JP2018533835A - 電流の強制振動を用いた、高電圧ｄｃネットワーク用の回路遮断器 - Google Patents

Abstract

本発明は、高電圧または中間電圧の直流電流ネットワーク用の回路遮断装置であって、回路遮断装置は、ネットワークラインに挿入された機械的回路遮断器（Ｓ１）を有する分岐路（Ａ−Ａ’）と、これに並列に接続された、第１に、サージアレスタ（５）の分岐路と、第２に、第１コンデンサバンク（Ｃ）とメークスイッチ（Ｓ２）とインダクタの直列接続部と、を備える回路遮断装置に関する。本発明によれば、回路遮断装置は、ネットワーク電圧に接続された少なくとも１つの抵抗分圧器（Ｒｓ）であって、コンデンサバンクを充電するようにコンデンサバンク（Ｃ）に並列に接続された低電圧段（Ｒ１ｓ）を有する抵抗分圧器（Ｒｓ）を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断装置の一般的な技術分野に関する。本発明は、具体的には、回路遮断装置であって、該回路遮断装置が挿入されている負荷時の電気回路（en charge du circuit electrique dans lequel ils sont interposes）を開くように設計された回路遮断装置の一般的な技術分野に関する。より正確には、本発明は、振動電流の強制注入を用いた、高電圧または中間電圧の直流電流ネットワーク用の回路遮断装置に関する。

本発明は、特に、マルチポイント高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）ネットワークまたはマルチポイント中間電圧直流電流（ＭＶＤＣ）ネットワークを保護する技術分野に有利に適用される。本発明の回路遮断装置によれば、上記ネットワークで故障が発生した場合に、ネットワークを、関連付けられた交流電流／直流電流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータとともに保護できる。

ＤＣネットワークおよびＤＣコンバータに基づくマルチポイントＤＣネットワークの発展に伴い、ＤＣ回路遮断装置は、安定、安全かつ信頼できる動作を可能にするキーエレメントになっている。

ＡＣネットワークでは、電流は各サイクルでゼロを２回クロスし、ＡＣ電流回路遮断器は電流を遮断するために元来の電流のゼロクロスを利用する。ＤＣネットワークでは、直流電流には元来のゼロクロスがなく、電流の遮断はより複雑である。

ＤＣネットワークの技術水準では、ＤＣ故障電流を直接的に遮断するために、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴｓ）に基づいたパワーエレクトロニクスシステムを利用することが知られている。そのようなシステムによれば電流を素早く遮断できるが、そのソリューションでは、非常に高コストとなり、通常動作時には大きな導電損失が生じる。

他の知られたソリューションは、“ハイブリッド”または“メカトロニクス”と呼ばれており、第１に、超高速機械的断路器に電子パワーデバイスが直列に接続された主分岐路と、第２に、並列に、電子パワーデバイスと、を備える。故障が発生すると、主分岐路の電子パワーデバイスが電流を遮断し、機械的断路器が開かれる。電流は並列分岐路へと切り替わり、これにより故障が除去される。このソリューションには、導電損失が低減するという利点と非常に素早い遮断という利点がある。しかし、このソリューションは、直列および並列に接続された複数のデバイスを必要とし、複雑な制御を必要とする。

また、国際公開第２０１２／１００８３１号により、ネットワークラインに挿入された機械的回路遮断器を有する１つの分岐路と、これに並列に接続された、サージアレスタと、メークスイッチとインダクタと負電圧で事前に充電されたキャパシタとの直列接続部と、を備えた、ＨＶＤＣネットワーク用の回路遮断装置が知られている。故障電流が発生すると、メークスイッチは、機械的回路遮断器の分岐路における電流の流れを低減させ止めるために、電流をコンデンサの分岐路へと切り替える。

また、故障電流をそれがゼロクロスを示すときに除去できる機械的回路遮断器を用いる他のソリューションが知られている。しかし、ＤＣネットワークでは、故障電流はゼロクロスを示さないため、そのような機械的回路遮断器は、故障電流がゼロクロスを示すことが人為的になされ得るように、振動電流を注入するための回路に関連付けられる。典型的には、機械的回路遮断器は、第１コンデンサバンク、メークスイッチおよびインダクタを含む直列接続部に、並列に接続されている。故障電流が発生すると、メークスイッチは、機械的回路遮断器を有する分岐路を通じて流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、コンデンサバンクをインダクタを通じて放電させる。

刊行物AORC Technical Meeting 2014, B4-1120, Mitsubishiの“HVDC breakers for HVDC grid applications”に記載されている変形実施形態では、ＡＣ源が、コンデンサバンクを充電するために用いられる。そのソリューションは、高コストである。なぜなら、それは、補助電源と、ネットワーク電圧で動作するメークスイッチ（サイリスタのスタック、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、または、プラズマ制御スパークギャップ）と、の使用を必要とするためである。

同様に、刊行物IEEE Transactions on Power Apparatus Systems, Hitachi, 1985の“Development and interrupting tests on 250 kV 8kA HVDC circuit breaker”は、メークスイッチがネットワーク電圧でも動作するように、コンデンサバンクをネットワークによってネットワーク電圧へと充電することを提案している。

コンデンサバンクを充電するための回路が記載されていない中国特許出願公開第１０３３３７８５号明細書は、やはりネットワーク電圧で動作する、駆動制御を伴う複数の電子パワーデバイスを用いることを提供する。

本発明は、高電圧または中間電圧の直流電流ネットワーク用の回路遮断装置であって、該装置は振動電流を注入するための回路に関連付けられた機械的回路遮断器を用い、該回路遮断装置は、補助電圧源の使用を必要とせず、一方、様々な電気的要素がネットワーク電圧で動作することを必要としないように設計された、回路遮断装置を提案することによって、上述の欠点を緩和することを目的とする。

上記目的を達成するために、高電圧または中間電圧の直流電流ネットワーク用の回路遮断装置は、ネットワークラインに挿入された機械的回路遮断器を有する分岐路と、これに並列に接続された、第１に、サージアレスタの分岐路と、第２に、第１コンデンサバンクとメークスイッチとインダクタの直列接続部と、を備え、メークスイッチは、故障電流（courant de defaut）が発生したときに、機械的回路遮断器の分岐路を流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、コンデンサバンクをインダクタを通じて放電させる。

本発明では、回路遮断装置は、ネットワーク電圧に接続された少なくとも１つの抵抗分圧器であって、コンデンサバンクを充電するためにコンデンサバンクに並列に接続された低電圧段を有する抵抗分圧器を含む。

本発明の回路遮断装置は、さらに、以下の特徴の１つおよび／または複数を組み合わせて備えている：
・第１抵抗分圧器は、コンデンサバンクと協働して、１００ミリ秒（ｍｓ）未満の充電時定数を示す；
・第１抵抗分圧器は、高電圧段と低電圧段の間で０．０５〜０．２５の範囲にある比を示す；
・ネットワーク電圧に接続された第２抵抗分圧器であって、コンデンサバンクに並列に接続された低電圧段を有する第２抵抗分圧器、第１抵抗分圧器の低電圧段の抵抗は、第２抵抗分圧器の低電圧段の抵抗よりも小さく、第１抵抗分圧器の分圧比は、第２抵抗分圧器の分圧比と同じであり、第１抵抗分圧器の複数の段には、第１にコンデンサバンクが急速に充電されるように閉じられ、第２に第２抵抗分圧器によりコンデンサバンクの電荷を維持できるように充電後に開かれる、複数の被制御スイッチが設けられている（comportant）；
・第１抵抗分圧器の低電圧段に並列に接続され、第１コンデンサバンクのキャパシタンスと同じキャパシタンスを示す、第２コンデンサバンクを有する分岐路、第１コンデンサバンクおよび第２コンデンサバンクの各々は、それぞれの被制御スイッチに直列に接続されており、これらの被制御スイッチの一方は、故障電流が発生すると、関連付けられたコンデンサバンクが放電されて機械的回路遮断器の分岐路を通って流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられ、これらの被制御スイッチの他方は、故障がある状態での再投入がなされると（en cas de reenclenchement sur defaut）、関連付けられたコンデンサバンクが放電されて機械的回路遮断器の分岐路を流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられる；
・故障電流の除去後に、コンデンサバンクを放電するためのシステム；
・コンデンサバンクを放電するためのシステムとしての、第１抵抗分圧器の複数の被制御スイッチおよび第１抵抗分圧器の高電圧段、それらの被制御スイッチは、コンデンサバンクが放電されるように閉じられる、および
・メークスイッチおよび遮断スイッチ用の制御回路であって、第１に、機械的回路遮断器を開いた後に、交流電流を生成するようにメークスイッチを素早く閉じ、第２に、次の回路遮断動作への準備が整うようコンデンサバンクの電荷を再度初期化するように、遮断スイッチを開く、制御回路。

本発明の実施形態を非限定的な例として示す添付図面を参照する以下の記載から、様々な他の特徴が明らかとなる。

図１は、本発明に係る回路遮断装置の回路図である。 図２は、２つの抵抗分圧器を含む、本発明の回路遮断装置の第１変形実施形態の図である。 図３Ａは、図２に示す回路遮断装置のコンデンサバンクを充電するステップを示す図である。 図３Ｂは、図３Ａのステップにおける回路遮断装置のコンデンサバンクの充電電圧の波形を示し、ネットワークラインを流れる電流の波形を示す。 図４Ａは、コンデンサバンクの電荷を維持するステップを示す回路遮断装置の図である。 図４Ｂは、図４Ａのステップにおける回路遮断装置のコンデンサバンクの充電電圧の波形を示す。 図５Ａは、故障電流が発生したときの回路遮断装置を示す図である。 図５Ｂは、故障電流が発生したときのネットワーク電流の波形と、コンデンサバンクの充電電圧の波形と、を示す。 図６Ａは、回路遮断装置の機械的回路遮断器を開くステップを示す、回路遮断装置の図である。 図６Ｂは、故障電流が発生したときのネットワーク電流の波形と、コンデンサバンクの充電電圧の波形と、を示す。 図７Ａは、振動電流を形成するようにコンデンサバンクを放電するステップを示す、回路遮断装置の図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す放電ステップに対応し、ネットワーク電流の波形と、コンデンサバンクの充電電圧の波形と、を示す。 図８Ａは、コンデンサバンクの再初期化が可能となるようにコンデンサバンクを放電する第１段階を示す、回路遮断装置の図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す放電ステップに対応し、コンデンサバンクの電圧の波形を示す。 図９Ａは、コンデンサバンクの再初期化が可能となるようにコンデンサバンクを放電する第２段階を示す、回路遮断装置の図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す放電ステップに対応し、コンデンサバンクの電圧の波形を示す。 図１０は、２つのコンデンサバンクを含む、本発明の回路遮断装置の第２変形実施形態の図である。

図面、特に図１から理解できるように、本発明の主題は、振動電流の強制注入（injection forcee）を伴う、高電圧または中間電圧のＤＣネットワーク２用の回路遮断装置１に関する。本発明の回路遮断装置１によれば、そのようなネットワークで故障が発生した場合に、そのネットワークとそれに関連付けられたＡＣ／ＤＣコンバータとを保護できる。典型的には、回路遮断装置１は、上記コンバータのＤＣコンセントとＤＣネットワークの間に配置される。図面では、ＤＣネットワーク２は、点Ａと点Ａ’の間に回路遮断装置１が挿入されているラインによって表されている。それは、一方側では負荷抵抗Ｒｃを備え、他方側ではＤＣ源Ｖｄを備える。

本発明の回路遮断装置１は、ＤＣネットワークライン２に挿入された機械的回路遮断器Ｓ１を有する分岐路Ａ−Ａ’を備える。“機械的回路遮断器”Ｓ１という用語は、絶縁流体が充填されている密封容器内または１０^-5ミリバール（mbar）未満の高真空の密封容器内に能動的な回路遮断部材が収容されている装置を指すために用いられている。そのような流体は、気体であってもよく、一般的かつ非限定的には六フッ化硫黄(SF6)であってもよいが、液体または油も用いられる。この絶縁および電流遮断の媒体は、その絶縁性を目的に選ばれ、具体的には同等の圧力の乾燥空気よりも大きい絶縁耐力を有するように選ばれ、またその電流を遮断する能力を目的に選ばれる。

分岐路Ａ−Ａ’に並列に、第１コンデンサバンクＣとメークスイッチ（enclencheur）Ｓ２とインダクタＬ１との直列接続部が接続されている。メークスイッチＳ２は、故障電流の発生時において機械的回路遮断器Ｓ１を含む分岐路を流れる電流においてゼロクロスが生成されるようにメークスイッチＳ２がインダクタを通じてコンデンサバンクＣを放電させるという態様で、制御回路（図示していない）の制御下で開閉される。

本発明に係る回路遮断装置１は、少なくとも第１抵抗分圧器Ｒｓを通じて、ＡＣ／ＤＣコンバータまたは図１の例に示されているように高電圧ラインによって、コンデンサバンクＣを充電できるように設計されている。分圧器は、コンデンサバンクＣに並列に接続された低電圧段Ｒ１ｓと、高電圧段Ｒ２ｓと、を有する。この抵抗分圧器の分圧比（ratio de division）を適切に選択することにより、数十キロボルト（kv）のバンク充電電圧での動作が可能となり、これにより（ネットワーク電圧すなわち３２０ｋＶｄｃで継続的に動作することがなく）その寿命が長くなる。この回路では、メークスイッチＳ２は、低電圧すなわちコンデンサバンクの充電電圧で動作し、これにより、被制御スパークギャップ（eclateur commande）、サイリスタのスタックまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴｓ）が低コストで利用可能となる。

回路遮断装置１の上流では、遮断スイッチＳ３が、ＤＣ源と点Ａの間に直列に接続されている。遮断スイッチＳ３は、以下で説明するように、コンデンサバンクＣの放電に適している。

有利な実施形態の特徴によれば、第１抵抗分圧器Ｒｓにおける高電圧段Ｒ２ｓと低電圧段Ｒ１ｓの間の分圧比は、０．０５〜０．２５の範囲にある。典型的には、高電圧段Ｒ２ｓの抵抗は１．５メガオーム（ＭΩ）〜１０ＭΩの範囲にあり、低電圧段Ｒ１ｓの抵抗は０．１ＭΩ〜２．５ＭΩの範囲にある。

最後に、分岐路Ａ−Ａ’にやはり並列に、サージアレスタの分岐路（branche a parafoudre）５が設けられている。この分岐路は、サージアレスタ５すなわち任意の知られたタイプのサージ電圧に対する保護を実現する装置を備える。サージアレスタ５は、コンデンサバンクＣの端子間の最大サージ電圧および機械的回路遮断器Ｓ１の最大サージ電圧を規定するとともに機械的回路遮断器Ｓ１による回路遮断後にネットワークからエネルギーを吸収するように、設けられている。

図２に、本発明に係る回路遮断装置１の第１変形実施形態であって、ネットワーク電圧に接続された第１抵抗分圧器Ｒｓと、やはりネットワーク電圧に接続された第２抵抗分圧器Ｒλと、を有するものを示す。第１抵抗分圧器Ｒｓは、コンデンサバンクＣを急速に充電するのに用いられ、ごく短い期間において高い損失を示す。第２抵抗分圧器Ｒλは、コンデンサバンクＣの電荷が持続的に維持されるように第１抵抗分圧器の振る舞いを引き継ぐ（prendre le relais）のに用いられ、持続的な低い損失を示す。

第１抵抗分圧器ＲｓおよびコンデンサバンクＣは、協働して、１００ミリ秒（ｍｓ）未満の充電時定数を示す。

第１抵抗分圧器Ｒｓは、低電圧段Ｒ１ｓと高電圧段Ｒ２ｓとを有する。低電圧段Ｒ１ｓは、コンデンサバンクを充電するために、コンデンサバンクＣに並列に接続されている。低電圧段Ｒ１ｓには、以下で詳細に説明する機能を発揮する被制御スイッチＴ１ｓが直列に設けられている（comporte）。高電圧段Ｒ２ｓは、電気的グラウンドに接続されている。高電圧段Ｒ２ｓには、以下で詳細に説明する機能を発揮する被制御スイッチＴ２ｓが直列に設けられている。被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓは、回路遮断装置１に関連付けられた制御回路の制御下で開閉される。

第２抵抗分圧器Ｒλは、低電圧段Ｒ１λと高電圧段Ｒ２λとを有する。低電圧段Ｒ１λは、コンデンサバンクを充電するために、コンデンサバンクＣに並列に接続されている。高電圧段Ｒ２λは、電気的グラウンドに接続されている。

有利な実施形態の特徴によれば、第１抵抗分圧器Ｒｓの低電圧段Ｒ１ｓの抵抗は、第２抵抗分圧器Ｒλの低電圧段Ｒ１λの抵抗よりも小さい。有利な実施形態の他の特徴によれば、第１抵抗分圧器Ｒｓの分圧比は、第２抵抗分圧器Ｒλの分圧比と同じである。上述のように、各抵抗分圧器ＲｓおよびＲλの分圧比は、０．０５〜０．２５の範囲にある。典型的には、第１抵抗分圧器Ｒｓでは、低電圧段Ｒ１ｓの電気抵抗は１キロオーム（ｋΩ）〜１００ｋΩの範囲にあり、高電圧段Ｒ２ｓの電気抵抗は２０ｋΩ〜４００ｋΩの範囲にある。

図３Ａ−３Ｂ〜９Ａ−９Ｂに、図２に示す回路遮断装置１の動作の主たるステップを示す。

図３Ａ−３Ｂに示す第１ステップは、コンデンサバンクＣの急速充電に関する。この目的で、機械的回路遮断器Ｓ１が閉じられ、メークスイッチＳ２は開かれている。回路遮断装置１に直列に接続されている遮断スイッチＳ３が閉じられていることに留意されたい。第１抵抗分圧器Ｒｓの被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓは、第１抵抗分圧器Ｒｓを通じたコンデンサバンクＣの急速充電がなされるように、閉じられている。コンデンサバンクＣの充電電圧の波形は、図３ＢのグラフＴ１によって示されている。図３Ｂはまた、ネットワークラインを流れる電流の波形すなわち機械的回路遮断器Ｓ１を通って流れる電流の波形を示す（グラフＩ１）。

図４Ａ−４Ｂに示す第２ステップは、低い損失でコンデンサバンクＣの電荷を持続的な値に維持することに関する。この目的で、機械的回路遮断器Ｓ１は閉じられたままでありメークスイッチＳ２は開かれたままの状態で、第１抵抗分圧器Ｒｓの被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓは開かれている。回路遮断装置１に直列に接続されている遮断スイッチＳ３が閉じられていることに留意されたい。

被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓは、第１抵抗分圧器ＲｓをコンデンサバンクＣの端子から切り離し第２抵抗分圧器ＲλをコンデンサバンクＣの端子に接続することが可能となるように、開かれている。被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓはコンデンサバンクが完全に充電される前に開位置をとるよう制御され、その結果、第２抵抗分圧器Ｒλを用いることでコンデンサバンクＣの充電が終了することになる。コンデンサバンクＣの充電電圧の波形は図４ＢのグラフＴ２によって示されており、図４Ｂは、第１抵抗分圧器Ｒｓと第２抵抗分圧器Ｒλの間の充電の切り替わりを点Ａで示している。こうして、第２抵抗分圧器Ｒλは、持続的な低い損失を示しつつ、コンデンサバンクＣの電荷を持続的に維持するよう振る舞う。

図５Ａ−５Ｂに示す続くステップは、ネットワークラインにおける故障電流Ｉｄの発生を示している。この故障電流の発生により、コンデンサバンクの充電グラフを示す図５ＢのグラフＴ３から把握できるように、コンデンサバンクの容量（capacite electrique）が減少している。大きい抵抗を示す高電圧段Ｒ２λがこの故障電流が発生している期間におけるコンデンサバンクの放電を制限するのに適していることに留意されたい。

故障電流が発生した後に、図６Ａ−６Ｂに示すように、保護回路からの制御指令によって、機械的回路遮断器Ｓ１は、制御され、開く。従来の態様で、機械的回路遮断器Ｓ１で電気アークが発生する。以下で説明するように、コンデンサバンクは、故障電流が発生したときに直ちにその電荷を放電するわけではない。これは、高電圧段Ｒ２λの大きな抵抗によるものである。

続くステップが、図７Ａ−７Ｂに示される。図７Ａ−７Ｂでは、コンデンサバンクＣが機械的回路遮断器Ｓ１に放電することが示されている。この目的で、機械的回路遮断器Ｓ１を通る故障電流に重畳される高周波振動電流が生成されるように、コンデンサバンクがインダクタＬ１および機械的回路遮断器Ｓ１によって形成される回路に放電できるようメークスイッチＳ２が閉じられている。当然ながら、このようにして生成された振動電流は、除去されるべき故障電流に比べて大きい第１ピーク値を示す必要がある。

振動電流Ｉｐの振幅は、以下のとおりである：

振動電流の周波数は、以下のとおりである：

分圧器によって消費される電力は、以下のとおりである：

分圧器毎の電流は、以下のとおりである：

コンデンサバンクの端子間電圧は、以下のとおりである：

充電時定数は、以下のとおりである：

振動電圧および振動電流の大きさを規定することにより、抵抗分圧器Ｒｓ，Ｒλの抵抗の値、インダクタンスＬ１の値およびコンデンサバンクのキャパシタンスの値を定めることができる。

例えば、故障電流の値が１６キロアンペア（kA）である場合、振動電流のピーク値が２０ｋＡに達するように回路遮断装置の要素が選択される。

機械的回路遮断器Ｓ１を通る電流が、機械的回路遮断器Ｓ１がそのような故障電流を除去できるようにゼロクロスを示すことが理解され得る。機械的回路遮断器Ｓ１は、ネットワークの分岐路Ａ−Ａ’を開にする。

機械的回路遮断器Ｓ１を含む分岐路が開にされると、電流は、その分岐路を迂回し、インダクタＬ１およびコンデンサバンクＣによって形成された回路を通ることができる。コンデンサバンクは、ネットワークによって充電され、図７ＢのグラフＴ４により示されるように、その電圧は上昇する。

ただし、サージアレスタ５がコンデンサバンクＣの端子に接続されていることに留意されたい。サージアレスタ５は、コンデンサバンクの電圧のピークをある値に制限し、その結果、電流は、コンデンサバンクＣを通って流れずその代わりにサージアレスタ５を含む分岐路を通って流れることになる。コンデンサバンクの電圧は、実質的に、ネットワークの電圧に落ち着く。サージアレスタ５は、電流を流してエネルギーを吸収し、ラインの電流はゼロになる（図７Ｂの電流のグラフＩ４）。本発明に係る回路遮断装置１は、故障電流を除去する遮断動作を行う。

以下の動作は、コンデンサバンクＣの放電であって、コンデンサバンクが再度初期化され得るようにコンデンサバンクＣの電圧がネットワークの電圧値に達するすなわちコンデンサバンクＣの電圧が所望の振動放電電流を生成する値に達するというものである。

図８Ａ−８Ｂおよび図９Ａ−９Ｂは、上記のコンデンサバンクＣの放電の動作であって、２段階で行われるものを示す。第１に、第２抵抗分圧器Ｒλの時定数でコンデンサバンクＣが放電されるように、遮断スイッチＳ３が開かれる（図８Ａ）。コンデンサバンクの電圧をプロットする図８ＢのグラフＴ５から把握できるように、第２抵抗分圧器Ｒλの時定数は比較的長く放電の速度は比較的遅いことを思い出されたい。

その後、図９Ａに示すように、被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓは、第１抵抗分圧器ＲｓをコンデンサバンクＣの端子に接続するように、閉じられる。このため、コンデンサバンクＣは、第１抵抗分圧器Ｒｓの時定数で放電する。コンデンサバンクの電圧をプロットする図９ＢのグラフＴ６から把握できるように、第１抵抗分圧器Ｒｓの時定数は比較的短く放電の速度は比較的速いことを思い出されたい。グラフＴ６の点Ｐは、第２抵抗分圧器Ｒλを通じた放電から第１抵抗分圧器Ｒｓを通じた放電への切り替わりに対応する。

故障電流の除去が完了し、コンデンサバンクＣの放電が完了した後にあるいはコンデンサバンクＣの放電中に（Une fois le courant de defaut elimine et le banc de condensateurs C decharge ou en cours de decharge）、機械的回路遮断器Ｓ１と機械的回路遮断器Ｓ１に直列に接続された遮断スイッチＳ３とを閉じる前に、メークスイッチＳ２が開かれる。図３Ａおよび３Ｂを参照して説明されるように、コンデンサバンクＣは急速に充電され、被制御スイッチＴ１ｓおよびＴ２ｓを開くことによりコンデンサバンクＣの電荷を維持できる（図４Ａ−４Ｂ）。

コンデンサバンクの充電後には、本発明の回路遮断装置１は、故障電流が発生すると直ぐに同様の回路遮断動作を実行する準備が再度整った状態となる。上述のいくつかステップが繰り返される。

上述の記載から、本発明の回路遮断装置１は補助電圧源を必要とせず、これによりその信頼性は高まりそのコストは低減することが理解され得る。さらに、コンデンサバンクの充電電圧は、数十ｋＶの値に達し、これはネットワークの持続値から非常に離れており、このためコンデンサバンクのエージングに有利である（ce qui favorise le vieillissement du banc de condensateurs）。同様に、メークスイッチＳ２もまた、回路遮断段階においても、ネットワークの電圧ではなく数十ｋＶの電圧で動作する。このため、メークスイッチＳ２は、低コストにでき、例えば“ファストトリガード”もしくは“被制御”スパークギャップ（英語ではトリガードギャップ）、サイリスタのスタック、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴｓ）のスタックにより形成できる。

図１０に、本発明に係る回路遮断装置１の第２変形実施形態であって、非常に短い時間のインターバル、典型的には１００ｍｓ未満、で実行される２つの連続した回路遮断動作を可能にするものを示す。図に示す変形実施形態では、回路遮断装置１は、図１に示す例における抵抗分圧器Ｒｓを１つしか有さないが、それは、第１コンデンサバンクＣに並列に設けられた第２コンデンサバンクＣ１を有する。第２コンデンサバンクＣ１は、抵抗分圧器Ｒｓの低電圧段Ｒ１ｓに並列に接続されており、第１コンデンサバンクＣのキャパシタンスと同じキャパシタンスを示す。第１および第２コンデンサバンクの各々は、それぞれの被制御スイッチＴｃ，Ｔｃ１に直列に接続されている。

この第２変形実施形態の動作は、原理的には、図３Ａ〜９Ａを参照して詳細に説明した第１変形例の動作と同じである。１つの相違点は、単一の抵抗分圧器Ｒｓを通じてあるいは２つの並列の抵抗分圧器ＲｓおよびＲλを通じて、２つのコンデンサバンクの充電が同時に実行される点である。さらに、第１故障電流が発生すると、第１コンデンサバンクの被制御スイッチＴｃは、第１コンデンサバンクが放電されて機械的回路遮断器の分岐路を通って流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられる。回路遮断装置を再投入したとき（Lors du re-enclenchement du disjoncteur）、故障がまだ残っていると、機械的回路遮断器Ｓ１は、再度開かれ、第２コンデンサバンクＣ１に直列に接続されている被制御スイッチＴｃ１は、第２コンデンサバンクが放電されて機械的回路遮断器を含む分岐路を通って流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられる。

本発明の回路遮断装置１によれば、高電圧ネットワークまたはコンバータを利用して、少なくとも１つの抵抗分圧器を通じてシンプルに少なくとも１つのコンデンサバンクを充電できる。この点、図１に示す例では、メークスイッチＳ２および高電圧段Ｒ２ｓはネットワーク側に位置し、一方、図示の他の実施形態では、メークスイッチＳ２および高電圧段Ｒ２ｓはコンバータ側に位置することに留意されたい。当然ながら、メークスイッチＳ２および高電圧段Ｒ２ｓは、コンバータ側またはネットワーク側のどちらに位置していてもよい。

本発明の回路遮断装置１は、メークスイッチＳ２用および遮断スイッチＳ３用の制御回路を含み、その回路は、任意の適した方式で構成できる。一般的には、制御回路は、第１に、機械的回路遮断器Ｓ１を開いた後に、振動電流を生成するように、メークスイッチＳ２を素早く閉じ、第２に、次の回路遮断動作への準備が整うようコンデンサバンクの電荷を再度初期化するように、回路遮断装置１に直列に接続された遮断スイッチＳ３を開く役割を担う。この制御回路はまた、故障電流の除去が完了しコンデンサバンクが放電されると、メークスイッチＳ２を開き、回路遮断装置１に直列に接続された遮断スイッチＳ３閉じる役割を担う。

本発明は、説明したおよび図示した例に限定されない。なぜなら、発明の範囲を超えることなく様々な改変を加えることができるためである。

Claims (8)

1. 高電圧または中間電圧の直流電流ネットワーク用の回路遮断装置であって、前記回路遮断装置は、ネットワークラインに挿入された機械的回路遮断器（Ｓ１）を有する分岐路（Ａ−Ａ’）と、これに並列に接続された、第１に、サージアレスタ（５）の分岐路と、第２に、第１コンデンサバンク（Ｃ）とメークスイッチ（Ｓ２）とインダクタ（Ｌ１）の直列接続部と、を備え、前記メークスイッチ（Ｓ２）は、故障電流が発生したときに、振動電流が生成されて前記機械的回路遮断器の分岐路を流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、前記コンデンサバンクを前記インダクタ（Ｌ１）を通じて放電させ、前記回路遮断装置は、ネットワーク電圧に接続された少なくとも１つの抵抗分圧器（Ｒｓ）であって、前記コンデンサバンクを充電するために前記コンデンサバンク（Ｃ）に並列に接続された低電圧段（Ｒ１ｓ）を有する抵抗分圧器（Ｒｓ）を含むことを特徴とする、回路遮断装置。
2. 前記第１抵抗分圧器（Ｒｓ）は、前記コンデンサバンクと協働して、１００ｍｓ未満の充電時定数を示すことを特徴とする、請求項１に記載の回路遮断装置。
3. 前記第１抵抗分圧器（Ｒｓ）は、高電圧段（Ｒ２ｓ）と前記低電圧段（Ｒ１ｓ）の間で０．０５〜０．２５の範囲にある比を示すことを特徴とする、請求項１または２に記載の回路遮断装置。
4. 前記ネットワーク電圧に接続された第２抵抗分圧器（Ｒλ）であって、前記コンデンサバンク（Ｃ）に並列に接続された低電圧段（Ｒ１λ）を有する第２抵抗分圧器（Ｒλ）を含み、前記第１抵抗分圧器（Ｒｓ）の前記低電圧段（Ｒ１λ）の抵抗は、前記第２抵抗分圧器（Ｒλ）の前記低電圧段（Ｒ１λ）の抵抗よりも小さく、前記第１抵抗分圧器（Ｒｓ）の分圧比は、前記第２抵抗分圧器（Ｒλ）の分圧比と同じであり、前記第１抵抗分圧器（Ｒｓ）の複数の前記段には、第１に前記コンデンサバンクが急速に充電されるように閉じられ、第２に前記第２抵抗分圧器（Ｒλ）により前記コンデンサバンクの電荷を維持できるように充電後に開かれる、複数の被制御スイッチ（Ｔ１ｓ，Ｔ２ｓ）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路遮断装置。
5. 前記第１抵抗分圧器の前記低電圧段（Ｒ１ｓ）に並列に接続され、前記第１コンデンサバンク（Ｃ）のキャパシタンスと同じキャパシタンスを示す、第２コンデンサバンク（Ｃ１）を有する分岐路を含み、前記第１コンデンサバンクおよび前記第２コンデンサバンク（Ｃ，Ｃ１）の各々は、それぞれの被制御スイッチ（Ｔｃ，Ｔｃ１）に直列に接続されており、これらの被制御スイッチの一方は、故障電流が発生すると、関連付けられた前記コンデンサバンクが放電されて前記機械的回路遮断器の分岐路を通って流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられ、これらの被制御スイッチの他方は、故障がある状態での再投入がなされると、関連付けられた前記コンデンサバンクが放電されて前記機械的回路遮断器の分岐路を流れる電流におけるゼロクロスが生成されるように、閉じられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路遮断装置。
6. 故障電流の除去後に、前記コンデンサバンクを放電するためのシステムを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路遮断装置。
7. 前記コンデンサバンクを放電するためのシステムとしての、前記第１抵抗分圧器の複数の前記被制御スイッチ（Ｔ１ｓ，Ｔ２ｓ）および前記第１抵抗分圧器の高電圧段を含み、これらの被制御スイッチは、前記コンデンサバンクが放電されるように閉じられることを特徴とする、請求項６に記載の回路遮断装置。
8. 前記メークスイッチ（Ｓ２）および遮断スイッチ（Ｓ３）用の制御回路であって、第１に、前記機械的回路遮断器（Ｓ１）を開いた後に、振動電流を生成するように前記メークスイッチ（Ｓ２）を素早く閉じ、第２に、次の回路遮断動作への準備が整うよう前記コンデンサバンクの電荷を再度初期化するように、前記遮断スイッチ（Ｓ３）を開く、制御回路を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路遮断装置。

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