KR0146092B1 - 가스절연 부하 개폐기 및 그 개폐기를 이용한 접지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연 부하 개폐기에 관한 것으로, 종래에는 가스개폐기를 개방한 상태에서 충전전류를 방전시키는데 많은 위험부담이 따라 작업자의 안전을 도모하기가 어려웠고, 이에 따라 안전사고가 빈번하게 발생되는 문제가 있었다. 이에 본 발명은 3점 위치 즉, close, open, earth로 전환가능한 전류전달부재를 단일용기의 외부에서 조절가능 하도록 구성하여 접지 및 충전전류의 방전이 간편하게 이루어짐과 아울러 접지작업이 안전하게 이루어져 작업자의 편리를 도모하고, 작업에 따른 위험부담을 덜어주도록 한 효과가 있으며, 또한, 신설 또는 증설된 지중케이블의 포설상태를 간편하게 테스팅할 수 있도록 한 것이다.

Description

가스 절연 부하 개폐기

제1도는 선로의 보수, 점검 또는 일정한 지점에서 선로분기작업을 할 경우의 계통도.

제2도는 선로 개·보수 및 점검시의 작업 순서도로서,

(a)는 개폐기가 개방된 상태도.

(b)는 충전유무를 점검하는 상태도.

(c)는 접지 및 충전전류가 방전되는 상태도.

(d)는 케이블이 분기된 상태도.

(e)는 선로가 접지된 상태도.

(f)는 선로가 부싱 절연된 상태도.

제3도의 (a)(b)는 종래 가스 다회로 개폐기의 정면도 및 측면도.

제4도는 종래 개폐기의 회로도.

제5도는 종래 개폐기의 동작상태도.

제6도의 (a)(b)는 종래 개폐기의 접속재 단말 키트(kit)의 결합상태도 및 분해상태도.

제7도는 종래 접속재 단말 키트에 의한 방전동작을 보인 것으로,

(a)는 절연캡이 제거되는 상태도.

(b)는 접지엘보를 삽입하는 상태도.

제8도는 본 발명에 의한 가스절연 부하 개폐기의 외관사시도.

제9도 및 제10도는 본 발명 개폐기의 정면도 및 측면도.

제11도는 본 발명 개폐기의 회로도.

제12도는 본 발명 개폐기의 종단면도.

제13도는 제12도의 A-A'단면도.

제14도는 본 발명 개폐기의 전류전달부재의 종단면도.

제15도는 본 발명 개폐기의 전류전달부재의 실린더와 피스톤의 분해된 상태의 단면도.

제16도는 본 발명에 의한 무빙 아암의 단면도.

제17도는 본 발명 개폐기에 의한 전류의 개폐 및 접지상태를 보인 것으로,

(a)는 전류의 공급상태도.

(b)는 전류의 차단상태도.

(c)는 접지상태도.

제18도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 접속재 단말 키트의 결합상태도 및 분해상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15:조작핸들 16:접속재 단말 키트

17:접지붓싱 18:그라운드 러그

19,19':고정접점 20,20':고정접점대

21:이동접점 21a:슬릿

21b:스프링 21c:이동접점의 외주연부

22:이동접점대 23:절연캡

23a:돌출부 23b:절연캡의 중공

24:메탈 피스톤 24a:메탈 피스톤의 내주연부

25:실린더 26:무빙 아암

27:메인 샤프트 28:몰드 콘 or 어스 와이어

31:개폐기 본체 34:전류 개폐 및 접지 수단

35:주회로부싱 38:접지부스바

39:형강도체 40:동스프링

41:슬라이딩접점 41a:슬릿

41b:돌기부 41c:스프링

42:메인부스바 43:절연체

본 발명은 대략 23KV 지중배선로에서 지상에 설치되어 선로분기, 선로구분용으로 사용되는 SF₆가스와 같이 불확성, 비착화성의 성질을 가진 가스를 사용하는 절연 다회로 부하 개폐기로서, 특히 케이블의 잔류 충전전류를 안전하게 방전시킬 수 있도록 하기 위하여 용기(Tank)내에서 접지(Earth)가 이루어지도록 한 가스절연 부하 개폐기에 관한 것이다.

본 발명 기술은 주요 도심부 및 주변 간선도로의 송배전 계통상 적합한 위치에 설치되어 광범위한 수용가(受用家)에 전력을 공급(close or on) 또는 중단(open or off) 할 수 있으며, 전력회사의 계획에 의해서 또는, 불의의 사고에의해 정전 복구 작업이 요구될 때는 일정구간을 차단하는 작업에 사용되는 차단기의 역할을 담당하는 것이다.

이때, 지중선로에 포설된 케이블의 긍장 거리(the length of underground cable)를 감안한다면 반드시 정전 복구작업 전에 접지 작업(earthing operation)이 우선되어야 하는 바, 이러한 접지 작업을 위해서 본 발명은 최대한 작업자의 안전성을 보장하고, 나아가 신설 또는 교체된 지중 고압케이블의 포설상태를 별도의 추가 작업을 하지 않고 직접 테스팅하도록 한 것이다.

일반적으로 선로의 보수, 점검 또는 증설 작업시에 가장 중요한 요소는 작업자의 안전을 도모하는 것인데, 종래의 가스 부하 개폐기에서는 이를 보장하지 못한 결함이 있었다.

이는 종래의 가스 부하 개폐기가 전력의 공급 및 차단을 주목적으로 제작된 투-포지션(2-posion)방식 즉, close or open 방식에 한정된 구조이기 때문에, 항시 작업자에게 사고에 의한 위험부담을 주는 케이블의 잔류 전류의 처리를 접속 말단을 이용한 기중(氣中)방전 형태를 취할 수 밖에 없었다.

제1도는 선로의 보수, 점검 또는 선뢰 분기작업시의 계통도이고, 제2도는 이러한 선로 보수 및 점검시의 작업순서도로서, 이에 도시한 바와 같이, 선로의 분기작업시에 개폐기 A의 스위치 S₁와, 개폐기 B의 스위치 S₂를 개방하면 (제2도의 a), 투입(close)을 방지하도록 인터록킹된 상태에서 충전유무를 점전하게 되고 (제2도의 b), 접지 및 충전전류의 아크방전을 실시하며 (제2도의 c), 케이블을 분기한 후(제2도의 d), 분기된 케이블을 접지함으로써(제2도의 e), 부싱으로 절연하는(제2도의 f)공정을 거쳐야 했다.

이와 같이 종래에는 접지작업이 완료되기 전까지는 활선상태(충전상태)로 간주하여 신중하게 작업이 이루어질 것을 요구하고 있는데, 숙련된 작업자들도 무의식적으로 케이블의 아크방전 작업 중 종종 사고를 유발하는 문제가 있다.

이를 종래 가스 부하 개폐기의 구성인 제3도 내지 제5도를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

종래의 가스 부하 개폐기는 개폐기 본체(1)의 전면에 설치되어 있는 조작 핸들(4)의 조작에 의해 차단부가 스위칭되면, 주회로붓싱(5)에 접속되어 있는 고정접점(6)에 이동접점(7)이 삽입 또는 이탈되어 주회로붓싱(5)을 통해 개폐기 본체(1)의 외부로 연결된 선로가 접속재 단말키트(2)를 통해 케이블(3)로 들어오거나 빠져나가게 되는 구조이다. 제5도의 (a)는 선로가 폐회로를 형성한 상태(close) 즉, 이동접점(7)이 고정접점(6)에 삽입된 상태이고, 제5도이 (b)는 선로가 개회로를 형성한 상태(open) 즉, 이동접점(7)이 고정접점(6)에서 이탈된 상태를 보인 것이다.

한편, 제6도의 (a),(b)는 상기 접속재 단말 키트(2)가 조립되어 있는 상태및 분해된 상태를 보인 도면이다.

그리고 제7도는 충전전류를 방전시키기 위한 접지엘보의 삽입 동작을 나타낸 것으로서, a도면은 절연캡이 제거되는 상태를 보인 것이고, b도면은 접지엘보를 삽입하는 상태를 보인 도면이다. 즉, 도면에서 보는바와 같이, 보수 및 점검, 증설작업과 같은 작업상의 이유로 개폐기를 차단할 때, 조작자의 안전을 위해 절연 스틱(13)을 이용하여 절연캡(12)을 제거한 후, 접지엘보(14)를 순간적으로 삽입 및 이탈시켜줌으로써 케이블의 충전전류를 아크방전시키도록 하고 있다.

제6도 및 제7도에서의 미설명 부호 8은 엘보 커넥터, 9는 접속단자, 10은 케이블 어댑터, 11은 접속 플러그이다.

이상에서와 같이, 종래의 가스개폐기는 개폐에 따른 두가지 위치(2-position) 조작 방식이므로 필요에 따라 개방한 후, 케이블(3)의 접지시 케이블(3)의 말단에 접속재(2)를 통한 기중 아크방전을 실시하기 때문에 사고의 대비하여 작업의 신중함이 요구되는 어려움이 있다.

또, 이러한 사고를 방지하기 위하여 케이블의 충전전류를 아크방전시키는 작업시 절연 스틱을 이용하여야 하는 추가적인 작업이 필요하게되는 번거로움이 있었다.

이상에서와 같이 종래의 정전 복구 작업은 접지 형태가 기계적으로 완벽하다고 할 수 없기 때문에 작업자에게 항시 위험부담이 따르는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 충전전류를 아크방전시키지 않고 개폐기 본체 내에서 전로의 투입 및 개방 뿐만아니라 개방후에 접지까지도 일괄적으로 처리할 수 있도록 하여 작업자의 안전을 확실하게 도모하도록 한 가스 절연 부하 개폐기를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 단일 용기로 이루어지는 개폐기 본체와; 상기 본체의 전면에 형성되어 개폐상태를 조절하는 조작 핸들과; 상기 본체의 전면으로 투입되는 선로의 수만큼 형성되는 주회로 붓싱과; 상기 주회로붓싱의 일측에 형성되는 접지 붓싱과; 상기 각각의 주회로붓싱 및 접지붓싱과 연결되어 상기 조작 핸들의 조절에 의해 가스충진상태에서 전류의 공급 및 중단과 아울러 접지기능을 수행하는 전류 개폐 및 접지 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 가스절연 부하 개폐기가 제공되어 달성된다.

본 발명에 의한 가스절연 부하 개폐기는 개폐기 본체인 단일 용기 내부에서 전로의 개폐작업은 물론, 잔류하는 전류의 접지작업이 이루어지도록 하는데 특징이 있는 것으로 이러한 가스절연 부하 개폐기의 일실시례를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명 개폐기의 일실시례는 개폐기의 사시도인 제8에 도시한 바와 같이, 단일 용기인 개폐기 본체(31)의 전면으로 수 개의 조작핸들(15)이 양쪽에서 조작가능하도록 설치되어 있고, 상기 조작핸들(15)의 하측에는 선로가 연결되는 다수 개의 주회로 붓싱(35)이 설치되어 있고, 상기 주회로 붓싱(35) 마다의 일측에는 각각 접지 붓싱(17)이 설치되어 있다.

또한, 상기 주회로 붓싱(35)의 상측에는 본체(31)의 내부를 들여다보면서 조작핸들(15)을 구동시키기 위한 투시창(29)이 형성되어 있다. 미설명 부호 32는 필 밸브(Fill valve), 33은 압력 게이지이다.

또한, 제9도 및 제10도는 제8도의 개폐기에 접속재 단말 키트를 접속시킨 상태의 정면도 및 측면도로서, 부호 16은 접속재 단말 키트이고, 18은 그라운드 러그(Ground Lug)이며, 28은 몰드콘(Mold Cone) 또는 어스 와이어(Earth Wire)이다.

제11도는 본 발명에 의한 개폐기의 회로 구성을 간략하게 도시한 도면으로서, 제4도에 도시한 종래 기술에 의한 개폐기의 회로 구성도와 비교하여 개폐기의 내부에서 세 가지 위치(3-position) 즉, close ↔ open ↔ earth로 조절할 수 있는 것이 본 발명의 특징이라고 하겠다.

제12도는 제8도에 도시한 사시도를 종방향으로 절단하여 보인 단면도로서, 조작핸들(15)에 연결된 본 발명의 전류 개폐 및 접지 수단(34)이 주회로 붓싱(35)과 연결된 상태를 알 수 있다. 부호 38은 접지부스바를 보인 것이다.

제13도는 제12도의 A-A'선 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 구성요소인 전류 개폐 및 접지 수단(34)은 전류를 공급하는 전류공급용 고정접점(19)과, 전류를 방전시키는 접지용 고정접점(19')과, 상기 전류공급용 고정접점(19)과 접지용 고정접점(19') 사이를 이동하여 전류를 개폐시킴과 아울러 접지시키도록 한 전류전달부재로 구성되어 있다.

이러한 전류 개폐 및 접지 수단(34)을 제14도 내지 제16도와, 상기 전류 개폐 및 접지 수단(34)을 보다 확대하여 도시한 제17도의 (b)를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

개폐기 본체(31)의 전면에 조작가능하도록 설치된 조작핸들(15)은 본체(31)의 내부에 메인샤프트(27)와 회전가능하게 연결되어 있으며, 상기 메인샤프트(27)에는 무빙 아암(26)이 결합되어 있다.

또한, 상기 무빙아암(26)이 설치되는 절연체(43)에는 상기 전류공급용 고정접점(19)과, 접지용 고정접점(19')이 고정되는 고정접점대(20)(20')가 설치되어 있고, 타측에는 형강도체(39)가 형성되어 있다.

상기 형강도체(39)의 내측에는 내부에 슬라이딩접점(41)이 형성되어 있는 실린더(25)가 설치되어 있고, 상기 실린더(25)에는 메탈 피스톤(24)이 슬라이딩접점(41)의 내측으로 왕복가능하게 설치되어 있다. 또한, 상기 메탈 피스톤(24)의 내측에는 이동접점(21)이 형성되어 있다.

한편, 상기 피스톤(24)의 상단부에는 절연캡(23)이 결합되어 있으며, 이 절연캡(23)의 외주부에는 돌출부(23a)가 형성되어 있어 제16도에서와 같이, 상기 무빙 아암(26)의 홈부(26a)가 이 절연캡(23)의 돌출부(23a)에 형합되어 무빙 아암(26)과 상기 절연캡(23)이 결합되어 있다.

상기 슬라이딩접점(41)은 제15도에 도시한 바와 같이, 메탈 피스톤(24)이 접촉되는 부위에 다수 개의 슬릿(41a)이 형성되고, 슬릿(41a)의 상단부에는 돌기부(41b)가 형성되며, 이 돌기부(41b)의 하측으로 스프링(41c)이 설치되어 있다.

또한, 상기 이동접점(21)에는 외주부에 길이방향으로 다수개의 슬릿(21a)이 형성되고, 수 개의 스프링(21b)이 장착되어 있다.

상기 메탈 피스톤(24)은 내주연부(24a)가 탭가공되어 있고, 상기 이동접점(21)은 하측 외주연부(21c)가 탭가공되어 있어 이동접점(21)이 메탈 피스톤(24)의 내주부에 결합된다.

상기 형강도체(39)는 제14도에 도시한 바와 같이, 내면 일정부위에 고정돌부(39a)가 형성되고, 상기 고정돌부(39a)에 상기 형강도체(39)와 슬라이딩접점(41)을 연결하는 동스프링(40)이 기재되어 있다.

또한, 제13도에서 보는 것처럼, 상기 형강도체(39)의 일측에는 이동접점대(22)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명에 의한 가스절연 부하 개폐기의 동작을 설명한다.

본 발명 가스절연 부하 개폐기는 전로의 개폐기능에 접지기능이 추가된 것으로, 평상시에는 전로가 닫힌상태(close)로서, 전류전달부재가 전류공급용 고정접점(19)과 연결된 상태이다. 이때, 제10도에서와 같이, 조작핸들(15)을 사용하여 접지 붓싱(17)과 그라운드 러그(18) 사이에 몰드콘 또는 어스 와이어(28)로 접지가 이루어져 있어야 한다.

즉, 제17도 (a)에서와 같이, 전류공급용 고정접점(19)이 절연캡(23)의 중공(23b)에 삽입되어 이동접점(21)과 연결되어 잇고, 상기 이동접점(21)은 메탈 피스톤(24)과, 실린더(25)에 의해 상기 이동접점대(22)와 연결되어 주회로부싱(35) 및 접속재 단말 키트(16)와 연결되어 있는 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 close 상태에서 open 상태로 전환하기 위해 조작핸들(15)을 동작시켜 메인샤프트(27)를 회전시켜주면, 메인샤프트(27)의 회전으로 인해 무빙아암(26)이 도면에서 반시계방향으로 회전되면서 무빙아암(26)과 결합되어 있는 절연캡(23)은 시계방향으로 회전되어 제17도 (b)에 도시한 바와 같이, 실린더(25)가 동스프링(40)을 중심으로 회전됨으로써 절연캡(23)과 결합되어 있는 메탈 피스톤(24)과 이동접점(21)이 실린더(25)의 슬라이딩접점(41)의 내측으로 미끌어져 들어가 절연캡(23)에서 전류공급용 고정접점(19)이 이탈된다. 이와 같이 이동접점(21)이 전류공급용 고정접점(19)과 분리되면서 전류의 공급이 차단된다.

이와 같은 open 상태에서 earth 상태로 전환하기 위하여 다시 조작핸들(15)을 동작시켜 메인샤프트(27)가 회전되면, 무빙아암(26)은 반시계방향으로 계속해서 약 45°정도 회전되며, 이에 따라 절연캡(23)은 시계방향으로 회전되어 제17도 (c)에서와 같이, 메탈 피스톤(24)과 이동접점(21)이 다시 실린더(25)의 슬라이딩접점(41)에서 바깥쪽으로 빠져 나오게되며, 동시에 접지용 고정접점(19')이 절연캡(23)의 중공속으로 삽입되어 이동접점(21)과 연결됨으로써 순간적으로 케이블의 충전전류가 방전되어 잔류 전류의 접지가 이루어지는 것이다.

상기 고정접점(19')과 연결된 고정접점대(20')는 제12도에서 보는 것처럼, 접지부스바(38)와 연결되어 접지붓싱(17)을 통해 접지경로가 구성된다.

상기와 같은 접지상태에서 다시 전류의 공급(close)상태로의 전환은 조작핸들(15)을 상기의 설명과 반대방향으로 조작해줌으로써 이동접점(21)이 접지용 고정접점(19')에서 이탈되고, 전류공급용 고정접점(19)과 연결되어 이루어진다.

한편, 본 발명의 접속재 단말 키트(16)는 제18도의 (a),(b)에 도시한 바와 같이, 주회로 붓싱(35)의 삽입되는 엘보 커넥터(8)에 절연플러그(36)와, 절연캡(37)이 차례로 결합되어 있는 구성으로서, 개폐기 본체(31)의 전면에서 외부로 돌출되는 크기가 작아지도록 구성되어 있어 종래에 제6도 (a)에서의 길이(H)보다 훨씬 길이가 짧다.

이러한 구성에서 포설된 지중케이블을 테스팅하고자 할 때는 제17도 (c)의 접지상태에서 몰드콘 또는 접지선(28)을 그라운드 러그(18)에서만 탈착한 상태에서 접지 붓싱(17)의 단부에 시험전압을 인가함으로써 접지 붓싱(17)을 통해 케이블의 시험을 실시할 수 있는 것으로, 종래와 같이 전류의 방전을 위한 위험한 아크방전 작업이 필요치 않게 되어 작업자의 안전을 보장하게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 가스절연 부하 개폐기는 접지 및 충전전류의 방전이 간편하게 이루어짐과 아울러 접지 작업이 안전하게 이루어져 작업자의 편리를 도모하고, 작업에 따른 위험부담을 덜어주도록 한 효과가 있으며, 또한, 신설 또는 증설된 지중케이블의 포설상태를 간편하게 테스팅할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 단일 용기로 이루어지는 개폐기 본체와; 상기 본체의 전면에 형성되어 투입되는 전류의 개폐 및 접지상태를 조절하는 조작 핸들과; 상기 본체의 전면에 설치되어 전류의 개폐 경로를 이루는 주회로 붓싱과; 상기 주회로 붓싱의 일측에 설치되어 전류의 접지 경로를 이루는 접지 붓싱과; 상기 주회로 붓싱과 연결되어 주회로 붓싱을 통해 본체 내부로 전류가 투입되는 전류공급용 고정접점과; 상기 접지 붓싱과 연결되어 접지 붓싱을 통해 본체 내부로 투입된 전류를 방전시키는 접지용 고정접점과; 상기 조작핸들에 의해 회전되는 메인 샤프트와; 상기 메인 샤프트와 결합되어 메인 샤프트의 회전에 연동되는 무빙아암과; 상기 무빙 아암에 가동가능하게 설치되어 무빙 아임의 회전에 의해 상기 전류공급용 고정접점 또는 접지용 고정접점과 선택적으로 연결됨으로써 전류를 투입, 차단 및 접지 시키는 전류전달부재로 구성하여 상기조작 핸들의 조절에 의해 가스충진상태에서 전류의 공급 및 중단과 아울러 접지기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
2. 제1항에 있어서, 상기 전류전달부재는 이동접점대와 연결되는 형강도체와, 상기 형강도체 내에서 회전가능하게 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내부로 이동가능하게 설치되는 메탈 피스톤과, 상기 메탈 피스톤의 상부에 설치되는 절연캡으로 구성된 것을 특징으로 하는 가스 절연부하 개폐기.
3. 제2항에 있어서, 상기 전류전달부재는 절연캡의 양측 외주부에 형성된 돌출부가 무빙암의 내주부에 형성된 홈부에 삽입되어 무빙아암과 결합된 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
4. 제2항에 있어서, 상기 실린더의 내부에는 상기 형강도체와 전기적으로 연결되는 슬라이딩접점이 형성되고, 상기 메탈 피스톤에는 피스톤이 슬라이딩접점 내에서 이동함에 따라 상기 고정접점들과 연결되는 이동접점이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
5. 제4항에 있어서, 상기 슬라이딩접점은 메탈 피스톤이 접촉되는 부위에 다수 개의 슬릿이 형성되고, 슬릿의 상단부에는 돌기부가 형성되며, 이 돌기부의 하측으로 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
6. 제4항에 있어서, 상기 이동접점은 외주부에 길이방향으로 다수개의 슬릿이 형성되고, 소정 부위에 수개의 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
7. 제4항에 있어서, 상기 메탈 피스톤의 내주연부가 탭가공되며, 상기 이동접점의 하측 외주연부가 탭가공되어 이동접점이 메탈 피스톤의 내주부에 결합된 것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.
8. 제4항에 있어서, 상기 형강도체의 내면에 고정돌부가 형성되고, 상기 고정돌부에 상기 형강도체와 슬라이딩접점을 연결하는 동스프링이 개재된것을 특징으로 하는 가스 절연 부하 개폐기.