KR101229290B1 - 아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반 - Google Patents

Abstract

단락 등으로 인한 예기치 않은 정전을 방지하기 위하여 차단기의 외부에 냉각형 아크소호 방출구를 구성함으로써 차단기와 접속된 주모선으로의 아크 전이를 억제시키고 단락 등의 사고가 발생한 차단기만 차단하여 전체 배선 선로를 안전하게 보호하는 차단기의 아크소호 유닛 구조를 제공한다.
차단기의 아크소호 유닛(100)은 차단기가 설치되는 케이스(30)와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드(20)와, 적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과, 상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실(45)을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로(51)가 형성되는 보호 케이스(50)를 구비한다.
특히, 상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 월(18)로 격리함으로써, 사용 중인 부하선로에서 차단기 배선 단자의 접촉 불량에 의한 온도 상승 등으로 절연이 파괴되어 단락 사고로 이어질 때 부하 차단기에서 발생되는 아크를 완전히 소호 시키지 못하고 그대로 배출되는 2차 아크의 확산을 효과적으로 냉각하여 소호 할 수 있도록 한다.

Description

아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반{Arc unit of circuit breaker for high-voltage switchgear, motor control panels and distribution boards}

본 발명은 차단기의 아크소호 유닛에 관한 것으로, 더 상세히는 차단기에서 방출되는 2차 아크의 확산을 방지할 수 있도록 하는 고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반에 관한 것이다.

고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반 등과 같은 수전설비의 사용 중 배선 단락 등으로 인한 예기치 않은 정전을 방지하기 위하여 차단기의 외부에 냉각형 아크소호 방출구를 구성함으로써 차단기와 접속된 주 모선으로의 아크 전이를 억제시키고 단락 등의 사고가 발생한 차단기만 차단하여 전체 배선선로를 안전하게 보호하는 차단기의 아크소호 유닛을 수전설비에 제공하려는 것이다.

일반적으로 고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반과 같은 수전설비에는 아크소호 유닛이 설치되어 있으나, 사용 중 단락사고 발생 시 아크가 아크소호 유닛으로부터 완전하게 소호되지 못하고 외부로 그대로 방출되는 아크의 고온고압이 차단기의 주 모선으로 진화하여 화재로 이어지거나 주차단기까지 차단시키는 결과를 초래하여 갑작스런 정전으로 인한 산업장비, 전기기기의 고장발생 및 저장 데이터의 손실 등 막대한 재산상의 피해로 이어질 수 있다.

근래 전기에너지의 사용량이 날로 증가하고, 전기에너지 사용시설 또한 매년 증가하고 있는 추세이다.

전기에너지 사용시설 증가로 인한 사고의 유형도 다양화되고 있으며, 특히 과부하, 과열, 접속불량, 절연파괴 등 다양한 유형으로 나타나고 있다.

고·저압 배전반, 전동기 제어반 및 분전반의 단락 사고 시 발생하는 아크는 통상 중심 온도가 약 800~1200℃에 이르며 그 열과 가스 압력에 의하여 운전 중인 주차단기까지 차단시키는 결과를 초래하므로 일단 단락 사고가 발생하면 결국 산업계에 막대한 경제적 손실로 이어진다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 등록실용신안 제20-0148679호(특허문헌1)에서는 그리드와 사이드 월이 이루는 소호실을 구성하고, 고정자, 고정접점 및 런너를 하나의 조립체로 감싸도록 몰드물을 형성하는 구조를 개시하고 있고,

대한민국 등록실용신안 제20-0350108호(특허문헌2)에서는 고정접촉자에 돌기된 고정접점 주위에 아크를 유도하는 아크 런너를 설치하여 그리드로 아크를 유도하고, 그리드의 후방에 플랙시블한 판상으로 된 아크 배출판을 구비하는 구조를 개시하고 있고,

대한민국 등록특허 제10-1130309호에(특허문헌3)는 모선 부스바와 분기차단기 사이에 차단벽을 설치하고, 그 차단벽은 가이드 레일이 형성되는 본체, 가이드 레일에 삽입되어 고정되고, 자선부스바가 통과하는 관통공이 형성된 도어부재를 구비하는 구조를 개시하고 있으나 아크소호의 효율을 개선하는 것에는 한계가 있다.

특허문헌1- 대한민국 등록실용신안 제20-0148679호 특허문헌2 - 대한민국 등록실용신안 제20-0350108호 특허문헌3 - 대한민국 등록특허 제10-1130309호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로 1차 아크 소호한 후 완전히 소호되지 못하고 남은 아크를 2차 아크 소호하여 배출할 수 있도록 구성함으로서 아크소호 효율이 개선된 고저압 배전반, 전동기 제어반 및 분전반에 구성되는 차단기의 아크소호 유닛 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 1차 아크 소호 및 2차 아크 소호 과정에서 일부 그리드를 냉각시킬 수 있도록 함으로서 아크소호 유닛의 열화 및 고온 노출을 줄일 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 아크소호 유닛에 냉각 그리드와, 냉각 그리드를 감싸는 보호 케이스에 냉각 소호 통로를 구성함으로써, 사용 중인 부하선로에서 단자의 접촉 불량에 의한 온도 상승 등으로 절연이 파괴되어 단락 사고로 이어질 때 부하 차단기에서 발생되는 아크를 완전히 소호 시키지 못하고 그대로 배출되는 2차 아크를 냉각시켜 아크의 확산을 방지할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 하여 아크 발생으로 인한 고온 고압의 영향을 초소로 할 수 있는 고·저압 배전반, 전동기제어반 및 분전반에 구성되는 차단기의 아크소호 유닛 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 고·저압 배전반, 전동기제어반, 분전반에 구성되는 차단기의 아크소호 유닛은, 차단기가 설치되는 케이스와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드와; 적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과; 상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로가 형성되는 보호 케이스를 포함하여 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 윌에 의하여 각각 격리되게 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그리드는 상기 제1영역의 그리드와 제2영역 그리드로 상,하 분할되어 배치되고, 상기 제2영역의 그리드가 상기 냉각수단에 의하여 냉각되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각 수단은 상기 제2영역의 그리드를 냉각판으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각 수단은 상기 냉각 소호실에 냉매를 주입하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 아크소호 유닛은 차단기가 설치되는 케이스와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드와, 적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과, 상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로가 형성되는 보호 케이스를 구비하고, 특히 상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 월로 격리함으로써, 사용 중인 부하선로에서 차단기 배선 단자의 접촉 불량에 의한 온도 상승 등으로 절연이 파괴되어 단락 사고로 이어질 때 부하 차단기에서 발생되는 아크를 완전히 소호 시키지 못하고 그대로 배출되는 2차 아크의 확산을 효과적으로 냉각하여 소호 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 차단기 배선의 각 상별로 그리드가 격리되어 설치되는 형태를 가지므로 배선의 각 상별로 아크 발생으로 인한 고온 고압의 영향을 초소로 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 단위 아크소호구를 나타내는 측면도.
도 2는 본 발명의 단위 아크소호구의 입체도.
도 3은 본 발명의 단위 아크소호구를 통하여 아크가 소호되는 과정을 모식적으로 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명의 단위 아크소호구에 보호 케이스가 배치된 구조를 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명의 아크소호 유닛의 입체도.
도 6은 본 발명의 아크소호 유닛을 다른 방향에서 바라본 입체도.
도 7은 케이스에 본 발명의 아크소호 유닛이 설치된 상태를 나타내는 측면도.
도 8은 케이스에 본 발명의 아크소호 유닛과 차단기가 설치된 구조를 나타내는 측면도.
도 9는 케이스에 본 발명의 아크소호 유닛이 설치된 상태를 나타내는 입체도.

이하, 도 1 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 고저압 배전반, 전동기 제어반 및 분전반에 구성되는 차단기의 아크소호 유닛의 기술 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 고·저압 배전반, 전동기 제어반 및 분전반에 구성되는 차단기의 아크소호 유닛(100)은 도 7 내지 도 9와 같이 차단기(52)가 플러그인(Plug in) 방식으로 삽입되어 고정 가능하도록 구성되는 케이스(30)에 설치된다.

상기 차단기(52)는 전원이 공급되는 주모선의 배선과 접속되는 접점부를 구비하고 있는데 일반적인 기술이므로 접점부 구성에 대한 도시는 생략한다.

상기 케이스(30)는 하단에 차단기(52)를 플러그 인하여 고정하였을 때 그 차단기에 결선되는 배선을 각각 상별로 분리하여 유도할 수 있도록 배선 가이드(32)가 구성된다.

상기 케이스의 상단에는 그 케이스의 상단으로부터 배선 가이드가 위치하는 면 쪽으로 직각 방향으로 소정 길이 연설되는 지지판(31)이 구성된다.

상기와 같이 구성되는 케이스(30)의 일 측벽 쪽의 상단 즉, 지지판(31)의 아래에 상기 각 배선 가이드(32)와 대응하는 위치에 각각 단위 아크소호구(10)를 고정한다.

단위 아크소호구(10)는 예를 들어 차단기(52)가 단상일 경우 2개, 3상일 경우 3개, 4상일 경우 4개가 고정된다.

케이스(30)에 고정되는 단위 아크소호구(10)는 도 1 내지 도 3과 같이 전면과 하면이 개방된 통체(9)와 그 통체 내에 적층되게 설치되는 그리드(20)와 상기 그리드를 통체의 양측면에 고정하기 위한 사이드 월(18)로 이루어진다.

한편, 단위 아크소호구(10)에 구성되는 그리드(20)는 부채 살 모양으로 제1영역의 그리드(20a)와 제2영역의 그리드(20b)로 분할되어 적층 배치되고, 상부에 위치하는 제2영역의 그리드(20b)를 냉각시키기 위하여 그리드 냉각 수단이 설치된다.

상기 그리드 냉각 수단은 제2영역의 그리드(20b)를 냉각판으로 구성하거나, 이어서 설명되는 보호 케이스(50)에 냉각핀(도시 생략) 또는 냉각 가스 등을 포함하는 냉매 주입로(도시 생략) 등을 설치하여 구성할 수 있다.

물론, 냉각 수단은 제2영역의 그리드(20b)를 냉각판으로 구성하고, 보호 케이스(50)에 냉각 가스 등을 주입하는 냉매 주입로를 동시에 구성하여도 된다.

상기 단위 아크소호구(10)들의 상단 전방에는 도 4 내지 도 6과 같이 그리드(20)의 일부(제2영역의 그리드)를 감싸는 보호 케이스(50)가 설치된다.

상기 보호 케이스의 전방에는 다수의 냉각 소호 통로(51)가 형성되어 제1영역의 그리드(20a)를 통하여 소호되고 남은 아크를 제2영역의 그리드(20b)로 냉각시켜 배출하는 작용을 한다.

상기 보호 커버(50)의 상부에는 단위 아크소호구(10)의 사이사이에 볼트 구멍(53)이 관통되게 형성된다.

도 4, 도 5 및 도 6과 같이 보호 커버(50)에 단위 아크소호구(10)들을 갖는 구조물을 도 9와 같이 케이스(30)에 배치하고, 도 8과 같이 차단기(52)를 케이스에 플러그인하여 끼운 후, 케이스의 지지판(31)의 상부로부터 볼트 구멍(53)에 볼트를 끼워 차단기(52)와 함께 체결하면 케이스(30)에 차단기와 단위 아크소호구(10)와 보호 케이스(50)가 견고하게 체결된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 아크소호 유닛(100)은 보호 케이스(50)로 감싸지는 영역에 차단기의 배선의 상별로 분리된 냉각 소호실(45)을 구성하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 아크소호 유닛(100)은 차단기의 단락사고 또는 차단기 개폐시 각 배선의 접촉부에서 발생되는 고온 고압의 아크를 도 8과 같이 그리드(20)의 작용으로 단위 아크소호구(10)에서 소호하게 되는데, 실선으로 표시된 방출 아크(40)는 단위 아크소호구(10)의 제1영역의 그리드(20a)로 아크가 1차 소호되고 완전히 소호되지 못한 아크는 제2영역의 그리드(20b) 및 보호 케이스(50)에 의하여 구성되는 냉각 소호실(45)을 통하여 아크가 2차로 소호되고, 소호 아크의 잔압 및 잔열은 냉각 소호 통로(51)를 통하여 냉각 소호된 상태로 안전하게 방출된다.

본 발명의 아크소호 유닛(100)은 보호 케이스(50)로 감싸지는 영역에 차단기 배선의 상별로 분리된 냉각 소호실(45)을 구성하게 되므로 고압 및 고온의 아크의 방출에도 충분히 견딜 수 있고, 상간 또는 극간의 완벽한 절연으로 소호되지 못한 2차 아크를 냉각시켜 냉각 소호 통로(51)를 따라 안전하게 배출될 수 있다.

상기 실시예에서 설명된 내용과 도면에 도시된 기술 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시한 것으로 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서, 본 발명은 상술한 실시예 및 도면 구조에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형실시 할 수 있고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위에 포함된다.

9 - 통체
10 - 단위 아크소호구
18 - 사이드 월
20 - 그리드
20a - 제1영역 그리드
20b - 제2영역 그리드
30 - 케이스
31 - 지지판
32 - 배선 가이드
40 - 방출 아크
45 - 냉각 소호실
50 - 보호 케이스
51 - 냉각 소호 통로
52 - 차단기
53 - 볼트 구멍
100 - 차단기의 아크소호 유닛

Claims (15)

1. 차단기가 설치되는 케이스와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드와; 적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과; 상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로가 형성되는 보호 케이스를 포함하여 된 것에 있어서,
   상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 윌에 의하여 각각 격리되게 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 그리드는 제1영역의 그리드와 제2영역의 그리드로 상,하 분할되어 배치되고, 상기 제2영역의 그리드가 상기 냉각수단에 의하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 냉각 수단은 상기 제2영역의 그리드를 냉각판으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 냉각 수단은 상기 냉각 소호실에 냉매를 주입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 고·저압 배전반.
   
6. 차단기가 설치되는 케이스와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드와;
   적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과;
   상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로가 형성되는 보호 케이스를 포함하여 된 것에 있어서,
   상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 윌에 의하여 각각 격리되게 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 전동기 제어반.
   
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,
   상기 그리드는 제1영역의 그리드와 제2영역의 그리드로 상,하 분할되어 배치되고, 상기 제2영역의 그리드가 상기 냉각수단에 의하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 전동기 제어반.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 냉각 수단은 상기 제2영역의 그리드를 냉각판으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 전동기 제어반.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 냉각 수단은 상기 냉각 소호실에 냉매를 주입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 전동기 제어반.
    
11. 차단기가 설치되는 케이스와, 상기 차단기의 배선 접점부에서 발생되는 아크를 소호하기 위하여 상기 케이스의 일 측벽에 일정 간격으로 적층 배치되게 형성되는 그리드와; 적어도 상기 적층 그리드의 일부를 냉각시키기 위한 냉각 수단과; 상기 냉각 수단에 의하여 냉각되는 그리드 영역을 감싸 냉각 소호실을 구성하되, 그 그리드와 대향하는 전방 쪽으로 다수의 냉각 소호 통로가 형성되는 보호 케이스를 포함하여 된 것에 있어서,
    상기 그리드는 상기 차단기에 결선되는 배선의 각 상별로 아크 소호가 이루어질 수 있도록 사이드 윌에 의하여 각각 격리되게 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 분전반.
    
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서,
    상기 그리드는 제1영역의 그리드와 제2영역의 그리드로 상, 하 분할되어 배치되고, 상기 제2영역의 그리드가 상기 냉각수단에 의하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 분전반.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 냉각 수단은 상기 제2영역의 그리드를 냉각판으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 분전반.
    
15. 제 13항에 있어서,
    상기 냉각 수단은 상기 냉각 소호실에 냉매를 주입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아크소호 유닛을 구비한 분전반.
    
    
    
    
    
    
    
    

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