KR0167544B1 - 개폐기 - Google Patents

Abstract

본원 발명에 따르면 외형 치수를 작게하고, 또한 단락전류 통전시에 생기는 전자력에 수반하는 반력을 충분히 저지할 수 있는 강도를 가지는 개폐기를 제공한다. 이 개폐기는; 케이스와, 상기 케이스에 대향하여 설치한 1쌍의 부싱과, 상기 1쌍의 부싱간에 있어서의 케이스내에 배치되고 개리(開籬)가능한 1쌍의 접촉자를 가지는 차단기와, 상기 차단기를 구동하도록 케이스내에 설치한 조작기와, 상기 차단기의 단부에 각각 일단을 접속하고 타단을 구부려 상기 차단기의 접촉자 개리방향과 직각인 방향에 따라 각각 반대 방향으로 연장하여 상기 부싱에 접속한 도체를 구비하고 있다.

Description

개폐기

제1도는 본 발명의 개폐기의 일실시예의 종단 정면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서 조작기의 구성을 나타낸도.

제4도는 본 발명에 사용되는 조작기의 투입유지기구를 나타낸 정면도.

제5도는 제1도에 나타낸 본 발명의 개폐기에 사용한 차단부를 확대하여 나타낸 종단 단면도.

제6도는 제5도에 나타낸 차단부의 상면도.

제7도 내지 제9도는 차단부의 동작을 나타낸 것으로서,

제7도는 폐로상태를 나타내고,

제8도는 개로개시초기의 상태를 나타내고,

제9도는 개로 후기의 상태로 나타낸도.

제10도는 본 발명의 개폐기의 일실시예를 구비한 배전시스템의 회로도.

제11도 및 제12도는 각각 단락사고 구간 표정시스템에 의한 제10도에 나타낸 배전시스템의 각 기기의 타임챠트.

제13도는 본 발명의 개폐기의 다른 실시예를 나타낸 종단 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이스 1a : 본체

1b : 저판 2 : 절연밀봉용기

3a,3b : 스페이서 4a,4b : 절연케이블

5a,5b : 부싱 6 : 영상변류기

7 ; 변류기 8 : 영상변성기

9a,9b : 고정지지물 10 : 차단부

11,45 : 구멍 12 : 절연노즐

13,14 : 접촉자 15,17 : 피스톤

16 : 실린더 18 : 집전자

20 : 소호실 21,22 : 드로트부

27 : 조작주축 29 : 조작기구

40,42,44,52 : 레버 41,48 : 링크

46 : 핀 47,56 : 플런저

49 : 코일 50 : 스프링

53,54 : 축 55 : 레치부

본 발명은 개폐기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전계통에 사용되는 주상용 개폐기로서 적합한 개폐기에 관한 것이다.

종래의 배전계통에 사용되는 주상용 개폐기로서는, 예를 들면 일본국 특개소 61-99226호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 용기의 동일 수평축선상의 양측에 한쌍의 3상 부싱(bushing)을 각각 설치하고 용기 내의 1쌍의 부싱간에 상기 수평선상을 개폐동작하도록 상별로 절연몰드내에 구성한 차단부를 3상분 설치하고, 이들 각 차단부의양단단자와 1쌍의 부싱간의 전기적 접속에 튜립(tulip)형의 접촉자를 사용한 것이 알려져 있다.

종래의 주상용 개폐기는 상기한 바와 같이 수평으로 배치한 1쌍의 부싱간에 동축방향으로 개폐동작하도록 차단부를 배치하는 구성이었기 때문에 부싱의 축방향으로 길게 되어 있다. 이 때문에 그 지지구조를 견고하게 하여야만 하므로, 배전주상에 배치되는 주상용 개폐기로서는 바람직한 것이 아니었다.

또한 종래의 주상용 개폐기는 지락사고 구간의 표정(標定) 시스템은 고려하고 있었으나 단락사고 구간의 표정(標定)에 대해서는 고려하고 있지 않았다. 이 때문에 단락전류의 차단은 변전소에 설치한 차단기에서 행하고, 주상용 개폐기에는 단락전류가 1초이내 밖에 흐르지 않아 단락전류 통정에 대하여 특별한 처치를 취할 필요는 없었다.

그러나 단락사고 구간의 표정(標定)시스템을 확립하고자 하는 경우에는, 예를 들어 일반적으로는 지락사고구간 표정 시스템을 응용하려고 하면 주상용 개폐기에는 비교적 긴시간(즉 3초정도)동안 단락전류가 흐르는 경우도 생겨, 이 단락전류 통전시에 생기는 전자력에도 견딜 수 있게 하지 않으면 안되나, 현재의 상황에서는 상기한 전자력에 기인하는 반력(反力)을 충분히 견딜 수 있도록 구성되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 외형 치수를 작게 할 수 있는 개폐기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단락전류 통전시에 생기는 전자력에 수반하는 반력을 충분히 저지할 수 있는 강도를 가지는 개폐기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 소전류 영역으로부터 대전류 영역까지 안정된 차단성능을 발휘하는 개폐기를 제공하는데 있다.

따라서 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 개폐기는, 케이스와, 상기 케이스에 대향하여 설치한 1쌍의 부싱과, 상기 1쌍의 부싱간에 있어서의 케이스내에 배치되고 개리(開籬)가능한 1쌍의 접촉자를 가지는 차단기와, 상기 차단기를 구동하도록 케이스내에 설치한 조작기와, 상기 차단기의 단부에 각각 일단을 접속하고 타단을 구부려 상기 차단기의 접촉자 개리(開籬)방향과 직각인 방향에 따라 각각 반대 방향으로 연장하여 상기 부싱에 접속한 도체를 구비하고 있다.

본 발명의 기타의 특징 및 장점은 다음에 설명하면 실시예의 의하여 명백해질 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 개폐기의 종단면 정면도로서, 케이스(1)는 배전주에 지지된다. 이 케이스(1)내에는 차단부(10)가 구성되어 있다. 케이스(1)은 본체(1a)와 저판(1b)으로 이루어지고 저판(1b)은 본체(1a)에 수밀수밀(水密)하게 설치되어 있다. 본체(1a)에는 대략 동일한 수평선상에 1쌍의 부싱(5a,5b)이 설치되어 있다. 이 1쌍의 부싱(5a,5b)을 연결하는 수평선과 대략 직교하는 연직방향에는 그 방향으로 개폐동작하도록 차단부(10)(뒤에서 상세히 설명됨)가 배치되어 있다. 이 차단부(10)의 양단 단자는 절연 스페이서(3a,3b)내에 매립되어 있다. 이 양단단자는 각각 전력용 절연 케이블(4a,4b)의 일단에 접속되어 있다. 절연 케이블(4a,4b)의 타단은 각각 절곡되어 차단부(10)의 개폐동작방향에 대하여 직교하도록 반대방향으로 연장되어 부싱(5a,5b)에 접속되어 있다. 따라서 케이스(1)의 높이 방향의 치수는 절연케이블(4a,4b)에 가깝게 근절할수록 축소할 수 있다. 이 절연 케이블 대신 도체를 사용했을 경우에는 절연거리를 확보하기 위하여 케이스(1)을 높게 할 필요가 있다.

차단부(10)의 양단부는 각각 고정지지물(9a,9b)가 도면에 나타낸 위치에서 유지됨과 동시에, 후술하는 전자력에 대한 지지강도를 얻을 수 있다. 고정지지물(9a)은 차단부(10)의 동측단부의 단자에 전기적으로 접속된 부싱(5a)과 반대측에 위치하며, 부싱(5a)과 대략 평행하게 이루어져, 차단부(10)와 절연 케이블(4a)과 부싱(5a)과의 배치에 의하여 발생하는 전자력(Fa)을 압축방향으로 받고 있다. 또 고정 지지물(9b)은 차단부(10)의 동측단부의 단자에 전기적으로 접속된 부싱(5b)과 반대측에 위치하며, 부싱(5b)과의 배치관계에 의하여 발생하는 전자력(Fb)을 압축방향으로 받고 있다.

케이스(1)내에는 차단부(10)의 옆쪽에 존재하는 케이스(1)내의 공간을 이용하여 절연케이블(4a)을 포위한 변류기(7)와, 제2도에서 알 수 있는 바와 같이 3상분의 절연케이블(4a)을 포위한 영상(零相)변류기(6)가 배치되고, 또한 부싱(5b)에 일단을 접속한 영상변성기(8)가 배치되어 있다. 이들은 모두 차단부(10)의 절연밀봉용기(2)에 고정되어 있다. 상기한 변류기(7)는 단락사고시등에 생기는 과전류를 감지하여 차단기를 개방조직하기 위하여 사용된다. 영상변류기(6)는 부하측의 지락사고시 영상전류를 검출하여 지락보호 릴레이를 거쳐 차단기(10)를 개방하는 기능을 가지고 있다. 영상변성기(8)는 지락사고시 영상전압을 검출하여 방향성 지락릴레이를 거쳐 영상전류와의 위상에 의하여 지락의 방향을 판단하고, 부하측사고의 경우에 차단기(10)를 개방시키는 기능을 가지고 있다.

제5도에 나타낸 바와 같이 차단부(10)는 SF₆가스등을 봉입한 공통의 밀봉용기(2)를 구비하고 있다. 이 밀봉용기(2)는 그 주변기기의 아아크에 의한 악영향을 억제하는 역할을 하고 있다. 또 이 밀봉용기(2) 내에는 절연노즐(12)(뒤에서 상세히 설명됨)이 3상분이 일체로 구성되어 수납되어 있다. 이 공통의 밀봉용기(2)의 양단을 시일(seal)하고 있는 절연스페이서(3a)의 평면도를 제6도에 도시하고 있고, 도시한 바와 같이 주위에는 밀봉용기(2)에의 고정(부착)볼트를 위하여 복수의 구멍(11)이 설치되고, 중앙부에는 3상분의 절연케이블(4a)이 매립되어 있다. 절연케이블(4a)은 절연피복(26)과 중심도체(25)로 이루어진다.

제5도는 1상분의 차단부(10)를 나타내고 있으며, 절연케이블(4b)의 중심도체(25)에는 고정접촉자(13)가 접속되는 한편, 절연케이블(4a)의 중심도체(25)에는 블로우(blow) 피스톤(17), 집전자(18) 및 블로우 실린더(16)를 거쳐 가동접촉자(14)가 접속되어 있다. 양 접촉자(13,14)의 접촉부에 자력(自力) 소호실(20)을 형성하는 절연노즐(12)은, 중앙부에 가동접촉자(14)에 의하여 섭동가능하게 막혀진 제2드로트부(23)를 가지고 있다. 이 제2 드로트부(23)는 흡입피스톤(15)에 대하여 흡입실린더를 형성하고 있고, 양자에 의하여 이루어지는 흡입장치는 가동접촉자(14)의 개리(開籬)동작에 의하여 용적을 증대하여 부압을 발생하는 흡입실(21a)을 가지고 있다.

블로우실린더(16)와 블로우피스톤(17)은 블로우 퍼퍼(blow puffer)실(21b)을 구비하는 블로우 퍼퍼장치를 구성하고 있다. 또 앞의 절연노즐(12)의 제1드로트부(22)까지와 가동접촉자(14)에 의하여 형성된 자력소호실(20)은 열퍼퍼장치의 주요부를 구성하고 있다. 가동접촉자(14)에 연결된 블로우실린더(16)에는 전기적으로 절연된 조작레버(24)가 연결되어 있다. 이 조작주축(27)의 일단은 조작기구(29)에 연결되고 타단은 케이스(1) 밖으로 도출되며, 상태표시침(28)이 설치되어 있다. 이에 의하여 차단부(10)의 상태를 상태표시침(28)에 의하여 판단할 수 있게 되어 있다.

상기한 조작기구(29)의 구성을 제2도 내지 제4도를 사용하여 설명한다. 제2도 및 제3도에 있어서 조작주축(27)은 레버(40), 링크(41)를 거쳐 레버(42)에 연결되어 있다. 레버(42)의 축(43)에는 투입측 레버(44)가 설치되어 있다. 이 투입측 레버(44)의 한쪽에는 긴 구멍(45)이 설치되어 있다. 이 긴 구멍(45)에 계합된 핀(46)과 플런저(47)와는 링크(48)에 의하여 연결되어 있다. 여자코일(49)의 여자에 의하여, 플런저(47)는 제3도에 도시된 리세트용 스프링(50)에 대항하여 아래쪽으로 당겨내려진다. 또 상기한 투입측 레버(44)의 다른 쪽에는 차단기(10)를 차단하기 위한 스프링(51)이 연결되어 있다. 여자코일(49)에 의하여 플런저(47)를 흡인하면 레버(40), 링크(41), 레버(42)에 의하여 조작주축(27)이 회전됨과 동시에 투입측 레버(44)에 의하여 스프링(51)이 인장된다.

제4도는 조작기구(29)에 의한 차단부(10)의 인장을 유지하기 위하여 레버(42)의 축(43)에 설치한 조작력 전달레버(52)에 설치된 레버측 훅(53)과 플런저축 훅(54)에 의하여 구성되는 레치부(55)와, 이 레치부(55)를 개방하기 위하여 플런저측 훅(54)에 연결된 개방용 플런저(56)와, 그 개방용 코일(57)으로 구성되어 있다. 개방용 코일(57)을 여자하여 개방용 플런저(56)을 흡인함으로써 레버측 훅(53)이 회전하여 레치부(55)의 계합을 풀게 된다.

다음에는 상기한 본 발명의 일실시예에 대한 동작을 설명한다. 제7도에서는 본 발명의 개폐기를 구성하는 개폐부(10)가 폐로상태이고, 이 상태에서, 제3도에 나타낸 조작기구(29)에 있어서의 여자코일(49)을 여자시키면, 플런저(47)가 흡인되어 레버(40), 링크(41), 레버(42)를 거쳐 조작주축(27)을 회전시킨다. 이 조작주축(27)의 회전에 의하여 조작레버(24)가 제7도에 있어서 반시계방향으로 회전하면, 제8도와 같이 가동접촉자(14)와 고정접촉자(13)간의 개리에 따라 아아크(A)가 발생한다. 이 아아크(A)의 에너지에 의하여 자력소호실(20)내의 가스압력이 높아지고, 한편 흡입실(21a)가 좌측으로 동작하여 블로우퍼퍼실(21b)의 용적을 축소시키거나, 블로우실린더(16)에는 슬릿(31)이 형성되어 있기 때문에, 블로우퍼퍼실(21b)의 가스압력이 상승하지는 않는다. 다시 차단동작이 진행하면, 제9도와 같이 가동접촉자(14)가 제1드로트부(22)를 빠지기 때문에 아아크(40)에 의하여 압력이 상승한 자력소호실(20)의 가스는, 부압이 되어 흡입실(21a)내로 유입하는 가스류를 형성한다. 대전류 차단시는 아아크(A)에 의한 차력소호실(20)내의 압력 상승이 충분히 블로우를 발생시키고 이에 의하여 전류차단이 행해진다. 또한 소전류 차단시에 있어서는 자력소호실(20)에서의 충분한 압력상승을 기대할 수 없으나 흡입실(21a)의 부압에 의하여 자력소호실(20)로부터의 가스류가 형성되어 양호한 차단성능이 얻어진다. 그러나 중간영역의 전류차단에 대해서는 자력소호실(20)에서의 충분한 압력상승은 기대할 수 없으며 흡입실(21a)내도 소호가 완료하기 전에 유입한 가스에 의하여 압력이 상승하여 계속 유효한 블로우가 행해지지 않는 것이 종래의 개폐기에서의 문제중 하나였으나, 본 실시예의 차단부는 이 점에서도 개량되어 있다. 즉 제9도에 나타낸 바와 같이 흡입실(21a)의 부압이 손실되는 (없어지는) 흡입동작 종료시기에, 블로우실린더(16)의 슬릿(31)이 블로우피스톤(17)을 지나 블로우 퍼퍼실(21b)내의 가스는 압축되어 가동접촉자(14)의 중공부(19)를 통하여 아아크(A)에 작용하는 가스류를 형성하고, 이 가스류에 의하여 소호가 행해진다. 이와 같이 하여 소전류영역으로부터 대전류영역까지 안정된 차단성능을 가지는 개폐기가 얻어진다.

제10도는 배전시스템의 회로로서, 변전소(35a)에 설치된 차단기(31a)는, 변류기(36)에 의하여 사고전류가 검출되면 사고검출릴레이(37) 및 협조용 타이머(38)를 거쳐 트립코일(39)에 지령을 부여하여 차단동작을 행한다. 이와 같은 변전소(35a)와 변전소(35b)간의 배전계통에 복수의 주상용개폐기(33a,33b,33c)가 접속되어 있다.

제11도는 지락사고 구간 표정시스템의 일예를 설명하는 타임챠트이다.

제10도의 배전계통에 있어서 시각(t1)에서 지락사고(34)가 발생했고 가정하면, 변전소(35a)의 차단기(32a)의 변류기(36)는 이것을 검출하고, 시각(t2)에서 사고검출릴레이(37)가 동작하고, 협조용타이머(38)에 의하여 시각(t2)으로부터 시각(t3)까지 3초정도 지연시키며, 시각(t3)에서 트립코일(39)을 ㅕ자하여 차단기(32a)를 시각(t4)에서 개로 조작하여 시각(t5)에서 차단상태가 된다. 그러므로 지락사고(34)에 의한 전류는 차단되고, 그후 시각(t6)에서 개폐기(33b)를 개로한다. 이와 같이 하여, 개폐기에는 3초 정도의 지락전류가 흐르게 됨으로써 그 전류에 의한 전자력의 영향을 고려하지 안된다.

전술한 바와 같은 개폐기는 제1도와 같은 구성을 갖기 때문에, 이 전자력에 대한 충분한 강도를 가진다. 즉 동도에 나타낸 바와 같이 절연 케이블(4b)의 수직방향의 길이를 L라하고, 단락전류(i)에 의한 자계를 B라하면, 발생하는 전자력(F)은

이 되어 수평인 화살표방향으로 발생한다. 그러나 동일방향에 고정지지물(9a, 9b)이 있기 때문에 그 압축력인 전자력을 고정지지물(9a, 9b)에서 용이하게 받을 수가 있다. 상기한 차단동작 후에 차단기(32a), 개폐기(33a, 33b)의 순으로 순차투입하는 경우, 앞서의 사고가 계속되고 있으면 제12도와 같이 개폐기(33b)의 투입과 동시에 시각(t7)에서 사고전류(34)가 다시 변류기(36)에서 검출되어 사고검출릴레이(37)가 작동한다. 그러면 이번에는 시스템의 제어계에 따라 개폐기(33b)에 차단지령이 즉시 가해져, 시각(t8)에서 단락전류가 차단된다. 이때 개폐기(33b)는 제7도에 나타낸 차단부(10)의 동작에 의하여 양호한 차단성능을 나타낸다.

상기한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1도에 나타낸 개폐기는 3초정도의 단락전류에 의한 전자력에 대하여 충분한 강도를 가짐과 동시에 단락전류 차단능력을 가지고 있다.

제13도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 개폐기를 나타낸 종단면 정면도이고, 제1도와 동등물에는 동일부호를 표시하고 있다. 이 도면에서 부호(p)는 전주를 나타낸다. 이 실시예에서는 차단부(10)의 개폐동작 방향은 수평방향이고, 1쌍의 부싱(5a,5b)의 인출방향은 대략 연직방향으로 되어 있다. 따라서 단락전류(i)에 의한 전자력(Fa,Fb)의 방향과 차단부(10)의 중력방향과는 일치하므로 제1도의 경우보다도 간단한 고정지지물(9a,9b)로 할 수가 있다. 기 고정지지물(9a,9b)의 일단은 어느 실시예의경우도 차단부(10)의 절연물체의 밀봉용기(2)에 고정하고 있으나, 전기적으로 절연되고 있다면 차단부의 기타 부분에 고정시켜도 좋다.

또한 상기한 실시예에서는 변류기(6,7)를 차단부(10)의 용기에 고정했으나 케이스(1)내의 부싱부에 설치해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 부싱에 의한 인출방향과 대략직교하는 방향으로 개폐 동작하는 차단부를 설치하였기 때문에 개폐기를 소형화 할 수가 있어 그 지지구조를 간소화 할 수가 있다.

또한 이 차단부의 축방향의 양단부를 고정지지물로 지지함과 동시에 이 고정지지물에서 전자력을 받도록 하였기 때문에, 부싱의 인출방향으로는 짧게 하면서도 전자력에 강한 개폐기를 용이하게 얻을 수가 있다.

또 본 발명은 흡입장치의 동작 종료시기에 블로우가스를 압축하는 블로우 퍼퍼장치를 부가하였기 때문에, 소전류 영역으로부터 대전류영역까지 안정된 블로우 작용을 가하여 안정된 차단성능을 얻을수가 있다.

Claims (6)

1. 배전선에 접속되는 개폐기로서, 케이스와, 상기 케이스에 대향하여 설치한 1쌍의 부싱과, 상기 1쌍의 부싱을 연결하는 선에 대하여 직교하도록 케이스내에 배치되고 개리 가능한 1쌍의 접촉자를 가지는 차단부와, 상기 차단부를 구동하도록 케이스내에 설치된 차단부 조작기구와, 상기 차단부의 한쪽의 접촉자에 접촉하는 단자 및 상기 한쪽의 부싱의 단부와 접속하는 제1의 절연케이블과, 상기 차단부의 다른쪽의 접촉자에 접속되는 단자 및 상기 다른쪽의 부싱의 단부와 접속하는 제2의 절연 케이블과, 상기 차단부의 상단측 및 하단측에 배치되며 상기 제1 및 제2 절연 케이블과 반대측에 위치하고 상기 케이스에 지지되는 제1 및 제2의 고정지지물을 구비하는 것을 특징으로 하는 개폐기.
2. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 그 접촉자의 개리방향의 축선이 상기 1쌍의 부싱을 연결하는 선에 대하여 직교하도록 케이스내에 직립형(竪形)으로 배치된 것을 특징으로 하는 개폐기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차단부는 절연가스를 봉입한 밀봉용기로 덮혀있는 것을 특징으로 하는 개폐기.
4. 제3항에 있어서, 상기 차단부는 3상에 대응하는 차단기를 구비한 것을 특징으로 하는 개폐기.
5. 제4항에 있어서, 상기 차단부는, 개리가능한 한쌍의 접촉자와, 이 접촉자간의 개리에 의하여 발생한 아아크에 의하여 압력이 상승하는 자력 소호실을 가지는 열퍼퍼장치와, 상기 접촉자간의 개리에 의하여 용적을 증대하여 부압이 되는 흡입실을 갖는 흡입장치를 구비한 것을 특징으로 하는 개폐기.
6. 제5항에 있어서, 상기 차단부는, 흡입장치의 흡입동작 종료시기에 상기 아아크로의 블로우 가스류를 형성하는 블로우 퍼퍼장치를 구비한 것을 특징으로 하는 개폐기.

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