KR20120020988A - Hybrid superconducting fault current limiter - Google Patents

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KR20120020988A
KR20120020988A KR1020100084968A KR20100084968A KR20120020988A KR 20120020988 A KR20120020988 A KR 20120020988A KR 1020100084968 A KR1020100084968 A KR 1020100084968A KR 20100084968 A KR20100084968 A KR 20100084968A KR 20120020988 A KR20120020988 A KR 20120020988A
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Abstract

PURPOSE: A hybrid superconducting fault current limiter is provided to immediately satisfy an operation with reclosing without replacing a fuse of an existing current limiting circuit by adopting s capacitor. CONSTITUTION: A vacuum interrupter and power semiconductor switching unit(320) of a fast switch(310) are serially connected between a power input port and a power output port. A drive coil(314) and protection contact point(318) of the fast switch are parallely connected. A capacitor(330) and a limiting resistance(340) are parallely connected between the power input port and power output port. A vacuum interrupter(312) and protection contact point of the fast switch are interlocked with the repulsive power of an electric repeller plate(316). The vacuum interrupter, electromagnetic repeller plate, and protection contact point of the fast switch are mechanically connected.

Description

하이브리드 초전도 한류기{Hybrid superconducting fault current limiter}Hybrid superconducting fault current limiter

본 발명은 하이브리드 초전도 한류기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 계통으로의 전력 공급에 고장이 발생하였을 경우에 초전도체를 이용하여 고속으로 고장전류를 감지하고, 고장이 발생한 직후의 초기 피크 전류를 제한함과 동시에 재폐로 조건을 만족할 수 있는 하이브리드 초전도 한류기에 관한 것이다.
The present invention relates to a hybrid superconducting fault current limiter. More specifically, in the event of a failure in power supply to the system, a superconductor detects the fault current at high speed, limits the initial peak current immediately after the fault, and satisfies the reclosing condition. It is about the current limiter.

하이브리드 초전도 한류기는 평상시에는 초전도체와 고속스위치의 진공 인터럽터가 직렬로 연결된 주회로 측으로 정상전류가 통전되다가 고장이 발생할 경우에 초전도체가 퀀치(Quench)되면서 고속스위치의 드라이브 코일 측으로 고장전류가 우회된다.The hybrid superconducting fault current limiter is normally energized to the main circuit side where the superconductor and the vacuum interrupter of the high speed switch are connected in series, and when a failure occurs, the superconductor is quenched and the fault current is bypassed to the drive coil side of the high speed switch.

이때 우회된 전류로 인하여 드라이브 코일이 자장을 발생하면서 전자기 반발판에 반발력이 발생하여 전자지 반발판과 기계적으로 연결된 진공 인터럽터가 개로됨으로 주회로측의 고장전류를 차단하게 된다.At this time, the drive coil generates a magnetic field due to the bypassed current, and a repulsive force is generated on the electromagnetic repulsion plate, so that the vacuum interrupter mechanically connected to the electronic repulsion plate is opened to block the fault current on the main circuit side.

그리고 진공 인터럽터가 개로됨과 동시에 우회된 고장전류는 퓨즈와 병렬로 연결된 한류저항으로 전달되어 퓨즈가 용단되면서 고장전류를 일정수준 이하로 제한하고 있다.At the same time, when the vacuum interrupter is opened, the bypassed fault current is transferred to the current-limiting resistor connected in parallel with the fuse, and the fuse is blown to limit the fault current to a predetermined level or less.

그러나 고장발생으로 인하여 하이브리드 초전도 한류기가 동작할 경우에 그 구성상 퓨즈가 용단되므로 발생된 고장을 제거한 후 재투입할 경우에 먼저 용단된 퓨즈를 교체해야 하는 문제점이 있었다.
However, when a hybrid superconducting fault current limiter operates due to a fault, the fuse is melted in its configuration, and thus, when the fault is removed and then reinserted, there is a problem of replacing the blown fuse first.

그러므로 본 발명이 해결하려는 과제는 연속적인 동작이 가능하고, 이와 동시에 안정적인 동작을 구현할 수 있도록 커패시터를 채용함으로써 동작 신뢰도의 향상 및 재폐로 조건을 만족하는 하이브리드 초전도 한류기를 제공한다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid superconducting fault current limiter that satisfies the conditions of improved operation reliability and reclosing by employing a capacitor to enable continuous operation and at the same time to achieve a stable operation.

또한 본 발명은 고장전류가 발생한 직후에 초기 피크전류를 제한함과 동시에 재폐로 조건을 만족하는 하이브리드 초전도 한류기를 제공한다.
The present invention also provides a hybrid superconducting fault current limiter that satisfies the reclosing conditions while limiting the initial peak current immediately after a fault current occurs.

본 발명이 해결하려는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. will be.

본 발명의 하이브리드 초전도 한류기는 전력 입력단으로 입력되는 전력을 전력 출력단으로 출력하면서 고장전류의 발생을 감지하는 초전도체와, 상기 초전도체의 출력전력을 진공 인터럽터를 통해 상기 전력 출력단으로 전달하고 상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 상기 진공 인터럽터를 개로시킴과 동시에 보호접점이 폐로되면서 상기 전력 입력단의 전력을 우회시켜 상기 진공 인터럽터로 출력하는 고속 스위치와, 상기 진공 인터럽터와 상기 전력 출력단의 사이에 구비되고 상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 턴 오프되면서 상기 진공 인터럽터가 개로될 때 발생되는 아크를 제거하는 전력용 반도체 스위칭 유닛과, 상기 전력 입력단 및 상기 전력 출력단의 사이에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터와 병렬 접속되는 한류저항을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The hybrid superconducting fault current limiter of the present invention outputs the power input to the power input stage to the power output stage and detects the occurrence of the fault current, and transfers the output power of the superconductor to the power output stage through a vacuum interrupter, and the superconductor has a fault current. And a high speed switch for bypassing the power input of the power input stage and outputting the vacuum interrupter to the vacuum interrupter while opening the vacuum interrupter and closing the protective contact, and is provided between the vacuum interrupter and the power output stage. Is a power semiconductor switching unit that turns off when a fault current is sensed and removes an arc generated when the vacuum interrupter is opened, a capacitor connected between the power input terminal and the power output terminal, and parallel with the capacitor. As long as connected It is characterized by including the current resistance.

상기 고속 스위치는 상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 구동되어 자장을 발생하는 드라이브 코일와, 상기 드라이브 코일이 발생하는 자장에 E까라 반발력을 발생하여 상기 진공 인터럽터를 개로시키고 상기 보호접점이 폐로시키는 전자기 반발판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The high speed switch is driven when the superconductor detects a fault current to generate a magnetic field, and generates a repulsive force through the magnetic field generated by the drive coil to open the vacuum interrupter and close the protective contact. It characterized in that it further comprises a footrest.

본 발명의 하이브리드 초전도 한류기에 따르면, 전력용 반도체 스위칭 소자에 의해, 고장이 발생된 즉시 첫 주기 이내에 고장전류의 한류가 달성되고, 커패시터를 채용함에 따라 기존의 한류회로의 퓨즈의 교체함이 없이 바로 재폐로 동작을 만족하게 된다.
According to the hybrid superconducting fault current limiter of the present invention, by the power semiconductor switching element, the fault current of the fault current is achieved within the first cycle immediately after the fault is generated, and according to the adoption of a capacitor, the fuse of the existing fault current circuit is replaced immediately. Reclosing operation is satisfied.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 일반적인 하이브리드 초전도 한류기의 일 예의 구성을 보인 도면,
도 2는 일반적인 하이브리드 초전도 한류기의 다른 예의 구성을 보인 도면, 및
도 3은 본 발명의 하이브리드 초전도 한류기의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which do not limit the present invention, and like reference numerals designate like elements in some drawings.
1 is a view showing an example of a configuration of a general hybrid superconducting fault current limiter,
2 is a view showing the configuration of another example of a general hybrid superconducting fault current limiter, and
3 is a view showing the configuration of a preferred embodiment of the hybrid superconducting fault current limiter of the present invention.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.The following detailed description is only illustrative, and merely illustrates embodiments of the present invention. In addition, the principles and concepts of the present invention are provided for the purpose of explanation and most useful.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
Accordingly, various forms that can be implemented by those of ordinary skill in the art, as well as not intended to provide a detailed structure beyond the basic understanding of the present invention through the drawings.

도 1은 일반적인 하이브리드 초전도 한류기의 일 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 고장전류의 발생을 감지하는 초전도체이고, 부호 110은 고장 전류를 우회시키는 고속 스위칭 유닛이며, 부호 120은 고장전류를 한류하는 한류저항이다.1 is a diagram illustrating an example of a general hybrid superconducting fault current limiter. Here, reference numeral 100 denotes a superconductor for detecting the occurrence of a fault current, reference numeral 110 denotes a high speed switching unit for bypassing the fault current, and reference numeral 120 denotes a current limiting resistor for limiting the fault current.

상기 고속 스위칭 유닛(110)은 진공 인터럽터(112)와, 드라이브 코일(114)과, 전자기 반발판(116) 및 보호접점(118)을 포함하고 있다. 상기 진공 인터럽터(112), 전자기 반발판(116) 및 보호접점(118)은 기계적으로 연동되게 구성되어 있다.The high speed switching unit 110 includes a vacuum interrupter 112, a drive coil 114, an electromagnetic repellent plate 116, and a protective contact 118. The vacuum interrupter 112, the electromagnetic repellent plate 116 and the protective contact 118 is configured to be mechanically interlocked.

즉, 상기 드라이브 코일(114)이 구동되지 않은 상시에는 진공 인터럽터(112)가 폐로 상태를 유지하고, 상기 보호접점(118)은 개로상태를 유지한다. 그리고 고장전류가 발생하여 상기 드라이브 코일(114)이 구동되면서 자장을 발생할 경우에 상기 전자기 반발판(116)에 반발력이 발생하면서 진공 인터럽터(112)가 개로 상태로 되고, 상기 보호접점(118)은 폐로 상태로 된다.That is, at all times when the drive coil 114 is not driven, the vacuum interrupter 112 maintains the closed state, and the protective contact 118 maintains the open state. In addition, when a fault current occurs and the drive coil 114 is driven to generate a magnetic field, a repulsive force is generated in the electromagnetic repulsive plate 116 and the vacuum interrupter 112 is opened, and the protective contact 118 is closed. It becomes a decommissioned state.

상기 초전도체(100) 및 상기 진공 인터럽터(112)는 전력이 입력되는 전력 입력단과 전력 출력단의 사이에 직렬 연결된다.The superconductor 100 and the vacuum interrupter 112 are connected in series between a power input terminal and a power output terminal to which power is input.

그리고 상기 전력 입력단이 상기 드라이브 코일(114) 및 상기 보호접점(118)을 병렬로 통해 상기 한류저항(120)의 일단에 접속되고, 상기 한류저항(120)의 타단은 상기 전력 출력단에 접속된다.
The power input terminal is connected to one end of the current limiting resistor 120 through the drive coil 114 and the protective contact 118 in parallel, and the other end of the current limiting resistor 120 is connected to the power output end.

이러한 구성을 가지는 하이브리드 초전도 한류기의 일 예는 계통에 정상으로 전력이 공급되는 평상시에 전력 입력단으로 입력되는 전력이 초전도체(100) 및 진공 인터럽터(112)를 순차적으로 통해 전력 출력단으로 출력되어 계통으로 공급된다.An example of a hybrid superconducting fault current limiter having such a configuration is that power normally input to the power input stage is normally output to the power output stage through the superconductor 100 and the vacuum interrupter 112 to the system. Supplied.

이와 같은 상태에서 계통에 고장이 발생하게 되면, 고장전류에 의해 초전도체(100)가 상전도체로 퀀치되면서 저항이 발생하게 된다.When a failure occurs in the system in such a state, the superconductor 100 is quenched by the fault current and resistance is generated by the fault current.

상기 초전도체(100)에 발생된 저항에 의하여 고장전류는 드라이브 코일(114)로 우회하게 되고, 이 우회하는 고장전류에 의해 드라이브 코일(114)이 구동되어 자장을 발생하게 된다.Fault current is bypassed to the drive coil 114 by the resistance generated in the superconductor 100, the drive coil 114 is driven by the bypass fault current to generate a magnetic field.

상기 드라이브 코일(114)이 발생하는 자장에 의해 전자기 반발판(116)에 반발력이 발생되고, 전자기 반발판(116)과 기계적으로 연결된 진공 인터럽터(112)가 개로된다.The repulsive force is generated on the electromagnetic repulsion plate 116 by the magnetic field generated by the drive coil 114, and the vacuum interrupter 112 mechanically connected to the electromagnetic repulsion plate 116 is opened.

이때 개로된 진공 인터럽터(112)에서는 아크가 발생하게 되고 전류가 0점이 지난 후 소거되어 주회로의 전류는 차단된다.At this time, in the open vacuum interrupter 112, an arc is generated and the current is erased after the zero point, so that the current of the main circuit is cut off.

또한 상기 진공 인터럽터(112)가 개로됨과 동시에 보호접점(118)이 폐로된다.In addition, while the vacuum interrupter 112 is opened, the protective contact 118 is closed.

그러면, 고장전류는 드라이브 코일(114)로부터 보호접점(118)측으로 이동되어 고장전류로부터 드라이브 코일(114)이 손상되지 않도록 한다.Then, the fault current is moved from the drive coil 114 to the protective contact 118 side so that the drive coil 114 is not damaged from the fault current.

이후에 진공 인터럽터(112)에서 발생되는 아크가 0점을 지나 주회로에서 고장전류가 차단되면, 고장전류는 보호접점(118)과 한류저항(120)으로 인가되고, 한류저항(120)의 값에 따라 고장전류의 크기가 감소하게 된다.
After that, when the arc generated in the vacuum interrupter 112 passes the zero point and the fault current is interrupted in the main circuit, the fault current is applied to the protective contact 118 and the current limiting resistor 120, and the value of the current limiting resistor 120 is applied. As a result, the magnitude of the fault current is reduced.

이러한 하이브리드 초전도 한류기는 계통에 고장이 발생하면, 초전도체(100)가 상전도체로 퀀치가 되면서 고속으로 진공 인터럽터(112)가 개로될 때까지 소요되는 시간이 1/4주기 이내이다. 그러나 상기 진공 인터럽터(112)가 개로됨과 동시에 상기 진공 인터럽터(112)의 양단에 아크가 발생하여 전류가 0점을 지나기 전까지는 고장전류가 지속된다.When a failure occurs in the system, the hybrid superconducting fault current limiter is within a quarter cycle for the superconductor 100 to be quenched as a phase conductor and to open the vacuum interrupter 112 at high speed. However, at the same time the vacuum interrupter 112 is opened, a fault current is maintained until an arc occurs at both ends of the vacuum interrupter 112 and the current passes zero point.

따라서 고장이 발생한 첫 주기에서는 고장전류를 한류할 수 없고, 이로 인하여 주변기기에 전자기력에 의한 기계적인 손상 및 주변 차단기의 접점 등에 무리를 줄 수 있다.
Therefore, the fault current cannot be limited in the first cycle where a fault occurs, which may cause mechanical damage to the peripheral device due to electromagnetic force and contact of the peripheral breaker.

도 2는 일반적인 하이브리드 초전도 한류기의 다른 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 고속 스위칭 유닛이고, 부호 210은 아크를 소거하기 위한 전력용 반도체 스위칭 유닛이며, 부호 220은 고장전류를 검출하는 초전도체이며, 부호 230은 퓨즈 및 한류 저항이 병렬로 연결되어 고장전류를 한류하는 한류회로이다.2 is a view showing the configuration of another example of a general hybrid superconducting fault current limiter. Here, reference numeral 200 denotes a high speed switching unit, reference numeral 210 denotes a power semiconductor switching unit for erasing an arc, reference numeral 220 denotes a superconductor for detecting a fault current, and reference numeral 230 denotes a fault current because a fuse and a current-limiting resistor are connected in parallel. This is the current-limiting circuit to limit current.

상기 고속 스위칭 유닛(200)은 진공 인터럽터(202)와, 드라이브 코일(204)과, 전자기 반발판(206) 및 보호접점(208)을 포함한다. 상기 진공 인터럽터(202), 전자기 반발판(206) 및 보호접점(208)은 기계적으로 연동되게 구성되어 있다. 즉, 상기 드라이브 코일(204)이 구동되지 않은 상시에는 진공 인터럽터(202)가 폐로 상태를 유지하고, 상기 보호접점(208)은 개로상태를 유지한다.The high speed switching unit 200 includes a vacuum interrupter 202, a drive coil 204, an electromagnetic repellent plate 206, and a protective contact 208. The vacuum interrupter 202, the electromagnetic repellent plate 206 and the protective contact 208 is configured to be mechanically interlocked. That is, when the drive coil 204 is not driven at all times, the vacuum interrupter 202 maintains the closed state, and the protective contact 208 maintains the open state.

고장전류가 발생하여 상기 드라이브 코일(204)이 구동될 경우에 상기 전자기 반발판(206)에 반발력이 발생되면서 진공 인터럽터(202)가 개로 상태로 되고, 상기 보호접점(208)은 폐로상태로 된다.When a fault current occurs and the drive coil 204 is driven, a repulsive force is generated in the electromagnetic repelling plate 206, and the vacuum interrupter 202 is opened, and the protective contact 208 is closed. .

전력이 입력되는 전력 입력단과 전력이 출력되는 전력 출력단의 사이에 상기 진공 인터럽터(202), 전력용 반도체 스위칭 유닛(210) 및 상기 초전도체(220)가 직렬 접속된다.The vacuum interrupter 202, the power semiconductor switching unit 210, and the superconductor 220 are connected in series between a power input terminal for inputting power and a power output terminal for outputting power.

또한 상기 전력이 입력되는 전력 입력단이 상기 드라이브 코일(114) 및 상기 보호접점(118)을 병렬로 통하고, 상기 한류회로(230)를 통해 전력 출력단에 접속된다.
In addition, a power input terminal through which the power is input is connected to the drive coil 114 and the protective contact 118 in parallel, and is connected to a power output terminal through the current-limiting circuit 230.

이러한 구성을 가지는 하이브리드 초전도 한류기의 다른 예는 상시에 구동신호에 따라 전력용 반도체 스위칭 유닛(210)이 개로 상태로 되고, 고속 스위칭 유닛(200)의 진공 인터럽터(202)와, 전력용 반도체 스위칭 유닛(210) 및 초전도체(220)로 이루어지는 주회로를 통해 정상전류가 통전된다.Another example of the hybrid superconducting fault current limiter having such a configuration is that the power semiconductor switching unit 210 is opened in accordance with a driving signal at all times, and the vacuum interrupter 202 of the high speed switching unit 200 and the power semiconductor switching are performed. The steady current is energized through the main circuit composed of the unit 210 and the superconductor 220.

이와 같은 상태에서 계통에 고장이 발생할 경우에 고장전류로 인하여 초전도체(220)가 퀀치되면서 저항이 발생한다. 이때 발생된 저항으로 인하여 고장전류는 드라이브 코일(204)로 우회하며, 이 우회하는 전류에 의해 드라이브 코일(204)에 자장이 발생하여 전자기 반발판(206)에 인가된다.In this state, when a failure occurs in the system, the superconductor 220 is quenched due to a fault current, and resistance occurs. At this time, the fault current is bypassed to the drive coil 204 due to the generated resistance, and the magnetic field is generated in the drive coil 204 by the bypass current and applied to the electromagnetic repulsion plate 206.

그러면, 상기 전자기 반발판(206)에 반발력이 발생하여 전자기 반발판(206)과 기계적으로 연결되어 있는 진공 인터럽터(202)가 개로된다.Then, a repulsive force is generated in the electromagnetic repelling plate 206 to open the vacuum interrupter 202 which is mechanically connected to the electromagnetic repelling plate 206.

이 때, 개로된 진공 인터럽터(202)의 양단에는 아크가 발생하게 되고, 발생된 아크를 억제함과 동시에 드라이브 코일(204)을 보호하기 위하여 전자기 반발판(206)과 기계적으로 연결된 보호접점(208)이 폐로됨으로써 고장전류는 보호접점(208)을 통해 흐르게 된다.At this time, an arc is generated at both ends of the open vacuum interrupter 202, and a protective contact 208 mechanically connected to the electromagnetic repelling plate 206 to suppress the generated arc and protect the drive coil 204. By closing), the fault current flows through the protective contact 208.

이후에 구동신호에 의해 전력용 반도체 스위칭 유닛(210)이 턴 오프되면서 남아있는 아크전류를 차단시킴으로 주회로의 전류를 확실히 차단시키고, 고장전류는 보호접점(208)과, 퓨즈 및 한류저항이 병렬로 구성된 한류회로(230)측으로 흐르게 된다.After that, the power semiconductor switching unit 210 is turned off by the driving signal, thereby interrupting the remaining arc current to reliably cut off the current of the main circuit, and the fault current is the protection contact 208 and the fuse and the current-limiting resistor in parallel. It flows to the current-limiting circuit 230 side.

상기 고장전류가 상기 한류회로(230)의 퓨즈를 통해 흐르게 되면, 상기 퓨즈가 용단되고, 이와 동시에 상기 한류회로(230)의 한류저항에 의하여 고장전류가 제한된다.When the fault current flows through the fuse of the current-limiting circuit 230, the fuse is blown, and at the same time, the fault current is limited by the current-limiting resistor of the current-limiting circuit 230.

상기의 동작을 구현시키기 위해서 상기 한류회로(230)는, 상기 진공 인터럽터(202)의 아크가 확실히 차단되기 전까지는 낮은 임피던스로 존재하다가 아크가 확실하게 차단된 이후에 높은 임피던스로 전환되는 형태로 구성되어야 한다.In order to realize the above operation, the current-limiting circuit 230 is configured to exist in a low impedance until the arc of the vacuum interrupter 202 is surely blocked, and then to be converted into a high impedance after the arc is surely blocked. Should be.

이를 위하여 상기 한류회로(230)는 높은 저항값을 가지는 한류저항과 낮은 저항 값을 가지는 한류퓨즈를 병렬로 연결하여 사용하고 있다.To this end, the current-limiting circuit 230 uses a current-limiting resistor having a high resistance value and a current-limiting fuse having a low resistance value in parallel.

고장전류가 발생하는 초기에 진공 인터럽터(202)에서 발생되는 아크가 차단되는 동안에는 고장전류가 드라이브 코일(204) 및 보호접점(208)을 통해 낮은 저항값을 가지는 한류회로(230)의 퓨즈 측으로 흐르게 된다.While the arc generated in the vacuum interrupter 202 is blocked at the beginning of the fault current, the fault current flows through the drive coil 204 and the protective contact 208 to the fuse side of the current-limiting circuit 230 having a low resistance value. do.

따라서 진공 인터럽터(202)의 양단의 아크가 먼저 소거가 된 후 퓨즈가 용단이 되어 고장전류의 흐름이 한류회로(230)의 한류저항으로 이동함으로서 고장전류를 한류하게 되는 것이다.Therefore, the arcs at both ends of the vacuum interrupter 202 are first erased, and then the fuse is blown to flow the fault current to the current limiting resistor of the current-limiting circuit 230 to limit the fault current.

하지만 고장전류가 발생된 후 고속스위치(200)가 동작되는 과정에서 한류퓨즈의 저항이 클 경우에 진공 인터럽터(202)의 아크 저항과 퓨즈간의 저항 차에 의해 아크가 크게 되면, 아크가 재발호될 가능성이 높게 된다.However, if the arc becomes large due to the resistance difference between the arc resistance of the vacuum interrupter 202 and the fuse when the resistance of the current flow fuse is large during the operation of the high speed switch 200 after the fault current is generated, the arc may be reissued. The probability is high.

따라서 고가의 대용량 한류퓨즈를 사용해야 된다.Therefore, expensive large-scale Hallyu fuses should be used.

이러한 문제를 극복하기 위해 전력용 반도체 스위칭 유닛(210)을 채용함으로서 아크의 재발호 가능성을 낮추고 있으나, 고장전류의 발생에 따른 한류동작으로 인하여 한류퓨즈가 용단되기 때문에 한류퓨즈의 교체가 필요하며 교체시간이 걸리게 된다.In order to overcome this problem, the power semiconductor switching unit 210 is adopted to reduce the possibility of arc re-recall, but the Korean wave fuse is melted due to the current-limiting operation caused by the fault current. It takes time.

따라서 현재의 전력계통에서 요구하는 고속 재폐로 조건을 만족하지 못하게 되는 문제점이 있다.
Therefore, there is a problem that does not satisfy the fast reclosing conditions required by the current power system.

도 3은 본 발명의 하이브리드 초전도 한류기의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 300은 고장전류를 감지하는 초전도체이다. 상기 초전도체(300)는 고속 스위치(310)의 진공 인터럽터(302) 및 전력 반도체 스위칭 유닛(320)이 전력 입력단 및 전력 출력단의 사이에 직렬 접속된다.3 is a view showing the configuration of a preferred embodiment of the hybrid superconducting fault current limiter of the present invention. Here, reference numeral 300 denotes a superconductor for detecting a fault current. The superconductor 300 has a vacuum interrupter 302 and a power semiconductor switching unit 320 of the high speed switch 310 is connected in series between the power input terminal and the power output terminal.

상기 초전도체(300)에는 상기 고속 스위치(310)의 드라이브 코일(314) 및 보호접점(318)이 병렬로 접속된다.The drive coil 314 and the protective contact 318 of the high speed switch 310 are connected to the superconductor 300 in parallel.

또한 상기 전력 입력단 및 전력 출력단의 사이에 커패시터(330) 및 한류저항(340)이 병렬 접속된다.In addition, a capacitor 330 and a current limiting resistor 340 are connected in parallel between the power input terminal and the power output terminal.

여기서, 상기 고속 스위치(310)의 진공 인터럽터(312) 및 보호접점(318)은 잔자 반발판(316)의 반발력에 의해 연동되는 것으로서 Here, the vacuum interrupter 312 and the protective contact 318 of the high speed switch 310 is interlocked by the repulsive force of the residual repulsive plate 316

여기서, 상기 고속 스위치(310)의 진공 인터럽터(312), 전자기 반발판(316) 및 보호접점(318)은 기계적으로 연동되게 구성되어 있다. 즉, 상기 드라이브 코일(314)이 구동되지 않은 상시에는 전자기 반발판(316)에 반발력이 발생하지 않아 진공 인터럽터(312)가 폐로 상태를 유지하고, 상기 보호접점(318)은 개로상태를 유지한다. 그리고 상기 드라이브 코일(314)이 구동되어 전자기 반발판(316)에 반발력이 발생할 경우에 상기 진공 인터럽터(312)가 개로 상태를 변환하고, 상기 보호접점(318)은 폐로상태를 변환된다.
Here, the vacuum interrupter 312, the electromagnetic repellent plate 316 and the protective contact 318 of the high speed switch 310 is configured to be mechanically interlocked. That is, when the drive coil 314 is not driven at all times, no repulsive force is generated in the electromagnetic repulsive plate 316, so that the vacuum interrupter 312 maintains the closed state, and the protective contact 318 maintains the open state. . When the drive coil 314 is driven to generate a repulsive force on the electromagnetic repulsive plate 316, the vacuum interrupter 312 converts the open state, and the protective contact 318 converts the closed state.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 하이브리드 초전도 한류기는 고장전류가 발생하지 않은 정상상태일 경우에 전력 입력단으로 입력되는 전력이 초전도체(300), 고속 스위치(310)의 진공 인터럽터(302) 및 전력 반도체 스위칭 유닛(320)을 순차적으로 통해 전력 출력단으로 출력되어 계통에 공급된다.In the hybrid superconducting fault current limiter of the present invention having such a configuration, the power input to the power input stage when the fault current does not occur is a superconductor 300, the vacuum interrupter 302 of the high speed switch 310, and the power semiconductor switching unit. 320 is sequentially output to the power output stage and supplied to the system.

이와 같은 상태에서 계통에 고장이 발생하게 되면, 상기 초전도체(300)에는 정상상태의 전류보다 매우 큰 고장전류가 흐르게 된다. 그러면, 상기 초전도체(300)는 임계전류 이상의 고장전류가 흐르게 되어 고속으로 퀀치가 되고, 높은 값의 저항을 발생하게 된다.When a failure occurs in the system in such a state, the superconductor 300 flows a failure current that is much larger than the steady state current. Then, the superconductor 300 is a fault current of more than a threshold current flows to quench at high speed, and generates a high value of resistance.

여기서, 상기 초전도체(300)가 발생하는 저항은 드라이브 코일(314)의 저항 값보다 수십 배 이상으로 높다.Here, the resistance generated by the superconductor 300 is several times higher than the resistance value of the drive coil 314.

그러므로 상기 초전도체(300)에서 발생된 높은 값의 저항에 의하여 고장전류가 고속 스위치(310)의 드라이브 코일(314)로 우회하여 흐르게 되어 드라이브 코일(314)에서 자장이 발생된다.Therefore, the fault current flows by bypassing the drive coil 314 of the high speed switch 310 due to the high value of resistance generated in the superconductor 300 to generate a magnetic field in the drive coil 314.

상기 드라이브 코일(314)에서 발생하는 자장에 의해 전자기 반발판(316)에 반발력이 발생하면서 진공 인터럽터(312)를 개로시킨다.A magnetic field generated by the drive coil 314 opens the vacuum interrupter 312 while generating a repulsive force on the electromagnetic repulsive plate 316.

상기 진공 인터럽터(312)가 개로되는 순간 상기 진공 인터럽터(312)의 양단에는 아크가 발생하게 되고, 고장전류는 초전도체(300)를 제외한 주회로 측으로 계속 통전된다.As soon as the vacuum interrupter 312 is opened, an arc is generated at both ends of the vacuum interrupter 312, and the fault current is continuously energized to the main circuit side except for the superconductor 300.

그리고 상기 진공 인터럽터(312)가 개로된 직후 상기 전자기 반발판(316)에 기계적으로 연결된 보호접점(318)이 폐로되어 상기 드라이브 코일(220)로 흐르던 고장전류가 보호접점(318)을 통해 흐르게 되어 고장전류로부터 상기 초전도체(300) 및 상기 드라이브 코일(314)을 보호하게 된다.Immediately after the vacuum interrupter 312 is opened, the protective contact 318 mechanically connected to the electromagnetic repelling plate 316 is closed so that a fault current flowing to the drive coil 220 flows through the protective contact 318. The superconductor 300 and the drive coil 314 are protected from a fault current.

상기 보호접점(240)이 폐로되는 순간을 기준으로 전력용 반도체 스위칭 소자(320)에 턴 오프 신호가 인가되어 주회로로 통전하던 고장전류가 고속으로 차단되고, 진공 인터럽터(210)의 양단에 발생되었던 아크가 제거된다.The turn-off signal is applied to the power semiconductor switching element 320 at the moment when the protective contact 240 is closed, so that a fault current that is energized to the main circuit is blocked at a high speed, and is generated at both ends of the vacuum interrupter 210. The lost arc is removed.

이 때, 상기 전력용 반도체 스위칭 소자(320)에 의해 고속으로 제거된 고장전류는 높은 스위칭 주파수를 가지게 되므로 병렬로 연결된 커패시터(330)의 임피던스가 급격하게 저감되어 전력용 반도체 스위칭 소자(320)가 턴 오프로 스위칭될 경우에 고전압에 노출되지 않고 보호된다.At this time, since the fault current removed at high speed by the power semiconductor switching element 320 has a high switching frequency, the impedance of the capacitor 330 connected in parallel is sharply reduced, so that the power semiconductor switching element 320 is When switched off, they are protected from exposure to high voltages.

그리고 상기 전력용 반도체 스위칭 유닛(320)의 턴 오프가 완료되는 순간에 고속 스위치(300)의 진공 인터럽터(302)가 주회로를 완전히 차단하여 이후에 발생되는 전압을 감당한다.At the moment when the turn-off of the power semiconductor switching unit 320 is completed, the vacuum interrupter 302 of the high speed switch 300 completely cuts off the main circuit to handle a voltage generated thereafter.

이후 고장전류의 스위칭 주파수가 낮아짐에 따라 커패시터(330)의 임피던스가 증가하여 고장전류는 한류저항(340)측으로 통전하게 되면서 고장전류를 제한하게 된다.Since the switching frequency of the fault current is lowered, the impedance of the capacitor 330 increases, so that the fault current is energized to the current-limiting resistor 340, thereby limiting the fault current.

이러한 모든 동작은 고속으로 이루어져 고장이 발생된 후 1/4주기 이내에 동작이 완료되고, 고속으로 한류가 가능하게 된다.
All these operations are performed at high speed, and the operation is completed within a quarter cycle after the failure occurs, and the current can be flowed at high speed.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.The present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments, but those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

100, 220, 300 : 초전도체 110, 200, 310 : 고속 스위치
112, 202, 312 : 진공 인터럽터 114, 204, 314 : 드라이브 코일
116, 206, 316 : 전자기 반발판 118, 208, 318 : 보호접점
120, 340 : 한류저항 210, 320 : 전력용 반도체 스위칭 유닛
230 : 한류회로 330 : 커패시터100, 220, 300: superconductor 110, 200, 310: high speed switch
112, 202, 312: vacuum interrupter 114, 204, 314: drive coil
116, 206, 316: Electromagnetic repulsion boards 118, 208, 318: Protective contact
120, 340: current-limiting resistors 210, 320: power semiconductor switching unit
230: current-limit circuit 330: capacitor

Claims (2)

전력 입력단으로 입력되는 전력을 전력 출력단으로 출력하면서 고장전류의 발생을 감지하는 초전도체;
상기 초전도체의 출력전력을 진공 인터럽터를 통해 상기 전력 출력단으로 전달하고 상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 상기 진공 인터럽터를 개로시킴과 동시에 보호접점이 폐로되면서 상기 전력 입력단의 전력을 우회시켜 상기 진공 인터럽터로 출력하는 고속 스위치;
상기 진공 인터럽터와 상기 전력 출력단의 사이에 구비되고 상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 턴 오프되면서 상기 진공 인터럽터가 개로될 때 발생되는 아크를 제거하는 전력용 반도체 스위칭 유닛;
상기 전력 입력단 및 상기 전력 출력단의 사이에 접속되는 커패시터; 및
상기 커패시터와 병렬 접속되는 한류저항;을 포함하여 구성된 하이브리드 초전도 한류기.
A superconductor for sensing the occurrence of a fault current while outputting power input to the power input terminal to the power output terminal;
The output power of the superconductor is transferred to the power output terminal through the vacuum interrupter, and when the superconductor detects a fault current, the vacuum interrupter is opened and the protective contact is closed, bypassing the power of the power input terminal to bypass the vacuum interrupter. A high speed switch to output;
A power semiconductor switching unit provided between the vacuum interrupter and the power output terminal and turning off when the superconductor detects a fault current to remove an arc generated when the vacuum interrupter is opened;
A capacitor connected between the power input terminal and the power output terminal; And
And a current limiting resistor connected in parallel with the capacitor.
제 1 항에 있어서, 상기 고속 스위치는;
상기 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 구동되어 자장을 발생하는 드라이브 코일; 및
상기 드라이브 코일이 발생하는 자장에 E까라 반발력을 발생하여 상기 진공 인터럽터를 개로시키고 상기 보호접점이 폐로시키는 전자기 반발판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.The method of claim 1, wherein the high speed switch;
A drive coil driven when the superconductor detects a fault current to generate a magnetic field; And
And an electromagnetic repulsion plate which generates a repulsive force in the magnetic field generated by the drive coil to open the vacuum interrupter and close the protective contact.
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