KR0132049B1

KR0132049B1 - 가스절연 개폐장치

Info

Publication number: KR0132049B1
Application number: KR1019910012295A
Authority: KR
Inventors: 다다오 끼다무라; 도시오 고바야시; 요시가다 마쯔무라
Original assignee: 나까오 다게시; 후지덴끼 가부시기가이샤
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1998-04-24
Also published as: JPH0479117A; US5191180A; DE4123710A1; KR920003355A

Abstract

본 발명의 가스절연 개폐장치는 진공탱크내에 고정접촉자와 가동접촉자로 되는 주접점을 수납하는 동시에 가동접촉자에 한쪽단이 부착된 가동단자를 진공탱크에서 벨로즈를 개재하여 인출하여서 되는 진공밸브를 대기압이상의 가스압을 가진 절연가스가 가득채워진 가스탱크내에 수납하고 진공밸브의 주접점을 가스탱크 외부에 배치된 구동장치에 의하여 전달기구에 개재하여 접속 또는 분리조작하는 것에 있어서, 진공밸브의 가동단자에 구동장치의 조작력을 전달하는 구동로드를 설치하여 이 구동로드를 가스탱크에서 벨로즈를 개재하여 인출한 것이다.

Description

가스절연 개폐장치

제1도 내지 제3도는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 가스개폐 장치를 도시한 단면도.

제4도는 종래의 가스개폐 장치를 도시한 단면도.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 진공밸브2 : 진공탱크

2A : 절연탱크2B,2C : 진공밀봉구

3 : 고정접촉자4 : 가동접촉자

5 : 고정단자6 : 가동단자

7,18,34,36 : 가스탱크9A,9B : 관통부싱

10 : 리이드12 : 절연로드

13,29 : 전달기구14,25,30,32,41 : 구동로드

15 : 레버16 : 회전축

17 : 진공밀봉 벨로즈31 : 고정축

40 : 중공원통

본 발명은 가스탱크내에 진공밸브를 이용한 진공차단기나 진공개폐기등을 수납한 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

제4도는 종래의 가스절연 개폐장치를 도시한 단면도이며, 진공밸브(1)는 절연탱크(2A)와 양단의 진공밀봉구(2B),(2C)로 이루어진 진공탱크(2)내에 고정접촉자(3)와 가동접촉자(4)로 이루어진 주접점을 수납하고, 고정접촉자(3), 가동접촉자(4)에는 고정단자(5), 가동단자(6)의 한쪽단이 각각 부착되고 고정단자(5)의 다른쪽 단은 진공밀봉 상태로 고정되고, 가동단자(6)의 다른쪽 단은 가동을 위해 진공탱크(2)의 외부로 나와 있다. 진공밸브(1)는 대기압 이상의 가스압을 가진 SF₆가스가 가득채워진 가스탱크(7)에 수납되고 고정단자(5)는 제1 주회로도체(8)를 개재하여 관통부싱(9A)에 도전 접속되어 있다. 한편, 가동단자(6)는 가동성 리이드(10) 및 제2 주회로도체(11)를 개재하여 또 하나의 관통부싱(9B)에 도전 접속되는 동시에, 절연로드(12)를 개재하여 가동접촉자(4)를 축방향으로 개폐동작시키기 위한 구동력을 전달하는 전달기구(13)에 연결되어 있다. 이 전달기구(13)는 절연로드(12)에 고정된 구동로드(14)와, 이 구동로드(14)에 연결된 레버(15)와, 이 레버(15)의 일단에 고정된 회전축(16)으로 구성되며 이 회전축(16)은 회전이 자유롭게 가스밀봉된 상태에서 가스탱크(7) 외부의 대기중에 설치된 도시하지 않는 구동장치에 연결되어 있다.

이와같이 하여 구성된 가스절연 개폐장치는 차단기나 개폐기로서의 진공밸브가 매우 소형이므로 장치전체를 콤팩트하게 구성할 수가 있다. 관통부싱(9A)(9B)은 각각 제1, 제2 주회로도체(8), (11)의 전류를 가스탱크 혹은 케이블실로 도출하기 위한 것이다. 또한 제4도의 단면도는 단상으로된 주회로의 구성을 도시하고 있으나, 개폐장치는 통상 3상구성이며 그 경우 가스탱크(7)에는 3상분의 주회로가 수납되어 있으며, 제4도와 동일구성의 것이 도면에서 수직방향으로 상간(相間)의 절연거리를 두고 2상분 병설되어 있다.

진공밸브의 가동단자(6)를 진공탱크(2)로부터 진공밀봉한 상태로 인출하는 구성은 축방향으로 신축이 자유로운 자바라 형상의 금속제 진공밀봉 벨로즈(17)이며, 이것은 가동단자(6)의 외주에 동축으로 배치되어 그 한쪽단이 가동단자(6)에 밀봉상태로 용접되고 다른쪽단은 진공탱크(2)의 진공밀봉구(2C)의 개방부(19)에 밀봉상태로 용접되어 있다. 이 진공밀봉 벨로즈(17)에 의해 주접점 개폐시에 가동단자(6)가 진공상태로 유지된 상태로 축방향으로 이동하는 것을 흡수할 수가 있다.

제5도는 제4도의 A-A 위치에서의 가스밀봉 구성부분의 단면도이며, 회전축(16)이 가스탱크(7)에 용접된 중공원통(21)에 쿠션링(22), 가스시일링(23), 베어링(24)을 개재하여 배치되며, 회전축의 한쪽단(16A)은 가스중에서 레버(15)의 일단에 고정되고, 회전축의 타측단(16B)은 대기중에서 도시하지 않은 구동장치에 연결되어 있다. 또한 회전축의 한쪽단(16A)은 제5도의 좌측으로 더 연장하여, 다른 2상(相) 레버의 각단에도 고정되고, 회전축(16)에 구동장치에 의해 회전토오크를 부여하면 레버(15)는 다른상(他相)의 레버와 동시에 그 각도를 바꾸어 제4도에 도시한 2점쇄선레버(15A)의 위치로 이동하여 구동로드(14)를 개재하여 가동접촉자(4)를 다른상의 것과 동시에 개폐이동한다.

제5도에 있어서, 베어링(24)에 의해 회전축(16)을 회전이 자유롭게 하고, 가스시일링(23)은 링형상의 고무재로 되며, 내부에 회전축(16)을 반경방향으로 체결하는 링스프링을 구비하여 회전하는 회전축(16)의 표면과 중공원통(21)의 내면과 접하는 것에 의해 가스가 밀봉되어 있다. 쿠션링(22)은 예를들면 불소지수로 되며, 회전축(16)의 반경방향으로의 진동을 방지하도록 되어 있다.

또한 가스탱크(7)의 내압은 통상대기압을 수(數)기압 상회하는 정도이며, 한쪽 진공탱크(2)의 내부는 높은 진공을 유지하여야만 하므로 가스탱크(7)의 가스밀봉은 진공탱크(2)의 진공밀봉에 비하여 그만큼 심하지 않으므로, 이 시일부도 상기와 같은 고무패킹방식을 채용하고 있다.

그런데, 전술한 바와같은 가스절연 개폐장치에 있어서는, 가스탱크내의 가스압에 의해 진공밀봉 벨로즈가 진공밸브축으로 신축하고자 하므로 그 신축분량이 주접점의 열리는 것에 대한 반항력으로서 구동장치에 가해지는 결점이 있었다.

즉, 가스탱크내의 SF₆가스는 통상대기압보다 높은 가스압으로 밀봉되고, 그 가스압이 진공밸브에 가해지므로 진공밀봉 벨로즈가 진공밸브의 내부를 향하여 축방향으로 신장하려고 하며 가동단자를 개재하여 가동접촉자가 고정접촉자를 압접하는 힘이 작용한다. 따라서 주접점을 열기 위하여 필요한 힘은 가스탱크내의 가스압이 높을수록 커지며 구동장치는 진공밸브를 열때의 구동력으로서 가스탱크의 가스압에 의한 반항력이 가해지는 것을 고려하여 보다 큰 구동력을 갖는것이 사용되었다. 또 가스탱크 내부에서 단락사고가 발생하였을 경우에는 가스탱크의 가스압이 아크방전에 의하여 일시적으로 상승하지만, 그때는 더욱 그 반항력이 증가하여 진공밸브의 차단속도가 저하되거나 차단불능으로 될 가능성도 있었다. 특히 그 단락사고에 의한 가스압의 승상치는 불안정하므로 진공밸브의 열림특성에 균일하지 못함이 발생한다.

본 발명의 목적은 대기압 이상의 가스압을 갖는 절연가스를 봉입한 가스탱크내에 진공밸브를 수납한 가스절연 개폐장치에 있어서 절연가스의 가스압이 진공밸브의 주접점의 열림동작에 바람직하지 않은 작용을 하지 못하게 한 가스절연 개폐장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 진공탱크내에 고정접촉자와 가동접촉자로 이루어지는 주접점을 수납함과 동시에 상기 가동접촉자에 한쪽단이 고정부착된 가동단자를 상기 진공탱크에서 진공밀봉 벨로즈를 통해 끌어내어 이루어지는 진공밸브를 대기압 이상의 가스압을 갖는 절연가스로 채워진 가스탱크 내에 수납하고, 상기 진공밸브의 주접점을 상기 진공밸브의 주접점을 상기 가스탱크 외부에 설치된 구동장치에 의해 절단기구를 통하여 접속 또는 분리조작하는 것에 있어서, 상기 진공밸브의 가동단자에 구동장치의 조작력을 전달하는 구동로드를 설치하여, 이 구동로드를 상기 가스탱크에서 가스밀봉 벨로즈를 통해 끌어냄과 동시에, 이 가스밀봉 벨로즈의 유효 수압면적을 상기 진공탱크를 밀봉하는 진공밀봉 벨로즈의 그것보다 크게하고 있다.

그리고 상기 가스탱크를 밀봉하는 가스밀봉 벨로즈가 가스탱크의 내측을 향하여 돌출하도록 부착된 중공원통(中空圓筒)의 내측에 부착시켜서 된 것이다.

본 발명의 구성에 의하면, 진공밸브의 가동단자에 조작력을 전달하는 구동로드가 가스탱크에서 벨로즈를 개재하여 인출되어 있으므로, 가스탱크의 가스압과 대기압의 차압에 의해 가스밀봉 벨로즈를 개재하여 구동로드를 대기측으로 밀어 내려고 하는 힘이 작용하므로, 가동단자를 진공밸브 측으로 밀어넣고자 하는 힘이 경감되어 주접점을 열고자할때 구동장치에 작용하는 반항력이 작게 된다.

그리고 가스탱크를 밀봉하는 벨로즈의 유효수압면적을 진공탱크를 밀봉하는 벨로즈의 그것보다 크게 하는것에 의하여 벨로즈가 받게되는 단위차압에 대해 전자의 쪽이 후자보다 신축하려고 하는 분량이 커지고, 가스압에 의하여 가동단자를 진공밸브측으로 밀어넣으려고 하는 힘이 거의 없어지던가 혹은 역으로 가동단자에 진공밸브에서 인출하고저 하는 힘이 작용하려고 하고 있고, 주접점을 열때의 구동장치가 필요로하는 구동력을 큰 폭으로 작게 할 수 있다.

그리고, 가스탱크를 밀봉하는 가스밀봉 벨로즈를 중공원통내에 부착하는 구성으로 한 것에 의해, 가스탱크 내부에서 단락사고가 발생하였을 경우에 가스중의 섬락(閃絡)에 의한 충격파가 발생하여도 중공원통이 장벽역할을 하여 가스밀봉 벨로즈가 직접 그 충격파를 받지 않게 되므로, 가스밀봉 벨로즈의 손상을 방지한다.

본 발명은 실시예에 의하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 따르는 가스절연 개폐장치를 도시한 단면도로서, 구동로드(25)의 외주에 동축으로 축방향으로 신축이 자유로운 자바라형 금속제 가스밀봉 벨로즈(26)가 설치되고, 이 가스밀봉 벨로즈의(26)의 한쪽단은 구동로드(25)에 밀봉상태로 용접되는 동시에, 그 다른쪽단은 가스탱크(18)의 개방부(27)에 플랜지(28)를 개재하여 밀봉상태로 부착되며 구동로드(25)가 대기중에서 회전축(16)을 개재하여 도시하지 않은 구동장치에 연결된 구성으로 되어 있으며, 기타의 구성은 제4도의 종래장치와 동일하므로, 종래의 장치와 동일부분에는 동일부호를 사용하는 것에 의하여 상세한 설명은 생략한다.

제1도에 있어서, 플랜지(28)는 가스탱크(18)의 내벽에 돌출하는 볼트에 의해 고무로된 O링을 개재하여 가스밀봉으로 부착되고 이 플랜지(28)에 가스밀봉 벨로즈(26)가 밀봉상태로 용접되어 있다.

가스탱크(18)의 가스압과 대기압의 차압에 의해 가스밀봉 벨로즈(26)를 개재하여 구동로드(25)를 대기측으로(제1도에서는 우측으로)밀어내고자 하는 힘이 작용하므로, 가스압이 가동단자(6)를 진공밸브(1)측으로 밀어넣고자 하는 힘이 경감되어 주접점을 열때 구동장치에 작용하는 가스압에 의한 반항력이 작게 된다.

제1도의 가스밀봉 벨로즈(26)의 구성은 구동로드(25)와 용접되어 있는 곳이 가스탱크(18)의 내측에 있으나, 가스밀봉 벨로즈(26)를 좌우역방향으로 부착하여 가스탱크(18)의 외측에서 구동로드(25)에 용접하고, 가스밀봉 벨로즈(26)가 가스탱크(18)에 돌출된 구성으로 되어 있더라도 상기 반항력을 작게하는 기능은 변하지 않으며, 가스밀봉 벨로즈(26)의 축방향 길이만큼 가스탱크(18)를 축소할 수도 있다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스절연 개폐장치의 단면도로서, 전달기구(29)가 절연로드(12)에 부착된 구동로드(30)와, 이 구동로드(30)에 한쪽단이 연결되어 중간이 고정축(31)에 의해 지지되고 다른쪽단이 구동로드(32)에 연결된 V자형 레버(33)와, 가스탱크(34)의 개방부(35)를 관통하여 레버(15)에 연결되는 구동로드(32)를 구비한다.

상기 구성이 제1도의 것과 다른점은 진공밀봉 벨로즈(17)와 가스밀봉 벨로즈(26)의 축방향이 서로 90도 다르게 된 것 뿐이며, 이 각도는 전달기구(29)가 링크기구를 구성하는 한 어느 각도에 있어서도 구동장치에 작용하는 반향력의 경감은 변하지 않는다.

진공밀봉 벨로즈(17) 또는 가스밀봉 벨로즈(26)의 차압에 의한 신축의 정도는 자바라형상을 한 신축부의 평균직경(요철로 되는 동체의 최대외경과 최소내경의 평균치)에 의해 대략 결정되며, 신축부의 축방향 길이에는 그다지 영향받지 않는다. 이것은 평균직경이 클수록 축방향으로 작용하는 차압의 면적이 증가하기 때문이다. 엄밀하게는 평균직경 이외에도 자바라형 신축부의 요철형상이나 금속재료의 경로, 관통하는 로드의 굵기 등에 의해서도 달라지지만, 평균직경이 클수록 단위차압에 의한 신축량은 크게 되는 것으로 생각하여도 무방하다.

따라서 가스밀봉 벨로즈(26)의 평균직경을 결과적으로 유효수압면적을 진공밀봉 벨로즈(17)의 그것과 동일한 크기로 하는것에 의하여 양자의 벨로즈는 받게되는 단위차압에 대하여 신축하고자 하는 양이 같으므로, 가동단자(6)에는 대기압에 의해 진공밸브측으로 밀어넣으려고 하는 힘만이 작용하여 주접점을 열 때 구동장치에 걸리는 반항력은 가스탱크의 가스압에 의존하지 않게 되며, 절연사고에 의해 가스압이 일시적으로 상승하더라도 진공밸브(1)는 항상 안정된 열림특성을 발휘할 수가 있다. 또 가스탱크의 SF₆가스봉입압력을 높혀도 구동장치의 구동력을 전혀 변경할 필요가 없다.

또 가스밀봉 벨로즈(26)의 평균직경을 진공밀봉 벨로즈(17)의 그것보다 크게 하는 것에 의하여 양자의 벨로즈가 받게 되는 단위차압에 대하여 전자의 것이 후자보다 신축하고자 하는 양이 크게 된다. 가스밀봉 벨로즈(26)가 받게 되는 차압쪽이 진공밀봉 벨로즈(17)가 받게 되는 차압보다도 항상 대기압분만큼 적으므로 그 대기압분, 즉 1기압분량 만큼 진공밀봉 벨로즈(17)의 그것보다 가스밀봉 벨로즈(26)의 신축량이 많아지도록 가스밀봉 벨로즈(26)의 평균직경을 크게하여 두는 것에 의하여 양자의 벨로즈는 신축하고자 하는 양이 같게 되므로, 가스압에 의해 가동단자(6)를 진공밸브측으로 밀어넣으려고 하는 힘을 상쇄할 수가 있다. 가스밀봉 벨로즈(26)의 평균직경을 더 크게 하는 것에 의하여 가동단자(6)에 역으로 진공밸브(1)로 부터 인출하려고 하는 힘이 작용하여 주접점을 열때에 구동장치가 필요로 하는 구동력을 대폭적으로 작게할 수가 있다.

제 3도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 가스절연 개페장치의 단면도로서, 가스탱크(36)의 개방부(37)에 가스밀봉 벨로즈(38)를 부착하는 구성이 가스밀봉 벨로즈(38)의 외경보다 큰 내경을 가지며 축방향의 한쪽단이 가스탱크(36)의 개방부(37)에 플랜지(39)를 개재하여 밀봉상태로 가스탱크(36)의 내측을 향하여 돌출하도록 부착된 중공원통(40)을 구비하며, 이 중공원통(40)내에 가스밀봉 벨로즈(38)을 삽입하고, 구동로드(41)에 용접된 가스밀봉 벨로즈의 한쪽단(38A)은 대기측을 향해 배치되며 가스밀봉 벨로즈의 타측단(38B)은 중공원통(40)의 돌출선단 플랜지(42)에 용접된 구성으로 되어 있으며, 그외 다른 구성은 제 1도와 동일하다.

제 3도에 있어서, 플랜지(39)는 가스탱크(36)의 내벽에 돌출하는 볼트에 의해 고무로 된 O링을 개재하여 가스밀봉으로 부착되며, 돌출선단(42)는 가스밀봉 벨로즈(38)가 용접된 후에 중공원통(40)에 용접된다.

제3도에 있어서, 가스밀봉 벨로즈(38)를 중공원통(40)을 개재하여 가스탱크(36)의 개방부에(37)에 부착하는 구성으로 한 것에 의하여, 가스탱크(36)의 내부에서 단락사고가 발생하였을 경우에 가스중의 섬락에 의한 충격파가 발생하더라도 중공원통(40)이 장벽역활을 하여 가스밀봉 벨로즈(38)가 직접 그 충격파를 받지 않게 되므로, 가스밀봉 벨로즈(38)의 손상을 방지할 수가 있다. 또한 제3도의 구성은 가스밀봉 벨로즈의 한쪽단(38A)이 중공원통(40)내에 배치되어 있으나, 중공원통(40)의 축방향 길이를 짧게 하고, 가스밀봉 벨로즈의 한쪽단(38A)이 왼쪽으로 돌출하여 중공원통(40)의 외측에 배치되어도 중공원통(40)이 충격파의 장벽 역할을 하는 기능은 변하지 않으며 가스밀봉 벨로즈(38)의 축방향 길이만큼 가스탱크(36)를 축소할 수도 있다.

본 발명은 전술한 바와같이 진공밸브의 가동단자에 그 조작력을 전달하는 구동로드가 가스탱크에서 벨로즈를 개재하여 인출되어 있으므로 가동단자를 진공밸브측으로 밀어넣으려고 하는 힘이 경감되어 주접점을 열때에 구동장치에 작용하는 반항력은 그 분량만큼 작고, 따라서 구동장치도 작게하는 가스절연 개폐장치를 제공할 수 있다.

그리고 가스밀봉 벨로즈의 유효수압 면적을 진공밀봉 벨로즈의 그것보다 크게 한것에 의하여 가스탱크의 가스압에 의해 가동단자를 진공밸브측으로 밀어 넣으려고 하는 힘이 거의 없어지거나 혹은 역으로 가동단자에 진공밸브로부터 인출하려고 하는 힘이 작용하도록 할 수가 있고, 주접점이 열릴때에 구동장치가 필요로 하는 구동력을 대폭적으로 작게할 수가 있으며 구동장치의 콤팩트화가 가능하게 된다.

그리고 가스밀봉 벨로즈를 중공원통내에 부착하는 구성으로 한 것에 의하여 가스탱크의 내부에서 단락사고가 발생하였을 경우에 가스중의 섬락에 의한 충격파가 발생하더라도 가스밀봉 벨로즈가 손상을 전혀 받지 않는 장치를 제공할 수가 있다.

Claims

진공탱크(2)내에 고정접촉자(3)와 가동접촉자(4)로 이루어지는 주접점을 수납함과 동시에 상기 가동접촉자(4)에 한쪽단이 고정부착된 가동단자(6)를 상기 진공탱크에서 진공밀봉 벨로즈(17)를 통해 끌어내어 이루어지는 진공밸브(1)를 대기압 이상의 가스압을 갖는 절연가스로 채워진 가스탱크(18)(34)내에 수납하고, 상기 진공밸브의 주접점을 상기 가스탱크 외부에 설치된 구동장치에 의해 전달기구를 통하여 접속 또는 분리조작하는 것에 있어서, 상기 진공밸브(1)의 가동단자(6)에 구동장치의 조작력을 전달하는 구동로드(25)(30)(32)를 설치하여, 이 구동로드를 상기 가스탱크에서 가스밀봉 벨로즈(26)를 통해 끌어냄과 동시에, 이 가스밀봉 벨로즈(26)의 유효 수압면적을 상기 진공탱크를 밀봉하는 진공밀봉 벨로즈(17)의 그것보다 크게 하고 있는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
진공탱크내(2)에 고정접촉자(3)와 가동접촉자(4)로 이루어지는 주접점을 수납함과 동시에 상기 가동접촉자에 한쪽단이 고정 부착된 가동단자(6)를 상기 진공탱크에서 진공밀봉 벨로즈(17)를 통해 끌어내어 이루어지는 진공밸브(1)를 대기압 이상의 가스압을 갖는 절연가스로 채워진 가스탱크내(36)에 수납하고, 상기 진공밸브의 주접점을 상기 가스탱크 외부에 설치된 구동장치에 의해 전달기구를 통하여 접속 또는 분리조작하는 것에 있어서, 상기 진공밸브(1)의 가동단자(6)에 구동장치의 조작력을 전달하는 구동로드(41)를 설치하여, 이 구동로드(41)를 상기 가스탱크(36)에서 가스밀봉 벨로즈(38)를 통해 끌어냄과 동시에, 이 가스밀봉 벨로즈(38)를 가스탱크(36)의 내측을 향해 돌출하도록 부착시킨 중공원통(40)의 내측에 부착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.