KR100349211B1

KR100349211B1 - 가스차단기

Info

Publication number: KR100349211B1
Application number: KR1019950002654A
Authority: KR
Inventors: 쯔찌야겐지; 다이몬고로우; 히라사와구니오; 야마네유이찌로우
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 2003-01-24
Also published as: CN1071479C; CN1126363A; US5661282A; TW278262B; KR950034338A

Abstract

본 발명의 가스차단기의 차단부 극간전극(1, 2)은, 도체(4, 5)에 각각 설치되어 전기적으로 접속되어 있고, 도체(4, 5)는 극간절연지지물(3)에 의하여 고정접속되어 있다. 극간절연지지물(3)의 측면에는 극간콘덴서(7)가 수납되어 있다. 이상과 같은 차단부 부품은 절연지지물(17)에 의하여 조작박스(18)에 접속되어 있고, 이들의 부품은 접지된 금속용기(19)내에 절연가스와 함께 수납되어 있다. 차단부 극간전극(1, 2)은 조작박스(16)에 의하여 도시 생략한 절연조작봉을 거쳐 힘이 전달되어, 차단과 투입동작을 행한다.

이상의 구성에 의하여 절연성능이 높고, 1점당 차단용량이 큰 차단기를 간단한 구조로 실현 할 수가 있고, 또 차단부의 조립, 조정, 보수, 점검등의 작업성이 대폭 향상하였다.

Description

가스차단기

본 발명은 가스차단기에 관한 것으로, 특히 차단부 극간에 전류차단 직후에 발생하는 재기전압의 상승율을 억제하기 위한 콘덴서를 접속하고 있는 차단기의 구조에 관한 것이다.

종래부터 차단기에 관해서는, 전기서원 간행의 「전험강좌 제13권 변전소」 (1981) 제102페이지∼제l58페이지에 서술되어 있다. 본 문헌등에 의하면 차단점수의 지감에 의한 차단기 부품점수의 저감, 소형화가 요구되고 있음을 알 수 있다.

상기 문헌등에 의하면 차단기를 소형화하기 위해서는 차단점수를 저감하면 좋은데, 그렇게 하기 위해서는 1차단점당 차단용량을 증가시키지 않으면 안되어, 차단부의 구조나 소호매체(情弧媒體)에 각종 연구가 행하여지고 있음을 것을 알 수 있다.

본 발명의 목적은 l점당 차단용량이 큰 차단기를 간단한 구조로 실현 할 수 있는 동시에 조립작업이 용이한 대용량 가스차단기를 제공하는데 있다.

상기 목적은 절연가스가 충전되어 있는 금속용기내에, 고정 및 가동전극을 가지는 차단부와, 그 차단부의 전극간에 전기적으로 병렬접속되고, 상기 가동전극의 접리(接離)동작방향으로 연장되는 콘덴서를 배치하여 이루어지는 가스차단기에 있어서,

상기 차단부의 고정 및 가동전극간을 극간 절연지지물로 지지하고, 또 상기 콘덴서를 상기 극간 절연지지물의 유전율(誘電率)보다 유전율이 작은 절연통내에 수납하는 동시에, 그 절연통을 상기 극간 절연지지물내에 배치한 것을 특징으로 하 는 가스차단기에 의하여 달성된다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 작용이 있다.

가스차단기의 차단부 전극간을 절연물로 지지 접속함으로서 차단부 단독으로 조립작업이 가능하고, 또 차단부를 정리된 l개의 부품으로써 취급할 수가 있기 때문에, 이 차단부를 다른 절연물로 조작박스애 접속함으로써, 차단/투임조작의 조정을 용이하게 행할 수가 있다.

만일, 차단부가 전류를 차단한 직후에 차단부 전극간에 발생하는 재기전압의 상승율이 크면, 차단부 전극간의 절연회복이 따라가지 못하여, 전류를 차단하기 어렵게 된다. 이 재기전압의 상승율을 저감함으로써 차단 가능한 전류를 크게 할 수가 있다. 이 목적에서 차단부 극간에 콘덴서를 접속하고 있다. 그리나 이 콘덴서를 수납한 절연통 내벽과 콘덴서 외주면의 사이에는 미소한 공극이 생긴다. 이 미소한 공극과 콘덴서를 차단부에 접속하기 위한 전극, 및 콘덴서를 수납하는 절연통과의 3자가 접하는 미소부분은 트리플결합이라 불리우며, 이 공극부분의 전계는 절연통의 유전율의 영향으로 국부적으로 집중하여 고전계가 발생한다. 일반적으로 트리플결합의 공극부분에 발생하는 고전제의 크기는, 상접하는 절연물의 유전율의 크기에 비례하는 경향에 있다. 극간 절연지지물에는 차단부 전극의 하증이나 차단부 동작시의 충격하중등이 직접 가해지기 때문에, 이들의 하중을 견딜 수 있는 강도가 필요하다. 절연물은 기계적 강도가 강하면 그 유전율은 큰 경향에 있고, 극간콘덴서를 직접 유전율이 큰 극간 절연지지물중에 수납하는 것이 아니라, 일단 유전율이 작은 절연통에 수납하기 때문에 그들을 극간 절연지지물에 수납함으로써, 상기 미소공극의 전계집중을 완화시킬 수가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 제1도내지 제6도에 의하여 설명한다.

차단부 극간전극(1, 2)은 도체(4, 5)에 각각 설치되어 전기적으로 접속되어 있고, 도체(4, 5)는 극간 지지절연물(3)에 의하여 고정 접속되어 있다. 극간 절연지지물(3)의 측면에는 극간콘덴서(7)가 수납되어 있다. 이상과 같은 차단부 부품은 절연지지물(17)에 의하여 조작박스(18)에 접속되어 있고, 이들의 부품은 접지된 금속용기(19)내에 절연가스와 함께 수납되어 있다. 차단부 극간전극(1, 2)은 조작박스(18)로부터 도시 생략한 절연조작봉을 거쳐 힘이 전달되어, 차단과 투입동작을 행한다.

이상과 같은 구성을 가지는 가스차단기에 있어서 제1도는 차단부 극간전극(1, 2)의 동작축선이 대략 수평으로 되도록 배치된 차단부의 평면도를 나타내고, 제2도는 제1도의 A-A에서 본 단면도를 나타내고 있다. 본 도면에 있어서 도체(4, 5)는 차단부 극간전극(1, 2)은 극간 절연지지물(3)에 의하여 일체로 연결되어 있기 때문에, 이들 차단부의 부품을 1개의 유닛부품으로써 취급할 수가 있다. 또, 극간 절연지지물(3)을 원통형으로 하여 내부에 차단부 극간전극(1, 2)을 수납하고 있기 때문에, 극간 절연지지물(3)의 충분한 기계적 강도를 유지한채 차단부 전체를 작게 할 수가 있다. 또한, 극간 절연지지물(3)의 상하방향으로 개구부(6)를 설치함으로써, 여기에서 차단부 극간전극(1, 2)의 보수, 점검 및 교환을 용이하게 행할수 있고, 또 전류차단시 아크열에 의하여 발생하는 차단부 곡간전극(1, 2)이나 절연가스의 분해 생성물이 극간 절연지지물(3)의 내면에 축적하는 것을 방지할 수가 있다. 이 분해 생성물은 분말형상의 절연물인데, 흡습성이 높고 점검등을 위해 차단부가 외기에 접촉할 때등에 외기중의 수분을 흡수하여 부착한 절연물 연면(沿面)의 절연 저하를 초래할 염려가 있는데 이것을 방지할 수가 있다. 극간 절연지지물(3)의 상하방향으로 개구부를 설치하기 위하여. 극간콘덴서(7)는 극간 절연지지물(3)의 측면 내에 배치되어 있다.

제3도는 극간콘덴서(7)를 수납한 상태를 나타내는 단면도이다. 극간 절연지지물(3)에 개방된 원통형의 구멍 내에는 동축 원통형의 절연통(10)에 수납된 극간콘덴서(7), 콘덴서용 전극(8a, 8b, 8c)이 배치되어 있다. 극간콘덴서(7)는 콘덴서용 전극(8a, 8b, 8c)을 거쳐 도전성의 스프링(9)에 의하여 도체(4, 5)에 압압되어, 전기적으로 접속되어 있다. 본 도면이 있어서 극간절연지지물(3)에 개방된 원통형 구멍의 양단면 직경(ΦD₃, ΦD₄)을 다른 직경으로 하고, 원통형으로 구배를 갖게 함으로써 극간절연지지물(3)을 몰드성형에 의하여 제조하는 경우, 절삭다이에 의하여이 구멍을 일체로 성형할 수가 있으므로, 제작상 매우 유리하다. 마찬가지의 이유에 의하여 절연통(10)구멍의 양단면의 직경(ΦD₅, ΦD₆)도 다른 직경으로 하여 원통형으로 구배를 갖게 함으로써 일체로 성형할 수가 있게 된다. 또, 극간절연지지물(3)의 외표면으로부터 콘덴서 수납구멍을 향하여 관통구멍(11)을 개방함으로써 콘덴서 수납구멍내에 절연가스를 넣을 수가 있다. 일반적으로 극간절연지지물(3)은 에폭시수지 또는 FRP등으로 제작되고 그 비율유전율은 4내지 6으로 높다. 그래서 극간콘덴서(7)를 일단 절연통(10)에 수납한다. 이 절연통(10)에는 큰 기계적 강도가 요구되지 않기 때문에 4불화에틸렌과 같은 저유전율의 재료를 사용할 수 있다. 그렇게 함으로써 극간콘덴서(7)와 절연통(10)사이의 미소공극(24)의 콘덴서용 전극(8a, 8b)부근에서의 국부적 전계집중을 완화시킬 수가 있다. 또, 절연통(10)을 절연물의 박판을 극간콘덴서(7)의 외주에 감아 구성하여도 같은 효과가 얻어진다.

또는 극간콘덴서(7), 콘덴서용 전극(8a, 8b, 8c), 스프링(9)및 이들을 수납하는 절연통(10)을 극간절연지지물(3)의 외부측면에 배치하고, 도체(4, 5)에 콘덴서용 전극(8a, 8b)을 각각 접속하여도 같은 효과가 얻어진다. 그 원리를 제4도를 이용하여 설명한다.

상기 미소공극(24)과 콘덴서용 전극(8a 또는 8b)과, 절연통(10)과의 3자가 하는 부분은 트리플결합이라 불리운다. 이것을 모식적으로 나타낸 것이 제4도이다. 전극(14)과 유전체(12)사이에 미소공극(13)을 가지고 있고, 그 공극(13)과 그 유전체(12)의 유전율은 각각 ε₁. ε₂또, 두께는 L₁, L₂이고, 전극(14)과 유전체(12)의 사이에 전위차(V)가 주어져있다. 공극(13)내의 전계강도를 E₁, 유전체(12)내의 전계강도를 E₂로 하면,

E_l=ε₂V/(L₂ε₁+L₁ε₂)

E₂=ε₁V/(L₂ε₁+L₁ε₂)

상기와 같이 되고, 공극(13)내의 전계강도(E₁)는 유전체(12)의 유전율의 크기에 비례하고 있는 것을 알 수가 있다. 따라서 유전체(12)의 유전율을 작게함으로써 공극(13)내의 전계집중을 완화시킬 수가 있는 것이다. 그래서 유전체(12)로써 유전율이 낮은 절연통(10)을 사용하는 데 효과적이다. 또한, 극간콘덴서(7)의 각 소자는 극간에 인가되는 전위를 평등하게 분담하기 때문에, 차단부 극간전극(1, 2)과 콘덴서(7)의 축방향(제1도의 B방향)에 있어서의 중심점을 대략 일치시킴으로써 차단부 극간전극(1) 또는 (2)의 어느 한쪽에 극도로 전계가 집중하는 것을 방지할 수 있으므로, 절연성능상 매우 유리하다.

실제의 차단기에 있어서, 상술한 전계집중의 완화효과를 충분히 발휘시키기 위해서는 절연통(10)의 두께를 일정 이상으로 할 필요가 있다. 제6도는 콘덴서(7)의 전계집중부의 전계와 절연통(10)의 두께와의 관계이다. 제6도에 있어서, 전계치는 절연통(10)의 두께가 충분히 두꺼운 경우의 전계치에 대한 상대치로 나타내고 있다. 절연통(10)의 두께가 0.1mm이상의 경우에는, 전계집중은 충분히 완화되어 있다. 따라서 절연통(10)의 두께를 0.1mm이상으로 함으로써 전계집중을 완화하고, 절연내력을 높게 할 수가 있다. 절연통(10)의 두께는 두꺼우면 두꺼울수록 전계집중이 완화되는데, 10mm이상에서는 0.1%미만밖에는 완화되지 않는다. 또, 절연통(10)의 두께를 10mm이상으로 하면 극간절연지지물(3)에 콘덴서를 수납하기 위하여 개방하는 구멍의 직경이 너무 커져 극간절연지지물(3)의 기계적 강도가 저하하므로 절연통(10)의 두께를 10mm이하로 해야한다.

제5도는 가스차단기의 단면도이다. 극간절연지지물(3)로 접속된 차단부유닛은 절연지지물(17)에 의하여 조작박스(18)에 접속되어 있다. 또, 차단부도체(4, 5)에는 각각 집전자(15a, 15b)가 설치되어 있고, 이들에 일부 도시 생략된 분기도체(16a, 16b)가 접속된다. 절연지지물(17)에 의하여 차단부유닛을 조작박스(18)에 접속함으로써 이들을 금속용기(19)에 수납하기 전에 차단부 극간전극(1, 2)의 차단/투입동작의 조정이 가능해져 작업능률이 대폭적으로 향상한다. 또, 집전자(15a, 15b)를 포함하는 차단부 부품을 내접하는 가상원통(20)의 직경(ΦD₂)을 금속용기(19)의 상기 차단부를 수납하는 측의 단면의 직경(ΦD₁)보다 작게하고, 또 가상원판(20)이 금속용기(19)의 원통부분에 접하지 않고 내포되도록 함으로써 , 집전자(15a, 15b)를 포함하는 차단부유닛을 조작박스(18)에 접속한 채 도면중 화살표시(B)방향으로 곧장 삽입할 수가 있어, 조립효율이 대폭적으로 향상한다. 또, 극간절연지지물(3) 개구부의 방향으로 금속용기(19)표면에 핸드홀(21)을 설치함으로써, 금속용기(19)의 외부로부터 용이하게 차단부의 조정 , 보수, 점검을행할수가 있다.

본 발명에 의하여 절연성능이 높고 1점당 차단용량이 큰 차단기를 간단한 구조로 실현시킬 수 있는 동시에 조립작업성을 향상한 가스차단기가 얻어졌다.

제1도는 본 발명의 구체적인 실시예를 나타내는 차단부의 평면도.

제2도는 제1도의 A-A로 잘랐을 때의 단면도.

제3도는 극간콘덴서의 확대된 단면도.

제4도는 트리플결합을 모식적으로 나타낸 도.

제5도는 본 발명의 구체적인 실시예를 나타내는 가스차단기의 단면도.

제6도는 콘덴서를 수납하는 절연통의 두께와, 콘덴서의 전계집중부의 전계의 관계이다.

Claims

절연가스가 충전되어 있는 금속용기내에 고정 및 가동전극을 가기는 차단부와, 상기 차단부의 전극간에 전기적으로 병렬접속되어 상기 가동전극의 접속이탈동작방항으로 연장되는 콘덴서를 가지는 가스차단기에 있어서,

상기 차단부의 고정 및 가동전극간을 극간절연지기물로 지지하고, 상기 극간절연지지물내에 절연통을 가지고 있으며, 상기 절연통은 상기 극간절연지지물의 유전율로다 유전율이 작은 재료로 구성되어 있고, 상기 콘덴서는 상기 절연통내에 수납한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,

상기 극간절연지지물을 대략 원통형으로 하고, 원통형 내에 서로 대향하는 차단부전극을 수납한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제2항에 있어서,

차단/투입동작축선이 대략 수평이 되도록 차단전극을 배치하고, 상기 콘덴서를 상기 극간절연지지물내의 가로측면에 배치함과 동시에 , 상기 극간절연지지물의 상하방향으로 개구부를 설치한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,

상기 극간절연지지물내에 콘덴서를 수납하기 위해 개방한 구멍에 관통하도록, 상기 극간절연지지물측면에 구멍을 마련한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제2항에 있어서,

상기 극간절연지지물내에 콘덴서를 수납하기 위하여 개방한 구멍의 형상을 대략 원통형으로 하고, 원통양단의 구경을 다르게 한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제5항에 있어서,

상기 콘덴서를 수납한 상기 절연통의 형상을 대략 동축 원통형으로 하고, 내부직경 양단의 구경을 다르게 한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,

상기 콘덴서를 수납한 절연통을, 절연물의 박판을 상기 콘덴서외주에 감음으로써 구성한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제3항에 있어서,

상기 콘덴서와 그것을 수납한 절연통을 상기 극간절연지지물외의 가로측면에 배치한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,

상기 차단부전극간의 축방향중심과, 콘덴서의 극간 축방향의 중심을 대략 일치되도록 차단부전극과 콘덴서를 배치한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,

상기 차단부의 전극의 일단을, 상기 차단부를 동작시키기 위한 조작기구를 수납한 조작박스에 절연물에 의하여 지지접속한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제3항에 있어서,

상기 극간절연지지물에 설치된 개구부와 대향한 금속용기의 표면에 핸드홀을 설치한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제10항에 있어서,

상기 차단부전극 양단에 집전자를 설치하고, 상기 차단부, 집전자 및 절연가스를 수납하여 접지된 대략 원통형의 금속용기 단면 개구부의 직경을, 상기 차단부 및 집전자를 수납한 상태로 이들을 내접하는 가상원통의 직경보다 크게 한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항, 제2항, 제3항, 또는 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 콘덴서를 수납한 절연통의 두께를 0.1mm이상으로 한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제13항에 있어서,

상기 콘덴서를 수납한 절연통의 두께를 0.1mm이상, 또 10mm이하로 한 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항, 제2항, 제3항, 또는 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 콘덴서를 수납한 절연통을 불소수지로 구성한 것을 특징으로 하는 가스차단기.