KR100697953B1

KR100697953B1 - 가스 절연 개폐기의 차단기

Info

Publication number: KR100697953B1
Application number: KR1020050117133A
Authority: KR
Inventors: 홍성륜
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-03-20

Abstract

본 발명은 가스 절연 개폐기의 차단기에 관한 것으로서, 고압의 가스가 충전되어 차단부를 형성하는 가스 탱크 외측에 다수의 발열홀을 가지는 플랜지를 연통관 형태로 설치하고, 그 플랜지 몸체에 히터를 매설하여 발열홀을 통해 구동발열을 고압 가스에 직접 전달하여 가열하는 한편, 플랜지 몸체를 통해 히터의 구동발열을 고압 가스에 간접 전달하여 가열할 수 있도록 구성된 히터 유닛의 작용에 의해, 저온 환경하에서와 온도 급감시 고압 충전 가스의 액화 방지 성능의 향상을 도모할 수 있도록 함.

가스 절연 개폐기, 차단기, 6불화황 가스

Description

가스 절연 개폐기의 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER OF GAS INSULATED SWITCHGEAR}

도 1은 종래의 수직형 가스 절연 개폐기의 차단기를 도시해 보인 개략적 구성도,

도 2는 종래의 수평형 가스 절연 개폐기의 차단기를 도시해 보인 개략적 구성도,

도 3은 도 1 및 도 2의 요부를 발췌하여 확대 도시한 요부 구성도,

도 4은 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기를 도시해 보인 개략적 구성도,

도 5는 도 4의 IV - IV선을 따라 절제하여 요부를 발췌 도시해 보인 개략적 단면 구성도 .

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110...베이스 프레임 120...가스 탱크

130...히터 유닛 131...점검관

132...플랜지 132a...발열홀

133...히터 134...배선

G...고압 충전 가스 P...전원구동부

본 발명은 가스 절연 개폐기의 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차단기 내부에 충전된 고압 가스의 액화 방지를 위해 구비되는 히터 유닛에 관한 것이며, 특히 저온 환경과 온도 급감시 고압 충전 가스의 액화 방지 성능이 개량된 가스 절연 개폐기의 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 절연 개폐기(GIS; Gas Insulated Switchgear)는 예를 들어 변전소 등과 같은 고압전류 시설물의 회로 단락이나 지락 등의 사고 발생에 따른 이상 상태에서 선로를 안전하게 개폐하여 전력 계통을 보호하기 위한 장치로 마련된다.

이와 같은 가스 절연 개폐기는 접지된 금속 탱크에 예를 들어, 차단기(Gas Circuit Breaker)와 단로기(Disconnecting Switch) 등과 같은 주요 부품을 내장하고, 절연 및 차단 성능이 비교적 우수한 6불화황(이하, SF₆) 가스를 충전하여 사용함으로써, 변전소 등과 같은 고압전류 시설물의 소형화와 안정성 및 보수점검의 용이성과 친환경성을 가지도록 되어 있다.

한편, 가스 절연 개폐기의 차단기는 정격전류 뿐만 아니라 고장전류까지 차단할 수 있는 절연 능력과 차단 능력이 요구되므로, 특히 고압의 SF₆ 가스 충전을 필요로 한다.

따라서, 가스 절연 개폐기가 영하의 저온지역에 설치되는 경우에 차단기에 충전된 고압 SF₆ 가스가 액화되는 현상이 발생되므로 차단 성능과 절연 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여 히트 유닛을 구비하게 된다.

도 1 및 도 2는 각각 상술한 바와 같은 히터 유닛을 구비한 종래의 수직형 가스 절연 개폐기의 차단기(10)와 수평형 가스 절연 개폐기의 차단기(20)의 구성을 개략적으로 도시해 보인 것으로서, 양자 공히 베이스 프레임(12)(22) 상에 각각 수직 및 수평상으로 탑재되도록 설치되어 차단부를 형성하는 가스 탱크(11)(21)와, 그 가스 탱크(11)(21)에 충전된 6불화황(SF₆)과 같은 고압 가스(G)를 간접적으로 가열하기 위한 히터 유닛(30)을 포함한다.

상기 히터 유닛(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 베이스 프레임(12)(22)과 가스 탱크(11)(21)의 사이에 구비된 금속재 바닥판(14)(24)에 형성되어 있는 슬릿홀(31)에 막대형 히터(32)가 설치되는 것으로서, 구동부(13)(23)의 전원(33)과 연결되어 주변 온도변화에 따라 선택적으로 구동 제어되도록 되어 있다. 여기서, 미설명 도면부호 34는 방습 커버를 나타낸 것이다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 종래 가스 절연 개폐기의 차단기(10)(20)는, 막대형 히터(32)로부터의 구동발열이 금속재 바닥판(14)(24)을 통해 가스 탱크(11)(21)에 충전된 고압 가스(G)를 간접적으로 가열하게 되므로, 저온 환경이나 주변 온도의 급감시에 고압 가스의 액화방지를 위한 대응속도가 느리게 되므로, 고압 가스의 액화가 진행되는 문제점이 있다. 그리고, 금속재 바닥판(14)(24)을 통한 간 접 가열방식에 따른 열적 손실이 많아 장치의 효율성과 신뢰성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 가스 절연 개폐기의 차단기가 가지는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저온 환경하에서와 주변 온도의 급감시에 고압 가스 액화 방지 성능이 향상된 가스 절연 개폐기의 차단기를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 히터의 구동 발열을 고압 가스에 직간접적으로 전달하여 가열함으로써, 열효율을 높이고 온도 급감시의 대응 속도를 향상시켜 신뢰성을 높일 수 있도록 개량된 가스 절연 개폐기의 차단기를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기는, 베이스 프레임상에 탑재되도록 설치되어 차단부를 형성하는 가스 탱크와; 그 가스 탱크의 차단부에 충전된 고압 가스를 가열하기 위한 히터 유닛;을 포함하며, 상기 히터 유닛은, 상기 가스 탱크에 연통관 형태로 설치되는 플랜지와; 상기 가스 탱크 차단부에 충전된 고압 가스를 직접가열과 간접가열이 가능하도록 상기 플랜지의 몸체에 몰입되도록 설치되는 히터와; 상기 히터와 외부 전원구동부를 연결하도록 설치되는 배선;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기 에 있어서, 상기 가스 탱크와 상기 플랜지의 사이에는 연통관 형태로 연결되도록 돌출되게 설치된 점검관이 더 구비되며, 상기 플랜지는 상기 점검관의 선단면 테두리에 대면한 상태로 설치된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 플랜지는 도너츠형 하우징 내부에 상기 히터가 안착되는 공간부를 가지며, 그 공간부와 상기 가스 탱크의 차단부를 연통시켜 주도록 형성된 복수의 발열홀을 구비하며, 상기 가스 탱크에 착탈 가능한 상태로 설치된다.

본 발명에 따르면, 상기 가스 탱크의 차단부에는 고압의 SF₆가스가 충전되며, 상기 플랜지는 스테인레스 합금재로 이루어진 것이 바람직하다.

그리고, 상기 플랜지는 도너츠형 하우징의 중앙부에 형성된 통공에 투광창이 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 절연 개폐기의 차단기를 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 절연 개폐기의 차단기(100)는 베이스 프레임(110)상에 탑재되도록 설치되어 차단부(121)를 형성하는 가스 탱크(120)와, 그 가스 탱크(120)의 차단부(121)에 충전된 고압 가스(G)를 직간접적으로 가열하기 위한 히터 유닛(130)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 히터 유닛(130)은 상기 가스 탱크(120)의 일측에 연통관 형태로 설치되는 원통형의 점검관(131)과, 그 점검관(131)의 선단면에 대면하도록 설치된 도너츠형의 플랜지(132)와, 상기 플랜지(132)의 몸체에 매입되도록 설치되는 히터(133)와, 상기 히터(133)와 외부 전원구동부(P)를 연결하도록 설치되는 배선(134)을 포함하여 구성된다.

상기 점검관(131)은 가스 탱크(120)의 원통형 몸체에 도너츠형의 플랜지(131)가 용이하게 결합 지지되도록 하기 위해 마련된 것으로서, 그 형상 구조가 원통형으로 특정되는 것은 아니며, 예를 들어 사각통형과 같이 다양한 형태의 실린더 형상 구조로 변형하여 적용할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 점검관(131)은 상기 가스 탱크(120)의 몸체 일측에 일체적으로 성형될 수도 있으며, 다른 한편으로는 별도의 관(파이프)부재가 용접이나 볼트 등의 결합부재에 의해 상기 가스 탱크(120)의 몸체 일측에 결합된 상태로 설치될 수도 있다. 이러한 구성의 결합부는 씰링부재(미도시)의 개재에 의해 가스 누설을 충분히 방지할 수 있는 기밀상태를 유지할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 점검관(131)이 배제된 상태에서 상기 플랜지(132)가 가스 탱크(120)의 몸체 일측에 다이렉트로 설치되도록 구성할 수 있다. 이때, 상기 플랜지(132)는 가스 탱크(120)의 몸체 외주면의 곡률과 상보적으로 대면하여 접할 수 있는 곡률면을 가지도록 형성된 형상 구조를 가진다.

상기 플랜지(132)는 도너츠형 몸체 내부에 상기 히터(133)가 안착되도록 형성된 공간부(132a)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 플랜지(132)의 내측면에는 상기 공간부(132a)와 상기 가스 탱크(120)의 차단부(121)를 연통시켜 주도록 형성된 복수의 발열홀(132b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 플랜지(132)는 도너츠형 몸체의 중앙부에 형성된 통공에 투광창(135)이 설치되어 가스 탱크(120)의 내부 투시가 가능하도록 되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 플랜지(132)는 상기 가스 탱크(120) 또는 점검관(131)으로부터 착탈 가능한 상태로 설치되며, 예컨대 스테인레스 강재나 스테인레스 합금재 등과 같은 열전도율이 우수한 금속재로 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 상기 히터(133)는 예컨대, 통상의 전열선이나 전열판이 누드형태로 매설되며, 외부 전원구동부(P)와 연결되도록 설치되는 배선(134)과 접속된다.

따라서, 상기 플랜지(132)의 몸체 외측면에는 절연체 보호막(미도시)이 형성되어 누전 등으로부터의 안정성을 확보할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 전원구동부(P)는 예컨대, 열전대(Thermocouple) 등과 같은 외부 온도 센서(미도시)에 연결되어 그 온도 센서로부터 감지된 주변온도의 변화상태나 기준설정된 저온상태에 따라 수신된 신호정보를 근거로 전원이 온(on) 또는 오프(off)되도록 제어하여 상기 히터(133)를 선택적으로 가동하도록 기능하게 된다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기에 대한 작용상태를 히터 유닛의 동작을 중심으로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기(100)는 주변온도가 미리 설정된 기준의 저온상태에 도달하게 되면, 외부 온도 센서(미도시)가 이를 감지하여 그 신호정보를 상기 전원구동부(P)로 송출하게 된다. 이에 따라 상기 전원구동부(P)는 전원이 온(on)되도록 제어하여 상기 히터(133)에 전원이 인가되어 가동되도록 제어하게 된다.

상기 히터(133)의 가동에 따라 발생되는 구동발열은 상기 플랜지(132)의 발열홀(132b)을 통하여 가스 탱크(120)의 차단부(121)에 충전된 고압 가스(G; SF₆)를 직접적으로 가열하는 동시에, 상기 플랜지(132)의 몸체를 가열하여 그 열이 가스 탱크(120)에 충전된 고압 가스(G)를 간접적으로 가열하게 된다.

이로써, 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기(100)는 저온 환경하에서나 주변 온도의 급감시에 상기한 바와 같은 히터 유닛(130)의 즉각적인 가동에 의해 가스 탱크(120)의 차단부(121)에 충전된 고압 가스(G; SF₆)를 직접 가열방식과 간접가열 방식에 의해 유효하게 액화 진행을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기(100)는 주변온도가 미리 설정된 기준의 저온상태 이상으로 변화하게 되는 경우에는, 외부 온도 센서(미도시)가 이를 감지하여 그 신호정보를 상기 전원구동부(P)로 송출하게 된다. 이에 따라 상기 전원구동부(P)는 전원이 오프(off)되도록 제어하여 상기 히터(133)에 인가되는 전원을 차단시켜 가동 중지되도록 제어하게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 히터 유닛(130)의 플랜지(131)는 수리보수시에 상기 가스 탱크(120) 또는 점검관(131)으로부터 용이하게 탈거해 낼 수 있도록 구성됨으로써, 점검창이나 수리보수창으로 이용할 수 있다.

즉, 기존의 수리보수시 가스 탱크 전체 또는 주변 일부를 분해하여 수리보수 공간을 확보하는 경우에 비하여, 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기(100)는 수리보수나 점검시간을 대폭적으로 감축할 수 있게 되므로 장치의 가동 효율을 대폭 향상시킬 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기에 따르면, 히터 유닛에 의한 고압 가스의 직접 가열방식과 간접 가열방식의 혼용에 의해 주변온도의 급감시 고압 가스의 액화방지를 위한 대응속도의 신속 진행과 열손실 저감에 따른 장치의 효율성 및 신뢰성 제고 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 가스 절연 개폐기의 차단기에 따르면, 가스 탱크로부터 히터 유닛의 플랜지를 착탈하여 점검창으로 활용 가능하므로 수리보수가 용이한 장점을 가짐에 따라 장치의 가동 효율을 대폭 향상시킬 수가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

베이스 프레임상에 탑재되도록 설치되어 차단부를 형성하는 가스 탱크와;

상기 가스 탱크의 차단부에 충전된 고압 가스를 가열하기 위한 히터 유닛;을 포함하며,

상기 히터 유닛은,

상기 가스 탱크에 연통관 형태로 설치되는 플랜지와;

상기 가스 탱크 차단부에 충전된 고압 가스를 직접가열과 간접가열이 가능하도록 상기 플랜지의 몸체에 매입되도록 설치되는 히터와;

상기 히터와 외부 전원구동부를 연결하도록 설치되는 배선;을 포함하고,

상기 플랜지는 도너츠형 하우징의 중앙부에 형성된 통공에 투광창이 설치된 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
제 1 항에 있어서,

상기 가스 탱크와 상기 플랜지의 사이에는 연통관 형태로 연결되도록 돌출되게 설치된 점검관이 더 구비되며, 상기 플랜지는 상기 점검관의 선단면 테두리에 대면한 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 플랜지는 도너츠형 하우징 내부에 상기 히터가 안착되는 공간부를 가지며, 그 공간부와 상기 가스 탱크의 차단부를 연통시켜 주도록 형성된 복수의 발열 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 플랜지는 상기 가스 탱크에 착탈 가능한 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가스 탱크의 차단부에는 고압의 SF₆가스가 충전되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 플랜지는 스테인레스 합금재로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기의 차단기.
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