KR100200432B1

KR100200432B1 - 전력계통의 차단방법 및 차단장치

Info

Publication number: KR100200432B1
Application number: KR1019910015311A
Authority: KR
Inventors: 마사오 모리따; 도시아끼 우에다; 유끼오 구로사와; 히로시 아리따; 도끼오 야마기와
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼; 쥬우부덴료 꾸가부시기가이샤
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1999-06-15
Anticipated expiration: 2011-09-03
Also published as: US5305174A; KR930006771A; JPH04112619A; CN1059623A; EP0474186A2; EP0474186A3; DE69129137T2; CN1032835C; DE69129137D1; EP0474186B1

Abstract

전력계통 차단장치는 서로 직렬접속된 차단기(1)와 스위치(2)를 포함하며, 전력선(115)에 접속되어 있는 주회로를 갖는다. 차단장치는 차단기(1)에 병렬접속된 전류 제한소자(4)를 또한 갖고 있다. 전류 검출기(7)에 의해 검출된 전력선(115)에 흐르는 부하전류의 레벨이 기결정된 제1설정 레벨을 초과했을 때, 제1과전류 검출기(8)는 차단기에 즉각적으로 차단명령을 출력한다. 그 결과, 단락전류와 같은 어떠한 과전류도 제한되도록 전류 제한소자(4)로 전환됨으로서, 차단기 상류측 전력선에서의 어떠한 전압강하도 큰폭으로 억제된다. 검출된 전류레벨이 기결정된 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 제2과전류검출기(9)는 스위치(2)에 개방명령을 출력함으로써, 전력선(115)에서의 사고에 대응하여 전력선 상류측 부분을 차단한다. 상기한 제한뒤에, 전류의 레벨이 전력선에 연결된 하류측 하부계통(예; 수요자의 하부계통 : 120)의 수전단 차단기(122)의 과전류 릴레이 순간소자를 동작시키는 전류범위내로 떨어지도록 설정되는 것이 적절하다. 하류측 전력선에서 사고가 발생한 경우에, 수전단 차단기(115)가 전력선의 건전한 부분이 정상 동작 상태로 복귀되도록 지연없이 차단됨으로서, 전력계통의 하모닉 차단이 달성된다.

Description

전력계통의 차단방법 및 차단장치

제1도는 전력계통을 보호하기위한 본 발명의 차단장치의 실시예를 나타낸 블록도.

제2도는 제1도에 나타낸 실시예에 삽입된 제1과전류 검출기의 블록도.

제3도는 제1도에 나탄낸 실시예에 삽입된 제2과전류 검출기의 블록도.

제4도는 실시예의 동작을 설명하는 과전류 릴레이의 동작특성을 나타낸 그래프.

제5도는 전력계통을 보호하기 위한 본 발명의 장치를 구성하는 배전 계통의 다이어그램.

제6도는 제1도에 나타낸 실시예와 종래장치를 비교하여 단락전류 레벨의 변화하는 상태를 설명하는 타임챠트.

제7도 내지 제9도는 본 발명에 따른 차단장치를 적용하는 예를 설명하는 배전계통의 블록 다이어그램.

제10도, 제11도는 본 발명에 따른 차단기와 그 변형을 각각 설명하는 도이다.

본 발명은 전력계통을 보호하는 시스템에 관한 것으로, 특히 부하계통의 배전선 일부가 단락된 사고시에 기타의 건전한 배전계통에 안전한 동작을 확보하도록 적절한 조치를 취하는 전력계통의 차단방법 및 차단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력계통은 복수의 배전선 또는 변전선을 포함하도록 구성되어 있다. 전력계통의 어느 하나에 단락과 같은 사고가 발생한 경우에, 단락된 선의 수전단(receiving end)에 부착되어 있는 차단기의 동작으로 상류측의 건전한 전력선과 단락이 발생한 선은 차단된다.

배전계통의 경우에, 77KV의 고전압은 배전 변전소에 설치된 하나이상의 변압기를 거쳐 6.6KV의 저배전전압으로 강압된 후, 변전소 버스(BUS)에서 분리된 복수의 배전선을 통해 분배된다. 그후, 전력은 배전선을 통해 수요자에 공급된다. 이러한 타입의 배전 계통에서, 배전선의 한 부하측에 단락사고가 발생한 때에, 변전소 버스에 인접한 배전선의 분기점에 부착된 회로 차단기(이하 배전선 차단기로 기술)는 이 배전선을 급속히 차단시킴으로써 다른 건전한 배전선에 전력의 연속적인 공급을 보증하고 배전계통을 보호한다. 하모닉 차단(Harmonic protection)으로 불리는 차단방법은 단락된 배전선에서 단락 지점에 가까운 가장 하류측에 차단기를 또한 부착함으로써, 가능한한 넓은 범위에 전력의 공급이 가능하도록 선택적이며 우선적으로 차단된다. 예를 들면, 배전선 차단기의 동작시기는 단락이 발생된 수요자의 수전단 차단기 동작후 소정시간(예 : 0.2초)지연된다.

위에서 기술한 종래 차단계통에서, 단락이 발생된 지점이 배전선 차단기에 근접할 때, 큰 단락전류가 상기 언급한 지연기간동안 배전선을 통해 흐를 수 있다. 그 결과, 단락된 배전선과 동일한 주변압기에 연결되어 있으며 건전한 기타 배전선에 공급된 전력의 전압은 강하한다. 이와 같은 전압강하는 치명적 문제점으로 인식되지 않았었다. 그렇지만, 최근들어 이와 같은 전압강하의 해로움은 큰 용량을 갖는 전력계통에서 단락전류가 매우 크기 때문에 흔히 무시할 수 없게 되였다. 특히, 컴퓨터와 같은 전기 정보처리 장치가 사용되는 현대 정보화 사회에 있어서, 큰 전압강하는 비록 매우 짧은 기간동안의 전압강하라 할지라도 정보 시스템의 단말장치, 온라인 제어시스템 및 컴퓨터등의 저장된 정보가 지워지는 것과 같은 일련의 상황을 야기한다.

한편, 전력계통의 용량증가에 기인하는 단락전류의 레벨증가는 계통내의 차단기 용량의 증가 뿐만아니라, 계통내 기기들의 기계적 내구성의 증가도 또한 요구한다. 그 결과, 최근 들어서 전류 제한장치가 차단기에 요구되는 차단용량을 축소함으로써 단락전류의 레벨증가를 억제시키도록 사용되었다(일본국 전기기술자 협회 보고서 SPD-87-43, 1987.10.27). 이 전류 제한장치에서, 전류 제한퓨즈와 전류 제한소자는 소정의 차단용량을 갖는 스위칭 소자에 병렬로 연결된다. 단락사고시에 이 스위치 소자는 단락전류가 먼저 전류 제한퓨즈를 통해 흐르도록 개방된 후, 전류 제한퓨즈가 용단되고, 단락전류가 전류 제한소자를 통해 흐르게 함으로써 단락전류의 레벨을 제한한다. 이 전류 제한장치는 단락전류의 레벨을 억제함으로써, 상기한 중류의 단락사고시에 전력계통의 건전한 부분에서의 전압강하를 축소시킨다.

그렇지만, 상기 언급한 보고서에 기재된 기술은 아래와같은 문제점을 갖고 있다. 즉, 상기 언급된 전류 제한장치가 배전선 차단기로 사용되었을 때, 단락이 발생한 지점에 근접하며 배전선 하류측에 설치된 차단기를 선택적이고 우선적으로 차단하는 전술한 하모닉 차단기능을 수행하도록 설계되어 있지 않다. 그 결과, 단락전류가 극도로 제한되었을 때, 과전류릴레이의 순간소자는 단락이 발생한 지점에 가장 근접한 차단기를 동작시키지 않음으로써, 단락지점의 분리를 위해 요구된 시간은 바람직하지 않게 길어진다.

따라서, 본 발명의 목적은 전력계통의 전력선중 하나가 단락된 사고에 단락이 발생된 지점상류측 전력선의 전압강하를 효과적으로 축소하며, 전력계통의 하모닉 차단을 수행할 수 있는 전력계통의 차단방법과 차단장치를 제공함으로써 전기한 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.

본 발명에 따른 적용으로 제공된 최소 하나의 전력선을 갖는 전력계통의 차단방법은 전력선에 단락전류가 검출되었을 때, 전력선의 정상회로에서 전류 제한회로로 전력선내의 전류를 전환함으로써, 과전류 릴레이의 순간소자를 동작시키는데 요구되는 동작전류의 최소레벨보다 높은 레벨로 전류를 제한하고, 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단장치를 동작시킨다.

사고가 소정시간내에 해결되지 않으면 전력선은 차단되어 있는 것이 적절한 반면에, 사고가 소정시간내에 제거된 때에는 전력선의 전류가 전류 제한회로에서 주회로로 다시 전환된다.

본 발명의 또 다른 적용으로 제공된 전력계통을 보호하는 차단장치는 스위치와 차단기를 직렬로 접속하여, 전력선에 직렬로 접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬 접속된 전류 제한소자와; 전력선에 흐르는 부하 전류를 검출하는 전류 검출기와; 검출 부하전류가 제1설정 레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기; 그리고 부하전류의 레벨이 소정기간 이상 지속적으로 제2설정 레벨을 초과한 상태일 때, 스위치에 개방 명령을 출력하는 제2과전류 검출기를 구비한다. 이와 같은 구조로 된 상기 장치는 검출된 전류 레벨이 소정시간 이내에 제2설정 레벨이하로 저하되었을 때, 상기 차단기에 복귀 명령을 출력한다.

상기 차단기는 전압강하의 단시간화(예, 1/4사이클 타임이하)를 목적으로 GTO 사이리스터(Thyristor)와 같은 반도체 스위치로 만드는 것이 적절하다.

전기한 구조를 갖는 장치의 동작에서, 단락과 같은 사고에 따라 과전류가 검출된 때, 차단기가 차단됨으로써 사고전류는 전류 제한회로 또는 차단기에 병렬 접속된 전류 제한소자로 전환된다. 그 결과, 사고 전류는 전류 제한소자에 의해 분명하게 제한됨으로써, 동작된 차단기의 상류측 전력선들의 전압강하는 명백하게 제한된다. 이와 같이, 사고 전력선에 동일하게 접속된 변압기와 다른 전력선에 공급된 전압강하는 대폭으로 억제되고, 신뢰성이 높은 전력공급이 실현된다.

제한된 부하전류의 레벨은 수요자 하부계통의 사고전력선의 하류측 하부계통에 있는 수전단 차단기(receiving end circuit breaker)내에 제공된 과전류 릴레이(over-current relay : OCR)의 순간 소자를 동작시키는 전류의 범위내에서 저하한다. 그 결과, 사고가 하류측 하부계통에서 발생하다면 하부계통의 수전단 차단기는 OCR의 동작 커브에 따라 차단됨으로써 전력선의 건전한 부분은 정상동작 상태로 복귀된다. 이와 같이 전력계통의 하모닉 차단요구가 달성된다. 본 발명의 차단장치를 갖는 전력선에서 단락사고가 발생한 경우 스위치는 제2과전류 릴레이의 타이밍 특성에 따라 열려진다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 기타 목적, 특징, 잇점들을 적절한 실시예로서 설명한다.

제1도는 전력계통을 보호하는 본 발명의 차단장치의 실시예를 블록다이어그램으로 나타낸 것이며, 정상주회로는 차단기(1)와 스위치(2)를 직렬 접속하여 포함하는 직렬 회로를 구비한다. 전류 제한 임피이던스가 차단기(1)에 병렬접속됨으로써 전류 제한회로가 구성된다. 실시예에서 GTO 사이리스터가 차단기(1)로 사용되었다. GTO 사이리스터가 과전압을 차단할 목적으로, 전압 제한소자(5)가 GTO 사이리스터에 병렬 접속되어 있다. 이 전압 제한소자(5)는 전압이 소정 설정전압 이상으로 상승했을 때 급격히 저항치가 감소하는 특성을 갖고 있다.

정상 주회로 또는 전류 제한회로를 통해 흐르는 부하전류(I)는 전류 검출기(7)에 의해 검출된다. 전류 검출기(7)의 출력은 제1, 2과전류 검출기(7, 8)에 입력된다. 제1 과전류 전검출기는 부하전류(I)가 제1설정레벨(I₁)을 초과했을 때, 차단기(1)에 차단명령을 출력하도록 접속되어 있다. 과전류 검출기(8)의 구조는 제2도에 나타나 있다. 제2도에서와 같이, 제1과전류 검출기(8)는 전류검출기(7)의 출력을 받으며 필터링과 같은 전처리를 수행하는 전류 모니터부(Current monitor section:8a)와, 제1설정레벨(I₁)을 가변 설정하는 과전류 설정장치(8b)와, 비교기(8c)를 구비하여 전류 모니터부(8a)출력이 설정레벨(I₁)을 초과했을 때 신호를 출력한다. 제2과전류 검출기(9)는 부하전류(I)가 일정시간 이상 지속적으로 제2설정레벨(I₂)을 초과했을 때, 직렬 스위치(2)에 개방명령을 출력하도록 접속되어 있다. 제2과전류 검출기(9)의 구조는 제3도에 나타나 있다. 제3도에서와 같이, 제2과전류 검출기(9)는 전류검출기(7)의 출력을 받으며 필터링과 같은 전처리를 수행하는 전류 모니터부(9a)와, 제2설정레벨(I₂)을 가변 설정하는 과전류 설정장치(9b)와, 전류 모니터부(9a)의 출력이 과전류 설정장치(9b)에 의해 설정된 레벨(I₂)을 초과했을 때 신호를 출력하는 비교기(9c)와, 비교기(9c)의 출력신호의 지속시간을 측정하는 사고시간 모니터부(9d)와, 설정사고시간(T₁)을 가변 설정하는 사고시간 설정장치(9e)와, 사고시간 모니터부(9d)의 출력이 사고시간의 설정치(T₁)를 초과했을 때 신호를 출력하는 비교기(9f)를 구비한다. 제2과전류 검출기(9)는 부하전류(I)가 상기 언급된 설정시간(T₁)내에 제2설정레벨(I₂)이하로 내려갔을 때 차단기(1)에 폐쇄 명령을 출력하는 리세트(reset)기능이 제공되며, 이러한 기능은 설명되지 않을지라도 제공된다. 그렇지만 이러한 기능은 제1과전류 검출기(8)에 제공될 수도 있다. 제2과전류 검출기(9)는 제4도에서 커브(8)과 같이 나타난 특성을 갖는 인덕션 디스크 타입(induction disk-type)검출기로 구성될 수 있다.

이상 설명한 실시예의 구조는 제5도에 나타낸 배전계통의 배전선 차단기로 이용된다. 제5도에서, 배전계통은 77KV 전력계통 상류측에 일차 차단기(110)를 통해서 연결된 변압기 뱅크(trasnformer bank : 111)와, 이차 차단기(112)를 통해 변압기 뱅크(111)에 연결된 버스(BUS :113)와, 버스(113)에서 갈라진 복수의 배전선(115A~115D)들과, 각각의 배전선(115)에 연결된 수요자의 하부계통(120)을 갖고 있다. 배전선(115A~115D)들은 배전선 차단기(100A~100D)들과 부분스위치(116)를 각각 갖는다. 각각의 하부계통(120)은 부분스위치(121)와, 수전단 차단기(Receiving end circuit breaker : 122)와, 변압기(123)와, 이차차단기(124)와, 버스(125) 그리고 차단기(126)들을 구비한다. 수전단 차단기(122)는 하부계통(120)내에 발생하는 사고를 검출하는 과전류 릴레이(127)에 의해 동작되도록 접속되어 있다.

제5도에 나타낸 배전계통을 구성하는 제1도의 차단장치의 동작을 제4도에 나타난 과전류 릴레이의 동작특성과, 부하전류 변동에 따른 타임챠트를 참고하여 설명한다. 우선 하나의 배전선(115A)에 속하는 하부계통(120)의 어느 하나에 사고가 발생했다고 가정하자, 이 경우, 변압기 뱅크(111)의 용량등에 의해 결정되는(예; 12.5KA) 큰 단락전류(Is)가 차단기(1)와 직렬된 스위치(2)를 통해 배전선(115A)에 흐르게 된다. 이 단락전류(Is)가 과전류 검출기(8)를 동작시킴으로써, 차단기(1)는 GTO사이리스터를 사용한 경우 반사이클 주기내에 즉각적으로 차단되며, 단락전류(Is)는 전류 제한 임피이던스(4)를 갖는 선으로 흐르도록 전환된다. 이 선을 통해 흐르는 전류의 레벨은 임피이던스(4)의 값에 따라 변화된다. 이 임피이던스 값은 주변압기의 용량을 고려하여 기타 건전한 배전선에 공급전압 저하가 허용되는 레벨에서 가장 큰 값으로 결정된다. 제4도에 나타난 실시예에서 임피이던스는 2KArms로 결정된다. 시간 제한 임피이스던스의 임피이던스 값(4) 역시 수요자의 수전단 차단기(122)가 우선적으로 동작하는 것을 보증할 목적으로, 제4도의 커브(127P)로 나타나는 동작특성을 갖는 과전류 릴레이(127)의 순간소자의 동작전류의 최소전류치 이하로 전류가 흐르지 않는 범위에서 결정된다. 제4도의 실시예에서 과전류 릴레이(127)의 순간소자 동작전류 범위의 최소치는 400Arms이다. 여기서, 제2과전류 검출기(9)의 시간제한 특성이 제4도에 나타난 특성곡선(8P)에 따라 설정되어 있다고 가정하자. 이 경우, 직렬스위치(2)는 과전류 검출기(9)의 시간제한 특성에 다른 소정시간이 경과한 후 개방됨으로써 사고가 발생한 배전선(115A)은 차단된다. 수요자의 수전단 과전류 릴레이의 순간소자가 상기 언급한 시간경과 전에 동작된 때에는, 수전단 차단기(122)가 동작하여 단락전류(Is)를 소실(extinguish)시킴으로써, 차단기(1)는 사고 하부계층이 아닌 기타 건전한 수요자 하부계층에 전력공급이 계속되도록 복귀된다.

그 결과, 제6도에서 실선의 곡선으로 나타낸 단락전류(Is)는 점선의 곡선으로 나타낸 종래 계통의 단락전류의 변화상태와 대비되어 변화한다.

이 도면에 나타난 바와같이, 종래 계통에서는 사고가 발생한 순간 t₁과 수전단 과전류 릴레이(OCR)가 동작된 순간 t₂사이에서 여러 사이클동안 큰 단락전류가 흐른 반면에, 본 발명의 차단장치를 채용한 계통에서는 전류 제한기능이 전류의 반사이클 기간내에 효과적으로 동작함으로 단락 전류의 레벨이 대폭으로 억제되었다.

전술한 설명으로 상기 실시예가 다음의 특징을 제공하는 것이 이해될 것이다.

무엇보다 먼저, 동일 변압기 뱅크(111)에 접속된 배전선(115)에 공급되는 전압의 강하가 대폭으로 축소되는 것이 주목된다. 특히, 매우 짧은 동작 시간이 차단기(1)로서 GTO 사이리스터를 이용한 경우에 달성되었다. 실제적으로 1ms이하의 매우 짧은 기간내에 사고전류를 제한하는 것이 가능하다. 그 결과, 배전 하부계통에서의 전압강하 기간의 대폭 축소가 가능함으로써, 건전한 수요자 하부계통에서의 바람직하지 못한 효과가 큰 폭으로 억제될 수 있다. 반면, 종래 차단기를 사용한 때에는, 동일 변압기(111)에 연결된 기타 배전선(115B~115D)에 공급된 전압의 강하가 상당히 긴 시간동안 계속되는, 큰 단락전류(12.5KA이상)가 제6도에서와 같이 수 사이클의 기간동안 흐른다.

상기 실시예가 제공하는 또다른 특징은 전선과 부하기기의 열적·기계적응력이 경감되는 것이다. 특히, 종래 차단장치를 구비하는 배전계통에서 전선과 부하기기는 0.2초의 기간동안 12.5KA의 큰 단락전류에 의해 만들어지는 응력을 견디는 것이 요구되는 반면, 본 발명의 차단장치를 갖는 계통에서 전선과 기기는 동일 기간동안 2KA에 따른 응력을 견디는 것만이 요구된다. 또한, 사고가 난 배전선에서 아크발생에 의한 파손이 제거된다.

사고가 발생한 배전선(115A) 하류측에 있는 수요자의 수전단 차단기(122)내에 제공된 수전단 과전류 릴레이(OCR)의 순간소자의 동작을 가능하게 하는 범위내에서 상기 제한을 거친 전류의 레벨이 떨어짐으로써, 수전단 차단기(122)는 사고가 수요자의 하부계통에 발생된 후 시간 지연없이 동작한다. 한편, 건전한 배전선이 정상동작상태로 복귀함으로써 전력계통의 하모닉 차단요구가 달성된다. 사고가 배전선(115A)내에서 발생한 경우에 스위치(2)는 제2과전류 검출기(9)의 시간제한 특성에 따라 개방되지만, 기타 건전한 배전선들은 정상 동작상태로 복귀된다.

본 발명에 의해서 전술한 전류제한 기능에 의해 수전단 차단기(122)의 차단용량을 축소시키는 것이 가능하다. 특히, 전술한 실시예에 따른 계통에서는 수전단 차단기(122)의 차단용량이 2KA와 같이 작은 반면에, 종래 차단장치를 갖는 계통에서는 수전단 차단기(122)가 12.5KA와 같이 매우 큰 차단 용량을 갖도록 요구한다.

차단기(1)로서 GTO 사이리스터를 사용한 전술한 실시예는 단지 설명을 위한 것이며, 기타 형태의 차단기 예를 들면, 전환기능을 갖는 사이리스터 스위치를 구성하는 반도체 스위치, 정전기 유도 사이리스터, 통상적인 차단기 또는 진공차단기 등이 차단기(1)를 구성할 수 있다. 본 발명의 차단장치내에 차단기(1)로서 초전도체 물질로 만들어진 스위치를 사용하는 것도 또한 가능하다.

제1도에 나타낸 장치의 사용에서, 직렬 스위치(2)가 먼저 폐쇄되고, 차단기(1)의 동작이 뒤따르는 것이 적절하다. 이 동작상태가 직렬 스위치(2)를 통한 어떤 돌입전류의 흐름을 효과적으로 방지하기 때문에, 직렬 스위치가 닫혀 있을 때 전류 제한 임피이던스가 회로내에 이미 놓여 있음으로서, 차단기(1)에 과전압의 인가가 차단된다. 차단기(1)로서 반도체 스위치가 사용된 경우 높은 신뢰성이 획득된다.

제7도는 제1도에 나타낸 형태의 차단장치를 배전변전소의 변압기 이용효율 개선 목적으로 사용한 예를 설명한다. 특히, 제7도에 나타낸 계통도에서, 복수의 독립적인 변압기 뱅크(111A, 111B, 111C)들이 제1도에 나타낸 구조를 갖는 각각의 차단장치(200)를 통해서 그들의 이차측(6, 6KV)에 연결된다. 이러한 배치로서, 단락사고가 변압기의 이차차단기(112)의 버스(113) 또는 배전선 차단기(114)의 부하측 부분에 발생했을 때, 차단장치(200)가 단락전류를 제한하도록 동작됨으로써, 사고가 발생한 계통의 변압기와 병렬로 동작되는 기타 변압기상의 어떠한 해로움도 제거된다. 그 결과, 배전변전소내 버스의 전압강하는 대폭으로 억제될 수 있다. 제8도에 나타낸 또다른 적용과 같이 차단장치(200)는 버스선(113)의 중간에 끼워져서 연결될 수 있다. 제9도에서와 같이 버스 113A,113B를 교차하는 선상에 차단장치(200)가 삽입되는 것도 또한 가능하다.

GTO 사이리스터를 사용한 제1도에 나타낸 차단기(1)의 실제예를 제10도를 참조하면서 설명한다. 차단기(1)는 GTO(10)과 GTO(20)을 사용한 GTO 사이리스터의 역 병렬회로로 구성된 주차단부를 갖는다. 일반적으로, GTO 사이리스터는 역방향 내전압이 작은 값을 갖는다. 그러므로, 직렬 다이오드(11, 21)와 역병렬 다이오드(12, 22)가 각각의 GTO에 접속된다.

또한, 서로 직렬 접속된 콘덴서(13)와 저항(14) 그리고 저항(14)에 병렬로 접속된 다이오드(15)로 구성된 스누버회로(Snubber circuit)가 GTO 사이리스터 GTO₁에 병렬 접속된다. 동일하게, 서로 직렬 접속된 콘덴서(23)와 저항(24) 그리고 저항(24)에 병렬 접속된 다이오드(25)로 구성된 스누버회로가 GTO사이리스터 GTO₂에 병렬 접속되어 있다.

서로 교차하여 설치되어 있는 다이오드(11, 21)의 전류차단시 과전압 방지를 목적으로, 직렬 접속된 콘덴서(16)와 저항(17) 그리고 직렬 접속된 콘덴서(26)와 저항(27)을 각각 구비하는 스누버회로가 다이오드(11, 12)에 병렬 접속된다. 이상으로 차단기(1)의 실제 구성의 일례가 설명되었다. 부하 전류의 통전시 차단기 내부 온도상승에 기인하는 반도체 소자의 과열을 방지하기 위해, 차단기(1)의 점선(30)으로 에워싼 부분을 GTO 스택용기(stack container)와 같은 밀폐 탱크내에 설치하고, 자체 냉각용 불연성 냉각액 속에 담금으로서 반도체 소자의 안전한 성능을 보장한다.

제1도에서 설명한 바와 같이, 어떤 과전압에 대해 주 차단부를 보호하기 위해, 전류 제한장치(5)와 저저항의 전류 제한 임피이던스(4)가 주차단부에 병렬로 연결된다. 제어회로 계통은 GTO 사이리스터를 턴온·턴오프 동작 제어하는 게이트 구동회로(31)와, 부하전류의 레벨을 검출하고 게이트 구동용 신호가 전송되는 동안 과전류를 검출하는 과전류 검출회로(32)로서 구성된다. 이 과전류 검출회로(32)는 제1도의 제1과전류 검출기(8)와 제2과전류 검출기(9)의 기능 모두를 갖고 있다.

제11도는 차단기(1)구조의 또다른 예이다. 이 변형에서, 다이오드(41, 42, 43, 44)는 브리지 형태로 접속되며, GTO 사이리스터(45)는 다이오드(41,42) 접합부와 다이오드(43, 44)접합부 사이에 접속된다. 이 예에서는 비교적 고가인 GTO 사이리스터 한개만이 사용됨으로써, 제10도의 회로와 비교하여 경제적이다.

본 발명이 적합한 형태를 통해 설명되었지만, 전술한 일실시예에 국한되는 것은 아니며 특허청구의 범위에 의해 제한되는 본 발명의 목적에 벗어남이 없이 여러 변형과 수정이 가해질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims

복수의 전력선을 갖는 전력계통의 차단방법에 있어서, 과전류가 전력선에서 검출된 때, 상기 전력선의 정상회로에서 전류제한 회로로 상기 전력선내의 전류를 전환함으로써, 상기 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단기기 동작용 과전류 릴레이의 순간소자 동작을 위해 요구되는 동작전류의 최소 레벨보다 높은 레벨로 상기 전류를 제한하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단방법.
복수의 전력선을 갖는 전력계통의 차단방법에 있어서, 과전류가 전력선에서 검출된 때, 상기 전력선의 정상회로에서 전류제한 회로로 상기 전력선내의 전류를 전환함으로써 상기 전류를 제한하며; 상기 전력계통에서 상기 전력선을 차단하고; 전류 제한소자를 갖는 상기 전류제한 회로가, 상기 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단기기 동작용 과전류 릴레이의 순간소자 동작을 위해 요구되는 동작전류의 최소 레벨보다 상기 제한된 전류의 레벨이 더 높도록 설정하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단방법.
복수의 전력선을 갖는 전력계통의 차단방법에 있어서, 과전류가 전력선에서 검출된 때, 상기 전력선의 정상회로에서 전류제한회로로 상기 전력선내의 전류를 전환함으로써 상기 전류를 제한하고; 상기 과전류를 야기한 사고가 전환후 소정시간내에 해소된 때, 상기 전류 제한회로에서 상기 정상회로로 복귀시키며; 상기 사고가 상기 소정 기간 내에 해소되지 않은 때에, 상기 전력선을 차단시키는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단방법.
제3항에 있어서, 전류제한 소자를 갖는 상기 전류 제한회로가, 상기 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단기기 동작용 과전류 릴레이의 순간소자 동작을 위해 요구되는 동작 전류의 최소레벨보다 상기 제한된 전류의 레벨이 더 높도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단방법.
전력계통을 보호하기 위한 차단장치에 있어서, 서로 직렬 접속되어 있는 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬 접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬 접속된 전류 제한소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류 검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정 레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적은 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 상기 부하 전류의 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방 명령을 출력하는 제2과전류 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제5항에 있어서, 상기 전류 제한소자가, 상기 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단 장치 동작용 과전류 릴레이의 순간소자를 동작시키기 위한 동작전류의 범위내로, 상기 전류제한 소자에 의해 제한된 전류의 레벨을 떨어뜨리도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제5항에 있어서, 상기 차단기가 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제5항에 있어서, 상기 제1과전류 검출기가, 부하전류의 상기 제2레벨에서, 최소 상기 소정기간을 경과한 후 동작하는 타이밍 소자를 갖는 과전류 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제5항에 있어서, 상기 제1과전류 검출기가: 부하전류의 검출된 레벨과 상기 제2설정레벨을 비교하며, 부하전류의 상기 검출된 레벨이 상기 제2설정레벨을 초과했을 때, 신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단에서 출력된 상기 신호가 상기 소정기간 이상 지속된 때, 상기 스위치에 개방명령을 출력하는 지연수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
전력계통을 보호하기 위한 차단장치에 있어서, 서로 직렬 접속되어 있는 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬접속된 전류 제한소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류 검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 상기 부하전류의 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방 명령을 출력하는 제2과전류 검출기와; 상기 검출된 전류의 레벨이 상기 제2설정레벨 이하로 소정기간 이내에서 떨어졌을 때, 상기 차단기에 폐쇄명령을 출력하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제10항에 있어서, 상기 전류제한 소자가, 상기 전력선에 연결된 하류측 하부계통의 차단장치 동작용 과전류 릴레이의 순간소자를 동작시키기 위한 동작전류의 범위내로, 상기 전류 제한소자에 의해 제한된 전류의 레벨을 떨어뜨리도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제10항에 있어서, 상기 차단기가 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제10항에 있어서, 상기 제2과전류 검출기가, 부하전류의 상기 제2레벨에서, 최소 상기 소정기간을 경과한 후 동작하는 타이밍 소자를 갖는 과전류 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
제10항에 있어서, 상기 제2과전류 검출기가: 부하전류의 검출된 레벨과 상기 제2설정레벨을 비교하며, 부하전류의 상기 검출된 레벨이 상기 제2설정레벨을 초과했을 때 신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단에서 출력된 상기 신호가 상기 소정기간 이상 지속된 때, 상기 스위치에 개방명령을 출력하는 지연수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 차단장치.
서로 직렬 접속된 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬 접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬 접속된 전류 제한소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류검출기와; 상기 전류검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 상기 부하전류의 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방명령을 출력하는 제2과전류 검출기를 구비하는 형태의 차단장치를 사용하는 방법에 있어서; 상기 스위치의 폐쇄 후, 상기 차단기를 폐쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단장치 사용방법.
서로 직렬 접속된 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬 접속된 전류 제한소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류검출기와; 상기 전류검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 부하전류의 상기 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방명령을 출력하는 제2과전류 검출기와; 상기 검출된 전류의 레벨이 상기 제2설정레벨 이하로 소정기간 이내에서 떨어졌을 때, 상기 차단기에 폐쇄명령을 출력하는 수단을 구비하는 형태의 차단장치를 사용하는 방법에 있어서; 상기 스위치의 폐쇄 후, 상기 차단기를 폐쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단장치 사용방법.
복수의 주변저압기 뱅크를 갖는 형태의 배전 하부계통의 차단시스템에 있어서, 서로 직렬접속된 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬 접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬접속된 전류제한 소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 부하 전류의 상기 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방 명령을 출력하는 제2과전류 검출기를 포함하는 차단 장치를 통해 상기 주변압기 뱅크의 이차 라인들이 연결되는 것을 특징으로 하는 배전 하부계통의 차단시스템.
복수의 주변압기 뱅크를 갖는 형태의 배전 하부계통의 차단시스템에 있어서, 서로 직렬접속된 스위치와 차단기를 포함하며, 전력선에 직렬 접속되어 있는 주회로와; 상기 차단기에 병렬접속된 전류제한 소자와; 상기 전력선에 흐르는 부하전류를 검출하는 전류검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출된 부하전류의 레벨이 제1설정레벨을 초과한 직후, 상기 차단기에 즉각적인 차단명령을 출력하는 제1과전류 검출기와; 부하 전류의 상기 레벨이 제2설정레벨을 소정기간 이상 지속적으로 초과한 상태일 때, 상기 스위치에 개방 명령을 출력하는 제2과전류 검출기와; 상기 검출된 전류의 레벨이 상기 소정기간 이내에 상기 제2설정레벨 이하로 떨어졌을 때, 상기 차단기에 폐쇄명령을 출력하는 수단을 포함하는 차단장치를 통해 상기 주변압기 뱅크의 이차 라인들이 연결되는 것을 특징으로 하는 배전 하부계통의 차단시스템.