KR101293481B1 - 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 관한 것으로서, 가스절연개폐장치의 내부에 차단기(VCB), 차단기 조작기, 단로기 및 접지 개폐기를 구비하며, 상기 VCB 조작기와 단로기/접지개폐간의 연동 기능을 수행하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 있어서, 상기 차단기의 지지 홀더 내부에 힌지핀을 통해 회전되도록 설치되고, 일단에 상기 차단기의 동작 로드가 연결되며, 타단에 차단기 조작기의 와이프 로드가 연결되는 스프링 레버; 및 상기 와이프 로드의 상단에 헤드부가 연결되고, 상기 단로기의 인터록 샤터에 하단부가 연결되는 인터록 트립바를 포함하되, 상기 인터록 트립바는, 상기 차단기의 투입 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 상승 동작과 연동하여 하부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 열림 위치로 이동시키고, 상기 차단기의 트립 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 하강 동작과 연동하여 상부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 닫힘 위치로 이동시킨다. 따라서, 본 발명은 전기적인 인터록 장치나 별도의 복잡한 기계적 링크 구조를 사용하지 않고, 인터록 트립바를 이용하여 차단기가 투입된 상태에서 기계적으로 단로기 또는 접지 개폐기가 동작하지 못하도록 할 수 있으며, 보다 높은 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치{Mechanical Interlock Between VCB and Breaker}

본 발명은 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적인 인터록 장치나 별도의 복잡한 기계적 링크 구조를 사용하지 않고, 인터록 트립바를 이용하여 차단기가 투입된 상태에서 기계적으로 단로기 또는 접지 개폐기가 동작하지 못하도록 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력 설비의 성능 및 상태 예측과 신뢰성에 대한 요구가 증가함에 따라 지능화된 전력설비 감시진단 기술들이 개발되고 있다. 특히 가스절연개폐기(GIS, Gas Insulated Switchgear)의 경우 초고압의 환경에서 동작하는 특성으로 인해 동작의 건전성과 신뢰성의 보장이 매우 중요하다.

단상분리형 가스절연개폐기(GIS)의 경우, 모선용 단로기(Bus DS), 작업용 접지개폐기(Work ES) 및 선로용 접지개폐기/단로기(Line ES/DS) 등으로 이루어진다.

인터록(Inter-Lock)은 전기적 또는 기계적으로 설정 조건이 만족되지 않은 경우에 해당 기기가 동작되지 않도록 제어하는 것으로, 차단기, 단로기, 접지 개폐기/단로기 등과 같은 개폐기기의 오동작을 방지할 수 있다.

전기적 인터록은 개폐기의 개폐 가능 조건에서만 제어회로 또는 기계적 쇄정장치의 쇄정회로가 동작하도록 전기회로를 구성하는 것을 의미한다. 전기적 인터록을 적용한 인터록 패널(Inter-Lock Panel)은 345kV 옥외철구형 변전소의 제어 설비 중 하나의 설비에 해당한다.

인터록 패널에서는 현장 기기 예를 들어, 차단기, 단로기, 보호반 모자익 등에서 제공받은 단일 기계적 접점을 보호계전기를 활용하여 다접점화한다. 즉, 인터록 패널은 다접점화한 접점들을 조합하여 구성된 회로를 포함한다. 다음, 인터록 패널은 출력 예를 들어, 인터록 정보를 해당하는 현장 기기로 제공한다.

이와 같은, 종래의 인터록 패널은 아날로그 기술 기반으로 많은 수량의 유접점 보호계전기 및 단자대를 포함함으로써, 접접불량 및 경년열화 등에 의한 코일단선이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 인터록 패널은 해당 공간이 협소하고 이면회로가 복잡하여 불량 발생시 고장 개소를 찾기가 힘들며, 보수에도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

인터록 패널의 접점에 불량이 발생하는 경우에는 보호계전기가 오동작하거나 부동작할 수 있으며, 송전선로에 고장이 발생하여 재폐로 계전기가 부동작할 수 있고, 인터록이 해제됨에 따라 오동작하게 되어 고장이 발생하고, 스카다 및 원방감시가 불가능해지는 문제점이 있다.

이와 같이, 차단기와 단로기를 서로 연동하는 기술은 인터록 패널의 전기적 신호의 오류로 인해 오동작을 일으킬 우려가 있고, 정전시에 수동 조작을 하여야 하나 오조작 또는 조작 미숙 등으로 안전사고의 위험이 상존하는 문제점이 있다.

1. 공개특허공보 10-2011-0091205(공개일자 2011. 08. 11)

2. 공개특허공보 10-2011-0081687(공개일자 2011. 07. 14)

본 발명은 전기적인 인터록 장치나 별도의 복잡한 기계적 링크 구조를 사용하지 않고, 인터록 트립바를 이용하여 차단기가 투입된 상태에서 기계적으로 단로기 또는 접지 개폐기가 동작하지 못하도록 하고, 단순한 구조의 인터록 트립바를 통해 보다 높은 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치를 제공한다.

실시예들 중에서, 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치는, 가스절연개폐장치의 내부에 차단기(VCB), 차단기 조작기, 단로기 및 접지 개폐기를 구비하며, 상기 VCB 조작기와 단로기/접지개폐간의 연동 기능을 수행하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 있어서, 상기 차단기의 지지 홀더 내부에 힌지핀을 통해 회전되도록 설치되고, 일단에 상기 차단기의 동작 로드가 연결되며, 타단에 차단기 조작기의 와이프 로드가 연결되는 스프링 레버; 및 상기 와이프 로드의 상단에 헤드부가 연결되고, 상기 단로기의 인터록 샤터에 하단부가 연결되는 인터록 트립바를 포함하되, 상기 인터록 트립바는, 상기 차단기의 투입 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 상승 동작과 연동하여 하부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 열림 위치로 이동시키고, 상기 차단기의 트립 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 하강 동작과 연동하여 상부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 닫힘 위치로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 인터록 트립바는, 상기 헤드부의 하부에 설치된 가동로드; 상기 가동 로드의 하부에 설치되어 상기 차단기의 지지 홀더에 고정되는 브래킷; 상기 브래킷과 고정 너트에 의해 결합되고, 상기 가동로드의 상하 이동을 가이드하는 가이드 하우징; 및 상기 가이드 하우징과 상기 하단부 사이를 연결하도록 특정한 길이를 가지는 와이어 튜브를 포함한다.

이때, 상기 가이드 하우징과 와이어 튜브의 연결 부분 또는 상기 하단부와 와이어 튜브의 연결 부분을 절연 테이프로 감싸고, 상기 절연 테이프의 외주면을 열수축 튜브로 커버할 수 있다.

상기 헤드부는 탄성부재로 형성될 수 있다.

상기 단로기의 인터록 샤터와 상기 인터록 트립바의 하단부는 샤터 스프링으로 연결될 수 있다.

본 발명의 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치는 전기적인 인터록 장치나 별도의 복잡한 기계적 링크 구조를 사용하지 않고, 인터록 트립바를 이용하여 차단기가 투입된 상태에서 기계적으로 단로기 또는 접지 개폐기가 동작하지 못하도록 할 수 있으며, 인터록 트립바의 와이어 튜브에 절연 테이프 및 열수축 튜브를 적용하여 모선을 통해 차단기로 인가되는 전원이 다른 장치에 인가되지 않도록 하여 보다 높은 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치가 적용되는 가스 절연 개폐 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 인터록 트립바를 설명하는 정면도이다.
도 3은 도 1의 인터록 트립바와 스프링 레버의 결합 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 단로기를 설명하는 정면도이다.
도 5는 도 1의 단로기의 인터록 샤터를 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1의 인터록 트립바의 하강 이동에 따른 단로기의 동작 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1의 인터록 트립바의 상승 이동에 따른 단로기의 동작 상태를 설명하는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 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.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 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 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치가 적용되는 가스 절연 개폐 장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참고하면, 가스 절연 개폐 장치는 차단기(10), 차단기 조작기(20), 단로기(30), 단로기 조작기(40) 및 인터록 트립바(50)를 포함한다.

단로기(30)는 전기적으로 무부하 상태일 때 회로를 연결하여 개폐동작을 하는 기기이며, 차단기(10)는 사고전류 발생시 회로를 차단하는 역할을 한다.

패널에 단로기(30)의 조작을 위한 단로기 조작기(40)와 차단기(10)의 조작을 위한 차단기 조작기(20)가 구비된다.

단로기(30)와 차단기(10)가 열린 상태에서 회로를 연결하기 위해서는 먼저 단로기(30)에 모선을 연결한 후에 차단기(10)를 투입하여야 하고, 반대로 회로를 연결해제하기 위해서는 차단기(10)를 회로에서 먼저 분리한 후에 단로기(30)를 끊어야 한다.

만일 회로 연결시 차단기(10)를 먼저 투입한 후 단로기(30)를 모선에 연결하거나 회로 차단시 단로기(30)를 먼저 개폐하는 경우에는 단로기(30)가 아크를 소호할 수 있는 기능이 없기 때문에 단로기(30)에 아크가 발생하고 사고로 이어진다.

즉, 단로기(30)는 아크를 소호하는 기능이 없으므로 주회로를 개방 및 투입할 때에는 반드시 차단기(10)에 의해 단로기(30)가 동작할 수 있도록 차단기(10)와 연동기능을 구비하고 있다.

여기서, 단로기(30)와 차단기(10)의 연동 기능은 차단기(10)를 이용하여 회로를 먼저 개방하지 않으면 단로기(30)의 투입 및 개방이 불가능해지도록 하는 기능이며, 이러한 기능을 위해 인터록 트립바(50)를 사용한다.

도 2는 도 1의 인터록 트립바를 설명하는 정면도이고, 도 3은 도 1의 인터록 트립바와 스프링 레버의 결합 상태를 설명하는 도면이며, 도 4는 도 1의 단로기를 설명하는 정면도이고, 도 5는 도 1의 단로기의 인터록 샤터를 설명하는 도면이다.

먼저, 도 2를 참고하면, 차단기(10)의 지지 홀더(11) 내부에는 스프링 레버(60)가 구비되어 있는데, 스프링 레버(60)는 힌지(61)핀을 통해 회전되도록 설치된다. 이러한 스프링 레버(60)는 일단이 차단기(10)의 동작 로드(12)가 연결되며, 타단이 VCB 조작기(20)와 연결된 와이프 로드(21)가 연결된다.

따라서, 와이프 로드(21)가 상승 이동하면 스프링 레버(60)의 일단에 연결된 차단기(10)의 동작 로드(12)가 차단기(10)를 오픈하게 되고, 와이프 로드(21)가 하강 이동하면 스프링 레버(60)가 올라가면서 동작 로드(12)가 차단기(10)를 투입하게 된다.

다음, 도 3을 참고하면, 인터록 트립바(50)는 헤드부(51), 하단부(52), 가동 로드(53), 브래킷(54), 가이드 하우징(55) 및 와이어 튜브(56)를 포함한다.

헤드부(51)는 차단기 조작기(20)의 와이프 로드(21)의 상단에 연결되고, 탄성 부재로 형성된다. 헤드부(51)는 와이프 로드(21)의 상승 이동에 연동하여 상부로 이동하고, 와이프 로드(21)의 하강 이동에 연동하여 하부로 이동한다.

하단부(52)는 단로기(30)의 인터록 샤터(32)에 연결되고, 헤드부(51)가 상부로 이동하면 하단부(52)도 상부로 이동하면서 인터록 샤터(32)를 닫힘 위치로 이동시키며, 헤드부(51)가 하부로 이동하면 하단부(52)도 하부로 이동하면서 인터록 샤터(32)를 열림 위치로 이동시킨다.

가동 로드(53)는 헤드부(51)의 하부에 설치되고, 브래킷(54)은 가동 로드(53)의 하부에 설치되어 차단기(10)의 지지 홀더(11)에 나사 결합된다.

가이드 하우징(55)은 브래킷(54)과 고정 너트(55a)에 의해 결합되고, 가동로드(53)의 상하 이동을 가이드한다.

와이어 튜브(56)는 가이드 하우징(55)과 하단부(52)를 연결하고, 차단기(10)와 단로기(30)를 연결할 수 있을 정도의 길이를 갖는다.

이때, 가이드 하우징(55)과 와이어 튜브(56)의 연결 부분은 절연 테이프(57)로 감싸고, 절연 테이프(57)의 외주면을 충분히 커버하도록 열수축 튜브(58)로 감싸게 된다.

하단부(52)도 와이어 튜브(56)와의 연결 부분을 절연 테이프(57)로 감싼 후에 열수축 튜브(58)로 절연 테이프(57)의 외부면을 충분히 커버하도록 감싸게 된다.

이와 같이, 와이어 튜브(56)의 상단부 및 하단부를 절연 테이프 등으로 절연함으로써 인터록 트립바(50)가 스프링 레버(60) 또는 단로기(30)의 인터록 샤터(32)와 접촉되더라도 모선을 통해 차단기(10)로 인가되는 전원이 스프링 레버(60) 또는 단로기(30)의 수동 조작부(31)에 인가되지 않게 되면서 안전 사고의 위험이 사전에 방지될 수 있다.

도 4를 참고하면, 단로기(30)는 인터록 샤터(32)를 포함하는데, 인터록 샤터(32)의 일단이 인터록 트립바(50)의 하단부(52)와 샤터 스프링(33)에 의해 연결되고, 샤터 스프링(33)은 인터록 트립바(50)의 상승 또는 하강 이동에 의해 신축될 수 있다. 따라서, 차단기(10)가 투입된 상태에서는 단로기(30)의 개폐 동작이 불가능하도록 한다.

단로기(30)는 조작 전원의 고장에 대비하여 수동으로 동작할 수 있는 수동 조작부(31)를 구비하고 있고, 단로기(30)의 인터록 샤터(32)의 중앙부에는 샤터 가이드 홀(35)이 형성된다.

단로기(30)는 인터록 트립바(50)의 하단부(52)를 지지하는 트립바 지지대(34)를 설치할 수 있다.

도 6은 도 1의 인터록 트립바의 하강 이동에 따른 단로기의 동작 상태를 설명하는 도면이고, 도 7은 도 1의 인터록 트립바의 상승 이동에 따른 단로기의 동작 상태를 설명하는 도면이다.

도 6을 참고하면, 차단기 조작기(20)의 와이프 로드(21)가 하강 이동하면, 스프링 레버(60)가 상부로 이동하면서 차단기(10)의 동작 로드(12)가 우측으로 이동하여 차단기의 투입이 이루어지고, 와이프 로드(21)의 하강 이동과 연동하여 인터록 트립바(50)가 하부로 이동하면서 인터록 샤터(32)가 열림 위치로 이동하고, 단로기(30)는 수동 동작이 가능해진다.

도 7을 참고하면, 차단기 조작기(20)의 와이프 로드(21)가 상승 이동하면, 스프링 레버(60)가 하부로 이동하면서 차단기(10)의 동작 로드(12)가 좌측으로 이동하여 차단기의 트립이 이루어지고, 와이프 로드(21)의 상승 이동과 연동하여 인터록 트립바(50)가 상부로 이동하면서 인터록 샤터(32)가 닫힘 위치로 이동하고, 단로기(30)는 수동 동작이 불가능해진다.

도 6의 (b) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터록 트립바(50)의 상승 또는 하강 이동하면 샤터 스프링(33)이 신축됨을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 차단기 11: 차단기의 동작 로드
20 : 차단기 조작기 21 : 와이프 로드
30 : 단로기 31 : 수동 조작부
32 : 인터록 샤터 33 : 샤터 스프링
40 : 단록기 조작기 50 : 인터록 트립바
51 : 헤드부 52 : 하단부
53 : 가동 로드 54 : 브래킷
55 : 가이드 하우 56 : 와이어 튜브
60 : 스프링 레버 61 : 힌지핀

Claims (5)

1. 가스절연개폐장치의 내부에 차단기(VCB), 차단기 조작기, 단로기 및 접지 개폐기를 구비하며, 상기 VCB 조작기와 단로기/접지개폐간의 연동 기능을 수행하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치에 있어서,
   상기 차단기의 지지 홀더 내부에 힌지핀을 통해 회전되도록 설치되고, 일단에 상기 차단기의 동작 로드가 연결되며, 타단에 차단기 조작기의 와이프 로드가 연결되는 스프링 레버; 및
   상기 와이프 로드의 상단에 헤드부가 연결되고, 상기 단로기의 인터록 샤터에 하단부가 연결되는 인터록 트립바를 포함하되,
   상기 인터록 트립바는,
   상기 차단기의 투입 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 상승 동작과 연동하여 하부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 열림 위치로 이동시키고, 상기 차단기의 트립 동작으로 인한 상기 스프링 레버의 하강 동작과 연동하여 상부로 이동함으로써 상기 인터록 샤터를 닫힘 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 인터록 트립바는,
   상기 헤드부의 하부에 설치된 가동로드;
   상기 가동 로드의 하부에 설치되어 상기 차단기의 지지 홀더에 고정되는 브래킷;
   상기 브래킷과 고정 너트에 의해 결합되고, 상기 가동로드의 상하 이동을 가이드하는 가이드 하우징; 및
   상기 가이드 하우징과 상기 하단부 사이를 연결하도록 특정한 길이를 가지는 와이어 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드 하우징과 와이어 튜브의 연결 부분 또는 상기 하단부와 와이어 튜브의 연결 부분을 절연 테이프로 감싸고, 상기 절연 테이프의 외주면을 열수축 튜브로 커버하는 것을 특징으로 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 헤드부는 탄성부재로 형성된 것을 특징으로 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 단로기의 인터록 샤터와 상기 인터록 트립바의 하단부는 샤터 스프링으로 연결된 것을 특징으로 하는 차단기와 단로기/접지개폐기 간의 인터록 연동장치.

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