KR100848123B1 - 다기능 축소형 개폐장치 - Google Patents

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Abstract

제1 부하개폐기; 제1 부하개폐기의 고장 시 작동하는 제2 부하개폐기; 제1 부하개폐기 및 제2 부하개폐기와 연결되어 있는 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기; 제1 부하개폐기 및 제2 부하개폐기와 연결되어 있으며, 외부의 다른 장치의 판넬과의 열반 시 전력선로의 차단개폐를 통해 외부 판넬을 보호하는 제3 부하개폐기; 제3 부하개폐기의 2차측과 연결되어 있으며, 아크 생성물을 진공중에서 차단하는 진공차단기; 진공차단기의 2차측과 연결되어 있고, 진공차단기의 개폐충격써지로부터 변압기를 보호하는 어레스터; 및 진공차단기의 2차측과 연결되어 있는 계기용 변류기(CT);를 포함하고, 제1, 제2, 제3 부하개폐기, 진공차단기, 어레스터 및 계기용 변류기는 절연가스로 기밀 충진된 하나의 탱크 내에 배치되어 있고, 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 탱크 외부로 인출되어 있으며, 탱크와 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 하나의 판넬 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치가 개시된다.
진공차단기, 계기용 변압기, 계기용 변류기, 부하개폐기

Description

다기능 축소형 개폐장치{A COMPACT MULTI-FUNCTION SWITCHGEAR}
본 발명은 다기능 축소형 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하나의 판넬 내에 진공차단기, 계기용 변류기, 부하개폐기를 포함하는 탱크와 계기용 변압기가 배치되어 있어, 컴팩트한 구성이 가능하고, 케이블 연결에 따른 전기사고의 위험이 제거되며, 진공차단기능, 부하개폐기능, 전압측정기능, 전류측정기능 등의 다기능을 구비한 개폐장치에 관한 것이다.
발전소에서 대략 200,000V 정도의 전압을 갖는 전기가 송전에 적합한 초고압으로 승압되어 1차 변전소로 송전되고, 1차 변전소에서는 상기 공급받은 전력을 22,900V로 강하시켜 2차 변전소 및 각 수용가측으로 공급하게 된다. 이때, 상기 1차 변전소로부터 공급된 전력은 가공배전선과 지중배전선으로 구성된 배전계통을 통해 각 수용가의 수전설비로 공급되며 특고압 수용가, 고압 수용가 및 각종 옥외 설치 변압기를 통해 저압 수용가측으로 공급된다.
일반적으로, 가스절연개폐장치는 송전, 변전 계통이나 전기회로에 있어서 부하를 개폐하거나 접지 및 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단시키는 주 역할을 수행한다. 가스절연부하개폐기는 배전 계통 정격 전압 25.8kV 지중 배전선 로에서 옥외 또는 옥내에 들어가는 중요 전력기기로써, 선로의 분기, 구분 개폐와 후단 변압기의 보호 기능이 추가되어 배전 계통에서 매우 중요한 기능을 담당한다.
도 1은 종래 기술에 따른 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기가 설치되어 있는 상태의 정면도이다.
도 1을 참조하면, 도면부호 100은 가스절연개폐장치이다. 가스절연개폐장치(100)는 계기용 변압기 판넬(110)과 진공차단기 판넬(120)로 이루어져 있다. 계기용 변압기 판넬(110)에는 계기용 변압기(PT, 114)와 파워퓨즈(PF, 112)가 배치되어 있고, 진공차단기 판넬(120)에는 진공차단기(VCB, 122), 어레스터(SA, 124)와 계기용 변류기(CT, 126)가 배치되어 있다. 도면 부호 150은 가스절연부하개폐기이다. 상기 가스절연부하개폐기(150)에는 3회로의 부하개폐기(155, 160, 165)가 배치되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기의 배면도를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 가스절연개폐장치(100)와 상기 가스절연부하개폐기(150)는 케이블(170, 175)을 통해 서로 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 상기 가스절연부하개폐기(150)는 상기 가스절연개폐장치(100)를 이루는 계기용 변압기 판넬(110)과 진공차단기 판넬(120)과 각각 케이블(170, 175)로 연결되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기는 각각 별개로 존재하였고, 양 장치는 케이블을 통해 서로 연결되어 있었다. 이는, 가스절연부하개폐기 내에 설치되어 있는 각 부하개폐기의 정격차단전류 가 12.5kA인 관계로 과다설계의 문제로 정격차단전류가 25kA인 진공차단기와 함께 사용될 수 없었고 그로 인해 진공차단기가 배치되어 있는 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기는 각각 별개로 존재할 수 밖에 없었다.
그러나, 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기를 제외한 수변전설비들이 그 용량이 증설됨에 따라 설치공간을 좀 더 많이 필요로하게 되어 졌고, 그 결과 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기를 각각 설치하는 데 있어 요구되는 면적을 도심지 등에서 확보하는 데에 많은 어려움이 따랐다.
또한, 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기를 연결하는 데 사용되는 케이블의 경우, 케이블의 노화에 따른 안전성 저하의 문제가 있었고, 케이블을 주기적 으로 교체해야 하는 번거로움이 있었다.
도 3은 종래 기술에 따른 가스절연부하개폐기에 설치되어 있는 부하개폐기의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 부하개폐기(200)의 각 버퍼(240, 250, 260)는 각 버퍼(240, 250, 260)에 대응하는 별개의 배리어(210, 220, 230) 내에 위치되어 있고, 각 배리어(210, 220, 230)는 샤프트(270)에 의해 서로 연결되어 있다. 배리어(210, 220, 230)가 각 버퍼(240, 250, 260)별로 존재하는 이러한 구조는 부하개폐기(200)를 설치하는데 있어 설치 공간을 많이 요구하는 문제점을 야기시켰다. 또한, 샤프트(270)에 의해 서로 연결되어 있는 각 배리어(210, 220, 230)는 접착제에 의해 샤프트(270)에 고정되어 있으며, 일단이 버퍼(240, 250, 260)에 연결되고 타단이 샤프트(270)에 연결되어 있는 무빙암(280, 282, 284) 역시 접착제에 의해 샤프트(270)에 고정되어 있어서, 3개의 버퍼(240, 250, 260) 중 단지 하나만 고장나더라도 부하개폐기(2100) 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다. 그 결과, 교체에 대한 고비용 및 많은 작업 시간이 소요되는 단점이 있었다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 종래 기술에 따른 가스절연부하개폐기에 설치되어 있는 부하개폐기의 버퍼의 사시도 및 저면도를 각각 개략적으로 도시한 것이다.
종래기술에 따른 부하개폐기의 버퍼(240)는 실린더(242)와 피스톤(244)을 포함한다. 피스톤(244)의 외주면에는 가동 접점(246)이 형성되어 있다. 종래 기술에 따른 부하개폐기는 개폐기 내부에 충진되어 있는 SF6 가스를 이용하여 고정접점과 가동접점 사이에서 발생되는 아크를 버퍼방식으로 소호하도록 되어 있다. 그러나, 종래 기술에 의한 버퍼(240)의 경우, 고정접점(미도시)의 지름이 약 16 내지 20 mm 이어서 고장 전류를 약 12.5kA 까지만 견딜 수 있다. 그 결과, 사고발생에 따른 12.5kA를 초과하는 대전류의 통전시 고정접점과 가동접점이 용이하게 융착되어 버퍼(240)가 쉽게 고장나는 문제점이 있었다. 또한, 정격차단전류가 25kA인 진공차단기와는 성능 차이로 인한 과다 설계문제로 인해 함께 사용되지 못하는 단점이 있었다.
또한, 버퍼(240)의 동작을 살펴보면, 피스톤(244)이 실린더(242) 내부로 밀려들어갈 때, 실린더(242) 내에 저장되어 있던 SF6 가스는 방출된다. 그런데, 도 4(a) 및 4(b)에 도시된 바와 같이, 실린더(242) 내부의 SF6 가스 저장 공간이 작아 SF6 가스의 저장량이 적고 또한 버퍼(240)의 저면에 형성되어 있는 방출부(248) 역시 작기 때문에 실린더 내부의 SF6 가스가 한꺼번에 많이 방출되지 못하여 아크 소 호 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 25kA의 고장전류를 견딜 수 있으며, 아크 소호능력이 증대된 부하개폐기와, 진공차단기, 계기용 변류기, 어레스터를 절연가스로 충진된 하나의 탱크 내에 배치하고, 상기 탱크 외부로 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기를 인출하고, 상기 탱크와 상기 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기를 하나의 판넬 내에 배치함으로써, 컴팩드한 구성이 가능하고, 안전성이 향상되며, 점검 및 교체시 비용과 작업시간이 절감된 다기능 축소형 개폐장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치는, 제1 부하개폐기; 제1 부하개폐기의 고장시 작동하는 제2 부하개폐기; 제1 부하개폐기 및 제2 부하개폐기와 연결되어 있는 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기; 제1 부하개폐기 및 제2 부하개폐기와 연결되어 있으며, 외부의 다른 장치의 판넬과의 열반 시 전력선로의 차단개폐를 통해 외부 판넬을 보호하는 제3 부하개폐기; 제3 부하개폐기의 2차측과 연결되어 있으며, 아크 생성물을 진공중에서 차단하는 진공차단기; 진공차단기의 2차측과 연결되어 있고, 진공차단기의 개폐충격써지로부터 변압기를 보호하는 어레스터; 및 진공차단기의 2차측과 연결되어 있는 계기용 변류기(CT);를 포함하고, 제1, 제2, 제3 부하개폐기, 진공차단기, 어레스터 및 계기용 변류기는 절연가스로 기밀 충진된 하나의 탱크 내에 배치되어 있고, 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 탱크 외부로 인출되어 있으며, 탱크와 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 하나의 판넬 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 탱크 내부에 배치된 상기 제1, 제2, 제3 부하개폐기, 상기 진공차단기, 상기 어레스터 및 상기 계기용 변류기는 모선으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
상기 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 상기 탱크 내부의 상기 제1, 제2 및 제3 부하개폐기와 연결되어 있고, 이러한 연결은 상기 탱크에 설치되어 있는 소켓을 통해 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 탱크의 일 측면에는 외부 판넬과의 열반을 위한 연결 콘택트가 더욱 설치되어 있다.
절연가스는 SF6 가스인 것이 바람직하다.
상기 부하개폐기는 등 간격으로 구획되어 있는 복수의 구획부를 구비한 배리어; 복수의 구획부의 각각에 장착되어 있으며, 저장하고 있는 SF6 가스를 순간적으로 방출하여 아크를 소호하는 버퍼; 복수의 구획부의 각각의 양 경사면에 탈부착가능하게 장착되어 있는 고정접점; 복수의 구획부를 관통하도록 설치되어 있는 샤프트; 및 일단은 샤프트에 연결되고 타단은 버퍼에 연결되어 샤프트의 회전동작에 의해 버퍼를 회전시키는 무빙암;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼는, 복수의 구획부의 각각에 탈부착가능하게 장착되어 있는 실린더; 일부가 실린더의 길이방향으로 실린더의 내부에 위치되어 있는 가동접점; 및 부하개폐기의 개폐시 실린더의 내주면에서 왕복운동하는 피스톤;을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 실린더는 볼트 및 너트에 의해 복수의 구획부의 각각에 연결되어 있다.
상기 실린더의 내부에 위치되어 있는 상기 가동접점의 폭은 25 내지 30 mm 인 것이 바람직하다. 가동접점의 폭이 25 mm 보다 작아질수록 25kA 미만의 고장전류에 견딜 수 있게 되며, 30 mm 보다 커질수록 부하개폐기가 대형화되는 문제가 있다.
상기 피스톤은, 가동접점과 접촉하는 제1 튤립 콘택트; 고정접점과 접촉하는 제2 튤립 콘택트; 및 양 단부가 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 내주면으로 끼워 맞추어져 있는 통전 콘택트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤은, 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 외주면에 설치되어 있는 가압 스프링을 더욱 포함할 수 있다.
상기 고정접점은, 부하개폐기 닫혔을 때 버퍼와 접촉하는 접촉부; 및 다른 부품과의 연결을 위해 배리어의 외부로 돌출되어 있는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 접촉부의 폭이 상기 연결부의 폭보다 크고, 상기 접촉부의 폭은 25 내지 30 mm 인 것이 바람직하다. 접촉부의 폭이 25 mm 보다 작아질수록 25kA 미만의 고장전류에 견딜 수 있게 되며, 30 mm 보다 커질수록 부하개폐기가 대형화되는 문제가 있다.
상기 무빙암은 볼트 및 너트에 의해 샤프트에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치는 가스절연부하개폐기 판넬과, 가스절연개폐장치를 구성하는 진공차단기 판넬과 계기용 변압기 판넬을 하나로 판넬로 집약시킴으로써 컴팩트한 구성이 가능하여 설치에 필요한 면적을 감소시키며, 하나의 판넬을 통해 진공차단기능, 부하개폐기능, 전압측정기능, 전류측정기능 등이 구현되는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 가스절연부하개폐기 판넬과, 진공차단기 판넬 및 계기용 변압기 판넬을 각각 연결하였던 케이블이 제거됨으로써 케이블 노후에 따른 사고의 위험성을 없애고, 케이블의 주기적 교체에 따른 비용을 절감하는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 부하개폐기, 진공차단기, 어레스터, 계기용 변류기가 배치되어 있는 탱크 외부로 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기가 인출되어 있어 계기용 변압기의 점검과 교체가 용이하다.
또한, 부하개폐기의 고정접점과 가동접점의 폭을 각각 25 내지 30 mm로 함으로써 고장전류를 종래의 12.5kA에서 25kA까지 견딜 수 있는 효과가 있다.
또한, 실린더 내부의 SF6 가스 저장공간을 크게 하여 많은 양의 SF6 가스가 저장되도록 하고, 피스톤의 방출부 역시 크게 형성함으로써 실린더 내에 저장되어 있는 SF6 가스가 한꺼번에 많이 방출되어 뛰어난 아크 소호 능력을 보인다.
또한, 부하개폐기의 버퍼의 실린더가 배리어의 각 구획부에 탈부착가능하게 장착되어 있고, 버퍼의 피스톤에 연결된 무빙암이 샤프트에 탈부착가능하게 설치되어 있어, 버퍼의 고장이나 점검시 각 버퍼별로의 교체가 가능하다. 따라서, 비용 을 절감하고 작업시간을 줄이는 효과를 도모할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 정면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 7은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 계통도를 도시한 것이다.
도 5, 6 및 7을 참조하면, 다기능 축소형 개폐장치의 판넬(300) 내부에는 탱크(350)와 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기(360)가 배치되어 있다.
탱크(350) 내부에는 제1 부하개폐기(312), 제2 부하개폐기(314), 제3 부하개폐기(316), 진공차단기(318), 어레스터(320), 계기용 변류기(322)가 배치되어 있고, 상기 각 부품들은 서로 모선으로 연결되어 있으며, 탱크(350) 내부는 SF6 가스로 절연충진되어 있다. 본 실시예에서는 SF6 가스가 사용되었으나 대안의 다른 실시예에는 드라이에어가 사용될 수 있다. 제2 부하개폐기(314)는 제1 부하개폐기(312)의 고장시 작동하고, 제3 부하개폐기(316)는 다기능 축소형 개폐장치의 판넬(300)이 외부의 다른 장치의 판넬(도시되지 않음)과 열반되어 있을 때, 전력선로를 차단개폐하여 외부의 다른 장치의 판넬을 보호한다. 진공차단기(318)는 제3 부하개폐기(316)의 2차측에 연결되어 있으며, 아크 생성물을 진공중에서 차단한다. 계기용 변류기(322)와 어레스터(320)는 진공차단기(318)의 2차측에는 연결되어 있 고, 계기용 변류기(322)와 어레스터(320)는 서로 병렬로 연결되어 있다. 어레스터(320)는 진공차단기(318)의 개폐충격써지로부터 변압기(도시되지 않음)를 보호하는 역할을 한다.
상기 탱크(350)의 상측 후방에는 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기(360)가 설치되어 있다. 파워쥬프 일체형 계기용 변압기(360)는 탱크(350) 내부에 있는 제1 및 제2 부하개폐기(312, 314)의 2차측 및 제3 부하개폐기(316)의 1차측과 연결되는데, 이러한 연결은 탱크(350)와 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기(360)의 소켓(370)을 통한 접속으로 가능해진다.
파워퓨즈 일체형 계기용 변압기(360)는 도 6에 도시된 바와 같이 탱크(350) 외부로 인출되어 있어, 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기(360)의 점검 내지는 고장시, 탱크(350)를 열 필요 없이 판넬(300)만을 연 후에 점검하거나 교체할 수 있어, 작업시간이 단축되고 교체가 용이한 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 종래에 진공차단기 판넬, 계기용 변압기 판넬, 가스절연부하개폐기 판넬이 각각 별개로 존재하고 서로 케이블로 연결되어 있던 구성이 하나의 판넬로 집약되고 탱크 내부의 각 부품이 서로 모선으로 연결됨으로써, 컴팩트한 구성이 가능하여 설치에 필요한 면적을 감소시키고, 가스절연부하개폐기 판넬과, 진공차단기 판넬 및 계기용 변압기 판넬을 연결하던 케이블의 노후에 따른 사고의 위험성을 없애며, 케이블의 주기적 교체에 따른 비용을 절감하는 효과를 도모할 수 있다. 또한, 하나의 판넬로 진공차단기능, 부하개폐기능, 전압측정기능, 전류측정기능 등을 동시에 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 다른 실시예에 따른 정면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 9는 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 다른 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8 및 9를 참조하면, 탱크(350)의 일 측면에는 다기능 축소형 개폐장치의 판넬(300)과 외부의 다른 장치의 판넬을 열반할 수 있도록 하는 열반 콘택트(380)가 더욱 설치되어 있다. 이 때, 탱크(350) 내부의 제3 부하개폐기(316)는 전력선로를 차단개폐함으로써 열반 콘택트(380)를 통해 연결된 외부의 다른 장치의 판넬을 보호하는 역할을 담당한다.
상기와 같은 구성으로 인해, 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치(300)는 외부의 다른 장치와 용이하게 열반할 수 있으면서도, 열반으로 인해 외부의 다른 장치에 가해질 수 있는 사고의 위험을 제거하는 장점이 있다.
도 10은 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 일 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 11(a)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 일 실시예에 따른 제1 정단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10 및 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 부하개폐기(400)는, 등 간격으로 구획되어 있는 복수의 구획부(412, 414, 416)를 구비한 배리어(410), 배리어(410)의 각 구획부(412, 414, 416)에 장착되어 있으며, 저장하고 있는 SF6 가스를 순간적으로 방출하여 아크를 소호하는 버퍼(420, 430, 440), 각 구획부(412, 414, 416)의 양 경사면에 장착되어 있는 고정접점(450, 460), 각 구획부(412, 414, 416)를 관통 하는 샤프트(470), 및 샤프트(470)의 회전에 의해 버퍼(420)를 회전시키는 무빙암(480)을 포함한다.
종래 기술에 따른 부하개폐기의 경우 앞서 설명된 바와 같이 각 버퍼마다 별개의 배리어가 존재하고 각 배리어가 샤프트를 통해 연결된 구성임에 비해, 본 발명에 따른 부하개폐기는 버퍼(420, 430, 440)가 장착될 수 있도록 등 간격으로 구획된 각 구획부(412, 414, 416)를 구비한 배리어(410)가 일체로 형성되어 있고, 샤프트(470)가 일체로 형성된 배리어(410)의 각 구획부(412, 414, 416)를 관통하도록 설치되어 있어 종래 기술에 따른 부하개폐기에 비해 컴팩트한 구성이 가능하다.
본 실시예에서는 버퍼가 3개 있는 3상의 부하개폐기가 시용되었으나, 대안의 다른 실시예에서는 버퍼가 4개 있는 4상의 부하개폐기가 사용될 수 있다.
상기 고정접점(450, 460)은 부하개폐기가 닫혔을 때 버퍼(420)와 접촉하는 접촉부(452, 462)와, 다른 부품과의 연결을 위해 배리어(410)의 외부로 돌출되어 있는 연결부(454, 464)를 포함한다. 상기 고정접점(450, 460)의 연결부(454, 464)에는 고정을 위해 너트(456, 466)가 채워져 있다. 상기 고정접점(450, 460)의 접촉부(452, 462)와 연결부(454, 464)는 모두 원통형의 형상을 띄고 있다. 상기 고정접점(450, 460)의 접촉부(452, 462)의 폭은 연결부(454, 464)의 폭보다 크고, 본 실시예에서의 접촉부(452, 462)의 폭은 25 mm 이다. 본 발명에 따른 고정접점의 접촉부(452, 462)와 후술할 가동접점은 그 폭이 종래의 고정접점 및 가동접점의 폭보다 크기 때문에 고장 전류를 25kA 까지 견딜 수 있는 장점이 있다.
상기 무빙암(480)의 일단은 버퍼(420)에 연결되어 있고, 타단은 샤프트(470) 에 연결되어 있다. 무빙암(480)의 샤프트(470)에의 연결은 볼트 및 너트의 체결구조를 띄고 있고 탈부착이 용이하다.
도 11(b)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 일 실시예에 따른 제2 정단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 실린더와 피스톤이 결합되어 있는 상태에 대한 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11(b), 12(a) 및 12(b)를 참조하면, 배리어(410)의 각 구획부에 장착되어 있는 버퍼(420)는 실린더(422), 피스톤(424) 및 가동접점(426)을 포함한다. 실린더(422)의 상단부에는 가동접점(426)의 폭과 동일한 크기의 지름을 갖는 원형부(428)가 뚫려져 있고, 가동접점(426)은 상기 원형부(428)에 끼워져 실린더(422)의 길이방향으로 실린더(422) 내부에 위치되어 있다. 상기 가동접점(426)은 고정접점(450, 460)과 마찬가지로 원통의 형상을 띄고 있으며, 본 실시예에서 그 폭은 25 mm 이다. 본 발명에 따른 고정접점의 접촉부(452, 462)와 가동접점(426)은 그 폭이 종래의 고정접점 및 가동접점의 폭보다 크기 때문에 고장 전류를 25kA 까지 견딜 수 있는 장점이 있다.
가동접점(426)과 실린더(422)는 해당 구획부의 상단부에서 결합구(490)에 볼트 및 너트구조로 체결되어 있어 탈부착이 용이하다. 또한, 상술한 바와 같이, 무빙암(480) 역시 샤프트(470)에 볼트 및 너트구조로 체결되어 있어 탈부착이 용이하다. 이러한 볼트 및 너트의 체결구조로 인해, 버퍼(420)의 고장시 부하개폐 기(400) 전체를 교체할 필요없이 해당 버퍼(420)만을 교체할 수 있어 비용이 절감되고 작업시간이 줄어드는 장점이 있다.
피스톤(424)은 부하개폐기(400)의 개폐시 실린더(422)의 내주면에서 왕복운동을 한다. 피스톤(424)의 양 단부에는 내측으로 제1 및 제2 튤립 콘택트(491, 492)가 장착되어 있다. 통전 콘택트(493)는 양 단부의 폭이 중앙 부분의 폭보다 작은 중공의 원통형상으로써, 제1 및 제2 튤립 콘택트(491, 492) 각각의 내주면으로 양 단부가 끼워 맞추어져 있다.
제1 및 제2 튤립 콘택트(491, 492) 각각은 가동접점(426) 및 고정접점(460)의 접촉부(462)와 접촉하고, 통전 콘택트(493)는 제1 및 제2 튤립 콘택트(491, 492) 각각과 접촉하고 있어, 통전시 전류는 가동접점(426), 제1 튤립 콘택트(491), 통전 콘택트(493), 제2 튤립 콘택트(492), 고정접점(460)으로 흐른다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 피스톤의 일 실시예에 따른 평면도와 저면도를 각각 개략적으로 도시한 것이다.
도 13과 도 14를 참조하면, 피스톤(424)의 상측에는 제1 튤립 콘택트(491)가 장착되어 있고, 상기 제1 튤립 콘택트(491)의 외주면에는 제1 가압 스프링(494) 및 제2 가압 스프링(도 4(b)의 도면번호 495)이 설치되어 있다. 또한, 피스톤(424)의 하측에는 제2 튤립 콘택트(492)가 장착되어 있으며, 상기 제2 튤립 콘택트(492) 외주면에는 제3 및 제4 가압 스프링(도 4(b)의 도면번호 496, 497)이 설치되어 있다. 본 실시예에서는 가압 스프링이 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 외주면에 2개씩 설 치되어 있으나, 대안의 다른 실시예에서는 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 외주면에 1개씩 또는 3개씩 설치되어 있을 수 있다.
피스톤(424)에는 제1 및 제2 튤립 콘택트(492)가 형성하는 방출부(498)가 있는 데, 상기 방출부(498)는 종래 기술에 따른 부하개폐기의 버퍼의 방출부 보다 그 폭이 크기 때문에 순간적으로 많은 양의 SF6 가스가 방출될 수 있어, 뛰어난 아크 소호 능력을 보인다.
제1 및 제2 가압 스프링(494, 495)은 제1 튤립 콘택트(491)를 가압하여 제1 튤립 콘택트(491)와 가동접점(426)과의 접촉을 강화시키고, 제3 및 제4 가압 스프링(496, 497)은 제2 튤립 콘택트(492)를 가압하여 제2 튤립 콘택트(492)와 고정접점(460)의 접촉부(462)접촉을 강화시킨다.
본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 개폐동작을 설명하면 다음과 같다.
도 15는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 개폐동작에 관한 상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
부하개폐기는 평상시에는 도 15의 최좌측에 도시된 바와 같이 클로즈 상태였다가, 과전류가 흐르면 도 15의 최우측에 도시된 바와 같이 오픈 상태로 된다. 도 8을 참조하면, 과전류가 흐르면 부하개폐기(400)의 샤프트(470)는 외부 힘에 의해 회전하고 샤프트(470)의 회전력에 의해 무빙암(480)은 버퍼(420)를 배리어(410)의 중앙으로 이동시킨다. 버퍼(420)의 이동과정에서 무빙암(480)에 의해 피스톤(424)은 실린더(422)의 내측면으로 이동하게 되는데, 내측면으로 이동시 발생하는 압력 으로 실린더(422)에 저장되어 있는 SF6 가스가 피스톤(424)의 이동 방향과 반대방향으로 순간적으로 방출되면서 아크를 소호한다. 실린더(422) 내부의 SF6 가스 저장공간을 종래 기술에 따른 실린더 내부의 SF6 가스 저장공간보다 크게 하고, 피스톤에서의 방출부(498)를 종래 기술에 따른 피스톤의 방출부보다 크게 함으로써, 실린더에 저장되어 있던 많은 양의 SF6 가스가 순간적으로 강하게 그리고 많이 방출되기 때문에 종래의 부하개폐기에 비해 아크 소호가 뛰어나다. 아크 소호 후, 샤프트(470)는 외부 힘에 의해 회전하고 샤프트(470)의 회전력에 의해 무빙암(480)은 버퍼(420)를 배리어(410)의 중앙에서부터 바깥쪽 방향 중 일 방향으로 이동시킨다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기가 설치되어 있는 상태의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스절연개폐장치와 가스절연부하개폐기의 배면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 종래 기술에 따른 가스절연부하개폐기에 설치되어 있는 부하개폐기의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 종래 기술에 따른 가스절연부하개폐기에 설치되어 있는 부하개폐기의 버퍼의 사시도 및 저면도를 각각 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 정면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 일 실시예에 따른 계통도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 다른 실시예에 따른 정면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다기능 축소형 개폐장치의 다른 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐 기의 일 실시예에 따른 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11(a)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 일 실시예에 따른 제1 정단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11(b)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 일 실시예에 따른 제2 정단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 실린더와 피스톤이 결합되어 있는 상태에 대한 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 피스톤의 일 실시예에 따른 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 피스톤의 일 실시예에 따른 저면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 다기능 축소형 개폐장치에 장착되어 있는 부하개폐기의 개폐동작에 관한 상태도를 개략적으로 도시한 것이다.

Claims (14)

  1. 제1 부하개폐기;
    상기 제1 부하개폐기의 고장시 작동하는 제2 부하개폐기;
    상기 제1 부하개폐기 및 상기 제2 부하개폐기와 연결되어 있는 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기;
    상기 제1 부하개폐기 및 상기 제2 부하개폐기와 연결되어 있으며, 외부의 다은 장치의 판넬과의 열반 시 전력선로의 차단개폐를 통해 외부의 다른 장치의 판넬을 보호하는 제3 부하개폐기;
    상기 제3 부하개폐기의 2차측과 연결되어 있으며, 아크 생성물을 진공중에서 차단하는 진공차단기;
    상기 진공차단기의 2차측과 연결되어 있고, 진공차단기의 개폐충격써지로부터 변압기를 보호하는 어레스터; 및
    상기 진공차단기의 2차측과 연결되어 있는 계기용 변류기(CT);를 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 부하개폐기, 상기 진공차단기, 상기 어레스터 및 상기 계기용 변류기는 절연가스로 기밀 충진된 하나의 탱크 내에 배치되어 있고,
    상기 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 상기 탱크 외부로 인출되어 있으며,
    상기 탱크와 상기 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 하나의 판넬 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 탱크 내부에 배치된 상기 제1, 제2, 제3 부하개폐기, 상기 진공차단기, 상기 어레스터 및 상기 계기용 변류기는 모선으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 파워퓨즈 일체형 계기용 변압기는 상기 탱크 내부의 상기 제1, 제2 및 제3 부하개폐기와 연결되어 있고, 상기 연결은 상기 탱크에 설치되어 있는 소켓을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 탱크의 일 측면에는 외부의 다른 장치의 판넬과의 열반을 위한 연결 콘택트가 더욱 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 절연가스는 SF6 가스인 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하개폐기는,
    등 간격으로 구획되어 있는 복수의 구획부를 구비한 배리어;
    상기 복수의 구획부의 각각에 장착되어 있으며, 저장하고 있는 SF6 가스를 순간적으로 방출하여 아크를 소호하는 버퍼;
    상기 복수의 구획부의 각각의 양 경사면에 탈부착가능하게 장착되어 있는 고 정접점;
    상기 복수의 구획부를 관통하도록 설치되어 있는 샤프트; 및
    일단은 상기 샤프트에 연결되고 타단은 상기 버퍼에 연결되어 상기 샤프트의 회전동작에 의해 상기 버퍼를 회전시키는 무빙암;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 버퍼는,
    상기 복수의 구획부의 각각에 탈부착가능하게 장착되어 있는 실린더;
    일부가 상기 실린더의 길이방향으로 상기 실린더의 내부에 위치되어 있는 가동접점; 및
    상기 부하개폐기의 개폐시 상기 실린더의 내주면에서 왕복운동하는 피스톤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 실린더는 볼트 및 너트에 의해 상기 복수의 구획부의 각각에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 실린더의 내부에 위치되어 있는 상기 가동접점의 폭은 25 내지 30 mm 인 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 피스톤은,
    상기 가동접점과 접촉하는 제1 튤립 콘택트;
    상기 고정접점과 접촉하는 제2 튤립 콘택트; 및
    양 단부가 상기 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 내주면으로 끼워 맞추어져 있는 통전 콘택트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 피스톤은,
    상기 제1 및 제2 튤립 콘택트 각각의 외주면에 설치되어 있는 가압 스프링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  12. 제6 항에 있어서, 상기 고정접점은,
    부하개폐기 닫혔을 때 상기 버퍼와 접촉하는 접촉부; 및
    다른 부품과의 연결을 위해 상기 배리어의 외부로 돌출되어 있는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 접촉부의 폭이 상기 연결부의 폭보다 크고, 상기 접촉부의 폭은 25 내지 30 mm 인 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
  14. 제6 항에 있어서, 상기 무빙암은 볼트 및 너트에 의해 상기 샤프트에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 축소형 개폐장치.
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