JP7296480B2

JP7296480B2 - 直流気中回路遮断器用の消弧部構造体

Info

Publication number: JP7296480B2
Application number: JP2021559217A
Authority: JP
Inventors: キム、イル－ヒョン
Original assignee: LS Electric Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: US20220208488A1; KR102196740B1; EP3951826A1; JP2022528133A; WO2020204388A1; KR20200117592A; US11830690B2; CN113678223A; EP3951826A4

Description

本発明は、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体に関する。

通常、気中遮断器（ＡｉｒＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ：ＡＣＢ）は、低圧配電線路に設置されて、空気を消弧の媒質として低圧系統電力の送受電、切替え（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）及び停止などを計画的に行うほか、過電流、短絡及び地絡事故などの異常電流発生時、回路を遮断して人命及び負荷機器を保護する機器である。

より具体的に、従来技術による直流気中回路遮断器は、遮断器内部の消弧部と通電部を含む。そして、線路の過電流、短絡及び地絡事故などによる異常電流が発生する場合、継電器によって製品の器具部が動作して、固定接点と可動接点が分離される。

また、固定接点と可動接点が分離されるとともにアークが発生する。これによって発生したアークは、アーク電流と磁束密度により直交して発生するローレンツ力（アーク磁界駆動力）により固定接点と可動接点で冷却板に移動することで、冷却及び消弧が行われる。

また、アークガイドは、アークシュートアッセイに結合され、アークガイドは、アークを冷却板の中央に誘導して、アークの消弧が速やかに行われるようにする役割を果たす。

しかしながら、ＩＥＣ６０９４７－３ＡＮＮＥＸＤ規格基準の小電流遮断時は、小さな電流及び磁場によりアークにおける非常に小さな磁界駆動力が発生する。そして、固定接点と可動接点との間でアーク停滞現象が発生する。

また、高温のアーク停滞現象は、消弧部と通電部に構造的かつ電気的に深刻な損傷を負わせて、製品の性能低下及び設備事故が引き起こされる。

本発明の一観点は、マグネットの磁場によりアーク磁界駆動力を発生させ、これによって、アークを速やかに消弧部に排出することのできる直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を提供するためのものである。

本発明の他観点は、アークシュートアッセイにおいて、アークガイドがグリッドの下部に位置する上下方向に、マグネットが他の極を有するように着磁させることによって、アークの逆流を防止することのできる直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を提供するためのものである。

本発明のさらに他の観点は、アークガイドに挿入されるマグネットの磁場の大きさを最大化させることによって、アーク磁界駆動力を最大化し得る直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を提供するためのものである。

本発明のさらに他の観点は、アーク継続時間の短縮と共に、小電流遮断性能を同時に確保することのできる直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を提供するためのものである。

本発明の一実施形態による直流気中回路遮断器用の消弧部構造体は、複数のグリッドと、前記グリッドが離隔した状態で、複数個が積載されるように、前記複数のグリッドの両側部に結合された側板と、前記側板と前記複数のグリッドの上部に位置する排気カバーと、前記複数のグリッドの下部に位置するように、前記側板に結合されたアークガイドと、前記アークガイドに結合されるマグネットとを含み、前記マグネットは、前記複数のグリッドと前記アークガイドの上／下配置方向を基準に互いに異なる極が着磁する。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記アークガイドには、前記マグネットの安着するマグネット挿入溝が形成され、前記マグネットは、前記グリッドの積載方向に延び、前記マグネット挿入溝は、前記グリッドの積載方向に延び得る。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記マグネット挿入溝には、側板固定部が形成され、前記側板には、前記側板固定部に対応するアークガイド固定部が形成され得る。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記側板固定部と前記アークガイド固定部は、貫通孔からなってもよい。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記マグネットは、前記アークガイドの長手方向に延びるように形成され、前記貫通孔に対応する取付孔が形成され、前記アークガイド固定部、前記取付孔及び前記側板固定部を結合させる固定部材をさらに含み、前記固定部材により前記マグネットが前記マグネット挿入溝に安着した状態で、前記アークガイドは、前記側板に固定される。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記マグネットは、上部にＳ極が着磁し、下部にＮ極が着磁し得る。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記アークガイドのマグネット挿入溝が形成された板部は、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成され、前記マグネット挿入溝は、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成され、前記マグネット挿入孔に結合される前記マグネットは、一側の幅が他側の幅よりも広く形成され得る。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記マグネットは、複数個からなり、前記アークガイドには、前記マグネットが安着する複数のマグネット挿入溝と、前記マグネット挿入溝の間に形成された側板固定部が形成され、前記側板には、前記側板固定部に対応するアークガイド固定部が形成される。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記側板固定部と、前記アークガイド固定部は、貫通孔からなってもよい。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、
前記アークガイド固定部及び前記側板固定部を結合させる固定部材をさらに含み、前記固定部材により前記マグネットが前記マグネット挿入溝に安着した状態で、前記アークガイドは、前記側板に固定され得る。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記アークガイドは、一側部から他側部に長手方向に延びるとともに、一側部から下方向に延びるように形成され、前記マグネット挿入溝は、前記アークガイドは、一側部には下方向に延びた第１のマグネット挿入溝と、前記アークガイドの一側部から他側部に延びた第２のマグネット挿入溝が形成され、前記マグネットは、第１のマグネット挿入溝２４１０ａに対応するように、下方向に延びるように形成された第１マグネットと、前記第２のマグネット挿入溝に対応するように、長手方向に延びるように形成された第２マグネットとを含む。

また、直流気中回路遮断器用の消弧部構造体において、前記グリッドは、下部が中心部から両端部に向かって延びるように下向傾斜部が形成され、前記アークガイドは、前記下向傾斜部に対応する上向傾斜部からなるガイド板部がさらに形成され得る。

本発明によれば、マグネットの磁場によりアーク磁界駆動力を発生させ、これによって、アークを速やかに消弧部に排出することができ、本発明の他観点は、アークシュートアッセイにアークガイドがグリッドの下部に位置する上下方向に、マグネットが他の極を有するように着磁させることによって、アークの逆流を防止することができ、アークガイドに挿入されるマグネットの磁場の大きさを最大化させることによって、アーク磁界駆動力を最大化し得、アーク継続時間の短縮と共に、小電流遮断性能を同時に確保することのできる直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を得ることができる。

本発明の第１実施形態による直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を概略的に示した構成図。図１に示した消弧部構造体において、アークガイドを概略的に示した構成図。図１に示した消弧部構造体において、マグネットを概略的に示した構成図。本発明の第２実施形態による直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を概略的に示した構成図。図４に示した消弧部構造体において、アークガイドを概略的に示した構成図。図４に示した消弧部構造体において、マグネットを概略的に示した構成図。本発明による消弧部構造体が取り付けられた直流気中回路遮断器を概略的に示した構成図。図７に示した直流気中回路遮断器において、第１実施形態による消弧部構造体の概略的な第１使用状態図。図７に示した直流気中回路遮断器において、第１実施形態による消弧部構造体の概略的な第２使用状態図。図７に示した直流気中回路遮断器において、第２実施形態による消弧部構造体の概略的な第１使用状態図。図７に示した直流気中回路遮断器において、第２実施形態による消弧部構造体の概略的な第２使用状態図。

図１は、本発明の第１実施形態による直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を概略的に示した構成図であり、図２は、図１に示した消弧部構造体において、アークガイドを概略的に示した構成図で、図３は、図１に示した消弧部構造体において、マグネットを概略的に示した構成図である。

消弧部構造体１０００は、太陽光発電設備を含む様々な直流を遮断するための設備に使用される直流気中回路遮断器に小電流遮断性能を確保する。

図示のように、消弧部構造体１０００は、側板１１００、グリッド１２００、排気カバー１３００、アークガイド１４００、及びマグネット１５００を含む。

より具体的に、グリッド１２００は、流入するアークを分割及び冷凍させる冷却板であり、グリッド１２００は、排気カバー１３００を基準に両側に位置する側板１１００の間に複数個が離隔した状態で積載される。

このためにグリッド１２００には、固定突起１２１０が両端部に形成され、側板１１００には、固定突起１２１０に対応する貫通孔１１１０が形成される。

グリッド１２００は、下部が中心部から両端部に向かって延びるように、下向傾斜部１２２０が形成される。

側板１１００の上部には排気カバー１３００が結合され、側板１１００の下部にはアークガイド１４００が結合される。

このために側板１１００には、アークガイド固定部１１２０と排気カバー結合部１１３０が形成される。

排気カバー１３００は、側板１１００と複数のグリッドの上部に位置する。排気カバー１３００には、側板の排気カバー結合部１１３０に対応する側板結合部１３１０が形成される。

また、図１は、これに対する一実施形態として、側板結合部１３１０は、突起で形成され、排気カバー結合部１１３０は、貫通部で形成されたことを示したものである。

アークガイド１４００は、複数のグリッド１２００の下部に位置するように、側板に固定される。

また、アークガイド１４００にはマグネット挿入溝１４１０、ガイド板部１４２０及び側板固定部１４３０が形成される。マグネット挿入溝１４１０は、マグネット１５００に対応する形状からなる。

また、マグネット挿入溝１４１０は、グリッド１２００の積載方向に延びて、ガイド板部１４２０がグリッド１２００に向かうように延びる。

マグネット挿入溝１４１０には側板固定部１４３０が形成され得る。

ガイド板部１４２０は、グリッド１２００の下向傾斜部１２２０に対応する上向傾斜部からなってもよい。

側板固定部１４３０は、アークガイド１４００を側板１１００に固定するためのものであって、アークガイド固定部１１２０に対応する。また、アークガイド固定部１１２０と側板固定部１４３０は、貫通孔からなってもよい。

マグネット１５００は、グリッドの積載方向であるアークガイド１４００の長手方向に延びるように形成され、延在方向の直交方向、つまりグリッド１２００とアークガイド１４００の配置方向を基準に上／下に互いに異なる極が着磁する。

これに対する一例として、図３は、上部に第１極１５００ａとしてＳ極が着磁し、下部には第２極１５００ｂとしてＮ極が着磁する。

上記のように、マグネットが着磁して、アークガイド１４００に結合されることによって、磁界駆動力は、最大限に増大して、アークの早い冷却及び消弧を可能にする。

また、マグネット１５００には取付孔１５１０が形成される。取付孔１５１０は、貫通孔からなる前記側板固定部と前記アークガイド固定部に対応するように形成される。

また、前記アークガイド１４００は、マグネット挿入溝１４１０の形成された板部において、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成され得る。これは、遮断器に取り付けられる消弧部構造体１０００の全体構造を考慮したものである。

また、マグネット挿入溝１４１０は、上記の構造に対応して、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成される。マグネット挿入孔１４１０に結合されるマグネット１５００も、一側の幅が他側の幅よりも広く形成される。

消弧部構造体１０００は、固定部材１６００をさらに含み、固定部材１６００は、アークガイド固定部１１２０、取付孔１５１０及び側板固定部１４３０を結合させる。これによって、マグネットをアークガイドに結合させた状態で、アークガイドを側板に固定させることができる。

また、固定部材１６００は、外周部にシリコンなどの絶縁層１６１０が形成され得る。

図４は、本発明の第２実施形態による直流気中回路遮断器用の消弧部構造体を概略的に示した構成図であり、図５は、図４に示した消弧部構造体において、アークガイドを概略的に示した構成図で、図６は、図４に示した消弧部構造体において、マグネットを概略的に示した構成図である。

図示のように、消弧部構造体２０００は、図１～図３に示した消弧部構造体１０００と比較して、マグネットと、マグネットを収容するマグネット挿入溝１４１０のみが相違する。

より具体的に、消弧部構造体２０００は、側板２１００、グリッド２２００、排気カバー２３００、アークガイド２４００、及びマグネット２５００ａ，２５００ｂを含む。

マグネットは、第１マグネット２５００ａと第２マグネット２５００ｂを含む。

また、側板２１００、グリッド２２００及び排気カバー２３００は、前述した第１実施形態による消弧部構造体１０００の側板１１００、グリッド２２００及び排気カバー２３００と同様であり、前述したところ、具体的な説明は省略する。

アークガイド２４００は、マグネット挿入溝２４１０、ガイド板部２４２０及び側板固定部２４３０が形成される。マグネット挿入溝２４１０は、第１マグネット２５００ａが挿入結合される第１のマグネット挿入溝２４１０ａと、第２マグネット２５００ｂが挿入結合される第２のマグネット挿入溝２４１０ｂとが形成される。

また、第１のマグネット挿入溝２４１０ａと、第２のマグネット挿入溝２４１０ｂは、側板固定部２４３０が形成されない領域に形成される。

アークガイド２４００は、一側部から他側部に長手方向に延びるとともに、一側部から下方向に延びるように形成される。これによって、アークガイド２４００は、一側部には、下方向に延びた第１のマグネット挿入溝２４１０ａが形成され、一側部から他側部に延びた第２のマグネット挿入溝２４１０ｂが形成される。

第１マグネット２５００ａは、第１のマグネット挿入溝２４１０ａに対応するように、下方向に延びるように形成され、第２マグネット２５００ｂは、第２のマグネット挿入溝２４１０ｂに対応するように、長手方向に延びるように形成される。

第１マグネット２５００ａと第２マグネット２５００ｂは、アークガイド２４００の延在方向に対する直交方向、つまりグリッド２２００とアークガイド２４００の配置方向を基準に上／下に互いに異なる極が着磁する。

これに対する一例として、図６は、上部に第１極２５００ａ’，２５００ｂ’としてＳ極が着磁し、下部には第２極２５００ａ”，２５００ｂ”としてＮ極が着磁する。

また、第１マグネット２５００ａは、第１のマグネット挿入溝２４１０ａに挿入され、第２マグネット２５００ｂは、第２のマグネット挿入溝２４１０ｂに挿入された状態で、固定部材２６００をアークガイド固定部２１２０と側板固定部２４３０に結合させて、アークガイド２４００が側板２１００に固定される。

図７は、本発明による消弧部構造体が取り付けられた直流気中回路遮断器を概略的に示した構成図である。

図示のように、直流気中回路遮断器の本体に消弧部構造体１０００，２０００、固定コンダクターアッセイ３０００及び可動コンダクターアッセイ４０００が取り付けられる。

また、固定コンダクターアッセイ３０００に対向するように可動コンダクターアッセイ４０００が取り付けられ、消弧部構造体１０００，２０００は、固定コンダクターアッセイ３０００と可動コンダクターアッセイ４０００の上部に位置して、接点分離時に発生するアークを消弧させる。

図８は、図７に示した直流気中回路遮断器において、第１実施形態による消弧部構造体の概略的な第１使用状態図であり、図９は、図７に示した直流気中回路遮断器において、第１実施形態による消弧部構造体の概略的な第２使用状態図である。

図８に示したように、アークガイド１４００にマグネット１５００が装着された場合、矢印で示したように、小電流遮断時、磁場が分布される。

また、直流気中遮断器の小電流を遮断する状況におけるマグネット周囲の磁場は、均一に分布される。

また、図９に示したように、アーク磁界駆動力の大きさは、マグネット磁場の大きさによって決定され、方向は、磁場と電流方向に直交するようになる。

すなわち、磁場の分布と小電流の接続方向を基準にアーク磁界駆動力（Ｆ）は、矢印で示したように、グリッド１２００に向かって作用する。また、図９の（ａ）は、アークガイド１４００の延在方向に電流方向が引き出される場合の駆動力（Ｆ）を示したものであり、図９の（ｂ）は、アークガイド１４００の延在方向に電流方向が引き込まれる場合の駆動力（Ｆ）を示したものである。

結局、磁場の分布と小電流の接続方向に基づく小電流遮断時、アーク磁界駆動力は、グリッド１２００の側面方向に作用するようになり、上記したように、アーク磁界駆動力（Ｆ）が形成されることによって、アークの消弧が速やかに行われるだけでなく、アークの逆流が発生せず、アークの停滞が発生しない。

図１０は、図７に示した直流気中回路遮断器において、第２実施形態による消弧部構造体の概略的な第１使用状態図であり、図１１は、図７に示した直流気中回路遮断器において、第２実施形態による消弧部構造体の概略的な第２使用状態図である。

図１０に示したように、アークガイド２４００にマグネット２５００が装着された場合、矢印のように、小電流遮断時に磁場が分布される。

図１１に示したように、アーク磁界駆動力の大きさは、マグネットの磁場の大きさによって決定され、方向は、磁場と電流方向に直交するようになる。

すなわち、磁場の分布と小電流の接続方向を基準にアーク磁界駆動力（Ｆ）は、矢印で示したように、グリッド２２００に向かって作用する。また、図１１の（ａ）は、アークガイド２４００の延在方向に電流方向が引き出される場合の駆動力（Ｆ）を示したものであり、図１１の（ｂ）は、アークガイド２４００の延在方向に電流方向が引き込まれる場合の駆動力（Ｆ）を示したものである。

上記のように行われることによって、本発明の第１実施形態による消弧部構造体１０００と、第２実施形態による消弧部構造体２０００は、いずれもアーク消弧が速やかに行われるだけでなく、アークの逆流が発生せず、アークの停滞が発生しない構造からなるとともに、消弧部構造体１０００は、マグネットが最大の大きさに確保されて、アーク磁界駆動力が最大化し、消弧部構造体２０００は、側板固定部２４３０と関係なくマグネットの装着が容易であり、これによって、組み立て性及び生産性が向上する。

以上、添付の図面を参照して、本発明の好ましい一実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せずに、他の具体的な形態に実施され得ることを理解することができる。よって、以上に記述した一実施形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。

Claims

複数のグリッド；
前記グリッドが離隔した状態で、複数個が積載されるように前記複数のグリッドの両側部に結合された複数の側板；
前記複数の側板と前記複数のグリッドの上部に位置する排気カバー；
前記複数のグリッドの下部に位置するように、前記複数の側板にそれぞれ結合された複数のアークガイド；及び、
前記複数のアークガイドにそれぞれ結合される複数のマグネットを含み、
前記複数のマグネットそれぞれは、前記複数のグリッドと前記複数のアークガイドの上／下配置方向を基準に互いに異なる極が着磁され、
前記複数のアークガイドに結合される各マグネットは、前記複数のアークガイドの上／下配置方向を基準に着磁された極方向が同一である、
直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記アークガイドには、前記マグネットの安着するマグネット挿入溝が形成され、前記マグネットは、前記複数のグリッドの積載方向に延び、
前記マグネット挿入溝は、前記複数のグリッドの積載方向に延びた、
請求項１記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記グリッドは、下部が中心部から両端部に向かって延びるように下向傾斜部が形成され、
前記アークガイドは、前記下向傾斜部に対応する上向傾斜部からなるガイド板部がさらに形成された、
請求項２記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記マグネット挿入溝には、側板固定部が形成され、前記側板には、前記側板固定部に対応するアークガイド固定部が形成された、
請求項２記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記側板固定部と前記アークガイド固定部は、貫通孔からなる、
請求項２記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記マグネットは、前記アークガイドの長手方向に延びるように形成され、前記貫通孔に対応する取付孔が形成され、
前記アークガイド固定部、前記取付孔及び前記側板固定部を結合させる固定部材をさらに含み、前記固定部材により前記マグネットが前記マグネット挿入溝に安着した状態で、前記アークガイドは、前記側板に固定された、
請求項５記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記マグネットは、上部にＳ極が着磁し、下部にＮ極が着磁した、
請求項２記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記アークガイドのマグネット挿入溝が形成された板部は、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成され、
前記マグネット挿入溝は、一側の幅が他側の幅よりも大きく形成され、
前記マグネット挿入孔に結合される前記マグネットは、一側の幅が他側の幅よりも広く形成された、
請求項１記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記アークガイドには、前記マグネットが安着する複数のマグネット挿入溝と、前記複数のマグネット挿入溝の間に形成された側板固定部が形成され、
前記側板には、前記側板固定部に対応するアークガイド固定部が形成された、
請求項１記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記側板固定部と、前記アークガイド固定部は、貫通孔からなる、
請求項８記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記アークガイド固定部及び前記側板固定部を結合させる固定部材をさらに含み、前記固定部材により前記マグネットが前記マグネット挿入溝に安着した状態で、前記アークガイドは、前記側板に固定された、
請求項１０記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記マグネットは、上部にＳ極が着磁し、下部にＮ極が着磁した、
請求項８記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記アークガイドは、一側部から他側部に長手方向に延びるとともに、一側部から下方向に延びるように形成され、前記マグネット挿入溝は、前記アークガイドは、一側部には下方向に延びた第１のマグネット挿入溝と、前記アークガイドの一側部から他側部に延びた第２のマグネット挿入溝が形成され、
前記マグネットは、第１のマグネット挿入溝（２４１０ａ）に対応するように、下方向に延びるように形成された第１マグネットと、前記第２のマグネット挿入溝に対応するように、長手方向に延びるように形成された第２マグネットとを含む、
請求項９記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。
前記グリッドは、下部が中心部から両端部に向かって延びるように下向傾斜部が形成され、
前記アークガイドは、前記下向傾斜部に対応する上向傾斜部からなるガイド板部がさらに形成された、
請求項９記載の直流気中回路遮断器用の消弧部構造体。