KR100929534B1 - 차단기용 고정 아크 접점 구조체 - Google Patents

Abstract

차단 시 접점 간에 발생하는 아크의 정도에 따라 소호에 필요한 조작력이 높아지게 되는데, 그 발생되는 아크에너지를 최소화 시키고 기존에 사용하는 같은 조작기로 차단시 조작속도를 높이는 차단기용 고정 아크 접점 구조체가 개시되어 있다. 고정 아크 접점은 정상 상태에는 일단이 차단기의 가동 아크 접점과 연결되고 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점으로부터 분리된다. 가이드는 상기 고정 아크 접점을 감싸고 상기 고정 아크 접점의 이동을 안내한다. 탄성체는 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점이 상기 고정 아크 접점의 반대 방향을 이동함에 따라 상기 가동 아크 접점의 방향으로 인장되어 에너지를 축적하고, 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점으로부터 분리되는 경우 상기 축적된 에너지에 의해 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점의 진행 방향과 반대 방향으로 가속한다. 직선 운동 유도부는 상기 가이드와 충돌시 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점을 따라 더 이상 진행하는 것을 방지한다.

차단기, 고정 아크 접점, 가동 아크 접점

Description

차단기용 고정 아크 접점 구조체{Fixed contact mechanism for circuit breaker}

본 발명은 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단 시 접점 간에 발생하는 아크의 정도에 따라 소호에 필요한 조작력이 높아지게 되는데, 그 발생되는 아크에너지를 최소화 시키고 기존에 사용하는 같은 조작기로 차단시 조작속도를 높이는 차단기용 고정 아크 접점 구조체에 관한 것이다.

전력계통에서 고장이 발생했을 경우, 계통 및 각종의 전력 기기를 보호하기 위해서는 고장 전류를 차단해야 하며, 이러한 고장 전류를 차단하는 의무를 차단기(circuit breaker)가 수행하고 있다.

도 1은 종래 순수 파퍼 소호방식 가스 차단기의 차단부의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 순수 파퍼 소호방식 가스 차단기의 차단부는 조작기(101), 조작기와 차단부의 연결로드(102), 피스톤(103), 실린더 로드(104), 파퍼 실린더(105), 가동 아크 접점(106), 제2 노즐(107), 제1 노즐(108), 고정 아크접점(109)및 탱크(110)로 구성되어 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 종래 차단기에 있어서, 차단기는 정상 상태에서는 닫혀 있어 정격전류를 흘리면서 전기를 전달하고 있다(스트로크가 0일 때). 하지만, 일단 고장 또는 사고가 발생하여 정상전류의 약 10배 이상에 달하는 고장전류가 흐르게 되면, 상기 조작기(101)의 구동코일이 고장전류에 의해 여자되고 코일에서 발생한 전자력은 조작기(101)의 동작 스위치를 구동시켜 조작기(101)는 도 2a에서와 같이 차단부를 움직이게 된다. 조작기가 차단기의 가동부(연결로드(102), 실린더 로드(104), 파퍼 실린더(105), 가동 아크접점(106), 제2 노즐(107) 및 제1 노즐(108))를 좌에서 우로 당기면, 파퍼 실린더(105) 내의 SF6 가스는 도 2b 및 도 2c에서와 같이, 피스톤(103)에 의해 자동적으로 압축된다. 또한, 가동부가 이동함에 따라 도 2b 및 도 2c에서와 같이, 가동 아크접점(106)과 고정 아크접점(109)이 분리되고, 이 두 아크접점 사이에는 아크(200)가 발생한다. 이러한 아크(200)는 도 2d 및 도 2e에서와 같이, 파퍼 실린더(105)에서 압축된 SF6 가스로 불어서 소호하여 고장전류를 차단하게 된다. 이러한 차단방식을 "파퍼 소호방식"이라 한다.

본 발명은 차단 시 접점 간에 발생하는 아크의 정도에 따라 소호에 필요한 조작력이 높아지게 되는데, 그 발생되는 아크에너지를 최소화 시키고 기존에 사용하는 같은 조작기로 차단시 조작속도를 높이는 차단기용 고정 아크 접점 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차단기용 고정 아크 접점 구조체는 정상 상태에는 차단기의 가동 아크 접점과 연결되고 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점으로부터 분리되는 고정 아크 접점; 상기 고정 아크 접점을 감싸고 상기 고정 아크 접점의 이동을 안내하는 가이드; 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점이 상기 고정 아크 접점의 반대 방향을 이동함에 따라 상기 가동 아크 접점의 방향으로 인장되어 에너지를 축적하고, 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점으로부터 분리되는 경우 상기 축적된 에너지에 의해 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점의 진행 방향과 반대 방향으로 가속하는 탄성체; 및 상기 가이드와 충돌시 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점을 따라 더 이상 진행하는 것을 방지하는 직선 운동 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 직선 운동 유도부는 상기 탄성체에 연결되고 상기 고정 아크 접점이 이동하는 경우 상기 고정 아크 접점의 흔들림을 방지하고 상기 가이드를 통하여 전류가 통전되게 하는 기능을 수행한다.

본 발명을 이용하게 되면 기존의 차단기 보다 훨씬 작은 조작력으로 이상전류를 차단할 수 있으며, 특히 아크 발생량을 현저히 줄일 수 있어 절연내력을 떨어뜨리는 열가스의 양 또한 줄어들게 된다. 이러한 효과를 통해서 고전압이 걸리는 전도체와 접지단자에 연결된 차단부 외함 간에 과도하게 확보된 절연거리를 줄일 수 있어 차단부의 소형, 경량화가 가능하다. 다시 말하면, 차단 시에 불가피하게 발생하는 아크에 대하여 그 발생시간을 줄임에 따라 아크 소호에 필요한 조작력을 줄일 수 있게 되어 차단부의 소형화, 경량화가 가능. 또한 스프링에 의한 복원력을 이용하여 조작기의 조작력 변동 없이 두 접점의 분리속도를 증대시켜 차단 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차단기용 고정 아크 접점 구조체의 전체적인 구조를 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 차단기용 고정 아크 접점 구조체는 고정 아크 접점(309), 가이드(311), 탄성체(313), 및 직선 운동 유도부(314)를 포함한다.

고정 아크 접점(309)은 정상 상태에는 가동 아크 접점(306)과 연결되고 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점(306)으로부터 분리된다. 가이드(311)는 상기 고정 아크 접점을 감싸고 상기 고정 아크 접점의 이동을 안내한다.

탄성체(313)은 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점(306)이 고정 아크 접점의 반대 방향을 이동함에 따라 상기 가동 아크 접점의 방향으로 인장되어 에너지를 축 적한다. 탄성체(313)은 상기 고정 아크 접점(309)이 상기 가동 아크 접점(306)으로부터 분리되는 경우 상기 축적된 에너지에 의해 상기 고정 아크 접점(306)이 상기 가동 아크 접점의 진행 방향과 반대 방향으로 가속한다. 탄성체(313)는 스프링을 포함한다.

직선 운동 유도부(312)는 상기 탄성체(313)에 연결되고 상기 고정 아크 접점이 이동하는 경우 상기 고정 아크 접점(309)의 흔들림을 방지하고, 상기 가이드(311)를 통하여 전류가 통전되게 하는 기능을 수행한다. 직선 운동 유도부(312)는 또한 상기 가이드(311)와 충돌시 상기 고정 아크 접점(309)이 상기 가동 아크 접점을 따라 더 이상 진행하는 것을 방지한다.

본 발명이 기존의 파퍼 소호방식 차단부와 다른 점은 고정 아크접점을 감싸고 있는 가이드(311)가 있고, 그 내부에 고정 아크접점(309)의 흔들림을 방지해 주는 직선 운동 유도부(312)가 설치되어 있고, 고정 아크 접점(309)과 직선 운동 유도부(312)와 함께 연결되어 있는 탄성체(313)이 있다.

도면 4a는 차단기 동작 시작 전의 구조를 보여주는 부분 상세도이다. 차단이 시작되면 도면 4b와 같이 가동부(306,307,308)가 고정 아크접점(309) 반대방향으로 이동을 하게 되며 이 때 가동 아크 접점(306)과 고정 아크접점(309) 상호간에 물리적, 전기적 힘이 작용하여 서로 분리시키는데 일정한 힘이 필요하다. 그 필요한 힘보다 스프링과 같은 탄성체(313)가 본래의 형태를 유지하려는 힘이 약하기 때문에 상기 탄성체(313)은 가동부를 따라 가동부 방향으로 인장이 되면서 고정 아크 접점(309)과 직선 운동 유도부(312) 역시 가동부와 함께 이동을 한다. 이러한 과정 중에 이동거리 만큼 탄성체(313)에 에너지를 축적하게 되고, 두 접점이 밀착되어서 이동을 하므로 그 시간만큼 아크가 발생하지 않는다. 이러한 이동은 도 4c와 같이 직선 운동 유도부(312)가 가이드(311)와 충돌하기 직전 까지 일어나며 충돌 발생 이후에는 도면 4d와 같이 고정 아크 접점(309)은 가동 아크 접점(306)과 분리가 되고, 탄성체(313)의 복원력에 의해 고정 아크 접점(309)과 직선 운동 유도부(312)는 가동부의 이동방향과 반대방향으로 이동을 하게 되어 두 접점 간의 상대운동을 증대시키는 효과를 가져 온다.

본 발명은 고장전류 발생 시 그것을 차단하기 위한 것으로 고정 아크접점, 가동 아크접점, 가스압축 실린더를 구비하는 가스차단부에 있어서,

차단을 위한 조작기 작동 시 고정 아크접점이 일정거리를 가동 아크접점과 분리 되지 않은 채 이동하면서 그 이동 거리 만큼 가동 아크 접점에 연결된 탄성체인 스프링에 에너지를 저장하게 되고 일정거리 이동 후 분리장치에 의해 가동 아크 접점과 고정 아크 접점이 분리가 되면 스프링에 저장된 에너지에 의해 고정 아크 접점의 복원되는 이동 속도가 증가하게 된다.

이러한 과정을 통하여 차단 시에 불가피하게 발생하는 아크의 발생 시간을 줄일 수 있고 그로 인해 아크를 소호시키기 위한 가스 압축에 필요한 조작력을 줄일 수 있다. 또한 저장된 스프링에 의한 고정 아크 접점의 이동 속도를 증가시킴으로써 작은 조작력으로 필요한 시점에 접접 간 분리되는 상대적 이동 속도가 증가되므로 절연내력을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 차단기용 고정 아크 접점 구조체은 차단기에 적용될 수 있다.

도 1은 종래 순수 파퍼 소호방식 가스 차단기의 차단부의 구조를 보여주는 도면이다.

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 순수 파퍼 소호방식 가스 차단기의 차단부에서의 고장전류 차단동작을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 차단기용 고정 아크 접점 구조체의 전체적인 구조를 보여주는 도면이다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 가스 차단기의 차단부에서의 고장전류 차단동작을 순차적으로 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

306: 가동 아크 접점

309: 고정 아크 접점

311: 가이드

313: 탄성체

314: 직선 운동 유도부

Claims (2)

1. 정상 상태에는 차단기의 가동 아크 접점과 연결되고 차단 동작시에 상기 가동 아크 접점으로부터 분리되는 고정 아크 접점;

   상기 고정 아크 접점을 감싸고 상기 고정 아크 접점의 이동을 안내하는 가이드;

   차단 동작시에 상기 가동 아크 접점이 상기 고정 아크 접점의 반대 방향을 이동함에 따라 상기 가동 아크 접점의 방향으로 인장되어 에너지를 축적하고, 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점으로부터 분리되는 경우 상기 축적된 에너지에 의해 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점의 진행 방향과 반대 방향으로 가속하는 탄성체; 및

   상기 가이드와 충돌시 상기 고정 아크 접점이 상기 가동 아크 접점을 따라 더 이상 진행하는 것을 방지하는 직선 운동 유도부를 포함하는 차단기용 고정 아크 접점 구조체.
2. 제1 항에 있어서, 상기 직선 운동 유도부는 상기 탄성체에 연결되고 상기 고정 아크 접점이 이동하는 경우 상기 고정 아크 접점의 흔들림을 방지하고 상기 가이드를 통하여 전류가 통전되게 하는 기능을 수행하는 차단기용 고정 아크 접점 구조체.

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