(57)【要約】  本発明は、・直列の、遮断装置（１２１）および電流制限器（１１１）；・電流制限器（１１１）に並列な、蓄積線路（１３０）；・遮断装置（１２１）と並列であり、発振制御スイッチ（１２２）を備え、インダクタンス（１３３）を有する、発振線路（１４２）；を備え、蓄積線路（１３０）は、少なくとも２つの蓄積キャパシタ（１３１，１３２）を含み、発振線路は、２つの蓄積キャパシタ（１３１，１３２）の間に配置された蓄積線路の分岐接続点（１３５）から延び、分岐接続点（１３５）は、蓄積線路（１３０）の第２領域（１３７）を規定し、第２領域（１３７）は、発振回路の一部を形成するように、電流制限器（１１１）および主遮断装置（１４１）の間で主導電線路（１４１）に接続されていることを特徴とする、高電圧直流電流遮断装置（１）を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧直流電流遮断装置（１）であって、
・第１端部（１０１）および第２端部（１０２）；
・前記第１端部および前記第２端部の間で延びる主導電線路（１４１）であって、第１端部（１２４）および第２端部（１２５）を有する主電流遮断装置（１２１）と、電流制限器（１１１）であって該電流制限器を流れ閾値強度と称される値を超える強度を有する電流を制限強度と称される値に制限するように構成された電流制限器（１１１）と、を直列に備える、主導電線路（１４１）；
・蓄積線路（１３０）であって、該蓄積線路の両端において前記主導電線路（１４１）に接続され、前記電流制限器（１１１）に電気的に並列であり、少なくとも１つの蓄積キャパシタを備える、蓄積線路（１３０）；
・前記主導電線路（１４１）に関する前記主遮断装置（１２１）と電気的に並列であり、発振制御スイッチ（１２２）を備え、インダクタンス（１３３）を有する、発振線路（１４２）；
-を備え、
-前記発振制御スイッチ（１２２）が投入状態とされたときに、前記主導電線路（１４１）、前記蓄積線路（１３０）および前記発振線路（１４２）の全部または一部が、前記主遮断装置（１４１）の前記複数の端部において、発振回路を形成し；
-前記装置（１）は、前記主遮断装置（１２１）が投入状態にありかつ前記発振制御スイッチ（１２２）が開放状態にある第１動作モードと、前記主遮断装置（１２１）が開放状態へと指令され前記発振制御スイッチ（１２２）が投入状態へと指令される少なくとも１つの第２動作モードと、を有し、
前記蓄積線路（１３０）は、少なくとも１つの第１蓄積キャパシタ（１３１）と、１つの第２蓄積キャパシタ（１３２）と、を含み、前記発振線路は、前記２つの蓄積キャパシタ（１３１，１３２）の間に配置された前記蓄積線路の分岐接続点（１３５）から延び、前記分岐接続点（１３５）は、前記蓄積線路（１３０）の第１領域（１３６）および第２領域（１３７）を規定し、前記第２領域（１３７）は、前記発振回路の一部を形成するように、前記電流制限器（１１１）および前記主遮断装置（１２１）の間で前記主導電線路（１４１）に接続されていることを特徴とする、
高電圧直流電流遮断装置（１）。
【請求項２】
前記電流遮断装置（１）は、前記装置の前記第１端部（１０１）および前記第２端部（１０２）の少なくとも１つに接続された少なくとも１つのサージアレスタを含み、好ましくは、第１サージアレスタ（１５１）は前記第１端部（１０１）に接続され、第２サージアレスタ（１５２）は前記装置の前記第２端部（１０２）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項３】
前記蓄積線路における前記複数の蓄積キャパシタ（１３１，１３２）の少なくとも１つは、キャパシタ放電装置（１６１，１６２，１６４）と関連付けられており、好ましくは、前記蓄積線路（１３０）における全ての複数の蓄積キャパシタが、放電装置と関連付けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項４】
前記電流遮断装置（１）は、前記主導電線路（１４１）において、電流隔離部材（１２７）を含む、または、電流隔離部材（１２７）に関連付けられていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項５】
前記発振線路（１４２）は、前記発振制御スイッチ（１２２）と直列に接続された補助発振キャパシタ（１３４）を備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項６】
前記発振線路における前記発振キャパシタ（１３４）は、キャパシタ（１３４）放電装置（１６４）と関連付けられていることを特徴とする、請求項５に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項７】
前記装置（１）は、前記第１蓄積キャパシタ（１３１）と、前記発振線路（１４２）が前記蓄積線路（１３０）に電気的に接続される分岐接続点（１３５）と、の間に配置された追加抵抗（１７１）を、前記蓄積線路（１３０）の前記第１領域（１３６）に直列に含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項８】
前記装置（１）は、前記発振回路における１または複数のキャパシタが素早く充電されるように、制御される態様で、前記発振回路をグランドに接続させる充電回路（１８０）を含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項９】
前記充電回路（１８０）は、充電制御スイッチ（１８３）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１０】
前記充電回路（１８０）は、充電キャパシタ（１８２）であって、該充電キャパシタの一方の電極は、前記発振回路に電気的に接続され、該充電キャパシタの他方の電極は、前記充電制御スイッチ（１８３）によりグランドに選択的に接続される充電キャパシタ（１８２）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１１】
前記充電回路（１８０）は、電気的充電抵抗（１８１）を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１２】
抵抗（１７２）が、前記電流制限器（１１１）に並列に配置されており、前記主導電回路（１４１）の電流が前記電流制限器（１１１）または前記並列抵抗（１７２）のいずれかを流れるようにする１または複数の遮断または転流部材と関連付けられていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１３】
前記電流制限器（１１１）は、超電導抵抗タイプのものであることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）
【請求項１４】
前記発振線路は、前記発振制御スイッチ（１２２）と直列に接続されたコイル（１３３）を備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１５】
前記電流遮断装置（１）は、前記主遮断装置（１２１）および前記発振制御スイッチ（１２２）をそれらの開放状態またはそれらの投入状態へと制御可能な電気制御回路（１０３）を備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１６】
前記制御回路（１０３）は、前記第１動作モードにおいて過剰強度を検出するように構成されており、かつ、当該過剰強度検出から遅くとも１００ミリ秒後に前記主遮断装置（１２１）の開放信号を生成するように構成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１７】
第２動作モードにおいて、前記制御回路（１０３）は、前記主遮断装置（１２１）の開放信号を生成するように構成されており、かつ、前記主遮断装置（１２１）の前記開放信号の生成の後に前記発振制御スイッチ（１２２）の投入信号を生成するように構成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１８】
サージアレスタが、少なくとも１つの蓄積キャパシタ（１３１，１３２）に電気的に並列に接続されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項１９】
前記電流遮断装置（１）は、少なくとも１０ｋＶの電位差および少なくとも５００Ａの公称電流を前記装置（１）の前記第１端部および前記第２端部（１０１，１０２）の間において印加するための寸法を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２０】
前記発振回路は、前記発振回路において、前記閾値強度に少なくとも等しくかつ前記電流制限器（１１１）によって制限される強度に少なくとも等しい強度を有する発振振幅を生成する寸法を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２１】
形成される前記発振回路の共振周波数は、１０ｋＨｚよりも小さいまたは１０ｋＨｚであり、および／または、前記発振回路における電流の時間に関する導関数は、最大でも５００Ａ／マイクロ秒であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２２】
形成される前記発振回路の共振周波数は、５００Ｈｚよりも大きいまたは５００Ｈｚであることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２３】
Ｃ１３１が前記蓄積線路（１３０）の前記第１領域（１３６）の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が前記蓄積線路（１３０）の前記第２領域（１３７）の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．２よりも大きいまたは０．２であり、好ましくは０．４よりも大きいまたは０．４であり、より好ましくは０．５よりも大きいまたは０．５であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２４】
Ｃ１３１が前記蓄積線路（１３０）の前記第１領域（１３６）の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が前記蓄積線路（１３０）の前記第２領域（１３７）の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．９よりも小さいまたは０．９であり、好ましくは０．８よりも小さいまたは０．８であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２５】
Ｃ１３１が前記蓄積線路（１３０）の前記第１領域（１３６）の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が前記蓄積線路（１３０）の前記第２領域（１３７）の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．４〜０．９の範囲にあり、好ましくは０．４〜０．８の範囲にあり、より好ましくは０．５〜０．８の範囲にあることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【請求項２６】
前記電流遮断装置（１）は、前記主遮断装置（１２１）の前記複数の端部（１２４，１２５）に電気的に並列に接続された“スナバ”回路を含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流遮断装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはＨＶＤＣという頭字語で表される、高電圧直流電流を輸送するおよび／または供給するネットワークの分野に関する。本発明は、特に、このタイプのネットワーク用の故障電流遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＶＤＣネットワークは、特に、異種のまたは非同期の発電箇所（de sites de production d'electricite disparates ou non synchrones）の相互接続に対する解決策と考えられる。ＨＶＤＣネットワークは、特に、交流電流テクノロジーというよりもむしろ、沖合の風力発電所によって生成されるエネルギーの輸送および供給を想定したものと考えられる。これは、長距離のネットワークにおいて線路損失がより低く寄生容量の発生がないためである。典型的には、このタイプのネットワークは、５０ｋＶであったり５０ｋＶよりも高かったりする程度の電圧レベルを有する。
【０００３】
直流に関する本文脈において、公称動作電圧が直流１５００Ｖよりも高い装置が、高電圧と考えられる。補足すると、そのような高電圧は、直流７５０００Ｖよりも高い場合において、超高電圧に分類される。
【０００４】
地点から地点に電気を輸送するために、列の末端間におけるコンバータ（d'un convertisseur en bout de ligne）を利用した区分けがなされうる。一方、複数地点輸送（transmission muitipoints）においては、このタイプのコンバータでは、区分けはもはやできない。このタイプのネットワークにおける直流電流の遮断は、このようなネットワークの実現可能性および発展に直接的に影響する重要な検討事項である。
【０００５】
文献ＥＰ−０．４３１．５１０では、特に、高電圧直流電流遮断装置について記載されている。
【０００６】
また、機械的回路遮断器タイプの遮断装置は、電流を遮断することで知られており、電流遮断が機械的切替要素の開放のみによって実現される。このタイプの機械的切替要素は、切替要素が投入されると電気的および機械的に接続され切替要素が開放されると機械的に分離される２つの導電性部品を備える。このような機械的回路遮断器には、特に自身に大電流が流れるときに、様々な欠点がある。
【０００７】
大電流および／または高電圧下においては、機械的遮断により、２つの導電性部品の間で電気アークが形成されうる。これは、装置が保護するネットワークに蓄積された大きなエネルギーに依るものである。機械的遮断による電気アークが形成されたままでは、遮断装置は、電気的遮断を実行しない。なぜなら、アークの存在により、電流が装置を流れ続けるためである。電気的遮断は、電流の流れを有効に妨げるという意味では、直流および電圧が上昇している場合においては、非常に実行困難であることがある。そのような状況では、電気アークが維持され易いのである。さらに、この電気アークは、一方では接触する２つの導電性部品をエロ―ジョンにより劣化させ、他方では周囲媒体をイオン化により劣化させる。さらに、このイオン化が原因で、電流が妨げられるのにある程度の時間がかかる。このことにより、遮断装置のメンテナンス作業が必要となるのであるが、メンテナンス作業は煩わしく費用がかかる。
【０００８】
ＨＶＤＣネットワークにおける故障電流は、非常に激しく破壊的である。大電流が生じる故障が発生したときには、その電流を素早く遮断する必要があり、遮断を待つ間において電流を制限する必要も生じうる。さらに、ＨＶＤＣ電流の遮断は、交流電流（ＡＣ）の遮断よりも複雑である。実際、交流電流の遮断の際には、電流のゼロクロスを利用して遮断を実行する。従って、“従来の”交流電流回路遮断器は、回路遮断器の周辺の適切な回路によりゼロクロスが形成されない限り、高電圧直流電流の遮断には適していない。制限および遮断という上記の役割を担うシステムが存在する。様々な解決策が、ＨＶＤＣ電流の遮断のために提案されてきた：完全に電気的な遮断装置、電気的／機械的なハイブリッドの遮断装置、または、機械的な遮断装置であり、受動要素によって補助されうるものである。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上記の最後のタイプの解決策を提案するものであると理解されるであろう。実際、本発明は、図示の例では受動要素である電流制限器を、例えば機械的回路遮断器である遮断装置と、この回路遮断器において電流のゼロクロスを生成する発振回路と、に関連付ける。出願人の文書ＷＯ−２０１６／０９２１８２には、短時間でネットワークを保護し伝送線路における導電損失を大幅に制限できる上記の種類のＨＶＤＣ遮断装置が記載されている。この高電圧直流電流遮断装置は、
・第１端部１０１および第２端部１０２；
・第１端部および第２端部の間で延びる主導電線路１４１であって、第１端部および第２端部を有する主電流遮断装置１２１と、電流制限器１１１と、を直列に備える主導電線路１４１、
・蓄積線路であって、該蓄積線路の両端において主導電線路に接続され、電流制限器に電気的に並列であり、少なくとも１つの蓄積キャパシタ１３１を備える、蓄積線路；
・主導電線路に関する主遮断装置と並列であり、発振制御スイッチ１２３を備える、発振線路；
を備え、
-発振制御スイッチが投入状態とされたときに、主導電線路、蓄積線路および発振線路の全部または一部が、主遮断装置の複数の端部において、発振回路を形成し；
-装置は、主遮断装置１２１が投入状態にありかつ発振制御スイッチ１２３が開放状態にある第１動作モードと、主遮断装置１２１が開放状態へと指令され発振制御スイッチ１２３が投入状態へと指令される少なくとも１つの第２動作モードと、を有する。
【００１０】
文献ＷＯ−２０１６／０９２１８２の装置は、満足に動作する。しかし、この装置は、遮断後の主回路遮断器に強い制約を課し（具体的には過渡回復電圧：ＴＲＶ）、再点弧して遮断が上手くいかないリスクを有する。他の要素でも、大きな電流／電圧のオーバーシュートが生じる。
【００１１】
文献ＷＯ−２０１６／０９２１８２のアセンブリに残る１つの課題は、アセンブリでは、蓄積線路および発振線路において、非常に高い電圧に耐えるように要素を設計する必要があることである。このタイプの要素は高価である。
【００１２】
そこで、上記の課題に少なくとも部分的に対処するために、本発明は、
・主導電線路において直列の、遮断装置および電流制限器；
・電流制限器と並列な、蓄積線路、
・遮断装置と並列に、発振線路において、発振制御スイッチを備え、インダクタンスを有する、発振回路、を備え、
蓄積線路は、少なくとも２つの蓄積キャパシタを備え、発振線路は、２つの蓄積キャパシタの間に配置された蓄積線路の分岐接続点から延び、分岐接続点は、蓄積線路の第２領域を規定し、第２領域は、発振回路の一部を形成するように、電流制限器および主遮断装置の間で主導電線路に接続されていることを特徴とする、
高電圧直流電流遮断装置を提案する。
【００１３】
一実施形態では、高電圧直流電流遮断装置は、
・第１端部および第２端部；
・第１端部および第２端部の間で延びる主導電線路であって、第１端部および第２端部を有する主電流遮断装置と、電流制限器であって該電流制限器を流れ閾値強度と称される値を超える強度を有する電流を制限強度と称される値に制限するように構成された電流制限器と、を直列に備える、主導電線路；
・蓄積線路であって、該蓄積線路の両端において主導電線路に接続され、電流制限器に電気的に並列であり、少なくとも１つの蓄積キャパシタを備える、蓄積線路；
・主導電線路に関する主遮断装置と電気的に並列であり、発振制御スイッチを備え、インダクタンスを有する、発振線路；
-を備え
-発振制御スイッチが投入状態とされたときに、主導電線路、蓄積線路および発振線路の全部または一部が、主遮断装置の複数の端部において、発振回路を形成し；
-装置は、主遮断装置が投入状態にありかつ発振制御スイッチが開放状態にある第１動作モードと、主遮断装置が開放状態へと指令され発振制御スイッチが投入状態へと指令される少なくとも１つの第２動作モードと、を有し、
蓄積線路は、少なくとも１つの第１蓄積キャパシタと、１つの第２蓄積キャパシタと、を含み、発振線路は、２つの蓄積キャパシタの間に配置された蓄積線路の分岐接続点から延び、分岐接続点は、蓄積線路の第１領域および第２領域を規定し、第２領域は、発振回路の一部を形成するように、電流制限器および主遮断装置の間で主導電線路に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る装置の、単独または組み合わされて抽出される他の任意の特徴によれば、
-装置は、装置の第１端部および第２端部の少なくとも１つに接続された少なくとも１つのサージアレスタを含んでいてもよく、好ましくは、第１サージアレスタは第１端部に接続され、第２サージアレスタは装置の第２端部に接続されている。
-蓄積線路における少なくとも１つの蓄積キャパシタは、キャパシタ放電装置と関連付けられていてもよく、好ましくは、蓄積線路における全ての蓄積キャパシタが、放電装置と関連付けられている。
-装置は、主導電線路において、電流隔離部材を含んでいてもよい、または、電流隔離部材に関連付けられていてもよい。
-上記発振線路は、上記発振制御スイッチと直列に接続された補助発振キャパシタを備えていてもよい。
-発振線路における発振キャパシタは、キャパシタ放電装置と関連付けられていてもよい。
-装置は、第１蓄積キャパシタと、発振線路が蓄積線路に電気的に接続される分岐接続点と、の間に配置された追加抵抗を、蓄積線路の第１領域に直列に備えていてもよい。
-装置は、発振回路における１または複数のキャパシタが素早く充電されるように、制御される態様で、発振回路をグランドに接続させる充電回路を含んでいてもよい。
-充電回路は、充電制御スイッチを含んでいてもよい。
-充電回路は、充電キャパシタであって、該充電キャパシタの一方の電極は、発振回路に電気的に接続され、該充電キャパシタの他方の電極は、充電制御スイッチによりグランドに選択的に接続される充電キャパシタを含んでいてもよい。
-充電回路は、電気的充電抵抗を含んでいてもよい。
-抵抗が、電流制限器に並列に配置されていてもよく、主導電回路の電流が電流制限器または並列抵抗のいずれかを流れるようにする１または複数の遮断または転流部材と関連付けられていてもよい。
-上記電流制限器は、超電導抵抗タイプのものであってもよい。
-発振線路は、上記発振制御スイッチと直列に接続されたコイルを備えていてもよい。
-装置は、主遮断装置および発振制御スイッチをそれらの開放状態またはそれらの投入状態へと指令可能な電気回路を備えていてもよい。
-上記制御回路は、第１動作モードにおいて過剰強度を検出するように構成されていてもよく、かつ、当該過剰強度検出から遅くとも１００ミリ秒後に主遮断装置の開放信号を生成するように構成されていてもよい。
-第２動作モードにおいて、上記制御回路は、主遮断装置の開放信号を生成するように構成されていてもよく、かつ、主遮断装置の開放信号の生成の後に発振制御スイッチの投入信号を生成するように構成されていてもよい。
-サージアレスタが、少なくとも１つの蓄積キャパシタに電気的に並列に接続されていてもよい。
-装置は、少なくとも１０ｋＶの電位差および少なくとも５００Ａの公称電流（courant nominal）を装置の第１端部および第２端部の間において印加するための寸法を有していてもよい。
-発振回路は、発振回路において、閾値強度に少なくとも等しくかつ電流制限器によって制限される強度に少なくとも等しい強度を有する発振振幅を生成する寸法を有していてもよい。
-上記の形成される発振回路の共振周波数は、１０ｋＨｚよりも小さいまたは１０ｋＨｚであってもよく、および／または、発振回路における電流の時間に関する導関数は、最大でも５００Ａ／マイクロ秒であってもよい。
-上記の形成される発振回路の共振周波数は、５００Ｈｚよりも大きいまたは５００Ｈｚであってもよい。
-Ｃ１３１が蓄積線路の第１領域の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が蓄積線路の第２領域の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．２よりも大きいまたは０．２であってもよく、好ましくは０．４よりも大きいまたは０．４であってもよく、より好ましくは０．５よりも大きいまたは０．５であってもよい。
-Ｃ１３１が蓄積線路の第１領域の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が蓄積線路の第２領域の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．９よりも小さいまたは０．９であってもよく、好ましくは０．８よりも小さいまたは０．８であってもよい。
-Ｃ１３１が蓄積線路の第１領域の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２が蓄積線路の第２領域の電気的等価キャパシタンスを表すとしたとき、パラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）は、０．４〜０．９の範囲にあってもよく、好ましくは０．４〜０．８の範囲にあってもよく、より好ましくは０．５〜０．８の範囲にあってもよい。
-装置は、主遮断装置の複数の端部に電気的に並列に接続された“スナバ”回路を含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の主題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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図２】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図３】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図４】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図５Ａ】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図５Ｂ】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図５Ｃ】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図６】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図７】図１〜７は、本発明の教示に係る遮断装置の様々な実施形態を模式的に示す。
【図８】図８は、キャパシタブリッジにおける各電気的キャパシタンスの比率を反映するパラメータＡｌｐｈａの様々な値に関する、主遮断装置の複数の端部の様々な電圧変化曲線を示す。
【図９】図９は、本発明に係る遮断装置の開放シーケンスの進み方を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、高電圧直流電流遮断装置を提案する。
【００１８】
図１は、本発明に係る遮断装置１の第１実施形態を模式的に示す。図１に見られるように、電流遮断装置１は、第１端部１０１と、第２端部１０２と、を含む。これらの端部は、装置１における電流の入力部／出力部を形成する。これらの端部の各々は、例えば物理的接続端部である物理的端部に対応していてもよく、導電体上の（long）点である仮想的端部に対応していてもよい。
【００１９】
装置１は、主導電線路１４１を含む。主導電線路１４１は、第１端部１０１および第２端部１０２の間で延びている。主導電線路１４１は、主遮断装置１２１と、電流制限器１１１とを、直列に備える。主遮断装置１２１は、第１端部１２４と、第２端部１２５と、を有する。電流制限器１１１は、電流制限器１１１を流れる電流の強度（l'intensite de courant）を、制限強度よりも低いレベルに、または、制限強度と同じレベルに維持するように構成されている。
【００２０】
有利には、主遮断装置１２１は、電気機械的装置である。理由は、主遮断装置１２１が生じさせうる低い線路損失である。主遮断装置１２１は、例えば、回路遮断器である。主遮断装置１２１の端部１２４，１２５は、主遮断装置１２１における電流の入力部／出力部を形成する。遮断装置の端部１２４，１２５の各々は、例えば物理的接続端部である物理的端部に対応していてもよく、導電体上の点である仮想的端部に対応していてもよい。図示の例では、主導電線路１４１は、ケーブルおよび／または金属棒等のような少なくとも１つの電気導電体であって装置１の２つの端部１０１，１０２の間で延び主遮断装置１２１および電流制限器１１１が挿入された電気導電体を含む。
【００２１】
装置１は、電気設備に組み込まれることを意図したものである。図示の例では、装置１の第１端部１０１は、高電圧電流源２に接続されている。例えば、第２端部１０２は、例えば電気負荷または電気ネットワークである電流を消費する回路に接続される。この態様において、図示の例では、電流が流れる方向について、端部１０１は、上流端部または電流入力部であり、一方、第２端部１０２は、下流端部または電流出力部であると考えることができる。ただし、本発明に係る装置１は、可逆的なものであり、装置を流れる電流の流れは、反対方向でありうる。
【００２２】
主導電線路１４１は、直流電圧源２によって印加される公称電流が主導電線路１４１を流れるように設計されている。
【００２３】
電流制限器１１１および主遮断装置１２１は、装置１の端部１０１および１０２の間において、主導電線路１４１内で電気的に直列に接続されている。
【００２４】
電流制限器１１１は、電流制限器１１１を流れ閾値強度を超える電流について、制限器が制限強度と称される値に電流を制限するように構成されている。閾値強度の値と制限強度の値は、同じであってもよい。制限強度値は、制限器の動作を開始させる閾値強度よりも大きくてもよい。制限強度の値は、制限器の動作を開始させる閾値強度よりも小さくてもよい。閾値強度の値と制限強度の値は、同程度の大きさであり、好ましくは最大比率が１〜３である。例えば端部１０２とグランドの間での短絡が原因で、強度が過剰であるとき、電流制限器１１１を流れる電流強度の値は、典型的には、過渡的に、ピークまで増加する傾斜状を呈し、具体的には制限器１１１の動作値である閾値強度を跨ぐ。その後、電流は、制限器１１１の寸法により規定される制限強度値へと急激に低下する。制限器１１１の過度な加熱を避けるため、装置１は、制限器１１１を流れる電流が短時間で遮断されるように構成されている。
【００２５】
有利には、電流制限器１１１は、好ましくはＳＣＦＣＬ（超電導限流器）超電導タイプである電流制限器を備える。この例では、電流制限器１１１は、主導電線路１４１を流れる電流が流れる超電導抵抗を備えうる。知られた形態では、そのような電流制限器は、電流制限器を流れる電流の強度が閾値強度である動作値よりも低い限りにおいて、電気抵抗がゼロであるまたはゼロとみなせる。典型的には、この電気抵抗は、欠陥部（imperfections）、ジョイント部およびはんだ付け接続部等のような超電導ではない部分の抵抗、それらはゼロとみなされうる、を除き、安定した直流においてゼロである。そのような状況において、電流制限器１１１の複数の端部の電位差は、ゼロである、または、ゼロとみなされうる。電流強度の値が制限器の動作値、ここでは閾値強度と称する、を超えると、電流制限器の電気抵抗は急激に増加し、このことは電流制限器を流れることができる電流の強度の制限および電流制限器１１１の複数の端部における電圧発生に貢献する。
【００２６】
例えば、ＳＣＦＣＬ超電導タイプの電流制限器１１１は、端部１０１および１０２の間の公称電流が流れる、超電導材料でできた、ケーブル、コイルまたは他の要素を備える。超電導材料でできた要素は、例えば、該要素を流れる電流の強度が動作値よりも低い限りにおいて該要素を臨界温度未満に維持するように、液体窒素槽に浸漬されている。電流制限器１１１は、誘導性部品（composante inductive）を備えていてもよい。
【００２７】
当然ながら、他のタイプの電流制限器１１１を考えてもよく、具体的には、ＩＧＢＴを含みその構造自体は知られている電流制限器を考えてもよく、または、抵抗性電流制限器を考えてもよい。
【００２８】
装置１は、さらに、蓄積線路１３０を備える。蓄積線路１３０は、該蓄積線路１３０の両端において主導電線路１４１に接続されており、電流制限器１１１と電気的に並列である。蓄積線路１３０は、ケーブルおよび／または金属棒等のような少なくとも１つの導電体と、例えば第１蓄積キャパシタ１３１および第２蓄積キャパシタ１３２である、蓄積線路１３０において直列に配置された少なくとも２つの蓄積キャパシタ１３１，１３２と、を備える。図示の例では、蓄積線路１３０は、第１端部１０１および電流制限器１１１の間で主導電線路１４１に電気的に接続された第１端１２９を含む。蓄積線路１３０の第２端は、電流制限器１１１および主遮断装置１２１の間で主導電線路１４１に電気的に接続されている。具体的には、図示の例では、蓄積線路１３０の第２端は、主遮断装置１２１の第１端部１２４に対応しうる。
【００２９】
装置１は、さらに、発振線路１４２を含む。発振線路１４２は、主導電線路１４１に関する主遮断装置１２１と電気的に並列である。発振線路１４２は、インダクタンスを有し、発振制御スイッチ１２２を備える。
【００３０】
発振線路１４２は、２つの蓄積キャパシタ１３１，１３２の間に配置された蓄積線路の分岐接続点１３５に電気的に接続された第１端から延びている。分岐接続点１３５は、蓄積線路１３０の第１領域１３６および第２領域１３７を規定する。先に示したように、第２領域１３７は、発振回路の一部を形成するように、電流制限器１１１および主遮断装置１２１の間で主導電線路１４１に接続されている。第２領域１３７は、少なくとも１つの蓄積キャパシタを含み、この例では第２蓄積キャパシタ１３２を含む。２つの領域１３６，１３７の一方および／または他方は、複数のキャパシタを備えていてもよい。対象となる領域の電気的等価物が考えられ、対象となる領域は、対象となる領域の等価的な容量を有する単一の等価的キャパシタを有するとみなされうる。
【００３１】
発振線路１４２は、第２端によって、主遮断装置１２１から見て第２領域１３７の主導電線路１４１との接続部とは反対側における主導電線路１４１に電気的に接続されており、これにより、蓄積線路１３０の第２領域１３７によって延長されている発振線路１４２は、主導電線路１４１に関する主遮断装置１２１に電気的に並列な線路を形成している。図示の具体例では、発振線路１４２の第２端は、主遮断装置１２１の第２端部１２５に対応する。
【００３２】
発振線路１４２のインダクタンスは、例えばコイル１３３である特定の誘導性部品、または、ケーブルおよび／または金属棒を備えうる発振線路１４２の電気導電体の自己インダクタンス、または、それら（voire plusieurs）によって形成されている。
【００３３】
発振制御スイッチ１２２が投入状態になると、主遮断装置１２１の端部１２４，１２５において（aux）、少なくとも１つの蓄積キャパシタ１３２と発振線路１４２のインダクタンスとを備える発振回路が形成される。図示の例では、発振回路は、発振線路１４２と、蓄積線路１３０の第２領域１３７と、を含む。ただし、接続点の正確な配置によっては、発振回路は、さらに、主導電線路１４１の１または複数の領域を備えうる。換言すると、発振回路は、主導電線路１４１、蓄積線路１３０および発振線路１４０の全部または一部によって形成されており、主遮断装置１２１によって投入される。
【００３４】
発振制御スイッチ１２２が投入され、主遮断装置１２１が自身の端部間で電流を導通させる電気的に閉じた状態であるとき、電流は、発振回路における閉回路を流れうる。電流は、発振線路１４２のインダクタンス１３３を介した蓄積キャパシタ１３２の放電により、発振する、すなわち、交流電流となる。以下で示されるように、発振回路は、複数のキャパシタを含んでいてもよい。特定の誘導性部品の形態、具体的にはコイルの形態でのインダクタンス１３３の存在により、発振制御スイッチ１２２が投入されている期間において形成される発振回路の共振周波数が正確に規定されうる。実際、発振回路の共振周波数を規定することに関して、インダクタンス１３３のインダクタンスの値は、発振回路における寄生インダクタンスに比べて優勢（preponderante）である。
【００３５】
本発明では、蓄積線路１３０は、第１領域１３６に配置された第１蓄積キャパシタ１３１と、第２領域１３７に配置された第２蓄積キャパシタ１３２と、を含む。２つの蓄積キャパシタ１３１，１３２は、５０〜５００ｋＶ程度の電圧において例えば０．１〜１０マイクロファラッドの範囲にある非ゼロの電気的キャパシタンスを有し、電圧制限器１１１が装置を流れる電流を制限するときに電圧制限器１１１の複数の端部において電位差が生じることにより充電される。発振制御スイッチ１２２が投入されると、第２領域１３７における第２蓄積キャパシタ１３２は、発振回路における電流発振を生成し同電流発振に関与する。第１蓄積キャパシタ１３１は、少なくとも顕著には、電流発振を生成することも電流発振に関与することもないが、遮断の試みがなされている期間において（lors de la tentative de coupure）電圧の一部を保持する（supporte）。発振制御スイッチ１２２が投入されたときにその一方のみが発振回路に直列に組み込まれる２つの蓄積キャパシタの存在により、それらの蓄積キャパシタの寸法を小さくできる。
【００３６】
発振回路は、具体的には発振回路のキャパシタおよびインダクタンスは、電流制限器１１１によって維持される制限強度に少なくとも等しい電流強度の発振振幅すなわち電流強度の絶対値の最大値を有する発振電流が生成されうるような、電気的な寸法を有する。好ましくは、この条件は、発振の複数の連続期間にわたって満たされる（respectee）。
【００３７】
装置１は、主遮断装置１２１が投入状態にありかつ発振制御スイッチ１２２が開放状態にある第１動作モードまたは基準モードを有する。この基準動作モードにおいて、公称電流が、主導電線路１４１における遮断装置１を流れうる。
【００３８】
装置１は、主遮断装置１２１が開放状態へと指令され発振制御スイッチ１２２が投入状態へと指令される、保護モードと称される少なくとも１つの第２動作モードを有する。
【００３９】
この目的で、遮断装置の発振制御スイッチ１２２は、好ましくは制御される、例えば電気的に制御されるスイッチであり、装置１は、発振制御スイッチ１２２の電気制御回路１０３であって発振制御スイッチ１２２を開放状態および投入状態の間で制御する電気制御回路１０３を含み、または、該電気制御回路１０３に関連付けられている。
【００４０】
この例では、主遮断装置１２１は、好ましくは、電気制御回路１０３によって制御され、例えば電気的に制御される。
【００４１】
電気制御回路１０３は、具体的には、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、通信バス、および、通信入力部／出力部を含みうる。電気制御回路１０３は、センサを備えうるまたはセンサに接続されうる。具体的には、電気制御回路１０３は、装置１または装置が組み込まれた電気設備における種々の点で電圧を測定する電流センサまたは電圧センサを備えうるまたは該センサに接続されうる。シンプルな例では、このタイプの電気制御回路１０３は、例えば、電流制限器１１１の複数の端部における電圧を測定するよう設計された測定リデューサ（reducteur de mesure）、内部クロックが設けられたコンパレータ、および、通信バスを含む。制御回路１０３は、装置に専用のものであってもよく、設備における他の要素を制御する制御回路の一部を形成していてもよい。
【００４２】
制御回路１０３は、発振制御スイッチ１２２へと、必要な場合には主遮断装置１２１へと、それらのそれぞれの開放／投入を選択的に実現する目的で、制御信号を供給するように構成されている。さらに、好ましくは、制御回路１０３は、主導電線路１４１における過剰強度を検出するように構成されている。この目的で、回路１０３は、電流制限器１１１を流れる電流の測定値（例えば電流プローブによって送信される）を受信し、または、電流制限器１１１の複数の端部における電位差または蓄積キャパシタ１３１，１３２の１つの複数の端部における電位差の測定値（例えば電圧計によって送信される）を受信しうる。過剰強度の検出は、電流制限器１１１によって実行されうる。電流閾値の跨ぎまたは電位差（le franchissement d'un seuil de courant ou de difference de potentiel）が回路１０３によって検出されると、回路１０３は、装置１が端部１０１および１０２の間で公称電流を通電させる必要がある第１動作モードから、装置１が端部１０１および１０２の間で電流を遮断する必要がある第２動作モードに、切り替えることができる。例えば、切り替えは、電流制限器１１１の複数の端部における電圧測定値がある持続期間にわたりある閾値を超えた場合（例えば、１ミリ秒よりも長い期間にわたり１００００ボルトよりも高い場合）に生じ得る。
【００４３】
第１動作モードにおいて、回路１０３は、発振線路１４２における導通を避けるために発振制御スイッチ１２２を開放状態に維持し、電流制限器１１１を介した主導電線路１４１の導通を確保するために主遮断装置１２１を投入状態に維持する。
【００４４】
第２動作モードにおいて、回路１０３は、主遮断装置１２１の開放指令と発振制御スイッチ１２２の投入指令とを生成する。好ましくは、回路１０３は、電流強度が動作値を跨ぐときの過剰強度すなわち閾値強度の発生を検出してから（prealable）、待機時間が経過した後に初めて主遮断装置１２１の開放指令を生成する。電流制限器１１１の動作に対応する閾値強度は、主遮断装置１２１が誤ったタイミングで開放されるリスクを抑えるように、例えば公称電流の公称強度の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍であってもよい。
【００４５】
過剰強度が発生しているとき、電流制限器１１１は、電流制限器１１１を流れる電流の強度を制限強度に維持し、電流制限器の複数の端部における電位差は、比例的に増加する。その後、電流制限器１１１に電気的に並列に接続されている蓄積キャパシタ１３１，１３２は、電気的に充電される。発振制御スイッチが投入されると、形成された発振回路により、事前に充電された蓄積キャパシタ１３２の放電の期間において、主遮断装置を流れゼロ値を跨ぐ電流が強制的に形成される（force）。主遮断装置１２１への開放指令が維持されていると、遮断装置の機械的開放は容易に電気的開放となり、遮断装置を流れる電流がゼロ値に達したときに、電流の流れが有効に妨げられ、生じる可能性のある電気アークが遮断され、電気アークにより電気的な遮断が妨げられることはもはやない。電気アークが遮断されると、接点間の距離が十分であれば、電流の流れを完全に遮断できる。遮断能力の観点からは、遮断装置の寸法を小さくできる。
【００４６】
例えば、このタイプの電流遮断装置は、少なくとも１０ｋＶであり、あるいは少なくとも５０ｋＶであり、典型的には少なくとも３２０ｋＶであり、少なくとも７５０ｋＶでありうる直流電圧用の寸法を有していてもよい。また、このタイプの電流遮断装置は、少なくとも１ｋＡであり、あるいは少なくとも３ｋＡである公称直流動作電流用の寸法を有していてもよい。
【００４７】
過剰強度の検出と、主遮断装置１２１の開放指令の生成と、の間の待機時間により、電流制限器１１１が電流をその制限強度に維持する段階に達しうる。この維持段階において、電流制限器１１１の複数の端部における電位差により、蓄積キャパシタ１３１，１３２が充電されうる。過剰強度の検出と主遮断装置１２１の開放指令の生成との間の待機時間は、例えば、少なくとも５ミリ秒であり、あるいは少なくとも１０ミリ秒である。過度な期間にわたって電流制限器１１１をその制限強度に維持しないようにする観点から、過剰強度の検出と主遮断装置１２１の開放指令の生成との間の待機時間は、例えば、最大でも５０ミリ秒であり、あるいは最大でも２０ミリ秒である。
【００４８】
第２動作モードにおいて、制御回路１０３は、好ましくは、主遮断装置１２１の開放指令の生成後に、発振制御スイッチ１２２の投入指令を生成する。発振制御スイッチ１２２の投入指令の生成に関するこの時間オフセットにより、主遮断装置１２１の開放指令が供給されて主遮断装置１２１の接点の分離による開放が先に行われたときに、主遮断装置１２１を流れる電流をゼロクロスさせる（induisant un passage a zero du courant）発振回路が実際に形成されうる。
【００４９】
また、この時間オフセットにより、機械タイプの主遮断装置１２１について、主遮断装置１２１への開放指令の供給とこの指令の作用発現（l'effet）との間のオフセットが考慮されうる。主遮断装置１２１の開放指令と発振制御スイッチ１２２の投入指令との間のこのオフセットは、例えば、少なくとも５００マイクロ秒であり、あるいは少なくとも５ミリ秒である。このオフセットは、好ましくは、３０ミリ秒未満である。電流を制限強度に制限している状態にある電流制限器１１１の動作時間をできる限り制限する観点、および、開放指令の供給後に主遮断装置１２１においてアークが存在する時間を制限する観点から、これらの指令の間のオフセットは、有利には最大で２０ミリ秒であり、好ましくは最大で５ミリ秒である。
【００５０】
また、第２動作モードにおいて電流制限状態にある電流制限器１１１の動作時間の削減により、主遮断装置１２１の投入による第１動作モードへの切り替えという後続の段階を容易とすることができる。抵抗タイプの電流制限器は、働きを再開させるまでにいくらかの時間を必要とし、電流制限器が長時間にわたり電流制限状態で加熱された場合にはその時間はより長くなる。
【００５１】
過剰強度の検出と主遮断装置１２１の開放指令との間にオフセットがあることは必須ではないことに留意されたい。一方、依然として、過剰強度の検出と発振制御スイッチ１２２の投入指令との間に時間間隔、投入指令は有効な電気的遮断の瞬間をもたらすものでありそのためキャパシタが充電されるようにある時間の経過後に生じる必要がある（doit donc intervenir apres un certain temps）、があることが好ましい。この時間間隔は、主遮断装置１２１の開放指令と発振制御スイッチ１２２の投入指令との間の必要な時間オフセットに依るが、好ましくは、５００マイクロ秒〜３０ミリ秒の範囲にある。
【００５２】
図１に示す例では、発振線路は、補助キャパシタ１３４を備える。図示の例では、発振制御スイッチ１２２は、分岐接続点１３５と発振線路の補助キャパシタ１３４との間に配置されている。この態様では、発振制御スイッチ１２２が開放状態に維持される限りにおいて、スイッチ１２２によって補助キャパシタ１３４が蓄積線路１３０から電気的に分離される。図示の例では、発振線路の補助キャパシタ１３４は、発振制御スイッチ１２２とコイル１３３との間に配置されている。ただし、逆の配置（un agencement inverse）も考えられうる。さらに、主遮断装置１２１と電気的に並列に配置されている補助キャパシタ１３４により、主遮断装置１２１の電気的な開放が実現されたときにおいて発振線路１４２における直流電流の遮断が補強されうる。ただし、この補助キャパシタ１３４は、図２の例示的な実施形態において示されているように、本発明の動作に必要不可欠というわけではない。図２は、分岐接続点１３５と発振線路１４２の主導電線路１４１との接続点との間にある発振線路１４２においてキャパシタを備えない点を除き、上述の説明とあらゆる点で同じである遮断装置１を示す。
【００５３】
有利には、形成される発振回路の共振周波数は、１０ｋＨｚ未満または１０ｋＨｚである。主遮断装置１２１を流れる電流Ｉについて、値ｄＩ／ｄｔ（例えば５００Ａ／マイクロ秒未満または５００Ａ／マイクロ秒である）は、主遮断装置１２１の開放指令が維持される期間において主遮断装置１２１の有効な開放が容易となるよう十分に低減されている。有利には、形成される発振回路の共振周波数は、主遮断装置１２１の素早く有効な開放を実現するまたは主遮断装置１２１が直ぐに開放されない場合には主遮断装置１２１を流れる電流の複数のゼロクロスを生成するように、５００Ｈｚよりも高いまたは５００Ｈｚである。発振回路の寸法の例は、以下において、図１の実施形態を参照して詳細に説明される。
【００５４】
蓄積キャパシタ１３１，１３２、存在しうるキャパシタ１３４および値Ｌのインダクタンス１３３の特性の決定は、以下の態様でなされうる。
【００５５】
第１に、発振制御スイッチ１２２を投入しているときにおける発振の最小振幅の値Ｉｏとともに、発振回路についての所望の共振周波数の値Ｆｒが定められる。Ｉｏは、条件Ｉｏ＞Ｉｎｌを満たす必要がある。ここで、Ｉｎｌは、電流制限器１１１によって制限される強度である。Ｉｎｌは、例えば、遮断装置１の公称電流の公称強度の２倍である。
【００５６】
図１の例では、以下の数式が与えられる：
【数１】
2020505744.tif 000003
ここで：
Ｖｎｌは、電流制限器１１１が電流をその制限電流値Ｉｎｌに維持しているときの電流制限器１１１の複数の端部間の電位差であり、
Ｃｅｑは、形成される発振回路における直列のキャパシタ１３２および１３４の等価キャパシタンスであり、
Ｃ１３２は、キャパシタ１３２のキャパシタンスであり、
Ｃ１３４は、キャパシタ１３４のキャパシタンスであり（補助キャパシタ１３４がない場合、ＣｅｑはＣ１３２に等しい）、および
Ｌは、インダクタンス１３３のインダクタンス値である。
【００５７】
主遮断装置１２１の開放後に、制御回路１０３は、発振制御スイッチ１２２に開放指令を供給しうる。この開放指令は、例えば、主遮断装置１２１が電気的に開放することができかつ出力端部１０２を流れる電流がゼロになるように、十分な時間が経過した後に行われる。この開放指令は、例えば、同じ発振制御スイッチ１２２の投入指令に対して少なくとも５ミリ秒の期間だけオフセットされうる。このオフセットは、例えば、２５ミリ秒である。発振制御スイッチ１２２の開放により、遮断装置１の導通の再開後に発振回路が再度形成されうる。
【００５８】
図３に、本発明に係る遮断装置１の第３の例を示す。この実施形態では、装置１の端部１０１，１０２の各々に、対象となる端部１０１，１０２とグランドの間でサージアレスタ（parasurtenseur）１５１，１５２が電気的に接続されている。図３の遮断装置１の他の要素の構造は、図１の遮断装置の構造と同じである。遮断装置に、図２で示したものと同様の変形を適用できる。
【００５９】
大部分の過剰強度は、過渡的なものであり、定常的な短絡回路には関連しない（liees）。従って、有利には、遮断装置１は、ＯＣＯ（開放−投入−開放）タイプ（type OFO (ouvert-ferme-ouvert)）のサイクルを実行するように構成されている。第２動作モードにおける主遮断装置１２１の開放の後に、蓄積キャパシタ１３２の放電が、故障が継続しているかどうかを判断するための主遮断装置１２１の投入の試みとともになされ、その後、故障が継続していると判断された場合にはこの主遮断装置１２１の新たな開放が行われる。
【００６０】
図４に、遮断装置１のキャパシタ用の放電システム１６１，１６２，１６４が設けられた第４の実施形態を示す。図示の例は、図１に示す第１の例示的な実施形態に基づいているが、上記または下記の他の例示的な実施形態と同じ原理が用いられうる。
【００６１】
図示の例では、蓄積キャパシタ１３１，１３２の各々、およびこの例では加えて発振線路１４２の補助キャパシタ１３４には、各々対象となるキャパシタ専用の放電システムが設けられている。ただし、変形例では、単一または複数のセットのキャパシタに、放電システムが設けられてもよい。同様に、遮断装置１の複数のキャパシタまたは全てのキャパシタに、１つの共通の放電システムが設けられていてもよい。
【００６２】
キャパシタ放電システム１６１，１６２，１６４は、対象となるキャパシタの２つの電極板の間の電位差をなくしうるシステムである。これは、例えば、対象となるキャパシタの２つの電極板を１つの放電構成内で相互接続する、制御される電気回路でありうる。非常に簡潔に言うと、それは、対象とするキャパシタの２つの電極板を接続する電気的放電回路でありうる。この電気的放電回路は、開放状態において、対象とするキャパシタの充電を可能にする放電システムの非アクティブ構成を規定し、投入状態において、放電回路を介してキャパシタを放電させる放電システムの放電構成を規定する、放電制御スイッチを含む。放電回路は、抵抗性要素を含んでいてもよい。好ましくは、各放電システムは、例えば放電制御スイッチは、遮断装置１の電気制御回路１０３によって制御される。放電システムにより、遮断装置１による２つの遮断動作の間で遮断装置がゼロへとリセットされうる。好ましくは、主導電線路１４１において、遮断装置１の１または複数のキャパシタ放電システムの存在は、好ましくは断路器タイプ（type sectionneur）である、隔離部材１２７の存在を伴う。図４に示す実施形態では、このタイプの隔離部材１２７は、電流制限器１１１の下流側、主遮断装置１２１の下流側、かつ、発振線路１４２の第２端の主導電線路１４１との接続点の下流側に配置される。絶縁部材１２７は、図４の実施形態のように、遮断装置１に組み込まれうる。また、隔離部材１２７は、遮断装置１の下流側に配置されていてもよく、好ましくは遮断装置１の下流側端部１０２に直接的に接続される。好ましくは、隔離部材１２７は、遮断装置１の電気的制御装置１０３によって、開放状態と投入状態との間で制御される。
【００６３】
図４に示すような装置では、キャパシタのゼロへのリセットは、以下のようにして行われる。主遮断装置１２１の第１の開放が上述のようにしてなされたとき、隔離部材１２７は、主遮断装置１２１の投入後においても主導電線路における公称電流の流れを阻止するように、開放状態へと指令される。隔離部材１２７が開放されると、蓄積キャパシタ１３１，１３２および発振線路１４２において存在しうる補助キャパシタ１３４は、隔離部材１２７の下流側に配置された回路から電気的に隔離される。このため、放電システム１６１，１６２，１６４が設けられたキャパシタをゼロにリセットすることが可能である。キャパシタが放電されると、発振制御スイッチ１２２を開放することが可能となり、そのため主遮断装置１２１を再投入することが可能となる。シーケンスは、隔離部材１２７が投入されて主導電線路１４１において電流の流れが再構築されることにより終了する。このような態様で、故障が存在する場合に、遮断装置１は、既知の状態について素早く動作可能である（immediatement operationnel dans un etat connu）。
【００６４】
図５Ａに、第１蓄積キャパシタ１３１と、発振線路１４２が蓄積線路１３０に電気的に接続される分岐接続点１３５と、の間に配置された追加抵抗１７１が、蓄積線路１３０の第１領域１３６に直列に設けられた、本発明に係る第５の例示的な実施形態を示す。追加抵抗１７１により、遮断装置の第２動作モードにおいて第１蓄積キャパシタ１３１が放電されるときにおいて第１蓄積キャパシタ１３１の発振回路との相互作用が、避けられうるまたは強力に抑制されうる。図示の例は、図４に示す第４の例示的な実施形態に基づいているが、上記または下記の他の例示的な実施形態と同じ原理が用いられうる。
【００６５】
図５Ｂに、電流制限器１１１に並列に抵抗１７２が、遮断または転流部材（des organes de coupure ou de commutation）であって例えば電流の流れを電流制限器１１１または並列抵抗１７２のいずれかに向かわせうる断路器１７３，１７４である遮断または転流部材と好ましくは組み合わされて設けられた、本発明に係る第５の例示的な実施形態の変形例を示す。この実施形態によれば、過渡状態の後の制限器の回復時間において、この抵抗に電流を流すことができる。図示の例は、図５Ａに示す第５の例示的な実施形態に基づいているが、上記または下記の他の例示的な実施形態と同じ原理が用いられうる。
【００６６】
図示していないが、装置における複数のキャパシタの１つ、複数のキャパシタのいくつか、または、全てのキャパシタには、対象とするキャパシタに電気的に並列にサージアレスタが設けられうる。そのようなサージアレスタにより、対象とするキャパシタの複数の端部における電位差の大きさを制限し、設備に蓄えられた誘導性のエネルギーを吸収できる。同様に、サージアレスタを、コイル１３３に電気的に並列に設けることもできる。
【００６７】
同様に、様々な実施形態において、同じ理由で、主遮断装置１２１の複数の端部と電気的に並列に、サージアレスタ、または、キャパシタおよび抵抗を直列に含むいわゆる“スナバ”回路を設けることが考えられうる。この具体的な例は、図５Ｃにおいて例示的に示されている。この例では、いわゆる“スナバ”回路は、主遮断装置１２１と並列にキャパシタ２０１を備え、キャパシタ２０１は、抵抗２０２およびキャパシタ２０３を直列に含む少なくとも１つの回路に並列である。要素の値は、主遮断装置１２１の再点弧（reamorcage）のリスクがさらに抑制されるように、主遮断装置１２１の複数の端部における過渡回復電圧（ＴＲＶと呼ばれる）を低減する周波数に応じた“スナバ”回路インピーダンスが得られるよう適合されている。
【００６８】
上述の例示的な実施形態では、主導電線路１４１を流れる電流の強度が急峻に増加する明らかな故障の状況において、特に素早くかつ信頼性のある遮断が実現される。このタイプの故障において、故障電流は、例えばグランドに、ゼロであるまたは低い電気的インピーダンスを有する故障部（defaut）を介して逃げる。実際、この急峻な増加により、電流制限器１１１の複数の端部において電位差が非常に素早く発生し、これにより蓄積キャパシタ１３１，１３２を素早く充電でき、従って主遮断装置１２１を流れる電流を遮断するための発振回路における蓄積キャパシタ１３２の放電を素早く開始できる。
【００６９】
一方、上述の回路は、それのみでは（pris isolement）、インピーダンス依存故障（defaut impedant）と一般的に称される電気的故障の状況では、劣化した性能を示す。このタイプの故障では、故障電流は、無視できない電気的インピーダンスを有する故障部を介して、例えばグランドに逃げる。このタイプの故障の発生中は、導電線路における強度の増加は比較的ゆっくりであり、蓄積キャパシタ１３１，１３２を充電させるのに十分な電位差が電流制限器１１１の複数の端部において発生するまでに遅延が生じうる。その結果、発振回路において放電が開始されうるようになるまでにある時間が必要となる。ある例では、主導電線路１４１における強度が閾値強度よりも低いままに維持されると、蓄積キャパシタの必要な充電は行われない。同様に、上述の回路では、故障がなく主遮断装置１２１を開放することで自発的に遮断される場合において、発振回路は動作しない。実際、そのような想定の下では、主導電線路における電流の強度が公称強度よりも低いまたは公称強度と同じであり、電流制限器は、動作するには至らず、蓄積キャパシタ１３１，１３２を充電するための電位差を生成しない。
【００７０】
本発明に係る装置の第６実施形態および第７実施形態、それぞれ図６および７に示されている、は、電流制限器１１１の複数の端部における電位差がなくても発振蓄積回路１３１，１３２の少なくとも１つのキャパシタを充電することを可能にする充電回路１８０を備える。図６および７に示す例は、図１に示す遮断装置の第１の例示的な実施形態に基づいているが、当然ながら、充電回路１８０の追加は、上述の他の例示的な全て実施形態について実現可能である。
【００７１】
好ましくは、充電回路１８０は、例えば遮断装置１の電気的制御装置１０３により制御される、制御される充電回路である。この目的で、充電回路１８０は、好ましくは、充電制御スイッチ１８３を有する。充電制御スイッチ１８３は、好ましくは、電気的制御装置１０３によって電気的に制御される。
【００７２】
充電回路１８０は、発振回路に存在する１または複数のキャパシタが素早く充電されるように、制御される態様で、発振回路をグランドに接続させうる。この目的で、充電回路１８０は、設備の基準動作中、すなわち遮断装置１がその第１動作モードにあるときに、発振回路に存在する電位差を利用できる。
【００７３】
図示の例では、充電回路１８０は、充電キャパシタ１８２を含む。充電キャパシタ１８２の一方の電極は、発振回路に電気的に接続されている。充電キャパシタ１８２の他方の電極は、充電制御スイッチ１８３を介してグランドに選択的に接続される。
【００７４】
図６の例示的な実施形態では、充電キャパシタ１８２は、蓄積線路１３０の２つの蓄積キャパシタ１３１，１３２の間に配置された分岐接続点１３５に定常的に電気的に接続されている。充電制御スイッチ１８３が投入されると、分岐接続点において電位が生じ、これにより蓄積キャパシタ１３１，１３２が充電されうることが理解されよう。発振制御スイッチ１２２は、充電回路１８０および分岐接続点１３５の間に配置されていない。この実施形態は、発振線路１４２における補助キャパシタ１３４なしで、遮断装置１において図２に示す態様と同様の態様で動作する。
【００７５】
図７の例示的な実施形態では、充電キャパシタ１８２は、発振制御スイッチ１２２によって分岐接続点１３５から分離される点において、発振線路１４２に定常的に電気的に接続されている。この実施形態では、充電制御スイッチ１８３が投入されると、補助キャパシタ１３４の充電が開始され、補助キャパシタ１３４は、発振回路において発振制御スイッチ１２２の投入時に発振回路に放電する蓄積キャパシタの役割を担う。
【００７６】
両方の例において、有利には、電気的充電抵抗１８１が、充電回路内に設けられている。好ましくは、電気的充電抵抗１８１は、充電キャパシタ１８２と発振回路の間において、直列に配置されている。充電抵抗により、充電制御スイッチ１８３の投入に対応した充電回路の動作時において、突入電流が制限されうる。また、充電抵抗により、主遮断装置１２１による電流の遮断をもたらす発振プロセスにおいて、充電回路が過度に干渉することを避けることができる。同様に、充電回路において、電圧を低減させ充電を遅らせるトランスが設けられうる。
【００７７】
図９に、本発明に係る遮断装置１の開放シーケンスの進み方を示す。
【００７８】
シーケンスの第１分岐は、上述の本発明の全ての実施形態に共通する。この第１分岐は、電気設備における明らかな故障の発生による工程１００１で開始される。この明らかな故障により、工程１００２において、電流制限器１１１の複数の端部において電位差が生じ、これにより蓄積キャパシタ１３１，１３２が充電されうる。工程１００３において、例えば電流制限器１１１の複数の端部における電位差の発生を検出することにより、明らかなタイプの故障が検出される。
【００７９】
その後、工程６００５において、上述のような、主遮断装置１２１の機械的開放が開始されうる。次に、工程６００６において、発振制御スイッチ１２２が投入される。これにより、工程６００７において、主遮断装置１２１が、開放状態にある装置１２１において電気アークがないことにより、有効に電気的に開放されるに至りうる。
【００８０】
シーケンスの第２および第３分岐は、図６および７を参照して説明した充電回路１８０を備える本発明の実施形態に特有のものである。
【００８１】
シーケンスの第２分岐は、電気設備におけるインピーダンス依存タイプの故障の発生による工程２００１で開始される。このインピーダンス依存故障は、それ自体知られた態様で、例えば主導電線路１４１を流れる強度を測定することにより、工程２００３において検出される。工程５００４において、キャパシタが充電されるように、充電制御スイッチ１８３の投入が開始される。その後、工程６００５において、好ましくは充電制御スイッチ１８３の投入から十分な充電遅延が経過した後に、主遮断装置１２１の開放が、シーケンスの第１分岐の文脈に応じて開始される。シーケンスは、シーケンスの第１分岐について説明した工程６００６および６００７により、継続される。
【００８２】
シーケンスの第３分岐は、工程３００１における、電気的故障がないときの、プログラムされた遮断決定に対応する。この例では、開放シーケンスは、充電制御スイッチ１８３の投入の工程５００４で開始され、工程６００５，６００６および６００７が、第２分岐を参照して説明したのと同じ順で後続する。
【００８３】
充電回路１８０を備える実施形態の範囲内において、有利には、電流制限器１１１の複数の端部にコンタクタ（contacteur）が追加され、故障がないときのプログラムされた遮断の例またはインピーダンス依存タイプの故障の検出の例において制限器を短絡させることができる。これにより、遮断時の過渡電流または過渡電圧の発生に続いて生じうる電流制限器１１１の過渡状態を回避できる。コンタクタは、充電制御スイッチ１８３の投入の開始の工程５００４の直前に投入される。
【００８４】
充電回路１８０を備える実施形態には、遮断装置１の要素の寸法を最適化しつつ、故障がない場合を含めて対象となる故障に関わらず、制御された遅延内で、主導電線路１４１における電流の流れを有効に遮断できるという利点がある。
【００８５】
図示の様々な実施形態において、追加の電流制限器（図示せず）を、端部１０１および１０２の間で直列に接続することも考えられうる。このタイプの追加の電流制限器は、抵抗タイプまたは誘導タイプでありうるものであり、電流遮断装置１の様々なスイッチの寸法の変更を可能にしうるものである。
【００８６】
ＷＯ−２０１６／０９２１８２に記載の装置と比較した本発明の利点を示すために、蓄積キャパシタ１３１および１３２によって形成されるキャパシタブリッジにおける各電気的キャパシタンスの比率を反映するパラメータＡｌｐｈａ＝Ｃ１３２／（Ｃ１３１＋Ｃ１３２）を導入する。２つの領域１３６，１３７の一方が複数のキャパシタを含む場合、電気的等価キャパシタンスが考えられる。別の言い方をすると、Ｃ１３１は、蓄積線路の第１領域の電気的等価キャパシタンスを表し、Ｃ１３２は、蓄積線路１３０の第２領域の電気的等価キャパシタンスを表す。このパラメータは、電気的キャパシタンス１３１および１３２の値に応じて、０と１の間の様々な値をとりうる。図８は、図２のアセンブリに関する、有効な電気的な遮断後における、主遮断装置１２１の複数の端部における、相対的な電圧の変化（過渡回復電圧−ＴＲＶ）を示す様々な曲線を示し、各々は、パラメータＡｌｐｈａの様々な値に関するものである。
【００８７】
この図８では、主遮断装置１２１の複数の端部における過渡回復電圧（ＴＲＶ）に対するパラメータＡｌｐｈａの非常に大きな影響が見られる。これらの曲線は、０．２よりも大きいまたは０．２であるパラメータＡｌｐｈａの値を得ることを可能にする電気的キャパシタンス値を有する蓄積キャパシタ１３１，１３２を用いた場合に、過渡回復電圧（ＴＲＶ）に関する測定可能な好ましい効果が得られることを示す傾向にある。ただし、これらの曲線は、０．４よりも大きく好ましくは０．５よりも大きいパラメータＡｌｐｈａの値を得ることを可能にする電気的キャパシタンス値を有する蓄積キャパシタ１３１，１３２を選択することが有利であることを示す傾向にある。
【００８８】
ただし、遮断装置１における要素のコストを経済的に受け入れ可能な値に収めるためには、０．９よりも小さいもしくは０．９である、好ましくは０．８よりも小さいもしくは０．８であるパラメータＡｌｐｈａの値を得ることを可能にする電気的キャパシタンス値を有する蓄積キャパシタ１３１，１３２を選択することが望ましいことが分かった。
【００８９】
このように、０．４〜０．９の範囲、好ましくは０．４〜０．８の範囲、より好ましくは０．５〜０．８の範囲にあるパラメータＡｌｐｈａの値を得ることを可能にする電気的キャパシタンス値を有する蓄積キャパシタ１３１，１３２を選択することが望ましいと思われる。
【００９０】
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。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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