KR100633761B1 - 부하개폐기의 접점 조작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 3-포지션 부하개폐기의 접점 조작장치의 메커니즘을 개선하기 위한 것으로, 특히 동일한 한 개의 구동축에서 투입, 순시트립, 접지동작이 가능한 메커니즘을 스프링 2 개만을 사용하여 구현함으로써 종래의 접점 조작장치의 동작시에 기기들의 외부돌출, 설치공간의 제약 및 과도한 조작력을 필요로 하는 문제점을 개선하기 위한 래치형 3-포지션 부하개폐기의 접점 조작장치를 제공한다.

상기 목적으로 본 발명은 샤프트(41), 캠(42), 라체트휠(43)으로 구성된 메인회전부와, 메인회전부에 링크홀더(48) 및 링크(49)로 연결되어 투입스프링(46)을 축세하고 고정유지시키는 스프링축세부와, 스프링축세부의 스프링력과 메인회전부의 캠(42)에 의해 구동캠(44)과 메인샤프트(62)을 회전시켜 투입열림 접지동작을 구현하는 동력전달부와,부하개페기 투입상태에서 메인회전부를 트립대기 할 수 있도록 하는 래치(50), 접지동작시 가이드핀(56)을 회전시켜 접지스프링(61)을 축세할 수 있도록 접지링크(53,54,55)로 구성된 접지동작부와, 및 접지스프링(61)을 축세하고 고정할 수 있도록 하는 홀더(65,66,67)을 포함한다.

부하개폐기, 투입스프링, 접지스프링, 3-포지션, 트립스프링,래치형,접점

Description

부하개폐기의 접점 조작장치{Operating Apparatus for the Point of Contacter of Load Brake Switch}

도 1a 및 1b는 종래의 3-포지션 부하개폐기 접점 조작장치의 전면커버가 보이는 사시도 및 정면도

도 1c는 도 1a의 장치의 후면커버가 보이는 배면도

도 2a 및 2b는 전면커버가 제거된 사시도 및 정면도

도 3a 및 3b는 도 2a에서 인디케이터 및 접지링크등이 제거된 사시도 및 정면도

도 4a 및 4b는 도 3a에서 샤프트 및 플레이트일부가 제거된 사시도 및 정면도

도 5a 내지 7b는 트립메카니즘(투입 및 트립동작)의 동작설명도

도 8a 내지 도 10b는 트립메카니즘(접지투입 및 접지열림동작)의 동작설명도

도 11a 내지 도 12b는 종래 메카니즘의 문제점을 나타낸 도면

도 12c는 종래의 장치의 투입스프링과 트립스프링이 링크의 회전중심에서 일정 간격만큼 떨어진 위치로 서로 반력을 갖는 것을 나타낸 도면

도 13 내지 도 16은 본 발명의 구성을 나타낸 도면

도 17a 내지 도 19b는 본 발명의 메카니즘의 동작설명도

도 20은 종래의 트립스프링이 제거된 본 발명의 투입스프링만으로의 축쇄력을 나타낸 특징을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

1,19,41....샤프트 2,42.....캠

3..43....라체트훨 4,44....구동캠

5.......트립스프링 6,46....투입스프링

7,10,11,12,13, 57,58,59,60........홀더

8,58....스톱바(Stop Bar) 9...동작가이드플레이트

14, 61....접지스프링 15....링크홀더

16,48,49,72.....링크 17,50.....래치

18....트립스프링홀더 20, 62....메인샤프트

21,51...인디케이터 22,23,24,53,54,55...접지링크

25,56...가이드핀 26,52.....중간판

27,71... 전면커버 28,73....후면커버

29...트립스프링가이드 31,66....중간플레이트

32,64....후면플레이트

본 발명은 접점 조작장치를 갖는 부하개폐기에 관한 것으로서, 더욱 상세하 게는 동일한 한개의 구동축에서 2개의 스프링으로 구성한 래치형 3-포지션(투입↔열림(순시트립)↔접지) 동작이 가능한 접점조작장치를 갖는 부하개폐기에 관한 것이다.

통상, 각종 발전소(화력,수력,원자력등)에서 약 20,000V 정도의 전압으로 만들어진 전기는 송전에 적합한 초고압(154KV 또는 345KV)으로 승압되어 초고압선로를 통하여 1차 변전소로 송전된다. 1차 변전소에서는 공급받은 이 전력을 다시 22.9KV로 강하시켜 대용량의 수용가 근처의 2차 변전소 또는 배전선로를 따라 일반적인 각 수용가로 공급하게 된다.

즉, 1차 또는 2차 변전소로부터 공급된 전력은 가공배전선과 지중배전선으로 구성된 배전계통을 통하여 각 수용가의 수전설비로 공급되어지며 특고압 수용가, 고압수용가 및 각종 옥외설치 변압기를 통하여 저압 수용가에 까지 공급된다.

이때, 고압 수용가 수배전반(수전설비)의 선로구분, 분기 및 변압기 1차측 보호를 목적으로 부하개폐기(LBS,Load Break Switch)가 널리 사용되고 있지만, 최근에는 점차적으로 개폐 신뢰성을 높이기 위해 특히 SF6 가스를 절연소재로 사용한 SF6가스 절연 부하개폐기의 수요가 증가되는 추세이며, 본 발명은 이런 SF6 가스절연 부하개폐기에 적용되는 래치형 3-포지션 접점 조작장치에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 부하개폐기의 접점 조작장치는 본 출원인의 선출원인 특허제 2004-34227호를 포함하여 보통 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 샤프트(1), 캠(2) 및 라체트훨(3)으로 구성되어 구동 메카니즘상의 열림 위치 유지, 스프링 축세를 위한 회전 및 트립시에 구동캠(4)를 밀어주는 역할을 하는 메인회전부 와, 상기 메인회전부와 링크홀더(15) 및 링크(16)로 연결되어 투입스프링(6) 및 트립스프링(5)을 축세하고 고정유지시키는 스프링 축세부와, 상기 스프링 축세부의 스프링력과 메인회전부의 캠(2)에 의해 구동캠(4)과 메인샤프트(20)를 회전시켜 투입, 열림, 접지등의 3-포지션 동작을 구현하는 동력전달부등으로 구성되며, 또한, 부하개폐기 투입상태에서 메인회전부를 트립대기할 수 있도록 하는 래치(17), 접지동작시 가이드핀(25)을 회전시켜 접지스프링(14)를 축세할 수 있도록 접지링크(22,23,24)로 구성된 접지동작부와, 접지스프링(14)을 축세하고 고정할 수 있도록 홀더(11,12,13)로 구성된 접지스프링 홀더부와, 및 기타 이들 부품들을 고정 유지시키는 플레이트부로 구성된다.

상기와 같은 종래의 부하개폐기의 접점 조작장치는 다음과 같이 동작한다.

먼저, 주 회로를 투입할 경우는 다음과 같다(도 2a 내지 도 4b 및 도 5a내지 도 7b 참조)

도 3a에 도시되어 있는 것처럼 메인회전부는 샤프트(1)에 캠(2)과 라체트 휠(3)이 고정되어 회전할 수 있도록 되어 있다.

조작기구로 샤프트(1)을 시계방향으로 회전시키면 도 4a에 도시된 것처럼 링크홀더(15)와 링크(16)을 통하여 회전력이 스프링 축세부로 전달되어 링크홀더(15), 샤프트(19) 및 홀더(17)는 한 몸체로 샤프트(19)를 중심으로 회전한다.

홀더(17) 또한 시계방향으로 회전되며 홀더(17)와 홀더(10)사이에 설치된 투입스프링(6)은 인장되어 구동캠(4)을 메인샤프트(20)을 중심으로 시계방향으로 회전시킬 축세력을 갖게된다. 이때 구동캠(4)은 캠(2)의 외경원주에 구속되어 회전하 지 않고 있다.

도 6a,6b에서처럼 캠(2)이 구동캠(4)을 슬라이딩하면서 회전하면 캠(2)의 회전에 따라 투입스프링(6)의 인장이 증가하게 된다.

또한, 홀더(17)의 회전에 따라 투입스프링가이드(29),스프링홀더(18)에 구속된 트립스프링(5)도 압축되어 축쇄되고 캠(2)은 외경이 사라지는"B" 위치에서 구동캠(4)의 구속을 해제한다. 이때 인장된 투입스프링(6)의 축쇄력은 홀더(10)을 통해 구동캠(4)에 전달되고 도 7a,7b에서와 같이 구동캠(4)는 시계방향으로 45도 회전하여 투입동작이 완료된다.

한편, 투입동작이 완료시에 링크(16)은 샤프트(1)의 중심을 통과하여 위치하므로 링크홀더(15)를 통해서 링크홀더(15)가 복귀하는 방향(f)으로 작용하는 트립스프링(5)의 축쇄력을 샤프트(1)이 시계방향으로 계속 회전할 수 있도록 인가한다.이때 샤프트(1)은 래치(17)과 접하게 되어 구속되므로 트립대기상태로 유지된다.

주회로의 트립(열림)동작은 다음과 같다.(도 2a,2b, 및 도 5a 내지 도 7b참조)

트립동작은 투입동작의 역순으로 진행된다.

트립대기상태에서 샤프트(1)는 도면 6b에서와 같이 시계방향의 회전력(F)이 작용하고, 이 회전력은 래치(17)에 의해 구속되어 있으므로 트립동작은 래치(17)를 트립버튼을 사용하여 시계방향으로 회전시키면 샤프트(1)가 구속해제되어 링크홀더(15)와 링크(16)를 통하여 전달된 트립스프링(5)의 축쇄력으로 시계방향으로 회전한다. 이때 샤프트(1)과 일체화되어 회전하는 캠(2)의 "A"부위가 회전하며 구동캠 (4)의 "C"부위를 회전가속력으로 밀어주어 구동캠(4)을 반시계방향으로 45도 회전시켜 트립동작이 완료된다.

이때 트립(열림)위치에서 구동캠(4)은 홀더(10)에 작용하는 투입스프링(6)의 일정한 힘과 캠(2)의 외경원주에 구속되어 일정한 트립(열림)위치를 갖는다.

접지 투입동작의 경우는 다음과 같다.(도 2a 내지 4b 및 도 8a 내지 도 12b 참조)

조작봉을 이용하여 접지링크(22)를 반시계방향으로 회전시키면 접지링크(23)을 통해 접지링크(24)도 반시계방향으로 회전하게 된다. 이때 접지링크(24)는 회전하면서 가이드핀(25)을 반시계방향으로 밀어주는데, 이 가이드핀(25)은 메인샤프트(2)를 중심으로 홀더(11)를 반시계방향으로 회전시키고 접지스프링(14)의 축쇄력를 전달시켜 구동캠(4)을 반시계방향으로 45도 회전시켜 접지투입동작이 완료된다.

접지열림 동작의 경우는 상기 접지투입 동작의 역순으로 진행한다. 즉, 조작봉을 이용하여 접지링크(22)을 시계방향으로 회전시키면 접지링크(23)을 통해 접지링크(24)도 시계방향으로 회전하게 된다. 이때 접지링크(24)는 회전하면서 가이드핀(25)을 시계방향으로 밀어주며 이 가이드핀(25)은 메인샤프트(20)을 중심으로 홀더(11)을 시계방향으로 회전시키고 접지스프링(4)을 압축하며 구동캠(4)을 시계방향으로 45도 회전시켜 접지열림 동작이 완료된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 부하개폐기의 접점 조작장치는 상부에 트립스프링(5)과 축쇄를 위한 스프링홀더(18), 트립스프링가이드(29)가 돌출되어 설치시에 공간제약이 발생하며 주 회로 투입동작 때에는 트립스프링(5)의 축쇄를 위해 도 11a,11b 및 12a,12b에 도시된 바와 같이 트립스프링가이드(29)가 돌출되어 상부의 불필요한 설치공간이 추가로 필요하게 된다.

특히, 소형의 기기 집약형 판넬을 구성할 때에 설치공간을 제약함으로써 불필요하게 판넬의 크기를 키우거나 상부에 설치되는 기기나 배선과의 간섭이 발생한다.

또한, 주 회로 투입동작시에 투입스프링(6)과 트립스프링(5)을 동시에 축쇄해야 하므로 큰 조작력을 필요로 하고 도 12c에서와 같이 투입스프링과 트립스프링은 링크의 회전중심에서 일정 간격만큼 떨어진 위치로 서로 반력을 가지도록 되어 있어 트립스프링(5)의 하중방향과 트립동작방향과의 각이 크므로 축쇄력의 손실이 많아 안정적인 트립동작을 위해서는 큰 트립스프링(5) 하중과 그에 따른 큰 조작력을 필요로 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 갖고 있는 종래의 3-포지션 부하개폐기의 접점 조작장치의 메커니즘을 개선하기 위한 것으로, 특히 동일한 한 개의 구동축에서 투입, 순시트립, 접지 등의 3-포지션 동작이 가능한 메커니즘을 스프링 2 개만을 사용하여 구현함으로써 종래의 접점 조작장치의 동작시에 기기들의 외부돌출, 설치공간의 제약 및 과도한 조작력을 필요로 하는 문제점을 개선하기 위한 래치형 3-포지션 부하개폐기의 접점 조작장치를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적은 기판과;

상기 기판상의 하부위치에 회전가능하게 지지되고, 접점을 개폐하기 위한 회전동력을 제공하는 메인샤프트과;

인장시에도 상기 기판의 길이방향상 양단부측면을 초과하지 않토록 상기 기판의 길이방향으로 일측부에 설치되고, 투입시 인장된 상태로 탄성에너지를 축세하였다가 트립시 축세된 탄성에너지를 접점개리를 위해 상기 메인샤프트의 회전구동 에너지로서 제공하는 투입스프링과;

상기 기판의 길이와 폭방향상 중앙부위에 설치되고, 동력원과 접속되어 상기 투입스프링을 축세하기 위한 동력을 제공하는 메인회전부와;

상기 투입스프링을 인장된 상태로 위치고정하거나 상기 인장된 투입스프링의 위치고정을 해방하는 래치와;

상기 기판내 상기 메인회전부와 상기 투입스프링사이에 설치되어, 상기 메인회전부로부터의 동력을 상기 투입스프링에 제공하는 동력전달부와;

일단부가 상기 기판에 고정되고, 상기 메인샤프트을 접지위치로 회전시키기 위한 탄성에너지를 축세하고 제공하는 접지스프링과;

상기 기판상의 하부에 상기 메인샤프트을 회전 중심축으로하여 축수되게 설치되고, 상기 투입스프링의 일단부에 접속되어 상기 메인샤프트의 개폐 회전을 위한 동력을 전달받는 부분과 상기 접지스프링의 타단부에 접속되어 상기 메인샤프트의 접지 회전을 위한 동력을 받는 부분을 가진 구동캠을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 3-포지션 부하개폐기의 접접조작장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 부하개폐기의 접점 조작장치를 첨부도면에 도시한 실 시예에 의거 설명한다.

본 발명의 부하개폐기의 접점 조작장치는 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이 기판(64)과; 기판(64)상의 하부위치에 회전가능하게 지지되고, 접점(미도시)을 개폐하기 위한 회전동력을 제공하는 메인샤프트(62)과; 인장시에도 기판(64)의 길이방향상 양단부측면을 초과하지 않토록 상기 기판(64)의 길이방향으로 일측부에 설치되고, 투입시 인장된 상태로 탄성에너지를 축세하였다가 트립시 축세된 탄성에너지를 접점개리를 위해 상기 메인샤프트(62)의 회전구동 에너지로서 제공하는 투입스프링(46)과; 상기 기판(64)의 길이와 폭방향상 중앙부위에 설치되고, 상기 동력원과 접속되어 상기 투입스프링(46)을 축세하기 위한 동력을 제공하며 모터와 같은 동력원에 접속되는 샤프트(shaft)(41), 상기 샤프트(41)에 동축접속되는 캠(cam)(42), 상기 샤프트(41)에 동축접속되어 샤프트(41)의 회전에 따라 일방향으로 회전 가능한 라체트휠(rachet wheel)(43)을 포함하는 메인회전부와; 상기 캠(42)을 위치고정하거나 상기 캠(42)의 회전을 허용하게 해방함으로써 상기 투입스프링(46)을 인장된 상태로 위치고정하거나 상기 인장된 투입스프링(46)의 위치고정을 해방하는 래치(50)와; 상기 기판(64)내 상기 메인회전부와 상기 투입스프링(46)사이에 설치되어, 상기 메인회전부로부터의 동력을 상기 투입스프링에 제공하고, 3개 링크(49, 48, 72)를 포함하는 동력전달부와; 일단부가 상기 기판(64)에 고정되고, 상기 메인샤프트(62)을 접지위치로 회전시키기 위한 탄성에너지를 축세하고 제공하는 접지스프링(61)과; 상기 기판(64)상의 하부에 상기 메인샤프트(62)을 회전 중심축으로하여 축수되게 설치되고, 상기 투입스프링(46)의 일단부에 접속되어 상기 메인샤프트(62)의 개폐 회전을 위한 동력을 전달받는 부분과 상기 접지스프링(61)의 타단부에 접속되어 상기 메인샤프트(62)의 접지위치 회전을 위한 동력을 받는 부분을 가진 구동캠(44)으로 구성된다.

접지동작시 가이드핀(56)을 회전시켜 접지스프링(61)을 축세할 수 있도록 접지링크(53,54,55)로 구성된 접지동작부와, 상기 접지스프링(61)을 축세하고 고정할 수 있도록 하는 홀더(58,59,60)로 구성된 접지스프링홀더부와, 및 이들 부품들을 고정유지시키는 플레이트류로 구성된다.

상기와 같이 구성된 부하개폐기의 동작은 다음과 같다.

주 회로 투입동작의 경우는, 메인회전부는 샤프트(41)에 캠(42)과 라체트휠(43)이 고정되어 회전할 수 있도록 되어 있으며, 도 17a 내지 도 19b에서 처럼, 조작기구로 샤프트(41)을 시계방향으로 회전시키면 링크(48)와 링크(49)을 통해서 회전력이 스프링축세부로 전달되어(링크(48), 샤프트(41), 링크(72)는 한 몸체로 샤프트(41)을 중심으로 회전한다),링크(72)와 홀더(57)사이에 설치된 투입스프링(46)은 인장되어 구동캠(44)을 메인샤프트(62)을 중심으로 시계방향으로 회전시킬 축쇄력과 투입동작후에도 트립동작에 필요한 잔여 축쇄력을 충분히 갖도록 축쇄된다.

이때 구동캠(44)은 캠(42)의 외경원주에 구속되어 회전하지 않으며, 캠(42)은 구동캠(44)을 슬라이딩하면서 회전하고, 캠(42)의 회전에 따라 투입스프링(46)의 인장이 증가한다.

캠(42)은 외경이 사라지는 "B" 위치에서 구동캠(44)의 구속을 해제한다.

이때, 인장된 투입스프링(46)의 축쇄력은 홀더(57)을 통해 구동캠(44)에 전달되고 도 17a 내지 도 19b에 도시된 바와 같이 구동캠(44)은 시계방향으로 45도 회전하여 투입동작이 완료된다.

투입동작 완료시 링크(49)는 샤프트(41)의 중심을 통과하여 위치하므로 링크홀더(48)을 통해서 링크홀더(48)가 복귀하는 방향(f)으로 작용하는 투입스프링(46)의 잔여 축쇄력을 샤프트(41)가 시계방향으로 계속 회전할 수 있도록 인가한다.

이때 샤프트(41)는 래치(50)와 접하게 되어 구속되므로 트립대기 상태로 유지된다.

다음 트립동작은 다음과 같이 투입동작의 역순으로 진행된다.

트립대기상태에서 샤프트(41)는 시계방향의 회전력(F)이 작용하고, 이 회전력은 래치(50)에 의해 구속되어 있으므로 트립동작은 래치(50)을 트립버튼을 사용하여 시계방향으로 회전시키면 샤프트(41)가 구속해제된다.

이때 도 19a에 도시된 것처럼 순간적으로 "D" 부위가 고정접 역할을 하여 투입스프링(46)의 잔여 축쇄력의 운동방향을 투입시와 정반대로 역전시키고 링크홀더(48)와 링크(49)를 통해 전달된 투입스프링(46)의 잔여 축쇄력으로 샤프트(41)가 시계방향으로 회전한다.

그러면 샤프트(41)와 일체화되어 회전하는 캠(42)의 "A" 부위가 회전하며 구동캠(44)의 "C"부위를 회전가속력으로 밀어주어 구동캠(44)을 반시계방향으로 45도 회전시켜 트립(열림)동작을 완료시킨다.

이때 열림위치에서 구동캠(44)은 동작가이드 플레이트(70), 홀더(57) 및 캠 (42)의 외경원주에 구속되어 일정한 트립(열림)위치를 갖는다.

한편, 접지 투입동작과 접지 열림동작은 종래와 동일하다.

종래의 부하개폐기의 접점조작장치는 3-포지션 부하개폐기 메카니즘의 트립기능 구현을 위해 트립스프링 축쇄를 압축스프링으로 이용함으로써 스프링홀더와 스프링가이드가 요구되고, 따라서 스프링설치 및 축쇄에 필요한 공간확보를 위해 상부가 돌출되고 동작에 필요한 일정 공간이 필요로 하고 축쇄를 위한 큰 조작력이 요구되는 문제점이 있었으나, 본 발명에 의한 장치는 도 20에 도시된 바와 같이 투입스프링의 하중을 분산하여 투입 및 트립을 위한 1 개의 스프링만으로 가능하게 됨으로써 종래의 트립스프링, 스프링 홀더, 및 스프링가이드를 삭제할 수 있게 되었고 그에 따라 외부돌출에 따른 설치공간 제약을 해소할 수 있고 과도한 조작력의 개선, 부품삭제에 따른 구성상의 단순함등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 기판과;

   상기 기판상의 하부위치에 회전가능하게 지지되고, 접점을 개폐하기 위한 회전동력을 제공하는 메인샤프트과;

   인장시에도 상기 기판의 길이방향상 양단부측면을 초과하지 않토록 상기 기판의 길이방향으로 일측부에 설치되고, 투입시 인장된 상태로 탄성에너지를 축세하였다가 트립시 축세된 탄성에너지를 접점개리를 위해 상기 메인샤프트의 회전구동 에너지로서 제공하는 투입스프링과;

   상기 기판의 길이와 폭방향상 중앙부위에 설치되고, 동력원과 접속되어 상기 투입스프링을 축세하기 위한 동력을 제공하는 메인회전부와;

   상기 투입스프링을 인장된 상태로 위치고정하거나 상기 인장된 투입스프링의 위치고정을 해방하는 래치와;

   상기 기판내 상기 메인회전부와 상기 투입스프링사이에 설치되어, 상기 메인회전부로부터의 동력을 상기 투입스프링에 제공하는 동력전달부와;

   일단부가 상기 기판에 고정되고, 상기 메인샤프트을 접지위치로 회전시키기 위한 탄성에너지를 축세하고 제공하는 접지스프링과;

   상기 기판상의 하부에 상기 메인샤프트을 회전 중심축으로하여 축수되게 설치되고, 상기 투입스프링의 일단부에 접속되어 상기 메인샤프트의 개폐 회전을 위한 동력을 전달받는 부분과 상기 접지스프링의 타단부에 접속되어 상기 메인샤프트의 접지위치 회전을 위한 동력을 받는 부분을 가진 구동캠을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3-포지션 부하개폐기의 접접조작장치.

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