JP2010108920A - 線路変更式限流器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は製造及び維持費用を低減することができ、故障電流自体エネルギーで遮断スイッチを動作させて、線路を変更して限流性能を向上させることができ、故障電流発生時、自動に速く反応して即時回復することができ、能動−受動動作が可能な線路変更式限流器に関するものである。
【解決手段】本発明は、主回路に接続された１次側及び前記１次側に整合された２次側からなるカップルドインダクタと、前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、前記ツェナーダイオードスイッチ及び前記インダクタの１次側に接続され、前記ツェナーダイオードスイッチのターンオン時、前記カップルドインダクタの１次側に並列にバイパス経路を形成する線路変更スイッチと、前記線路変更スイッチに並列に電気的に接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流部とを含む線路変更式限流器を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は線路変更式限流器に関し、より詳細には、製造及び維持費用を低減することができ、故障電流自体エネルギーで遮断スイッチを動作させて線路を変更し、故障発生時、自動に速く反応して即時回復し、能動−受動動作が可能な線路変更式限流器に関するものである。

電力系統では一般的に落雷、地絡、短絡などの事故時に発生するしきい値以上の過電流が系統に流れることができないように限流器が適用される。

そのうち、線路変更式限流器において、もっとも重要な要素は、故障感知と遮断スイッチ駆動方式として、外部故障感知装置を具備して故障を感知し、遮断スイッチ駆動装置を動作させて遮断スイッチを開放して線路を変更する方法が使われている。しかし、このような方法は、外部故障装置及び遮断スイッチ駆動装置という別途の構成をさらに具備しなければならず、遮断スイッチの駆動のためには外部のエネルギーが必要になり、大電流用半導体スイッチまたは大容量エネルギー貯蔵装置が要求され、製造単価が高くなるという問題点がある。

このような問題を改善するため、別途のエネルギー源や遮断スイッチ駆動部なしに故障電流エネルギーそのものを使って遮断スイッチを動作させる方法が使われている。この方法は、遮断スイッチと直列になっている超伝導限流素子が故障電流によってクエンチ（ｑｕｅｎｃｈ）されて抵抗を発生させれば、電流が遮断スイッチ駆動コイルに迂回し、コイルの磁場と隣接した金属導体に誘導された電流との反発力を遮断スイッチに直接連結して遮断スイッチを開放し、線路変更を完了し、以後、限流部が限流する方法である。しかし、このような方式は、定格電流に耐えるように製作された超伝導体及びこのための冷却装備が要求されるので、設置及び維持において費用が上昇するという問題がある。また、受動素子として構成されるので、使用条件によって能動的に動作させにくいという問題がある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、製造及び維持費用を低減することができ、故障電流自体エネルギーで遮断スイッチを動作させて限流性能を向上させることができ、故障発生の時、自動に速く反応して即時回復することができ、能動−受動動作が可能な線路変更式限流器を提供するものである。

上述の課題を解決するために、本発明に係る線路変更式限流器は、主回路に接続された１次側及び前記１次側に整合された２次側からなるカップルドインダクタと、前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、前記ツェナーダイオードスイッチに接続され、前記ツェナーダイオードスイッチのターンオン時、前記カップルドインダクタの１次側に並列にバイパス経路を形成する線路変更スイッチと、前記バイパス経路に電気的に接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流部とを含むことができる。

ここで、前記ツェナーダイオードスイッチは、前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたスナバ回路と、対をなし、互いに逆並列に接続され、アノード電極とカソード電極が前記スナバ回路と並列に接続されたサイリスタと、対をなし、それぞれ前記サイリスタの制御電極にカソード電極が接続されたダイオードと、対をなし、それぞれ前記ダイオードのアノード電極にカソード電極が接続され、前記サイリスタのアノード電極にカソード電極が接続されたツェナーダイオードとを含むことができる。

そして、前記ツェナーダイオードのカソード電極及び前記サイリスタのアノード電極の間には抵抗がそれぞれさらに接続されることができる。

また、前記線路変更スイッチは、前記カップルドインダクタの１次側と直列に前記主回路に接続された主回路スイッチと、前記ツェナーダイオードスイッチに電気的に接続された駆動コイルと、前記主回路でスイッチに機械的に接続され、前記駆動コイルから離隔されて位置し、前記駆動コイルに電流印加時、前記駆動コイルの磁気力によって前記主回路スイッチを開放させる反発板と、前記反発板に機械的に接続され、前記駆動コイルに電流印加時、前記カップルドインダクタの１次側に並列に形成された前記バイパス経路を短絡させる限流回路スイッチとを含むことができる。

また、前記カップルドインダクタと前記主回路スイッチの接点との間には半導体素子スイッチがさらに含まれることができる。

また、前記線路変更スイッチに並列に接続され、既設定されたエネルギー未満の電流が前記ツェナーダイオードスイッチを通過する時、既設定された時間の間エネルギーを吸収して故障信号を判別する故障検証装置がさらに含まれることができる。

また、前記故障検証装置は、超伝導体、蓄電池及び高周波通過フィルターのうちで選択された少なくともいずれか一つまたはこれらの組合からなることができる。

また、前記限流部は、電力ヒューズ、非線形可変導体、リアクターコイル、電力半導体スイッチ及び超伝導体のうちで選択された少なくともいずれか一つまたはこれらの組合からなることができる。

また、前記ツェナーダイオードスイッチに接続され、前記カップルドインダクタの１次側に故障電流印加時、前記ツェナーダイオードスイッチをターンオンさせる電気的な信号を印加する故障感知装置がさらに含まれることができる。

また、前記限流部に並列に接続された電力用ヒューズをさらに含むことができる。

さらに、上述の目的を解決するために、本発明に係る線路変更式限流器は、主回路に接続されたインダクタと、前記インダクタの一端に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、前記ツェナーダイオードスイッチに接続され、前記ツェナーダイオードスイッチのターンオン時、前記インダクタに並列にバイパス経路を形成する線路変更スイッチと、前記バイパス経路に電気的に接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流部とを含むことができる。

ここで、前記ツェナーダイオードスイッチは、前記インダクタの一端に電気的に接続されたスナバ回路と、対をなし、互いに逆並列に接続され、アノード電極とカソード電極が前記スナバ回路と並列に接続されたサイリスタと、対をなし、それぞれ前記サイリスタの制御電極にカソード電極が接続されたダイオードと、対をなし、それぞれ前記ダイオードのアノード電極にカソード電極が接続され、前記サイリスタのアノード電極にカソード電極が接続されたツェナーダイオードとを含むことができる。

そして、前記線路変更スイッチは、前記インダクタの他端と直列に前記主回路に接続された主回路スイッチと、前記ツェナーダイオードスイッチに電気的に接続された駆動コイルと、前記主回路スイッチに機械的に接続され、前記駆動コイルから離隔されて位置し、前記駆動コイルに電流印加時、前記駆動コイルの磁気力によって前記主回路スイッチを開放させる反発板と、前記反発板に機械的に接続され、前記駆動コイルに電流印加時、前記インダクタに並列に形成された前記バイパス経路を短絡させる限流回路スイッチとを含むことができる。

本発明に係る線路変更式限流器は、既存の超伝導体の代わりにカップルドインダクタまたはインダクタを具備し、その２次側あるいは並列である回路にツェナーダイオードスイッチなどの電力用半導体素子スイッチを具備することによって、設備の設置、運用及び大きさにおいて負担を減らすことができる。

また、本発明に係る線路変更式限流器は、故障時、カップルドインダクタによって誘導された電流あるいはインダクタを迂回した電流を故障感知装置が能動的に制御することによって、信頼性及び柔軟性を向上することができる。

本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者が容易に実施することができるほどに本発明の望ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明すれば、次のとおりである。

以下では、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００の構成を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００を示す回路図である。図２は、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００に使われるツェナーダイオードスイッチ１２０を詳細に説明するための回路図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００は、主回路に接続されたカップルドインダクタ１１０と、前記カップルドインダクタ１１０に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチ１２０と、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に接続された線路変更スイッチ１４０と、前記線路変更スイッチ１４０によって前記カップルドインダクタ１１０に接続される限流部１５０とを含む。また、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０と線路変更スイッチ１４０との間に故障検証装置１３０がさらに含まれることができる。

前記カップルドインダクタ１１０は、主回路に接続される。前記カップルドインダクタ１１０は、前記主回路に接続された１次側と、前記１次側に整合された２次側とを含む。前記カップルドインダクタ１１０は通常の変圧器として構成されることができる。

前記１次側は、前記主回路に直列に接続され、前記主回路に流れる電流の経路を形成する。

前記２次側は、前記１次側に既設定された巻線比を有しながら、前記１次側に整合される。また、前記２次側は、前記１次側と電気的に絶縁される。したがって、前記２次側の両端には前記１次側の両端にかかる電圧に比例した電圧が形成される。結果的に、前記２次側には前記１次側を通じて前記主回路に流れる電流に比例した電流が形成されることができる。

図１及び図２を参照すると、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０は、前記カップルドインダクタ１１０の２次側に電気的に接続される。前記ツェナーダイオードスイッチ１２０は、前記線路変更スイッチ１４０に印加される電流の流れを制御する。前記ツェナーダイオードスイッチ１２０は、正常時、ターンオフ状態を維持し、前記カップルドインダクタ１１０の２次側に既設定された以上の電圧印加時、ターンオンされて前記線路変更スイッチ１４０の駆動コイル１４２に電流が流れるように経路を形成する。

前記ツェナーダイオードスイッチ１２０は、前記カップルドインダクタ１１０の２次側と前記線路変更スイッチ１４０との間に接続されたスナバｓｎｕｂｂｅｒと、対をなし、前記スナバｓｎｕｂｂｅｒに逆並列に接続されたサイリスタＳ１、Ｓ２と、対をなし、前記サイリスタＳ１、Ｓ２の制御電極に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２と、対をなし、前記ダイオードＤ１、Ｄ２に接続されたツェナーダイオードＺ１、Ｚ２とを含むことができる。また、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２と前記スナバｓｎｕｂｂｅｒとの間には抵抗Ｒ１、Ｒ２がさらに含まれることができる。

前記スナバｓｎｕｂｂｅｒ は、前記カップルドインダクタ１１０の２次側と前記線路変更スイッチ１４０との間に直列に接続される。前記スナバｓｎｕｂｂｅｒ
は、前記カップルドインダクタ１１０の電流の流れが変化することによって、前記カップルドインダクタ１１０の２次側に過電圧が印加されることを防止し、これによるノイズ及び誤動作を防止する。このために、前記スナバｓｎｕｂｂｅｒは、キャパシタＣと抵抗ＲからなるＲＣスナバｓｎｕｂｂｅｒが使われることができる。ただ、前記スナバｓｎｕｂｂｅｒの種類として本発明の内容を限定するのではない。

前記サイリスタＳ１、Ｓ２は、前記スナバｓｎｕｂｂｅｒに対をなし、逆並列に接続される。前記サイリスタＳ１、Ｓ２は、それぞれ前記スナバｓｎｕｂｂｅｒの両端にアノード電極及びカソード電極が接続される。また、前記サイリスタＳ１、Ｓ２の制御電極には前記ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード電極がそれぞれ接続され、制御信号を印加する。前記制御信号によって前記サイリスタＳ１、Ｓ２がターンオンされれば、前記線路変更スイッチ１４０に印加される電流の多い部分が前記サイリスタＳ１、Ｓ２を通じて流れる。

前記ダイオードＤ１、Ｄ２は、前記サイリスタＳ１、Ｓ２の制御電極にそれぞれ接続される。前記ダイオードＤ１、Ｄ２は、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２と逆として位置し、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２の順方向に流れる電流を遮断する。したがって、前記ダイオードＤ１、Ｄ２は、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２の逆方向に流れる電流のみを通過させることによって、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２にかかったブレイクダウン電圧以上の電圧による電流のみを通過させる。結果的に、前記ダイオードＤ１、Ｄ２によって過電流が流れる場合のみに、前記サイリスタＳ１、Ｓ２がターンオンされ、以後、前記限流部１５０が動作することができるようになる。また、前記ダイオードＤ１、Ｄ２に印加される交流電圧の極性によって上部に位置したダイオードＤ１と下部に位置したダイオードＤ２が相補的にターンオンされる。また、これによって、前記ダイオードＤ１、Ｄ２に接続された前記サイリスタＳ１、Ｓ２も相補的にターンオンされる。

前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２は、前記ダイオードＤ１、Ｄ２と逆に接続される。前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２のアノード電極は、前記ダイオードＤ１、Ｄ２のアノード電極に接続され、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２のカソード電極は、前記抵抗Ｒ１、Ｒ２を通じて前記スナバｓｎｕｂｂｅｒに接続される。したがって、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２の順方向への電流は、前記ダイオードＤ１、Ｄ２によって遮断されるので、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２の逆方向にブレイクダウン電圧以上の電圧が印加される場合、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２に電流が流れるようになる。また、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２も前記ダイオードＤ１、Ｄ２のターンオンによって上部に位置したツェナーダイオードＺ１及び下部に位置したツェナーダイオードＺ２が相補的にターンオンされる。

前記抵抗Ｒ１、Ｒ２は、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２とスナバｓｎｕｂｂｅｒとの間に接続される。前記抵抗Ｒ１、Ｒ２は、前記ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２及びダイオードＤ１、Ｄ２を急変する電圧及び電流から保護する。
前記故障検証装置１３０は、前記カップルドインダクタ１１０及びツェナーダイオードスイッチ１２０の間に前記線路変更スイッチ１４０の駆動コイル１４２と並列に接続される。前記故障検証装置１３０は、故障電流が発生するか否かを判断する。すなわち、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０は、前記カップルドインダクタ１１０の２次側に印加された電圧によって動作するので、故障電流以外の原因によって前記ツェナーダイオードスイッチ１２０がターンオンされる場合が発生することができる。前記故障検証装置１３０は、既設定されたエネルギー以下の電流が前記ツェナーダイオードスイッチ１２０を通過する時、既設定された時間の間エネルギーを吸収する。そして、前記故障検証装置１３０は、既設定された時間以後にも電流が続いて流れる場合、故障電流として判断して電流を遮断すれば、電流は駆動コイル１４２に流れるようになる。

前記線路変更スイッチ１４０は、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に電気的に接続される。前記線路変更スイッチ１４０は、正常時、前記主回路を接続させて電流が流れるようにする。また、前記線路変更スイッチ１４０は、故障電流印加時、前記主回路を遮断し、前記限流部１５０に故障電流を印加して限流されるようにする。

前記線路変更スイッチ１４０は、前記カップルドインダクタ１１０に接続された主回路スイッチ１４１と、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に接続された駆動コイル１４２と、前記駆動コイル１４２から離隔されて位置した反発板１４３と、前記反発板１４３に機械的に接続された限流回路スイッチ１４４とを含む。

前記主回路スイッチ１４１は、前記カップルドインダクタ１１０に接続されて、主回路を構成し、ｂ接点状態（Ｎｏｒｍａｌｌｙ ｔｕｒｎ−ｏｎ）を維持する。したがって、正常時、前記主回路スイッチ１４１が閉まって前記カップルドイントックト１１０の１次側及び前記主回路スイッチ１４１を通過した電流が負荷まで印加されることができる。

前記駆動コイル１４２は、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０と前記カップルドインダクタ１１０の２次側との間に接続される。正常時、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０がターンオフされているので、前記駆動コイル１４２には電流が流れない。しかし、故障電流が発生して前記ツェナーダイオードスイッチ１２０がターンオンされれば、前記カップルドインダクタ１１０の２次側から前記ツェナーダイオードスイッチ１２０を通過した電流が前記駆動コイル１４２にも流れる。その結果、前記電流を通じて前記駆動コイル１４２の周辺に磁気力が発生する。

前記反発板１４３は、前記駆動コイル１４２から離隔されて位置する。また、前記反発板１４３には前記主回路スイッチ１４１及び限流回路スイッチ１４４が機械的に接続され、電気的には絶縁されている。結果的に、前記反発板１４３の動作によって前記主回路スイッチ１４１及び限流回路スイッチ１４４が共に機械的に動く。前記反発板１４３は、故障電流発生時、前記駆動コイル１４２の周辺に発生した磁気力によって前記駆動コイル１４２から反発力を受ける。したがって、前記反発板１４３は前記駆動コイル１４２から遠くなる。したがって、前記反発板１４３が、前記駆動コイル１４２から遠くなれば、前記主回路スイッチ１４１は開放され、前記限流回路スイッチ１４４が閉鎖されて前記バイパス経路を形成する。

前記限流回路スイッチ１４４は、前記カップルドインダクタ１１０の１次側の並列枝に接続される。前記限流回路スイッチ１４４は、ａ接点（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）状態を有する。したがって、前記カップルドインダクタ１１０の並列枝は開放された状態を維持する。しかし、故障電流が印加され、前記反発板１４３が前記駆動コイル１４２から遠くなれば、前記限流回路スイッチ１４４が閉まる。したがって、前記カップルドインダクタ１１０の１次側の並列枝は短絡状態になるので、前記カップルドインダクタ１１０に対するバイパス経路を形成する。そして、この時、前記主回路スイッチ１４１は開かれているので、前記バイパス経路を通過した電流は前記限流部１５０を通過して、限流される。

前記限流部１５０は、前記主回路スイッチ１４１と並列に接続される。前記主回路スイッチ１４１が開かれ、同時に前記限流回路スイッチ１４４が閉まれば、前記限流回路スイッチ１４４を通過した電流は前記限流部１５０に流れる。また、前記限流部１５０は、電力ヒューズ、抵抗、リアクター、超伝導体、半導体素子の故障電流を制限するようにインピーダンスを有する素子のうちで選択された少なくともいずれか一つで構成されることができる。したがって、この時、前記限流部１５０は前記電流を限流する。結局、前記限流部１５０は、前記負荷に故障電流が印加されることを防止し、前記負荷を保護する。

上述のように、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００は、主回路に故障電流を感知する装置として、超伝導体を具備する代わり、カップルドインダクタ１１０を具備することによって、製造単価を低めることができる。

以下では、本発明の他の実施形態に係る線路変更式限流器２００の構成を説明する。

図３は、本発明の他の実施形態に係る線路変更式限流器２００を示す回路図である。上述の実施形態と同一の構成及び動作を有する部分に対しては同一の参照符号を付け、以下では、上述の実施形態との差異を中心に説明する。

図３を参照すると、本発明の他の実施形態に係る線路変更式限流器２００は、カップルドインダクタ１１０と、ツェナーダイオードスイッチ１２０と、線路変更スイッチ１４０と、限流部１５０と、前記ツェナーダイオード１２０に接続された故障感知装置２６０とを含む。また、前記カップルドインダクタ１１０の２次側とツェナーダイオード１２０との間には前記線路変更スイッチ１４０と並列に故障検証装置１３０がさらに含まれることもできる。

前記故障感知装置２６０は、主回路に電気的にカップルドされた変流器ＣＴを通じて主回路に故障電流が発生したか否かを感知することができる。前記故障感知装置２６０は、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０と電気的に接続され、主回路に故障電流が発生された場合、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に電気的な信号を印加して、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０をターンオンさせる。すなわち、前記故障感知装置２６０は、前記主回路に故障電流が発生した時、直接的に前記ツェナーダイオードスイッチ１２０を駆動する。したがって、受動素子からなる前記ツェナーダイオードスイッチ１２０の動作にだけ依存せず、能動素子からなる前記故障感知装置２６０が直接前記ツェナーダイオードスイッチ１２０を制御することもできるので、動作の信頼性を確保することができる。

上述のように、本発明の他の実施形態に係る線路変更式限流器２００は、故障電流を感知するための超伝導体を具備しなくて、製造単価を低めることができる。また、能動素子からなるので、主回路の変流器ＣＴに接続された故障感知装置２６０が故障電流発生時、ツェナーダイオードスイッチ１２０を直接制御することができるので、動作の信頼性を確保することができる。

以下では、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器３００の構成に対して説明する。

上述の図４は本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器３００を説明するための回路図である。

図４を参照すると、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器３００は、主回路に接続されたインダクタ３１０と、前記インダクタ３１０の一端に接続されたツェナーダイオードスイッチ１２０と、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に接続された線路変更スイッチ１４０と、
前記インダクタ３１０に接続される限流部１５０とを含む。また、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０と線路変更スイッチ１４０との間に故障検証装置１３０がさらに含まれることができる。

前記ツェナーダイオードスイッチ１２０、故障検証装置１３０、線路変更スイッチ１４０、及び限流部１５０はインダクタ３１０に電気的に接続される。すなわち、上述の本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器１００において、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０、故障検証装置１３０、線路変更スイッチ１４０、及び限流部１５０は前記カップルドインダクタ１１０に電気的に接続されているが、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器３００では、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０、故障検証装置１３０、線路変更スイッチ１４０、及び限流部１５０はインダクタ３１０に接続される。その以外には前記ツェナーダイオードスイッチ１２０、故障検証装置１３０、線路変更スイッチ１４０、及び限流部１５０は上述の実施形態と同一である。

前記インダクタ３１０は、前記主回路に直列に接続される。正常時、前記インダクタ３１０は主回路に流れる電流が印加されて前記主回路スイッチ１４１を通じて負荷に接続される。そして、前記主回路に故障電流が流入されれば、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０がターンオンされ、前記インダクタ３１０に流れた電流はインダクタだけでなく、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０にも流れる。また、前記ツェナーダイオード１２０を通過した電流は前記線路変更スイッチ１４０の駆動コイル１４２を通過し、前記反発板１４３に反発力が発生し、前記反発板１４３の動きによって前記主回路スイッチ１４１は開放され、限流回路スイッチ１４４は閉鎖される。したがって、前記インダクタ３１０に対するバイパス経路が形成されるので、前記限流部１５０は前記主回路電流を限流することができる。

上述のように、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器３００は、故障電流感知用として超伝導体を使用せず、かつ上述の実施形態のカップルドインダクタの代わりに単一のインダクタを使うことによって、その製造単価をさらに低めることができる。以下では、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器４００の構成に対して説明する。

図５は本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器４００の構成を示す回路図である。

図５を参照すると、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器４００は、カップルドインダクタ１１０と、ツェナーダイオードスイッチ１２０と、故障検証装置１３０と、前記ツェナーダイオードスイッチ１２０に接続された線路変更スイッチ４４０、線路変更スイッチ４４０に電気的に直熱に連結され、主な回路に流れる電流を限流する限流アセンブリ、前記カップルドインダクタ１１０の１次側と前記線路変更スイッチ４４０との間に接続された半導体素子スイッチ４８０とを含む。限流アゼンブリは限流部１５０、前記限流部１５０に並列に連結された電力用のヒューズ４７０を含む。

前記線路変更スイッチ４４０は、前記カップルドインダクタ１１０の１次側に接続された主回路スイッチ１４１と、前記カップルドインダクタ１１０の２次側及びツェナーダイオードスイッチ１２０の間に接続された駆動コイル１４２と、反発板１４３と、前記反発板１４３に機械的に接続された限流回路スイッチ４４４とを含む。

前記限流回路スイッチ４４４は、前記反発板１４３に機械的に接続され、前記反発板１４３によって共に動く。前記限流回路スイッチ４４４は、正常時、ａ接点（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）状態を維持する。したがって、前記電力用ヒューズ４７０は正常時電流が流れない。また、前記限流回路スイッチ４４４は、故障電流が前記カップルドインダクタ１１０の１次側に流れる場合、前記反発板１４３と共に移動して閉まって、前記電力用ヒューズ４７０が閉回路を形成するようにする。したがって、前記電力用ヒューズ４７０に電流が印加され、許容電流以上の電流が前記電力用ヒューズ４７０に流れる場合、前記電力用ヒューズ４７０が切れる動作を実行する。

前記電力用ヒューズ４７０は、前記線路変更スイッチ４４０の限流回路スイッチ４４４と直列に接続される。また、前記電力用ヒューズ４７０は、前記限流部１５０とも並列に接続される。前記電力用ヒューズ４７０の許容量以上に故障電流が発生した場合、前記電力用ヒューズ４７０は溶断される。すなわち、前記電力用ヒューズ４７０は許容量以上の故障電流時、とけて切れる。この後、故障電流は前記電力用ヒューズ４７０に並列に接続された前記限流部１５０に迂回して限流する。

前記半導体素子スイッチ４８０は、前記カップルドインダクタ１１０の１次側及び前記線路変更スイッチ４４０の主回路スイッチ１４１の間に接続される。前記半導体素子スイッチ４８０は、故障電流が発生して前記線路変更スイッチ４４０が主回路を遮断しても、残っている残存アーク電流を完全に除去する。すなわち、前記線路変更スイッチ４４０が主回路を遮断してもアークが発生して故障電流が主回路に残留することができるが、前記半導体素子スイッチ４８０はこの電流を完全に除去する。また、故障電流の１／２周期が経過して零点が渡来すれば、前記線路変更スイッチ４４０のアークが完全に消弧され、前記故障電流は前記限流部１５０に完全に線路変更され、前記限流部１５０によって限流される。

上述のように、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器４００は、電力用ヒューズ４７０を具備し、故障電流が基準以上に発生した場合、回路を遮断し、故障電流が負荷に伝達することを防止することによって、負荷を保護することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器を示す回路図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る線路変更式限流器に使われるツェナーダイオードスイッチを詳細に説明するための回路図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る線路変更式限流器を示す回路図である。 図４は、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器を説明するための回路図である。 図５は、本発明のまた他の実施形態に係る線路変更式限流器の構成を示す回路図である。

Claims (18)

1. 主回路に接続された１次側及び前記１次側に整合された２次側からなるカップルドインダクタと、
   前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、
   前記ツェナーダイオードスイッチと前記カップルドインダクタの１次側に接続され、前記ツェナーダイオードスイッチのターンオン時、前記カップルドインダクタの１次側に並列にバイパス経路を形成しながら前記主回路を遮断する線路変更スイッチと、
   前記線路変更スイッチに並列に電気的に接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流部とを含むことを特徴とする線路変更式限流器。
2. 前記ツェナーダイオードスイッチは、
   前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたスナバ回路と、
   対をなし、互いに逆並列に接続され、アノード電極とカソード電極が前記スナバ回路と並列に接続されたサイリスタと、
   対をなし、それぞれ前記サイリスタの制御電極にカソード電極が接続されたダイオードと、
   対をなし、それぞれ前記ダイオードのアノード電極にカソード電極が接続され、前記サイリスタのアノード電極にカソード電極が接続されたツェナーダイオードとを含むことを特徴とする請求項１に記載の線路変更式限流器。
3. 前記ツェナーダイオードのカソード電極及び前記サイリスタのアノード電極の間には抵抗がそれぞれさらに接続されることを特徴とする請求項２に記載の線路変更式限流器。
4. 前記線路変更スイッチは、
   前記カップルドインダクタの１次側と直列に前記主回路に接続された主回路スイッチと、
   前記ツェナーダイオードスイッチと前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続された駆動コイルと、
   前記主回路スイッチに機械的に接続され、前記駆動コイルから離隔されて位置し、前記駆動コイルに電流印加時、前記駆動コイルの磁気力によって前記主回路スイッチを開放させる反発板と、
   前記反発板に機械的に接続され、前記駆動コイルに電流印加時、前記カップルドインダクタの１次側に並列に形成された前記バイパス経路を短絡させる限流回路スイッチとを含むことを特徴とする請求項１に記載の線路変更式限流器。
5. 前記限流部は、前記線路変更スイッチの主回路スイッチに電気的に並列接続されることを特徴とする請求項４に記載の線路変更式限流器。
6. 前記線路変更スイッチに並列に接続され、既設定されたエネルギー未満の電流が前記ツェナーダイオードスイッチを通過する時、既設定された時間の間エネルギーを吸収して故障信号を判別する故障検証装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の線路変更式限流器。
7. 前記故障検証装置は、超伝導体、蓄電池及び高周波通過フィルタのうちで選択された少なくともいずれか一つまたはこれらの組合からなることを特徴とする請求項６に記載の線路変更式限流器。
8. 前記限流部は、電力ヒューズ、非線形可変導体、リアクターコイル、電力半導体スイッチ及び超伝導体のうちで選択された少なくともいずれか一つまたはこれらの組合からなることを特徴とする請求項１に記載の線路変更式限流器。
9. 前記ツェナーダイオードスイッチに接続され、前記カップルドインダクタの１次側に故障電流印加時、前記ツェナーダイオードスイッチをターンオンさせる電気的な信号を印加する故障感知装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の線路変更式限流器。
10. 主回路に接続された１次側及び前記１次側に整合された２次側からなるカップルドインダクタと、
    前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、
    前記ツェナーダイオードスイッチと前記カップルドインダクタの１次側に接続され、前記ジェンナーダイオードのターンオン時、前記カップルドインダクタの１次側に並列にバイパス経路を形成しながら前記主回路を遮断する線路変更スイッチと、
    互いに並列に接続される限流部と電力用ヒューズとを含み、前記バイパス経路上で前記線路変更スイッチに電気的に直列接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流アセンブリとを含むことを特徴とする線路変更式限流器
11. 前記ツェナーダイオードスイッチは、
    前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続されたスナバ回路と、
    対をなし、互いに逆並列に接続され、アノード電極とカソード電極が前記スナバ回路と並列に接続されたサイリスタと、
    対をなし、それぞれ前記サイリスタの制御電極にカソード電極が接続されたダイオードと、
    対をなし、それぞれ前記ダイオードのアノード電極にカソード電極が接続され、前記サイリスタのアノード電極にカソード電極が接続されたジェンナーダイオードを含むことを特徴とする請求項１０に記載の線路変更式限流器。
12. 前記線路変更スイッチは、
    前記カップルドインダクタの１次側と直列に前記主回路に接続された主回路スイッチと、
    前記ツェナーダイオードスイッチと前記カップルドインダクタの２次側に電気的に接続された駆動コイルと、
    前記主回路スイッチに機械的に接続され、前記駆動コイルから離隔されて位置し、前記駆動コイルに電流印加時、前記駆動コイルの磁気力によって前記主回路スイッチを開放させる反発板と、
    前記反発板に機械的に接続され、前記駆動コイルに電流印加時、前記主回路スイッチ及び前記カップルドインダクタの１次側に並列に形成された前記バイパス経路を短絡させる限流回路スイッチとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の線路変更式限流器。
13. 前記限流アセンブリは、
    前記限流回路スイッチとともに前記カップルドインダクタの１次側と主回路スイッチに対するバイパス経路を形成することを特徴とする請求項１０に記載の線路変更式限流器。
14. 前記カップルドインダクタの１次側と前記主回路スイッチとの間に接続される半導体素子スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の線路変更式限流器。
15. 主回路に接続されたインダクタと、
    前記インダクタの一端に電気的に接続されたツェナーダイオードスイッチと、
    前記ツェナーダイオードスイッチ及び前記インダクタの他端に接続され、前記ツェナーダイオードスイッチのターンオン時、前記インダクタに並列にバイパス経路を形成しながら前記主回路を遮断する線路変更スイッチと、
    前記線路変更スイッチに並列に電気的に接続され、前記主回路に流れる電流を限流する限流部とを含むことを特徴とする線路変更式限流器。
16. 前記ツェナーダイオードスイッチは、
    前記インダクタの一端に電気的に接続されたスナバ回路と、
    対をなし、互いに逆並列に接続され、アノード電極とカソード電極が前記スナバ回路と並列に接続されたサイリスタと、
    対をなし、それぞれ前記サイリスタの制御電極にカソード電極が接続されたダイオードと、
    対をなし、それぞれ前記ダイオードのアノード電極にカソード電極が接続され、前記サイリスタのアノード電極にカソード電極が接続されたツェナーダイオードとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の線路変更式限流器。
17. 前記線路変更スイッチは、
    前記インダクタの他端と直列に前記主回路に接続された主回路スイッチと、
    前記ツェナーダイオードスイッチ及び前記インダクタの他端に電気的に接続された駆動コイルと、
    前記主回路スイッチに機械的に接続され、前記駆動コイルから離隔されて位置し、前記駆動コイルに電流印加時、前記駆動コイルの磁気力によって前記主回路スイッチを開放させる反発板と、
    前記反発板に機械的に接続され、前記駆動コイルに電流印加時、前記インダクタに並列に形成された前記バイパス経路を短絡させる限流回路スイッチとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の線路変更式限流器。
18. 前記限流部は、
    前記線路変更スイッチの主回路スイッチに並列に電気的に接続されることを特徴とする請求項１５に記載の線路変更式限流器。
    

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