KR101095657B1 - 자기 소호형 차단기의 열팽창실 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자기 소호형 차단기의 열 팽창실은 절연가스로 충전된 외함의 내부에 설치되는 고정접촉자와 가동접촉자가 접촉시 발생하는 아크를 소호시키는 소호형 차단기에 있어서, 대전류 차단시 아크압력을 충분히 축적하여 차단전류가 전류영점(ZERO)이 발생되면 충분히 축적된 에너지로 차단을 수행하는 서멀챔버와, 소전류 차단시 자기 소호를 위해 압력을 상승시킬 수 있도록 하는 파퍼챔버 및, 상기 파퍼챔버에 마련되어 파퍼챔버의 압력을 상승시키는 파서피스톤을 포함한다.

차단기, 압력, 절연가스, 자기소호, 자기차단, 서멀챔버, 파퍼챔버

Description

자기 소호형 차단기의 열팽창실{THERMAL CHAMBER SELF-BLAST CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 자기 소호형 차단기의 열 팽창실에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소전류에서 대전류까지 차단시 발생되는 아크의 압력에 따라 차단성능에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 자기 소호형 차단기의 열 팽창실에 관한 것이다.

일반적으로 파퍼형 차단기는 절연가스 차단기의 차단동작시 발생되는 아크를 강력한 파퍼(PUFFER)의 힘으로 압축된 가스를 토출시켜 차단하는 것이다.

이러한 종래의 차단기는 가동접촉자와 고정접촉자가 마련되고, 가동접촉자와 고정접촉자의 접촉에 의해 개폐를 수행한다. 그리고 가동접촉자와 고정접촉자가 수용될 수 있도록 일정한 공간을 갖는 외함이 마련되고, 외함의 내부에는 절연가스가 충진된다.

그리고 가동접촉자에는 강력한 파퍼의 힘으로 압축된 가스를 토출시킬 수 있도록 마련되어 있으므로 종래의 차단기는 소전류일 경우와 대전류일 경우 차단기 동작에 필요한 강력한 기계적에너지(Mechanism)가 필요하므로 효율적으로 차단하는데 한계가 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 소전류에서 대전류까지 차단시 차단성능에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하여 효율적인 차단이 될 수 있도록 한 자기 소호형 차단기의 열 팽창실을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 소호형 차단기의 열 팽창실은 절연가스로 충전된 외함의 내부에 설치되는 고정접촉자와 가동접촉자가 접촉시 발생하는 아크를 소호시키는 소호형 차단기에 있어서, 대전류 차단시 아크압력을 충분히 축적하여 차단전류가 전류영점(ZERO)이 발생되면 충분히 축적된 에너지로 차단을 수행하는 서멀챔버와, 소전류 차단시 자기 소호를 위해 압력을 상승시킬 수 있도록 하는 파퍼챔버 및, 상기 파퍼챔버(24)에 마련되어 파퍼챔버의 압력을 상승시키는 파서피스톤을 포함한다. 이때 상기 서멀챔버는 상기 파퍼챔버에 비해 50~60%의 체적을 갖는 것이 바람직하다.

여기서 상기 체크부재는 상기 파퍼챔버와 서멀챔버에 사이에 마련되는 적어도 하나의 배기유로 및, 상기 배기유로를 일 방향으로 차단하는 체크부재를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 파퍼챔버는 상기 서멀챔버의 후방에 마련되며, 상기 서멀챔버와 파퍼챔버 사이는 파서피스톤에 의해 상승된 압력을 배기시켜 차단하는 체크밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 대전류 차단시 발생되는 압력을 이용하여 자기 차단이 가능하게 하는 서멀챔버와, 소전류 차단을 파퍼챔버 및 파퍼피스톤 그리고 체크밸브를 포함하는 본 발명의 자기 소호형 차단기의 열 팽창실은 소전류에서 대전류까지 차단시 차단성능에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하여 효율적인 차단을 제공하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실을 설명하기 위한 차단기의 구성도이다. 그리고 도 2는 도 1의 분해단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실은 고압차단기(100)에 설치되는 것으로 차단기(100)는 고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)가 마련되고, 고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)에는 고정아크접촉자(12)와 가동아크접촉자(22)가 각각 마련된다.

그리고 고정접촉자(10)는 고정접촉자(10)를 지지하는 고정지지부재(11)가 마련되고, 가동접촉자(20)는 가동접촉자(20)를 지지하는 가동지지부재(21)가 마련된 다. 또한, 고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)의 극간 또는 고정아크접촉자(12)와 가동아크접촉자(22)의 극간을 절연시킬 수 있도록 감싸는 형태로 설치되는 절연지지부재(50)를 포함한다.

여기서 절연지지부재(50)는 고정지지부재(11)에 고정될 수 있고 가동지지부재(21)에 고정될 수 있으며, 가동접촉자(20)가 접촉을 위해 고정접촉자(10)를 향해 이동될 경우에도 그 길이가 대응될 수 있도록 가변된다. 또한, 고정지지부재(11)와 가동지지부재(21)에는 상호 대향하게 설치되는 쉴드(40)가 각각 마련된다.

상기 가동아크접촉자(22)는 고정아크접촉자(12)를 향해 연장되는 노즐(30)이 마련되고, 상기 노즐(30)은 가동아크접촉자(22)가 출입될 수 있게 출입 홀이 가동아크접촉자(22)의 축 방향으로 관통되게 마련된다.

그리고 가동접촉자(20)에는 대전류 차단시 극간에서 발생된 아크열에 의해 고온고압의 절연가스가 축적된 후 전류영점(ZERO)이 되면 극간으로 배기될 수 있도록 하는 서멀챔버(23)가 마련된다. 여기서 서멀챔버(23)의 일정한 공간을 갖는 것으로 그 위치는 제한하지 않으나 설계의 편의성을 위해 가동접촉자(20)를 후방에 마련된다.

또한, 가동접촉자(20)에는 소전류 차단시 극간에서 발생되는 아크열에 의해 온도가 상승되지 못한 저압의 절연가스가 서멀챔버(23)에 충분히 축적되지 못할 경우에도 소호되어 차단될 수 있도록 파퍼챔버(24)와, 파퍼챔버(24)에 설치되어 파퍼챔버(24)의 압력을 상승시키는 파서피스톤(25) 그리고 파서피스톤(25)에 의해 상승된 압력이 노즐(30)을 통해 배기될 수 있도록 체크밸브(60)가 마련된다. 여기서 파 서피스톤(25)는 파서피스톤(25)을 에어 또는 유체 그리고 전기 등을 구동원으로 구동하는 미도시한 구동부가 더 마련된다.

따라서 소전류 차단의 경우에는 파퍼챔버(24)의 파서피스톤(25)을 작동시켜 파퍼챔버(24)내 가스를 압축시켜주고 파퍼챔버(24)이 압력은 서멀챔버(23)와 노즐(30)을 통해 극간으로 배기시킴으로서 차단을 수행하게 된다.

이때 자기 소호형 차단에서 차단성능을 좌우하는 것이 서멀챔버(23)와 파퍼챔버(24)의 체적비율이며, 파퍼챔버(24)의 체적비율은 서멀챔버(23)의 150~200%정도로 마련된다. 즉, 서멀챔버(23)는 파퍼챔버(24)의 50~60%정도의 체적비율을 갖는다.

그리고 체크밸브(60)는 파퍼챔버(24)에서 발생된 압력을 배기시킬 수 있도록 서멀챔버(23)와 파퍼챔버(24)를 관통하는 배기유로(61)와, 배기유로(61)를 일방향로만 개방되도록 하는 체크부재(62)가 마련된다. 여기서 체크부재(62)는 판상으로 마련되어, 서멀챔버(23)보다 더 큰 파퍼챔버(24)의 압력에 의해 개방되도록 마련된다.

그리고 파퍼챔버(24)와 파서피스톤(25)은 서멀챔버(23)의 후방에 설치되는 것으로 도시하였으나 여기에 한정하지 않고 서멀챔버(23)과 나란하게 병렬로 별도의 공간을 갖도록 마련될 수 있다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실의 작용을 도 3 내지 도 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실의 압력을 흐름을 보인 작동상태도이다.

차단기의 개극 또는 차단시 고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)의 분리 후 고정아크 접촉자아 가동아크접촉자(22)에서 분리되면서 극간에는 강력한 아크가 발행하게 되며 극간의 노즐(30) 내부에 존재하는 절연가스(예를 들면, SF6가스)의 온도가 급격히 상승하여 압력이 높아지게 된다.

이때 도 3a에 도시한 바와 같이 대전류 차단일 경우에는 아크에 의해 절연가스의 온도가 급격히 상승하게 되고, 급격히 상승된 절연가스는 상대적으로 저압상태인 서멀챔버(23)로 유입되며, 서멀챔버(23)로 유입된 압력은 충분히 축적된다.

이후 차단이 지속되는 동안 전류의 크기가 전류영점(ZERO)이 발생되면, 서멀챔버(23)에 충분히 축적된 압력은 상대적으로 압력이 저압상태인 극간을 향해 급 배기시켜 차단을 수행하게 된다. 따라서 대전류일 경우에는 서멀챔버(23)에 축적된 압력에 의해 차단을 수행하게 된다.

여기서 대전류가 아닌 소전류 차단일 경우에는 도 3b에 도시한 바와 같이 차단시 발생되는 아크가 작아 아크에 의한 절연가스의 온도가 대전류일 경우에 배히 충분히 상승하지 못하므로 서멀챔버(23)에 축적되는 압력은 충분히 축적되지 못하게 된다.

그러면 이후에 차단이 지속되는 동안 전류의 크기가 전류영점(ZERO)이 발생되면, 서멀챔버(23)에 압력이 충분히 축적되지 못하여 차단을 위한 배기를 수행하기 어렵게 된다.

따라서 압력을 충분히 상승시키지 못하는 소전류 차단일 경우에는 서멀챔버(23)의 후방에 파서피스톤(25)이 파퍼챔버(24)의 압력을 상승시켜 충분히 상승된 파퍼챔버(24)의 압력을 노즐(30)을 통해 배기시켜 차단한다. 이때 배기되는 파퍼챔버(24)의 압력은 서멀챔버(23)와의 사이에 마련된 체크밸브(60)에 의해 노즐(30)방향으로만 배기된다.

이상에서 본 발명의 자기 소호형 차단기의 열 팽창실에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 일시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실을 설명하기 위한 차단기의 구성도.

도 2는 도 1의 분해단면도.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 소호형 차단기의 열 팽창실의 압력을 흐름을 보인 작용도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 차단기 10: 고정접촉자

11: 고정지지부재 12: 고정아크접촉자

20: 가동접촉자 21: 가동지지부재

22: 가동아크접촉자 23: 서멀챔버

24: 파퍼챔버 25: 파퍼피스톤

30: 노즐 40: 쉴드

50: 절연지지부재 60: 체크밸브

61: 배기유로 62: 체크부재

Claims (5)

1. 절연가스로 충전된 외함의 내부에 설치되는 고정접촉자와 가동접촉자가 접촉시 발생하는 아크를 소호시키는 소호형 차단기에 있어서,

   대전류 차단시 아크압력을 충분히 축적하여 차단전류가 전류영점(ZERO)이 발생되면 충분히 축적된 에너지로 차단을 수행하는 서멀챔버; 소전류 차단시 자기 소호를 위해 압력을 상승시킬 수 있도록 하는 파퍼챔버; 상기 파퍼챔버에 마련되어 파퍼챔버의 압력을 상승시키는 파서피스톤; 를 포함하여 구성하고,

   상기 서멀챔버와 파퍼챔버의 사이에는 상기 파서피스톤에 의해 상승된 압력을 배기시켜 차단하는 체크밸브를 구성하되,

   상기 체크밸브는 상기 파퍼챔버와 서멀챔버에 사이에 마련되는 적어도 하나의 배기유로; 및, 상기 배기유로를 일 방향으로 차단하는 체크부재; 를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자기 소호형 차단기의 열 팽창실.
2. 제1항에 있어서,

   상기 서멀챔버는 상기 파퍼챔버에 비해 50~60%의 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 소호형 차단기의 열 팽창실.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 파퍼챔버는 상기 서멀챔버의 후방에 마련되는 것을 특징으로 하는 자기 소호형 차단기의 열 팽창실.
5. 삭제

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