KR100548772B1 - 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치에 관한 것으로서, 아크접점간의 개극 시점을 조절함으로써, 아크접점이 주접점보다 먼저 개극되는 현상을 막아 접점 손상을 저감시키고 차단 에너지를 줄여 차단성능이 향상될 수 있도록 한 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 서로 대향하게 설치되는 제 1과 제 2고정접촉자와; 상기 제 1고정접촉자 내에 이동 가능하게 설치되고 상기 제 2고정접촉자에 접촉하는 위치와 상기 제 2고정접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 가동접촉자와; 상기 가동접촉자내에 설치되어 상기 가동접촉자의 이동에 따라 함께 이동하는 가동 아크접촉자와; 상기 제 2고정접촉자내에 상기 가동 아크접촉자의 이동방향과 반대방향으로 직선이동 가능하게 설치되고, 상기 가동 아크접촉자에 접촉하는 위치 또는 상기 가동 아크접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 고정측 아크접촉자와; 상기 가동 접촉자의 선단에 접속되어 상기 가동접촉자와 함께 이동 가능하며, 트립동작시 절연가스를 분사하는 노즐과; 상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향으로 동력을 상기 노즐로부터 상기 고정측 아크접촉자에 전달하기 위해서, 상기 고정측 아크접촉자와 상기 노즐사이에 접속되는 다수의 링크와; 상기 가동접촉자가 상기 제 2고정접촉자로부터 분리될 때 상기 링크로부터의 상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향의 동력을 시간지연하여 상기 고정측 아크접촉자에 전달하는 지연수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구동방식의 가스절연 개폐장치 를 제공한다.

가스절연 개폐장치, 링크부, 지연수단, 슬라이딩 체, 마모방지 링

Description

이중 구종 방식의 가스절연 개폐장치{DAUL MOTION GAS INSULATED SWITCHGEAR}

도 1은 종래 가스절연 개폐장치로서, 차단부의 구조를 도시한 도면

도 2는 도 1의 차단부의 작동상태를 도시한 도면

도 3은 종래 가스절연 개폐장치로서, 이중 구동 방식이 적용된 구조를 도시한 도면

도 4는 도 3의 작동상태를 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치의 구조를 도시한 도면

도 6은 도 5의 작동상태를 도시한 도면

도 7은 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치의 다른 실시예를 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21,22 : 고정접촉자 23 : 고정 아크접촉자

24 : 가동접촉자 25 : 고정피스톤

26 : 압축실 27 : 가동 아크접촉자

28 : 노즐 29 : 로드

30 : 링크부 31 : 제 1링크

32 : 제 2링크 33 : 제 3링크

34 : 고정핀 35 : 슬롯

36 : 슬라이딩 체 37 : 결합홈

38 : 마모방지 링

본 발명은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

가스절연 개폐장치나 가스절연 차단기는 전기선로상에 설치되어 정상적인 사용상태에서 인위적으로 선로를 개폐할 때 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 전력기기를 보호하는 전기기기로서, 이와 같은 가스절연 개폐장치에서는 개폐장치가 트립(Trip)작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호가스(예를 들어, 6불화항(SF₆) 가스)를 노즐을 통해 분사시켜 트립작동시 발생하는 아크를 소호시켜 주게 된다.

첨부한 도 1은 종래 가스절연 개폐장치로서, 차단부의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 차단부의 작동상태를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 종래 가스절연 개폐장치의 차단부는 고정측과 가동측으로 이루어져 있다.

상기 고정측은 제 1고정접촉자(1)와 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.

상기 가동측은 제 2제 2고정접촉자(3)와, 상기 제 2고정접촉자(3) 내에 이동 가능하게 설치된 가동접촉자(4)와, 상기 가동접촉자(4) 내에 설치되어 압축실(6)을 형성하는 고정피스톤(5)과, 상기 가동접촉자(4)의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자(2)에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자(7)와, 상기 가동접촉자에 고정된 노즐(8)과, 상기 가동접촉자(4)의 로드(10)를 개폐장치의 조작기(도시하지 않음)에 연결하는 연결로드(9)로 구성되어 있다.

상기 개폐장치의 정상적인 통전 상태에서는 도 1과 같이, 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에 접속되어 선로는 폐로상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 상태에서 개폐장치가 트립되면 조작기와 연결된 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고, 로드(10)에 의해 연결로드(9)와 연결된 가동접촉자(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.

이때, 가동접촉자(4)와 고정피스톤(5)에 의해 형성된 압축실(6)의 용적은 가동접촉자(4)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되고 가동접촉자(4)의 이동에 의해 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에서 분리되는 순간부터 가동 아크접촉자(7)와 고정 아크접촉자(2) 사이에서 아크가 발생하게 되는데, 상기와 같이 아크가 발생할 때 도 2와 같이, 압축실(6) 내에 압축되어 있던 압축가스가 노즐(8)을 통해 아크방향으로 분사되므로 아크가 소호되고 전류는 차단되는 것이다.

또한, 종래에는 상기와 같은 개폐장치에서 높은 에너지의 아크를 신속하게 소호하여 개폐장치의 성능을 향상시키기 위해서 이중 구동 방식이 적용되었다.

첨부한 도 3은 종래 가스절연 개폐장치로서, 이중 구동 방식이 적용된 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 작동상태를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치는 트립 신호에 따라 조작기가 작동하고 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 노즐(8), 가동 아크접촉자(7), 가동접촉자(4), 실린더의 로드(10)가 도면상 우측방향으로 이동하고, 동시에 상기 노즐(8) 선단부에 연결된 링크부(11)에 의해 고정 아크접촉자(2)가 가동측의 이동방향과 반대 방향(도면상 좌측방향)으로 이동한다.

즉, 상기 노즐(8) 선단부에 연결된 제 1링크(12)가 도면상 우측방향으로 이동하면, 이에 따라 제 2링크(13)는 고정핀(15)을 중심축으로 반시계 방향으로 회전한다.

상기와 같이 제 2링크(13)의 회전에 따라 이에 연결된 제 3링크(14)는 도면상 좌측방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 제 3링크(14)에 고정된 고정 아크접촉자(2)도 제 3링크와 함께 도면상 좌측방향으로 이동한다.

즉, 상기와 같은 구조는 가동측의 이동력을 이용하여 상기 고정 아크접촉자(2)를 가동측의 이동방향과 반대방향으로 동일한 속도로 이동시켜 아크를 소호하고 전류를 차단할 수 있게 한다.

그러나, 상기와 같은 구조는 아크접점과 주접점간의 개극 시점을 맞추기가 어려운 문제점이 있다.

즉, 가동측의 이동과 동시에 고정 아크접촉자(2)가 가동측의 이동방향과 반대방향으로 동일한 속도로 이동하기 때문에, 아크접점이 주접점보다 먼저 개극되는 현상이 발생하였고, 이에 따라 주접점에 접점 손상이 발생되어 차단 성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 효과적인 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치의 구현을 위해서는 적절한 개극 시점의 조절이 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 아크접점과 주접점간의 개극 시점을 조절함으로써, 아크접점이 주접점보다 먼저 개극되는 현상을 막아 접점 손상을 저감시키고 차단 에너지를 줄여 차단성능이 향상될 수 있도록 한 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은, 서로 대향하게 설치되는 제 1과 제 2고정접촉자와; 상기 제 1고정접촉자 내에 이동 가능하게 설치되고 상기 제 2고정접촉자에 접촉하는 위치와 상기 제 2고정접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 가동접촉자와; 상기 가동접촉자내에 설치되어 상기 가동접촉자의 이동에 따라 함께 이동하는 가동 아크접촉자와; 상기 제 2고정접촉자내에 상기 가동 아크접촉자의 이동방향 과 반대방향으로 직선이동 가능하게 설치되고, 상기 가동 아크접촉자에 접촉하는 위치 또는 상기 가동 아크접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 고정측 아크접촉자와; 상기 가동 접촉자의 선단에 접속되어 상기 가동접촉자와 함께 이동 가능하며, 트립동작시 절연가스를 분사하는 노즐과; 상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향으로 동력을 상기 노즐로부터 상기 고정측 아크접촉자에 전달하기 위해서, 상기 고정측 아크접촉자와 상기 노즐사이에 접속되는 다수의 링크와; 상기 가동접촉자가 상기 제 2고정접촉자로부터 분리될 때 상기 링크로부터의 상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향의 동력을 시간지연하여 상기 고정측 아크접촉자에 전달하는 지연수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구동방식의 가스절연 개폐장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치의 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 작동상태를 도시한 도면이다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치는, 서로 대향하게 설치되는 제 1고정접촉자(22) 및 제 2고정접촉자(21)와, 상기 제 1고정접촉자(22) 내에 이동 가능하게 설치되고 제 2고정접촉자(21)에 접촉하는 위치 와 제 2고정접촉자(21)로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 가동접촉자(24)와,(첨부한 도 5에서는 가동접촉자(24)의 선단부 외주면과 제 2고정접촉자(21)의 선단부 내주면사이에 간극이 있는 것과 같이 도시되어 있으나 이는 이해를 돕기위한 것으로 실제로는 가동접촉자(24)의 선단부 외주면과 제 2고정접촉자(21)의 선단부 내주면은 회로접속 즉, 폐로상태에서 서로 긴밀하게 접촉된다) 상기 가동접촉자(24)내에 설치되어 가동접촉자(24)의 이동에 따라 함께 이동하는 가동 아크접촉자(27)와, 상기 제 2고정접촉자(21)내에 가동 아크접촉자(27)의 이동방향과 반대방향으로 직선이동 가능하게 설치되고 가동 아크접촉자(27)에 접촉하는 위치 또는 가동 아크접촉자(27)로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 고정측 아크접촉자(23)와, 상기 가동접촉자(24)의 선단에 연결되어 가동접촉자(24)와 함께 이동 가능하며 트립동작시 즉 회로차단 동작시 절연가스 예컨대 6불화항 가스를 분사하는 노즐(28)과, 상기 가동접촉자(24)의 이동방향과 반대방향으로 동력을 노즐(28)로부터 상기 고정측 아크접촉자(23)에 전달하기 위해서 고정측 아크접촉자(23)와 노즐(28)사이에 연결되는 다수의 링크(31,32,33)로 이루어진 링크부(30)와, 상기 가동접촉자(24)가 제 2고정접촉자(21)로부터 분리될 때 링크부(30)로부터의 가동접촉자(24)의 이동방향과 반대방향의 동력을 시간지연하여 고정측 아크접촉자(23)에 전달하는 지연수단(35 내지 38)을 포함하여 구성된다.

한편, 고정피스톤(25)은 상기 가동접촉자(24)내에 고정적으로 설치되어 가동접촉자(24)의 내주면과 함께 압축실(26)을 형성한다.

상기 압축실(26) 내에는 예컨대 6불화항(SF6) 가스와 같은 절연가스가 담겨 지며, 이 절연가스는 트립시 즉, 회로차단시 도면상 우측으로 직선 이동하는 가동접촉자(24)에 상대적으로 고정피스톤(25)이 고정되어 있으므로 해서 압축실(26)이 압축되고 따라서 노즐(28)을 통해 고정측 아크접촉자(23)를 향해 분사된다.

상기 로드(29)는 가동 아크접촉자(27)에 연결되어 있고 도 1에서 도시된 연결로드(9)와 같은 연결로드부재(도시하지 않음)를 통해 회로차단(트립)시 또는 회로접속시 동력을 제공하는 엑츄에이터(Actuator)(도시하지 않음)에 연결되어 가동 아크접촉자(27)에 고정측 아크접촉자(23)에 접촉 또는 분리되는 방향으로 직선 이동할 수 있는 동력을 제공한다.

상기 가동접촉자(24)는 도시하지 않은 링크수단에 의해서 로드(29)와 구동 접속되어 로드(29)의 이동시 즉, 가동 아크접촉자(27)가 이동할 때 동일한 방향으로 함께 직선 이동하게 된다.

상기 링크부(30)는 상기 노즐(28) 선단부에 연결핀을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 제 1링크(31)와, 상기 제 1링크(31)에 회전 가능하게 핀 연결되어 제 1링크(31)의 움직임에 따라 연동되며 중심축(34)을 중심으로 회전 운동하는 제 2링크(32)와, 일단은 상기 제 2링크(32)에 회전 가능하게 핀 연결되고 타단은 지연수단(35 내지 38)에 연결되는 제 3링크(33)로 구성된다.

상기 지연수단은 고정측 아크접촉자(23)에 미리 결정된 길이로 형성되는 슬롯(35)과, 상기 제 3링크(33)에 연결되어 슬롯(35)내에서 슬라이드 이동되며 제 3링크(33)로부터의 동력을 슬롯(35)내 이동시간만큼 지연하여 고정측 아크접촉자(23)에 전달하는 슬라이딩 체(Sliding Mass)(36)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 슬라이딩 체(36)에는 슬라이딩 체(36)가 슬롯(35)에서 슬라이딩시 마모없이 원활히 슬라이딩될 수 있도록 마모방지 링(일명, 웨어링(Wear-Ring))(38)이 접속되는 바, 상기 마모방지 링(38)은 슬라이딩 체(36)에 형성된 결합홈(37)을 통해 결합된다.

한편, 상기 슬라이딩 체(36)는 사각형 단면을 갖는 형상외에도 도 7에서 도시한 바와 같이, 원형 단면을 갖는 볼 형상으로 형성할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구조로 이루어진 가스절연 개폐장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

가스절연 개폐장치의 정상적인 통전 상태에서는 도 5와 같이, 가동접촉자(24)와 제 2고정접촉자(21)가 접촉된 상태에서 가동 아크접촉자(27)가 고정 아크접촉자(23)에 접속되어 전기적 선로는 폐로상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 상태에서 개폐장치가 트립될 때는 첨부한 도 6에서 도시한 바와 같이, 도시하지 않은 외부의 엑츄에이터와 연결된 연결로드를 통해 로드(29)를 도면상 우측방향(개로방향)으로 끌어당기는 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고, 로드(29)에 연결된 가동접촉자(24) 및 가동 아크접촉자(27)가 도면상 우측방향으로 함께 이동하게 된다.

이때, 가동접촉자(24)와 고정피스톤(25)에 의해 형성된 압축실(26)의 용적은 가동접촉자(24)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되고 가동접촉자(24)의 이동과 동시에 로드(29)에 의해 동일방향으로 이동하는 가동 아크접촉자(27)가 고정 아크접 촉자(23)에서 분리되는 순간부터 가동 아크접촉자(27)와 고정 아크접촉자(23) 사이에서 아크가 발생하게 되는데, 상기와 같이 아크가 발생하게 되면, 압축실(26) 내에 압축되어 있던 절연가스가 노즐(28)을 통해 아크 방향으로 분사되므로 아크가 소호되고 전류는 차단되는 것이다.

또한, 상기와 같이 가동측이 즉, 가동접촉자(24) 및 가동 아크접촉자(27)가 도면상 우측(개로방향)으로 이동함과 동시에 상기 노즐(28)의 선단부에 연결된 링크부(30)에 의해 고정측 아크접촉자(23)가 가동측의 이동방향과 반대방향(도면상 좌측방향)으로 이동한다.

즉, 상기 노즐(28)의 선단부에 연결된 제 1링크(31)가 도면상 우측방향으로 이동하면, 이에 따라 제 2링크(32)는 고정핀(34)을 중심축으로 반시계 방향으로 회전한다.

상기와 같이 제 2링크(32)의 회전에 따라 이에 연결된 제 3링크(33)는 도면상 좌측방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 제 3링크(33)에 연결된 슬라이딩 체(36)도 슬롯(35)내에서 도면상 좌측방향으로 직선 이동하게 된다.

따라서, 상기 슬라이딩 체(36)가 슬롯(35)의 길이로 결정되는 이동거리에 따른 슬라이딩 체(36)의 이동시간에 따라서 고정측 아크접촉자(23)는 소정 시간 지연되어 슬라이딩 체(36)의 접촉을 통해 전달되는 동력에 의해 도면상 좌측방향으로 이동한다.

즉, 상기와 같이 제 2링크(32)의 회전에 따라 제 3링크(33)가 도면상 좌측방향으로 이동하면, 제 3링크(33)에 연결된 슬라이딩 체(36)가 고정측 아크접촉자(23)에 형성된 슬롯(35)내에서 슬라이딩되며 이동하다가 슬롯(35)의 단부(슬롯을 형성하는 고정측 아크접촉자의 한 끝벽)에 걸려지고, 고정 아크접촉자(23)는 슬라이딩 체(36)가 슬롯(35) 단부에 걸려진 후에 슬라이딩 체(36)를 통해 전달되는 동력에 의해 제 3링크(33)와 함께 도면상 좌측방향으로 이동하게 된다.

상기와 같이 고정 아크접촉자(23)는 슬라이딩 체(36)가 슬롯(35)내에서 슬라이딩되며 슬롯(35) 단부에 도달하는 시간만큼 소정 시간 지연되어 이동될 수 있는 바, 이와 같은 구조에 의해 아크접점은 주접점이 개극된 후 소정 시간간격을 두고 개극될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치에 의하면 주접점보다 아크접점이 먼저 개극되는 시점을 지연시킬 수 있는 수단을 구비함으로써, 접점 손상을 저감시키고 차단 에너지를 줄여 차단성능이 향상될 수 있게 하는 효과가 있으며, 이에 따라 효과적인 이중 구동 방식의 가스절연 차단기를 구현할 수 있다.

Claims (6)

1. 서로 대향하게 설치되는 제 1과 제 2고정접촉자와;

   상기 제 1고정접촉자 내에 이동 가능하게 설치되고 상기 제 2고정접촉자에 접촉하는 위치와 상기 제 2고정접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 가동접촉자와;

   상기 가동접촉자내에 설치되어 상기 가동접촉자의 이동에 따라 함께 이동하는 가동 아크접촉자와;

   상기 제 2고정접촉자내에 상기 가동 아크접촉자의 이동방향과 반대방향으로 직선이동 가능하게 설치되고, 상기 가동 아크접촉자에 접촉하는 위치 또는 상기 가동 아크접촉자로부터 분리되는 위치로 이동 가능한 고정측 아크접촉자와;

   상기 가동 접촉자의 선단에 접속되어 상기 가동접촉자와 함께 이동 가능하며, 트립동작시 절연가스를 분사하는 노즐과;

   상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향으로 동력을 상기 노즐로부터 상기 고정측 아크접촉자에 전달하기 위해서, 상기 고정측 아크접촉자와 상기 노즐사이에 접속되는 다수의 링크와;

   상기 가동접촉자가 상기 제 2고정접촉자로부터 분리될 때 상기 링크로부터의 상기 가동접촉자의 이동방향과 반대방향의 동력을 시간지연하여 상기 고정측 아크접촉자에 전달하는 지연수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구동방식의 가스절연 개폐장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지연수단은, 상기 고정측 아크접촉자에 미리 결정된 길이로 형성되는 슬롯과;

   상기 링크에 접속되어 상기 슬롯내에서 슬라이드 이동 가능하며, 상기 링크로부터의 동력을 상기 슬롯내 이동시간만큼 지연하여 상기 고정측 아크접촉자에 전달하는 슬라이딩 체(Sliding Mass);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구동방식의 가스절연 개폐장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 슬라이딩 체는 사각형 단면을 갖는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 슬라이딩 체는 원형 단면을 갖는 볼 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치.
5. 제 2항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬라이딩 체의 마모를 방지하기 위하여 상기 슬라이딩 체에 결합되어 함께 이동 가능한 마모방지 링을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구 동 방식의 가스절연 개폐장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 마모방지 링은 상기 슬라이딩 체에 형성된 결합홈을 통해 결합된 것을 특징으로 하는 하는 이중 구동 방식의 가스절연 개폐장치.

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