KR100737045B1 - 동력 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

콤팩트한 동력 회로 차단기는 구조적 지지부를 제공하는 성형 절연 케이싱과, 케이싱내의 캐비티에 장착된 전극 기구용 전기 절연부와, 케이싱의 정면에 장착된 작동 기구를 구비한다. 전극 기구와 작동 기구 사이의 접지 배리어는 작동 기구를 제어하고 성형 절연 커버를 통해 접근가능한 조작자 작동 푸시버튼을 보호한다. 바람직하게, 접지 배리어는 전극 캐비티를 포함하는 성형 케이싱의 후방 부분과, 작동 기구가 고정되는 전방 부분 사이에 개재된다. 접지 배리어는 전극 기구의 진공 단속기에 작동 기구를 연결하는 전기적으로 접지된 링크장치를 또한 둘러싸는 성형 절연 케이싱 아래로 연장되는 전기적으로 전도성 팬에 연결된다. 성형 절연 케이싱의 후방 부분과 접지 배리어 사이의 배기 공기 갭은 케이싱을 아크가 케이싱과 접지 배리어를 관통하는 경우에 성형 절연 케이싱의 침식을 최소화한다.

Description

동력 회로 차단기{POWER CIRCUIT BREAKER HAVING MOLDED INSULATIVE CASING WITH A DEAD FRONT}

본 발명은 동력 회로 차단기에 관한 것으로, 특히 전극 기구와 전류가 통하지 않는 정면(a dead front)을 제공하는 작동 기구 사이에 접지 배리어를 구비한 성형 절연 케이싱을 포함하는 콤팩트한 동력 회로 차단기에 관한 것이다.

통상적으로 약 1,000 볼트 이상에서 작동하는 시스템용 동력 회로 차단기는 스위칭 장치로서 진공 단속기를 이용한다. 각 위상을 위한 진공 단속기는 작동 전압을 위해 서로 전기적으로 적절하게 격리되어야 한다. 충분한 공간을 이용할 수 있는 경우, 진공 단속기 및 관련 컨덕터는 필요한 격리를 성취하기에 충분하게 이격될 수 있다. 보다 높은 전압 또는 보다 콤팩트한 구성에 있어서, 각 진공 단속기는 폴리글라스와 같은 전기적으로 절연 재료로 성형된 별개의 전극에 내장된다. 다음에, 이들 성형 전극은 작동 기구를 포함하는 금속 박스에 볼트 체결된다. 금속 박스는 동력 회로의 라인 전압에서 작동 기구를 분리시키도록 접지된다. 작동 기구용 수동 제어부는 금속 박스의 정면에서 접근가능하다. 금속 박스는 개별적으로 내장된 진공 단속기 및 작동 기구를 위한 구조적 지지부를 제공한다. 금속 박스가 접지된 경우, 금속 박스는 또한 동력 회로의 높은 전압으로부터 사람 조작자를 보호하는 차단기용의 "전류가 통하지 않는 정면(a dead front)"을 제공한다. 특히 이것은 차단기의 전력 부분내에 누전이 있는 경우에 중요하다. 또한, 금속 박스는 작동 기구가 전자 트립 유닛과 같은 민감한 전자기기를 포함하는 경우에 전자기 차폐부를 제공한다.

전력 차단기 전압 범위의 하한에서 작동되는 몇몇 회로 차단기가 있으며, 이것은 단일편 성형 절연 케이싱내의 베이에 위상 진공 단속기를 내장한다. 그러나, 이들 회로 차단기는 또한 작동 기구를 내장하기 위해 그리고 전류가 통하지 않는 정면 및 전자기 차폐부를 제공하기 위해서 금속 박스를 이용한다.
이러한 것은 미국 특허 제 5,668,361 호, 미국 특허 제 3,895,199 호, 유럽 특허 공개 제 0 450 397 호, 미국 특허 제 3,601,565 호 및 미국 특허 제 5,931,290 호에 개시되어 있다. 보다 상세하게, 미국 특허 제 5,668,361 호에는 진공 단속기의 절연체 하우징에 고정된 금속 박스에 내장된 솔레노이드 코일 및 스프링을 포함하는 것으로 그 작동 기구를 구비하는 진공 회로 차단기가 개시되어 있다.

1,000볼트 범위 이상에서 동력 회로 차단기의 사이즈를 감소시키는 것이 필요하게 되었다. 그러나, 이것은 작동 기구의 사이즈를 감소시킬 필요도 있다. 작동 기구를 보다 작게 하면 목표가 되는 것으로 에너지를 덜 전달하게 된다. 부하가 걸리게 되는 분배 시스템에서 전력 차단기를 알맞은 전류로 폐쇄하는데 상당한 양의 에너지가 필요하다. 작동 기구가 현재 지지되어 있는 연성 강철 박스는 편향 및 왜곡시에 상당한 양의 에너지를 흡수하지만, 기구는 이러한 손실을 수용하기에 충분히 튼튼하다. 콤팩트한 동력 회로 차단기를 위해서 필요한 보다 작은 작동 기구는 이러한 손실을 감당할 수 없다.

따라서 개선된 콤팩트한 동력 회로 차단기가 필요하다. 특히 보다 작고 덜 강력한 작동 기구로 작동될 수 있는 콤팩트한 동력 회로 차단기가 필요하다.

기계적 손실을 최소화하기 위해 구조적으로 강한 콤팩트한 동력 회로 차단기가 필요하다.

조작자를 라인 전압으로부터 보호하고 그리고 작동 기구를 전자기 간섭으로부터 보호하도록 전류가 통하지 않는 정면을 구비하는 콤팩트한 동력 회로 차단기가 또한 필요하다.

발명의 요약

이들 및 다른 필요성은 복수의 전극 캐비티를 가진 성형 절연 케이싱을 구비하는 동력 회로 차단기에 관한 본 발명에 의해 충족되며, 상기 각 캐비티는 전극 기구내의 분리가능한 접점을 둘러싼다. 바람직하게, 전극 기구는 진공 단속기이다. 또한, 회로 차단기는 전극 기구의 분리가능한 접점을 개폐하기 위한 작동 기구를 포함한다. 이러한 작동 기구는 성형 절연 케이싱에 의해 지지된다. 접지 시스템은 전극 기구와 작동 기구 사이에 배치된 접지 배리어를 포함하여, 회로 차단기를 위한 전류가 통하지 않는 정면을 제공하고 전자기 방사로부터 작동 기구를 보호한다. 성형 절연 케이싱은 전극 기구가 함께 보다 근접하게 장착되고 또한 작동 기구를 위한 강한 구조적 마운트를 제공하는 전기 절연부를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 성형 절연 케이싱은 전극 캐비티를 포함하는 후방 부분과, 작동 기구를 장착하는 전방 부분을 구비하며, 상기 부분 사이에는 접지 배리어가 개재되어 있다. 성형 절연 케이싱의 후방 부분 및 전방 부분은 접지 배리어내의 개구를 통해 연장되는 패스너에 의해서 상기 부분들 사이의 접지 배리어와 함께 결합된다.

접지 배리어는, 회로 차단기가 설치되는 개폐기 조립체의 전류가 통하지 않는 정면과 수평방향 및 수직방향 양자에서 접촉하도록 성형 케이싱을 지나 측방향으로 연장될 수 있는 전기적으로 전도성의 실질적으로 평면 부재이다. 선택적으로, 평면 부재는 측면 에지를 따라 전방 연장된 플랜지를 구비한다.

또한, 접지 시스템은 성형 절연 케이싱 아래로 연장되는 전기적으로 전도성 팬을 포함한다. 이러한 팬 및 접지 배리어는 함께 전기적으로 연결되고 접지된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 작동 기구는, 전기적으로 전도성 팬에 장착되고 전기적으로 접지되고 그리고 분리가능한 접점을 개폐하기 위해 전극 기구에 기계적으로 연결된 전기적으로 전도성 작동 기구를 포함한다.

회로 차단기는 수동 제어부에 접근하기 위한 개구를 구비하는 작동 기구를 둘러싸는 커버를 구비한다. 바람직하게, 이러한 커버는 성형 절연 커버이다.
첨부 도면과 관련된 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 본 발명을 충분히 이해될 수 있다.

도 1은 커버가 제거된 본 발명에 따른 회로 차단기의 등각 정면도,

삭제

도 2는 도 1의 회로 차단기의 일부를 형성하는 성형 절연 케이싱 및 접지된 배리어를 후방에서 본 등각 분해도,

도 3은 도 1의 회로 차단기의 일부를 형성하는 성형 절연 케이싱의 후방 부 분의 등각 정면도,

도 4는 도 1의 회로 차단기의 수직방향 종단면도.

도 1을 참조하면, 본 발명의 회로 차단기(1)는 후방 부분(5) 및 전방 부분(7)으로 분할된 성형 절연 케이싱(3)을 구비하는 다중 전극 동력 차단기이다. 케이싱(3)의 이들 부분은 유리 폴리에스터와 같은 전기 절연 재료로 성형된다. 도 2 및 도 3에 도시된 후방 부분(5)은 복수의 전극 캐비티(9)와 일체로 성형된다. 예시적인 회로 차단기(1)는 3상 배전 시스템의 각 위상에 대해서 하나씩 모두 3개의 전극 캐비티(9_a, 9_b, 9_c)를 구비한다. 각 캐비티는 전극 장치(11)를 내장하고, 상기 전극 기구(11)는 예시적인 차단기에 있어서 도 4에 도시된 바와 같은 단속기(13)를 포함한다.

또한, 동력 회로 차단기(1)는 성형 절연 케이싱(3)의 후방 부분(5)과 전방 부분(7) 사이에 개재된 평면 부재(17)의 형태의 접지된 배리어를 포함하는 접지 시스템(15)을 포함한다. 이들 구성요소는 접지된 배리어(17)내의 개구(21)를 통해 연장되는 볼트 형태의 복수의 패스너(19)에 의해 함께 체결된다. 성형 케이싱(3)의 후방 부분(5)의 정면(25)상에 성형된 핀(23)은 접지된 배리어(17)내의 추가적인 개구(27)를 통해 통과되고, 전방 부분(7)의 후방에서 구멍(29)에 결합된다. 이러한 구성은 접지된 배리어(17)에 의해 제공된 전류가 통하지 않는 정면(a dead front)을 구현하는 강성 지지 구조체(31)를 형성한다.

또한, 동력 회로 차단기(1)는 성형 절연 케이싱(3)의 전방 부분(7)의 정면에 부착된 작동 기구(33)를 포함한다. 바람직하게, 이러한 작동 기구(33)는 참고로 본원에 인용하는 미국 특허 제 5,931,290 호에 개시된 것과 같은 형태의 박형의 모듈 고에너지 작동 기구이다. 작동 기구(33)는 유리 폴리에스터와 같은 절연 재료로 바람직하게 성형된 커버(35)에 의해 둘러싸여 있다. 작동 기구(33)는 커버(35)내의 개구(41)를 통해 접근가능한 푸시버튼(37) 및 인디케이터(39)와 같은 제어부를 그 정면상에 포함하고 있다. 작동 기구(33)의 정면상에 장착된 트립 유닛(43)은 커버내의 다른 개구(45)를 통해 접근가능하다. 또한, 작동 기구를 수동으로 장전하기 위한 핸들(47)은 커버내의 슬롯(49)을 통해 접근가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 진공 단속기는 진공 병(53)내에 내장된 분리가능한 접점(51)을 구비한다. 분리가능한 접점(51)의 상부 또는 고정된 접점은 유틸리티 부스(도시되지 않음)에 접속하기 위해 후방으로 연장되는 라인 컨덕터(55)에 전기적으로 접속되어 있다. 분리가능한 접점(51)의 하부 또는 제거가능한 접점은 유사하게 로드 부스(도시되지 않음)에 접속하기 위해 후방으로 연장되는 로드 컨덕터(56)에 가요성 분로(54)(flexible shunt)에 의해 연결되어 있다. 제거가능한 접점은 절연체/구동 유닛(57)을 통해 기계적으로 연결되어 벨 크랭크(59)의 형태의 작동 링크장치에 전기 절연 및 스프링 바이어스를 제공한다. 벨 크랭크(59)는 성형 절연 케이싱(3) 아래로 연장되는 전기적 전도성 팬(61)에 피봇식으로 장착된다. 이러한 전기적 전도성 팬(61)은 접지 시스템(15)의 일부를 형성하며, 볼트(60)에 의해 전기적으로 고정되며, 그에 따라 접지된 배리어(17)상의 플랜지(17f)와 전기 접촉된다. 각 진공 단속기(13)를 위해 제공된 벨 크랭크(59)는 강판으로 제조되며, 링크장치가 또한 전기적으로 접지되도록 팬(61)에 볼트체결된 전기적 전도성 금속 마운트(62)에 피봇식으로 장착된다. 벨 크랭크(59)의 전방 단부는 링크장치(64)에 의해 작동 기구(33)에 연결된다.

종래와 같이, 작동 기구(33)는 핸들(47)의 작동으로 수동으로 또는 모터(63)로 자동으로 장전된 폐쇄 스프링(도시되지 않음)을 포함한다. 전극의 각각내의 분리가능한 접점(51)은 적절한 푸시버튼(37)을 가압함으로써 수동으로 또는 분로 트립을 통해 원격으로 폐쇄 스프링을 해제함으로써 폐쇄되며, 푸시버튼과 분로 트립은 링크장치(59)를 통해 절연체/구동 유닛(58)을 작동한다. 분리가능한 접점(51)은 작동 기구(33)내의 개방 스프링(도시되지 않음)에 저장된 에너지를 이용하여 개방된다. 분리가능한 접점(51)은 회로 차단기를 통해 흐르는 전류의 특정 전류/시간 특성에 반응하는 트립 유닛(43)에 의해 자동적으로, 적절한 푸시버튼(37)을 가압함으로써 수동으로 또는 다른 솔레노이드(도시되지 않음)에 의해 원격으로 개방될 수 있다.

분리가능한 접점을 개방 및 폐쇄하는데 이용된 에너지는 회로 차단기 구조체를 변형시키는 경향이 있는 힘을 발생한다. 그러나, 성형 절연 케이싱(3)은 이러한 범위내의 동력 회로 차단기에 사용된 금속 박스보다 적은 손실을 야기시키는 강성 구조체를 제공한다. 또한, 성형 절연 케이싱(3)은 필요한 전기 절연을 제공하는 반면에, 접지된 배리어(17)는 푸시버튼(37), 핸들(47) 및 트립 유닛(43)에 접근 하는 조작자를 전극 기구(11)내의 고전압으로부터 보호하는 전류가 통하지 않는 정면을 제공한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 성형 절연 케이싱(3)의 후방 부분(5)의 정면(25)은 전극 캐비티(9_a, 9_b, 9_c)내의 진공 단속기(13)에 인접한 리세스(65)를 구비한다. 측면 에지 및 상부 에지 벽(67)과 바닥 선반(69)으로 형성된 상기 리세스(65)는 케이싱(3)의 절연 재료와 접지된 배리어(17) 사이에 공기 갭을 제공한다. 바람직하게, 공동 리세스(65)는 성형 절연 케이싱(3)의 후방 부분의 정면(25)을 가로질러 연장된다. 진공 단속기(13)와 전극 캐비티의 전방 벽(73) 사이의 전극 캐비티(9)의 공기 갭(71)과 함께 상기 공기 갭은 전극 캐비티내의 누전으로 인해 케이싱을 통해 연소되는 아크로부터의 보호를 개선한다. 상기 리세스(65)는 케이싱(3)의 에지 벽(67)을 통해 슬롯(75)에 의해 측방향으로 그리고 수직방향으로 배기되어 응축물의 생성을 방지하고 이온화된 공기를 배기한다.

접지된 배리어(17)는 성형 절연 케이싱(3)의 후방 부분(5) 및 전방 부분(7)의 마주대한 면을 가로질러 완전히 연장되는 강판과 같은 종래의 전도성 플레이트이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플랜지(77)는 평면 접지 배리어(17)의 측면 에지를 따라 전방으로 연장된다. 이들 에지에 의해 형성된 둥근 코너는 평면 배리어의 단부에서 장 응력점(field stress point)을 감소시키고, 날카로운 에지를 제거한다. 선택적으로, 평면 접지된 배리어는 성형 절연 케이싱(3)을 지나서 수평방향으로 및 수직방향으로 측방향 연장되어, 회로 차단기가 설치되는 개폐기 조립체의 전류가 통하지 않는 정면과 결합되며, 이에 의해 누전에 의해 야기된 폭발로부터 조작자를 보호하는 차폐부를 형성한다. 리프팅 스트랩(79)은 동력 회로 차단기(1)를 취급하기 위해 접지된 배리어(17)에 고정된다.

본 발명의 특정 실시예를 상세하게 설명하였지만, 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 이들 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 전체적인 개시 요지내에서 이뤄질 수 있다. 따라서, 개시된 특정 구성은 단지 설명을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위와 그 임의의 그리고 모든 등가물의 전체 범위내에 있는 본 발명의 영역으로서 제한되지 않는다.

Claims (26)

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17. 동력 회로 차단기(power circuit breaker)(1)에 있어서,

    분리가능한 접점(51)을 구비하는 복수의 전극 기구(11)와,

    상기 복수의 전극 기구(11) 중 하나를 둘러싸는 복수의 전극 캐비티(9)를 구비하는 성형 절연 케이싱(3)과,

    상기 성형 절연 케이싱(3)에 의해 지지되고, 상기 복수의 전극 기구(11)의 상기 분리가능한 접점(51)을 개폐하는 작동 기구(33)와,

    상기 복수의 전극 기구(11)와 상기 작동 기구(33) 사이에 배치된 접지 배리어(17)를 구비하는 접지 시스템(15)과,

    상기 작동 기구(33)를 둘러싸는 커버(35)를 포함하며;

    상기 성형 절연 케이싱(3)은 상기 복수의 전극 캐비티(9)를 포함하는 후방 부분(5)과, 상기 작동 기구(33)가 지지되는 전방 부분(7)을 구비하며, 상기 접지 배리어는 상기 성형 절연 케이싱의 상기 후방 부분과 상기 전방 부분 사이에 개재되어 있는

    동력 회로 차단기.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 전극 기구(11)가 상기 분리가능한 접점(51)과 일체화된 진공 단속기(13)를 포함하는

    동력 회로 차단기.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 작동 기구(33)가 상기 성형 절연 케이싱(3)의 전방 부분(7)에 장착되는

    동력 회로 차단기.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 작동 기구(33)가 상기 전극 기구(11)에 기계적으로 연결된 전기적으로 접지된 작동 링크장치(59)를 포함하는

    동력 회로 차단기.
21. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 접지 배리어는 측면 에지를 따라 전방으로 연장된 플랜지(77)를 갖는 전기적으로 전도성이고 실질적으로 평면 부재(17)인

    동력 회로 차단기.
22. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 접지 배리어가 상기 성형 절연 케이싱(3)을 지나 측방향으로 연장되는 전기적으로 전도성이고 실질적으로 평면 부재(17)인

    동력 회로 차단기.
23. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 성형 절연 케이싱(3)의 상기 후방 부분(5) 및 전방 부분(7)이 상기 접지 배리어(17)내의 개구(21)를 통해 연장되는 패스너(19)에 의해서 함께 체결되는

    동력 회로 차단기.
24. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 접지 시스템(15)이 상기 성형 절연 케이싱(3) 아래로 연장되는 전기적으로 전도성 팬(61)을 포함하며, 상기 접지 배리어(17)가 상기 전기적으로 전도성 팬에 전기적으로 연결되는

    동력 회로 차단기.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 작동 기구(33)가, 상기 전기적으로 전도성 팬에 장착되고 이에 전기적으로 연결되며, 상기 분리가능한 접점(51)을 개폐하기 위한 상기 복수의 전극 기구(11)에 기계적으로 연결된 전기적으로 전도성 링크장치(59)를 포함하는

    동력 회로 차단기.
26. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 작동 기구(33)가 작동 제어부(37, 39)를 구비하며, 상기 작동 기구를 둘러싸는 커버(35)는 상기 작동 제어부에 접근할 수 있게 하는 개구(41, 45)를 갖는 성형 절연 커버인

    동력 회로 차단기.

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