KR100296226B1 - 가스 차단기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고정 접촉부와 가동 접촉부가 소호성 가스가 봉지된 용기 내에 서로 대향하도록 배치되고, 가동 접촉부가 후단에 배기공을 갖는 중공의 가동 로드, 로드 주위로 배치된 가동 실린더, 가동 실린더에 설치된 중공의 가동 아크 접촉자 및 가동 아크 접촉자를 둘러싸는 단열 노즐을 포함하는 구성으로 된 가스 차단기에 관한 것이다. 가동 접촉부는 가동 실린더 내에 탈착 가능한 고정 피스톤부와 가동 실린더에 의해 형성된 공간을 더 포함하며, 고정 피스톤부에 고정된 전류 집적 실린더는 이격판에 의해 전방의 열승압실과 후방의 압축실로 분리된다. 개극 작동중 압축실은 가동 실린더와 피스톤부 간의 상호 작용으로 압축되고, 이에 따라 공간의 압력을 증가시켜서 작동 로드의 이동 속도가 개극 작동 완료 직전에 감속된다. 이에 따라 고전류 차단 성능을 가지며 저구동 에너지로 작동하는 소형 저가의 가스 차단기를 실현할 수 있다.
Description
본 발명은 송전 계통 또는 배전 계통을 보호하기 위해서 선로의 지결 고장이나 선간 단락 고장 등에 의한 전류를 차단하는 가스 차단기에 관한 것으로, 구체적으로 개극 시의 기계적 압축과 아크의 열에너지에 의한 승압 효과를 병용해서 아크를 소멸시켜 전류를 차단하도록 구성된 가스 차단기에 관한 것이다.
현재 72kV 이상의 고압 송전 계통의 보호용 차단기로서 구조가 단순하여 신뢰성이 높고, 또한 뛰어난 차단 성능을 갖는 퍼퍼형 가스 차단기(puffer-type gas circuit breaker)가 널리 사용되고 있다. 퍼퍼형 가스 차단기는 가동 접촉자와 직결한 가동 실린더에 의해서 SF6가스 등의 소호성 가스를 압축해서 고압의 가스 유동을 발생시켜 아크에 송풍해서 아크를 소멸시켜서 전류를 차단하고 있으므로, 가동 실린더 내의 압력 상승에 의해서 차단 성능이 결정된다. 따라서 높은 차단성능을 얻으려면 압력 상승을 높게 해야 한다. 그러나 압력 상승은 기계적 구동력의 반력을 야기한다. 그 결과 높은 차단 성능을 얻기 위해서는 구동 에너지가 높아야 한다.
이러한 환경 하에서 적은 구동 에너지로 고압 상승을 얻을 수 있는 차단 성능이 높은 가스 차단기를 생산하기 위한 수많은 연구와 개발이 이루어져왔다. 이러한 차단기의 예가 일본 특공소57-54886호 공보와 U.S. 특허 No.4,139,752호에 개재되어 있다. 이들 공보에서는 하기 방법을 기초로 한 개발이 논의되어 있다. 즉 고온 가스가 아크로부터 실내로 유입되면서 내압이 상승하는 열승압실을 압축실의 전방에 설치하고, 가스가 열승압실로부터 압축실로 유입하는 것을 막는 체크 밸브를 열승압실과 압축실 간의 격벽에 장착함으로써 양쪽 실을 서로 연통하게 한다. 이에 따라 대전류 차단시의 열승압실로부터 압축실로의 고온 가스의 유동을 방지해서 압축실 내의 압력 상승률을 낮게 유지함으로써 구동 에너지를 감소시킬 수 있다.
또한 상기 기술의 개량으로서 구동 에너지를 더욱 효과적으로 낮출 수 있는 도 1에 나타낸 가스 차단기가 개발되었다(일본 특공평-109744호 공보).
종래의 가스 차단기를 도 1을 참조해서 설명한다. 도 1은 종래의 차단기의 단면도로서, 도면의 중심선의 하반부는 폐극 상태를 나타내고, 상반부는 폐극 작동의 완료 상태를 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉부(10)와 가동 접촉부(20)가 소호성 가스와 충전된 용기(도시하지 않음) 내에서 서로 마주 보게 배치되어 있다. 설명의 편의상 가동 접촉부(20)의 위치에 대해서 고정 접촉부(10) 측을 정면측으로 하고, 반대측을 배면측으로 한다.
고정 접촉부(10)는 고정 아크 접촉자(1)와 고정 아크 접촉자(1) 둘레로 배치된 고정 통전 접촉자(2)로 되어 있다.
가동 접촉부(20)는 그 전단부에 플랜지(3a)를 갖는 중공의 작동 로드(3), 작동 로드(3) 주위에 배치되고 플랜지(3a)에 연결된 가동 실린더(4), 가동 실린더(4)에 고정되고 가상 실린더의 측면을 따라서 줄지어 배치된 복수의 핑거(finger)를 갖는 중공 가동 아크 접촉자(5), 아크 접촉자(5) 주위로 배치된 가동 통전 접촉자(6), 가동 아크 접촉자(5)를 둘러싸는 단열 노즐(7) 및 가동 실린더(4)의 후부에 삽입된 고정 피스톤 부재(8)로 되어 있다.
가동 실린더(4)의 내부는 중앙 분리판(4a)에 의해 정면의 열승압실(S1)과 배면의 압축실(S2)로 분리된다. 체크 밸브(16)는 중앙 분리판(4a) 상에 설치되어 가스가 열승압실(S1)로부터 압축실(S2)로 유입하는 것을 방지하고 또한 반대 가스 유동도 허용한다. 가동 아크 접촉자(5)와 노즐(7) 간에 가스 유동로가 설치되어 열승압실(S1)로부터 고정 아크 접촉자(1) 측으로 가스를 안내한다.
가동 접촉부(20)에는 작동 로드(3)가 구동 장치(도시하지 않음)로 구동되어 축방향으로 왕복하도록 형성되어 있다. 작동 로드(3)의 후부 위치에는 로드의 중공부와 가스 충전된 분위기를 연통시키는 복수의 배출공(3b)이 형성되어 있다.
피스톤(8a)은 그 내주면이 작동 로드(3)의 외주면을 활주하고, 또한 그 외주면이 압축실(S2)을 형성하는 가동 실린더(4) 부분의 내주면을 활주하는 도넛-디스크 형상으로 되어 있다. 여기서 피스톤(8a)은 후부에 일체적으로 설치되어 축 방향으로 뻗는 중공 지지관(8b)을 가지며, 피스톤(8a)은 지지관(8b)에 의해 지지 단열재(도시하지 않음)를 거쳐서 용기(도시하지 않음) 내에 고정된다.
작동 로드(3)와 가동 실린더(4)가 상기와 같이 고정된 피스톤(8a)에 대해서 일체적으로 이동하면서, 가동 실린더(4)와 피스톤(8a)은 서로에 대해서 이동하고, 이에 따라 가동 실린더(4) 내에 형성된 압축실(S2)이 압축된다. 지지 튜브(8b)의 후부에는 지지 튜브의 중공부와 용기 내의 가스 충전 분위기를 서로 연통하게 하는 복수의 배기공(8c)이 형성된다.
또한 피스톤(8a)에는 압축실(S2) 내의 압력 상승이 대전류를 차단하는 개극 동작 중에 소정치를 초과할 때, 압축실(S2) 내의 가스를 가스 충전 분위기로 방출함으로써 공간 내의 압력 상승을 제한하는 방출 밸브(18)가 설치되며, 체크 밸브(17)는 폐극 동작 중에 가스가 전극 가스 충전 분위기로부터 압축실(S2)로 흐르게 함으로써 압축실(S2) 의 압력 상승을 방지한다.
또한 복수의 홈(3d, 3e)이 동작 로드(3)의 외주면의 2개소에 축방향으로 뻗도록 가공되어 있다. 홈(3d)은 도 1의 하반부의 단면에서 나타낸 바와 같이 폐극시 압축실(S2) 내에 그 전체 길이가 위치하고, 도 1의 상반부에서 나타낸 바와 같이 개극시 압축실(S2)이 가스 충전 분위기와 연통하도록 형성된다.
홈(3e)은 폐극시 압축실(S2)과 가스 충전 분위기가 서로 연통하도록 형성된다. 홈(3d)의 기능은 개극 동작의 최종 스테이지에서 압축실(S2)의 압력 상승의 감소를 확인함으로써 구동 에너지 저하의 달성에 기여하는 것이다. 홈(3e)의 기능은 폐극 동작의 최종 스테이지에서 압축실(S2)로 가스가 유입하는 것을 확인하는 것이다.
다음에 도 1에 나타낸 종래의 가스 차단기의 개극 동작에 의한 전류 차단 동작을 설명한다.
개극 동작중 작동 로드(3)는 화살표D로 나타낸 방향으로 이동하고, 따라서 작동 로드(3)를 포함하는 가동부, 즉 작동 로드(3), 그에 연결된 가동 실린더(4), 가동 아크 접촉자(5), 가동 통전 접촉자(6) 및 노즐(7)이 화살표D로 나타낸 방향으로 일체로 이동한다. 이에 따라 가동 실린더(4)의 후부에 형성되며, 중앙 격벽(4a)과 피스톤(8a)으로 정의되는 압축실(S2)의 체적이 감소되고, 따라서 압축실(S2) 내의 압력이 상승한다. 체크 밸브(16)는 개극 작동 개시시 가동부의 가속도에 의해 신속히 밸브를 개방하고, 이에 따라 압축실(S2)의 압력 상승으로 인해 체크 밸브(16)의 개방 상태가 발생하여 지속된다. 따라서 가스가 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 유입한다. 그 결과 열승압실(S1) 내의 압력이 약간 증가하고, 가스가 노즐(7)과 가동 아크 접촉자(5) 간의 유로를 지나 고정 아크 접촉자(1) 방향으로 흐른다.
그 동안 상기한 개극 작동으로 인해 고정 통전 접촉자(2)와 가동 통전 접촉자(6) 가 서로 분리된 다음 약간의 지연후 고정 아크 접촉자(1)와 가동 아크 접촉자(5) 가 서로 분리된다. 이에 따라 아크 접촉자(1, 5)간에 아크가 생성된다. 차단 전류가 약 1kA 미만으로 작을 때, 차단 전류로 인해 열승압실(S1)의 압력 상승이 낮아져서 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로의 가스 유동 상태가 유지된다. 그 결과 가스가 아크에 송풍됨으로써 차단을 야기한다.
이에 비해서 약 수십 킬로 암페어의 대전류가 차단될 때, 아크로부터 고온의 가스가 노즐(7)과 가동 아크 접촉자(5) 간의 유로로 역류하여, 열승압실(S1)로 흘러 들어감으로써 열승압실(S1) 내의 가스가 가열되어 압력을 고압으로 올리게 된다. 고압으로 인해 노즐(7)로부터 고정 아크 접촉자(1)를 향해 가스 유동이 생성되어 아크를 냉각시키므로, 결국 아크는 차단 전류가 0이 되는 교류파의 영점에서 아크가 소멸된다.
열승압실(S1)의 압력이 높아지면, 체크 밸브(16)가 닫혀 열승압실(S1)로부터 압축실(S2)로의 가스 유동이 방지된다. 따라서 고온 가스의 유입으로 인한 압축실(S2)의 압력 상승이 방지된다.
그러나 동시에 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로의 가스 유출이 중단된다. 따라서 압축실(S2)의 압력 상승이 무부하의 개극 작동시 또는 소전류를 차단하는 개극 작동시에 발생하는 압력 상승에 비해서 매우 높다. 그러나 이 때 방출 밸브(18)가 작동하여 압축실(S2)의 압력 상승을 소정의 낮은 값으로 유지한다. 또한 개극 작동의 최종 스테이지에서 압축실(S2)은 도 1의 상반부의 단면으로 나타낸 바와 같이 홈(3d)을 거쳐서 가스 충전 분위기로 연통함으로써 압축실(S2)의 압력 상승치의 감소를 확인한다. 이와 같이 해서 대전류의 차단과 구동 에너지의 저하를 이룰 수 있다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 가스 차단기는 도 2에 나타낸 바와 같은 특징을 갖는데, 즉 단락 사고로 인한 대전류를 차단하기 위해서, 피크 근처를 상회하면서 전류가 낮아질 때 압력 상승치가 급격히 감소하고, 전류 영점에서의 압력 상승치가 압력 상승치의 피크에서의 값에 비해서 현저히 감소한다. 이러한 특징은 논문 CIGRE-13-110-1994-P6-도 11에도 개시되어 있다. 압력 상승의 현저한 감소는 압축 효과가 없는 열승압실(S1)에서 필연적으로 발생하는 현상이며, 이 현상은 전류치가 감소할 때 발생하는 아크로부터 열승압실(S1)로의 유동의 중단 또는 아크 가까이에 위치한 고온 가스의 급격한 체적 감소에 의해 야기된다.
그런데 높은 차단 성능을 위해서는 전류 영점에서의 높은 압력 상승이 필요하다. 따라서 전류 영점에서의 압력 감소는 아크 시간이 연장되면서 더욱 현저해진다. 이에 따라 높은 차단 성능을 유지하기 어렵다. 압력 상승치의 피크가 증가하면, 높은 차단 성능을 유지할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 구동력에 대한 반력을 증가시므로 비효율적임이 분명하다.
또한 대전류 차단시의 열승압실(S1)의 압력 상승은 압축 및/또는 압축실(S2)로부터의 가스 유동으로 인한 밀도 증가에 의해서가 아니라 아크로부터의 고온 가스로 인한 온도 상승에 의해 달성된다. 그 결과 전류 차단 후에 계속 온도가 증가하는 동안 가스가 노즐(7)로부터 유출하고, 압력이 가스 충전 분위기와 거의 동일한 압력으로 감소할 때, 열승압실(S1)의 가스 밀도는 이미 초기값(가스 충전 분위기 내의 가스 밀도와 동일함)보다 낮은 레벨로 현저히 감소한다.
전력 공급 시스템의 사고후의 전력 공급을 안정하게 유지하기 위해서는 장치의 사양으로서 전극이 차단 직후 다시 닫힘으로써 다른 차단을 즉시 수행하는 고속의 재폐극 차단 성능을 가스 차단기가 가질 필요가 있다. 열승압실(S1)의 가스 밀도가 차단후 현저히 저하하면 차단후 재차단이 즉시 수행될 때 충분히 높은 압력 상승치를 얻기가 어렵다. 또한 압력이 상승하더라도 저밀도 가스가 아크에 송풍되므로 차단 성능이 열화한다. 고속 재폐극 차단 성능의 열화는 심각한 문제이며, 그 해결책으로서 압축실(S2)의 가스 압축 단면적을 증가시키거나 구동 에너지를 증가시켜야 한다. 가스 차단기에서 차단기 댐퍼의 하중량이 증가함에 따라 댐퍼의 크기가 증가한다.
일반적으로 가스 차단기는 개극 작동 완료 직전에 가동부의 속도를 줄이기 위해 가동부가 저충격으로 정지할 수 있도록 유압 등으로 작동하는 댐퍼를 채택한다. 가동 실린더로 가스를 압축하는 퍼퍼형 가스 차단기의 과도한 압력 증가는 개극 작동 완료 직전의 압축실의 압력 상승이 관계하는 구동 에너지를 증가시키므로바람직하지 않음에도 불구하고, 감속 및 더 나아가서는 댐퍼의 부하 경감에 바람직하다. 도 1에 나타낸 구조를 갖는 가스 차단기의 경우, 압축실(S2) 내의 압력 상승은 방출 밸브에 의해 제한되고, 최종 스테이지에서 홈(3d)에 의해 더욱 감소된다. 그리고 개극 작동의 완료시 압력 상승은 거의 영이 된다. 따라서 압축실(S2)의 압력 상승으로 인한 가동부의 감속 효과를 기대할 수 없으므로, 따라서 설치된 댐퍼만으로 감속을 해야 한다. 따라서 댐퍼의 크기를 증대할 필요가 있다.
상기한 바와 같이 차단 성능의 열화와 설치 장비의 거대화의 문제를 해결하기 위해서는 구동 메커니즘을 포함한 전체 차단기의 크기를 늘려 성능을 향상시켜야 한다. 그러나 차단기의 크기의 거대화는 가스 차단기의 제조 및 작동의 경제적 불이익을 초래하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 압축실의 압력 상승이 필요한 최소치로 억제되고, 또한 가동부의 운동이 개극 작동의 완료 직전에 효과적으로 감속되는 한편, 전류 차단 작동중 차단 성능에 영향을 주는 높은 압력 상승을 열승압실에서 얻을 수 있는, 전류 차단 성능이 높고 저구동 에너지로 작동하는, 소형의 경제적인 가스 차단기를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 가스 차단기의 주요부를 나타낸 것으로, 중심선에 대해서 하반부는 폐극 상태를 나타내고, 중심선의 상반부는 차단이 이루어진 상태를 나타내는 단면도.
도 2는 개극시의 차단 전류, 전극 이동 거리(개극 행정) 및 열승압실의 압력 상승 등의 종래의 가스 차단기의 특징을 나타내는 도면.
도 3은 폐극 작동 중의 가스 차단기의 단면도.
도 4a ~ 도 4c는 도 3에 나타낸 가스 차단기의 개극 작동의 상태를 단계별로 나타낸 것으로, 도 4a는 개극 작동의 초기 스테이지의 차단기의 상반부의 단면도, 도 4b는 개극 작동의 중반 스테이지의 차단기의 단면도, 도 4c는 개극 작동의 최종 스테이지이 차단기의 단면도.
도 5는 개극 작동이 완료된 상태에서의 도 3의 가스 차단기의 상반부의 단면도.
도 6은 개극시의 차단 전류, 전극 이동 거리(개극 행정) 및 열승압실의 압력 상승 등의 도 3에 나타낸 가스 차단기의 특징을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 폐극 상태의 가스 차단기의 주요부의 상반부의 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 폐극 상태의 가스 차단기의 주요부의 상반부의 단면도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 폐극 상태의 가스 차단기의 주요부의 상반부의 단면도.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 폐극 상태의 가스 차단기의 주요부의 상반부의 단면도.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 폐극 상태의 가스 차단기의 주요부의 상반부의 단면도.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 태양에 의한 가스 차단기는
소호성 가스가 충전된 용기,
용기에 배치되어 고정되며, 고정 아크 접촉자를 갖는 고정 접촉부 및
고정 아크 접촉자에 대향 배치된 가동 접촉부를 구비하며,
상기 가동 접촉부는
전단부가 고정 아크 접촉자에 대향하고, 후단부가 고정 아크 접촉자로부터 떨어져 있으며, 후단부에는 배기공을 갖고, 고정 아크 접촉자 쪽으로 `직선 전진할 수 있고, 또한 반대쪽으로 직선 후진할 수 있는 중공의 작동 로드,
작동 로드와 동축으로 이격 배치되어서 전단부에 가까운 작동 로드 외면의 일부를 둘러싸고, 플랜지가 작동 로드 전단부의 외주부에 고정되어서 가동 실린더의 외주부와 외면 간의 갭을 봉지하는 중공의 가동 실린더,
작동 로드의 전단부에 설치되어서 고정 아크 접촉자와 대향하여 장착될 수 있는 중공의 가동 아크 접촉자,
가동 실린더의 플랜지에 설치되어 가동 아크 접촉자를 거리를 두고 둘러싸고, 가동 아크 접촉자와 제 1 유로를 형성하여 가동 실린더의 내부와 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기가 가동 실린더의 플랜지에 형성된 제 1 개구를 통해 서로 연통하는 단열 노즐,
작동 로드와 동축으로 배치되어 작동 로드의 전단부를 제외한 외면을 둘러싸고, 후단부가 용기에 고정되며, 전단부가 가동 실린더의 플랜지에 거의 대향하고, 작동 로드의 외면을 활주하도록 된 그 내경을 정의하는 부분과, 하기 고정 지지관의 외면과 정합하는 그 외경을 정의하는 부분을 갖는 피스톤판을 포함하며, 가스가충전된 용기의 분위기와 연통하는 제 2 개구를 후단부 부근에 갖고, 지지관의 내면으로 정의된 공간, 작동 로드의 외면 및 피스톤판이 가스의 제 2 유로를 형성하며, 가동 실린더에 대해서 탈착 가능하게 설치되는 고정 지지관,
가동 실린더의 후단면에 설치되고, 작동 로드의 외면과 가동 실린더의 내면으로 둘러싸인 제 1 공간, 고정 지지관의 외면을 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분 및 가동 실린더의 외경보다 큰 외경을 정의하는 부분을 형성하는 이격판,
작동 로드와 동축으로 배치되고, 그 일부가 가동 실린더의 이격판의 외경을 정의하는 부분을 활주할 수 있게 형성되며, 가동 실린더의 외면을 활주하고 전기적으로 접속하는 전류 집적판을 그 전단부에 가지며, 그 후단부에 고정 지지관에 고정되는 지지판을 가지며, 이격판, 고정 지지관 및 지지판과 제 2 공간을 형성하고, 작동 로드의 축방향으로 중앙부의 내면에 축방향과 평행하게 새겨진 복수의 홈 및 상기 복수의 홈과 전류 집적판 사이에 위치한 그 단부에서 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 연통공을 갖는 전류 집적 실린더 및
이격판에 설치되어 제 1 공간과 제 2 공간이 서로 연통하게 하는 체크 밸브를 더 갖는다.
또한 가스 차단기는 가동 아크 접촉자에 고정 아크 접촉자가 장착된 상태로부터 작동 로드가 후퇴하여 가동 아크 접촉자가 고정 아크 접촉자로부터 떨어지는 전류 차단 작동중 제 2 공간의 가스가 이격판에 의해 압축되고, 전류 차단 작동에 의해 생성된 아크에 의해 만들어진 고온의 가스가 제 1 유로를 거쳐 제 1 공간으로유입함으로써 제 1 공간을 가열하여 압력 상승을 일으키는 구조를 가져도 된다.
또한 가스 차단기는 전류 차단 작동중 가동 실린더의 이격판의 외경을 정의하는 부분이 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분으로 이동할 때, 제 2 공간에서 압축된 가스가 복수의 홈과 복수의 연통공을 거쳐 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기로 유입함으로써 제 2 공간의 압력을 감소시키는 구조를 가져도 된다.
또한 가스 차단기는 전류 차단 작동중 가동 실린더의 이격판의 외경을 정의하는 부분이 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 관통할 때, 압력이 상승된 제 1 공간의 가스가 제 1 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기로 유출함으로써 아크를 소멸시키는 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 작동 로드가 고정 지지관과 작동 로드 사이에 위치한 제 2 유로와 연통하는 제 3 개구를 가지며, 아크로 형성된 고온의 가스가 작동 로드의 중공부, 제 3 개구 및 제 2 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기로 유출하는 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 전류 차단 작동중 가동 실린더의 이격판의 외경을 정의하는 부분이 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 지나서 지지판에 더욱 근접할 때, 이격판에 설치된 체크 밸브가 개방되어 압력이 상승된 제 2 공간의 가스가 제 1 공간으로 유출하는 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 지지판과 가동 실린더가 일체로 형성된 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 이격판이 가동 실린더와 별개의 부재로 형성된 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 전류 집적 실린더가 외부 실린더와 내부 실린더를 구비하며, 복수의 홈이 내부 실린더를 관통하는 개구부로 형성된 구조를 가져도 좋다.
또한 가스 차단기는 고정 아크 접촉자와 가동 아크 접촉자를 서로 이격시킨 직후 고정 지지관과 작동 로드 사이의 제 2 유로와 연통하는 제 4 개구를 가지며, 서로 접촉하는 고정 접촉자와 가동 접촉자를 분리시킴으로써 생성된 아크에 의해 생긴 고온의 가스가 작동 로드의 중공부, 제 4 개구 및 제 2 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기로 유출하는 구조를 가져도 좋다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 개극 작동의 초기 스테이지에서 가동 실린더의 후단의 격벽, 고정 지지관 및 전단의 피스톤판 등에 의해 형성된 제 1 공간(열승압실)의 가스가 소경, 소단면적의 고정 피스톤판에 의해 압축되고, 이에 따라 압력이 약간 상승한다. 이 기간 동안 가동 실린더의 후단의 이격판, 전류 집적 실린더 등에 의해 형성된 제 2 공간(압축실)의 가스는 압축실 측에 위치한 이격판에 의해 압축된다. 개극 작동의 초기 스테이지에서 압축실의 압력 상승은 열압축실보다 높게 설정된다. 이 시점에서 이격판에 설치된 체크 밸브가 가동 작동의 가속 운동으로 인해 개방되고, 가스는 압축실로부터 열승압실로 흐르고, 이에 따라 열승압실의 초기 가스 밀도와 압력이 상승한다.
개극 작동이 진행되면서 고정 아크 접촉자와 가동 아크 접촉자가 서로 분리되고, 높은 전류로 인해 아크가 생성된다. 그 결과 아크에 의한 고온 가스가 열승압실로 유입하기 시작하고, 열승압실의 온도가 상승함에 따라 압력이 급속히 증가한다. 또한 압축실의 압력과 함께 열승압실의 압력이 더욱 상승된다. 이런 상태에서 가동 실린더의 후단의 이격판에 설치된 체크 밸브가 닫힌다.
한편 압축실에서 열승압실로의 가스의 유동이 차단되므로 가스는 압력은 더욱 증가하기 시작한다. 그러나 거의 그 시점에서 압축실이 전류 집적 실린더의 중앙부의 내면에 형성된 홈을 거쳐 가스 충전 분위기와 연통한다. 따라서 압축실의 가스 압력이 급격히 증가하고, 이에 따라 압력 상승치를 낮게 유지할 수 있다. 이 효과로 인해 구동력에 대한 반발력을 낮은 수준으로 유지함으로써 구동 에너지를 감소할 수 있다.
또한 열승압실이 소단면적의 피스톤판으로 계속 압축되므로 압력 상승치의 저하를 억제한다. 이에 따라 차단 전류 영점에서의 압력 상승치가 압력 상승 피크치에 근사한 값으로 유지되어, 높은 전류 차단 성능을 계속 얻을 수 있다. 또한 개극 작동이 거의 완료에 가까워지면서 압축실과 가스 충전 분위기 간의 연통이 그와 같은 길이를 갖도록 설정된 홈으로 인해 닫히므로, 다시 압축실의 압력이 열승압실보다 급격히 높아진다. 이에 따라 가동 실린더의 후단에 위치한 이격판에 설치된 체크 밸브가 개방되고, 이에 따라 압축실로부터 열승압실로 가스가 흐른다. 이 효과로 인해 차단후 감소되었던 열승압실의 가스 밀도가 증가하므로 고속 재폐극 차단 성능의 열화를 방지할 수 있다.
또한 압력 상승으로 인해 가동부가 감속하므로 장치에 설치된 댐퍼의 크기를 줄일 수 있다. 또한 개극 작동중 아크로부터 작동 로드의 중공부로 이동하는 가스가 작동의 초기 스테이지에서 열승압실로 유입하여, 실 공간의 온도가 증가한다. 이와 같이 해서 열압축실의 압력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면
소호성 가스가 충전된 용기,
용기에 배치되어 고정되며, 고정 아크 접촉자를 갖는 고정 접촉부 및
고정 아크 접촉자에 대향 배치된 가동 접촉부를 구비하며,
상기 가동 접촉부는
전단부가 고정 아크 접촉자에 대향하고, 후단부가 고정 아크 접촉자로부터 떨어져 있으며, 후단부에는 배기공을 갖고, 고정 아크 접촉자 쪽으로 `직선 전진할 수 있고, 또한 반대쪽으로 직선 후진할 수 있는 중공의 작동 로드,
작동 로드와 동축으로 이격 배치되어서 전단부에 가까운 작동 로드 외면의 일부를 둘러싸고, 플랜지가 작동 로드 전단부의 외주부에 고정되어서 가동 실린더의 외주부와 외면 간의 갭을 봉지하는 중공의 가동 실린더,
작동 로드의 전단부에 설치되어서 고정 아크 접촉자와 대향하여 장착될 수 있는 중공의 가동 아크 접촉자,
가동 실린더의 플랜지에 설치되어 가동 아크 접촉자를 거리를 두고 둘러싸고, 가동 아크 접촉자와 제 1 유로를 형성하여 가동 실린더의 내부와 소호성 가스가 충전된 용기의 분위기가 가동 실린더의 플랜지에 형성된 제 1 개구를 통해 서로 연통하는 단열 노즐,
가동 실린더의 후단면에 설치되고, 작동 로드의 외면과 가동 실린더의 내면으로 둘러싸인 제 1 공간, 고정 지지관의 외면을 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분 및 가동 실린더의 외경보다 큰 외경을 정의하는 부분을 형성하는 이격판,
작동 로드와 동축으로 배치되고, 그 일부가 가동 실린더의 이격판의 외경을 정의하는 부분을 활주할 수 있게 형성되며, 가동 실린더의 외면을 활주하고 전기적으로 접속하는 전류 집적판을 그 전단부에 가지고, 그 후단부에 지지판 및 작동 로드를 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분에 고정되는 지지판을 가지며, 이격판, 고정 지지관 및 지지판과 제 2 공간을 형성하고, 작동 로드의 축방향으로 중앙부의 내면에 축방향과 평행하게 새겨진 복수의 홈 및 상기 복수의 홈과 전류 집적판 사이에 위치한 부분에서 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 연통공을 갖는 전류 집적 실린더 및
이격판에 설치되어 제 1 공간과 제 2 공간이 서로 연통하게 하는 체크 밸브를 더 갖는 가스 차단기가 제공된다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 제 2 공간(압축실)의 가스만이 개극 작동중 압축된다. 개극 작동의 초기 스테이지에서 가동 실린더의 후단에 위치한 이격판에 설치된 체크 밸브가 개방된다. 가스가 제 1 공간(열승압실)으로 유입하는 효과와 열승압실의 압력 상승이 아크로 인해 증가될 때 체크 밸브가 닫힘으로써 열승압실로부터 압축실로 가스가 유입하는 것을 방지하는 효과를 본 발명의 제 1 태양의 경우 얻을 수 있다. 또한 개극 작동 과정 중반에 가동 실린더의 후단의 이격판의 외경 부분이 전류 집적 실린더에 형성된 홈의 전단에 도달할 때, 압축실은 전류 집적실린더, 실린더의 연통공 등의 후단에 형성된 노치홈을 거쳐 가스 충전 분위기로 연통함으로써 압력 상승을 줄인다.
전극 개방 작동의 최종 스테이지에서 압축실 및 가스 충전 분위기 간의 연통이 닫히므로 가스 압력이 증가한다. 그 결과 체크 밸브가 열리고 이에 따라 가스가 압축실로부터 열승압실로 공급된다. 이 효과는 본 발명의 제 1 태양과 유사하다.
본 발명의 부가적인 목적 및 장점은 이하의 설명에서 언급될 것이며, 설명으로부터 일부 자명하거나 발명의 실시예로부터 분명해질 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 이하 특별히 지적되는 지시 및 조합에 의해 실현 및 획득 가능하다.
명세서에 포함되어 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내며, 상기의 개괄적 설명과 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의해 발명의 원리를 이해할 수 있을 것이다.
첨부한 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.
(제 1 실시예)
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 가스 차단기의 단면도이고, 도 4a~ 도 4c는 도 3의 가스 차단기의 개극 작동의 초기, 중반, 최종 스테이지를 나타내는 단면도이며, 도 5는 개극 작동이 완료된 상태를 나타내는 단면도이다. 가동 접촉부의 위치에 대해서 고정 접촉부 측을 전방측, 반대측을 후방측으로 정의한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉부(110)와 가동 접촉부(120)는 소호성가스가 충전된 용기(100) 내에서 서로 대향하도록 배치된다. 고정 접촉부(110)는 고정 아크 접촉자(101) 및 접촉자(101) 주위에 배치된 고정 통전 접촉자(102)로 구성된다.
가동 접촉부(120)는 전단부에 도넛 형상의 플랜지(103a)와 작동 로드(103)의 플랜지(103a)의 뒤에 연결되는 가동 실린더(104)를 가지며, 후단부에 소내경부(104a)와 대외경부(104c)로 구성된 이격판을 갖는다.
가동 접촉부(120)는 지지 부재(112)로 지지된 고정 전류 집적 실린더(109)를 포함한다. 전류집적 실린더(109)는 가동 실린더(104)보다 직경이 크므로 가동 실린더(104)는 실린더에 삽입 또는 제거될 수 있다. 실린더(109)는 전류 집적 접촉자(111a)가 전단부에 설치된 전류 집적판(111)을 갖고, 전류 집적판(111)은 가동 실린더(104)의 외면을 활주하면서 접촉함으로써 낮은 전기 저항의 통전로를 형성한다. 또한 이격판의 대외경부(104c)는 전류 집적 실린더(109)의 내면을 활주하도록 설계된다.
전류 집적 실린더(109)는 실린더(109)의 내부에 정합한 내부 실린더(113)를 갖는다. 내부 실린더(113)는 축방향으로 중간부에 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 홈(113a)을 가지며, 축방향으로 먼 단부에 내면으로부터 외면으로 관통하는 노치 홈 또는 연통공(113b)을 갖는다. 전류 집적 실린더(109)의 먼 끝의 전류 집적판(111) 부근에 연통공(113b)과 일렬로 다른 연통공(109a)이 형성된다. 또한 전류 집적 실린더(109)의 내부로 지지판(112)의 후부에 고정된 지지관(108b)을 갖는 피스톤판(108a)이 설치된다.
또한 작동 로드(103)의 플랜지(103a)의 전방측으로 중공의 가동 아크 접촉자(105)가 플랜지(103a)에 연결된다. 가동 아크 접촉자(105)는 복수의 핑거가 가상 실린더 상에 서로 떨어지도록 배치되는 구조를 갖는다. 도 3에 나타낸 단면에서, 핑거간의 갭부를 따라 단면을 취하므로, 핑거의 투시도가 나타난다. 가동 아크 접촉자(105) 주위로 가동 통전 접촉자(106)와 가동 아크 접촉자(105)를 둘러싸는 단열 노즐(107) 이 배치된다. 가동 접촉부(120)에서 피스톤판(108a)의 내경은 작동 로드(103)의 외경(dr)과 거의 동일하게(약간 크게) 설정되고, 가동 실린더(104)의 후단의 소내경부(104a)(이하 이격판이라 함)의 내경과 거의 동일하게(약간 작게) 설정된다. 폐극 상태에서 피스톤판(108a)과 지지관(108b)이 이격판의 소내경부(104a)의 내경부에 삽입된다. 개극 작동중 작동 로드(103)의 외면이 피스톤판(108a)의 내경부를 활주하고, 이격판의 소내경부(104a)의 내경부가 피스톤판(108a)과 피스톤판용 지지관(108b)을 활주한다.
이격판의 대외경부(104c)의 외경은 내부 실린더(113)의 내경(dcc)과 거의 동일하게(약간 작게) 설정된다. 이에 따라 대외경부(104c)는 내부 실린더의 내경부에 삽입되고, 개폐 작동중 대외경부(104c)는 내부 실린더(113)의 내경부를 활주한다.
상기한 구조로 작동 로드(103)의 플랜지(103a)와 이격판의 소내경부(104a)에 열승압실(S1)이 형성되어 이격판의 소내경부(104a), 피스톤판(108a), 지지관(108b) 및 작동 로드(103)로 둘러싸인다. 소내경부(104a)의 후방에 압축실(S2)이 형성되어내부 실린더(113), 이격판의 소내경부(104a)와 대외경부(104c), 지지관부(108b) 및 지지판(112)으로 둘러싸인다.
또한 이격판의 소내경부(104a)에 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 가스가 흐르게 하고 반대 방향의 흐름을 방지하는 체크 밸브(116a)가 설치된다. 지지판(112)에 가스 충전 분위기로부터 압축실(S2)로 가스가 흐르게 하고 반대로 흐르는 것을 방지하는 체크 밸브(117)가 설치된다. 압축실(S2)을 구성하는 내부 실린더(113a)의 축방향으로의 중간부에 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 홈(113a)이 형성된다. 내부 실린더(113)의 전단부에 복수의 노치홈(113b) 또는 연통공(109a)이 내면으로부터 외면으로 관통하도록 형성된다.
홈(113a)의 위치와 길이는 차단기의 개극 작동중 고정 아크 접촉자와 가동 아크 접촉자가 서로 떨어지고( 도 3에서 가동부의 이동 거리가 X1인 위치), 약간의 기간이 지난 후 압축실(S2)이 내부 실린더(113)의 노치 홈(113b)과 전류 집적 실린더의 연통공(109a)을 거쳐서 가스 충전 분위기에 연통하고, 개극 작동의 완료에 가까운 위치(도 1에서 이동 거리가 X2인 위치)에서 그 연통을 닫도록 맞추어진다.
작동 로드(103)는 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 축방향으로 왕복하고, 배기공의 역할을 하는 노치홈(103b)은 도 1에 나타낸 종래예에 비해서 더 전방부에 형성된다. 즉, 작동 로드(103)의 배기공(103b)은 피스톤(108a)이 최대로 후퇴할 때 피스톤(108a)으로부터 전방측에 위치하고, 가동 아크 접촉부(105)의 중공부, 작동 로드(103)의 중공부 및 열승압실(S1)이 도 4a로 나타낸 상태로부터 도 4b로 나타낸 상태로 전환하는 개극 작동의 초기 스테이지에서 서로 연통하도록 형성된다. 도 4c에 나타낸 개극 작동의 나중 스테이지에서, 작동 로드(103)의 배기공(103b)은 가동 아크 접촉자(105)의 중공부와 작동 로드(103)의 중공부가 지지관(108b)과 작동 로드(103)에 의해 형성된 중공부와 지지판(112)의 배기공(112a)을 통해서 가스 충전 분위기와 연통하게 하는 역할을 한다.
작동 로드(103)의 배기공(103b)의 바로 뒤 부분에 가스 유동 중단재(103c)가 설치된다. 가스 유동 중단재(103c)는 작동 로드(103)의 전부로부터 후부로 유로를 차단하고, 배기공(103b)으로부터 가스의 배출을 유도하기 위해 설치된다.
도 3에 나타내지는 않으나 부가적으로 2개의 통전자가 절단선쌍에 끼인 부분에 각각 형성된다. 2개의 통전자의 각각은 고정 접촉부(110)와 전류 집적 실린더(109)와 접촉하는 지지재(112) 중의 상당하는 하나와 연결됨으로써 외부 전류 경로가 차단기로 차단되기 위한 외부 전극의 구실을 한다.
다음에 제 1 실시예의 작동을 도 3~ 도 6을 참조해서 설명한다.
먼저 도 3에 나타낸 폐극 상태에서 전류가 고정 접촉부(110)의 고정 통전 접촉자(102)로부터 가동 접촉부(120)의 가동 통전 접촉자(106)로 흐르고, 또한 전류 집적 접촉자(111a)를 거쳐 전류 집적 실린더(109)로 흐른다. 폐극 상태에서 구동 장치(도시하지 않음)로부터의 구동력이 화살표 D로 나타낸 방향으로 작용할 때, 작동 로드(103)를 포함하는 가동부, 즉 작동 로드(103), 이에 연결된 가동 실린더(104), 가동 아크 접촉자(105), 가동 통전 접촉자(106) 및 노즐(107)이 일체로 화살표 D로 나타낸 방향으로 이동한다.
개극 작동에 의해 압축실(S2)의 가스가 압축 단면적(dcc 2-dsp 2)/4으로 압축되고, 열승압실(S1)의 가스는 압축 단면적(dsp 2-dr 2)/4로 압축된다. 개극 작동에서 고정 통전 접촉자(102)와 가동 통전 접촉자(106)는 서로 떨어지고, 약간의 지연후 고정 아크 접촉자(101)와 가동 아크 접촉자(105)가 떨어지며, 이에 따라 고정 아크 접촉자(101)와 가동 아크 접촉자(105) 간에 아크를 생성한다.
도 4a는 고정 통전 접촉자(102)와 가동 아크 접촉자(105)가 서로 떨어질 때를 나타낸다. 개극 작동의 개시로부터 도 4a에 나타낸 상태까지 큰 가속도가 가동부에 작용하므로 체크 밸브(116)가 개방된다. 또한 압축실(S2)의 압축 단면적(dcc 2-dsp 2)/4이 열승압실(S1)의 압축 단면적(dsp 2-dr 2)/4보다 크게 설정되고, 열승압실(S1)의 ' 초기 체적/최대거리에서 피스톤판(8a)의 이동에 의해 감소한 체적'이 압축실(S2)의 '초기 체적/최대거리에서 이격판(104a, 104c)의 이동에 의해 감소한 체적'보다 높게 설정될 때, 개극 작동의 초기 스테이지에서 도 4의 화살표124로 나타낸 바와 같이 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 가스가 흐르고, 이에 따라 열승압실(S1)의 초기 가스 밀도를 증가시킨다.
개극 작동이 진행하면서, 도 4b에 나타낸 바와 같이 고정 아크 접촉자(101)와 가동 아크 접촉자(105) 간의 거리가 길어지고, 순간 전류치가 클 때, 아크(121)는 높은 에너지를 가지며, 많은 양의 고온 가스가 생성된다. 노즐(107)이 도 4b에 나타낸 바와 같이 완전히 개방되지 않을 경우에는 아크로부터 고온의 가스가 고온 가스 유동(122a)으로 나타낸 바와 같이 노즐(107)로부터 송풍된다. 이와 동시에 고온의 가스는 노즐(107)의 내측과 가동 아크 접촉자(105) 의 외측 간의 유로를 통과하는 고온의 가스 유동(122c)과 가동 아크 접촉자(105)의 중공부와 작동 로드(103)를 통과하는 고온의 가스 유동(122b)을 생성하고, 이들 가스 유동은 플랜지(103a)와 배기공(103b)의 개구를 지나 열승압실(S1)로 유입하며, 이에 따라 내부 온도를 증가시키고, 압력을 상승시킨다.
고온의 가스 유동에 의해 압력을 상승하는 것에 부가해서 피스톤판(108a)에 의한 압축의 도움으로 열승압실(S1)의 압력 상승치는 단시간에 압축실(S2)의 압력 상승치보다 높아진다. 이 시점에서 압축실(S2)의 압력 상승에 의해 생성된 반작용력으로 인해 가동부의 가속도가 이미 작다. 그 결과 도 4b에 나타낸 바와 같이 체크 밸브(116)가 열승압실(S1)과 압축실(S2) 간의 압력차로 인해 쉽게 닫히고, 이에 따라 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로의 가스 유동이 방지된다.
개극 작동이 도 4b에 나타낸 상태로부터 더욱 진행하고 작동 로드(103)의 배기공(103b)이 피스톤판(108a)에 대해서 후부에 올 경우일지라도, 열승압실(S1)로의 고온의 가스 유동(122c)은 전류치가 높으면 유지된다. 이에 따라 열승압실(S1)의 온도가 증가되고, 높은 압력 상승치가 유지된다.
한편 압축실(S2)의 압력 상승에 따라 아크(121)에 의해 급격히 증가하고, 도 4b에 나타낸 바와 같이 격벽의 대외경부(104c) 가 내부 실린더(113)의 중간부(즉, 가동부의 이동 거리가 X1이 됨)에 형성된 홈(113a)의 전단부에 도달하고, 압축실(S2)이 내부 실린더(113)의 내경과 가동 실린더(104)의 외경 간의 갭, 내부 실린더(113)의 떨어진 전단 및 전류 집적 실린더(109)의 연통공(109a)을 통해 내부 실린더(113)의 가스 충전 분위기로 연통한다. 이에 따라 압축실(S2)의 가스가 화살표 125로 나타낸 바와 같이 가스 충전 분위기로 방출되고, 압축실(S2)의 압력이 증가한다. 따라서 구동력에 대한 반작용력이 감소하여 개극 작동을 저에너지로 진행시킬 수 있다.
도 4c는 개극 작동이 더욱 진행하여 개극 작동의 완료 직전의 스테이지에 도달한 상태를 나타낸다. 이 상태에서 노즐(107)이 완전히 개방되고, 작동 로드(103)의 배기공(103b)이 피스톤판(108a)의 후부로 개방된다. 그 결과 전류 체적이 작아질 때, 노즐의 목부를 충전하는 고온의 가스는 소멸하고, 가스 유동(123)으로 나타낸 바와 같이 열승압실(S1)로부터 유출한다. 가스는 더욱 흘러 가스 유동(123a)이 되어 노즐(107)로부터 확산된다. 이 때 만들어진 가스 유동(123b)은 가동 아크 접촉자(105)의 중공부와 작동 로드(103)의 중공부를 통과한 후 가스 충전 분위기로 비산된다. 이와 같이 해서 아크(121)가 두 방향의 가스 유동에 의해 강력 냉각되고, 전류 영점에서 소멸됨으로써 전류를 차단한다.
도 4c는 전류가 차단될 수 있는 전형적인 상태를 나타낸다. 이 상태로부터 노즐(107)이 완전히 개방되고, 배기공(103b)이 피스톤판(108a)의 후부로 개방되므로 전류를 그 시점에서 차단할 수 있다.
전류를 차단할 수 있는 상태 전에, 열승압실(S1)의 압력 상승이 개극 작동의 초기 상태에서 발생하는 밀도의 증가와 아크로부터 공간(S1)로 유입하는 고온의 가스로 인한 온도 증가인 주요 원인에 부가하여 피스톤판(108a)에 의한 압축 효과로 미리 충분히 높게 만들어진다.
제 1 실시예에 의한 차단기는 전류치의 피크 근처의 최대값에 도달하는 압력 상승치(압력 상승 피크치)로부터 전류 영점의 피크치의 압력 상승치로의 압력 하강도가 열승압실(S1)이 피스톤판(108a)에 의해 압축되는 효과로 인해 낮아지는 도 1에 나타낸 종래의 가스 차단기와 다르다. 이 효과로 높은 압력 상승치를 전류 영점에서 얻을 수 있고, 이에 따라 높은 전류 차단 성능을 얻을 수 있다.
도 4c에 나타낸 개극 작동 완료 직전의 상태에서, 이격판의 대외경부(104c)는 내부 실린더(113)의 중간부에 축방향으로 형성된 홈(113a)의 후단부를 초과하고(가동부의 이동 거리는 도 3에 나타낸 X2보다 크다), 열승압실(S1)과 가스 충전 분위기 간의 연통이 닫힌다. 따라서 그 후로 압축실(S2)의 압력이 다시 상승한다.
도 5는 개극 작동이 더욱 진행하여 개극 작동의 완료 위치에 도달한 상태를나타낸다. 이 상태에서 작동 로드의 플랜지(103a)와 열승압실(S1)의 피스톤판(108a) 간의 거리를 LCE1으로 정의하고, 압축실(S2)의 후단과 이격판의 소내경부(104a) 간의 거리를 LCE2로 정의한다. 이들 거리는 충돌을 피하기 위해 기계적 허용치를 보장하는 최소치 이상으로 각각 설정된다.
전류가 도 4c로 나타낸 상태에서 차단된 후 열승압실(S1)의 가스는 노즐(107)로부터 계속 유출한다. 따라서 공간(S1)의 압력이 가스 충전 분위기의 압력에 가까워지고 밀도가 증가한다. 그러나 다시 압축된 압축실(S2)의 압력 상승치가 열승압실(S1)의 압력 상승치보다 높을 때, 체크 밸브(116)는 개방되고, 압축실(S2)의 가스가 열승압실(S1)로 유입한다. 이에 따라 열승압실(S1)의 밀도가 증가한다. 이 효과로 인해 고속 재개극 차단 성능, 즉 제 1 차단 직후 전극이 개방되고 전류가 그 직후 차단되는 것이 향상된다. 또한 개극 작동 완료 직전의 압축실(S2)의 압력 상승은 가동부의 감속에 효과적이다.
개극 작동의 가동부의 이동 위치(행정)에 대한 계산 결과, 열승압실(S1)의 압력 상승과 압축실(S2)의 압력 상승을 도 6에 나타낸다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 두 아크 접촉자가 서로 떨어진 직후까지 압축실(S2)의 압력 상승은 열승압실(S1)의 압력 상승보다 높으므로 가스가 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 공급된다. 아크 생성후 열승압실(S1)의 압력이급격히 증가하고, 압축실(S2)의 압력 상승은 압축실(S2)이 홈(113b)을 거쳐서 가스 충전 분위기로 연통하면서 이미 낮은 값으로 감소한다. 아크 시간은 약 20ms로 길다. 그러나 전류 영점에서의 열승압실(S1)의 압력 상승은 압력 상승 피크치에 가까운 값으로 유지된다. 또한 개극 작동 완료 직전에 압축실(S2)의 압력이 급격히 증가하고 가스가 열승압실(S1)로 공급되는 것이 확인되었다.
또한 도 5에 나타낸 상태 즉 개극 작동의 완료후, 폐극 작동을 개시한다. 그리고 압축실(S2)의 압력이 감소할 때, 체크 밸브(117)가 개방되어 가스가 가스 충전 분위기로부터 압축실(S2)로 공급됨으로써 압축실(S2)의 압력의 하강을 방지한다.
한편 열승압실(S1)의 압력이 감소하기 시작할 때, 체크 밸브(116)가 개방되어 가스가 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 공급됨으로써 열승압실(S1)의 압력 저하를 방지한다.
상기한 바와 같이 제 1 실시예에서 개극 작동의 초기 스테이지에서 가스의 밀도를 증가시키는 효과와 소경의 피스톤부의 압축 효과가 아크의 열에너지로 얻은 압력 상승 효과에 부가되고, 따라서 압축실(S2)의 높은 압력 상승을 얻을 수 있다.
특히 소경의 피스톤에 의한 압축 효과에 부가로 전류 영점에서의 압력 상승을 억제할 수 있게 됨에 따라 높은 차단 성능을 얻을 수 있다.
또한 도 4b에 나타낸 상태후 개극 작동의 완료 직전까지 압축실(S2)의 압력 상승은 낮은 값으로 유지될 수 있으므로 구동력에 대한 반작용력을 줄일 수 있다.이에 따라 열승압실(S1)의 높은 압력 상승으로 인해 높은 차단 성능을 얻으면서도 구동 에너지를 줄일 수 있다.
(제 2 실시예)
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 가스 차단기의 주요부의 단면도이다. 이제부터 앞으로의 실시예에 관련해서 제 1 실시예와 유사한 구조재에는 동일한 부호를 붙여 설명의 중복을 피한다.
도 7에 나타낸 바와 같이 제 2 실시예에서 가동 실린더(104)의 소내경부, 즉 이격판의 소내경부(104a)가 후퇴하거나, 또는 이격판의 대외경부(104c)가 전진하여(따라서 전류 집적 실린더(109)의 떨어진 끝에서의 전류 집적판이 진행한다), 소내경부(104a)의 후단면과 대외경부(104c)의 후단면이 동일면을 이룬다. 따라서 피스톤판(108a)의 후단면이 완전 후퇴 상태의 이격판의 소내경부(104a)와 거의 동일한 지점에 위치한다. 이 경우 이격판의 대외경부(104c)가 전진한다. 여기서 전류 집적 실린더(109)의 떨어진 끝에서 전류 집적판(111)의 가동 실린더의 외면을 활주하는 거리를 확보하기 위해서, 가동 실린더(104)가 작동 로드의 플랜지(103a)를 덮는 구조를 갖는다. 이격판의 소내경부(104a)와 대외경부(104c)의 주변 외의 부분은 제 1 실시예와 마찬가지이므로 여기서는 설명을 생략한다.
다음에 본 발명의 제 2 실시예의 작용을 설명한다.
열승압실(S1)의 가스는 (dsp 2-dr 2)/4의 압축 단면적으로 압축되고, 압축실(S2)의 가스는 (dcc `2-dsp 2)/4의 압축 단면적으로 압축된다. 아크 접촉자의 분리 및 아크의 생성으로부터 차단, 즉 차단 작동의 완료까지의 차단 작동에서 열승압실(S1)과 압축실(S2)의 압력 상승 과정과, 폐극 작동에서의 체크 밸브(116, 117)의 작동은 도 4a~ 도 4c로 나타낸 제 1 실시예와 유사하다. 제 2 실시예로 도 6에 나타낸 바와 같은 압력 상승의 특성을 얻을 수 있다. 즉 제 1 실시예와 유사하게 제 2 실시예에서는 개극 작동의 초기 스테이지의 가스 밀도의 증가 효과와 피스톤부의 압축 효과가 아크의 열에너지로 얻은 압력 상승 효과에 더해지므로 높은 압력 상승을 얻을 수 있다. 또한 전류 영점에서의 압력 상승의 감소를 억제하고, 이에 따라 높은 차단 성능을 얻을 수 있다.
또한 개극 작동의 완료 직전까지 압축실(S2)의 압력은 홈(113a)에 의해 낮은 값으로 유지될 수 있으므로 구동력에 대한 반작용력을 감소할 수 있다. 그 결과 열승압실(S1)의 높은 압력 상승으로 인한 높은 차단 성능을 얻으면서도 구동 에너지를 줄일 수 있다. 또한 제 1 실시예와 같이 압축실(S2)의 압력이 개극 작동 직전에 상승되고, 체크 밸브(116)가 개방되어 가스가 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 흐름에 따라 열승압실(S1)의 밀도를 회복할 수 있다. 그 결과 고속의 재폐극 차단 성능을 얻을 수 있다. 또한 개극 작동의 완료 직전의 압축실(S2)의 압력 상승은 제 1 실시예와 같이 가동 실린더의 감속에 유용하다.
본 발명의 제 2 실시예에 의하면 가동 실린더의 구조를 단순화시키므로 생산 비용을 절감할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 가스 차단기의 주요부를 나타내는 단면도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이 제 3 실시예에서 이격판(104a, 104b)을 포함하는 부분이 가동 실린더(104)로부터 떨어진 부재(114)로 되어 있고, 체크 밸브(116)가 가동 실린더(104)의 후단부와 후단 활주판(114) 내에 설치되어 가스가 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 흐르게 한다. 가동 실린더(104)와 후단 활주판(114) 주변부외의 부분은 제 2 실시예와 거의 동일하므로 설명을 생략한다.
제 3 실시예는 체크 밸브(116)로 보면 상기한 실시예보다 구조가 더 단순하다. 또한 후단 활주판(114)은 가동 실린더(104)로부터 떨어진 소형 부재로서 형성되어 있으므로 체크 밸브(116)를 구성하는 공정이 용이하다. 또한 후단 활주판(114)을 고정하기 위한 가동 실린더(104)의 후단부는 체크 밸브를 구성하는 요소, 즉 도시하지 않은 스프링 등을 위한 분리 방지 부재로서 기능한다.
상술한 바와 같이 제 3 실시예에 의하면 제 1 실시예와 동일한 작동 효과에 부가하여 가스 차단기의 전체 구성을 단순화하고 생산 비용을 절감할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 가스 차단기의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이 제 4 실시예에서 제 1 실시예의 전류 집적 실린더와 이에 고정된 내부 실린더는 전류 집적 실린더(109)와 같이 일체로 형성되고, 복수의 홈(109b)이 외경부로 관통하지 않도록 전류 집적 실린더(109)의 내경부의 축방향 중간부에 설치된다. 또한 내경으로부터 외경으로 관통하는 복수의 연통공(109a)이 홈(109b)의 선두 부분에 형성된다. 이 구조로 이격판의 대외경부(104c)의 외경부는 전류 집적 실린더(109)의 내경부를 활주한다. 전류 집적 실린더(109)의 주변외 부분은 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이 제 4 실시예에 의하면 제 1 실시예로 얻은 이점에 부가하여 다음의 이점을 얻을 수 있다. 즉 복수의 홈(109b)이 외경부로 관통하지 않게 전류 집적 실린더(109)의 내경부의 축방향 중간부에 형성되기 때문에, 제 1~ 제 3 실시예의 내부 실린더의 연통공(113a)의 공정에 비해 약간 어려운 홈의 공정을 필요로 하지만 부품의 수를 줄여 구조를 단순화한다.
(제 5 실시예)
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 가스 차단기의 주요부의 단면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이 제 5 실시예에서 작동 로드(103)의 배기공(103b)은 폐극 상태시로부터 피스톤(108a) 후방부에 위치하거나, 또는 개극 작동중 이동하여 고정 아크 접촉자(101)와 가동 아크 접촉자(105)가 서로 떨어진 직후에 피스톤(108a)의 후방에 도달하고, 이에 따라 작동 로드(103)와 가스 충전 분위기로 연통한다. 전류 집적 실린더(109) 주변외 부분은 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
상술한 대로 본 발명의 제 5 실시예에 의하면 고정 아크 접촉자(101)와 가동아크 접촉자(105)가 서로 떨어진 후 생성된 아크로부터 가동 아크 접촉자(105)의 중공부를 통해서 생성된 아크로부터 작동 로드(103)의 중공부로 흐르는 고온의 가스는 열승압실(S1)로 유입하지 않고 작동 로드(103)의 배기공(103b)을 통해서 바로 지지판(108b)의 중공부로 방출되고, 지지판(112)의 배기공(112a)을 거쳐서 가스 충전 대기로 방출된다. 따라서 아크의 열로 인한 열승압실(S1)의 승압 효과는 제 4 실시예보다 높지 않거나 낮다. 그러나 개극 작동으로 분리되면서 고정 아크 접촉자(101)와 가동 아크 접촉자(105) 간에 아크가 생성되고, 개극 작동의 완료로 아크가 소멸됨으로써 얻을 수 있는 효과는 제 1 실시예와 동일하다.
또한 전류 영점에서의 보다 적은 압력 감소를 포함한 높은 압력 상승이 열승압실(S1)에서 얻어질 수 있다. 동시에 압축실(S2)의 압력이 낮게 유지되므로 높은 차단 성능을 얻을 수 있으면서도 구동 에너지를 줄일 수 있다. 또한 개극 작동의 완료시 가스는 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 공급되므로 고속 재폐극 차간 성능이 향상될 수 있다.
(제 6 실시예)
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 가스 차단기의 요부 단면도이다.
도 11에 나타낸 바와 같이 이격판의 소내경부(104a)는 작동 로드(103)의 외경과 거의 동일하게 설정되어 있고, 제 5 실시예의 피스톤이 빠져 있다. 압축실(S2)은 지지판(112)의 전단에서 소내경부(112b)로 봉지되고, 작동 로드(103)는 활주하는 동안 지지된다. 또한 폐극 상태에서 작동 로드(103)의 배기공(103b)은 지지판(112)의 전단의 소내경부(112a)에 위치하고, 이에 따라 가동 아크 접촉자(105)의 중공부와 작동 로드(103)의 중공부는 가스 충전 분위기로 연통한다. 가동 실린더(104) 외의 부분과 작동 로드(103) 및 지지판(112)의 주변부는 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 더 구체적으로는 도 4a~ 도 4c 및 도 5에 의거한 설명을 기본적으로 제 6 실시예에도 적용할 수 있다. 또한 이격판(104a, 104c)이 도 8에 나타낸 바와 같은 구조를 갖도록 형성하고, 전류 집적 실린더가 도 9에 나타낸 바와 같은 구조를 가지도록 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 제 6 실시예에 의하면 개극 작동중 압축실(S2)의 가스만이 압축된다. 개극 작동의 초기 스테이지에서는 이격판의 소내경부(104a)에 설치된 체크 밸브(116)가 개방되어 제 1 실시예와 같은 가스가 열승압실(S1)로 유입하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 열승압실의 압력 상승이 아크로 인해 증가하여 체크 밸브(16)가 닫혀서 가스가 열승압실(S1)로부터 압축실(S2)로 흐르는 것을 방지하는 제 1 실시예의 또다른 효과도 얻을 수 있다.
또한 본 발명에서 개극 작동의 과정의 중반에서 이동 거리가 X1이 되고, 이격판의 대외경부(104c)가 내부 실린더(113)의 홈(113a)의 전단부를 통과할 때, 압축실(S2)은 내부 실린더(113)의 전단에 형성된 노치홈(113b), 전류 집적 실린더(109)의 연통공(109a) 등을 거쳐서 가스 충전 분위기와 연통함으로써 압력 상승을 감소시킨다. 가동부의 이동 거리가 개극 작동의 최종 스테이지에서 X2에 달할 때, 압축실(S2)과 가스 충전 분위기간의 연통이 닫힌다. 이에 따라 가스의 압력이 증가하고, 체크 밸브(116)가 개방되어 압축실(S2)로부터 열승압실(S1)로 가스가 흐르게 한다. 이 효과는 제 1 실시예와 유사하다.
상술한 바와 같이 제 6 실시예에 의하면 대전류 차단을 위한 개극 작동후, 열승압실(S1)의 가스 밀도가 회복되므로 종래 기술에 비해서 매우 양호한 고속 재폐극 차단 성능을 얻을 수 있다. 또한 가동부에 대한 높은 제동 특성을 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며 다양한 형태로 실현될 수 있다.
예를 들어 실시예의 일부 또는 전체가 적당히 조합될 수 있다. 또한 피스톤과 가동 실린더 세트 또는 전류 집적 실린더와 내부 실린더 세트의 구체적인 구조, 이들 부재의 단면적의 비유, 또는 열승압실과 압축실의 초기 및 최종 체적 간의 비율은 임의로 선택할 수 있다. 부가적으로 각 구조의 체크 밸브, 배기공, 홈 등의 개수, 형상, 크기 등도 자유로이 설계할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 종래의 가스 차단기에 비해서 하기의 주목할 만한 이점을 얻을 수 있다. 즉 압축실의 압력을 낮은 값으로 유지하면서도 열승압실의 압력이 증가하고, 전류 영점에서의 온도 감소가 낮아진다. 또한 가스가 개극 작동의 완료시 압축실로부터 열승압실로 흐르므로 열승압실의 가스 밀도저하를 방지한다. 그 결과 높은 차단 성능을 가지며, 소형이면서 적은 구동 에너지로 작동하는 매우 경제적인 가스 차단기를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 개극 작동의 최종 단계에서 압축실과 가스 충전 분위기간의 연통이 닫히면서도 개극 작동중 열승압실의 가스만이 압축된다. 따라서 가스 압력이 증가하고, 체크 밸브가 개방되어 압축실로부터 열승압실로 가스를 공급할 수 있다. 그 결과 저구동 에너지로 작동하는 높은 차단 성능을 가지며 소형인 고경제적 가스 차단기를 제공할 수 있다.
당업의 숙련자는 부가적인 이점과 변형을 용이하게 발생할 수 있다. 그러므로 광의적으로 본 발명은 상기한 부연 설명과 대표적 실시예에 한정되지 않는다. 따라서 본 발명의 청구 범위 및 그 등가에 의해 한정되는 발명의 총체적 개념의 정신 및 범주에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다.
Claims (18)
- 소호성 가스가 충전된 용기,상기 용기에 배치되어 고정되며, 고정 아크 접촉자를 갖는 고정 접촉부 및상기 고정 아크 접촉자에 대향 배치된 가동 접촉부를 구비하며,상기 가동 접촉부는전단부가 상기 고정 아크 접촉자에 대향하고, 후단부가 상기 고정 아크 접촉자로부터 떨어져 위치하며, 후단부에는 배기공을 갖고, 상기 고정 아크 접촉자 쪽으로 직선 전진할 수 있고 또한, 반대쪽으로 직선 후진할 수 있는 중공의 작동 로드,상기 작동 로드와 동축으로 이격 배치되어 전단부에 가까운 상기 작동 로드 외면의 일부를 둘러싸고, 플랜지가 상기 작동 로드 전단부의 외주부에 고정되어 상기 가동 실린더의 외주부와 외면 간의 갭을 봉지하는 중공의 가동 실린더,상기 작동 로드의 전단부에 설치되어 상기 고정 아크 접촉자와 대향하여 맞물릴 수 있는 중공의 가동 아크 접촉자,상기 가동 실린더의 플랜지에 설치되어 상기 가동 아크 접촉자를 거리를 두고 둘러싸고, 상기 가동 아크 접촉자와 제 1 유로를 형성하여 상기 가동 실린더의 내부와 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기가 상기 가동 실린더의 플랜지에 형성된 제 1 개구를 통해 서로 연통하도록 하는 단열 노즐,상기 작동 로드와 동축으로 배치되어 상기 작동 로드의 전단부를 제외한 외면의 일부를 둘러싸고, 후단부가 상기 용기에 고정되며, 전단부가 상기 가동 실린더의 상기 플랜지에 거의 대향하고, 상기 작동 로드의 외면을 활주하도록 된 내경을 정의하는 부분과, 고정 지지관의 외면과 정합하는 외경을 정의하는 부분을 갖는피스톤판을 포함하며, 가스가 충전된 상기 용기의 분위기와 연통하는 제 2 개구를 후단부 부근에 갖고, 지지관의 내면으로 정의된 공간, 상기 작동 로드의 외면 및 상기 피스톤판이 가스의 제 2 유로를 형성하며, 상기 가동 실린더에 대해서 삽입 및 제거가 가능하게 형성되는 중공의 고정 지지관,상기 가동 실린더의 후단부에 설치되고, 상기 작동 로드의 외면과 상기 가동 실린더의 내면으로 둘러싸인 제 1 공간, 상기 고정 지지관의 외면을 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분 및 상기 가동 실린더의 외경보다 큰 외경을 정의하는 부분을 형성하는 이격판,상기 작동 로드와 동축으로 배치되고, 그 일부가 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분을 활주할 수 있게 형성되며, 상기 가동 실린더의 외면을 활주하고 전기적으로 접속되는 전류 집적판을 그 전단부에 가지며, 그 후단부에 상기 고정 지지관에 고정되는 지지판을 가지며, 상기 이격판, 상기 고정 지지관 및 상기 지지판과 함께 제 2 공간을 형성하고, 상기 작동 로드의 축방향으로 중앙부의 내면에 축방향과 평행하게 새겨진 복수의 홈 및 상기 복수의 홈과 전류 집적판 사이에 위치한 부분에서 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 연통공을 갖는 전류 집적 실린더 및상기 이격판에 설치되어 제 1 공간과 제 2 공간이 서로 연통하게 하는 체크밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 가동 아크 접촉자가 상기 고정 아크 접촉자와 맞물린 상태로부터 상기 작동 로드가 후퇴하여 상기 가동 아크 접촉자가 상기 고정 아크 접촉자로부터 떨어지는 전류 차단 작동중 제 2 공간의 가스가 상기 이격판에 의해 압축되고, 전류 차단 작동에 의해 생성된 아크에 의해 만들어진 고온의 가스가 제 1 유로를 거쳐 제 1 공간으로 유입함으로써 제 1 공간을 가열하여 압력 상승을 일으키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분으로 이동할 때, 제 2 공간에서 압축된 가스가 복수의 홈과 복수의 연통공을 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출함으로써 제 2 공간의 압력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 관통할 때, 압력이 상승된 제 1 공간의 가스가 제 1 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출함으로써 아크를 소멸시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 작동 로드가 상기 고정 지지관과 상기 작동 로드 사이에 위치한 제 2 유로와 연통하는 제 3 개구를 가지며, 아크로 형성된 고온의 가스가 상기 작동 로드의 중공부, 제 3 개구 및 제 2 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 지나서 상기 지지판에 더욱 근접할 때, 상기 이격판에 설치된 체크 밸브가 개방됨으로써 압력이 상승된 제 2 공간의 가스가 제 1 공간으로 유출하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 이격판과 상기 가동 실린더가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 이격판이 상기 가동 실린더와 별개의 부재로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 전류 집적 실린더가 외부 실린더와 내부 실린더를 구비하며, 상기 복수의 홈이 내부 실린더를 관통하는 개구부로서 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 작동 로드가 상기 고정 아크 접촉자와 상기 가동 아크 접촉자를 서로 이격시킨 직후 상기 고정 지지관과 상기 작동 로드 사이의 제 2 유로와 연통하는 제 4 개구를 가지며, 상기 고정 아크 접촉자와 상기 가동 아크 접촉자를 서로 분리시킴으로써 생성된 아크에 의해 생긴 고온의 가스가 상기 작동 로드의 중공부, 제 4 개구 및 제 2 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 소호성 가스가 충전된 용기,상기 용기에 배치되어 고정되며, 고정 아크 접촉자를 갖는 고정 접촉부 및상기 고정 아크 접촉자에 대향 배치된 가동 접촉부를 구비하며,상기 가동 접촉부는전단부가 상기 고정 아크 접촉자에 대향하고, 후단부가 상기 고정 아크 접촉자로부터 떨어져 위치하며, 후단부에는 배기공을 갖고, 상기 고정 아크 접촉자 쪽으로 `직선 전진할 수 있고, 또한 반대쪽으로 직선 후진할 수 있는 중공의 작동 로드,상기 작동 로드와 동축으로 이격 배치되어 전단부에 가까운 상기 작동 로드 외면의 일부를 둘러싸고, 플랜지가 상기 작동 로드 전단부의 외주부에 고정되어 상기 가동 실린더의 외주부와 외면 간의 갭을 봉지하는 중공의 가동 실린더,상기 작동 로드의 전단부에 설치되어 상기 고정 아크 접촉자와 대향하여 맞물릴 수 있는 중공의 가동 아크 접촉자,상기 가동 실린더의 플랜지에 설치되어 상기 가동 아크 접촉자를 거리를 두고 둘러싸고, 상기 가동 아크 접촉자와 제 1 유로를 형성하여 상기 가동 실린더의 내부와 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기가 상기 가동 실린더의 플랜지에 형성된 제 1 개구를 통해 서로 연통하도록 한 단열 노즐,상기 가동 실린더의 후단부에 설치되고, 상기 작동 로드의 외면과 상기 가동 실린더의 내면으로 둘러싸인 제 1 공간, 고정 지지관의 외면을 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분 및 상기 가동 실린더의 외경보다 큰 외경을 정의하는 부분을 형성하는 이격판,상기 작동 로드와 동축으로 배치되고, 그 일부가 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분을 활주할 수 있게 형성되며, 상기 가동 실린더의 외면을 활주하고 전기적으로 접속되는 전류 집적판을 그 전단부에 가지고, 그 후단부에 상기 용기 및 상기 작동 로드를 활주할 수 있게 형성된 내경을 정의하는 부분에 고정되는 지지판을 가지며, 상기 이격판, 상기 고정 지지관 및 상기 지지판과 제 2 공간을 형성하고, 상기 작동 로드의 축방향으로 중앙부의 내면에 축방향과 평행하게 새겨진 복수의 홈 및 상기 복수의 홈과 전류 집적판 사이에 위치한 부분에서 내면으로부터 외면으로 관통하는 복수의 연통공을 갖는 전류 집적 실린더 및상기 이격판에 설치되어 제 1 공간과 제 2 공간이 서로 연통하게 하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,상기 가동 아크 접촉자가 상기 고정 아크 접촉자와 맞물린 상태로부터 상기 작동 로드가 후퇴하여 상기 가동 아크 접촉자가 상기 고정 아크 접촉자로부터 떨어지는 전류 차단 작동중 제 2 공간의 가스가 상기 이격판에 의해 압축되고, 전류 차단 작동에 의해 생성된 아크에 의해 만들어진 고온의 가스가 제 1 유로를 거쳐 제 1 공간으로 유입함으로써 제 1 공간을 가열하여 압력 상승을 일으키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분으로 이동할 때, 제 2 공간에서 압축된 가스가 복수의 홈과 복수의 연통공을 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출함으로써 제 2 공간의 압력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 관통할 때, 압력이 상승된 제 1 공간의 가스가 제 1 유로를 거쳐 소호성 가스가 충전된 상기 용기의 분위기로 유출함으로써 아크를 소멸시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,전류 차단 작동중 상기 가동 실린더의 상기 이격판의 외경을 정의하는 부분이 상기 전류 집적 실린더의 복수의 홈과 대향하는 부분을 지나서 상기 지지판에 더욱 근접할 때, 상기 이격판에 설치된 체크 밸브가 개방됨으로써 압력이 상승된 제 2 공간의 가스가 제 1 공간으로 유출하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,상기 이격판과 상기 가동 실린더가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 1항에 있어서,상기 이격판이 상기 가동 실린더와 별개의 부재로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
- 제 11항에 있어서,상기 전류 집적 실린더가 외부 실린더와 내부 실린더를 구비하며, 상기 복수의 홈이 내부 실린더를 관통하는 개구부로서 형성된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20090429 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |