WO2017069371A1 - 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법 - Google Patents

초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법 Download PDF

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WO2017069371A1
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current
switch
movable contact
supercritical fluid
chamber
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PCT/KR2016/006268
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송기동
손채화
오연호
이우영
장현재
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한국전기연구원
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    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

Definitions

  • the present invention relates to a current interruption switch for separating a circuit to energize or interrupt a current, a current interruption device and a current interruption method using the same.
  • a current interruption device is used to cut off the fault current and protect the power plant.
  • the current blocking device delivers electricity while energizing the rated current in the normal state in which the normal current flows, and cuts off the current when a fault current that exceeds about 10 times the normal current flows due to a failure or an accident in the power system.
  • the DC current interruption device has a main conducting unit 10 and a third switch 13 to which first, second, and third switches 11, 12, and 13 are connected in series.
  • a power semiconductor switch 2 connected in parallel, a capacitor 15 connected in parallel with the second and third switches 12 and 13, and a surge arrester 17 connected in parallel with the capacitor 15 are included.
  • the first, second, and third switches 11, 12, and 13 of the main conducting unit 10 are opened to close the fault current, and the power semiconductor switch 2 is closed.
  • the current of the third switch 13 is energized to the power semiconductor switch 2 which is closed by the arc voltage.
  • the current of the third switch 13 is supplied to the power semiconductor switch 2, and the arc between the poles is extinguished.
  • the interruption time of the current interruption device as described above is determined according to the insulation performance of the second switch 12. In other words, the longer the time that the second switch 12 ensures insulation, the longer the time from the generation of the fault current to the interruption of the current. Longer breakout times increase the current to be blocked significantly, making it difficult to break, and increasing the impact of fault currents on the circuit. Therefore, it is necessary to use a switch having good operating characteristics and insulation characteristics in order to reduce the breaking time of the current interruption device.
  • the minimum breaking time of the current breaking device is currently 5ms, but the current situation is to develop a current breaking device having a breaking time of less than 2ms worldwide.
  • a current circuit breaker or a gas circuit breaker using sulfur hexafluoride (SF 6 ) is used as a switch.
  • a vacuum circuit breaker or a sulfur hexafluoride gas circuit breaker has low insulation performance so that the distance between the fixed contact point and the movable contact point may be insulated from the contact point.
  • Such a breaker has a limit in shortening the breaking time even if the operation speed of the breaker is increased because the moving distance of the movable contact is at least 10 mm at the time of switching operation.
  • sulfur hexafluoride used in the gas circuit breaker is a kind of greenhouse gas has a problem that the global warming index is very high, about 23,900 times of carbon dioxide (CO 2 ) is very harmful to the environment.
  • an object of the present invention is to provide a current interrupt switch having high insulation performance.
  • Another object of the present invention is to provide a current interruption device having a short interruption time of a fault current and a current interruption method using the same.
  • Another object of the present invention is to provide a current cutoff switch using an insulating material that replaces sulfur hexafluoride having a high global warming index as an insulating gas.
  • a current cutoff switch using a supercritical fluid of the present invention comprises: a current cutoff switch using a supercritical fluid to energize or cut off a current, the chamber being filled with a supercritical fluid; A fixed contact provided in the chamber; A movable contact provided in the chamber to face the fixed contact; And a movable contact manipulator for driving the movable contact such that the movable contact is spaced from or near the fixed contact. It includes.
  • the supercritical fluid is carbon dioxide (CO 2 ).
  • control unit for maintaining the supercritical fluid in a supercritical state It further includes.
  • control unit the temperature control device for adjusting the supercritical fluid above a critical temperature; It includes.
  • the current interruption device using the current interrupt switch using the supercritical fluid of the present invention for solving the above-mentioned other problems, in the direct current interruption device for interrupting the direct current in the event of an accident, the main current flowing in the normal operation state
  • a main conducting unit including a current switch, a protection switch, and an on / off switch that finally blocks the current flow of the main conducting unit;
  • a power semiconductor switch connected in parallel to the current switch; A capacitor connected in parallel with the current switch and the protection switch; And a surge arrester connected in parallel with the capacitor, wherein the protection switch is a switch that protects the current switch and the power semiconductor switch from a transient voltage generated when the current is interrupted.
  • the protection switch is a switch that protects the current switch and the power semiconductor switch from a transient voltage generated when the current is interrupted.
  • At least one of the switches included is a current blocking switch composed of a chamber filled with a supercritical fluid therein, a fixed contact provided in the chamber, and a movable contact spaced apart or approaching the fixed contact inside the chamber. .
  • the protection switch is a current interrupt switch including the chamber, the fixed contact point and the movable contact point.
  • the protection switch further comprises a movable contact manipulator for driving the movable contact such that the movable contact is spaced or approached by the fixed contact.
  • the current interruption method for solving the above-mentioned another problem is a DC current interruption method for blocking a direct current when an accident occurs by using the above-described direct current interruption device,
  • the distance between the electrodes of the protection switch in which the arc is generated may recover insulation against a transient voltage generated thereafter. It is set when the distance between electrodes becomes.
  • the protection switch is a current interrupt switch composed of the chamber, the fixed contact point and the movable contact point. More preferably, the protection switch further comprises a movable contact manipulator for driving the movable contact such that the movable contact is spaced or approached by the fixed contact.
  • the above-mentioned current interruption switch using the supercritical fluid of the present invention has excellent insulation performance and can shorten the moving distance of the movable contact by using the supercritical fluid. As a result, the operation time of the switch can be shortened, and the size of the switch can be reduced.
  • the supercritical fluid has a lower global warming index than sulfur hexafluoride, thereby reducing environmental degradation.
  • the current interruption device and the current interruption method using the current interrupt switch of the present invention can shorten the interruption time of the switch to shorten the current interruption time of the entire device, and can be easily installed and used in the existing current interruption device. .
  • 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional current interruption device.
  • Figure 2 is a block diagram showing a current cutoff switch of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow chart showing a current blocking method of the present invention.
  • the current cutoff switch using the supercritical fluid of the present invention is to switch the energized state or the cutoff state of the current on the highway. It effectively extinguishes fire, and exhibits insulation performance even if the distance between the two contacts is short, so that the moving distance of the movable contact is short, thereby shortening the interruption time of the switch.
  • carbon dioxide (CO 2 ) which is a commonly used supercritical fluid, has a low global warming index, thereby reducing environmental degradation.
  • the current cutoff switch using the supercritical fluid of the present invention includes a chamber 100, a fixed contact 200, a movable contact 300, a manipulator 400, and a controller 500.
  • the chamber 100 is filled with a supercritical fluid therein, and is provided with a fixed contact 200 and a movable contact 300 therein.
  • Supercritical fluids are fluids that are above critical temperature and pressure and have a liquid-like density and gas-like flow resistance. In particular, in the electric field, attention has been paid to the use as an insulating medium.
  • carbon dioxide (CO 2 ) is most commonly used because it has a critical temperature of 32 ° C. and a critical pressure of 74 atmospheric pressure reaches a supercritical state at a relatively low temperature and pressure.
  • the supercritical fluid has a fast movement, high thermal conductivity, short insulation distance, high heat capacity, and high insulation performance, which can be miniaturized to stably fault fault current, and transfer heat generated by the arc between the contacts to the surroundings quickly. It helps to recover insulation, and high density, which is advantageous for arc extinguishing.
  • the fixed contact 200 is provided inside the chamber 100, and the movable contact 300 is provided to face the fixed contact 200 inside the chamber 100 and is spaced or approached from the fixed contact 200.
  • one end of the fixed contact 200 is exposed to the outside of the chamber 100 to draw current, and the other end is disposed inside the chamber 100.
  • One end of the movable contact 300 is spaced or approached at the other end of the fixed contact 200 and the inside of the chamber 100, and the other end is exposed to the outside of the chamber 100 to draw current and is connected to the manipulator 400.
  • the current drawn through the fixed contact point 200 from the outside of the chamber 100 is drawn out through the movable contact point 300.
  • the current drawn through the movable contact 200 from the outside of the chamber 100 may be configured to reverse the current direction of the switch so as to be drawn through the fixed contact 300.
  • the movable contact 300 is moved while the fixed contact 200 is fixed.
  • the seal is sealed with a static sealing member 210, and the movable contact 300 and the chamber 100 move relative to each other.
  • the manipulator 400 drives the movable contact 300 to move to switch the current to the energized or interrupted state.
  • the movable contact 300 may be spaced or approached from the fixed contact 200.
  • At the time of approaching at least an end of the movable contact 300 is in contact with the end of the fixed contact 200, and at an interval so that the end of the movable contact 300 is not drawn out of the chamber 100.
  • the controller 500 maintains the supercritical fluid in the chamber 100 in a supercritical state.
  • the control unit 500 includes a temperature control device 510 for controlling the supercritical fluid above a critical temperature, and a heater may be used as the temperature control device. If necessary, it may further include a pressure regulating device for adjusting the supercritical fluid above the critical pressure.
  • the current disconnect switch is configured as above, the arc energy generated between the two contacts 200 and 300 is effectively extinguished during the current interruption, and the movable contact is exhibited even though the distance between the two contacts 200 and 300 is short. Since the moving distance of 300 is short, the interruption time of the switch can be shortened.
  • Table 1 below is a table comparing the insulation performance of the supercritical fluid used as the insulation medium of the current disconnect switch and the other insulation medium used in the conventional switch.
  • the supercritical fluid has a higher dielectric breakdown voltage with respect to the unit interval than the sulfur hexafluoride gas, air and vacuum. From this, it can be seen that the insulation performance is good.
  • the supercritical carbon dioxide has a very short distance between the insulated contacts (0.05 mm), so the moving contact distance of the fixed contact point is short, so that the moving time of the movable contact point can be shortened, thereby reducing the operation time of the switch. .
  • the conventional switch has a minimum travel time of 5 ms since the moving distance of the movable contact is 10 mm or more.
  • the switch of the present invention using carbon dioxide in a supercritical state, since the interval between the contacts is 0.05 mm, the blocking operation is completed in about 0.025 ms. Therefore, the cutoff time of the switch using the supercritical fluid can be significantly shortened.
  • the current interruption device relates to a current interruption device for interrupting a fault current or a high voltage current of a DC power system by using the above-described current interruption switch using a supercritical fluid. As described above, it includes the main conducting unit 10, the power semiconductor switch 2, the capacitor 15, the surge arrester 17.
  • the main conducting unit 10 may include three or more switches connected in series on the main conducting path for conducting current in a normal operating state.
  • the first, second and third switches 11, 12 and 13 in FIG. 1 can be configured as an input / disconnect switch, a protective switch and a current switch in the present invention, respectively. Explanation will be made using symbols.
  • the switch constituting the main conducting unit 10 is a current switch 13, the protection switch 12, and the main conducting unit 10 are installed in series in series It can be configured as an input / disconnect switch 11 to finally cut off the current flow.
  • the power semiconductor switch 2 is connected in parallel to the current switch, the capacitor 15 is connected in parallel with the current switch 11 and the protection switch 12, the surge arrester ( 17) is configured in parallel with the capacitor.
  • the protection switch 12 functions to protect the current switch 11 and the power semiconductor switch 2 from the transient voltage generated when the current is interrupted.
  • At least one of the switches included in the main conducting unit 10 may be applied to the above-described current cut-off switch using the supercritical fluid, and the above described protection switch 12 constituting the main conducting unit 10 is described above. It is further desirable to apply a current interrupt switch with a critical fluid.
  • the closing / discharging switch 13 is a mechanical switch for separating and closing circuits.
  • the protection switch 12 is a current cutoff switch using the above-described supercritical fluid, and protects a mechanical switch connected to the rear stage and a power semiconductor switch 2 connected in parallel with the transient voltage generated when the current is cut off. It is called a switch.
  • the supercritical switch is provided with a chamber 100 filled with a supercritical fluid, a fixed contact 200 provided in the chamber 100, and a fixed contact 200 inside the chamber 100.
  • the movable contact 300 and the movable contact 300 include a movable contact manipulator 400 for driving the movable contact 300 such that the movable contact 300 is spaced or approached from the fixed contact 200.
  • the current switch 13 currents the breaking current to the power semiconductor switch 2 when the current is interrupted, and the power semiconductor switch 2 is a primary current connected in parallel with the current switch 13. It is installed in the circuit.
  • the on / off switch 11 and the supercritical switch are bistable switches in which on and off states are stably present, but the current switch detects a fault current. It is a monostable switch in which the contact is off and automatically returns to the on state for a certain time. Therefore, the off state of the current switch 13 should be returned to the on state after the blocking current is completely current to the secondary current circuit in which the capacitor 15 is installed, and at this time, the voltage applied to the current interruption device is It is configured to withstand the supercritical switch.
  • the input / disconnect switch 13 and the current switch may be configured as supercritical switches, and all three switches may be configured as supercritical switches. That is, it is preferable that at least one of the switches on the main conducting path is configured as a supercritical switch.
  • the power semiconductor switch provided on the primary circuit connected in parallel with the current switch to the main conducting unit can be configured as a bidirectional conducting switch.
  • the bidirectional conduction switch is a structure in which two unidirectional conduction switches are connected in series in opposite directions.
  • the current interruption device can perform a bidirectional current interruption operation.
  • the capacitor 15 is installed on a secondary current circuit, a circuit connected in parallel with two series-connected switches on the main conducting path, and a switch connected in parallel with the capacitor 15 includes a protection switch 12 and a current. Switch 13.
  • the capacitor 15 functions as a secondary current circuit when the current of the main conducting path is cut off. That is, the current of the protection switch 12 and the current switch 13 is supplied to the secondary current circuit in which the capacitor 15 is installed, thereby charging the capacitor 15.
  • the surge arrester 17 is installed on a tertiary current circuit, a circuit connected in parallel with a capacitor on a circuit connected in parallel with two series connected switches on the main conducting path, and a switch connected in parallel with the surge arrester 17 Like the capacitor 15, the protection switch 12 and the current switch 13 are provided.
  • the current interruption device may additionally further include a discharge unit 18.
  • the discharge unit 18 prevents excessive discharge current generated by the voltage charged in the capacitor 15 when the current blocking device is re-inserted after the blocking operation of the current blocking device is finished, and the discharge switch 20 and the discharge It may be composed of a resistor 21.
  • the discharge switch 20 of the discharge unit 18 is closed after the current cut-off, the input / disconnect switch 11 is in the open state, and when closing the protection switch 12 of the main current-carrying unit 10 when the current breaker is closed. Let's do it.
  • the current interruption method according to another aspect of the present invention is a current interruption method using the current interruption device as shown in FIG. 3.
  • the normal operation state S10 is a state in which a steady current is supplied to the main energization path.
  • the accident occurrence S20 generates an accident such as a fault current or a high voltage current S20, and generates a trip signal.
  • the cut-off operation starts (S30) after the input / disconnect switch, the supercritical switch, and the current switch on the main conducting path simultaneously start the opening operation according to the trip signal generation, and the current switch is opened.
  • the power semiconductor switch connected in parallel is closed so that the current of the current switch is supplied to the power semiconductor switch, and the arc between the poles is extinguished.
  • the main conduction path blocking S40 as the power semiconductor switch is opened, the current in the main conduction path is blocked. That is, when the protection switch is opened and the distance between the contacts is separated by a predetermined or more distance, the power conducting switch is opened immediately after the arc is generated, thereby blocking the main conduction path. Specifically, when the power semiconductor switch is turned off and the current flowing through the power semiconductor switch is cut off, the distance between the electrodes of the protection switch in which the arc was generated is between the electrodes capable of recovering insulation against the transient voltage generated thereafter. Set when the distance is reached.
  • the current is charged to the capacitor installed on the secondary current circuit, and the capacitor is charged. Energy that is current and charged on the circuit is absorbed through the surge arrester. In this way, all the blocking operations of the current interruption device are completed.
  • the capacitor discharge (S50) closes the discharge switch installed in the discharging unit when the current interruption device is turned on and then opens again to discharge the voltage charged in the capacitor. This can prevent the risk of malfunction caused by excessive discharge current from the voltage charged to the capacitor when the current interrupt device is turned on.
  • Shutdown operation termination closes the protection switch installed in the main conduction path, and then closes the input / disconnect switch to a normal operation state in which a normal current flows in the main conduction path.
  • the present invention provides a current interruption switch for separating a circuit to energize or interrupt a current, a current interruption device and a current interruption method using the same.

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Abstract

본 발명은 전류를 통전 또는 차단시키도록 회로를 분리하는 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법에 관한 것이다. 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치는, 내부에 초임계 유체가 충진된 챔버; 챔버 내부에 구비되는 고정접점; 챔버 내부에서 고정접점에 대향하여 구비되는 가동접점; 및 가동접점이 고정접점과 이격 또는 접근하도록 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기; 를 포함한다. 이에 의해, 절연성능이 뛰어나 가동접점의 이동거리를 짧고, 이로써, 스위치의 동작시간을 단축시키며, 스위치의 크기를 소형화할 수 있다. 또한, 초임계 유체는 육불화황에 비하여 지구온난화지수가 낮아 환경 파괴를 줄일 수 있다.

Description

초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법
본 발명은 전류를 통전 또는 차단시키도록 회로를 분리하는 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법에 관한 것이다.
전력 계통에 고장이 발생하거나 고압 전류가 발생한 경우, 고장 전류를 차단하고 전력 설비를 보호하기 위해 전류 차단 장치가 사용된다. 전류 차단 장치는 정상 전류가 흐르는 정상 상태에서는 정격전류를 통전시키면서 전기를 전달하고, 전력 계통에 고장 또는 사고가 발생하여 정상 전류의 약 10배 이상에 달하는 고장 전류가 흐르게 되면 전류를 차단하게 된다.
본 출원인에 의한 DC 전류 차단 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1, 제2, 제3 스위치(11, 12, 13)가 직렬 연결된 주 통전부(10), 제3 스위치(13)와 병렬 연결된 전력 반도체 스위치(2), 제2, 제3 스위치(12, 13)와 병렬 연결된 커패시터(15) 및 커패시터(15)와 병렬 연결된 서지 어레스터(17)를 포함한다.
전력 계통이 정상적인 경우, 전류는 주 통전부(10)로 통한다.
전력 계통에 고장이 발생한 경우, 고장 전류를 차단하기 위해, 주 통전부(10)의 제1, 제2, 제3 스위치(11, 12, 13)가 개방되고, 전력 반도체 스위치(2)가 닫힌다. 이때, 제3 스위치(13)의 전류는 아크전압에 의해 닫혀있는 전력 반도체 스위치(2)로 통전된다. 이로써, 제3 스위치(13)의 전류는 전력 반도체 스위치(2)로 전류되고, 극간의 아크는 소호된다.
전력 반도체 스위치(2)가 다시 개방되어 전류를 차단하게 되면 제2 스위치(12)의 아크가 소호된다.
제2, 제3 스위치(12, 13)가 완전히 개방되면, 주 통전부(10)의 전류는 차단되어 커패시터(15)로 전류되며 커패시터(15)를 충전시킨다.
커패시터(15)에 충전된 전압이 서지 어레스터(17)의 방전 개시 전압보다 커지면, 전류는 서지 어레스터(17)로 전류되고, 회로 상에 축적된 에너지가 흡수되어 전류가 차단된다. 이와 동시에 투입/분리 스위치(11)의 아크가 소호되고, 이로써 전류 차단 장치의 전류 차단 작동이 완료된다.
상술한 바와 같은 전류 차단 장치의 차단 시간은 제2 스위치(12)의 절연성능에 따라 결정된다. 즉, 제2 스위치(12)가 절연을 확보하는 시간이 길수록 고장 전류의 발생으로부터 전류 차단까지의 시간이 길어지게 된다. 차단 시간이 길어지면 차단해야 할 전류가 크게 증가하여 차단이 어려워질 뿐만 아니라 고장 전류가 회로에 미치는 영향이 점점 증가하게 된다. 따라서 전류 차단 장치의 차단 시간을 줄이기 위하여 동작특성 및 절연특성이 좋은 스위치를 사용할 필요가 있다.
현재 공표된 전류 차단 장치의 최소 차단 시간은 5ms이나, 전 세계적으로 차단 시간이 2ms 이내인 전류 차단 장치를 개발하고자 연구하고 있는 실정이다.
일반적으로 전류 차단 장치에는 진공차단기 또는 육불화황(SF6)을 이용한 가스차단기가 스위치로 사용된다. 그러나, 진공차단기 또는 육불화황 가스차단기는 절연성능이 낮아 고정접점과 가동접점 사이의 거리가 멀어야 접점 사이를 절연시킬 수 있다. 이러한 차단기는 스위칭 동작 시 가동접점의 이동거리가 최소 10mm 이상이므로 차단기의 동작속도를 높인다 하더라도 차단 시간 단축에 한계가 있었다.
한편, 가스차단기에 이용되는 육불화황은 온실가스의 일종으로 지구온난화지수가 이산화탄소(CO2)의 약 2만 3천 9백 배로 매우 높아 환경에 해롭다는 문제점이 있었다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 절연성능이 높은 전류 차단 스위치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고장 전류의 차단 시간이 짧은 전류 차단 장치 및 이를 이용한 전류 차단 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 절연가스로서 지구온난화지수가 높은 육불화황을 대체한 절연물질을 이용한 전류 차단 스위치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치는, 전류를 통전 또는 차단 시키는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치에 있어서, 내부에 초임계 유체가 충진된 챔버; 상기 챔버 내부에 구비되는 고정접점; 상기 챔버 내부에서 상기 고정접점에 대향하여 구비되는 가동접점; 및 상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 초임계 유체는, 이산화탄소(CO2)이다.
바람직하게, 상기 초임계 유체를 초임계 상태로 유지시키기 위한 제어부; 를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 초임계 유체를 임계온도 이상으로 조절하는 온도 조절 장치; 를 포함한다.
상술한 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치를 이용한 전류 차단 장치는, 사고 발생시 직류전류를 차단하기 위한 직류 전류 차단 장치에 있어서, 정상동작 상태에서 전류가 흐르는 주 통전로 상에, 순차적으로 직렬로 연결되어 설치되는 전류(轉流) 스위치, 보호 스위치, 및 주 통전부의 전류 흐름을 최종적으로 차단하는 투입/분리 스위치를 포함하는 주 통전부;
상기 전류(轉流) 스위치에 병렬로 연결된 전력 반도체 스위치; 상기 전류(轉流) 스위치 및 상기 보호 스위치와 병렬로 연결된 커패시터; 및 상기 커패시터와 병렬로 연결된 서지 어레스터;를 포함하고, 상기 보호 스위치는 전류 차단 시 발생되는 과도전압으로부터 상기 전류(轉流) 스위치와 상기 전력 반도체 스위치를 보호하는 스위치이고, 상기 주 통전부에 포함된 스위치들 중 적어도 어느 하나는, 내부에 초임계 유체가 충진된 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되는 고정접점 및 상기 챔버 내부에서 상기 고정접점과 이격 또는 접근하는 가동접점으로 구성된 전류 차단 스위치인 것이다.
바람직하게, 상기 보호 스위치는, 상기 챔버, 상기 고정접점 및 상기 가동접점을 포함하는 전류 차단 스위치이다.
보다 바람직하게, 상기 보호 스위치는, 상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기를 더 포함한다.
상술한 또 다른 과제를 해결하기 위한 전류 차단 방법은, 상술한 직류 전류 차단 장치를 이용하여 사고 발생시에 직류 전류를 차단하는 직류 전류 차단 방법으로서,
사고 발생시, 상기 전류(轉流) 스위치, 상기 보호 스위치, 및 상기 투입/분리 스위치를 통해서 전류가 흐르는 상태에서, 상기 스위치들에 트립 신호를 인가하여 상기 스위치들의 오픈 동작을 개시시키는 단계;
상기 전류(轉流) 스위치의 접점간 아크가 발생하여, 상기 전류(轉流) 스위치를 통해서 흐르던 전류가 상기 전력 반도체 스위치로 전류(轉流)되면, 상기 전력 반도체 스위치를 턴오프시켜 주 통전로에 흐르는 전류를 상기 커패시터로 전류(轉流)시켜 상기 커패시터를 충전시키는 단계; 및
상기 커패시터의 충전 전압이 상기 서지 어레스터의 방전 개시 전압까지 상승하면, 상기 서지 어레스터가 방전을 시작하면서 상기 서지 어레스터를 통해서 전류가 흐르도록 하여, 선로상의 에너지를 상기 서지 어레스터를 통해서 흡수시킴으로써, 전류를 완전히 차단시키는 단계; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 전력 반도체 스위치가 턴오프 되어 전력 반도체 스위치를 통해 흐르는 전류가 차단되는 시점은, 아크가 발생되던 상기 보호 스위치의 전극간 거리가, 이후 발생되는 과도 전압에 대해 절연 회복을 할 수 있는 전극 간 거리가 될 때로 설정한다.
바람직하게, 상기 보호 스위치는, 상기 챔버, 상기 고정접점 및 상기 가동접점으로 구성된 전류 차단 스위치이다. 보다 바람직하게, 상기 보호 스위치는, 상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기를 더 포함한다.
상술한 본 발명의 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치는, 초임계 유체를 사용함으로써, 절연성능이 뛰어나 가동접점의 이동거리를 짧게 할 수 있다. 이로써, 스위치의 동작시간을 단축시킬 수 있고, 스위치의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 초임계 유체는 육불화황에 비하여 지구온난화지수가 낮아 환경 파괴를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 전류 차단 스위치를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법은, 스위치의 차단시간이 단축되어 전체 장치의 전류 차단시간을 단축시킬 수 있고, 기존의 전류 차단 장치에 간단히 설치하여 사용할 수 있다.
도 1은 종래 전류 차단 장치의 구성을 나타낸 회로도.
도 2는 본 발명의 전류 차단 스위치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 전류 차단 방법을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 주 통전부
11 : 제1 스위치(투입/분리 스위치)
12 : 제2 스위치(보호 스위치)
13 : 제3 스위치(전류(轉流) 스위치)
2 : 전력 반도체 스위치
15 : 커패시터
17 : 서지 어레스터
100 : 챔버
200 : 고정접점
300 : 가동접점
400 : 조작기
500 : 제어부
510 : 온도 조절 장치
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 설명에 있어서 종래 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 부분의 설명은 일부 생략한다.
본 발명의 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치는 전류의 통전 또는 차단 상태를 고속도로 스위칭하기 위한 것으로, 절연 성능이 높은 초임계 유체를 사용하여 가동접점을 고정접점으로부터 이격시키는 과정에서 발생하는 아크 에너지를 효과적으로 소호시키며, 두 접점 사이의 거리가 짧음에도 절연 성능을 발휘하므로 가동접점의 이동거리가 짧고, 이로써 스위치의 차단 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 초임계 유체인 이산화탄소(CO2)는 지구온난화지수가 낮아 환경 파괴를 줄일 수 있다.
본 발명의 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치는 도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(100), 고정접점(200), 가동접점(300), 조작기(400) 및 제어부(500)로 이루어진다.
챔버(100)는 내부에 초임계 유체가 충진되며, 내부에 고정접점(200)과 가동접점(300)이 구비된다.
초임계 유체는 임계 온도와 압력을 넘어선 상태의 유체로 액체와 비슷한 밀도, 기체와 비슷한 유동 저항을 갖는다. 특히 전기분야에서는 절연 매체로서의 활용에 주목하고 있다. 여러 초임계 유체 중 이산화탄소(CO2)는 임계 온도가 32℃이고, 임계 압력이 74기압으로 비교적 낮은 온도와 압력에서 초임계 상태에 도달하므로 가장 많이 이용된다. 초임계 유체는 이동이 빠르고, 열전도도가 높아 절연 거리가 짧고, 열용량이 크고, 절연 성능이 높아 소형화하여 고장 전류를 안정적으로 한류시킬 수 있으며, 접점 사이의 아크에 의해 발생한 열을 빠르게 주변으로 전달시켜 절연 회복에 도움이 되고, 밀도가 높아 아크의 소호에 유리하다.
한편, 종래 스위치의 절연 매체로 사용되는 육불화황을 초임계 유체로 대체하면 스위치의 크기를 감소시키고, 절연 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 이산화탄소는 육불화황에 비하여 지구온난화지수가 현저히 낮으므로 환경 파괴를 방지할 수 있다.
고정접점(200)은 챔버(100) 내부에 구비되고, 가동접점(300)은 챔버(100) 내부에서 고정접점(200)과 대향하여 구비되며 고정접점(200)과 이격 또는 접근된다.
구체적으로, 고정접점(200)은 일단이 챔버(100) 외부로 노출되어 전류가 인입되고, 타단이 챔버(100) 내부에 배치된다. 가동접점(300)은 일단이 고정접점(200)의 타단과 챔버(100) 내부에서 이격 또는 접근하고, 타단이 챔버(100) 외부로 노출되어 전류가 인출되며, 조작기(400)와 연결된다.
이로써, 챔버(100) 외부로부터 고정접점(200)을 통해 인입된 전류는 가동접점(300)을 통해 인출된다. 그러나, 위와 반대로 챔버(100) 외부로부터 가동접점(200)을 통해 인입된 전류는 고정접점(300)을 통해 인출되도록 스위치의 전류 방향을 반대로 구성할 수도 있다.
통전 상태의 회로를 차단하기 위해서는 고정접점(200)이 고정된 상태에서 가동접점(300)이 이동된다. 이때, 고정접점(200)과 챔버(100) 사이는 고정되어 있으므로 정적 실링(sealing) 부재(210)로 밀봉하고, 가동접점(300)과 챔버(100) 사이는 상대이동하므로 동적 실링 부재(310)로 밀봉하여 챔버(100) 내의 초임계 유체를 밀봉시킨다.
조작기(400)는 전류를 통전 또는 차단 상태로 스위칭하기 위해 가동접점(300)이 이동하도록 구동시킨다. 이로써, 가동접점(300)은 고정접점(200)과 이격 또는 접근될 수 있다. 접근 시에는 적어도 가동접점(300)의 단부가 고정접점(200)의 단부와 접촉되게 하고, 이격 시에는 가동접점(300)의 단부가 챔버(100) 외부로 인출되지 않도록 한다.
제어부(500)는 챔버(100) 내의 초임계 유체를 초임계 상태로 유지시킨다. 제어부(500)는 초임계 유체를 임계온도 이상으로 조절하는 온도 조절 장치(510)를 포함하고, 이러한 온도 조절 장치로는 히터가 사용될 수 있다. 필요에 따라서는 초임계 유체를 임계압력 이상으로 조절하는 압력 조절 장치를 더 포함할 수 있다.
위와 같이 전류 차단 스위치를 구성하면, 전류 차단 시 두 접점(200, 300) 사이에서 발생되는 아크 에너지가 효과적으로 소호되며, 두 접점(200, 300) 사이의 거리가 짧음에도 절연 성능을 발휘하므로 가동접점(300)의 이동거리가 짧아 스위치의 차단 시간을 단축시킬 수 있다.
아래의 표 1은 전류 차단 스위치의 절연 매체로 사용되는 초임계 유체와 종래 스위치에 사용된 다른 절연 매체의 절연 성능을 비교한 표이다.
절연 물질에 따른 절연 파괴 전압
육불화황 가스 공기 진공 초임계 유체
질소 이산화탄소
압력(bar) 1 5 1 5 - 40 70 74
접점 간격(mm) - - - - - 0.35 0.38 0.05
절연 파괴 전압(kV) - - - - - ~25 ~25 ~15
단위 간격에 대한 절연 파괴 전압(kV/mm) 7.4 30 3 6 20 ~70 ~65 ~300
표 1로부터 초임계 유체는 육불화황 가스, 공기 및 진공에 비하여 단위 간격에 대한 절연 파괴 전압이 높은 것을 알 수 있는데, 이로부터 절연성능이 좋다는 것을 알 수 있다.
특히 초임계 상태의 이산화탄소는 절연 가능한 접점 사이의 간격이 0.05mm로 매우 짧아 고정접점에 대한 가동접점의 이동거리가 짧으므로 가동접점의 이동시간을 단축시킬 수 있어 스위치의 동작 시간을 단축시킬 수 있다.
예컨대, 가동접점의 이동 속도가 2m/s인 경우, 종래의 스위치는 가동접점의 이동 거리가 10mm 이상이므로 차단 시간은 최소 5ms가 소요되었다. 반면, 초임계 상태의 이산화탄소를 이용한 본 발명의 스위치는 접점 사이의 간격이 0.05mm이므로, 약 0.025ms 내에 차단 동작이 완료된다. 따라서 초임계 유체를 이용한 스위치의 차단 시간을 현저히 단축 시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 해당하는 전류 차단 장치는, 상술한 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치를 이용하여, DC 전력계통의 고장 전류 또는 고압 전류를 차단시키는 전류 차단 장치에 대한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 주 통전부(10), 전력 반도체 스위치(2), 커패시터(15), 서지 어레스터(17)를 포함한다.
주 통전부(10)는 정상 동작 상태의 전류를 통전시키기 위한 주 통전로 상에 직렬로 연결되는 3 이상의 스위치를 포함할 수 있다.
도 1에서의 제1, 제2 및 제3스위치(11, 12, 13)는, 본 발명에서 각각 투입/분리 스위치, 보호 스위치 및 전류(轉流) 스위치로 구성할 수 있으며, 이하에서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 주 통전부(10)를 구성하는 스위치는 순차적으로 직렬로 연결되어 설치되는 전류(轉流) 스위치(13), 보호 스위치(12), 및 주 통전부(10)의 전류 흐름을 최종적으로 차단하는 투입/분리 스위치(11)로 구성할 수 있다.
그리고 전력 반도체 스위치(2)는 전류(轉流) 스위치에 병렬로 연결되고, 커패시터(15)는 전류(轉流) 스위치(11) 및 보호 스위치(12)와 병렬로 연결되며, 서지 어레스터(17)은 커패시터와 병렬로 연결되어 구성된다.
이때, 보호 스위치(12)는 전류 차단 시 발생되는 과도전압으로부터 상기 전류(轉流) 스위치(11)와 상기 전력 반도체 스위치(2)를 보호하는 기능을 수행한다.
상기 주 통전부(10)에 포함된 스위치들 중 적어도 어느 하나는 상술한 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치가 적용될 수 있는데, 주 통전부(10)를 구성하는 보호 스위치(12)를 상술한 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치를 적용하는 것이 더욱 바람직하다.
이하에서는 보호 스위치(12)로서 도 2에 기재된 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치를 적용한 전류 차단 장치의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
투입/분리 스위치(13)는 회로의 분리 및 투입 용도의 기계식 스위치이다.
보호 스위치(12)는 상술한 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치로, 전류 차단 시 발생되는 과도전압으로부터 후단에 연결된 기계식 스위치와 이와 병렬로 연결된 전력 반도체 스위치(2)를 보호하며, 이하에서는 초임계 스위치라 칭한다. 초임계 스위치는 상술한 바와 같이, 초임계 유체가 충진된 챔버(100), 챔버(100) 내부에 구비되는 고정접점(200), 챔버(100) 내부에 고정접점(200)과 대향하여 구비되는 가동접점(300) 및 가동접점(300)이 고정접점(200)과 이격 또는 접근하도록 가동접점(300)을 구동시키는 가동접점 조작기(400)를 포함한다.
전류(轉流) 스위치(13)는 전류 차단 시 차단 전류를 전력 반도체 스위치(2)로 전류시키며, 전력 반도체 스위치(2)는 전류(轉流) 스위치(13)와 병렬로 연결되는 1차 전류 회로에 설치된다.
이때, 투입/분리 스위치(11)와 초임계 스위치는 온(on), 오프(off) 상태가 안정적으로 존재하는 쌍안정(bistable) 스위치이나, 전류(轉流) 스위치는 고장 전류를 감지하는 순간의 일정 시간만 접점이 오프(off) 되었다가 자동으로 온(on) 상태로 복귀되는 단안정(monostable) 스위치이다. 따라서 전류(轉流) 스위치(13)의 오프 상태는 차단 전류가 커패시터(15)가 설치된 2차 전류 회로로 완전히 전류된 이후에 온 상태로 복귀되어야 하며, 이때 전류 차단 장치에 인가되는 전압은 모두 초임계 스위치에서 감당하도록 구성된다.
이로써, 전류 차단 시 주 통전부(10)의 스위치는 모두 개방되고, 전력 반도체 스위치(2)는 닫혀 전류(轉流) 스위치(13)의 전류가 전력 반도체 스위치(2)로 전류된다. 전력 반도체 스위치(2)가 다시 개방되면, 초임계 스위치는 접점 간의 아크가 소호되면서 절연된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 투입/분리 스위치(13), 전류(轉流) 스위치를 초임계 스위치로 구성할 수 있으며, 3개의 스위치 모두 초임계 스위치로 구성할 수도 있다. 즉, 주 통전로 상의 여러 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 초임계 스위치로 구성됨이 바람직하다.
또한, 주 통전부로의 전류(轉流) 스위치와 병렬 연결된 1차 회로 상에 설치되는 전력 반도체 스위치를 양방향 도통 스위치로 구성할 수 있다. 여기서 양방향 도통 스위치는 2개의 단방향 도통 스위치를 서로 반대 방향으로 직렬로 연결한 구조이다. 이로써, 전류 차단 장치는 양방향의 전류 차단 동작을 수행할 수 있다.
커패시터(15)는 주 통전로 상의 두 개의 직렬 연결된 스위치와 병렬로 연결된 회로인 2차 전류 회로 상에 설치되며, 커패시터(15)와 병렬 연결되는 스위치는 보호 스위치(12)와 전류(轉流) 스위치(13)이다.
커패시터(15)는 주 통전로의 전류가 차단되면 2차 전류 회로로 기능한다. 즉, 보호 스위치(12)와 전류(轉流) 스위치(13)의 전류가 커패시터(15)가 설치된 2차 전류 회로로 전류되고, 이로써 커패시터(15)가 충전된다.
서지 어레스터(17)는 주 통전로 상의 두 개의 직렬 연결된 스위치와 병렬로 연결된 회로 상의 커패시터와 병렬로 연결된 회로인 3차 전류 회로 상에 설치되며, 서지 어레스터(17)와 병렬 연결되는 스위치는 커패시터(15)와 같이 보호 스위치(12)와 전류(轉流) 스위치(13)이다.
서지 어레스터(17)는 커패시터(15)의 충전 전압이 서지 어레스터(17)의 방전 전압보다 커지면, 커패시터(15)의 전류가 서지 어레스터(17)로 전류되고, 이를 통해 회로 상에 축적된 에너지가 흡수되어 전류 차단이 이루어진다. 이에 전류 차단이 종료되면서 투입/분리 스위치의 접점 간 아크가 소호된다.
전류 차단 장치는 부가적으로 방전부(18)를 더 포함할 수 있다.
방전부(18)는 전류 차단 장치의 차단 동작이 종료된 뒤 전류 차단 장치를 재투입할 때 커패시터(15)에 충전된 전압에 의해 발생하는 과도한 방전 전류를 방지하며, 방전 스위치(20)와 방전저항(21)으로 구성될 수 있다.
방전부(18)의 방전 스위치(20)는 전류 차단 이후 투입/분리 스위치(11)가 개방된 상태에서 닫고, 전류 차단 장치 투입 시 주 통전부(10)의 보호 스위치(12)를 닫기 전에 개방시킨다.
본 발명의 또 다른 측면에 해당하는 전류 차단 방법은 상술한 전류 차단 장치를 이용한 전류 차단 방법으로 도 3에 도시한 바와 같다.
정상 동작 상태(S10)는, 주 통전로에 정상 전류가 통전되는 상태이다.
사고 발생(S20)은 고장 전류 또는 고압 전류가 발생되는 등의 사고가 발생(S20)하여, 트립(trip) 신호를 발생시킨다.
차단 동작 시작(S30)은, 트립 신호 발생에 따라 주 통전로 상의 투입/분리 스위치, 초임계 스위치, 전류(轉流) 스위치가 동시에 개방 동작을 시작하고, 전류(轉流) 스위치가 개방 된 후 일정 아크 전압이 발생되면 이와 병렬 연결된 전력 반도체 스위치가 닫혀 전류(轉流) 스위치의 전류는 전력 반도체 스위치로 전류되며, 극간의 아크가 소호된다.
주 통전로 차단(S40)은 전력 반도체 스위치가 개방됨에 따라 주 통전로의 전류가 차단된다. 즉, 보호 스위치가 개방되어 접점 간 간격이 일정 이상 이격되면 아크가 발생한 직후에 전력 반도체 스위치를 개방시킴으로써, 주 통전로가 차단되게 한다. 구체적으로, 전력 반도체 스위치가 턴오프 되어 전력 반도체 스위치를 통해 흐르는 전류가 차단되는 시점은, 아크가 발생되던 보호 스위치의 전극간 거리가, 이후 발생되는 과도 전압에 대해 절연 회복을 할 수 있는 전극 간 거리가 될 때로 설정한다.
이때, 전류는 2차 전류 회로 상에 설치된 커패시터로 전류되어 커패시터가 충전되는데, 커패시터의 충전 전압이 상승되어 서지 어레스터의 방전 개시 전압까지 상승되면 전류는 3차 전류 회로 상에 설치된 서지 어레스터로 전류되어 회로 상에 충전된 에너지가 서지 어레스터를 통해 흡수된다. 이로써, 전류 차단 장치의 차단 동작이 모두 완료된다.
커패시터 방전(S50)은 전류 차단에 이어 투입/분리 스위치가 개방되면, 이후 전류 차단 장치 투입 시 방전부에 설치된 방전 스위치를 닫은 뒤 다시 개방하여 커패시터에 충전된 전압을 방전시킨다. 이는 전류 차단 장치 투입 시 커패시터에 충전된 전압으로부터 과도한 방전 전류가 발생시키는 오작동의 위험을 방지할 수 있다.
차단 동작 종료(S60)는 주 통전로에 설치된 보호 스위치를 닫고, 이어서 투입/분리 스위치를 닫아 주 통전로에 정상 전류가 흐르는 정상 동작 상태가 된다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.
본 발명은 전류를 통전 또는 차단시키도록 회로를 분리하는 전류 차단 스위치와 이를 이용한 전류 차단 장치 및 전류 차단 방법을 제공한다.

Claims (11)

  1. 전류를 통전 또는 차단 시키는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치에 있어서,
    내부에 초임계 유체가 충진된 챔버;
    상기 챔버 내부에 구비되는 고정접점;
    상기 챔버 내부에서 상기 고정접점에 대향하여 구비되는 가동접점; 및
    상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초임계 유체는, 이산화탄소(CO2)인 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초임계 유체를 초임계 상태로 유지시키기 위한 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 초임계 유체를 임계온도 이상으로 조절하는 온도 조절 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 전류 차단 스위치.
  5. 사고 발생시 직류전류를 차단하기 위한 직류 전류 차단 장치에 있어서,
    정상동작 상태에서 전류가 흐르는 주 통전로 상에, 순차적으로 직렬로 연결되어 설치되는 전류(轉流) 스위치, 보호 스위치, 및 주 통전부의 전류 흐름을 최종적으로 차단하는 투입/분리 스위치를 포함하는 주 통전부;
    상기 전류(轉流) 스위치에 병렬로 연결된 전력 반도체 스위치;
    상기 전류(轉流) 스위치 및 상기 보호 스위치와 병렬로 연결된 커패시터; 및
    상기 커패시터와 병렬로 연결된 서지 어레스터;를 포함하고,
    상기 보호 스위치는 전류 차단 시 발생되는 과도전압으로부터 상기 전류(轉流) 스위치와 상기 전력 반도체 스위치를 보호하는 스위치이고,
    상기 주 통전부에 포함된 스위치들 중 적어도 어느 하나는, 내부에 초임계 유체가 충진된 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되는 고정접점 및 상기 챔버 내부에서 상기 고정접점과 이격 또는 접근하는 가동접점으로 구성된 전류 차단 스위치인 것을 특징으로 하는 전류 차단 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보호 스위치는, 상기 챔버, 상기 고정접점 및 상기 가동접점을 포함하는 전류 차단 스위치인 것을 특징으로 하는 전류 차단 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보호 스위치는, 상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 차단 장치.
  8. 청구항 5의 직류 전류 차단 장치를 이용하여 사고 발생시에 직류 전류를 차단하는 직류 전류 차단 방법으로서,
    사고 발생시, 상기 전류(轉流) 스위치, 상기 보호 스위치, 및 상기 투입/분리 스위치를 통해서 전류가 흐르는 상태에서, 상기 스위치들에 트립 신호를 인가하여 상기 스위치들의 오픈 동작을 개시시키는 단계;
    상기 전류(轉流) 스위치의 접점간 아크가 발생하여, 상기 전류(轉流) 스위치를 통해서 흐르던 전류가 상기 전력 반도체 스위치로 전류(轉流)되면, 상기 전력 반도체 스위치를 턴오프시켜 주 통전로에 흐르는 전류를 상기 커패시터로 전류(轉流)시켜 상기 커패시터를 충전시키는 단계; 및
    상기 커패시터의 충전 전압이 상기 서지 어레스터의 방전 개시 전압까지 상승하면, 상기 서지 어레스터가 방전을 시작하면서 상기 서지 어레스터를 통해서 전류가 흐르도록 하여, 선로상의 에너지를 상기 서지 어레스터를 통해서 흡수시킴으로써, 전류를 완전히 차단시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전력 반도체 스위치가 턴오프 되어 전력 반도체 스위치를 통해 흐르는 전류가 차단되는 시점은, 아크가 발생되던 상기 보호 스위치의 전극간 거리가, 이후 발생되는 과도 전압에 대해 절연 회복을 할 수 있는 전극 간 거리가 될 때로 설정하는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 보호 스위치는, 상기 챔버, 상기 고정접점 및 상기 가동접점으로 구성된 전류 차단 스위치인 것을 특징으로 하는 전류 차단 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 보호 스위치는, 상기 가동접점이 상기 고정접점과 이격 또는 접근하도록 상기 가동접점을 구동시키는 가동접점 조작기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 차단 방법.
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