KR100492755B1 - 진공차단기의 절연장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공차단기의 절연장치에 관한 것으로서, 외측과 연결된 상부단자 및 하부단자가 형성되고 소정의 내부 공간을 갖는 에폭시 하우징과; 상기 에폭시 하우징의 내부 공간에 장착되고, 상기 상부단자 및 하부단자에 전기적으로 연결되는 고정접점과 가동접점을 구비하며, 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해가능하게 설치되는 진공인터럽터와; 상기 진공인터럽터를 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해하기 위한 체결수단과; 상기 에폭시 하우징과 진공인터럽터 사이가 절연되도록 그 사이에 충전된 절연충전재가; 구비되어 구성됨으로써, 고 성능의 절연을 이룸과 동시에 수리 및 교체 등의 유지비용이 절감될 수 있도록 한 것이다.

Description

진공차단기의 절연장치{INSULATOR OF VACUUM CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 진공차단기의 절연장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 부하개폐 및 고장전류 차단을 위해 고압 전기기기에 사용되는 진공차단기의 외부 절연을 조립형태의 절연구조로 구성하는 진공차단기의 절연장치에 관한 것이다.

일반적으로 차단기는 소호매질에 따라서 기름을 사용하는 유입차단기, 불활성 기체인 SF6 가스를 사용하는 가스차단기, 공기를 사용하는 공기차단기, 자기를 사용하는 자기차단기 및 진공의 우수한 절연내력을 사용하는 진공차단기로 분류할 수 있다.

최근에 중전압급 차단기 중에서 가장 많이 사용되고 있는 진공차단기는 10-3Torr 이하의 진공 하에서 높은 절연내력을 갖는 장점을 이용하여 1960년대에 제품화에 성공하였으며, 고전압화, 대전류화, 및 소형화에 상당한 진척을 보이고 있다. 진공차단기에 있어서의 핵심 부품인 진공인터럽터는 진공상태를 유지하도록 잘 밀폐된 절연용기와 상기 절연용기 내에서 상호 접촉되는 접점을 각각 가진 가동전극와 고정전극을 구비하게 된다.

좀더 자세히 설명하면 이러한 진공차단기에서 부하개폐 및 고장전류 차단은 진공인터럽터 내의 진공상태에서 이루어지나 진공인터럽터의 외부절연은 다양한 매질 속에서 이루어진다. 브이씨비(VCB : Vacuum Circuit Breaker)처럼 진공인터럽터가 공기 속에서 절연될 수도 있고, 오씨비(OCB : Oil Circuit Breaker)처럼 오일로 진공인터럽터가 감싸져 절연이 이루어지기도 하며, 고압개폐기처럼 SF6가스를 이용하여 절연이 이루어지기도 한다. 그러나 이런 절연방식들은 여러 가지 문제점을 가지고 있다.

브이씨비(VCB) 같은 공기절연방식은 공기의 낮은 절연내력 때문에 높은 뇌충격전압을 요구하는 곳에서는 사용하지 못한다. 또한 오씨비(OCB) 같은 오일절연을 이용하는 경유는 오일의 폭발위험성 때문에 최근에는 거의 사용하지 않고 있다. 마지막으로 고압개폐기처럼 SF6가스를 이용 경유는 높은 뇌충전압을 요구하는 고에서 사용가능하며 폭발위험성도 없으나 환경적인 측면에서 점점 더 사용 규제를 받고 있는 실정이다.

이러한 경향에 의해 최근에는 고체절연 방식중에 에폭시 성형시 진공인터럽터를 삽입하는 일체형 고체 절연방식이 사용되고 있으며 그에 대한 설명은 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 절연구조로 구성된 진공차단기는 부하개폐 및 고장전류 차단이 이루어지는 진공인터럽터(1)가 진공인터럽터(1)의 절연 및 지지 역할을 수행하는 에폭시 하우징(2) 성형 시 삽입되어 성형된다. 진공인터럽터(1)의 고정접점(11)을 에폭시 하우징(2)의 상부단자(22)와 체결하여 에폭시 하우징(2)과 같은 형상의 캐비티를 갖는 금형에 삽입한 후 성형한다.

이때, 에폭시 하우징(2)을 이루는 에폭시(21)와, 진공인터럽터(1)의 외주면을 이루는 세라믹(13)은 그 열팽창률이 서로 상이하므로 성형 후 냉각시에 에폭시(21)의 수축에 따른 압력을 완화하기 위해 세라믹(13) 외주면을 실리콘 튜브(5)로 감싸 압력을 완화시켜 에폭시(21)의 수축으로 인한 세라믹(13)의 파손을 방지한다.

이렇게 일체형 고체절연으로 성형된 진공차단기에 장착되는 상기 진공인터럽터(1)의 가동접점(12)과 에폭시 하우징(2)의 하부단자(23)는 플렉시블선트(Flexible Shunt)(3)로 연결되어 통전이 가능해 지고, 상기 진공인터럽터(1)의 가동접점(12)에 일단이 구동 메커니즘으로 연결되어 있는 구동로드(4)가 연결되어 진공인터럽터(1)의 가동접점(12)을 상하운동 시킬 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 진공차단기는 구동 메커니즘이 동작하여 상기 구동로드(4)가 상하 방향으로 움직이게 되면 상기 구동로드(4)에 연결된 진공인터럽터(1)의 가동접점(12)이 상하로 움직이면서 부하의 개폐 또는 고장전류의 차단이 진공인터럽터(1)의 내부에서 이루어진다. 이때 부하의 개폐 또는 고장전류의 차단은 진공인터럽터(1) 고유의 성능이나, 상간 절연 및 대지간 절연이 그 성능을 결정하는 중요요소이고, 외부로의 고정접점(11)과 가동접점(12)의 절연은 진공인터럽터(1)를 둘러싼 매질에 의해 그 성능이 결정되는 는 상기 일체형 고체절연 방식으로 구성되는 진공인터럽터(1)는 에폭시(21)에 의해 고성능 절연이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 진공차단기는 진공인터럽터(1)의 외주면인 세라믹(13) 외부에 에폭시(21) 수축으로 인한 압력을 완화하기 위한 실리콘 튜브(5)를 씌우는데, 에폭시(21)의 냉각조건이나 형상에 따라 수축률이 일정하지 않기 때문에 올바른 성형조건을 맞추기가 어렵고, 성형시 불량이 발생하게 되면 진공인터럽터(1)를 다시 사용하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 일체형 고체절연방식이 적용되는 진공인터럽터(1)에 불량이 발생되어 수리 또는 교체를 하고자 할 시에 진공인터럽터(1) 뿐만 아니라 에폭시 하우징(2) 및 주변 부품을 전체적으로 교체하여야 하므로, 유지 보수에 많은 비용이 사용되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 조립형태의 고체절연방식으로 진공인터럽터의 외부 절연을 실현하여 유지 보수비용을 절감할 수 있도록 한 진공차단기의 절연장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 외측과 연결된 상부단자 및 하부단자가 형성되고 소정의 내부 공간을 갖는 에폭시 하우징과; 상기 에폭시 하우징의 내부 공간에 장착되고, 상기 상부단자 및 하부단자에 전기적으로 연결되는 고정접점과 가동접점을 구비하며, 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해가능하게 설치되는 진공인터럽터와; 상기 진공인터럽터를 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해하기 위한 체결수단과; 상기 에폭시 하우징과 진공인터럽터 사이가 절연되도록 그 사이에 충전된 절연충전재가; 구비되어 구성되는 진공차단기의 절연장치가 제공된다.

또한, 상기 체결수단은 상기 진공인터럽터와 조립되는 가동클램프와, 상기 가동클램프를 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해하기 위한 볼트와, 상기 상부단자와 상기 고정접점을 전기적으로 연결하는 취부금구를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명의 일 실시예인 진공차단기의 절연장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 진공차단기의 내부 구조를 도시한 종단면도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예인 진공차단기의 절연장치가 제작되는 과정을 도시한 순서도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 진공차단기는 외측과 연결된 상부단자(122) 및 하부단자(123)가 형성되고 소정의 내부 공간을 갖는 에폭시 하우징(102)과, 상기 에폭시 하우징(102)의 내부 공간에 장착되고, 상기 상부단자(122) 및 하부단자(123)에 전기적으로 연결된 고정접점(111) 및 가동접점(112)이 구비된 진공인터럽터(101)와, 상기 에폭시 하우징(102)과 진공인터럽터(101) 사이가 절연되도록 그 사이에 충전된 절연충전재(107)로 이루어진다.

상기 에폭시 하우징(102)은 에폭시 하우징(102)의 형상과 동일한 캐비티를 갖는 금형의 내부에 상부단자(122)와 하부단자(123)를 삽입하고, 에폭시를 주입한 후 일정시간 냉각하여 성형한다.

진공인터럽터(101)의 가동접점(112)에 멀티콘텍트(103)를 취부하고, 가동클램프(106)와 구동로드(104)를 조립한 진공인터럽터(101)를 상기 에폭시 하우징(102)의 내부공간에 삽입한 후에 볼트(109)로 가동클램프(106)를 에폭시 하우징(102)에 체결하여 가동접점(112)과 하부단자(123)가 전기적으로 연결되도록 한다. 또한 상부단자(122)와 진공인터럽터(101)의 고정접점(111)도 전기적으로 연결되도록 취부금구(108)를 이용하여 체결한다.

상기와 같이 구성된 진공차단기는 구동 메커니즘이 동작하여 구동로드(104)가 상하로 움직이게 되면 에폭시 하우징(102)의 내부에 절연된 상태로 장착된 진공인터럽터(101)의 가동접점(112)이 구동로드(104)의 상하 움직임에 연동되어 상하로 움직이면서 부하의 개폐 또는 고장전류의 차단이 진공인터럽터(101)의 내부에서 이루어지고, 이때, 상간 절연, 대지간 절연 및 외부로의 고정접점(111) 형성부와 가동접점(112) 형성부의 절연은 에폭시로 형성된 에폭시 하우징(102) 및 그 내부에 충전되는 절연충전재(107)에 의해 고 성능의 절연이 이루어지는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 진공차단기의 절연장치는 에폭시 하우징(102)의 내부공간에 진공인터럽터(101)가 볼트로 체결되어 고정되고, 에폭시 하우징(102)과 진공인터럽터(101)의 사이에 절연충전재(107)가 충전되어 절연됨으로써, 고 성능의 절연을 이룸과 동시에 진공인터럽터(101)의 수리 및 교체를 원할 시에 진공인터럽터(101)만을 분해하여 작업할 수 있게 되는 것이다.

이사에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 진공차단기의 절연장치는 부하의 개폐 또는 고장전류의 차단이 이루어지는 진공인터럽터를 에폭시 하우징의 내부공간에 볼트로 체결하는 조립한 후, 에폭시 하우징과 진공인터럽터 사이에 절연충전재를 충전하여 절연하는 구조로 형성되어 고 성능의 절연을 이룸과 동시에 진공인터럽터의 수리 및 교체를 원할 시에 진공인터럽터만을 에폭시 하우징의 내부공간에서 분해하여 작업할 수 있게 됨으로써, 유지비용이 절약되는 효과가 있다.

도 1은 종래 구조로 구성된 진공차단기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예인 진공차단기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예인 진공차단기의 절연장치가 제작되는 과정을 도시한 순서도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

101 : 진공인터럽터 102 :에폭시 하우징

106 : 가동클램프 107 : 절연충전재

122 : 상부단자 123 : 하부단자

Claims (4)

1. 외측과 연결된 상부단자 및 하부단자가 형성되고 소정의 내부 공간을 갖는 에폭시 하우징과;

   상기 에폭시 하우징의 내부 공간에 장착되고, 상기 상부단자 및 하부단자에 전기적으로 연결되는 고정접점과 가동접점을 구비하며, 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해가능하게 설치되는 진공인터럽터와;

   상기 진공인터럽터를 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해하기 위한 체결수단과;

   상기 에폭시 하우징과 진공인터럽터 사이가 절연되도록 그 사이에 충전된 절연충전재가; 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 진공차단기의 절연장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 체결수단은 상기 진공인터럽터와 조립되는 가동클램프와, 상기 가동클램프를 상기 에폭시 하우징에 고정 또는 분해하기 위한 볼트와, 상기 상부단자와 상기 고정접점을 전기적으로 연결하는 취부금구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공차단기의 절연장치.
3. 제 2항에 있어서 상기 진공인터럽터의 일측에는 구동로드가 결합되는 가동접점이 형성되고, 상기 가동 클램프는 그 중심부에 관통공이 형성되어 상기 구동로드가 상기 진공인터럽터의 가동접점에 결합되도록 함과 동시에 상기 진동인터럽터를 고정하며, 그 일정부위에 에폭시가 주입되는 주입공이 형성되어 상기 에폭시 하우징의 내부에 볼트 체결되어 고정되는 것을 특징으로 하는 진공차단기의 절연장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 절연충전재는 폴리우레탄과 경화제가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 진공차단기의 절연장치.