WO2015099468A1 - 양방향 직류 차단장치 - Google Patents

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WO2015099468A1
WO2015099468A1 PCT/KR2014/012857 KR2014012857W WO2015099468A1 WO 2015099468 A1 WO2015099468 A1 WO 2015099468A1 KR 2014012857 W KR2014012857 W KR 2014012857W WO 2015099468 A1 WO2015099468 A1 WO 2015099468A1
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WO
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main switch
current
circuit
charging
capacitor
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PCT/KR2014/012857
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English (en)
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Inventor
황휘동
정영환
김남경
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주식회사 효성
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order

Definitions

  • the present invention relates to a bidirectional DC circuit breaker, and more particularly, to a bidirectional DC circuit breaker for blocking a bidirectional fault current flowing in a DC line when a fault occurs on one side or the other side of a DC line for transmission or distribution.
  • a bidirectional DC breaker is a switching device capable of blocking a current flowing through a high voltage transmission line of about 50 mA or more, such as a high voltage direct current (HVDC) transmission system. That is, the bi-directional DC blocking device is installed on the DC line serves to block the failure current is not provided to the side where the failure occurs when a failure occurs on one side or the other side.
  • HVDC high voltage direct current
  • the present invention can also be applied to a medium voltage DC power distribution system having a DC voltage level of about 1 to 50 mA.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1984-068128 shown in FIG. 1 uses an arc generated during the switching operation of the main switch CB in a bidirectional DC circuit breaker to block a fault current Idc to block a fault current Idc.
  • a fault current Idc I DC + Ip
  • I DC DC current
  • the resonance current Ip becomes a vibrating current due to the resonance, and the vibration current Ip gradually increases along the main switch CB.
  • the arc of the main switch CB is extinguished when the negative resonant current -Ip becomes larger than I DC and the fault current Idc becomes a zero current.
  • An object of the present invention is to provide a bidirectional DC blocking device that can completely block the fault current in the main switch even if the resonant current is not applied to the main switch in the bidirectional DC blocking device.
  • another object of the present invention is to provide a bidirectional DC blocking device for blocking fault current through an arc by artificially creating a current zero to remove an arc generated in the main switch when the main switch is blocked in the bidirectional DC blocking device.
  • another object of the present invention is to provide a bidirectional DC blocking device capable of blocking bidirectional fault currents in a high voltage DC line.
  • a main switch installed at the DC line and opened when a failure occurs at one side or the other side of the DC line to cut off the current of the DC line;
  • An L / C circuit including a capacitor and a reactor connected in parallel with the main switch 110 and connected in series with each other;
  • a charging switching element connected in series with the L / C circuit and switching to supply a charging current for charging the capacitor;
  • First and second switching devices forming a first closed circuit between the L / C circuit and the main switch and switching a flow of current in a first direction;
  • third and fourth switching devices that form a second closed circuit between the L / C circuit and the main switch and switch the flow of current in a second direction.
  • an arc generated in the main switch by supplying a current to the main switch in the first or second direction by a voltage charged in the capacitor when the main switch is opened.
  • the charging current further comprises a charging resistor (Rc) provided between the L / C circuit and the ground (GND) for charging the capacitor 131 by the charging current.
  • a charging resistor Rc
  • GND ground
  • the charging switching element and the first to fourth switching elements respectively, includes a power semiconductor switch capable of turning on or turning on / off control.
  • the diode further includes a diode installed on the second closed circuit to conduct current only in the second direction.
  • the second closed circuit further comprises a nonlinear resistor connected in series with the diode.
  • the first and second switching devices are connected to each of the L / C circuit and the main switch one by one on the first closed circuit to conduct current in the first direction.
  • the third and fourth switching elements are connected to both ends of the L / C circuit and the main switch one by one on the second closed circuit to conduct current in the second direction.
  • the charging switching element is turned on when the main switch is closed to conduct a charging current to the capacitor and is turned off when the main switch is opened due to a failure on one side or the other side, and is supplied to the capacitor. .
  • the first and second switching devices when an arc occurs when the main switch is opened, the first and second switching devices are turned on and the current flows to the main switch in the first direction by the voltage Vc charged in the capacitor. Is supplied and zero current is generated in the main switch by the supplied current so that the arc generated in the main switch is extinguished.
  • the current supplied to the main switch is opposite in direction to the fault current sustained through the arc in the main switch and is larger in magnitude.
  • the third and fourth switching devices are turned on and the current flows to the main switch in the second direction by the voltage Vc charged in the capacitor. Is supplied and becomes zero current in the main switch by the supplied current, and the arc generated in the main switch 110 is extinguished.
  • the current supplied to the main switch is opposite in direction to the fault current sustained through the arc in the main switch and is larger in magnitude.
  • the charging switching element when the arc is extinguished in the main switch, the charging switching element is turned on to allow the capacitor to be charged, and when the charging of the capacitor is completed, the main switch is closed to form a reclose.
  • the present invention allows the arc to be extinguished quickly when an arc occurs during the switching operation of the main switch in the bidirectional DC circuit breaker to completely block the fault current.
  • the blocking time can be shortened.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional DC circuit breaker.
  • FIG. 2 is a block diagram of a bidirectional DC blocking device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the current flow in the bidirectional DC blocking device in a steady state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a fault current blocking process in a bidirectional DC circuit breaker when a fault occurs on one side of a high voltage DC line according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a fault current blocking process in a bidirectional DC circuit breaker when a fault occurs on the other side of the high-voltage DC line according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a bidirectional DC blocking device according to an embodiment of the present invention.
  • the bidirectional DC blocking device 100 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 block the DC line 10 in order to prevent a fault current from flowing into a circuit in which a fault occurs when a fault occurs in one side A or the other side B. To this end, the main switch 110 is closed in the normal state and is opened when a failure occurs.
  • the main switch 110 is controlled by the control signal of the control unit (not shown).
  • the first nonlinear resistor 120 is connected to the main switch 110 in parallel to prevent excessive voltage above the rated voltage from being applied to both ends of the bidirectional DC circuit breaker 100 when the main switch 110 is opened. When the high voltage by is caught on both ends of the bidirectional DC blocking device 100 above the predetermined reference value is automatically turned on (ON) to consume the high voltage.
  • the nonlinear resistor 120 may be implemented as, for example, a varistor.
  • the series connection of the L / C circuit 130 and the charging switching element 140 is connected in parallel to the main switch (110).
  • the L / C circuit 130 is configured by connecting the capacitor 131 and the reactor 132 in series.
  • the charging switching device 140 is switched to supply a charging current to the L / C circuit 130. That is, in the normal state, the main switch 110 is turned on in the closed state to supply the charging current supplied from one side A or the other side to the L / C circuit 130 to supply the capacitor 131. Charge it. Subsequently, when the charging of the capacitor 131 is completed, the current passing through the charging switching element 140 becomes 0 (zero) to be turned off to block the charging current from being supplied to the capacitor 131 anymore. This is to supply current to the main switch 110 at the voltage (+ Vc) precharged in the capacitor 131.
  • first and second switching devices 150 and 160 are connected to both ends of the L / C circuit 130 to form a first closed circuit through the L / C circuit 130 and the main switch 110.
  • the first and second switching devices 150 and 160 are switched so that current flows in the first direction through the first closed circuit by the charging voltage (+ Vc) charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130.
  • the third and fourth switching devices 170 and 180 are connected to both ends of the L / C circuit 130 to form a second closed circuit through the L / C circuit 130 and the main switch 110.
  • the third and fourth switching devices 170 and 180 are switched so that current flows in the second direction through the second closed circuit by the charging voltage (+ Vc) charged in the capacitor 131.
  • the device may further include a diode 190 and / or a second nonlinear resistor 200 installed on the second closed circuit to conduct current only in the second direction.
  • the diode 190 conducts the current only in the second direction on the second closed circuit and does not conduct the current in the opposite direction so that the current does not flow toward the ground when the current flows in the first direction.
  • the second nonlinear resistor 200 is connected in series to the diode 190 to eliminate the phenomenon that the energy on the B side freewheels and resonates after the fault current is blocked at the main switch 110.
  • the first closed circuit is different from the second closed circuit, and the first direction and the second direction mean the direction of the current, and indicate current flow in different directions.
  • the first and second switching elements 150 and 160 are installed in the same direction so that current flows in the first direction when turned on, and the current flows in the second direction when the third and fourth switching elements 170 and 180 also turn on. So that they are installed in the same direction.
  • the current flowing in the first and second directions is due to the charging voltage (+ Vc) charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130, and this current is the main switch (1) in the first or second direction.
  • 110 is provided so as to extinguish the arc generated in the main switch 110 when the main switch 110 is opened. To this end, the current must be supplied to the main switch 110 in a direction opposite to the current flowing through the arc generated in the main switch 110.
  • 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, the first and second switching devices 150 and 160 are turned on to flow current in the first direction, and the third and fourth switching devices 170 and 180 are turned on to flow current in the second direction.
  • the turn-on / turn-off of the first and second switching devices 150 and 160 and the third and fourth switching devices 170 and 180 may be implemented in reverse.
  • the first switching device 150 is preferably connected in parallel to the charging switching device 140.
  • the charging switching device 140 and the first to fourth switching devices 150, 160, 170, and 180 are controlled by an operation controller (not shown).
  • Such switching elements 140 to 180 may include, for example, a power semiconductor switch. These power semiconductor switches can be implemented as thyristors as turn-on controllable elements. Alternatively, a turn-on / turn-off controllable element may be implemented as, for example, GTO, IGCT, IGBT, or the like.
  • the charging resistor Rc is connected between the L / C circuit 130 and the ground GND. Through the charging resistor Rc, the capacitor 131 of the L / C circuit 130 is initially charged by the DC voltage Vc.
  • the first and second switching elements 150 and 160 are connected to both ends of the L / C circuit 130 and the main switch 110 on the first closed circuit to conduct current in the first direction.
  • the third and fourth switching devices 170 and 180 are connected to both ends of the L / C circuit 130 and the main switch 110 on the second closed circuit so as to conduct current in the second direction.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the current flow in the bidirectional DC blocking device in a steady state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) illustrates a case where current is supplied from one side A to the other side B, and (b) illustrates a case where current is supplied from the other side B to one side A.
  • the main switch 110 is closed and the charging switching device 140 is turned on and conducts, and the first to fourth switching devices 150 to 180 are turned off to turn off the current. Does not flow
  • the current supplied from one side (A) is transferred to the other side (B) via the main switch 110 along the DC line 10, and also through the switching device 140 for charging L It flows to the / C circuit 130 and the charging resistor (Rc).
  • the DC voltage + Vc is charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130.
  • a voltage charged to the capacitor 131 by a current supplied through the charging switching element 140 is denoted by + Vc. The same applies to the following.
  • the capacitor 131 of the L / C circuit 130 becomes + Vc voltage by the current supplied from one side A or the other side B. Is charged.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a fault current blocking process when a fault occurs in one side A of the bidirectional DC circuit breaker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is the other side of the bidirectional DC circuit breaker according to another embodiment of the present invention.
  • B) is a schematic diagram showing the process of breaking the fault current when a fault occurs.
  • the capacitor 131 is charged with a DC voltage of + Vc.
  • the controller detects a failure and opens the main switch 110 that was closed.
  • the main switch 110 is opened, an arc occurs between the switch terminals of the main switch 110, and the fault current continuously flows from the B side to the A side through the arc.
  • the first and second switching devices 150 and 160 are turned on while all of the third and fourth switching devices 170 and 180 are turned off, and the current is caused by the + Vc voltage charged in the capacitor 131. Is flowed in the first direction through the first switching device 150, the main switch 110 and the second switching device (160). By the current supplied in this way, the current in the main switch 110 becomes 0 (zero) and the arc is extinguished. As described above, the current supplied to the main switch 110 in the first direction is opposite in direction to the fault current sustained through the arc in the main switch 110 and is larger in size. To this end, the charging capacity of the capacitor can be determined.
  • the bidirectional DC blocking device 100 of the present invention is characterized in that the reclosing operation of the main switch 110 is possible. That is, when the fault on the A side is removed after the opening of the main switch 110, the control unit may close the main switch 110 to form a reclose in the DC line 10. If the main switch 110 is closed to form a reclosing step, if the A side fault is not removed, the above processes are repeated. This reclosing is possible because the capacitor 131 remains charged at + Vc in the L / C circuit 130 after the arc is extinguished in the main switch 110.
  • the bidirectional DC blocking device 100 supplies the current to the main switch 110 by the voltage charged in the capacitor 131 of the L / C circuit 130 to the main switch 110.
  • the arc generated in the circuit is to be extinguished to block the fault current flowing through the arc.
  • the control unit detects the failure to open the main switch 110.
  • the main switch 110 is opened, an arc occurs between the switching terminals of the main switch 110 so that a fault current continuously flows from the A side to the B side.
  • the diode 190 may be additionally installed on the second closed circuit.
  • the third switching element 170, the diode 190, the main switch 110, and the fourth It flows through the switching element 180 in the second direction.
  • the diode 190 prevents current from conducting in a direction opposite to the second direction.
  • the bidirectional DC blocking device 100 of the present invention can operate by reclosing the main switch 110. That is, when the B side fault is removed after the opening of the main switch 110, the control unit may close the main switch 110 to form a closing in the DC line 10. At this time, when the main switch 110 is closed to form a reclosing, if the B-side failure is not removed, the above processes are repeated. This reclosing is possible because the capacitor 131 remains charged at Vc in the L / C circuit 130 after the arc is extinguished in the main switch 110.
  • the bidirectional DC blocking device 100 is characterized in that it is made through the switching device 140 for charging, not the main switch CB, as shown in FIG. 1. Therefore, the current oscillation due to LC resonance is not increased as in the prior art, but in the present invention, the reverse current may be applied to the main switch by the voltage initially charged to the capacitor 131 of the L / C circuit 130. . This causes the blocking speed to increase compared to the prior art. In addition, in the prior art, the arc is extinguished at the time when the magnitude of the fault current is increased by continuously increasing the magnitude of the resonance current through LC resonance. However, in the present invention, unlike the prior art, the capacitor 131 determined according to the capacity of the capacitor 131 is used. By injecting the current in the opposite direction to the fault current flowing in the main switch 110 by the charging voltage of the main to the main switch 110 to make a zero current arc arc arc.

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Abstract

본 발명은 송전 또는 배전용 직류(DC) 선로의 일측에 고장발생시 그 DC 선로에 흐르는 고장전류를 차단하도록 하는 양방향 직류 차단장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 양방향 직류 차단장치는, 상기 DC 선로에 설치되고 상기 DC 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 개방되어 상기 DC 선로의 전류를 차단하기 위한 메인스위치, 상기 메인스위치(110)에 병렬연결되고 서로 직렬연결된 커패시터 및 리액터를 포함하는 L/C 회로, 상기 L/C 회로에 직렬연결되며 상기 커패시터를 충전하기 위한 충전전류를 공급하도록 스위칭하는 충전용 스위칭소자, 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 제1 폐회로를 형성하고 제1 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제1 및 제2 스위칭소자, 및 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 제2 폐회로를 형성하고 제2 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제3 및 제4 스위칭소자를 포함한다.

Description

양방향 직류 차단장치
본 발명은 양방향 직류 차단장치에 관한 것으로서, 특히 송전 또는 배전용 직류(DC) 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 그 DC 선로에 흐르는 양방향 고장전류를 차단하도록 하는 양방향 직류 차단장치에 관한 것이다.
통상 양방향 직류 차단장치(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, 양방향 직류 차단장치는 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.
이러한 양방향 직류 차단장치의 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.
도 1에 도시된 일본공개특허 제1984-068128호에는 양방향 직류 차단장치에서 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.
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.
본 발명은 양방향 직류 차단장치에서 메인스위치에 공진전류를 인가하지 않더라도 메인스위치에서 고장전류를 완전히 차단할 수 있도록 하는 양방향 직류 차단장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 양방향 직류 차단장치에서 메인스위치의 차단시 메인스위치에 발생한 아크를 제거하기 위한 인위적으로 전류영점을 만들어 아크를 통한 고장전류를 차단하도록 하는 양방향 직류 차단장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고전압 DC 선로에서 양방향의 고장전류를 차단할 수 있도록 하는 양방향 직류 차단장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양방향 직류 차단장치는,
상기 DC 선로에 설치되고 상기 DC 선로의 일측 또는 타측에 고장발생시 개방되어 상기 DC 선로의 전류를 차단하기 위한 메인스위치; 상기 메인스위치(110)에 병렬연결되고 서로 직렬연결된 커패시터 및 리액터를 포함하는 L/C 회로; 상기 L/C 회로에 직렬연결되며 상기 커패시터를 충전하기 위한 충전전류를 공급하도록 스위칭하는 충전용 스위칭소자; 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 제1 폐회로를 형성하고 제1 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제1 및 제2 스위칭소자; 및 상기 L/C 회로 및 메인스위치 간에 제2 폐회로를 형성하고 제2 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제3 및 제4 스위칭소자; 를 포함하고, 상기 메인스위치의 개방시 상기 커패시터에 충전된 전압에 의해 전류를 상기 제1방향 또는 제2방향으로 상기 메인스위치로 공급하여 상기 메인스위치에 발생한 아크를 소호한다.
본 발명에서, 상기 충전전류에 의해 상기 커패시터(131)의 충전을 위해 상기 L/C회로와 접지(GND) 사이에 설치된 충전저항(Rc)를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 충전용 스위칭소자 및 제1 내지 제4 스위칭소자는, 각각 턴온 또는 턴온/턴오프 제어가능한 전력 반도체 스위치를 포함한다.
본 발명에서, 상기 제2 폐회로 상에 설치되어 상기 제2방향으로만 전류를 도통시키는 다이오드를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 제2 폐회로에 상기 다이오드에 직렬연결된 비선형 저항기를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2 스위칭소자는 상기 제1 폐회로 상에서 상기 L/C 회로 및 상기 메인스위치의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 제1 방향으로 전류를 도통시킨다.
본 발명에서, 상기 제3 및 제4 스위칭소자는 상기 제2 폐회로 상에서 상기 L/C 회로 및 상기 메인스위치의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 제2 방향으로 전류를 도통시킨다.
본 발명에서, 상기 충전용 스위칭소자는 상기 메인스위치가 닫힌 상태에서 턴온되어 상기 커패시터로 충전전류를 도통시키고 상기 일측 또는 타측에 고장발생으로 상기 메인스위치가 개방될 때 턴오프되어 상기 커패시터로 공급된다.
본 발명에서, 상기 메인스위치의 개방시 아크(arc)가 발생하면, 상기 제1 및 제2 스위칭소자가 턴온되어 상기 커패시터에 충전된 전압(Vc)에 의해 상기 제1 방향으로 상기 메인스위치로 전류가 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치에서 zero 전류가 되어 상기 메인스위치에 발생된 아크가 소호되도록 한다.
본 발명에서, 상기 메인스위치로 공급되는 전류는 상기 메인스위치에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 크다.
본 발명에서, 상기 메인스위치의 개방시 아크(arc)가 발생하면, 상기 제3 및 제4 스위칭소자가 턴온되어 상기 커패시터에 충전된 전압(Vc)에 의해 상기 제2 방향으로 상기 메인스위치로 전류가 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치에서 zero 전류가 되어 상기 메인스위치(110)에 발생된 아크가 소호된다.
본 발명에서, 상기 메인스위치로 공급되는 전류는 상기 메인스위치에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 크다.
본 발명에서, 상기 메인스위치에서 아크가 소호되면 상기 충전용 스위칭소자는 턴온되어 상기 커패시터가 충전되도록 하고 상기 커패시터의 충전이 완료되면 상기 메인스위치를 닫아 재폐로를 형성한다.
본 발명은 양방향 직류 차단장치에서 메인스위치의 스위칭 동작시 아크가 발생하는 경우 빠르게 아크를 소호시킬 수 있도록 하여 고장전류를 완전히 차단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 의한 양방향 직류 차단장치에서는 단일회로로 양방향의 고장전류를 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 커패시터에 충전된 전압의 극성 반전 없이 커패시터를 방전시키므로 차단시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래의 직류 차단기의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 직류 차단장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정상상태에서 양방향 직류 차단장치에서의 전류흐름을 보이는 개요도.
도 4는 본 발명에 따른 고전압 DC 선로의 일측에 고장발생시 양방향 직류 차단장치에서의 고장전류 차단과정을 보이는 개요도.
도 5는 본 발명에 따른 고전압 DC 선로의 타측에 고장발생시 양방향 직류 차단장치에서의 고장전류 차단과정을 보이는 개요도.
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.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 직류 차단장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 직류 차단장치(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.
이러한 메인스위치(110)에 병렬로 제1 비선형 저항기(120)가 연결되어 메인스위치(110)의 개방시 정격전압 이상의 과도한 전압이 양방향 직류 차단장치(100)의 양단에 가해지지 못하도록 하기 위한 것으로서 고장에 의한 고전압이 기설정된 기준치 이상으로 양방향 직류 차단장치(100)의 양단에 걸리면 자동으로 온(ON)되어 고전압을 소모하도록 한다. 본 실시 예에서 일례로 비선형 저항기(120)는 예컨대 바리스터(varistor)로 구현될 수 있다.
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 고장측으로 흐르게 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 아크를 소호하여 고장전류를 완전히 차단하기 위해 추가적인 장치 또는 회로가 필요하게 된다.
구체적으로, L/C 회로(130) 및 충전용 스위칭소자(140)의 직렬연결이 메인스위치(110)에 병렬로 연결된다. L/C 회로(130)은 커패시터(131)와 리액터(132)가 직렬연결되어 구성된다. 충전용 스위칭소자(140)는 충전전류를 L/C 회로(130)로 공급하도록 스위칭된다. 즉, 정상상태의 경우 메인스위치(110)가 닫힌(close) 상태에서는 턴온되어 일측(A) 또는 타측(B)에서 공급되는 충전전류를 L/C 회로(130)로 공급하여 커패시터(131)를 충전시키도록 한다. 이후에, 커패시터(131)의 충전이 완료되면 충전용 스위칭소자(140)를 통과하는 전류가 0(zero)가 되어 턴오프되어 충전전류가 커패시터(131)로 더 이상 공급되는 것을 차단한다. 이는 커패시터(131)에 기충전된 전압(+Vc)으로 전류를 메인스위치(110)로 공급하기 위해서이다.
한편, L/C 회로(130)의 양단에 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)가 연결되어 L/C 회로(130)와 메인스위치(110)를 통해 제1 폐회로를 형성하도록 한다. 이러한 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 충전된 충전전압(+Vc)에 의해 제1 폐회로를 통해 제1 방향으로 전류가 흐르도록 스위칭된다. 또한, L/C 회로(130)의 양단에 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)가 연결되어 L/C 회로(130)와 메인스위치(110)를 통해 제2 폐회로를 형성하도록 한다. 이러한 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)는 커패시터(131)에 충전된 충전전압(+Vc)에 의해 제2 폐회로를 통해 제2 방향으로 전류가 흐르도록 스위칭된다. 다른 실시 예에서 제2 폐회로 상에 설치되어 제2 방향으로만 전류를 도통시키는 다이오드(190) 및/또는 제2 비선형 저항기(200)를 선택적으로 더 포함할 수도 있다. 이러한 다이오드(190)는 제2 폐회로 상에서 제2 방향으로만 전류를 도통시키며 그 반대방향으로는 도통시키지 않음으로써 제1 방향으로 전류가 흐를 때 접지쪽으로 전류가 흐르지 않도록 한다. 또한, 제2 비선형 저항기(200)는 메인스위치(110)에서의 고장전류 차단 이후에 B측의 에너지가 프리휠링(freewheeling)하면서 공진하는 현상을 없애기 위해 다이오드(190)에 직렬로 연결된다. 여기서 제1 폐회로는 제2 폐회로와 다르며 제1 방향과 제2 방향은 전류의 방향을 의미하는 것으로 서로 다른 방향의 전류 흐름을 나타낸다.
제1 및 제2 스위칭소자(150,160)은 턴온될 때 제1 방향으로 전류가 흐르도록 서로 동일한 방향으로 설치되고, 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)도 턴온될 때 제2 방향으로 전류가 흐르도록 서로 동일한 방향으로 설치된다. 이때 제1 및 제2 방향으로 흐르는 전류는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 충전된 충전전압(+Vc)에 의한 것이며, 이러한 전류는 제1 방향 또는 제2 방향으로 메인스위치(110)로 제공되어 메인스위치(110)의 개방시 메인스위치(110)에 발생된 아크를 소호하도록 한다. 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 제2 스위칭소자(150,160)가 턴온되고, 제2 방향으로 전류를 흘리고자 할 때는 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)가 턴온된다. 물론, 제1,2 스위칭소자(150,160)와 제3,4 스위칭소자(170,180)의 턴온/턴오프는 반대로 구현됨은 당연하다.
본 실시 예에서 제1 스위칭소자(150)는 충전용 스위칭소자(140)에 병렬연결됨이 바람직하다. 도면에 도시하지 않았으나 충전용 스위칭소자(140) 및 제1 내지 제4 스위칭소자(150,160,170,180)는 제어부(미도시)에 의해 그 동작(온/오프)이 제어된다. 이러한 스위칭소자들(140~180)은 일례로 전력 반도체 스위치를 포함할 수 있다. 이들 전력 반도체 스위치는 턴온(turn-on) 제어가능한 소자로서 예컨대 싸이리스터(thyristor)로 구현될 수 있다. 또는 턴온(turn-on)/턴오프(turn-off) 제어가능한 소자로서 예컨대 GTO, IGCT, IGBT 등으로 구현될 수도 있다.
나아가, 본 실시 예의 양방향 직류 차단장치(100)는 L/C 회로(130)와 접지(GND) 사이에 충전저항(Rc)이 연결된다. 이러한 충전저항(Rc)를 통해 L/C 회로(130)의 커패시터(131)가 DC 전압(Vc)만큼 초기 충전되도록 한다.
도면에서 알 수 있듯이, 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)는 제1 폐회로 상에서 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 제1 방향으로 전류를 도통시킨다. 또한, 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)는 제2 폐회로 상에서 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 제2 방향으로 전류를 도통시킨다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정상상태에서 양방향 직류 차단장치에서의 전류흐름을 보이는 개요도이다.
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. 정상상태에서 메인스위치(110)는 닫혀(close)있고 충전용 스위칭소자(140)는 온(ON)되어 도통되며, 제1 내지 제4 스위칭소자(150~180)는 오프(OFF)되어 전류가 흐르지 않는다.
따라서, (a)에서와 같이 일측(A)에서 공급되는 전류는 DC 선로(10)를 따라 메인스위치(110)를 거쳐 타측(B)으로 전달되고, 또한 충전용 스위칭소자(140)를 통해 L/C 회로(130)와 충전저항(Rc)으로 흐르게 된다. 이로써 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 DC 전압 +Vc가 충전된다. 설명의 편의상 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 충전용 스위칭소자(140)을 통해 공급되는 전류에 의해 커패시터(131)에 충전되는 전압을 +Vc로 표기한다. 이하에서도 동일하게 적용된다.
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, 타측(B)에서 공급된 전류는 역시 온(ON) 상태인 충전용 스위칭소자(140)를 통해 L/C 회로(130) 및 충전저항(Rc)으로 흐르게 된다. 이로써 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 DC 전압 +Vc가 충전된다.
이와 같이 정상상태에서는 충전용 스위칭소자(140)가 온(ON)되므로 일측(A) 또는 타측(B)에서 공급되는 전류에 의해 L/C 회로(130)의 커패시터(131)가 +Vc 전압으로 충전된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 직류 차단장치의 일측(A)에 고장발생시 고장전류 차단과정을 보이는 개요도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양방향 직류 차단장치의 타측(B)에 고장발생시 고장전류 차단과정을 보이는 개요도이다.
우선, 상기의 도 3에서와 같은 정상상태에서 커패시터(131)에는 +Vc의 DC 전압이 충전되어 있다. 이 상태에서 A측에 고장이 발생한 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부에서 고장발생을 감지하여 닫혀 있던 메인스위치(110)를 개방시킨다. 메인스위치(110)가 개방될 때 메인스위치(110)의 스위치 단자 간에 아크(arc)가 발생하여 그 아크를 통해 B측→A측으로 고장전류가 지속적으로 흐르게 된다.
이때, 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)가 모두 오프(OFF)된 상태에서 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)가 온(ON)되어 커패시터(131)에 충전된 +Vc전압에 의해 전류가 제1 스위칭소자(150), 메인스위치(110) 및 제2 스위칭소자(160)를 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.
이후에, 메인스위치(110)에 발생한 아크(arc)가 소호되어 고장전류가 메인스위치(110)에 의해 차단되면 상대적으로 A측에 비해 B측 전압이 급격히 상승하게 된다. 이처럼 상승한 B측 전압은 메인스위치(110)에 병렬연결된 비선형 저항기(120)에서 소모된다. 이와 동시에 충전용 스위칭소자(140)는 다시 온(ON)되어 일부 전류가 충전용 스위칭소자(140)를 통해 L/C 회로(130)로 공급되고 커패시터(131)는 다시 +Vc로 재충전된다.
여기서, 본 발명의 양방향 직류 차단장치(100)는 메인스위치(110)의 재폐로 동작이 가능하다는 특징이 있다. 즉, 메인스위치(110)의 개방 이후에 A측의 고장이 제거되면 제어부는 메인스위치(110)을 닫아 DC 선로(10)에서 재폐로를 형성할 수 있다. 메인스위치(110)를 닫아 재폐로를 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.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 직류 차단장치(100)는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 충전된 전압으로 메인스위치(110)로 전류를 공급함으로써 메인스위치(110)에 발생한 아크를 소호하여 아크를 통해 흐르는 고장전류를 차단하도록 한다.
한편, B측에 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 A측→B측으로 고장전류가 지속적으로 흐르게 된다.
이때, 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)가 오프(OFF)된 상태에서 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)가 온(ON)되어 커패시터(131)에 충전된 +Vc 전압에 의해 전류가 제3 스위칭소자(170), 메인스위치(110) 및 제4 스위칭소자(180)를 통해 제2 방향으로 흐르게 된다. 다른 실시 예에서 제2 폐회로 상에 다이오드(190)가 추가로 설치될 수 있는데, 다이오드(190)가 설치된 경우에는 제3 스위칭소자(170), 다이오드(190), 메인스위치(110) 및 제4 스위칭소자(180)를 통해 제2 방향으로 흐르게 된다. 이러한 다이오드(190)는 제2 방향의 반대방향으로는 전류가 도통되지 않도록 한다. 이는 상술한 제1 방향으로의 전류흐름이 발생하는 경우 제2 방향의 반대방향으로 전류가 접지(GND)로 흐르지 않게 하기 위한 것이다. 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.
이후, 메인스위치(110)에 발생한 아크(arc)가 소호되어 고장전류가 메인스위치(110)에서 차단되면 상대적으로 B측에 비해 A측 전압이 급격하게 상승하게 된다. 이와 같이 상승한 A측 전압은 메인스위치(110)에 병렬연결된 비선형 저항기(120)에서 소모된다. 이와 동시에 충전용 스위칭소자(140)는 다시 온(ON)되어 일부 전류는 충전용 스위칭소자(140)를 통해 L/C 회로(130)로 공급되고 내부의 커패시터(131)는 다시 +Vc로 재충전된다. 또한, 다이오드(190)에 직렬연결된 비선형 저항기(200)를 적용함으로써 메인스위치(110)에서의 고장전류 차단 이후 다이오드(190)에 의해 B측의 에너지가 프리휠링(freewheeling)하면서 공진하는 현상을 없애도록 한다.
*여기서, 도 5에서도 본 발명의 양방향 직류 차단장치(100)는 메인스위치(110)의 재폐로 동작이 가능하다. 즉, 메인스위치(110)의 개방 이후에 B측 고장이 제거되면 제어부는 메인스위치(110)을 닫아 DC 선로(10)에서 폐로를 형성할 수 있다. 이때, 메인스위치(110)를 닫아 재폐로를 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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 직류 차단장치(100)는 도 1에 도시된 종래기술과 같이 메인스위치(CB)가 아니라 충전용 스위칭소자(140)를 통해 이루어진다는 특징이 있다. 따라서, 종래기술과 같이 LC 공진에 의한 전류 진동이 커지는 것이 아니라, 본 발명에서는 L/C 회로(130)의 커패시터(131)에 초기에 충전된 전압에 의해 메인스위치로 역방향 전류를 인가하도록 하면 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.
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.

Claims (13)

  1. 직류(DC) 선로의 전류를 차단하기 위한 양방향 직류 차단장치에 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 서로 직렬연결된 커패시터(131) 및 리액터(132)를 포함하는 L/C 회로(130);
    상기 L/C 회로(130)에 직렬연결되며 상기 커패시터(131)를 충전하기 위한 충전전류를 공급하도록 스위칭하는 충전용 스위칭소자(140);
    상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 제1 폐회로를 형성하고 제1 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제1 및 제2 스위칭소자(150,160); 및
    상기 L/C 회로(130) 및 메인스위치(110) 간에 제2 폐회로를 형성하고 제2 방향의 전류의 흐름을 스위칭하는 제3 및 제4 스위칭소자(170,180); 를 포함하고,
    상기 메인스위치(110)의 개방시 상기 커패시터(131)에 충전된 전압에 의해 전류를 상기 제1방향 또는 제2방향으로 상기 메인스위치(110)로 공급하여 상기 메인스위치(110)에 발생한 아크를 소호하는 양방향 직류 차단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전전류에 의해 상기 커패시터(131)의 충전을 위해 상기 L/C회로(130)와 접지(GND) 사이에 설치된 충전저항(Rc)를 더 포함하는 양방향 직류 차단장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전용 스위칭소자(140) 및 제1 내지 제4 스위칭소자(150~180)는,
    각각 턴온 또는 턴온/턴오프 제어가능한 전력 반도체 스위치를 포함하는 양방향 직류 차단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 폐회로 상에 설치되어 상기 제2방향으로만 전류를 도통시키는 다이오드(190)를 더 포함하는 양방향 직류 차단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 폐회로에 상기 다이오드(190)에 직렬연결된 비선형 저항기(200)를 더 포함하는 양방향 직류 차단장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)는 상기 제1 폐회로 상에서 상기 L/C 회로(130) 및 상기 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 제1 방향으로 전류를 도통시키는 양방향 직류 차단장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)는 상기 제2 폐회로 상에서 상기 L/C 회로(130) 및 상기 메인스위치(110)의 각 양단에 하나씩 연결되어 상기 제2 방향으로 전류를 도통시키는 양방향 직류 차단장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충전용 스위칭소자(140)는 상기 메인스위치(110)가 닫힌 상태에서 턴온되어 상기 커패시터(131)로 충전전류를 도통시키고 상기 커패시터(131)의 충전이 완료되면 턴오프되어 상기 커패시터(131)로 공급되는 충전전류를 차단하는 양방향 직류 차단장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메인스위치(110)의 개방시 아크(arc)가 발생하면,
    상기 제1 및 제2 스위칭소자(150,160)가 턴온되어 상기 커패시터(131)에 충전된 전압(Vc)에 의해 상기 제1 방향으로 상기 메인스위치(110)로 전류가 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치(110)에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치(110)에 발생된 아크가 소호되도록 하는 양방향 직류 차단장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 메인스위치(110)로 공급되는 전류는 상기 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 양방향 직류 차단장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 메인스위치(110)의 개방시 아크(arc)가 발생하면,
    상기 제3 및 제4 스위칭소자(170,180)가 턴온되어 상기 커패시터(131)에 충전된 전압(Vc)에 의해 상기 제2 방향으로 상기 메인스위치(110)로 전류가 공급되고 상기 공급된 전류에 의해 상기 메인스위치(110)에서 0(zero) 전류가 되어 상기 메인스위치(110)에 발생된 아크가 소호되도록 하는 양방향 직류 차단장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인스위치(110)로 공급되는 전류는 상기 메인스위치(110)에서 아크를 통해 지속되는 고장전류와 방향은 반대이고 크기는 더 큰 양방향 직류 차단장치.
  13. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 메인스위치(110)에서 아크가 소호되면 상기 충전용 스위칭소자(140)는 턴온되어 상기 커패시터(131)가 충전되도록 하고 상기 커패시터(131)의 충전이 완료되면 상기 메인스위치(110)를 닫아 재폐로를 형성하는 양방향 직류 차단장치.
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