KR101188449B1 - 순시진공차단기 - Google Patents

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이형구
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Abstract

본 출원은 순시진공차단기에 관한 것으로, 순시진공차단기는 이상전류가 발생할 경우 내부의 차단기가 작동하여 순시진공챔버 내에서 선로를 차단하며, 이때 발생하는 아크를 순시진공챔버 내에서 소호시킬 수 있다. 이러한 순시진공차단기는 실린더의 형상으로 상하부에 통공을 형성하고, 내부의 일측에 단차를 이루는 홈이 형성되는 고정부 주접점, 상기 고정부 주접점 일측에 가동부 순시아크접점이 삽입될 수 있는 고정부 아크접점, 피스톤의 형상으로 중심축의 일부가 천공되는 삽입부를 포함하고, 상기 고정부 주접점에 형성된 단차를 이루는 홈과 이격거리가 조정되는 가동부 주접점, 상기 삽입부 일측에 결합되고, 일부분이 외부로 돌출되며, 상기 삽입부 내에서 양방향으로 이동가능한 가동부 순시아크접점 및 상기 가동부 순시아크접점과 상기 삽입부 사이에 결합되는 스프링을 포함한다. 따라서 개시된 기술은 차단 동작시 일시적인 진공상태를 유지하는 순시진공챔버를 형성하여 아크접점사이에서 발생되는 아크를 소호하는데 충분한 진공상태와 이격거리가 확보되어 아크를 제어할 수 있다. 또한, SF6 가스와 같은 온실가스를 사용하지 않고, 진공을 소호매질로 하여 환경 친화형 제품으로 제작될 수 있다.

Description

순시진공차단기{INSTANT VACCUM CIRCUIT BREAKER}
본 출원은 순시진공차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 온실가스를 사용하지 않고 환경 친화형으로 제작할 수 있는 순시진공차단기에 관한 것이다.
일반적으로 가스절연 개폐기(GIS, Gas Insulated Switchgear)는 사고전류 발생시 전류를 차단하는 개폐임무를 수행하는 기구로써, 차단기, 단로기, 접지개폐장치, 계기용 변류기와 모선 등을 접지된 금속 탱크에 내장하여 절연 및 소호 특성이 우수한 SF6 가스를 충진한다. 이러한 가스절연 개폐기는 이상전류가 발생할 경우 내부의 차단기가 작동하여 선로를 차단하고, 이때 발생하는 아크를 압축된 SF6가스로 소호한다. 하지만 이러한 가스절연 개폐기에 사용되는 SF6 가스는 주요 온실가스 중 하나로 대기 방출시 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.
본 출원은 온실가스를 사용하지 않고 환경 친화형으로 제작할 수 있는 순시진공차단기를 제공한다.
실시예들 중에서, 순시진공차단기는 이상전류가 발생할 경우 내부의 차단기가 작동하여 순시진공챔버 내에서 선로를 차단하며, 이때 발생하는 아크를 순시진공챔버 내에서 소호시킬 수 있다. 이러한 순시진공차단기는 실린더의 형상으로 실린더에 통공을 형성하고, 내부의 일측에 단차를 이루는 홈이 형성되는 고정부 주접점, 상기 고정부 주접점 일측에 가동부 측 순시아크접점 측 순시아크접점이 삽입될 수 있는 고정부 아크접점, 피스톤의 형상으로 중심축의 일부가 천공되는 삽입부를 포함하고, 상기 고정부 주접점에 형성된 단차를 이루는 홈과 이격거리가 조정되는 가동부 주접점, 상기 삽입부 일측에 결합되고, 일부분이 외부로 돌출되며, 상기 삽입부 내에서 양방향으로 이동 가능한 순시아크접점 및 상기 가동부 순시아크접점과 상기 삽입부 사이에 결합되는 스프링을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 고정부 및 가동부의 내측과 외측에는 접점분리시 발생되는 아크에 의해 극간에 아크 전계가 집중되는 것을 방지하기 위해 복수의 쉴드들이 설치될 수 있다.
본 출원의 개시된 기술은 차단 동작시 차단기 내부에 일시적인 진공상태의 순시진공챔버를 형성하여 고정부 아크접점과 가동부측 순시아크접점 사이에서 발생되는 아크를 소호하는데 충분한 진공상태의 공간과 이격거리가 확보되어 아크를 소호할 수 있다.
또한, 본 출원의 개시된 기술은 SF6 가스와 같은 온실가스를 사용하지 않고, 진공을 소호매질로 하여 환경 친화형 제품으로 제작될 수 있다.
도 1은 종래의 가스절연 차단기의 차단부 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 순시진공차단기를 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 순시진공차단기의 동작구조를 설명하는 도면이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 종래의 가스절연 차단기의 차단부 구조를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 가스절연 차단부(100)는 고정부 아크접점(110), 가동부 아크접점(120), 절연통(130), 고정부 주접점(140) 및 가동부 주접점(150)을 포함한다. 고정부 주접점(140)은 전류를 통전시키기 위한 것으로, 일 실시예에서, 고정부 주접점(140)은 모선과 연결될 수 있다. 가동부 주접점(150)의 왕복운동에 따라 가동부 주접점(150)과 고정부 주접점(140)가 연결되면, 전류는 가동부 주접점(150)과 고정부 주접점(140)를 따라 모선으로 흐를 수 있다. 가동부 주접점(150)은 노즐(122)을 포함하고, 고정부 아크접점(110)의 길이 방향으로 왕복 운동한다. 가동부 주접점(150)과 가동부 아크접점(120)이 왕복 운동을 하면 고정부 아크접점(110)은 가동부 아크접점(120)내부로 삽입되고, 가동부 주접점(150)은 고정부 주접점(140)에 삽입되어 가동부 주접점(150) 및 가동부 아크접점(120)과 고정부 주접점(140) 및 고정부 아크접점(110)은 접촉 또는 분리된다. 노즐(122)은 가동부 주접점(150)의 일단에 결합되어 가동부 아크접점(120)을 감싸고, 가동부 아크접점(120)의 왕복 운동시 고정부 아크접점(110)가 내부로 관통된다. 노즐(122)은 가동부 아크접점(120)과 고정부 아크접점(110)이 분리될 때 내부 방향에서 절연가스를 분사하여 분리시 발생되는 아크를 소호한다. 가스절연차단기(100)의 정상적인 통전 상태에서는 가동부 주접점(150)과 가동부 아크접점(120)은 고정부 주접점(140)과 고정부 아크접점(110)에 접촉되고, 접속되면 전원측과 부하측간의 전기적 상태는 폐로상태를 유지하게 된다. 절연통(130)은 고정부 주접점(140)과 가동부 주접점(150)을 외부로부터 감싼다. 절연통(130)은 내부에서 왕복 운동하는 가동부 주접점(150)과 가동부 아크접점(120)의 이동 공간을 제공하고, 고정부 아크접점(110)과 가동부 아크접점(120)의 분리시 발생되는 아크를 제어하기 위해 내부가 절연가스로 충진된다. 하지만 이러한 가스절연 차단기(100)는 SF6 가스와 같은 온실가스를 절연가스로 사용하여 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 순시진공차단기를 설명하는 단면도이고, 도 3은 도 2의 순시진공차단기의 동작구조를 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 순시진공차단기(200)는 절연통(210), 순시아크접점(230), 스프링(240), 고정부 주접점(250), 고정부 아크접점(260) 및 가동부 주접점(270)을 포함한다.
절연통(210)은 실린더의 형상으로 절연통(210) 표면에 배출구(212)를 포함하고 있다. 절연통(210) 내부에는 일측에 전기적으로 접촉 및 분리가 가능한 구조로 형성된 고정부 주접점(250), 고정부 아크접점(260)과 가동부 주접점(270), 순시아크접점(230) 및 스프링(240)을 포함하고 있다. 일 실시예에서, 고정부 주접점(250)과 가동부 주접점(270) 및 절연통(210) 외부에는 복수의 쉴드들이 설치될 수 있다. 이는 고정부 주접점(250), 고정부 아크접점(260)과 가동부 주접점(270), 순시아크접점(230) 분리시 발생되는 아크에 의해 극간에 아크 전계가 집중되는 것을 방지하기 위함이다.
순시아크접점(230)은 순시아크접점 삽입부(222) 일 측에 결합되고, 일부분이 외부로 돌출되며, 순시아크접점 삽입부(222) 내에서 양방향으로 이동이 가능하다.
스프링(240)은 순시아크접점(230)과 순시아크접점 삽입부(222) 사이에 결합된다. 스프링(240)은 가동부 주접점(270)이 고정부 주접점(250)과 분리 후에도 고정부 아크접접(260)에 순시아크접점(230)이 일정한 시간 동안 접촉상태를 유지하다가 스프링(240) 장력에 의해 고정부 아크접점(260)과 자동적으로 분리되게 한다.
가동부 주접점(270)은 피스톤의 형상으로 순시아크접점 삽입부(222)를 포함하고 있으며, 고정부 주접점(250)과 전기적으로 접촉 및 분리가 가능하도록 가동부측 샤프트(220)에 의해 조정된다. 이때, 고정부 주접점(250)과 가동부 주접점(270) 사이에는 고정부측 샤프트(290)와 가동부측 샤프트(220)의 이동에 의한 이격거리로 인하여 순시진공챔버(280)가 형성된다. 순시아크접점 삽입부(222)는 중심축의 일부가 천공되어 형성된다.
순시진공차단기(200)는 종래의 가스절연 차단기와 진공차단기를 부분적으로 결합한 것이다. 여기에서, 순시진공차단기(200)는 SF6 가스를 사용하지 않고, 진공차단기의 일반적인 아크소호방법을 적용하였다. 일반적으로 진공차단기는 진공상태에서 차단동작시 발생되는 아크를 약화시켜 소호하는 VI(Vacuum Interrupter)를 적용한 차단기로서 전력계통 사고 시에 고장영역의 확산과 다른 기기의 손상을 방지하기 위해서 고장전류를 신속히 자동적으로 차단하도록 하는 장치이다.
도 3의 (a) 내지(d)의 과정을 참조하면, 순시진공차단기(200)는 차단동작 시 가동부측 샤프트(220)와 고정부측 샤프트(290)의 피스톤 동작에 의해 고정부 주접점(250)과 가동부 주접점(270)이 양방향으로 이동하는 시점부터 두 접점 사이에 일시적인 순시진공챔버(280)가 형성되고 고정부 주접점(250과 가동부 주접점(270)이 점차 이동하여 가동부 주접점(270)이 절연통(210)에 설치된 배출구(212)를 통과하기 전까지 순시진공챔버(280)는 점차 증가되어 고정부 아크접점(260)과 순시아크접점(230) 사이에서 발생되는 아크를 약화시켜 소호될 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 순시아크접점 삽입부(222)에는 순시아크접점(230)이 결합되어 가동부 주접점(270)의 분리 후 일정한 시간동안 고정부 아크접점(260)과 전기적으로 접촉상태를 유지하다가 스프링(240)의 장력에 의해 자동적으로 분리되도록 함으로써 접점사이에서 발생되는 아크를 소호 하는데 충분한 순시진공챔버(280)를 확보하고, 고정부 주접점(250)과 가동부 주접점(270)과의 이격거리가 확보되어 차단동작이 완료된다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200 : 순시진공차단기 210 : 절연통
212 : 배출구 220 : 가동부측 샤프트
222 : 순시아크접점 삽입부 230 : 순시아크접점
240 : 스프링 250 : 고정부 주접점
260 : 고정부 아크접점 270 : 가동부 주접점
272 : 릴리즈밸브 280 : 순시진공챔버
290 : 고정부측 샤프트

Claims (2)

  1. 이상전류가 발생할 경우 내부의 차단기가 작동하여 순시진공챔버 내에서 선로를 차단하며, 이때 발생하는 아크를 순시진공챔버 내에서 소호시킬 수 있는 순시진공차단기에 있어서,
    실린더의 형상으로 상하부에 통공을 형성하고, 내부의 일측에 단차를 이루는 홈이 형성되는 고정부 주접점;
    상기 고정부 주접점 일측에 가동부 순시아크접점이 삽입될 수 있는 고정부 아크접점;
    피스톤의 형상으로 중심축의 일부가 천공되는 삽입부를 포함하고, 상기 고정부 주접점에 형성된 단차를 이루는 홈과 이격거리가 조정되는 가동부 주접점;
    상기 삽입부 일측에 결합되고, 일부분이 외부로 돌출되며, 상기 삽입부 내에서 양방향으로 이동가능한 가동부 순시아크접점; 및
    상기 가동부 순시아크접점과 상기 삽입부 사이에 결합되는 스프링을 포함하는 순시진공차단기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부 및 가동부 내측과 외측에는
    접점분리시 발생되는 아크에 의해 극간에 아크 전계가 집중되는 것을 방지하기 위해 복수의 쉴드들이 설치되는 것을 특징으로 하는 순시진공차단기.
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