KR101125147B1 - 가스절연 개폐장치용 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치용 차단장치에 관한 것으로서, 외부의 신호를 받고 회전 작동되는 구동샤프트(10); 상기 구동샤프트의 축 회전에 따라 회전되며 하단부에 관통된 캠선도가 마련된 캠(20); 상기 캠의 캠선도를 관통하여 캠의 회전에 따라 상하로 승강되는 승강핀(30); 승강제한홀이 양측벽에 마련되고 바닥면에 승강홀을 갖는 가이드(40); 상기 승강핀과 상단부가 연결되어 일체로 승강되는 승강부재(50); 상기 승강부재의 하단부에 배치되는 절연체(60); 상기 절연체의 하방에 배치되는 진공밸브(70); 상기 절연체의 하단부에 연결되어 일체로 승강되며 하방의 진공밸브 내부로 연장되는 제1전극봉(71); 상기 제1전극봉이 관통되어 상하로 승강되도록 하는 관통공이 형성되고 이 관통공에 상기 제1전극봉이 접촉되어 통전되는 제1도전판(80); 상기 진공밸브의 내부에 고정 배치되어 상기 승강되는 제1전극봉과 접촉 및 접촉 분리되는 제2전극봉(72); 상기 진공밸브의 저면에 밀착 배치되어 제2전극봉과 통전되는 제2도전판(90)을 포함하여 구성된다.
따라서, 전체 구조의 단순화에 따른 소형화 설계가 가능하여 생산성 향상 및 원가절감을 꾀할 수 있고, 전극봉 간의 아크 발생을 방지할 수 있게 되어 안전한 차단 성능 향상은 물론 이에 따른 기계적 내구성을 높여 진공밸브의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

가스절연 개폐장치용 차단장치{Apparatus for breaking for gas insulated switchgear}

본 발명은 가스절연 개폐장치용 차단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동샤프트와 캠을 일체형 구조로 함으로써, 전체 구조의 단순화에 따른 소형화 설계가 가능하여 생산성 향상 및 원가절감을 꾀할 수 있음은 물론 설치 공간 축소에 따른 다른 용도로의 공간 활용이 가능하게 되고, 또한, 승강부재의 스프링 구조와 절연체, 구동샤프트 등이 상하로 배치되어 전극봉간의 접촉 상태를 탄성 가압하여 견고히 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 전극봉 간의 아크 발생을 방지할 수 있게 되어 안전한 차단 성능 향상은 물론 이에 따른 기계적 내구성을 높여 진공밸브의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 되는 가스절연 개폐장치용 차단장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear)란 전력계통의 원활한 운전(Operation) 및 계통상태의 계측(Metering), 감시(Monitoring) 및 이상 상태시의 보호(Protection)를 목적으로 적용되는 복합형 개폐장치를 말한다.

이러한 가스절연 개폐장치의 구성 요소로는 주모선, 차단기, 단로기, 스위치장치 등이 포함되며, 특히 이들 중 차단부는 과전압, 과전류 발생 등의 이상 상황시에 전체 장치의 보호를 목적으로 절연내력과 금속열기나 전하입자의 분진에 대한 소호작용이 우수한 VI(Vacuum Interrupter-진공밸브)를 사용하는데, 이 진공밸브 내에는 전극이 마련되어 서로 간의 접촉에 의해 통전되어 전원을 인가하며 또한 과전압, 과전류 발생시 서로 간의 접촉 분리시켜 전원을 차단함으로써 장치를 보호할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 진공밸브의 전극을 접촉 및 접촉 분리시키기 위한 구동 방식으로 다양한 구조가 제시되어 있는데, 일례로 종래 기술에서 전극 접촉을 위한 메카니즘(Mechanism)을 개략적으로 살펴보면, 보통 구동샤프트와 진공밸브가 떨어져 있는 상태에서 복수의 레버(Lever)와 링크(Link) 등을 통해 구동샤프트의 동력을 진공밸브의 전극으로 전달하여 이들 전극 간의 접촉 및 접촉 분리가 이루어지도록 하는 방식이 제시되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래 기술의 가스절연 개폐장치용 차단장치는 복수의 레버(Lever)와 링크(Link) 등을 통해 구동샤프트의 동력을 진공밸브의 전극으로 전달하여야 하기 때문에, 장치의 구조가 복잡해짐에 따른 생산성 하락 및 원가 상승을 초래하게 됨은 물론 설치 장소도 많이 차지하게 되어 그 설치비용도 많이 소요되는 문제점을 갖고 있었다.

또한, 전극 간의 접촉 상태를 견고하게 지지해주기 위한 별도의 지지수단과, 절연체, 구동샤프트 등이 상하로 배치되어 있지 않기 때문에 접촉 상태에서 외부의 충격 등 주위 환경에 의해 전극 간의 접촉이 제대로 이루어지지 않게 되면서 아크가 발생되어 전극간이 서로 달라붙게 되는 등 스위치 성능이 떨어지기 되며 이에 따른 사용 수명도 단축되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 구동샤프트와 캠을 일체형 구조로 함으로써, 전체 구조의 단순화에 따른 소형화 설계가 가능하여 생산성 향상 및 원가절감을 꾀할 수 있음은 물론 설치 공간 축소에 따른 다른 용도로의 공간 활용이 가능하게 되고, 또한, 승강부재의 스프링 구조와 절연체, 구동샤프트 등이 상하로 배치되어 전극봉간의 접촉 상태를 탄성 가압하여 견고히 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 전극봉 간의 아크 발생을 방지할 수 있게 되어 안전한 차단 성능 향상은 물론 이에 따른 기계적 내구성을 높여 진공밸브의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 되는 가스절연 개폐장치용 차단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치는 외부의 신호를 받고 회전 작동되는 구동샤프트; 상기 구동샤프트의 축 회전에 따라 회전되며 하단부에 관통된 캠선도가 마련된 캠; 상기 캠의 캠선도를 관통하여 캠의 회전에 따라 상하로 승강되는 승강핀; 상기 승강핀의 양단부가 관통된 상태로 상하 승강 높이가 제한되도록 하는 승강제한홀이 양측벽에 마련되고 바닥면에 상하로 관통된 승강홀을 갖는 가이드; 상기 승강핀과 상단부가 연결되어 승강핀의 승강에 따라 상기 가이드의 승강홀을 통해 상기 승강핀과 일체로 승강되는 승강부재; 상기 승강부재의 하단부에 배치되는 절연체; 상기 절연체의 하방에 배치되는 진공밸브; 상기 절연체의 하단부에 연결되어 일체로 승강되며 하방의 진공밸브 내부로 연장되는 제1전극봉; 상기 제1전극봉이 관통되어 상하로 승강되도록 하는 관통공이 형성되고 이 관통공에 상기 제1전극봉이 접촉되어 통전되는 제1도전판; 상기 진공밸브의 내부에 고정 배치되어 상기 승강되는 제1전극봉과 접촉 및 접촉 분리되는 제2전극봉; 상기 진공밸브의 저면에 밀착 배치되어 제2전극봉과 통전되는 제2도전판을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 구동샤프트는 캠의 상단부를 관통하여 이 캠과 일체형으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 캠은 상기 구동샤프트 상에서 일정간격 평행하게 이격된 한 쌍으로 이루어진 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 캠의 캠선도에 상기 승강핀과 캠선도 간의 슬라이딩이 원활하게 되도록 하는 베어링이 마련될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 승강부재는 상하로 신축되는 코일스프링을 포함하는 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 제1전극봉은 캠선도의 하사점 전 단계에서 제2전극봉과 접촉된 후 캠선도의 하사점에서 캠의 가압에 의해 상기 승강부재가 탄성적으로 압축되면서 제1, 2전극봉 간의 밀착상태를 탄성 지지하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 제1, 2전극봉의 서로 접촉되는 하, 상단부는 서로간의 접촉 면적이 넓게 되도록 플랜지 구조로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단기에 있어서, 상기 절연체는 절연 거리를 증가시키기 위해 외주면이 주름진 자바라 구조로 할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치는 구동샤프트와 캠을 일체형 구조로 함으로써, 전체 구조의 단순화에 따른 소형화 설계가 가능하여 생산성 향상 및 원가절감을 꾀할 수 있음은 물론 설치 공간 축소에 따른 다른 용도로의 공간 활용이 가능하게 되고, 또한, 승강부재의 스프링 구조에 의해 전극봉간의 접촉 상태를 탄성 가압하여 견고히 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 전극봉 간의 아크 발생을 방지할 수 있게 되어 안전한 스위치 성능 향상은 물론 이에 따른 기계적 내구성을 높여 진공밸브의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치의 요부를 나타낸 요부사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치의 요부를 나타낸 요부 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치 중 캠과 승강부재의 연결 구조를 나타낸 요부사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치의 요부를 나타낸 요부 개략측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐기용 전극이 개방(차단)된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐기용 전극이 투입된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐기용 전극이 투입된 상태에서 재차 가압된 상태를 나타낸 개략도이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대해 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 8에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치는 구동샤프트(10), 캠(20), 승강핀(30), 승강핀(30), 가이드(40), 승강부재(50), 절연체(60), 진공밸브(70), 제1전극봉(71), 제1도전판(80), 제2전극봉(72) 및 제2도전판(90)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 가이드(40)와 제1, 2도전판(80,90)은 양측으로 배치된 한 쌍의 지지프레임(100)에 고정 지지되고, 또한, 상기 구동샤프트(10)의 양단부는 그 하단부가 지지프레임(100)에 고정되고 그 상단 중앙이 구동샤프트(10)의 외주면을 감싸 축 회전 가능하게 지지하는 축지지판(110)에 지지되어 있다.

상기 구동샤프트(10)는 외부의 신호를 받고 회전 작동되는 길다란 원기둥 형상으로 되어 있고, 상기 캠(20)은 구동샤프트(10)의 축 회전에 따라 동시에 회전되는 사각판재 형상으로 그 좌측 하단부가 라운드지고 그 인접 내측에 이 라운드진 형상과 같은 곡률로 관통된 캠선도(21)를 갖는 형상으로서, 상기 구동샤프트(10)는 캠(20)의 우측 상단부를 관통하여 이 캠(20)과 일체형으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 캠(20)은 상기 구동샤프트(10) 상에서 일정간격 평행하게 이격된 한 쌍으로 이루어져 있다.

상기 승강핀(30)은 상기 캠(20)의 캠선도(21)를 관통하여 캠(20)의 회전에 따라 상하로 직선 승강되는 가늘고 길다란 원기둥 형상으로 되어 있다.

그리고, 상기 캠(20)의 캠선도(21)에 상기 승강핀(30)과 캠선도(21) 간의 슬라이딩이 원활하게 되도록 하는 베어링(35)이 마련되어 있다.

상기 가이드(40)는 상기 승강핀(30)의 양단부가 관통된 상태로 상하 승강 높이가 제한되도록 하는 승강제한홀(41)이 양측벽에 마련되고 바닥면에 상하로 관통된 승강홀(42)이 마련되며 지지프레임(100)에 고정되는 구조로 되어 있다.

상기 승강부재(50)는 상기 승강핀(30)과 상단부가 연결되어 상기 승강핀(30)의 승강에 따라 가이드(40)의 승강홀(42)을 통해 상기 승강핀(30)과 일체로 승강되는 것으로서, 상기 승강부재(50)는 상하로 신축되는 코일스프링(52)을 포함하는 구조로 되어 있다.

이를 자세히 설명하면, 상기 승강부재(50)는 승강핀(30)이 관통 연결되는 관통부(51a)가 상면에 마련되고 그 저면에 하방으로 연장된 나사산로드(51b)를 갖는 원판 구조의 상판(51)과, 이 상판(51)의 나사산로드(51b)가 중앙을 관통한 상태로 상기 상판(51)의 저면에 배치되는 코일스프링(52)과, 이 코일스프링(52)의 저면에 배치되고 중앙에 나사산로드(51b)가 관통되는 관통공(53a)이 형성된 하판(53)과, 이 하판(53)의 관통공(53a)으로 관통된 나사산로드(51b)에 체결되어 하판(53)을 고정시키는 너트(54)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 나사산로드(51b)의 하단부는 다시 절연체(60)와 나사 결합된다.

이러한 상기 코일스프링(52)에 의해 상기 제1전극봉(71)은 캠선도(21)의 하사점(21a) 전 단계에서 제2전극봉(72)과 접촉된 후 캠선도(21)의 하사점(21a)에서 캠(20)의 가압에 의해 상기 승강부재(50)가 탄성적으로 압축되면서 제1, 2전극봉(71,72) 간의 밀착상태를 탄성 지지하게 되는 것이다.

상기 절연체(60)는 상기 승강부재(50)의 하단부에 배치되어 이 승강부재(50)와 제1전극봉(71) 간을 서로 절연시켜 주기 위한 원기둥 형상으로, 그 외주면은 절연 거리를 증가시키기 위해 주름진 자바라 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 절연체(60)의 하단부는 제1전극봉(71)의 상단부와 연결되어 있다.

상기 진공밸브(70)는 내부가 진공 상태를 유지하는 용기 형상으로, 그 상단부가 상기 절연체(60)의 하단부에 연결되어 일체로 승강되며 그 하단부가 하방의 진공밸브(70) 내부로 연장되는 제1전극봉(71)과, 상기 진공밸브(70)의 내부에 고정 배치되어 상기 승강되는 제1전극봉(71)과 접촉 및 접촉 분리되는 제2전극봉(72)을 포함한다.

여기서, 상기 제1, 2전극봉(71,72)의 서로 접촉되는 하, 상단부는 서로간의 접촉 면적이 넓게 되도록 플랜지 구조로 되어 있다.

상기 제1도전판(80)은 상기 제1전극봉(71)이 관통되어 상하로 승강되도록 안내하는 관통공(81)이 형성되고 이 관통공(81)에 상기 제1전극봉(71)이 접촉되어 통전되는 사각 판재 구조로 되어 있다.

상기 제2도전판(90)은 상기 진공밸브(70)의 저면에 밀착 배치되어 제2전극봉(72)과 통전되는 사각판재 구조로 되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일실시예인 가스절연 개폐장치용 차단장치는 캠(20)의 캠선도(21) 내에 베어링(35)을 배치하고 이 베어링(35)과 가이드(40)의 승강제한홀(41) 및 승강부재(50)의 관통부(51a)가 동일선상에 놓이도록 한 후 승강핀(30)을 관통시켜 캠(20)과 승강부재(50)가 서로 연결되도록 한다.

그런 다음, 상기 승강부재(50)는 절연체(60)를 통해 진공밸브(70)의 제1전극봉(71)과 연결하여 제1, 2전극봉(71,72)을 스위칭하기 위한 전체 연결이 완성된다.

이러한 상태에서 구동샤프트(10)를 작동시켜 캠(20)을 회전시키면 이와 연동하여 승강부재(50)가 하강하면서 그 하부의 절연체(60) 및 이와 연결된 제1전극봉(71)을 하강시켜 제1전극봉(71)과 제2전극봉(72)이 서로 접촉되어 통전이 이루어지도록 한다.

그리고, 계속해서 캠(20)을 회전시켜 캠선도(21)의 하사점(21a)에 다달으면 승강부재(50)의 코일스프링(52)의 압축되면서 이 탄성력을 제1전극봉(71)으로 전달하여 제1, 2전극봉(71,72)이 서로 탄성적으로 밀착 접촉되는 상태를 유지할 수 있게 한다.

이렇게 제1, 2전극봉(71,72) 간의 견고한 밀착에 의해 서로 간의 아크 발생을 미연에 차단하여 안정적인 통전 상태가 유지될 수 있는 것이다.

이러한 상태로 있다가 과전압, 과전류 발생 등의 상황이 생기면 이를 별도의 센서(미도시)에서 감지한 후 그 신호를 구동샤프트(10)로 전달하여 캠(20) 구동을 통해 제1전극봉(71)가 제2전극봉(72)에서 신속히 분리되도록 상승시켜 오픈 상태가 되도록 함으로써 과전압, 과전류에 따른 주변 장치의 손상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치용 차단장치는 구동샤프트와 캠을 일체형 구조로 함으로써, 전체 구조의 단순화에 따른 소형화 설계가 가능하여 생산성 향상 및 원가절감을 꾀할 수 있음은 물론 설치 공간 축소에 따른 다른 용도로의 공간 활용이 가능하게 되고, 또한, 승강부재의 스프링 구조와 절연체, 구동샤프트 등이 상하로 배치되어 전극봉간의 접촉 상태를 탄성 가압하여 견고히 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 전극봉 간의 아크 발생을 방지할 수 있게 되어 안전한 차단 성능 향상은 물론 이에 따른 기계적 내구성을 높여 진공밸브의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예를 기존의 공지기술과 단순히 주합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명을 단순 변형하여 이용할 수 있는 정도의 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 구동샤프트 20 : 캠
21 : 캠선도 21a : 하사점
30 : 승강핀 40 : 가이드
41 : 승강제한홀 42 : 승강홀
50 : 승강부재 51 : 상판
51a : 관통부 51b : 나사산로드
52 : 코일스프링 53 : 하판
53a : 관통공 54 : 너트
60 : 절연체 70 : 진공밸브
71 : 제1전극봉 72 : 제2전극봉
80 : 제1도전판 81 : 관통공
90 : 제2도전판 100 : 지지프레임
110 : 축지지판

Claims (8)

1. 외부의 신호를 받고 회전 작동되는 구동샤프트;
   상기 구동샤프트의 축 회전에 따라 회전되며 하단부에 관통된 캠선도가 마련된 캠;
   상기 캠의 캠선도를 관통하여 캠의 회전에 따라 상하로 승강되는 승강핀;
   상기 승강핀의 양단부가 관통된 상태로 상하 승강 높이가 제한되도록 하는 승강제한홀이 양측벽에 마련되고 바닥면에 상하로 관통된 승강홀을 갖는 가이드;
   상기 승강핀과 상단부가 연결되어 승강핀의 승강에 따라 상기 가이드의 승강홀을 통해 상기 승강핀과 일체로 승강되는 승강부재;
   상기 승강부재의 하단부에 배치되는 절연체;
   상기 절연체의 하방에 배치되는 진공밸브;
   상기 절연체의 하단부에 연결되어 일체로 승강되며 하방의 진공밸브 내부로 연장되는 제1전극봉;
   상기 제1전극봉이 관통되어 상하로 승강되도록 하는 관통공이 형성되고 이 관통공에 상기 제1전극봉이 접촉되어 통전되는 제1도전판;
   상기 진공밸브의 내부에 고정 배치되어 상기 승강되는 제1전극봉과 접촉 및 접촉 분리되는 제2전극봉;
   상기 진공밸브의 저면에 밀착 배치되어 제2전극봉과 통전되는 제2도전판;
   을 포함하여 구성되는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동샤프트는 캠의 상단부를 관통하여 이 캠과 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 캠은 상기 구동샤프트 상에서 일정간격 평행하게 이격된 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 캠의 캠선도에 상기 승강핀과 캠선도 간의 슬라이딩이 원활하게 되도록 하는 베어링이 마련된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 승강부재는 상하로 신축되는 코일스프링을 포함하는 구조로 된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1전극봉은 캠선도의 하사점 전 단계에서 제2전극봉과 접촉된 후 캠선도의 하사점에서 캠의 가압에 의해 상기 승강부재가 탄성적으로 압축되면서 제1, 2전극봉 간의 밀착상태를 탄성 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 2전극봉의 서로 접촉되는 하, 상단부는 서로간의 접촉 면적이 넓게 되도록 플랜지 구조로 된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 절연체는 절연 면적을 증가시키기 위해 외주면이 주름진 자바라 구조로 된 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치용 차단장치.

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