(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路遮断器の第１の端子（１）と第２の端子（２）の間の電流経路に、電気的に直列に配置された、複数の積層された遮断器モジュール（３）のスタック（２４）を備える回路遮断器であって、各遮断器モジュールは、
機械式スイッチ（９）を有する機械式スイッチ組立体（８）と、
半導体スイッチ（１１）を有する半導体スイッチ組立体（１０）と、
少なくとも１つの避雷器（１２）を有する避雷器組立体と、を備え、
前記機械式スイッチ組立体（８）と前記半導体スイッチ組立体（１０）と前記避雷器組立体（１２）とは互いに電気的に並列に配置され、
前記個別の遮断器モジュール（３）は、互いに個別に前記個別の遮断器モジュール（３）を切り替えるために選択的にトリップ可能であって、これによりトリップされる遮断器モジュール（３）の数によって全逆電圧が調整可能である、回路遮断器。
【請求項２】
各遮断器モジュール（３）は、
前記機械式スイッチ組立体（８）の第１の端子（２０ａ）と、前記半導体スイッチ組立体（１０）の第１の端子（２１ａ）と、前記避雷器組立体（１２）の第１の端子（２２ａ）と、に接続された第１の接触面（１５）と、
前記機械式スイッチ組立体（８）の第２端子と、前記半導体スイッチ組立体（１０）の第２の端子（２１ｂ）と、前記避雷器組立体（１２）の第２の端子（２２ｂ）と、に接続された第２の接触面（１６）と、を備え、
前記第１および第２の接触面（１５，１６）は、それらの前記遮断器モジュール（３）の両側に配置され、前記スタック（２４）内の隣接する遮断器モジュール（３）の前記接触面（１５，１６）が互いに電気的に接続される、請求項１に記載の、回路遮断器。
【請求項３】
各機械式スイッチ組立体（８）は、電源（２７）を備え，前記回路遮断器は、前記電源（２７）に電力を供給するためのガルバニック絶縁された電力供給装置（６）を備える、請求項１または請求項２に記載の、回路遮断器。
【請求項４】
前記電力供給装置（６）は、光源を備え、各電源（２７）は、前記光源からのパワーを電流に変換するための光電池を備える、請求項３に記載の、回路遮断器。
【請求項５】
前記電力供給装置（６）は、ドライブ（２８）と前記ドライブ（２８）によって回転可能なシャフト（２９）とを備え、各電源（２７）は、前記シャフト（２９）の回転を電流に変換する発電機（３３）を備える、請求項３に記載の回路遮断器。
【請求項６】
前記電力供給装置（６）は、流体ダクトと、前記ダクトを通して流体を圧送するためのポンプとを備え、各電源（２７）は、前記流体の流れを電流に変換するためのタービンと発電機とを備える、請求項３に記載の、回路遮断器。
【請求項７】
各電源（２７）は、前記電力供給装置（６）を介して受けた電気エネルギーを蓄積するための蓄電部（３４）を備える、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項８】
少なくとも１０個の遮断器モジュール（３）を備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項９】
各機械式スイッチ組立体（８）は、少なくとも１つの第１および第２の接触部材（３５、３６）と、前記第１および第２の接触部材（３５、３６）を前記遮断器モジュール（３）のスタック方向（３０）に対して横の方向（３７）に互いに変位するように適合された作動装置（２６）とを備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１０】
各半導体スイッチ組立体（１０）は、直列および／または並列に配置された複数の半導体スイッチ（１１）を備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１１】
各避雷器組立体（１２）は、互いに電気的に並列に配置された複数のバリスタ（１３）を備える、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１２】
各遮断器モジュール（３）は、全体として前記回路遮断器から取り外し可能な機械式ユニットを形成する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１３】
各遮断器モジュール（３）は、フレーム（１７）を備え、前記機械式スイッチ組立体（８）と前記半導体スイッチ組立体（１０）と前記避雷器組立体（１２）とが前記フレーム（１７）に取り付けられる、請求項１２に記載の回路遮断器。
【請求項１４】
各遮断器モジュール（３）の前記機械式スイッチ組立体（８）は、電流を流すための通常動作中にスイッチオン状態で使用可能であり、
各遮断器モジュール（３）内の電流は、始めにオン状態にある前記半導体スイッチ組立体（１０）に前記電流を切り替え、その後前記電流を避雷器組立体（１２）に転流するオフ状態に切り替えることによってスイッチオフされることができる、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１５】
電流制限モードでは、前記遮断器モジュール（３）は、スタック（２４）を通る電流経路が、第１の量の遮断器モジュール（３）における前記避雷器組立体を通じて、および第２の量の前記遮断器モジュール（３）における前記機械式スイッチ組立体（８）を通して導かれるような、中間状態に切り替え可能である、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１６】
前記遮断器モジュール（３）に接続された制御部（４）をさらに備える、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１７】
予め決められたパターン、またはローカルもしくはリモートの電流および電圧の測定信号に基づいて、前記モジュール（３）を切り替えることにより、故障後の遷移時間に、故障電流減衰とエネルギー損失が制御可能または能動的に調節可能である、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１８】
前記回路遮断器は、直列に配置された前記遮断器モジュールの数を変えることによって、異なる電圧定格に拡張可能である、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の、回路遮断器。
【請求項１９】
少なくとも１ｋＶの電圧を切り替えるための、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の、回路遮断器の使用。
【請求項２０】
少なくとも７２ｋＶの電圧を切り替えるための、請求項１９に記載の、回路遮断器の使用。
【請求項２１】
前記電圧はＤＣ電圧である、請求項１９または請求項２０の使用。
【請求項２２】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の回路遮断器を少なくとも１つ備える、ＡＣあるいはＤＣネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、電気エネルギーの送配の分野に属する。また本発明は、積層された複数の遮断器モジュールを備えた回路遮断器に関する。本発明はまた、そのような回路遮断器の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
国際公開第２０１１／０５０８３２号は、直列に接続された少なくとも２つの遮断器部を含む高電圧回路遮断器を記載している。
【０００３】
国際公開第２０１１／０５７６７５号は、一実施形態に、複数の機械式スイッチと複数のトランジスタとを備える高電圧遮断器を記載している。
【０００４】
米国特許第６，５３５，３６６号は、並列に配置された機械式および半導体スイッチの組合せを備える高電圧回路遮断器を記載している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
本発明は、大きな電圧を切り替えることができ、依然として生産の際に経済的である回路遮断器を提供することを目的とする。
【０００６】
この目的は、独立請求項１の回路遮断器によって達成される。したがって、回路遮断器は、印加電圧が遮断器モジュールに分散されるように、電気的に直列に配置された複数の積層された遮断器モジュールを備える。各遮断器モジュールは、
−機械式スイッチを有する機械式スイッチ組立体と、
−半導体スイッチを備える半導体スイッチ組立体と、
−少なくとも１つの避雷器を備える避雷器組立体と、を備える。
【０００７】
各遮断器モジュール内で、機械式スイッチ組立体と半導体スイッチ組立体と避雷器組立体とは、互いに電気的に並列に配置される。これは、機械式スイッチ組立体を通常動作においてオン状態で使用することを可能にし、オフ状態では、各モジュール内の電流をまず半導体スイッチ組立体へ、そして半導体スイッチ組立体をオフにすることにより転流のために避雷器組立体へと切り替えることを可能とする。
【０００８】
電流制限モードでは遮断器モジュールは中間状態に切り替え可能であり、これによりスタックを通る電流経路は、第１の量の遮断器モジュールにおける避雷器組立体、および第２の量の遮断器モジュールにおける機械式スイッチ組立体に導かれる。
【０００９】
このような回路遮断器を製造するためのコストは低減される。なぜなら、モジュールは全て同一であり、多数が必要とされるので、大量生産技術と規模の経済を活用することが可能となるためである。さらに、各モジュールは比較的低い電圧定格を持つことができる。回路遮断器は、直列に配置された遮断器モジュールの数を変えることにより、異なる電圧定格にスケーリングすることができる。
【００１０】
各実施形態では、各遮断器モジュールは、機械式スイッチ組立体の第１の端子と、半導体スイッチ組立体の第１の端子と、避雷器組立体の第１の端子と、に接続された第１の接触面を備える。遮断器モジュールは、機械式スイッチ組立体の第２端子と、半導体スイッチ組立体の第２の端子と、避雷器組立体の第２の端子と、に接続された第２の接触面をさらに備える。第１および第２の接触面は、それらの遮断器モジュールの両側に配置されている。これは、スタック内の隣接する遮断器モジュールの接触面が互いに電気的に接続されるように、容易に遮断器モジュールを積層することを可能にする。
【００１１】
機械式バネなどによって機械的にスタックを圧縮することにより、モジュール間の電気抵抗が低く、良好な熱伝導性が達成される。
【００１２】
別の実施形態では、各機械式スイッチ組立体は、スイッチ組立体を作動させるための電源を備える。さらに、回路遮断器は、電源に電力を供給するためのガルバニック絶縁された電力供給装置を含む。この設計により、機械式スイッチ組立体の電位に各機械式スイッチ組立体の電力供給を維持することができ、コストが削減されモジュール性が向上する。
【００１３】
電力供給装置はたとえば、以下で詳細を説明するような、光電源供給装置、機械式電力供給装置、または油圧式もしくは空気圧式電力供給装置であってもよい。
【００１４】
本発明の回路遮断器は、たとえば、少なくとも７２ｋＶの電圧であって、特にＤＣ電圧を切り替えるために使用されるが、中電圧あるいは低電圧領域の電圧を切り替えたり、ＡＣ電圧を切り替えたりするためにも使用されることもできる。
【００１５】
図面の簡単な説明
本発明は、下記の詳細な説明を考慮すると、より良く理解され、上述以外の対象が明らかとなるであろう。説明は、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】回路遮断器のブロック回路図である。
【図２】遮断器モジュールの実施形態のブロック回路図である。
【図３】遮断器モジュールの実施形態を示す図である。
【図４】上方プレートのない、すなわち上側電気端子のない図３の遮断器モジュールを示す図である。
【図５】遮断器モジュールのスタックを有する回路遮断器を示す図である。
【図６】機械式スイッチ組立体の電源部の概略図である。
【図７】オン位置の状態にある機械式スイッチ組立体内のスイッチの概略断面図である。
【図８】オフ位置の状態にある図７のスイッチの概略断面図である。
【図９】遮断器モジュールの第２の実施例のブロック回路図である。
【図１０】電流制限モードでの図１による回路遮断器の遮断器モジュールを通る電流経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明を実施するための形態
定義
「高電圧」という用語は、７２ｋＶを超える電圧を示す。「中電圧」という用語は、１ｋＶと７２ｋＶとの間の電圧を表す。「低電圧」という用語は、１ｋＶより低い電圧を示す。
【００１８】
「ガルバニック絶縁された電源供給装置」とは、接地電位から高められた高電圧電位に電力を供給するための電源供給装置である。
【００１９】
回路遮断器と遮断器モジュール
図１は、回路遮断器の実施形態の最も重要な構成要素を示している。それは、第１の端子１と第２の端子２とを備え、これらは切り替えられるべき電力線に接続されている。本質的に同一の複数の遮断器モジュール３は、回路遮断器の第１の端子１と回路遮断器の第２の端子２との間に直列に配置されている。制御部４は、複数の個々の遮断器モジュール３の動作を制御するために設けられており、以下で明らかになる理由のために、たとえば光ファイバ５によって、それらに接続されている。個別の遮断器モジュール３の動作を制御することとは、選択的なトリッピング（ｔｒｉｐｐｉｎｇ）と理解され、個々の遮断器モジュール３を互いに個別にスイッチング可能にする。これにより、全逆電圧は、トリップされる遮断器モジュール３の数によって調節可能である。最後に、図１は、機械式スイッチ組立体の電源装置に電力を供給するように適合されたガルバニック絶縁された電力供給装置６を備える、回路遮断器を示す。詳細は以下で説明するだろう。
【００２０】
図２は、遮断器モジュール３のブロック回路を示す。モジュールは３つの主要部分、すなわち、
−少なくとも１つの機械式スイッチ９を備えた機械式スイッチ組立体８と、
−少なくとも１つの半導体スイッチ１１を備えた半導体スイッチ組立体１０と、
−少なくとも１つの避雷器１３を備える避雷器組立体１２と、を備える。
【００２１】
これら３つの組立体は、各モジュールのための電気端子を形成する遮断器モジュール３の第１の接触面１５および第２の接触面１６との間に、互いに電気的に並列に配置されている。
【００２２】
図３および図４は、遮断器モジュール３の例示的な機械的設計を示す。示されるように、それは、底部プレート１７と頂部プレート１８とを備える。頂部プレート１８は、図４に示されていない。図３および図４の実施形態では、これらのプレート１７，１８は、平坦であるように示されているが、それらはまた、たとえば遮断器モジュール３の自己整列するスタックを容易にするように構成することができる。有利には、プレート１７、１８の外側の面の少なくとも一部は金属製である。底部プレート１７は第１の接触面１５を形成し、頂部プレート１８は第２の接触面１６を形成する。第１および第２の接触面１５、１６は、遮断器モジュール３の両側に配置されている。
【００２３】
図２と部分的に図４とに見られるように、第１の接触面１５は、機械式スイッチ組立体８の第１の端子２０ａと、半導体スイッチ組立体１０の第１の端子２１ａと、避雷器組立体１２の第１の端子２２ａとに電気的に接続される。同様に、第２の接触面１６は、機械式スイッチ組立体８の第２の端子２０ｂと、半導体スイッチ組立体１０の第２の端子２１ｂと、避雷器組立体１２の第２の端子２２ｂとに電気的に接続される。
【００２４】
図５に示すように、遮断器モジュール３は、スタック２４内に配置されている。スタック２４は任意の向きを有してもよく、たとえば、垂直方向または水平方向に伸び得ることに、留意すべきである。図示の実施形態では、スタック２４内の遮断器モジュール３に隣接する接触面１５、１６は、互いに隣接し、したがって、互いに電気的に接続されている。代替的に、導電性中間部材が２つの各遮断器モジュール３の間に存在してもよい。
【００２５】
以下では、部品８、１０および１２が、より詳細に記載される。
機械式スイッチ組立体
本明細書で述べたように、機械式スイッチ組立体８は、少なくとも１つのスイッチ９を含む。作動装置２６（図６、図７を参照。）は、スイッチ９を作動させるために設けられる。作動装置２６は、たとえばミリ秒の範囲で、素早くスイッチ９を操作することができるべきである。
【００２６】
作動装置２６は、たとえば高い開放速度に到達するために、たとえばトムソン効果等の反発作動概念に基づくべきである。適切な設計は、たとえば米国特許７２３５７５１号公報に示され、具体的には、図２３、２４に示される。
【００２７】
図６に示すように、各機械式スイッチ組立体８は、特に作動装置２６を作動させるための電源２７を有する。遮断器モジュール３は、スイッチ８の操作中に通常中電位または高電位にあるので、ガルバニック絶縁された電力供給装置６は、電源装置２７に電力を供給するために設けられる。
【００２８】
図５および図６では、個々の遮断器モジュール３に機械的に電力を供給する高電圧絶縁された電力供給装置６の実施形態が示される。示された実施形態では、電力供給装置６は、接地電位にあるドライブ２８と適切な長さの絶縁シャフト２９とを備える。ドライブ２８は、その長手方向軸の周りにシャフト２９を回転させるように動作させることができる。この縦軸は、スタック２４のスタック方向３０に平行に延びている。
【００２９】
シャフト２９は、各遮断器モジュール３の開口部３１を通過する。シャフト２９の外側に歯が設けられている。これらの歯は、各遮断器モジュール３に回転可能に配置された歯車３２によって係合される。歯車３２は発電機３３を動かして、シャフト２９の回転を電流に変換する。この電流は、蓄電部３４に供給され、蓄電部３４は電力供給装置６から受け取った電気エネルギーを蓄える。蓄電部３４はたとえば、キャパシタまたは蓄電池であってもよい。蓄電部３４を使用すると、電力供給装置６を介して供給可能な電力レベルが比較的低い場合であっても、機械式スイッチ組立体８を切り替えるための大量のエネルギーを速やかに放出することができる。
【００３０】
電源２７からの電力は、機械式スイッチ組立体８だけでなく、いずれの必要な動作電流を半導体スイッチ組立体１０に供給するためにも、遮断器モジュール３に配置された信号増幅器またはセンサのような、任意のさらなる電気的構成要素に供給するためにも使用することができる。
【００３１】
機械式の電力供給装置６を使用する代わりに、図５及び図６に示すように、光電源供給装置を、たとえば光ゲート装置給電と同様に、使用することができる。この場合、電力供給装置６は光源を備え、各電源２７は光源からの電力を電流に変換するための光電池を含む。
【００３２】
さらに別の実施形態では、電力供給装置６は、ＤＣまたは低周波数のＡＣ電位をデカップリングしながら、ＡＣ電力を伝送するために直列に配置された複数のキャパシタを含むことができる。たとえば、米国２００６／０１５２１９９号公報を参照されたい。
【００３３】
さらに別の実施形態では、電力供給装置６は、流体ダクトと、ダクトを通して流体を圧送するためのポンプとを含むことができる。ダクトは、各遮断器モジュール３を通ずる。各電源装置２７は、流体の流れを電流へ変換するための発電機を駆動する小型のタービンを備える。  流体は液体または空気であってもよく、同時に流体は、遮断器モジュール３を冷却するために使用することができる。流体は、誘電媒体であるものとする。
【００３４】
スイッチ９とその作動装置２６の設計は、速度のために最適化されるべきであり、遮断器モジュール３の電圧定格に適合させるべきである。
【００３５】
上述の図７及び図８に示されているように、作動装置２６は、たとえば米国特許第７２３５７５１号公報に記載されているようなトムソン・ドライブである。
【００３６】
スイッチ９は、セグメント化された接点を有する軽量のスイッチであることができ、低スイッチングエネルギーで高速スイッチングを達成することを可能にする。一実施形態では、スイッチ９は、米国特許第７２３５７５１号公報に記載された設計を使用して構築され、少なくとも１つの第１のおよび少なくとも１つの第２の接触部材を有する。図７および図８の実施形態では、２つの第１の接触部材３５と３つの第２の接触部材３６とが設けられている。これらは、積層方向３０に対して斜め方向、特に垂直に、作動装置２６によって相互に変位可能であって、コンパクトな設計を実現することができる。米国特許第７２３５７５１号公報に記載されているように、各接触部材３５，３６は、スルーコンタクト３８を保持する。スルーコンタクト３８は、接触部材３５，３６がオン位置にあるとき端子２０ａ、２０ｂ間の接触する経路を形成する（図７）が、それらがオフ位置にあるときは形成しないように配置されている（図８）。
【００３７】
半導体スイッチ組立体
半導体スイッチ組立体１０に用いられるトランジスタは、たとえばＢｉＧＴ（双方向ＩＧＢＴ）であり、これにより逆阻止能力を得るための標準的なＩＧＢＴ／ダイオードの組合せの並列化を回避する。ターンオフ型の他の半導体スイッチも、使用することができる。
【００３８】
遮断器モジュール３の電流及び電圧定格に応じて、各半導体スイッチ組立体１０はまた、直列および／または並列に配置された複数の半導体スイッチ１１を備えることができる。図９は、直列する複数の半導体スイッチ１１を有する遮断器モジュール３の実施形態を示しており、一方、図４は、複数の端子２１ｂを示し、複数のトランジスタ１１（または直列のトランジスタ１１）が並列に配置しされた設計を表す。
【００３９】
避雷器組立体
避雷器組立体１２は、１つまたは複数のバリスタ１３または避雷器１３を備える。図４は、並列に配置された１２の上記バリスタ１３を備える例を示している。各遮断器モジュール３の所望のクランプ電圧と放散されるエネルギーの量とに応じて、直列および並列に接続されるバリスタ素子１３の数は変えてもよい。
【００４０】
用途、使用法
本明細書中に記載の回路遮断器のいくつかの用途は、以下の通りである。
【００４１】
−多端子の陸上、海上または海中の高電圧ＤＣシステム用のＤＣ遮断器。
−中電圧（たとえば１．５ｋＶ〜４０ｋＶ）用のＤＣ遮断器、たとえば分散型風力発電装置。
【００４２】
−ＵＰＳ（無停電電源装置）装置および／または精密な産業環境または負荷に対する電力品質装置のための高速かつ低損失の遮断器。
【００４３】
−たとえば、牽引電力システムといった既存の設備において電力および電流不足に達しており、さらなる拡張が必要な場合のためのＡＣ中電圧電流リミッタ。
【００４４】
−ハイエンドの低電圧遮断器、すなわち、たとえば大型太陽光発電設備など、機械的な低電圧ＤＣ遮断器が不十分な性能を有するシステム。
【００４５】
一般に、電圧源変換器（ＶＳＣ）に基づくＤＣ電気ネットワークでは、転流器またはコンバータを介しての故障電流のブロッキングは制限され、または不可能でさえあり、高すぎるレベルに達する前に、迅速に故障電流を遮断することが最も重要である。例示的に、遮断は、たとえば、故障電流のリミッタ反応器で、追加のインダクタンスによって促進される必要がある。遮断速度および電流レベルの両方の点で、ＩＧＢＴ等の電力半導体は、最大定格電流（通常は１３００Ａ）の数倍（８−１０倍）まで、故障電流遮断性能が非常に高いことが示されている。これは、例示的には、複数の電力半導体を直列に配置することによって利用される。国際公開第２０１１０５７６７５号公報に記載されているように、オン状態の損失や、半導体スタックなどの能動的な冷却要件の欠点は、電力半導体と並列する機械式に切り換えられるバイパス経路手段によって、さらに、バイパス分岐が補助的半導体転流スイッチに取り付けられることによって、低減することができる。これは、機械式のバイパススイッチに対してほぼゼロ電流で、高速の転流と接触の分離を容易にし、１つの機械式スイッチング部を用いて到達すべき高電圧定格を可能とする。
【００４６】
ＡＣネットワークにおける故障電流を制限することは、ＤＣの故障電流遮断とほぼ類似している。遮断器で使用可能なＤＣ残留電流の欠如と電流のゼロ交差の可能性は、ＤＣよりもこのデューティをより容易にする。ネットワークのインピーダンスが低すぎる場合、故障電流の上昇率は、電流の制限時間が遮断器モジュールの技術仕様と一致可能なように、制御されなければならない場合がある。
【００４７】
すべての半導体スイッチに対し１つの共通の機械式バイパススイッチを有する代わりに、本発明のコンセプトは、１つの機械式スイッチ組立体を各（または小グループの）半導体スイッチに帰属させることによる。一見すると、これは、高価で困難な解決策に見えるかもしれないが、本明細書に記載される概念は、多くの利点を提供する。
【００４８】
本明細書に記載の電流遮断器を用いてＡＣまたはＤＣネットワークにおける故障電流を制限または「遮断」することは、次の方法で行うことができる。
【００４９】
−通常動作の場合は、定格電流は、機械式スイッチ組立体８によって伝導される。
−故障の場合には、電流がすべての半導体スイッチ組立体１０に転流され、その瞬間にはすべての半導体スイッチ組立体１０がオン状態にある。各避雷器組立体１２への最終的な転流は、その後、すべての遮断器モジュール３内の半導体スイッチ組立体１０をオフにすることによって達成される。
【００５０】
トリップされる、すなわち半導体スイッチ組立体１０内に電流が転流される、遮断器モジュール３の数に応じて、逆電圧は容易に調節可能である。したがって、故障電流の減衰とエネルギーの散逸とを制御することができ、さらには故障後の遷移時間に能動的に変調することができる。すなわち、予め決められたパターンによって、または遮断位置に近い場所やより離れた場所での電圧または電流といった適切な信号をフィードバック制御する方法によって、モジュール３を切り替えることによる。
【００５１】
電流制限モードでは、遮断器モジュールは、図１０に示すように、スタックを通る電流経路が第１の量の遮断器モジュールにおける避雷器組立体を通じて、および第２の量の遮断器モジュールにおける機械式スイッチ組立体を通じて導かれるような、中間状態に切り替え可能である。前記第１の量の遮断器モジュールでは、電流が各半導体スイッチ組立体に転流された後、各避雷器組立体を通るように導かれるよう機械式スイッチ組立体が開かれる。前記第２の量の遮断器モジュールでは、機械式スイッチ組立体は、その各スルーコンタクトを介して電流を伝導するためのオン状態に保持される。遮断器モジュールの第１／第２の量という用語は、回路遮断器の遮断器モジュールの整数として理解され、遮断器モジュールの第１の量と第２の量との合計は、回路遮断器の遮断器モジュールの合計数に等しい。
【００５２】
中間状態という用語は、追求する方法に関する決定をする個々の遮断器モジュールの動作を制御するために、制御部に提供される限られた時間として理解される。前記決定に応じて、第１の量の遮断器モジュールは、電流遮断または電流を制限した後、所定時間以内に通常動作モードに戻ることを要するとされてもよい。
【００５３】
注釈
各遮断器モジュール３は、機械式ユニットを形成し、すなわち回路遮断器全体から除去されることができ、除去された状態では、その機械的な統合性が保持される。たとえば、（下方プレート１７によって形成されるような）フレームを各遮断器モジュール３に提供することと、このフレーム１７に機械式スイッチ組立体８と半導体スイッチ組立体１０と避雷器組立体１２とを取り付けることによって達成することができる。
【００５４】
十分な数の遮断器モジュール３を使用することによって、各モジュール上の低電圧は、機械式スイッチ組立体８の短いスイッチングギャップを可能にし、したがって、軽量の接触を使用できる。このため、エネルギー蓄積ユニット３４は、比較的低い蓄積容量を用いて設計することができる。さらに、（たとえば、低電圧キャパシタおよびサイリスタなど）低コストの大量生産された電気部品を使用することができる。
【００５５】
回路遮断器を流れる電流が遮断される場合、たとえば故障電流を遮断する場合など、転流が各遮断器モジュール３で行われ、オン状態の機械式遮断器部８における順方向電圧降下は非常に低く、近接する部品８と部品１０とでは浮遊インダクタンスが小さいため、比較的容易なデューティである。たとえば、１００μｓ以内の１μΗの浮遊インダクタンスに対して４．５ｋＡを転流するため、４５Ｖの誘導電圧降下が生じる。
【００５６】
本実施形態では、モジュールは、受動的冷却により公称定格電流に達するように設計されているが、たとえば強制空気対流または強制的液体流によって実現される冷却システムもまた、本明細書に記載したような流体給電システムと組み合わせて可能である。
【００５７】
各遮断器モジュール３は、部品８、１０及び１２を、作動、監視するためのローカル制御部を備えることができる。
【００５８】
中〜高電圧用途では、遮断器モジュール３の数は、例示的には少なくとも１０であり、特に、１０〜１００の範囲である。大きすぎるスタック２４を回避するために、１つのスタック２４で１０〜３０のクラスタリングが選択可能である。
【００５９】
回路遮断器またはスイッチは、広い電圧範囲での用途に適合させることができる。各用途について、同一の遮断器モジュール３を用いることができ、それらの数は、スイッチングされるべき必要な電圧に適合される。単一の遮断器モジュール３は、たとえば最大３ｋＶのスイッチング電圧に対して構築されることができ、約１００の遮断器モジュール３を使用して３００ｋＶの回路遮断器が構築されるようにできる。
【００６０】
本実施形態では、回路遮断器またはスイッチは、機械的な故障の場合に、スイッチは閉じたままとするか、すぐに閉じた位置をとるものとする、組み込み機能を有する。磁気コイルの作動または熱推進によって、これを確実するためにアークエネルギーを使用することが可能であろう。
【００６１】
本明細書に記載の実施形態では、電力供給装置６は、遮断器モジュール３のスタック２４に平行に配置されている。代替的に、電力はモジュール３を通して直列に供給してもよい。
【００６２】
上記の設計の重要な側面は、様々な用途の現在および将来のすべてのニーズの集合にあって、遮断器モジュール３、すなわち「ブロック」３を設計することであり、これらすべてのアプリケーションに共通する技術的類似性を利用する。すべての用途に必要とされる多数の同一の遮断器モジュール３が、コストダウンを生む。さらに有益な副作用は、より均質な設置ベースである。
【００６３】
本発明の現在好ましい、または有利な、または有益な実施形態について示し説明したが、明らかに、本発明はこれに限定されるものではなく理解されるべきであり、以下の特許請求の範囲内で他に様々に具現化し、実施され得る。
【符号の説明】
【００６４】
参照番号
１、２：第１及び第２の回路遮断端子
３：遮断器モジュール
４：制御部
５：光ファイバ
６：電力供給装置
８：機械式スイッチ組立体
９：機械式スイッチ
１０：半導体スイッチ組立体
１１：半導体スイッチ
１２：避雷器組立体
１３：避雷器
１５、１６：接触面
１７、１８：底部プレートと頂部プレート、フレーム
２０ａ、２０ｂ：機械式スイッチ組立体の端子
２１ａ，２１ｂ：半導体スイッチ組立体の端子
２２ａ、２２ｂ：避雷器組立体の端子
２４：スタック
２６：作動装置
２７：電源
２８：電力供給装置
３０：スタック方向
３１：開口開口部
３２：歯車
３３：発電機
３４：蓄電部
３５、３６：第１および第２の接触部材
３７：変位の方向
３８：スルーコンタクト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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