用电力存储单元34允许快速释放大量能量以用于开关机械开关组件8，即使可以通过馈电器6馈送的功率水平是相对低的也如此。
[0031]来自电力供应27的电力不仅可以用于操作机械开关组件8，而且它可以将任何必需的操作电流馈送到半导体开关组件10以及任何另外的电部件，例如定位在中断器模块3中的信号放大器或传感器。
[0032]代替使用机械馈电器6 (如在图5和6中示出的)，可以使用光馈电器，其与例如光闸单元供电相似。在该情况下，馈电器6包括光源并且每个电力供应27包括用于将来自光源的电力转换成电流的光电池。
[0033]在再另一个实施例中，馈电器6可以包括串联设置以便传送AC电力同时使DC或低频AC电势去耦的许多电容器，参见例如US 2006/0152199。
[0034]在再另一个实施例中，馈电器6可以包括流体导管和用于通过导管来泵送流体的泵。导管通过每个中断器模块3。每个电力供应27包括小的涡轮机，其驱动发电机用于将流体的流动转换成电流。流体(其可以是液体或空气)同时可以用于冷却中断器模块3。流体应是电介质。
[0035]开关9和它的致动器26的设计应对速度优化并且适应于中断器模块3的额定电压。
[0036]如上文提到并且在图7和8中示出的，致动器26例如是如在US 7235751中描述的汤姆逊驱动器。
[0037]开关9可以是轻质型的(具有分段触点)，这允许以低的开关能量实现快速开关。在一个实施例中，开关9使用在US 7235751中描述的设计来构造，其具有至少一个第一和至少一个第二接触构件。在图7和8的实施例中，提供两个第一接触构件35和三个第二接触构件36。它们凭借致动器26而在横过、特别垂直于堆叠方向30的方向37上互相可替换，这允许实现紧凑设计。如在US 7235751中描述的，每个接触构件35、36携有直通触点38，其对准以在接触构件35、36处于接通位置(图7)而不是处于断开状态(图8)时在端子20a、20b之间形成接触路径。
[0038]半导体开关组件
在半导体开关组件10中使用的晶体管例如是BiGT (双向IGBT)，由此避免标准IGBT/二极管组合的并联来获得反向阻断能力。也可以使用其他关断型半导体开关。
[0039]根据中断器模块3的额定电流和电压，每个半导体开关组件10还可以包括串联和/或并联设置的多个半导体开关11。图9示出具有串联的多个半导体开关11的中断器模块3的实施例，而图4 (其示出多个端子21b)代表具有并联设置的若干晶体管11 (或晶体管11的系列)的设计。
[0040]放电器组件
放电器组件12包括一个或多个变阻器13或电涌放电器13。图4示出包括并联设置的十二个这样的变阻器13的示例。根据每个中断器模块3的期望钳位电压和耗散的能量的量，串联和并联的连接变阻器元件13的数量可改变。
[0041]应用、使用
本文描述的断路器的一些应用如下:
-对于岸上多终端、离岸或海底高压DC系统的DC中断器。
[0042]-对于中压(例如，1.5 kV _40kV)的DC中断器，例如在分布式风力涡轮发电机中。
[0043]-对于UPS(不间断电力供应)设备和/或对于敏感工业环境或负载的电能质量设备的快速且低损耗中断器。
[0044]-对于例如牵引电力系统的AC中压限流器，其中达到现有安装中的短路功率和电流并且进一步扩展是必需的。
[0045]-即在机械低压DC中断器具有不足性能的系统中(例如，在大的光伏安装中)的高端低压中断器。
[0046]一般，在基于电压源转换(VSC)的DC电网(其中阻断通过整流器或转换器的故障电流受到限制或甚至是不可能的)中，最重要的是在故障电流达到太高水平之前快速中断它。典型地，中断需要通过额外电感而促进，例如在故障电流限制电抗器中。从中断速度和电流水平两方面来看，功率半导体(例如IGBT)已经示出为有多至几倍(8-lOx)的最大标称电流(典型地，1300A)的很强故障电流中断能力。这典型地通过串联设置若干功率半导体而利用。另外在旁路分支装有辅助半导体换向开关的情况下，这样的半导体堆叠的导通态损耗和主动冷却要求的缺点可以凭借与功率半导体并联的机械开关旁路而减少，如在W02011057675中描述的。这在对于机械旁路开关的接近零电流处促进快速换向和触点分离并且利用一个机械开关单元能够达到高的额定电压。
[0047]在AC网络中限制故障电流几乎类似于DC故障电流中断。DC残余电流的缺乏和开断器可以使用的电流零交叉的可能性使得该职责比对于DC更容易。在网络阻抗太低的情况下，可必须控制故障电流的上升比率使得电流限制的时间可以与中断器模块的技术规范匹配。
[0048]代替对于所有半导体开关具有一个单公共机械旁路开关，本概念依赖将一个机械开关组件归属于半导体开关中的每个(或小的半导体开关组)。乍看起来，这似乎是昂贵且困难的技术方案，但概念提供如本文描述的许多优势。
[0049]凭借本文描述的电流中断器来限制或“中断”AC或DC网络中的故障电流可以通过下列方式进行:
-在正常操作中，标称电流由机械开关组件8传导。
[0050]-在故障情况下，电流换向到每个半导体开关模块10，其在该实例处处于它们的接通状态。到每个放电器组件12的最后换向然后通过关闭每个中断器模块3中的半导体开关组件10而达成。
[0051]根据脱扣的中断器模块3的数量，即在电流换向到半导体开关组件10的情况下，反电压容易可调整并且因此故障电流衰减和能量耗散可以被控制或甚至在故障后转变时间中被主动调制，即通过采用预定模式或凭借合适信号(例如在接近中断器位点处或在更遥远位点处的电压和电流)的控制反馈来切换模块3。
[0052]在限流模式中，中断器模块在中间状态中可切换使得跨堆叠的电流路径在第一数量的中断器模块中通过放电器组件并且再第二数量的中断器模块中通过机械开关组件(例如在图10中示出的)引导。在所述第一数量的中断器模块中，机械开关组件断开使得电流各自在换向到半导体开关组件后各自通过放电器组件而传导。在所述第二数量的中断器模块中，机械开关组件保持在它的接通状态用于经由它的直通触点来各自传导电流。术语第一 /第二数量的中断器模块理解为断路器的整数数量的中断器模块，其中第一数量的中断器模块和第二数量的中断器模块之和等于断路器的总数量的中断器模块。
[0053]术语中间状态理解为有限的时间量，在该时间期间为控制个体中断器模块的操作而提供的控制单元作出如何继续进行的决定。根据所述决定，可需要第一数量的中断器模块在电流中断或限流后的预定时段内回复到它们的正常操作模式。
[0054]备注
每个中断器模块3形成机械单元，即它可以整体从断路器移除并且在它的移除状态中保持它的机械完整性。这可以例如通过提供具有框架(例如，由下板17形成)的每个中断器模块3并且通过将机械开关组件8、半导体开关组件10和放电器组件12安装到该框架17而实现。
[0055]通过使用足够大数量的中断器模块3，每个模块上的低电压在机械开关组件8之间实现短的切换间隙并且因此允许使用轻质型触点，因此能量存储单元34可以设计有相对低的存储容量。此外，可以使用低成本、大规模生产的电部件(例如低压电容器和晶闸管)。
[0056]在要中断通过断路器的电流例如用于开断故障电流时，因为在机械中断器组件8的接通状态中的正向电压降非常低并且紧密定位的组件8和10的杂散电感是小的，在每个中断器模块3中发生换向并且其是相对容易的职责。例如，为了换向，在100 μ s内4.5kA针对I μ H的杂散电感导致45V感应电压降。
[0057]在实施例中，模块设计成凭借被动冷却而达到额定标称电流，但由例如强制空气对流或强制液体流动实现的冷却系统也是可能的，例如在本文结合流体馈电系统描述的。
[0058]每个中断器模块3可以包括局部控制单元，用于操作并且监视组件8、10和12。
[005