KR101135783B1 - 3 위치 접지 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 고중전압 전기 스위치, 특히 3개의 스위칭 위치들 및 접지 위치를 이용한 GIS형 절연 스위치가 절연 가스로 채워질 수 있는 밀폐된 인클로저(1) 내의 스위칭 소자(7), 및 스위치가 접지 위치에 있을 때 스위칭 소자를 통해 2개의 도전 바들 중 하나에 전기적으로 접속될 고정 접지 접점(6)을 포함하고, 스위칭 소자는 2개의 도전 바들(4, 5)을 전기적으로 연결하기 위해 축 방향(D)을 따라 자유롭게 움직인다. 고정 접지 접점(6)은 상기 축 방향을 따르는 스위칭 소자(7)의 경로로부터 벗어나고 스위칭 소자는 접점 핀(8)과 함께 Y 모양을 형성하여 접점 핀과 고정 접지 접점은 상기 축 방향을 따르는 스위칭 소자의 이동을 통해 서로 맞물린다.
스위칭 소자, 고정 접지 접점, 축 방향, 도전 바, 접점 핀

Description

3 위치 접지 스위치{Three-position ground switch}
본 발명은 3개의 스위칭 위치들 및 1개의 접지 위치를 가진 고중전압(high or medium voltage) 전기 또는 절연 스위치로서, 절연 가스로 채워질 수 있는 밀폐된 인클로저(enclosure) 내의 스위칭 소자, 및 스위치가 접지 위치에 있을 때 스위칭 소자를 통해 2개의 도전 바(conducting bar)들 중 하나에 전기적으로 접속될 고정 접지 접점을 포함하고, 스위칭 소자는 2개의 도전 바들을 전기적으로 접속하기 위해 축 방향을 따라 자유롭게 이동가능한 스위치에 관한 것이다.
이러한 SF6 GIS(Gas Insulated Switch)형 접지 스위치가, 예를 들어 EP-1128509에 개시된 것처럼 공지되어 있다. 이러한 절연 스위치에서, 서로 동축인 2개의 도전 바들에 고정된 2개의 고정 브레이킹 접점(fixed breaking contact)들 및 고정 접지 접점은 상기 축 방향을 따라 겹쳐 놓여진다. 이러한 공지의 배열은 크고, 만들기 복잡하며, 비싼 단점이 있다.
EP-824264는 EP-1128509에 개시된 것과 유사한 GIS형 절연 스위치를 개시하고 있지만, EP-824264에서는 고정 브레이킹 접점들이 서로 근사적으로 수직인 2개의 도전 바들 상에 설치되어 있다. 이러한 공지의 배열에서, 스위칭 소자는 2개의 도전 바들에 기울어진 축 방향을 따라 이동되어, 복잡해지고 제조 비용을 증가시킨 다.
US-5134542에 개시된 3개의 스위칭 위치들을 가진 GIS 가스 절연형 절연 스위치는 각각의 부분에서 2개의 스위칭 소자들을 포함하고, 2개의 스위칭 소자들 중 하나는 각각 2개의 도전 바들 중 하나에 고정된 2개의 고정 브레이킹 접점들을 연결시키고, 2개의 스위칭 소자들 중 다른 하나는 2개의 고정 브레이킹 접점들 중 하나를 고정 접지 접점에 연결하도록 설계되어 있다. 이러한 배열은 만들기에 복잡하고 비싼 단점이 있다.
본 발명의 목적은 고중전압 전기 스위치, 특히 제조하기에 간단하며, 더욱 경제적이고, 구성면에서 크지 않은 3개의 스위칭 위치들과 1개의 접지 위치를 가진 GIS형 절연 스위치를 제공하는 것으로서, 도전 바들이 서로 근사적으로 일직선에 있거나, 또는 예를 들어 서로 90°각도로 중심선들이 근사적으로 동일 평면에 있게 된다.
그러므로, 본 발명은, 고정 접지 접점이 상기 축 방향을 따르는 스위칭 소자의 경로로부터 벗어나고, 접점 핀과 고정 접지 접점이 상기 축 방향을 따르는 스위칭 소자의 이동을 통해 서로 맞물리도록 스위칭 소자가 접점 핀과 Y 모양을 형성하는 것을 특징으로 하는, 위에서 정의된 것과 유사한 전기 스위치이다. 게다가, 2개의 도전 바들 중 하나의 제 1 고정 브레이킹 접점 및 제 2 도전 바의 제 2 고정 브레이킹 접점은 전기적으로 도전성이 있는 스위칭 소자의 슬라이딩(sliding) 축부와 같은 축 방향에 위치된다.
본 발명에 따른 전기 스위치는 또한 다음과 같은 특징들을 가질 수 있다:
- 스위칭 소자의 슬라이딩 부는, 2개의 도전 바들 중 하나 내에 상기 축 방향을 따라 미끄러지는 로드(rod)로 구성되며, 접점 핀은 로드와 함께 Y 모양을 형성하거나;
- 스위칭 소자의 로드는 다른 도전 바에 고정된 오목한 고정 브레이킹 접점과 맞물리거나;
- 스위칭 소자의 슬라이딩 부는 2개의 도전 바들 중 하나 위에서 상기 축 방향을 따라 미끄러지는 슬리브(sleeve)로 구성되고, 접점 핀은 슬리브와 함께 Y 모양을 형성하거나;
- 스위칭 소자의 슬리브는 다른 도전 바 상에 고정된 버섯 형태의 고정 브레이킹 접점에 맞물리거나;
- 고정 접지 접점은 이동가능 스위칭 소자의 접점 핀이 맞물리는 전기 접점 핀들의 형태를 가진 속이 빈 접점이거나;
- 고정 접지 접점은 로드이고, 이동가능 스위칭 소자의 접점 핀은 고정 접지 접점이 맞물리는 튤립 모양의 속이 빈 말단을 가지거나;
- 축 방향을 따라 이동가능 스위칭 소자를 이동시키기 위해 인클로저 내에 위치된 회전 레버 및 접합된 링크 장치(linkage)를 가진 시스템이 제공되거나;
- 고정 접지 접점은 인클로저를 닫는, 절연 재료로 이루어진 지지판 내에 부분적으로 박아 넣어진다.
본 발명의 특징에 따르면, 절연 재료로 이루어진 판은 도전 바를 위한 지지대 및/또는 인클로저 내부의 칸막이로서 사용되어질 수 있다. 고정 접지 접점이 지지판 내에 부분적으로 박아 넣어진 특징은 본 발명에 따른 전기 스위치의 소형화면에서 특히 유리하지만, 이러한 특징은 다른 응용을 위해서 사용되어질 수 있다. 특히, 이러한 특징은 스위칭 소자가 회전하는 GIS형 스위치에 대해 적용되어, 같은 장점을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 특징은 스위칭 소자의 특정 실시형태와 별개인 접지 위치를 가진 다른 유형의 전기 스위치들에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 스위치의 실시예들이 이하에서 기술되고 도면에서 도시될 것이다.
도 1은, 스위칭 소자가 도전 바 내부에서 미끄러지는 로드를 포함하는 본 발명에 따른 3개의 스위칭 위치들을 가진 GIS형 전기 스위치를 도시한다.
도 2는, 스위칭 소자가 도전 바 상에서 미끄러지는 슬리브를 포함하는 본 발명에 따른 3개의 스위칭 위치들을 가진 GIS형 전기 스위치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 3개의 스위칭 위치들을 가진 전기 스위치의 인클로저를 닫는 지지판 내에 부분적으로 박아 넣어진 고정 접지 접점을 상세하게 도시한다.
도 4는 지지판에 박아 넣어진 고정 접지 접점들의 3상(three phase) 배열의 평면도를 도시한다.
도 5는 도 4의 지지판이 인클로저로부터 벗어난 본 발명에 따른 절연 스위치의 배열을 도시한다.
도 1은, 3개의 스위칭 위치들 및 접지 위치를 가진 GIS형 절연 스위치인 본 발명에 따른 고중전압 전기 스위치의 단면도를 도시한다.
도 1은, 개구들(A, B 및 C)을 통하여 인클로저(1)를 관통하는 전기적 도전 바들에 대한 지지대들로서 작용하는, 전기적 절연판들(2, 3)에 의해 닫혀진 개구들(A, B 및 C)을 가지는 실린더형 금속 인클로저, 절연 스위치의 인클로저(1)를 도시한다. 인클로저(1)는 밀폐되고 몇몇 바(bar)들의 압력에서 SF6와 같은 절연 가스로 채워질 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 전기적 도전 바들(4, 5)은 각각 2개의 지지판들(2, 3)을 통과하고, 이 경우에 2개의 도전 바들(4, 5)은 90°배열로 인클로저(1) 내에 설치되며, 즉, 특정 절연 거리의 간격을 가지며 서로 수직이 된다. 이러한 2개의 도전 바들(4, 5)은 1상(one phase)의 절연 스위치를 형성하고, 본 발명은 고중전압 단일상 또는 다중상 절연 스위치의 각각의 상에 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 절연 스위치는 인클로저(1)로서 개구(B)와 같은 면에서 보호된 버스 바 어셈블리(shielded bus bar assembly)에 도전 바(5)를 통하여 연결되고, 인클로저(1)로서 개구(A)와 같은 면에서 보호된 회로 브레이커(shielded circuit breaker)에 바(4)를 통하여 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 절연 스위치는, 금속 인클로저(1)를 통하여 전기적으로 접지되고, 지지판(2)에 가깝게 배열된 도전 바들(4, 5)로 구성된 상태를 위한 고정 접지 접점(6)을 포함한다. 게다가, 절연 스위치는 축 방향(D)을 따라 움직이는 스위칭 소자(7)를 포함하여, 도 1에 도시된 것처럼 스위칭 위치에 있을 때에 2개의 도전 바들(4, 5)을 연결하고, 접지 위치에 있을 때에 도전 바(4)를 고정 접지 접점(7)과 연결한다. 절연 스위치의 제 3 위치는, 바(4)가 접지되지 않고 특정 절연 거리만큼 2개의 도전 바들(4, 5)이 서로 분리되어 있는 열린 위치이다.
본 발명에 따르면, 고정 접지 접점(6)은 축 방향(D)을 따르는 스위칭 소자의 경로로부터 벗어나서 인클로저(1) 내에 설치되고, 스위칭 소자(7)는 전기적으로 도전성이 있는 접점 핀(8)과 함께 Y 모양을 형성하여 도전 바(4)는 스위칭 소자(7)의 축 방향(D)을 따르는 이동에 의해 접지된다. 이 경우, 스위칭 소자(7)가 도 1의 윗방향으로 이동하여 고정 접지 접점(6)과 접점 핀(8)이 서로 맞물린다.
도 1에 도시된 실시예에서, 스위칭 소자(7)는 도전 바(4) 내부에서 방향 D를 따라서 연장되는 전기적으로 도전성이 있는 로드(9)를 포함한다. 이를 위하여, 도전 바(4)는 로드(9)가 세로 방향 슬릿(longitudinal slit; 10)에서 미끄러지는 액시얼 리밍(axial reaming)을 포함한다. 세로 방향 슬릿(10) 내에서, 접점 핀(8)이 미끄러지고 로드(9)와 Y 모양을 형성한다. 이러한 배열에서, 도전 바(4) 및 이동가능 스위칭 소자(7)의 로드(9) 사이의 전기적 연결이 도전 바(4)의 리밍의 하부에 배열되고 접점 부분들에 맞춰진 선형 슬라이딩 접점형의 제 1 고정 스위칭 접점(11)에 의해 행해진다. 도전 바(5) 및 이동가능 스위칭 소자(7)의 로드(9) 사이의 전기적 접속은 바(5)에 고정된 제 2 고정 브레이킹 접점(12)을 통하여 행해지며, 이 경우의 제 2 브레이킹 접점은 로드(7)가 삽입되는 접점 부분들에 맞춰진 오목한 접점이다. 2개의 고정 브레이킹 접점들은 축 방향(D)을 따르는 일직선 상에 있다.
도 1은 로드형 접점 핀(8)이 맞물리는 탄성 접점 핀들의 형태로 속이 빈 접점 모양을 가진 고정 접지 접점(6)을 도시한다. 명백히, 고정 접지 접점(6)은 접점 핀(8)의 속이 빈 튤립 모양 말단 내에 맞춰진 로드형 접점일 수 있다.
도 1은 방향 D를 따라 스위칭 소자(7)를 이동시키기 위해 인클로저(1) 내에 배열된 회전 레버 및 접합된 링크 장치(13)를 가진 제어 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 절연 스위치와 유사한 본 발명에 따른 절연 스위치에 대한 스위칭 소자(7)의 또 다른 실시예를 도시하며, 도 2의 절연 스위치는 도전 바(4) 상에서 미끄러지며, 슬리브(9') 내에 배열된 선형 슬라이딩 접점형 제 1 고정 브레이킹 접점(11)에 의해 도전 바(4)에 전기적으로 접속되는, 전기적 도전 슬리브(9')를 포함한다. 슬리브(9')는 접점 핀(8)과 Y 모양을 형성한다. 도전 바(5)에 고정된 제 2 고정 브레이킹 접점(12')은, 절연 스위치가 닫힌 위치에 있을 때에 튤립 모양 말단(9')이 닫히는 버섯 모양이다. 제 2 도전 바는 버섯 형태의 고정 브레이킹 접점(12')이 고정되고, 스위칭 소자의 슬리브(9')는 고정 브레이킹 접점(12')에 맞물리는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 것과 같은 방식으로, 회전 레버 및 접합된 링크 장치(13)를 가진 시스템은 스위칭 소자(7)의 방향 D를 따르는 이동을 제어한다.
본 발명은, 접지 스위치의 스위칭 소자에 의해 연결되는 1상의 바들이 서로 근사적으로 일직선 상에 배열되는 절연 스위치에 적용될 수 있다. 도 1 및 2에 도시된 장치들을 변형하여 인라인 버스 바(in-line bus bar) 구조들에서 기능적으로 동일한 접지 스위치들을 얻는 것이 가능하다. 도 1의 장치의 실시예에 대해, 개구(A)를 향하는 지지판(3)에 의해 닫혀진 인클로저(1) 내에 개구가 있다면, 기술된 버스 바 부분(5)의 길이를 절반으로 감축시키고, 바를 바(4)의 선을 따라 배열시키기 위해 버스 바 부분(5)과 지지판(3)을 90°회전시키는 것이 가능하다. 이 경우에, 제 2 고정 브레이킹 접점(12)은 바(5)의 말단에 고정되어 제 1 고정 브레이킹 접점(11)을 향하게 된다.
본 발명의 중요한 특징에 따르면, 고정 접지 접점(6')은 도 3에 도시된 것처럼 지지판(2)에 부분적으로 박아 넣어지고, 이러한 특징은 절연 스위치의 크기를 더욱 감소시키는 데에 기여한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 고정 접지 접점(6')은, 축 방향(D)을 따라 지지판(2)을 통과하며 예를 들어 튤립과 같은 모양을 가지도록 탄성 접점 핀들이 제공되는 속이 빈 접점을 가진 도전 부(6'A)를 포함하고, 이동가능 스위치 소자의 접점 핀은 이러한 속이 빈 도전 부(6'A)와 맞물릴 수 있다. 접지 접점(6')은 지지판(2)의 평면에서 연장되고 이 지지판의 외부 모서리에서 개방되어 로드의 말단 접속기(6'C)를 통해 접지할 수 있는 또 다른 로드형 접점 도전 부(6'B)를 포함한다. 예를 들어, 이러한 접지 접속이 로드의 말단 접속기(6'C) 내의 일단에 고정되고 스위치(2)의 인클로저(1)에 대한 타단에 고정된 케이블을 이용하여 행해질 수 있다. 고정 접지 접점(6')의 2개의 도전 부들(6'A 및 6'B)은 서로 분리가능하여 지지판(2)과의 맞물림에 의해 간단히 조립할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 3상 구조의 절연스위치로서, 도 3의 고정 접지 접점들(6')의 배열을 도시하는 평면도이다. 이 배열을 이용하여, 인클로저(1)는 도 5에 도시된 것처럼 각각의 고정 접지 접점(6') 및 각각의 도전 바(4)를 이용하여 지지판(2)을 제거함으로써 개방될 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 5는 도 2의 절연 스위치의 제조에 대응하지만, 도 3에 도시된 것처럼 고정 접지 접점이 지지판의 두께 방향으로 부분적으로 박아 넣어져 있다. 고정 접지 접점(6') 및 도전 바(4)와 함께 지지판(2)을 제거하는 것은 절연 스위치의 보수 작업을 용이하게 하며, 도전 바(4)가 도전 바(5)로부터 전기적으로 분리된 후 도전 바(4)가 접지될 수 있다. 바(4)는, 예를 들어 위에서 언급된 로드의 말단 접속기(6'C)를 통해 이미 접지된 고정 접지 접점(6')의 튤립 모양 접점(6'A)에 접속된 케이블 또는 도전 부를 이용하여 접지된다. 게다가, 제어 시스템을 회전 레버 및 접합된 링크 장치(13)를 이용하여 분해할 필요가 없다.
고정 접지 접점(6')과 도전 바(4)와 함께 지지판(2)이 방향 D를 따라 들어 올려질 때, 슬리브(9')를 포함하는 스위칭 소자(7)가 제 2 고정 브레이킹 접점(12')에 고정되어 남아 있고 도전 바(4)와 분리되어 절연 스위치가 닫힌 위치에 있게 된다.

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  10. 축(D)을 가진 제 1 도전 바(first conducting bar; 4), 상기 축(D)에 수직인 축을 가지며 상기 제 1 도전 바(4)로부터 간격을 두고 상기 수직인 축 방향의 접점을 가지는 제 2 도전 바(second conducting bar; 5), 고정 접지 접점(6), 및 상기 제 1 도전 바가 고정 접지 접점에 전기적으로 연결되는 동안 상기 제 1 및 제 2 도전 바들이 서로 전기적으로 분리되는 접지 위치 및 상기 제 1 및 제 2 도전 바들이 서로 접속되어 있는 스위칭 위치 사이에서 상기 축 방향(D)을 따라 움직일 수 있는 스위칭 소자(7)를 포함하는 전기 스위치로서,
    상기 스위칭 소자(7)는 상기 축(D)에 평행하고 상기 축으로부터 거리를 둔 접점 핀(8)을 포함하여, 상기 스위칭 소자는 상기 축 방향(D)에 따른 한쪽 사이드(side)로의 스위칭 소자의 이동에 의한 상기 고정 접지 접점(6)과 상기 접점 핀(8)의 결합에 의해 상기 접점 위치에 도달하고, 스위칭 소자의 반대쪽 사이드(side)로의 스위칭 소자의 이동에 의해 상기 스위칭 위치에 도달하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 도전 바들은 각각 제 1 및 제 2 고정 브레이킹(breaking) 접점(11,12)을 포함하고, 상기 두 고정 접점은 도전성이 있는 상기 스위칭 소자(7)의 슬라이딩 축 부(9)와 동일한 축 방향(D)에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    제 1 도전 바 내에서 상기 축 방향을 따라서 미끄러지는 로드(rod; 9)로 구성되는 슬라이딩 부를 더 포함하고, 상기 접점 핀은 상기 로드와 함께 Y 모양을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 2 도전 바의 중심에는 속이 빈 고정 접점이 고정되고, 상기 스위칭 소자의 로드(9)가 상기 제2 고정 브레이킹 접점(12)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자(7)의 슬라이딩 부는 상기 제 1 도전 바(4) 위에서 상기 축 방향을 따라 미끄러지는 슬리브(9')이고, 상기 접점 핀은 상기 슬리브와 함께 Y 모양을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제 2 도전 바는 버섯 형태의 고정 브레이킹 접점(12')이 고정되고, 상기 스위칭 소자의 슬리브(9')는 상기 고정 브레이킹 접점(12')에 맞물리는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  16. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 접지 접점(6)은, 탄성 접점 핀들이 제공된 속이 빈 접점을 가진 도전부(6A')를 포함하고, 상기 스위칭 소자의 접점 핀이 상기 도전 부(6'A)와 맞물리는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  17. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 접지 접점(6)은 로드 형태의 접점이고, 상기 스위칭 소자의 접점 핀은 상기 고정 접지 접점이 맞물리는 튤립(tulip) 모양의 속이 빈 말단을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  18. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    절연 가스로 채워질 수 있고, 상기 전기 스위치를 받치고 있으며, 실린더형이고 금속성이며, 제 1 도전 바에 대한 지지대로 작용하는 절연판에 의해 닫혀지는 개구부가 있으며, 상기 고정 접지 접점이 상기 절연판에 부분적으로 삽입되는 인클로저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
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