KR101300721B1 - 가스절연 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치는 고정 아크 접점 부재와 상기 고정 아크 접점 부재와 이격되는 고정 메인 접점 부재들을 포함하는 고정 접촉부, 상기 고정 아크 접점 부재를 수용하는 가동 아크 접점 부재, 상기 고정 메인 접점 부재와 접촉하는 가동 메인 접점 부재를 포함하는 가동 접촉부, 상기 가동 접촉부를 이격되게 감싸는 가동측 도체부 및 상기 가동 접촉부의 내부에서 절연 가스의 흐름 경로를 가이드하는 튜브(tube)를 포함한다. 상기 가스절연 개폐장치는 가동 접촉부의 내부에 튜브를 구비하여 가동 접촉부의 내부에 충진된 절연 가스의 흐름 경로를 가드하여 빠른 시간에 노즐로 방출할 수 있다.

Description

가스절연 개폐장치 {GAS INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차단기의 개폐시 고정 접촉부와 가동 접촉부 내부에서 발생하는 아크에 의해 가열되는 고온의 절연 가스를 배출하는 구조에 있어서, 가동 접촉부의 내부에 충진된 절연 가스를 방출하여 아크에 의해 가열되는 고온의 절연 가스와 혼합시켜 전류 영점 지점에서 차단하여, 압력 손실을 최소화하고 짧은 시간에 효과적으로 절연 가스를 노즐 방향으로 분사하여, 소전류 차단 성능 및 개폐성능을 향상시킬 수 있는 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear)는 차단기, 단로기 등의 개폐설비와 변성기, 피뢰기, 주회로 모선 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납하여 충전부는 고체 절연물로 지지하고 있으며 탱크 내부에는 절연성능과 소호능력이 뛰어난 SF6 가스를 절연매체로 하여 충진, 밀봉한 개폐설비 시스템이다. 여기에서 차단기는 평상시에도 전류를 통하고, 회로에 이상이 발생했을 때에 순간적으로 동작하여 전로나 주요기기를 보호하는 역할을 한다. 이상 시 사고 전류를 오랫동안 흐르게 하면, 전류의 허용전류를 훨씬 초과하기 때문에 전로에 존재하는 변압기 권선 등이 타거나 녹고, 파멸되는 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 또 이러한 차단기는 복합소호형 차단기를 사용하는데, 복합소호형 차단기는 3상 단락으로 인한 큰 전압의 전류를 차단하는 기능이 필요하며, 동시에 소전류의 차단 또는 개폐의 기능을 필요로 한다. 하지만 대전류와 소전류의 차단 조건은 정반대의 특성을 가지고 있어, 소전류의 개폐성능을 향상시키면서 대전류의 차단성능도 확보하는 기술이 필요한 실정이다.

한국등록특허 제10-1053351호는 압축챔버와 열챔버의 공간을 구분하고 가동자 파이프를 지지하는 파퍼 실린더 및 이에 설치되는 역지변의 구조적 개선을 통해 동작 신뢰성이 확보될 수 있도록 한 새로운 형태의 가스절연개폐장치(GIS)에 관한 것이다. 이를 위해, 개시된 기술의 가스절연 개폐장치는 내부가 빈 파이프 형태로 형성되며, 내측 중앙 부위에는 가동자 파이프가 축 방향을 따라 설치되는 파퍼 실린더, 상기 파퍼 실린더 내의 공간을 압축챔버와 열챔버로 구획하며, 중앙측 부위에는 상기 가동자 파이프가 관통되는 관통공이 형성되고, 둘레측 부위 중 압축챔버측의 벽면에는 상기 압축챔버 내의 공간과 연통되는 안착홈이 원주 방향을 따라 요입 형성되며, 둘레측 부위 중 열챔버측의 벽면에는 상기 안착홈 내의 공간과 열챔버 내의 공간을 연통시키는 메인 연통공 및 바이패스공이 각각 관통 형성된 밸브 뭉치부, 상기 밸브 뭉치부의 안착홈 내에 안착된 상태로 상기 안착홈이 형성된 방향을 따라 이동 가능하게 설치되면서 상기 메인 연통공 혹은, 바이패스공을 선택적으로 개폐하는 링형 역지변, 그리고 상기 밸브 뭉치부의 압축챔버측 벽면에 설치되면서 상기 링형 역지변의 이탈을 방지하는 지지 가이드:로 구성됨을 특징으로 한다.

한국등록특허 제10-0618605호는 가스절연 차단기(GCB)의 개폐장치에 관한 것으로, 차단기의 차단 동작시 고정측 아크접촉자와 가동측 아크접촉자가 서로 반대방향으로 이동가능하고, 차단시 발생하는 아크 에너지가 가동측 아크 접촉자에 고정측 아크접촉자로부터 분리되는 방향으로 부가되는 구동 에너지로 작용하여 회로차단조작에 소요되는 구동 에너지를 획기적으로 줄이고도 차단 성능은 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이를 위한 본 발명에 의한 가스절연 차단기(GCB)의 개폐장치는 고정실린더와, 상기 고정실린더내에서 이동가능한 제1 가동 아크 접촉자와를 구비하는 고정측 접촉자장치와 외부의 동력원에 접속되어 동력을 전달하는 동력전달기구와, 상기 동력전달기구에 접속되고 상기 동력전달기구로부터의 동력에 의해 상기 제1 가동 아크 접촉자와 접촉하는 위치와 상기 제1 가동 아크 접촉자로부터 이탈하는 위치로 이동가능한 제2 가동 아크 접촉자와, 상기 동력전달기구에 접속되어 상기 동력전달기구의 이동방향과 같은 방향으로 이동가능하며 아크발생시 소호가스를 분사하는 노즐을 구비하는 가동측 접촉자장치와 일단부는 상기 가동측 접촉자장치의 노즐에 접속되고 타단부는 상기 고정측 접촉자장치의 제1 가동 아크 접촉자에 접속되어, 회로의 차단시에는 상기 제2 가동 아크 접촉자로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 상기 제1 가동 아크 접촉자에 동력을 전달하고, 회로의 접속시에는 상기 상기 제2 가동 아크 접촉자에 접근하는 방향으로 이동하도록 상기 제1 가동 아크 접촉자에 동력을 전달하는 링크기구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한국등록특허 제10-1053351호 한국등록특허 제10-0618605호

본 발명은 가동 접촉부의 내부에 튜브를 구비하여 가동 접촉부의 내부에 충진된 절연 가스의 흐름 경로를 가이드하고, 절연 가스를 빠른 시간에 노즐로 방출할 수 있는 가스절연 개폐장치를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 가스절연 개폐장치는 고정 아크 접점 부재와 상기 고정 아크 접점 부재와 이격되는 고정 메인 접점 부재를 포함하는 고정 접촉부, 상기 고정 아크 접점 부재를 수용하는 가동 아크 접점 부재, 상기 고정 메인 접점 부재와 접촉하는 가동 메인 접점 부재 및 노즐 부재를 포함하는 가동 접촉부, 상기 가동 접촉부를 이격되게 감싸는 가동측 도체부 및 상기 가동 접촉부의 내부에 일부가 수용되어 있는 가동축의 일단부에 결합부재를 통해 결합되어, 절연 가스의 흐름 경로를 가이드하는 튜브(tube)를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 튜브는 전후면이 관통되어 관의 형상을 이룰 수 있다.

일 실시예에서, 상기 튜브는 특정 면에 복수의 홀들을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 가동축에 연결된 절연로드를 열가스로부터 보호하기 위한 튜브 형상의 스크린을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 가동 접촉부의 내부에 튜브를 구비하여 가동 접촉부의 내부에 충진된 절연 가스의 흐름 경로를 가이드하고, 절연 가스를 빠른 시간에 노즐로 방출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스절연 개폐장치의 복수의 큐브들을 설명하는 설명하는 단면도이다.
도 3a은 도 1의 가스절연 개폐장치의 개극 시작 시점을 설명하는 도면이다.
도 3b은 도 1의 가스절연 개폐장치의 차단 시점을 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.

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 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 설명하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 가스절연 개폐장치의 튜브를 설명하는 단면도이다.

도 1을 참조하면 가스절연 개폐장치는 고정 접촉부(110), 가동 접촉부(120) 및 가동측 도체부(130)로 구성된다.

고정 접촉부(110), 가동 접촉부(120) 및 가동측 도체부(130)는 외함(미도시) 내부에 절연성능과 소호능력이 뛰어난 SF6 가스를 절연매체로 하여 함께 충진 및 밀봉된다. 일 실시예에서, 고정 접촉부(110) 및 가동 접촉부(120)는 평상시에 전류를 통하고, 회로에 이상이 발생했을 때에 순간적으로 동작하여 회로를 차단한다. 이러한 회로를 차단하는 것은 전로나 주요기기를 보호하는 역할을 할 수 있다.

고정 접촉부(110)는 고정 아크 접점 부재(111)와 상기 고정 아크 접점 부재(111)와 이격되는 고정 메인 접점 부재 및 튜브(Tube)(125)을 포함한다. 일 실시예에서, 튜브(125)은 전후면이 관통되어 관의 형상을 이룰 수 있다.

일 실시예에서, 튜브(125)은 특정 면에 복수의 홀들(126)을 더 포함할 수 있다.

가동 접촉부(120)는 고정 아크 접점 부재(111)를 수용하는 가동 아크 접점 부재(121), 고정 메인 접점 부재(112)와 접촉하는 가동 메인 접점 부재(122) 및 노즐 부재(128)를 포함한다. 일 실시예에서, 가동 접촉부(120)는 가동 아크 접점 부재(121)와 결합되고 실린더 형상으로 구성되는 가동축(123)을 더 포함한다.

일 실시예에서, 가동 접촉부(120)는 가동축(123)과 연결되는 절연 로드(124)를 더 포함하고, 가동축(123) 및 절연 로드(124)를 이격되게 감싸는 스크린(127)을 더 포함할 수 있다. 스크린(127)은 아크로 인해 가열된 고온의 절연 가스로 절연 로드(124)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

가동측 도체부(130)는 가동 접촉부(120)를 이격되게 감싸며 위치한다. 일 실시예에서, 가동측 도체부(130)는 가동 접촉부(120)와 이격된 간격을 통해 가동축(123)을 통해 방출되는 절연 가스의 흐름 경로를 제공할 수 있다. 이하 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 개극 시작 시점 및 차단 시점을 설명한다.

도 3a 내지 3b를 참조하면 가스절연 개폐장치의 개극 시작 시점에서 회로에 이상이 발생하여 전류를 차단하기 위해 가동축(123)을 후면으로 이동함에 따라 외함(미도시)내부에 충진된 절연 가스가 도 3b에 도시된 방향으로 빠르게 이동하여 튜브(125)을 통해 노즐 부재(128)로 방출하게 되고, 아크가 발생하여 유입된 고온의 절연 가스와 혼합시켜 전류의 영점 지점에서 차단할 수 있어 변압기 권선 등을 사고로부터 예방해줄 수 있다.

일 실시예에서, 소전류의 차단시 대전류와 달리 아크를 통해 발생된 고온의 절연 가스가 다소 적어서 가동 접촉부(120)로 유입되는 절연 가스의 양이 적고, 가동 접촉부(120)의 내부에 충진되어 있던 절연 가스를 가동축(123)의 움직임을 통해 전류 영점 지점에서 차단할 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.

110 : 고정 접촉부
111 : 고정 아크 접점 부재 112 : 고정 메인 접점 부재
120 : 가동 접촉부
121 : 가동 아크 접점 부재 122 : 가동 메인 접점 부재
123 : 가동축 124 : 절연 로드
125 : 튜브 126 : 복수의 홀들
127 : 스크린 128 : 노즐 부재
130 : 가동측 도체부

Claims (4)

1. 고정 아크 접점 부재와 상기 고정 아크 접점 부재와 이격되는 고정 메인 접점 부재를 포함하는 고정 접촉부;
   상기 고정 아크 접점 부재를 수용하는 가동 아크 접점 부재, 상기 고정 메인 접점 부재와 접촉하는 가동 메인 접점 부재 및 노즐 부재를 포함하는 가동 접촉부;
   상기 가동 접촉부를 이격되게 감싸는 가동측 도체부; 및
   상기 가동 접촉부의 내부에 일부가 수용되어 있는 가동축의 일단부에 결합부재를 통해 결합되어, 절연 가스의 흐름 경로를 가이드하는 튜브(tube)를 포함하는 가스절연 개폐장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 튜브는
   전후면이 관통되어 관의 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 튜브는
   특정 면에 복수의 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   가동축에 연결된 절연로드를 열가스로부터 보호하기 위한 튜브 형상의 스크린을 더 포함하는 가스절연 개폐장치.

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