KR100474380B1 - 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치는 3D 커플링(35)을 이용하여 차단샤프트(31)에서 스위치 샤프트(33)의 중간위치로 동력을 전달함으로써, 종래기술과 비교하여 볼때 링크의 수를 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 샤프트의 비틀림과 굽힘현상을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 링크수가 적어지면서 각 연결부위의 누적공차가 감소되는 것에 의하여 투입 및 차단속도를 향상시킬 수 있다.

Description

가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치{POWER TRANSMISSON DEVICE OF C.B. MECHANISM IN G.I.S.}

본 발명은 가스절연배전반(GAS INSULATED SWITCHGEAR)에 관한 것으로, 특히 간단하게 구성됨과 아울러 투입 및 차단속도가 빠르기 때문에 차단성능이 향상된 차단기 메카니즘의 동력전달장치에 관한 것이다.

가스절연배전반은 진공차단기에 의한 개폐를 주목적으로 하며, 그와 같은 가스절연배전반중 주회로기기를 박판형용기 내부에 설치하고 절연매질로서 SF₆ 가스를 저압력으로 사용하는 것이 큐비클식 가스절연배전반(C-GIS)이며, 이와 같은 가스절연배전반은 공기절연배전반에 비하여 절치면적인 작고 운전시 신뢰성이 좋으며 유지 보수가 용이한 잇점이 있다.

도 1은 종래 가스절연배전반를 보인 것으로, 도시된 바와같이, 가스절연배전반은 크게 주모선실(1), 차단기실(2), 케이블실(3), 저전압회로부(4), 차단기 메카니즘(5)등으로 구성되어 있다.

즉, 상부에 주모선실(1)이 있고, 그 앞에 저전압회로부(4)가 배치되어 있으며, 중간에 차단기실(2)이 있고, 하부에 케이블실(3)이 배치되어 있다.

도 2는 종래 차단기실과 차단기 메카니즘을 보인 것으로, 차단기실(2)의 전방에 차단기 메카니즘(5)이 설치되어 있고, 차단기실(2)의 내부에는 진공인터럽터가 주모선실(1)에서 내려온 부스바에 연결되어 있다.

그리고, 상기 진공인터럽터는 차단기실(2)의 전방에 설치되어 있는 차단기 메카니즘(5)과 링크들로 연결되어 있어서, 차단기 메카니즘(5)의 투입 및 차단스프링의 에너지에 의해서 개폐가 가능하도록 되어 있다.

도 3은 종래 차단기 메카니즘의 정면과 측면을 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 차단기 메카니즘(5)의 뒤까지 차단샤프트(11)가 설치되어 있어서, 차단기 메카니즘(5)에서 투입 및 차단 스프링에 의해서 발생되는 스프링력을 전달하는 축이다.

도 4는 종래 차단기 메카니즘의 후면을 보인 것으로 차단기 메카니즘(5)이 차단상태를 보인 도면이다.

차단기 메카니즘(5)의 하부에 위치한 차단샤프트(11)는 제1 구동레버(12)가 고정되어 있고, 그 제1 구동레버(12)는 연결봉(13)의 일단에 핀으로 연결되어 있으며, 반대쪽에는 제2 구동레버(14)의 상단부가 핀으로 연결되어 있고, 그 제2 구동레버(14)의 하단부는 주축(15)에 고정되어 있다.

즉, 주축(15)은 제2 구동레버(14)에 수직하게 연결되어 있고, 차단기실(2)의 옆에 길게 배치되어 있으며, 그 주축(15)에는 후술하는 3개의 레버(16)들이 고정되어 있다.

도 6과 도 7은 차단기의 차단 및 투입상태일때 주축(15)에서 차단기실(2) 내부의 진공 인터럽터까지 연결되어 있는 링크를 자세히 나타내었다.

주축(15)에 고정된 레버(16)는 정압스프링 가이드(17)와 연결되어 있고, 바깥쪽에는 정압링(18)이 연결되어 있어서, 투입시 접압스프링(19)를 압축할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 정압스프링 가이드(17)는 제3 구동레버(21)와 핀으로 연결되어 있고, 제3 구동레버(21)는 하우징(22)에 지지되어 있으며, 그 하우징(22)의 내부에는 제3 구동레버(21)에 제4 구동레버(23)가 연동할 수 있도록 연결되어 있다.

또한, 제4 구동레버(23)는 절연바(24)의 일단에 핀으로 연결되어 있고, 절연바(24)의 타단은 삼각레버(25)의 하단부에 연결되어 있으며, 그 삼각레버(25)는 고정축(26)에 일측이 모서리부에 연결된 상태로 나머지 모서리부의 장공에 인터럽터(28)의 하단부에 연결된 아이볼트(27)가 연결되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 절연배전반의 차단기에서 인터럽터(28)가 차단상태에서 투입되는 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 투입스프링에 의하여 차단샤프트(11)가 반시계방향으로 45°회전하면 도 4에서의 제1 구동레버(12)가 동일각도로 회전하고, 그 제1 구동레버(12)와 핀으로 연결된 연결봉(13)이 좌측방향으로 이동하며 제2 구동레버(14)의 상단부를 밀어서 반시계방향으로 회전시킴과 동시에 제2 구동레버(14)의 하단부에 고정된 주축(15)을 반시계방향으로 회전시키게 된다.

상기와 같이 주축(15)이 반시계방향으로 회전하면 도 6에와 같이 주축(15)에 고정된 레버(16)도 제2 구동레버(14)가 회전하는 만큼 반시계방향으로 동일각도로 회전을 하고, 정압링(19)에 의해 접점스프링가이드(18)가 하방으로 움직이면서 제3 구동레버(21)를 반시계방향으로 회전시킨다.

그리고, 상기와 같이 제3 구동레버(21)가 반시계방향으로 회전을 하면 제4 구동레버(23)도 동일방향으로 회전하면서 절연바(24)를 좌측방향으로 당기는데, 이때 삼각레버(25)는 고정축(26)을 중심으로 시계방향으로 회전하고, 삼각레버(25)에 연결된 아이볼트(27)는 상방으로 이동하여 진공 인터럽터(28)의 가동접점을 고정접점에 접촉시키게 된다. 그와 같이 두 접점이 접촉된 상태에서 접압스프링(19)이 약 7mm 정도 압축되며 접압스프링(19)의 압축력이 진공 인터럽터(28)의 두 접점 사이의 접촉압력으로 작용하게 된다.

상기와 같은 투입상태에서 차단상태로 변환되는 동작은 상기와 같은 투입동작의 반대로 이루어지게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 가스절연배전반의 차단기 메카니즘(5)은 진공 인터럽터(28)까지 연결되는 링크의 수가 너무 많아서, 연결부위의 누적공차로 인하여 진공 인터럽터(28)의 스트로크가 많이 감쇄되는 문제점이 있었다.

또한, 주축(15)의 길이가 길고, 주축(15)을 구동하는 제2 구동레버(14)가 주축(15)의 한쪽 끝에 연결되어 있어서, 투입시 접압 스프링(19)가 압축되면 접압 스프링(19)의 압축력에 의해 주축(15)이 비틀림과 굽힘현상이 심하게 발생되며, 그와 같이 발생되는 굽힘현상은 접압 스프링력을 감소시켜서 기구적인 투입 및 차단속도를 저하시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 차단기 메카니즘에서 진공 인터럽터까지의 링크수를 감소시켜서 연결부위의 누적공차를 감소시킴과 아울러 주축의 비틀림과 굽힘현상을 감소시켜서 동력전달의 안정성을 확보하도록 하는데 적합한 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치에 있어서,

차단기 메카니즘의 후방으로 돌출되도록 정,역회전가능하게 결합되는 차단샤프트와,

그 차단샤프트에 일단부가 고정되어 차단샤프트의 정,역회전에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제1 구동레버와,

그 제1 구동레버의 타단부에 하단부가 결합됨과 아울러 수직방향으로 설치되어 제1 구동레버의 회전에 따라 상,하방향으로 승강하는 3D 커플링과,

그 3D 커플링의 상단부에 단부가 결합되어 3D 커플링의 승강에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제2 구동레버와,

그 제2 구동레버에 결합되어 제2 구동레버의 회동에 따라 정,역 회전하는 스위치 샤프트와,

그 스위치 샤프트에 일단부가 고정되어 스위치 샤프트의 정,역회전에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제3 구동레버와,

그 제3 구동레버의 단부에 결합되어 제3 구동레버의 회동에 따라 좌,우방향으로 이동하는 정압스프링 가이드와,

그 정압스프링 가이드의 외측에 감싸도록 설치됨과 아울러 전단부는 정압스프링 가이드에 고정되어 정압스프링 가이드를 스프링 압력으로 밀착하기 위한 접압스프링과,

상기 정압스프링 가이드의 우단부에 수평방향으로 연결되어 정압스프링 가이드의 좌,우이동시 동시에 이동하는 커넥션봉과,

그 커넥션봉의 우단부에 결합되어 커넥션봉의 좌,우이동에 따라 동시에 이동되는 콘트롤볼트와,

그 콘트롤볼트의 우단부에 결합되어 콘트롤볼트의 좌,우이동에 따라 동시에 이동되며 수평방향으로 배치된 진공인터럽터의 접점을 접촉 또는 단락시키기 위한 절연봉을 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되어 있는 본 발명을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에서 차단기 메카니즘의 차단상태를 보인 배면도이고, 도 9는 본 발명에서 차단기 메카니즘의 투입상태를 보인 배면도이며, 도 10은 본 발명에서 차단기실의 차단상태를 보인 요부 단면도이고, 도 11은 본 발명에서 차단기실의 투입상태를 보인 요부 단면도이다.

본 발명은 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 차단 샤프트(31)에 제1 구동레버(32)가 연동될 수 있도록 연결되어 있고, 그 제1 구동레버(32)의 단부에는 3D 커플링(35)의 하단부에 연결되어 있으며, 그 3D 커플링(35)의 상단부에는 스위치 샤프트(33)에 고정된 제2 구동레버(34)의 단부에 연결되어 있다.

그리고, 상기 스위치 샤프트(33)에는 제3 구동레버(36)가 고정되어 있고, 그 제3 구동레버(36)의 단부에는 접압스프링 가이드(37)의 후단이 연결되어 있어서, 투입시 접압링(38)에 의해 접압스프링(39)이 압축될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 접압스프링 가이드(37)의 전단부에는 커넥션 봉(40)이 수평방향으로 움직이게 하는 방향유도가이드(41)와 함께 핀으로 연결되어 있고, 그 방향유도가이드(41)는 콘트롤 볼트(42)의 후단부에 연결되어 있으며, 그 콘트롤 볼트(42)의 전단부에는 절연봉(43)의 후단부에 연결되어 있다.

그리고, 상기 절연봉(43)의 전단부에는 진공 인터럽터(44)의 후단부에 연결되어 있고, 그 절연봉(43)의 중앙부는 수평으로 움직일 수 있도록 고정된 베어링(45)의 내측에서 슬라이딩될 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에서 차단 메카니즘의 차단상태에서 투입동작을 설명하면 다음과 같다.

차단샤프트(31)가 도 8과 같은 상태에서 시계방향으로 회전하면, 제1 구동레버(32)도 동시에 시계방향으로 45°회전을 하고, 그 제1 구동레버(32)가 회전을 하면 단부에 하단부에 연결된 3D 커플링(35)을 하방으로 당기게 된다.

그리고, 상기와 같이 3D 커플링(35)이 하방으로 당겨지면 3D 커플링(35)의 상단부에 연결된 제2 구동레버(34)가 시계방향으로 회전을 하며 스위치 샤프트(33)를 시계방향으로 회전시키므로 스위치 샤프트(33)에 일단부가 고정된 제3 구동레버(36)를 시계방향으로 회전시키게 된다.

또한, 상기와 같이 제3 구동레버(36)가 시계방향으로 회전을 하면 제3 구동레버(36)에 후단부가 연결되어 있는 접압스프링가이드(41)를 우측방향으로 밀고, 그와 같이 우측으로 밀리는 접압스프링가이드(41)는 커넥션봉(40), 컨트롤 볼트(42), 절연봉(43), 진공인터럽터(44)를 우측으로 밀어서 우측으로 이동시키게 되는데, 그와 같이 이동하는 것에 의하여 진공인터럽터(44)의 내부에 있는 접점이 접촉을 하게 되고, 그런 상태에서 접압스프링(39)이 압축되어 그 압축력에 의하여 접점이 일정압력으로 접촉된 상태를 유지하는 투입상태가 된다.

그리고, 차단기 메카니즘의 차단될때의 동작은 투입동작의 반대로 이루어진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치는 3D 커플링을 이용하여 차단샤프트에서 스위치 샤프트의 중간위치로 동력을 전달함으로써, 종래기술과 비교하여 볼때 링크의 수를 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 샤프트의 비틀림과 굽힘현상을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 링크수가 적어지면서 각 연결부위의 누적공차가 감소되는 것에 의하여 투입 및 차단속도를 향상시킬 수 있다.

동력학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용하여 본 발명의 차단 메카니즘을 해석하였는데, 종래의 메카니즘에 비하여 투입속도는 약 35%, 차단속도는 약 39% 향상되었다. 이에 따라 투입 및 차단시 절연성능이 우수하고, 차단기 메카니즘의 전체의 충격량을 감소시키기 위해 투입 및 차단 스프링력을 낮게 설계할 수도 있다.

도 1은 종래 큐비클식 가스절연배전반의 전체 개략단면도.

도 2는 종래 차단기실과 차단기 메카니즘을 보인 측면도.

도 3은 종래 차단기 메카니즘의 정면도와 측면도.

도 4는 종래 차단기 메카니즘의 차단상태를 보인 배면도.

도 5는 종래 차단기 메카니즘의 투입상태를 보인 배면도.

도 6은 종래 차단기실의 차단상태를 보인 요부 단면도.

도 7은 종래 차단기실의 투입상태를 보인 요부 단면도.

도 8은 본 발명에서 차단기 메카니즘의 차단상태를 보인 배면도.

도 9는 본 발명에서 차단기 메카니즘의 투입상태를 보인 배면도.

도 10은 본 발명에서 차단기실의 차단상태를 보인 요부 단면도.

도 11은 본 발명에서 차단기실의 투입상태를 보인 요부 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 차단기 메카니즘 31 : 차단샤프트

32 : 제1 구동레버 33 : 스위치 샤프트

34 : 제2 구동레버 35 : 3D 커플링

36 : 제3 구동레버 37 : 접압스프링가이드

38 : 접압링 39 : 접압스프링

40 : 커넥션봉 41 : 방향유도가이드

42 : 컨트롤 볼트 43 : 절연봉

44 : 진공 인터럽터 45 : 베어링

Claims (3)

1. 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치에 있어서,

   차단기 메카니즘의 후방으로 돌출되도록 정,역회전가능하게 결합되는 차단샤프트와,

   그 차단샤프트에 일단부가 고정되어 차단샤프트의 정,역회전에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제1 구동레버와,

   그 제1 구동레버의 타단부에 하단부가 결합됨과 아울러 수직방향으로 설치되어 제1 구동레버의 회전에 따라 상,하방향으로 승강하는 3D 커플링과,

   그 3D 커플링의 상단부에 단부가 결합되어 3D 커플링의 승강에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제2 구동레버와,

   그 제2 구동레버에 결합되어 제2 구동레버의 회동에 따라 정,역 회전하는 스위치 샤프트와,

   그 스위치 샤프트에 일단부가 고정되어 스위치 샤프트의 정,역회전에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회동하는 제3 구동레버와,

   그 제3 구동레버의 단부에 결합되어 제3 구동레버의 회동에 따라 좌,우방향으로 이동하는 정압스프링 가이드와,

   그 정압스프링 가이드의 외측에 감싸도록 설치됨과 아울러 전단부는 정압스프링 가이드에 고정되어 정압스프링 가이드를 스프링 압력으로 밀착하기 위한 접압스프링과,

   상기 정압스프링 가이드의 우단부에 수평방향으로 연결되어 정압스프링 가이드의 좌,우이동시 동시에 이동하는 커넥션봉과,

   그 커넥션봉의 우단부에 결합되어 커넥션봉의 좌,우이동에 따라 동시에 이동되는 콘트롤볼트와,

   그 콘트롤볼트의 우단부에 결합되어 콘트롤볼트의 좌,우이동에 따라 동시에 이동되며 수평방향으로 배치된 진공인터럽터의 접점을 접촉 또는 단락시키기 위한 절연봉을 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접압스프링 가이드의 전단부에는 커넥션봉이 수평방향으로 동작될 수 있도록 방향유도가이드의 일단부가 구비되고, 그 방향유도가이드의 타단부는 콘트롤 볼트의 후단부에 연결된 것을 특징으로 하는 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 절연봉은 진공인터럽터와 수평상태를 유지할 수 있도록 베어링이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가스절연배전반용 차단기 메카니즘의 동력전달장치.