KR101243316B1

KR101243316B1 - 복합형 컷 아웃 스위치

Info

Publication number: KR101243316B1
Application number: KR1020110130711A
Authority: KR
Inventors: 조한구
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-03-13

Abstract

복합형 컷 아웃 스위치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 복합형 컷 아웃 스위치는 자기재질의 자기재 몸체와, 상기 자기재 몸체의 외주에 결합되는 폴리머 재질의 절연 하우징과, 상기 자기재 몸체의 상하단에 각각 결합되는 상부 지지금구 및 하부 지지금구와, 내부에 퓨즈를 수용하고 상기 상부 지지금구와 하부 지지금구 사이에 설치되는 퓨즈홀더를 포함하는 컷 아웃 스위치에 있어서, 상기 자기재 몸체는 진공 사출 또는 프레스 성형으로 일체 성형되고, 상기 절연 하우징은 상기 자기재 몸체의 외주에 사출 성형 되는데, 접착력 향상을 위해 상기 자기재 몸체의 표면에 프라이머 표면 처리하고, 상기 하부 지지금구의 하부에는 상기 퓨즈홀더의 낙하로 인한 충격을 완화하기 위한 충격완화수단이 구비되되, 상기 충격완화수단은 상기 하부 지지금구의 하부에 결합되는 브라켓과, 상기 브라켓에 병렬로 배열 고정되는 하나 이상의 스프링과, 상기 스프링에 결합되어 낙하하는 퓨즈홀더의 하단을 1차적으로 지지하는 낙하지지대로 구성되는 것을 특징으로 하고, 더불어 상기 퓨즈홀더의 하부에 소음완화수단도 더 구비될 수 있다.

Description

복합형 컷 아웃 스위치{Hybrid cut out switch}

본 발명은 컷 아웃 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기재로 구성되는 몸체와 상기 몸체 외부에 실리콘 고무 재질의 하우징을 사출 성형하는 하우징과 퓨즈홀더를 결합하기 위한 금구 및 퓨즈링크를 연결하기 위한 퓨즈홀더가 포함되는 복합형 컷 아웃 스위치에 관한 것이다.

컷 아웃 스위치(Cut out switch)는 과전류 차단기의 일종으로 배전선로 분기 개소, MOF 1차측, PT 1차측 및 변압기 1차측 등에 설치하여 사고시에 신속히 개방되어 계통 파급을 방지하고, 기계기구와 선로의 단락 및 과부하 사고 등을 보호하는 단극 스위치이다. 자가용 수 변전설비에서 변압기의 과전류나 단락전류에 의한 사고와 특고압 및 고압 모선의 지락, 계기용 변성기의 지락 등의 사고시 신속한 고장 제거를 위해 사용되고 있다.

기존의 자기질 절연재를 이용한 컷 아웃 스위치는 누설거리가 폴리머 컷 아웃 스위치에 비해 상대적으로 짧고 재질의 특성상 표면에너지가 높아 발수성이 낮고 세정 특성이 좋지 않아 오손물질이 쉽게 흡착된다. 이로 인해 종래의 자기재 컷 아웃 스위치는 장기간 사용시 표면저항이 급속하게 감소하여 절연파괴에 이르게 되며, 컷 아웃 스위치에 연결되는 변압기 및 배전선로 사고로 이어지는 사례가 빈번하게 보고되고 있다. 이러한 단점을 대체하기 위해 유리섬유가 함침된 에폭시 복합재(FRP rod)를 내부 몸체에 적용하고 상대적으로 긴 누설거리를 가지는 폴리머 절연 하우징을 적용한 폴리머 컷 아웃 스위치가 개발되어 사용되고 있다.

그러나 퓨즈링크 용단시에는 최고 3700℃ 정도에 이르는 고온과 기계적인 진동에 의해 유리섬유가 함침된 에폭시 복합재를 열 및 기계적인 힘에 의해 변형이 발생한다. 이러한 현상으로 인해 절연성능 저하, 퓨즈홀더의 접촉불량에 의한 사고가 발생하고 있다. 또한 폴리머 컷 아웃 스위치의 FRP rod는 하우징에 오손 등으로 트래킹이 발생할 때 산에 의한 부식이 쉽게 발생하므로 기계적, 전기적으로 성능 저하를 가져와 고장으로 이어지는 단점이 있다.

그리고 상기 컷 아웃 스위치는 과전류 또는 고장전류가 발생하였을 때, 퓨즈홀더 내부의 퓨즈링크가 용단이 되고 이때 발생한 가스는 퓨즈홀더를 통해 방출되고 이로 인해 퓨즈홀더가 탈락 되어 중력에 의하여 개방되므로 먼 거리에서도 상기 퓨즈의 용단 여부를 쉽게 눈으로 식별할 수 있는 구조로 되어 있다. 이때, 퓨즈홀더가 개방되면서 발생하는 낙하 충격을 완화하기 위해 사용되는 종래의 충격완화장치는 판상 형태로써, 부딪히게 될 때 컷 아웃 스위치 전체에 강한 진동과 충격이 발생하게 된다. 이때, 퓨즈홀더가 큰 충격을 효과적으로 흡수하지 못하므로 하부 금구의 개방부를 통해 탈출하여 퓨즈 어셈블리 전체가 지상으로 낙하하게 되므로 2차 피해가 발생하게 된다. 또한 낙하 충격으로 인해 퓨즈 어셈블리에 굽힘 하중이 발생하게 된다.

이로 인해 퓨즈홀더를 고정하는 금구에 균열이 발생하고 부식이 진전되어 파괴에 이르므로 낙하충격을 흡수하기 위한 충격완화장치의 설계가 요구된다.

또한 컷 아웃 스위치의 퓨즈 용단시 발생되는 충격성 소음의 세기는 약 150 dB로 총기 발사음과 같거나 더 높은 소음을 발생시켜 보행자 및 거주자에게 큰 충격을 가할 뿐 아니라 주위 전기설비들에 대한 진동을 유발시켜 고장을 유발하는 원인이 되므로 이를 감쇠시키기 위한 소음완화장치의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명의 실시 예들은 상술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 자기재 몸체에 폴리머 절연 하우징을 사출 성형하여 몸체에 결합시켜 발수성 향상 및 오손특성을 향상시킬 수 있도록 구성한 것이다.

그리고 퓨즈링크의 단선시 몸체에 가해지는 낙하충격을 완화할 수 있는 충격완화장치를 이용하여 장기간 사용시에도 파손이 발생하지 않도록 한 것이다.

또한, 퓨즈링크의 단선시 발생하는 충격성 소음을 효과적으로 완화시켜 사람 및 장비에 미치는 영향을 최소화하도록 구성한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자기재질의 자기재 몸체와, 상기 자기재 몸체의 외주에 결합되는 폴리머 재질의 절연 하우징과, 상기 자기재 몸체의 상하단에 각각 결합되는 상부 지지금구 및 하부 지지금구와, 내부에 퓨즈를 수용하고 상기 상부 지지금구와 하부 지지금구 사이에 설치되는 퓨즈홀더를 포함하는 컷 아웃 스위치에 있어서, 상기 자기재 몸체는 진공 사출 또는 프레스 성형으로 일체 성형되고, 상기 절연 하우징은 상기 자기재 몸체의 외주에 사출 성형 되는데, 접착력 향상을 위해 상기 자기재 몸체의 표면에 프라이머 표면 처리하고, 상기 하부 지지금구의 하부에는 상기 퓨즈홀더의 낙하로 인한 충격을 완화하기 위한 충격완화수단이 구비되되, 상기 충격완화수단은 상기 하부 지지금구의 하부에 결합되는 브라켓과, 상기 브라켓에 병렬로 배열 고정되는 하나 이상의 스프링과, 상기 스프링에 결합되어 낙하하는 퓨즈홀더의 하단을 1차적으로 지지하는 낙하지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 컷 아우 스위치가 제공될 수 있다.

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그리고 상기 스프링은 고탄성부와, 상기 고탄성부에 비해 상대적으로 낮은 탄성계수를 가지는 저탄성부로 이루어질 수 있다.

또 상기 스프링의 양단은 평평하게 연삭 처리되어 하중이 편심되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 퓨즈홀더의 하부에는 과전류에 의한 퓨즈링크 용단시 발생하는 충격음을 감쇠시키도록 상기 퓨즈홀더에 형성되는 복수개의 관통공과, 상기 관통공에 의한 금속 증기 유입시 공명현상을 일으키는 공명실로 이루어지는 소음완화수단이 더 구비될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 복합형 컷 아웃 스위치는 종래의 자기재 컷 아웃 스위치에 비하여 가벼운 무게로 운반 및 취급이 용이하며, 특히 종래의 자기재 몸체에 비하여 내오손 특성 및 발수성이 우수하여 염해 지역이나 중오손 지역에서의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고 열변형에 강한 자기재 코어를 적용하여 종래의 폴리머 컷아웃 스위치에 빈번하게 발생하는 열에 의한 절연성능 저하, 퓨즈홀더의 접촉불량 사고 등을 미연에 방지할 수 있 수 있으며, 몸체쪽으로 확산되는 아크열을 견딜수 있는 재질로 몸체의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 단선시 퓨즈홀더의 탈락으로 인해 발생하는 낙하충격을 완화하기 위한 충격완화수단을 구비하여 충격에 의해 몸체가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 소음완화수단을 구비하여 퓨즈홀더 용단시 발생하는 충격성 소음을 감소시켜 소음공해의 저감을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합형 컷 아웃 스위치의 측면도.
도 2는 본 발명의 자기재 몸체와 절연 하우징에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화수단의 측면도.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 스프링의 측면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화수단의 투상도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화장치의 세부 사시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합형 컷 아웃 스위치의 측면도를, 도 2는 본 발명의 자기재 몸체와 절연 하우징에 대한 단면도를 나타낸다.

도시된 바를 참조하면, 본 발명은 자기재 몸체(103)와 폴리머 재질의 절연 하우징(102)과 상부 및 하부 지지금구(104, 113)와 퓨즈홀더(109)로 구성될 수 있고, 여기에 충격완화수단(301) 및 소음완화수단(203)이 더 구비될 수 있다.

먼저, 자기재 몸체(103)는 대략 원기둥 형상으로 이루어지고 높은 파괴강도를 가지는 자기재질로 이루어지며, 진공 사출 또는 프레스 성형으로 일체 성형 된다. 그리고 일측에는 고정브라켓(101)이 돌출 형성되는데, 접착용 시멘트와 요철부에 의해 상기 자기재 몸체(103)에 고정된다.

또한 상기 자기재 몸체(103)의 외주에는 절연 하우징(102)이 사출 성형에 의해 결합된다. 상기 절연 하우징(102)은 발수성, 내오손성 및 절연능력이 우수한 폴리머 재질일 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 고무가 사용될 수 있다.

또 상기 절연 하우징(102)은 상기 자기재 몸체(103)의 상부와 하부에 각각 접착되며, 사출공정에 의해 상기 자기재 몸체(103)와 일체로 성형되게 한다.

이때 상기 절연 하우징(102)이 상기 자기재 몸체(103)에 사출될 때 접착력을 향상시키기 위해 상기 자기재 몸체(103)에 표면처리를 한다. 표면처리 방법은 프라이머 방식으로 처리하는 것이 바람직하다. 프라이머 처리는 접착에 적합하지 않은 표면을 물리적 또는 화학적으로 에칭법 등을 대신하여 적합한 표면으로 개질하는 방법이다.

상기 상부 및 하부 지지금구(104, 113)는 상기 자기재 몸체(103)의 양단에 각각 결합되는 것으로, 상기 퓨즈홀더(109)를 고정한다.

상기 상부 및 하부 지지금구(104, 113)는 도 2에 도시된 바와 같이 접착용 시멘트(120)와 요철부(121)에 의해 상기 자기재 몸체(103)에 고정된다.

그리고 상기 퓨즈홀더(109)는 내부에 퓨즈(심봉 형태)가 수용되고 하단이 상기 하부 지지금구(113)에 연결되면서 상단이 상기 상부 지지금구(104)의 스프링 단자(106)에 고정된다. 여기서, 퓨즈링크(111)가 상기 퓨즈홀더(109)의 내부에 체결되고 고정나사(116)에 의해 고정되는 구조로 이루어진다.

만일, 상기 퓨즈홀더(109)는 과전류에 의한 상기 퓨즈링크(111)의 용단이 발생하면 상기 상부 지지금구(104)에서 탈락된다. 탈락된 상기 퓨즈홀더(109)는 중력에 의해 낙하하면서 회전하게 되는데, 낙하하면서 상기 퓨즈홀더(109)의 끝단이 충격되는 것을 방지하도록 상기 하부 지지금구(113)에 별도의 충격완화수단(301)이 더 구비되는 것이 좋다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화수단의 측면도, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 스프링의 측면도, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화수단의 투상도, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 충격완화장치의 세부 사시도를 나타낸다.

상기 충격완화수단(301)은 도 3과 도 6을 참조하면, 상기 하부 지지금구(113)의 하부에 결합되는 지지브라켓(115)과, 상기 지지브라켓(115)에 병렬로 배열, 설치되는 하나 이상의 스프링(305)과, 상기 스프링(305)에 결합되어 상기 퓨즈홀더(109) 하단의 충돌을 지지하는 낙하지지대(303)로 구성될 수 있다.

이때 상기 지지브라켓(115)은 도시된 바의 형상에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상을 가질 수 있고, 상기 스프링(305)은 복수개가 병렬로 배열되어 충격을 분산시키는 구조를 가지는 것이 바람직하며, 상기 낙하지지대(303)는 상기 퓨즈홀더(109)의 낙하시 퓨즈링크 고정부(110)와 접촉하도록 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 충격완화수단(301)은 낙하지지대(303)에 의해 충격이 한 곳에 집중되는 것을 방지하여 단위면적당 충격이 분산되는 효과를 얻을 수 있고 보다 신뢰성 높은 충격흡수가 가능하다.

바람직하게는 상기 스프링(305)은 상기 지지브라켓(115)과 낙하지지대(303) 사이에 스프링 지지리벳(304)이 배치되어 상기 스프링 지지리벳(304)이 상기 낙하지지대(303)에 고정되고 상기 각 스프링(305)이 상기 스프링 지지리벳(304)을 수용하도록 설치된다.

그리고 상기 각 스프링(305)은 서로 다른 탄성계수를 갖는 구조를 가지는 것이 좋다. 즉, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 탄성계수가 상대적으로 큰 고탄성부(307)와 상대적으로 작은 저탄성부(302)로 이루어지는 구조를 가질 수 있다. 이것은 상기 저탄성부(302)가 초기 낙하충격을 흡수하고 고탄성부(307)는 상기 저탄성부(302)에 의해 흡수되고 남은 잔류 낙하충격을 흡수하기 위함이다.

특히, 상기 각 스프링(305)의 단부는 연삭 처리하여 하중이 편심되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 퓨즈홀더(109)에는 소음을 감쇠시키는 소음완화수단(203)이 더 구비될 수 있다.

상기 소음완화수단(203)은 상기 퓨즈링크(111)의 용단시 발생하는 큰 충격음을 효과적으로 감쇠시키기 위해 상기 퓨즈홀더(109)의 하부에 형성되는 복수개의 관통공(202)과, 상기 관통공(202)에 의한 금속증기 유입시 공명현상을 일으키기 위한 배후공기를 저장하는 공명실(201)로 구성될 수 있다.

상기 공명실(201)은 절연능력을 저하시키지 않도록 플라스틱 재질로 이루어진다.

좀더 설명하면, 컷 아웃 스위치에 과전류가 인가되면 변압기 보호를 위해 퓨즈링크(111)가 용단 되면서 과전류를 차단한다. 이때, 상기 퓨즈링크(111)가 용단 되면서 발생하는 금속증기의 팽창에 의해 과도한 소음이 발생한다.

이러한 금속증기는 팽창에 의해 상기 퓨즈홀더(109)의 내부를 통해 상기 퓨즈링크 고정부(110)의 하부로 방출하게 된다. 이때, 상기 관통공(202)을 통해 일부 증기가 상기 공명실(201) 내부로 유입되며, 상기 공명실(201) 내부에 존재하는 배후공기와 공명현상을 일으켜 배기압력을 감소하고 외부로 방출되는 소음을 크게 줄일 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기의 특허청구범위에서 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101 : 고정브라켓 102 : 절연 하우징
103 : 자기재 몸체 104 : 상부 지지금구
106 : 스프링 단자 109 : 퓨즈홀더
110 : 퓨즈링크 고정부 111 : 퓨즈링크
113 : 하부 지지금구 115 : 지지브라켓
116 : 고정나사 120 : 접착용 시멘트
121 : 요철부
201 : 공명실 202 : 관통공
203 : 소음완화수단
301 : 충격완화수단 302 : 저탄성부
303 : 낙하지지대 304 : 스프링 지지리벳
305 : 스프링 307 : 고탄성부
308 : 연삭처리부

Claims

자기재질의 자기재 몸체(103)와, 상기 자기재 몸체(103)의 외주에 결합되는 폴리머 재질의 절연 하우징(102)과, 상기 자기재 몸체(103)의 상하단에 각각 결합되는 상부 지지금구(104) 및 하부 지지금구(113)와, 내부에 퓨즈를 수용하고 상기 상부 지지금구(104)와 하부 지지금구(113) 사이에 설치되는 퓨즈홀더(109)를 포함하는 컷 아웃 스위치에 있어서,
상기 자기재 몸체(103)는 진공 사출 또는 프레스 성형으로 일체 성형되고,
상기 절연 하우징(102)은 상기 자기재 몸체(103)의 외주에 사출 성형되는데, 접착력 향상을 위해 상기 자기재 몸체(103)의 표면에 프라이머 표면 처리하고,
상기 하부 지지금구(113)의 하부에는 상기 퓨즈홀더(109)의 낙하로 인한 충격을 완화하기 위한 충격완화수단(301)이 구비되되,
상기 충격완화수단(301)은 상기 하부 지지금구(113)의 하부에 결합되는 브라켓(115)과, 상기 브라켓(115)에 병렬로 배열 고정되는 하나 이상의 스프링(305)과, 상기 스프링(305)에 결합되어 낙하하는 퓨즈홀더(109)의 하단을 1차적으로 지지하는 낙하지지대(303)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 컷 아웃 스위치.
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제 1 항에 있어서,
상기 스프링(305)은 고탄성부(307)와, 상기 고탄성부(307)에 비해 상대적으로 낮은 탄성계수를 가지는 저탄성부(302)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합형 컷 아웃 스위치.
제 4 항에 있어서,
상기 스프링(305)의 양단은 평평하게 연삭 처리되어 하중이 편심되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 복합형 컷 아웃 스위치.
제 1 항에 있어서,
상기 퓨즈홀더(109)의 하부에는,
과전류에 의한 퓨즈링크(111) 용단시 발생하는 충격음을 감쇠시키도록 상기 퓨즈홀더에 형성되는 복수개의 관통공(202)과, 상기 관통공(202)에 의한 금속 증기 유입시 공명현상을 일으키는 공명실(201)로 이루어지는 소음완화수단(203)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 복합형 컷 아웃 스위치.