개방(open)시키도록 구현되는 순간 전류 제한기의 구성이 상기 실시예에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.However, this is an example of an instantaneous current limiter implemented to open a corresponding electric circuit by shorting the magnetic circuit by momentarily magnetic field switching when it is determined that a fault current is introduced. It is apparent to those skilled in the art that the configuration of the present invention is not limited to the above embodiment.
먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 직류전력 계통 회로에서 사고가 발생되지 않은 경우 즉, 고장 전류가 유입되지 않은 경우에는 상기 순간 전류 제한기(140) 내의 자계회로가 개방됨으로써, 이에 대응하는 상기 순간 전류 제한기 내의 전기 회로는 단락되는 효과를 얻는다.First, as shown in FIG. 2A, when an accident does not occur in the DC power system circuit, that is, when no fault current is introduced, the magnetic field circuit in the
이는 철심부(146) 양측 즉, 제 1철심(142) 및 제 2철심(144)에 감긴 권선에 의한 각각의 인덕턴스(L1, L2)의 결합계수가 -1을 갖는 경우로, 이 경우에는 상기 L1, L2는 상기 직류전력 계통 회로에 흐르는 직류 전류에 전혀 영향을 미치지 않는다. This is a case where the coupling coefficients of the respective inductances L1 and L2 by windings wound on both sides of the
도 3a는 도 2a에 대응되는 순간 전류 제한기의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 3A is a diagram for describing an operation of an instantaneous current limiter corresponding to FIG. 2A.
도 3a를 참조하면, 직류전력 계통 회로에서 사고가 발생되지 않아 고장 전류가 유입되지 않은 경우에는 철심부(146)에 자계 스위칭부(미도시)가 결합되지 않는다.Referring to FIG. 3A, when no fault occurs in the DC power system circuit, a magnetic field switching unit (not shown) is not coupled to the
이에 따라 상기 철심부(146) 내부에서 발생되는 자계 즉, 서로 반대의 자계를 발생하도록 권선이 감긴 제 1철심(142) 및 제 2철심(144)에서 발생되는 자속는 도 3a에 도시된 바와 같이 서로 상쇄() 되며, 결과적으로 단자 A 및 B에 걸리는 역기전력()은 0이 되어 직류전력 계통 회로에 손실을 수반하지 않는 일반 회로처럼 동작한다. Accordingly, magnetic fluxes generated in the
즉, 이는 상기 순간 전류 제한기(140)의 자계회로가 개방되고, 전기회로가 단락됨을 의미하는 것으로, 상기 전류 제한기는 상기 직류전력 계통 회로에서 단락된 상태의 효과를 얻을 수 있는 것이다.That is, this means that the magnetic field circuit of the instantaneous
이에 따라, 상기 직류전력 계통 회로의 직류전원(E)(110)에 의해 흐르는 직류 전류(Idc)는 도 2a에 도시된 바와 같이 손실없이 상기 순간 전류 제한기(140) 내의 제 1철심(142) 및 제 2철심(144)에 각각 1/2로 나뉘어 흐르게 된다. Accordingly, the DC current (I dc ) flowing by the DC power source (E) 110 of the DC power system circuit, without loss, as shown in FIG. 2A, the
다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이 직류전력 계통 회로에서 사고가 발생되어 고장 전류(Ifault)가 유입된 것으로 판단된 경우에는 순간적으로 상기 순간 전류 제한기(140)의 자계 스위칭부(148)가 철심부(146)에 결합되는 자계 스위칭이 수행되어 상기 순간 전류 제한기(140) 내의 자계회로가 단락됨으로써, 이에 대응하는 상기 순간 전류 제한기(140) 내의 전기 회로는 개방되는 효과를 얻는다.Next, as shown in FIG. 2B, when an accident occurs in the DC power system circuit and it is determined that a fault current I fault is introduced, the magnetic
본 발명의 실시예의 경우 상기 자계 스위칭부(148)는 상기 철심부(146)의 개방된 중앙 영역 즉, 철심부를 구성하는 제 1철심(142)과 제 2철심(144) 사이에 결합되어 상기 철심부(146) 내에 2개의 전기적 루프를 형성한다. 상기 2개의 전기적 루프는 제 1철심(142)과 자계 스위칭부(148) 간의 루프 및 제 2철심(144)과 자계 스위칭부(148) 간의 루프를 말한다.In the embodiment of the present invention, the magnetic
이와 같이 상기 자계 스위칭부(148)가 철심부(146)에 결합되면, 상기 철심부(146) 내의 자속 발생을 증가시키게 되고, 이에 따라 상기 자속 증가를 억제하는 역기전력이 발생됨으로써, 결과적으로 상기 순간 전류 제한기(140)를 통해 흐르는 직류 전류 즉, 고장 전류가 순간적으로 감소되는 것이다.As such, when the magnetic
다시 말하면, 상기 자계 스위칭부(148)가 철심부(146)에 결합되는 자계 스위칭이 수행됨에 따라 순간 전류 제한기(140) 내의 자계회로가 단락됨으로써, 이에 대응하는 상기 순간 전류 제한기(140) 내의 전기 회로는 개방되는 효과를 얻으며, 이를 통해 상기 고장 전류가 순간적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In other words, as the magnetic field switching in which the magnetic
이 때, 상기 고장 전류 유입의 판단은 종래의 직류 차단기(120)가 구비되는 직류전력 계통 회로에서의 일반적인 방법을 사용하여도 무방하다. In this case, the determination of the inflow of the fault current may be performed using a general method in a DC power system circuit having a conventional
도 3b는 도 2b에 대응되는 순간 전류 제한기의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 3B is a diagram for describing an operation of an instantaneous current limiter corresponding to FIG. 2B.
도 3b를 참조하면, 직류전력 계통 회로에서 사고가 발생되어 고장 전류가 유입된 것으로 판단되는 경우에는 상기 자계 스위칭부(148)가 빠르게 상기 철심 부(146)에 결합된다. Referring to FIG. 3B, when it is determined that an accident occurs in a DC power system circuit and a fault current is introduced, the magnetic
이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이 철심부(146) 내의 자속 즉, 상기 철심부에 결합된 자계 스위칭부(148)로 제 1철심(142)에서 발생된 자속() 및 제 2 철심(144)에서 발생된 자속()이 더해짐으로써, 결과적으로 상기 철심부(146) 내의 자속()이 급격하게 증가된다.Accordingly, as shown in FIG. 3B, the magnetic flux generated at the
이와 같은 자속의 급격한 증가는 상기 제 1철심(142) 및 제 2철심(144)의 권선에 에 해당하는 역기전력을 발생시킨다. 이에 상기 역기전력에 의한 역전압은 매우 큰 순간 임펄스 전압 형태로 나타나며, 이와 같은 역전압에 의하여 전기 회로의 전류는 순간적으로 크게 감소하게 된다.Such rapid increase in magnetic flux is applied to the windings of the
즉, 이는 상기 순간 전류 제한기(140)의 자계회로가 단락되고, 전기회로가 개방됨을 의미하는 것으로, 상기 전류 제한기는 상기 직류전력 계통 회로에서 개방된 상태의 효과를 얻을 수 있는 것이다. That is, this means that the magnetic field circuit of the instantaneous
이에 따라, 상기 직류전력 계통 회로에 유입된 고장 전류는 순간적으로 0에 근사한 값으로 감소되며, 이 순간에 직류 차단기 내의 스위치를 개방시키면 전류 차단의 충격을 크게 완화시킬 수 있으며, 직류전원 계통 사고 시 큰 고장 전류도 비교적 용이하게 차단할 수 있게 된다. Accordingly, the fault current flowing into the DC power system circuit is instantaneously reduced to a value close to zero, and opening the switch in the DC circuit breaker at this moment can greatly alleviate the impact of the current interruption. Large fault currents can also be blocked relatively easily.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기를 이용하여 고장 전류를 순간적으로 감소시킨 결과를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a result of instantaneously reducing a fault current using an instantaneous current limiter according to an embodiment of the present invention.
단, 도 4는 도 1에 도시된 바와 같은 직류전력 계통 회로(100)에서, 전원부(E)(110)를 통해 30V의 직류 전압이 인가된 경우를 그 예로 설명한다.4 illustrates a case in which a DC voltage of 30 V is applied through the power
도 4를 참조하면, 상기 30V의 직류 전압 인가에 의해 상기 직류전력 계통 회로에는 약 1800mA의 전류가 흐르게 되는데, 이 때 순간 전류 제한기가 동작함에 따라 상기 전류가 순간적으로 크게 감소됨을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, when the DC voltage of 30 V is applied, a current of about 1800 mA flows in the DC power system circuit. At this time, as the instantaneous current limiter operates, the current decreases momentarily.
즉, 순간 전류 제한기 내의 철심부와 스위칭부를 결합하게 되면, 순간적으로 약 30 ~ 50msec 동안 전류 기울기(dI/dt)가 음(-)으로 진행되며, 이 때, 전류의 크기는 500mA 즉, 상기 순간 전류 제한기가 동작되기 전 전류의 약 70% 정도까지 감소됨을 확인할 수 있다. That is, when the iron core and the switching unit in the instantaneous current limiter are coupled, the current slope dI / dt is negatively negative for about 30 to 50 msec. At this time, the magnitude of the current is 500 mA. It can be seen that the instantaneous current limiter is reduced by about 70% of the current before operating.
이 때, 철심부를 구성하는 제 1철심 및 제 2철심의 투자율(μ)이 무한대(∞)인 이상적인 경우를 가정하면, 상기 순간적으로 감소된 전류는 0mA가 된다.At this time, assuming an ideal case in which the magnetic permeability μ of the first iron core and the second iron core constituting the iron core is infinity (∞), the instantaneously reduced current becomes 0 mA.
따라서, 상기 직류전력 계통 회로에 고장 전류가 유입된 경우를 가정하여, 상기 고장 전류가 유입된 경우에 순간 전류 제한기가 동작되면 유입된 고장 전류가 순간적으로 0에 근사한 값으로 감소됨을 확인할 수 있다. Therefore, assuming that a fault current flows into the DC power system circuit, it can be seen that when the fault current flows, when the instantaneous current limiter is operated, the fault current flowed in is instantaneously reduced to a value close to zero.
본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기는 기존의 직류 차단기가 사용되는 모든 분야에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 구조나 구동원리가 매우 간단하다는 장점을 갖는다. The instantaneous current limiter according to an embodiment of the present invention can be applied to all fields in which a conventional DC circuit breaker is used, and has an advantage of a very simple structure or driving principle.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지 식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 직류 차단기용 순간 전류 제한기가 포함된 개략적인 직류전력 계통 회로도.1 is a schematic DC power system circuit diagram including an instantaneous current limiter for a DC circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 자계 스위칭을 이용한 직류 차단기용 순간 전류 제한기의 구성 및 동작을 설명하는 도면.2A and 2B are views for explaining the configuration and operation of the instantaneous current limiter for a DC circuit breaker using magnetic field switching according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a 및 도 2b에 대응되는 순간 전류 제한기의 동작을 설명하기 위한 도면.3A and 3B are views for explaining the operation of the instantaneous current limiter corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 순간 전류 제한기를 이용하여 고장 전류를 순간적으로 감소시킨 결과를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a result of instantaneously reducing a fault current using an instantaneous current limiter according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
140 : 순간 전류 제한기 142 : 제 1철심140: instantaneous current limiter 142: first iron core
144 : 제 2철심 146 : 철심부144: second iron core 146: iron core
148 : 자계 스위칭부148: magnetic field switching unit
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KR100285600B1 (en) * | 1998-10-20 | 2001-04-02 | 주백 | Superconducting fault current limiting device with damping element |
KR100451340B1 (en) * | 2002-01-17 | 2004-10-08 | 이성룡 | High-Tc Superconducting Fault Current Limiter of DC-Reactor Type By the Flux-Lock Model |
JP3777424B2 (en) * | 2002-11-27 | 2006-05-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Current limiter |
KR100505054B1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-08-02 | 엘에스산전 주식회사 | Resistive type superconducting fault current limiter |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015099470A1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | 주식회사 효성 | Direct current circuit breaker using magnetic field |
US10229794B2 (en) | 2013-12-26 | 2019-03-12 | Hyosung Heavy Industries Corporation | Circuit breaker for interrupting DC current using magnetic field |
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