KR100344281B1 - Bidirectional operation type gas circuit breaker - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고장 전류 차단시의 개극속도 및 극간거리를 증대시킬 수 있는 양방향 구동형 가스 차단기를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a bidirectionally driven gas circuit breaker capable of increasing the opening speed and the distance between the poles during fault current blocking.
본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기는, 고장 전류의 발생시 그를 차단 하기 위한 것으로 고정 아크 접점부, 가동 아크 접점부, 파퍼 실린더, 노즐 및 피스톤을 갖는 차단부와, 상기 차단부를 조작하기 위한 조작기를 구비하는 가스 차단기에 있어서, 상기 노즐의 단부에는 소정 길이의 연결대가 마련되어 노즐의 이동시 함께 이동되도록 결합되고, 상기 고정 아크 접점부의 일측 단부에는 상기 연결대의 이동시 그 이동력을 이용하여 연결대의 이동방향과 반대방향으로 고정 아크 접점부를 이동시키기 위한 고정 아크 접점부 이동수단이 마련된다.The bidirectionally driven gas circuit breaker according to the present invention is a circuit breaker having a fixed arc contact portion, a movable arc contact portion, a popper cylinder, a nozzle and a piston, and a manipulator for manipulating the breaker. In the gas circuit breaker provided, a connection rod having a predetermined length is provided at an end of the nozzle and coupled to move together when the nozzle is moved, and one end of the fixed arc contact portion uses a movement force of the connection rod when the connection rod is moved. Fixed arc contact portion moving means for moving the fixed arc contact portion in the opposite direction is provided.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차단부의 실린더 로드의 스트로크에 따라 고정 아크 접점부(제2 가동 아크 접점부)를 가동 아크 접점부와 동일한 속도로 반대 방향으로 이동시킴으로써 개극속도 및 극간거리를 상대적으로 증가시켜 고장전류 차단 및 절연회복 성능을 한층 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the opening speed and the inter-pole distance are relatively increased by moving the fixed arc contact portion (second movable arc contact portion) in the opposite direction at the same speed as the movable arc contact portion according to the stroke of the cylinder rod of the blocking portion. The fault current blocking and insulation recovery performance can be further improved.
Description
본 발명은 양방향 구동형 가스 차단기에 관한 것으로서, 특히 차단부의 실린더 로드의 행정(stroke)에 따라 고정 아크 접점부를 가동 아크 접점부와 동일한 속도로 반대 방향으로 이동시킴으로써 개극속도 및 극간거리를 상대적으로 증가시켜 고장전류 차단 및 절연회복 성능을 한층 향상시킬 수 있는 양방향 구동형 가스 차단기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional driven gas circuit breaker, and in particular, by moving the fixed arc contact portion in the opposite direction at the same speed as the movable arc contact portion according to the stroke of the cylinder rod of the breaker, the opening speed and the inter-pole distance are relatively increased. The present invention relates to a bidirectional driven gas circuit breaker capable of further improving fault current isolation and insulation recovery performance.
일반적으로, 전력 계통에서 고장이 발생하는 경우 계통 및 각종 전력기기를 보호하기 위해서는 고장 전류를 차단해야 한다. 이와 같은 고장 전류를 차단하는 장치를 차단기라 하며, 소호/절연 매질에 따라 진공 차단기(VCB:Vacuum Circuit Breaker), 오일 차단기(OCB:Oil Circuit Breaker), 가스 차단기(GCB:Gas Circuit Breaker) 등으로 분류된다. 차단기가 고장 전류를 차단한다는 것은 고장 전류 차단 시에 두 접점 사이에서 발생하는 아크(arc)를 소호(extinction)한다는 것을 의미하며, 아크를 소호하는 방식에 따라 가스 차단기는 다시 파퍼 소호방식(puffer type), 로터리 아크 소호방식(rotating arc type), 열팽창 소호방식(thermal expansion type), 복합 소호방식(hybrid extinction type) 등으로 분류된다. 현재, 초고압급(72.5kV급이상) 차단기로는 SF6가스를 소호/절연 매질로 하는 파퍼 소호방식의 차단기가 주로 사용되고 있다.In general, in the event of a fault in the power system, the fault current must be cut off to protect the system and various power equipment. A device that blocks such a fault current is called a breaker, and according to the SOHO / insulation medium, a vacuum breaker (VCB), an oil circuit breaker (OCB), and a gas circuit breaker (GCB) are used. Are classified. Breaking the fault current means that the breaker extinguishes the arc between the two contacts when the fault current is interrupted.The gas breaker is again in the popper type according to the arc extinguishing method. ), Rotary arc type, thermal expansion type, hybrid extinction type and the like. Currently, as a high voltage breaker (72.5 kV or more) circuit breaker circuit breaker of SF 6 gas as the arc / insulation medium is mainly used.
파퍼 소호방식 가스 차단기는 도 1에 도시된 바와 같이, 고장 전류를 차단하기 위한 차단부(101)와, 차단부(101)의 조작을 위한 조작기(109)로 크게 구성되어있다. 그리고, 차단부(101)는 고정 아크 접점부(102), 가동 아크 접점부(103), 파퍼 실린더(104), 노즐(105), 피스톤(106) 및 그들을 전체적으로 감싸서 보호하는 것으로 그 내부에는 SF6가스가 충전(充塡)되어 있는 원통형의 금속용기(107)로 구성되어 있다. 참조번호 108은 차단부(101)와 조작기(109)를 연결하는 조작기 로드를 나타낸다.As shown in FIG. 1, the paper extinguishing type gas circuit breaker includes a breaker 101 for blocking a fault current, and a manipulator 109 for operating the breaker 101. In addition, the blocking part 101 is a fixed arc contact part 102, a movable arc contact part 103, a popper cylinder 104, a nozzle 105, a piston 106, and wraps and protects them as a whole. It consists of a cylindrical metal container 107 filled with six gases. Reference numeral 108 denotes a manipulator rod that connects the breaker 101 and the manipulator 109.
이상과 같은 구성의 파퍼 소호방식 가스 차단기에 있어서, 차단부(101)는 정상 상태에서는 도 2a에 도시된 것처럼, 닫혀 있는 상태를 유지하면서 정상 전류를 흘리게 된다. 그러나, 일단 전력 계통에 이상이 발생하여 정상 전류의 수배(예컨대, 약 10배)에 달하는 고장 전류가 흐르게 되면, 조작기의 구동 코일이 고장 전류에 의해 여자(勵磁)되고, 코일에서 발생한 전자력(電磁力)에 의해 조작기의 스위치(미도시)가 동작하여 도 2b에 도시된 바와 같이 차단부(101)의 가동부(파퍼 실린더, 노즐, 가동 아크 접점부 등)를 잡아 당기게(도면상에서는 우측에서 좌측으로) 된다. 그러면, 파퍼 실린더(104) 내부의 SF6가스는 피스톤(106)에 의해 압축되고, 가동부가 이동함에 따라 가동 아크 접점부(103)와 고정 아크 접점부(102)가 상호 분리된다. 이에 따라 가동 아크 접점부(103)와 고정 아크 접점부(102) 사이에는 아크가 발생된다. 이때, 발생된 아크는 도 2c에서와 같이 파퍼 실린더(104)에서 압축된 SF6가스로 불어서 소호(消弧)하고, 차단기는 비로소 고장 전류 차단에 성공하게 된다(실제로는 아크 소호 후에도 극간 사이의 열적 회복과 절연 회복에 성공한 경우에만 차단에 성공했다고 한다).In the popper extinguishing type gas circuit breaker having the above-described configuration, in the normal state, the breaker 101 flows a normal current while maintaining the closed state as shown in FIG. 2A. However, once an abnormality occurs in the power system and a fault current of several times the normal current flows (for example, about 10 times), the drive coil of the manipulator is excited by the fault current and the electromagnetic force generated in the coil ( A switch (not shown) of the manipulator operates by an electric force to pull the movable portion (a paper cylinder, a nozzle, a movable arc contact portion, etc.) of the blocking portion 101 as shown in FIG. 2B (right to left on the drawing). ) Then, the SF 6 gas inside the popper cylinder 104 is compressed by the piston 106, and the movable arc contact portion 103 and the fixed arc contact portion 102 are separated from each other as the movable portion moves. As a result, an arc is generated between the movable arc contact portion 103 and the fixed arc contact portion 102. At this time, the generated arc is extinguished by blowing with SF 6 gas compressed in the popper cylinder 104 as shown in FIG. 2C, and the breaker finally succeeds in breaking the fault current (actually, between arcs even after arc extinguishing). Only if the thermal and insulation recovery is successful, the shut-off was successful).
한편, 이상과 같은 차단기가 고장전류를 차단하고 극간의 절연을 신속하게 회복하기 위해서는 고속으로 동작함과 동시에 극간의 거리가 충분히 떨어져야 한다. 이때, 극간의 절연회복을 높이기 위하여 극간 거리를 길게 하면, 필연적으로 행정거리가 길어진다. 행정거리가 길어지면 파퍼 실린더(104)의 체적도 커지게 되고, 동일한 조작력으로 차단부가 동작할 경우 파퍼 실린더(104) 내의 압력상승이 저하되어 결국 고장 전류 차단성능이 떨어지는 결과를 초래한다.On the other hand, in order for the breaker as described above to interrupt the fault current and quickly recover the insulation between the poles, the breaker must be operated at a high speed and the distance between the poles sufficiently separated. At this time, if the inter-pole distance is increased to increase the insulation recovery between the poles, the stroke distance inevitably becomes long. If the stroke length becomes longer, the volume of the popper cylinder 104 also increases, and when the breaker is operated by the same operating force, the pressure rise in the popper cylinder 104 decreases, resulting in a failure current breaking performance.
한편, 압력상승의 저하를 방지하기 위해서는 개극속도가 높여야 하는데, 개극속도를 높이기 위해서는 조작기의 조작력을 크게 증대시켜야 하는 문제가 있다. 하지만, 일반적으로 조작기의 조작력을 증대시키는 데는 한계가 있다. 예를 들면, 단일 조작기 내에서의 조작력의 증대는 30% 이내에서 행해지고 있다. 따라서, 차단용량이 증대될수록 차단부 뿐만이 아니라 조작기도 커질 수 밖에 없다.On the other hand, in order to prevent a drop in pressure rise, the opening speed should be increased, but in order to increase the opening speed, there is a problem that the operating force of the manipulator must be greatly increased. However, in general, there is a limit in increasing the operating force of the manipulator. For example, the increase in operating force in a single manipulator is performed within 30%. Therefore, as the breaking capacity is increased, not only the breaking portion but also the manipulator may be larger.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 조작기의 외형적인 크기 변경이나 조작력의 변경없이 개극속도를 증가시키고, 차단부의 크기의 증대없이 스트로크와 극간거리를 증대시킬 수 있는 양방향 구동형 가스 차단기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, the bidirectional drive gas that can increase the opening speed without changing the external size of the manipulator or the operating force, and increase the distance between the stroke and the pole without increasing the size of the breaker. The purpose is to provide a circuit breaker.
도 1은 종래 파퍼 소호방식 가스 차단기의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional paper extinguishing gas circuit breaker.
도 2a 내지 도 2c는 파퍼 소호방식 가스 차단기의 아크 소호 과정을 보여주는 도면.2a to 2c are views showing the arc extinguishing process of the paper extinguishing gas circuit breaker.
도 3은 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기의 차단부의 개략적인 구성도.3 is a schematic configuration diagram of a blocking part of a bidirectionally driven gas circuit breaker according to the present invention;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기의 차단 동작과정을 보여주는 도면.4a to 4c is a view showing a blocking operation process of the bidirectional driven gas circuit breaker according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101,301...차단부 102...고정 아크 접점부101,301 ... cut-off 102 ... fixed arc contact
103,303...가동 아크 접점부 104,304...파퍼 실린더103,303 ... Movable arc contact 104,304 ... Popper cylinder
105,305...노즐 106,306...피스톤105,305 ... Nozzle 106,306 ... Piston
302...제2 가동 아크 접점부 307...연결대302 ... 2nd movable arc contact 307 ... connecting rod
308...제1 기어결합부 309...회전기어308 ... first gear coupling 309 ... rotary gear
310...고정지지대 311...제2 기어결합부310 ... fixed support 311 ... second gear coupling
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기는, 고장 전류의 발생시 그를 차단 하기 위한 것으로 고정 아크 접점부, 가동 아크 접점부, 파퍼 실린더, 노즐 및 피스톤을 갖는 차단부와, 상기 차단부를 조작하기위한 조작기를 구비하는 가스 차단기에 있어서,In order to achieve the above object, the bidirectionally driven gas circuit breaker according to the present invention is to cut off the occurrence of a fault current, and has a fixed arc contact portion, a movable arc contact portion, a breaker having a paper cylinder, a nozzle and a piston, and In the gas circuit breaker having a manipulator for operating the breaker,
상기 노즐의 단부에는 소정 길이의 연결대가 마련되어 노즐의 이동시 함께 이동되도록 결합되고, 상기 고정 아크 접점부의 일측 단부에는 상기 연결대의 이동시 그 이동력을 이용하여 연결대의 이동방향과 반대방향으로 고정 아크 접점부를 이동시키기 위한 고정 아크 접점부 이동수단이 마련되어 있는 점에 그 특징이 있다.A connecting rod having a predetermined length is provided at the end of the nozzle and coupled to move together when the nozzle is moved. The fixed arc contact portion is connected to one end of the fixed arc contact portion in a direction opposite to the moving direction of the connecting rod by using its movement force when the connecting rod is moved. The feature is that a fixed arc contact portion moving means for moving is provided.
여기서, 상기 고정 아크 접점부 이동수단은 상기 연결대의 단부에 취부되는 제1 기어결합부와, 그 제1 기어결합부와 맞물림 결합되어 연결대의 직선운동력을 회전운동력으로 변환하는 회전기어와, 상기 회전기어를 고정하는 고정지지대와, 그 고정지지대 내에 상기 회전기어와 맞물림 결합 가능하게 설치되어, 회전기어의 회전운동력을 다시 직선운동력으로 변환하는 제2 기어결합부로 구성된다.Here, the fixed arc contact portion moving means is a first gear engaging portion mounted to the end of the connecting rod, a rotary gear that is engaged with the first gear engaging portion to convert the linear movement force of the connecting rod into rotational movement force, and the rotation It is composed of a fixed support for fixing the gear, and the second gear coupling portion is installed in the fixed support so as to be engaged with the rotary gear, converting the rotational motion force of the rotary gear back to linear motion force.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차단부의 실린더 로드의 스트로크에 따라 고정 아크 접점부(제2 가동 아크 접점부)를 가동 아크 접점부와 동일한 속도로 반대 방향으로 이동시킴으로써 개극속도 및 극간거리를 상대적으로 증가시킬 수 있다.According to the present invention, the opening speed and the inter-pole distance are relatively increased by moving the fixed arc contact portion (second movable arc contact portion) in the opposite direction at the same speed as the movable arc contact portion according to the stroke of the cylinder rod of the blocking portion. You can.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기의 차단부의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a blocking unit of the bidirectional-driven gas circuit breaker according to the present invention.
본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기는 일반적인 가스 차단기와 마찬가지로 고장 전류를 차단하기 위한 차단부와, 차단부를 조작하기 위한 조작기(미도시)로 크게 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 차단부(301)는 고정 아크 접점부(302)(종래의 차단부의 구성요소를 그대로 가지고 있다는 것을 설명하기 위해 이와 같이 '고정 아크 접점부'라고 표현했으나, 이하에서는 제2 가동 아크 접점부로 지칭한다. 왜냐하면, 본 발명에서는 종래의 이 고정 아크 접점부가 종래와는 달리 가동되기 때문이다. 이에 대해서는 후술됨.), 가동 아크 접점부(303), 파퍼 실린더 (304), 노즐(305) 및 피스톤(306)을 기본적으로 구비한다.Bidirectionally driven gas circuit breaker according to the present invention is largely composed of a breaker for blocking the fault current, and a manipulator (not shown) for operating the breaker, like a general gas breaker. As shown in FIG. 3, the blocking portion 301 is referred to as a 'fixed arc contact portion' to explain that the fixed arc contact portion 302 has the same components as the conventional blocking portion. The second movable arc contact portion is referred to as the conventional fixed arc contact portion in the present invention, unlike the conventional one, which will be described later.), The movable arc contact portion 303 and the popper cylinder 304. The nozzle 305 and the piston 306 are basically provided.
그리고, 상기 노즐의 단부에는 소정 길이의 연결대(307)가 마련되어 노즐의 이동시 함께 이동되도록 결합되고, 상기 제2 가동 아크 접점부(302)의 일측 단부에는 상기 연결대(307)의 이동시 그 이동력을 이용하여 연결대(307)의 이동방향과 반대방향으로 제2 가동 아크 접점부(302)를 이동시키기 위한 제2 가동 아크 접점부 이동수단이 마련된다.In addition, the end of the nozzle is provided with a connecting rod 307 of a predetermined length is coupled to move together when the nozzle is moved, one end of the second movable arc contact portion 302 to the movement force when the connecting rod 307 is moved. The second movable arc contact portion moving means for moving the second movable arc contact portion 302 in the direction opposite to the moving direction of the connecting table 307 is provided.
여기서, 상기 제2 가동 아크 접점부 이동수단은 상기 연결대(307)의 단부에 취부되는 제1 기어결합부(308)와, 그 제1 기어결합부(308)와 맞물림 결합되어 연결대의 직선운동력을 회전운동력으로 변환하는 회전기어(309)와, 그 회전기어(309)를 고정하는 고정지지대(310)와, 그 고정지지대(310) 내에 상기 회전기어(309)와 맞물림 결합 가능하게 설치되어, 회전기어(309)의 회전운동력을 다시 직선운동력으로 변환하는 제2 기어결합부(311)로 구성된다.Here, the second movable arc contact portion moving means is engaged with the first gear coupling portion 308 and the first gear coupling portion 308 attached to the end of the connecting table 307 to the linear movement force of the connecting table. The rotary gear 309 for converting the rotational motion force, the fixed support 310 for fixing the rotary gear 309, and the fixed support 310 in the fixed support 310 is installed so as to be engaged with the rotary gear 309, The second gear coupling part 311 converts the rotational motion force of the gear 309 back into a linear motion force.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.Then, the operation of the bidirectional driven gas circuit breaker according to the present invention having the above configuration will be briefly described.
차단부(301)는 정상 상태에서는 도 4a에 도시된 것처럼, 닫혀 있는 상태를 유지하면서 정상 전류를 흘리게 된다. 그러나, 일단 전력 계통에 이상이 발생하여정상 전류의 수배에 달하는 고장 전류가 흐르게 되면, 조작기(미도시)가 동작하여 도 4b에 도시된 바와 같이 차단부(301)의 1차 가동부, 즉 파퍼 실린더(304), 노즐 (305), 가동 아크 접점부(303)를 잡아 당기게(도면상에서는 우측에서 좌측으로) 된다. 그러면, 파퍼 실린더(304) 내부의 SF6가스는 피스톤(306)에 의해 압축되고, 1차 가동부가 이동함에 따라 가동 아크 접점부(303)와 제2 가동 아크 접점부(302)가 도 4c에 도시된 바와 같이 상호 분리된다. 이에 따라 가동 아크 접점부(303)와 제2 가동 아크 접점부(302) 사이에는 아크가 발생된다. 이때, 발생된 아크는 파퍼 실린더(304)에서 압축된 SF6가스로 불어서 소호(消弧)하고, 차단기는 비로소 고장 전류 차단에 성공하게 된다.In the normal state, the blocking unit 301 flows a normal current while maintaining a closed state as shown in FIG. 4A. However, once an abnormality occurs in the power system and a fault current that reaches several times the normal current flows, the manipulator (not shown) operates and the primary movable portion of the breaker 301, that is, the popper cylinder, as shown in FIG. 4B. 304, the nozzle 305, and the movable arc contact portion 303 are pulled out (from right to left on the drawing). Then, the SF 6 gas inside the popper cylinder 304 is compressed by the piston 306, and the movable arc contact portion 303 and the second movable arc contact portion 302 are moved to FIG. 4C as the primary movable portion moves. It is separated from each other as shown. As a result, an arc is generated between the movable arc contact portion 303 and the second movable arc contact portion 302. At this time, the generated arc is extinguished by blowing SF 6 gas compressed in the popper cylinder 304, and the circuit breaker finally breaks down the fault current.
이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 상기 1차 가동부가 이동할 시 노즐 (305)에 결합되어 있는 연결대(307)도 함께 이동(좌측에서 우측으로)하게 되며, 이에 따라 연결대(307) 단부에 취부되어 있는 제1 기어결합부(308)가 이동하여, 도 4b에 도시된 바와 같이 회전기어(309)와 맞물림 결합된다. 따라서, 회전기어(309)는 회전하게 되고, 그 결과 회전기어(309)와 맞물림 결합되어 있는 제2 기어결합부 (311)가 좌측에서 우측으로 직선 이동하게 된다. 그에 따라 제2 기어결합부(311)에 고정 결합되어 있는 제2 가동 아크 접점부(302)도 동시에 좌측에서 우측으로 직선 이동하게 되며, 그 결과 제2 가동 아크 접점부(302)와 가동 아크 접점부(303)의 분리(개극) 속도는 종래에 비해 2배로 증가하게 되고, 극간 거리도 2배로 증가하게 된다.In the series of processes as described above, when the primary movable portion moves, the connecting rod 307 coupled to the nozzle 305 is also moved together (from left to right), thus being attached to the end of the connecting rod 307. The first gear coupling portion 308 is moved and engaged with the rotary gear 309 as shown in FIG. 4B. Accordingly, the rotary gear 309 is rotated, so that the second gear coupling portion 311 engaged with the rotary gear 309 is linearly moved from left to right. Accordingly, the second movable arc contact portion 302 fixedly coupled to the second gear coupling portion 311 also moves linearly from left to right at the same time, and as a result, the second movable arc contact portion 302 and the movable arc contact point The separation (opening) speed of the part 303 is doubled compared with the conventional, and the distance between the poles is also doubled.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 양방향 구동형 가스 차단기는, 차단부의 실린더 로드의 스트로크에 따라 고정 아크 접점부(제2 가동 아크 접점부)를 가동 아크 접점부와 동일한 속도로 반대 방향으로 이동시킴으로써 개극속도 및 극간거리를 상대적으로 증가시켜 고장전류 차단 및 절연회복 성능을 한층 향상시킬 수 있다.As described above, the bidirectionally driven gas circuit breaker according to the present invention moves the fixed arc contact portion (second movable arc contact portion) in the opposite direction at the same speed as the movable arc contact portion according to the stroke of the cylinder rod of the interruption portion. By increasing the opening speed and the distance between poles, the fault current blocking and insulation recovery performance can be further improved.
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