KR100606421B1 - 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치에 관한 것으로서, 바 형상의 고정 아크접촉자가 내부에 설치되는 내부 수용공간을 갖는 고정 주접촉자와, 상기 고정 주접촉자에 대향되게 설치되어 상기 고정 주접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동 주접촉자와, 상기 가동 주접촉자의 내부에서 길이방향으로 왕복하며 상기 고정 아크접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동아크접촉자와, 상기 가동아크접촉자의 선단에 결합되고 압축가스를 분출시켜 아크를 소호시키는 노즐이 구비되어 구성된 가스절연 차단기에 있어서, 상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때, 상기 고정 아크접촉자와 고정 주접촉자 선단부에서 등전위선이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 높은 아크전압이 집중적으로 이들 선단부에 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 노즐의 외주면에 고정되고 상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때 상기 고정 주접촉자의 단부에 접촉하면서 상기 고정 주접촉자와 상기 노즐사이에 위치하여 등전위선을 고르게 하는 전계완화 쉴드가 구비되어 구성됨으로써, 상기 고정 아크접촉자 및 고정 주접촉자 선단부에 아크전계가 집중되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.
Description
도 1 및 도 2는 종래 가스절연 개폐장치를 도시한 단면도로써,
도 2는 폐로상태를 도시한 단면도,
도 3은 개로상태를 도시한 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예인 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치를 도시한 단면도로써,
도 3은 폐로상태를 도시한 단면도,
도 4는 개로상태를 도시한 단면도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
1 : 고정 주접촉자 2 ; 고정 아크접촉자
3 : 실린더 100 : 전계완화 쉴드
101 : 접촉부 102 : 고정부
본 발명은 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치에 관한 것으로서, 보다 상 세하게는 가스절연 차단기나 가스절연 개폐장치의 전류 차단시 또는 개로시 차단기 극간에 발생하는 높은 전압에 의해 극간 절연성능이 향상될 수 있도록 차단기 가동부에 전계완화를 위한 쉴드를 장착하는 가스절연 차단기의 전계완화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가스절연 개폐장치(GIS:Gas Insulated Switchgear)는 재래식 변전소를 하나의 장치 속에 축소시켜 변전소의 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 설치시 기기의 점유면적을 줄일 수 있도록 하고 있다.
가스절연 개폐장치나 가스절연 차단기는 전기선로 상에 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, 6불화황(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 일정크기의 내부 수용공간을 갖고 일측 방향으로 개구된 원형 관 형상의 고정 주접촉자(1)와 그 고정 주접촉자(1) 내부 중심축에 삽입되는 바형상의 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.
상기 가동측은 일정크기의 내부 수용공간을 갖는 실린더(3)와, 상기 실린더(3) 내부에서 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 가동 주접촉자(4)와, 상기 가동 주접촉자(4) 내에 설치되어 압축실(6)을 형성하고 실린더(3) 내측면에 고정된 고정피스톤(5)과, 상기 가동 주접촉자(4)의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자(2)에 접촉 또는 분리되는 가동 아크접촉자(7)와, 가동 주접촉자(4)의 선단부에 고정되고 상기 고정 아크접촉자(2)를 둘러싸도록 돌출되며 상기 가동 주접촉자(4)에서 압축된 압축가스를 그 외부로 분출하도록 형성된 노즐(8)과, 상기 가동 주접촉자(4)와 미도시의 결합수단에 의해 연동접속되고 상기 가동아크접촉자(7)의 후단부와 접속된 로드(10)와, 로드(10)를 개폐장치의 조작기(미도시)에 연결하는 연결로드(9)로 구성되어 있다.
또한, 가동 주접촉자(4)의 외주면에는 외부로 관통되어 가스가 흡입되는 흡입로(미도시)와 가스가 일측방향으로만 흡입되도록 하는 밸브(미도시)가 장착된다.
상기 개폐장치의 정상적인 통전 상태에서는 도 1과 같이, 가동 주접촉자(4)는 고정 주접촉자(1)에 그리고 가동 아크접촉자(7)는 고정 아크접촉자(2)에 각각 접속되어 전원측과 부하측간의 전기적 회로는 폐로상태를 유지하게 된다.
상기와 같은 상태에서 개폐장치가 트립동작(회로차단 동작)을 할 때는 조작기와 연결된 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 구동력이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고, 로드(10)에 의해 연결로드(9)와 연결된 가동 주접촉자(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.
이때, 가동 주접촉자(4)와 고정피스톤(5)에 의해 형성된 압축실(6)의 용적은 가동 주접촉자(4)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되어 가스가 압축됨과 동시에 가동 주접촉자(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.
그러나, 상기와 같은 구조로 형성된 종래의 가스절연 차단기는 사고전류 차단 및 개로시 차단기 극간에 높은 아크전압이 발생하며 이때 도 2에 도시한 바와 같이 고정 주접촉자(1)와 고정 아크접촉자(2)의 형상에 의해 등전위선이 분포하게 된다. 이때 등전위선 변화가 급격하게 형성되는 고정 아크접촉자(2)와 고정 주접촉자(1) 선단부에서 차단시 발생하는 높은 전압이 집중적으로 형성되어 사고전류 차단실패 및 극간 절연파괴가 발생하기 쉽다.
이것을 보완하기 위하여 종래에는 고정 주접촉자(1) 및 고정 아크접촉자(2)의 형상을 변경 혹은 극간의 간격 증대를 통하여 고정 아크접촉자(2)와 제1 고정접촉자(1) 선단부에 집중되는 전계를 완화시키는 방법을 사용하였다. 하지만 형상 변경은 어느정도 한계를 가지고 있으며, 극간거리 증대는 차단기의 크기를 증가시키는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 가스절연 차단기의 회로차단시 고정측을 이루는 고정 주접촉자 및 고정 아크접촉자 선단부에서 발생되는 높은 극간 아크전계를 완화시킬 수 있도록 하는 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치는 바 형상의 고정 아크접촉자가 내부에 설치되는 내부 수용공간을 갖는 고정 주접촉자와, 상기 고정 주접촉자에 대향되게 설치되어 상기 고정 주접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동 주접촉자와, 상기 가동 주접촉자의 내부에서 길이방향으로 왕복하며 상기 고정 아크접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동아크접촉자와, 상기 가동아크접촉자의 선단에 결합되고 압축가스를 분출시켜 아크를 소호시키는 노즐이 구비되어 구성된 가스절연 차단기에 있어서,
상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때, 상기 고정 아크접촉자와 고정 주접촉자 선단부에서 등전위선이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 높은 아크전압이 집중적으로 이들 선단부에 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 노즐의 외주면에 고정되고 상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때 상기 고정 주접촉자의 단부에 접촉하면서 상기 고정 주접촉자와 상기 노즐사이에 위치하여 등전위선을 고르게 하는 전계완화 쉴드가 구비되어 구성된다.
또한, 상기 전계완화 쉴드는 상기 고정 주접촉자의 내경에 접촉되어 슬라이딩하는 외경을 갖는 접촉부와 그 일측 끝단부가 내측으로 절곡되어 상기 노즐의 외주면에 고정되는 고정부로 이루어진 원형 관 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 일 실시예인 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예인 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치를 도시한 단면도로써, 도 3은 폐로상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 개로상태를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 극간 전계완화장치가 장착된 가스절연 차단기는 고정측과 가동측으로 이루어져 있다.
상기 고정측은 일정크기의 내부 수용공간을 갖고 일측 방향으로 개구된 원형 관 형상의 고정 주접촉자(1)와 그 고정 주접촉자(1) 내부 중심축에 삽입되는 바 형상의 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.
상기 가동측은 일정크기의 내부 수용공간을 갖는 실린더(3)와, 상기 실린더(3) 내부에서 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 가동 주접촉자(4)와, 가동 주접촉자(4) 내에 설치되어 압축실(6)을 형성하고 실린더(3) 내측면에 고정된 고정피스톤(5)과, 상기 가동 주접촉자(4)의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자(2)에 접촉 또는 분리되는 가동 아크접촉자(7)와, 상기 가동 주접촉자(4)의 선단부에 고정되고 상기 고정 아크접촉자(2)를 둘러싸도록 돌출 되며 상기 가동 주접촉자(4)에서 압축된 압축가스를 그 외부로 분출하도록 형성된 노즐(8)과, 상기 가동 주접촉자(4)와 미도시의 결합수단에 의해 연동접속되고 상기 가동 아크접촉자(7)의 후단부와 접속된 로드(10)와, 로드(10)를 개폐장치의 조작기(도시하지 않음)에 연결하는 연결로드(9)로 구성되어 있다.
그리고, 고정 주접촉자(1)의 내부로 인입가능한 외경을 갖는 원형 관 형상을 갖으며 고정 주접촉자(1)의 내측면에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉부(101)와, 상기 접촉부(101)의 끝단부가 내측으로 절곡되어 상기 노즐(8)의 외주면에 고정되는 고정부(102)로 이루어진 전계완화 쉴드(100)가 장착된다.
또한, 상기 가동 주접촉자(4)의 외주면에는 외부로 관통되어 가스가 흡입되는 흡입로(미도시)와 가스가 일측방향으로만 흡입되도록 하는 밸브(미도시)가 장착된다.
상기 개폐장치의 정상적인 통전 상태에서는 도 3과 같이, 가동 주접촉자(4)는 고정 주접촉자(1)에 그리고 가동 아크접촉자(7)는 고정 아크접촉자(2)에 각각 접속되어 전원측과 부하측간의 전기적 회로는 폐로상태를 유지하게 된다.
상기와 같은 상태에서 개폐장치가 트립동작(회로차단 동작)을 할 때는 조작기와 연결된 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고, 로드(10)에 의해 연결로드(9)와 연결된 가동 주접촉자(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.
이때, 가동 주접촉자(4)와 고정피스톤(5)에 의해 형성된 압축실(6)의 용적은 가동 주접촉자(4)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되어 가스가 압축됨과 동시에 가동 주접촉자(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 4와 같이, 압축실(6) 내에 압축되어 있던 압축가스가 노즐(8)을 통해 아크방향으로 분사되므로 아크가 소호되고 전류는 차단되는 것이다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이 전계완화 쉴드(100)가 고정 아크접촉자(2) 및 고정 주접촉자(1) 선단부에서 등전위선이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 높은 아크전압이 집중적으로 이들 선단부에 발생하는 것을 방지함으로써 사고전류 차단실패 및 극간 절연파괴를 방지하게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명에 의한 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치는 길이방향으로 왕복하며 아크를 소호 시키기 위한 압축가스를 분출시키는 노즐(8)의 외주면에 고정되고 제1 고정접촉자(1)의 선단부 내측면에 접촉되는 전계완화 쉴드(100)를 장착함으로써, 사고전류 차단 및 개로시에 고정 아크접촉자(2) 및 고정 주접촉자(1) 선단부에서 등전위선이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 높은 아크 전압이 이들 선단부에 집중되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치는 길이방향으로 왕복하며 아크를 소호 시키기 위한 압축가스를 분출시키는 노즐의 외주면에 고정되고 고정 주접촉자의 선단부 내측면에 접촉되는 전계완화 쉴드를 장착함으로써, 종래 구조에 비하여 사고전류 차단 및 개로시에 고정 아크접촉자 및 고정 주접촉자 선단부에 아크전압이 집중되는 것을 방지하여 사고전류 차단실패 및 극간 절연파괴를 방지하므로서 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 바 형상의 고정 아크접촉자가 내부에 설치되는 내부 수용공간을 갖는 고정 주접촉자와, 상기 고정 주접촉자에 대향되게 설치되어 상기 고정 주접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동 주접촉자와, 상기 가동 주접촉자의 내부에서 길이방향으로 왕복하며 상기 고정 아크접촉자와 접촉 또는 분리되는 가동아크접촉자와, 상기 가동아크접촉자의 선단에 결합되고 압축가스를 분출시켜 아크를 소호시키는 노즐이 구비되어 구성된 가스절연 차단기에 있어서,상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때, 상기 고정 아크접촉자와 고정 주접촉자 선단부에서 등전위선이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 높은 아크전압이 집중적으로 이들 선단부에 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 노즐의 외주면에 고정되고 상기 고정 주접촉자와 가동 주접촉자가 분리되고 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자가 분리될 때 상기 고정 주접촉자의 단부에 접촉하면서 상기 고정 주접촉자와 상기 노즐사이에 위치하여 등전위선을 고르게 하는 전계완화 쉴드가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 전계완화 쉴드는 상기 고정 주접촉자의 내경에 접촉되어 슬라이딩하는 외경을 갖는 접촉부와 그 일측 끝단부가 내측으로 절곡되어 상기 노즐의 외주면에 고정되는 고정부로 이루어진 원형 관 형상으로 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 차단기의 극간 전계완화장치.
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