KR101438870B1

KR101438870B1 - 형상기억합금을 이용한 가스절연 개폐장치

Info

Publication number: KR101438870B1
Application number: KR1020110021207A
Authority: KR
Inventors: 문승환
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2014-09-05
Also published as: KR20120103134A

Abstract

가스절연 개폐장치는 제1 전원, 제1 내부공간을 포함하는 제1 내부도체, 상기 제1 내부도체와 이격되어 배치되는 제2 내부도체, 상기 제1 내부공간에 일단이 삽입되고 상기 제1 및 제2 내부도체들 사이에 배치되는 제1 가동접촉자, 상기 제1 전원에 의하여 제1 전류가 인가되면 수축되어 상기 제1 가동접촉자를 상기 제1 및 제2 내부도체들에 연결시키는 제1 형상기억합금 연결부를 포함한다. 따라서 가스절연 개폐장치는 형상기억합금을 이용하여 3 상의 스위치를 구현할 수 있다.

Description

형상기억합금을 이용한 가스절연 개폐장치{Gas Insulated Switchgear with Shape Memory Alloy}

개시된 기술은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로, 형상기억합금을 이용한 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear)는 변전소에서 사용되고, 예를 들어, 차단기(CB), 단로기(DS), 접지개폐기(ES), 피뢰기, 주모선(Main Bus) 등을 포함할 수 있다. 가스절연 개폐장치는 내부에 절연성능이 우수한 불활성 SF₆ 가스를 충진하고 전류가 흐르는 회로를 갖는 설비에서 사고 또는 단락 등의 이상 상태에서 선로를 안전하게 개폐하여 전력계통을 보호한다.

종래의 가스절연 개폐장치는 기계적인 엑츄에이터(actuator)를 사용함으로써 큰 공간이 필요하고 작동 시 소음이 발생하며 기계의 설계 및 가공이 복잡해진다.

실시예들 중에서, 가스절연 개폐장치는 제1 전원, 제1 내부도체, 제2 내부도체, 제1 가동접촉자 및 제1 연결구를 포함한다. 상기 제2 내부도체는 상기 제1 내부도체와 이격되어 배치된다. 상기 제1 가동접촉자는 상기 제1 내부도체의 제1 내부공간에 일단이 삽입되고 상기 제1 및 제2 내부도체들 사이에 배치된다. 상기 제1 형상기억합금은 상기 제1 전원에 의하여 통전되면 수축되어 상기 제1 가동접촉자를 상기 제1 및 제2 내부도체들에 접촉시킨다.

일 실시예에서, 상기 가스절연 개폐장치는 제2 전원, 제1 내부도체, 상기 제1 내부도체와 이격되어 배치되는 제3 내부도체, 상기 제1 내부도체의 제2 내부공간에 일단이 삽입되고 상기 제1 및 제3 내부도체들 사이에 배치되는 제2 가동접촉자, 상기 제2 전원에 의하여 통전되면 수축되어 상기 제2 가동접촉자를 상기 제1 및 제3 내부도체들에 접촉시키는 제2 형상기억합금을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 내부도체들은 단로기를 구성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1및 제3 내부도체들은 접지개폐기를 구성할 수 있다.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 가스절연 개폐장치의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 가스절연 개폐장치에 있는 단로기 및 접지개폐기의 제1 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 가스절연 개폐장치에 있는 단로기 및 접지개폐기의 제2 상태를 나타내는 도면이다.

본 출원에 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.

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, 그 외 구성요소는 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 개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 나타내는 사 시도이고, 도 2는 도 1의 가스절연 개폐장치의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가스절연 개폐장치(100)는 제1 내부도체(110), 제2 내부도체(120), 제3 내부도체(130), 제1 가동접촉자(140), 제2 가동접촉자(150), 제1 연결구(160), 제1 형상기억합금 연결부(161), 제1 절연 연결부(162), 제2 연결구(170), 제2 형상기억합금 연결부(171), 제2 절연 연결부(172), 제1 절연부(180), 제2 절연부(190), 제1 내부공간(200), 제2 내부공간(210), 제1 개방부(220), 제2 개방부(230), 제1 전원(300) 및 제2 전원(310)을 포함한다.

제1 내부도체(110)는 제1 내부공간(200), 제2 내부공간(210), 제1 개방부(220)및 제2 개방부(230)를 포함하고, 정상 상태에서 전류를 통전시킨다. 일 실시예에서, 전류는 B1에서 B2 방향으로 흐를 수 있다.

제2 내부도체(120)는 제1 절연부(180)를 포함하고 제1 내부도체(110)의 일측과 이격되어 배치된다. 일 실시예에서, 제2 내부도체(120)는 凹 형태로 구성될 수 있다. 여기에서, 제1 절연부(180)는 제1 형상기억합금 연결부(161)와 제2 내부도체(120) 사이에 흐르는 전류를 차단한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 내부도체들(110,120)은 단로기를 구성할 수 있다. 정상 상태에서, 제1 및 제2 내부도체들(110, 120)은 통전되고, 단로 상태 및 접지 상태에서, 제1 및 제2 내부도체들(110, 120)은 단전된다.

제3 내부도체(130)는 제2 절연부(180)를 포함하고 제1 내부도체(110)의 일측과 이격되어 배치된다. 일 실시예에서, 제3 내부도체(130)는 凹 형태로 구성될 수 있다. 여기에서, 제2 절연부(190)는 제2 형상기억합금 연결부(171)와 제3 내부도체(130) 사이에 흐르는 전류를 차단한다. 일 실시예에서, 제1 및 제3 내부도체들(110,130)은 접지개폐기를 구성할 수 있다. 정상 상태에서, 제1 및 제3 내부도체들(110, 130)은 단전되고, 단로 상태 및 접지 상태에서, 제1 및 제3 내부도체들(110, 130)은 통전된다

제1 가동접촉자(140)는 제1 및 제2 내부도체들(110, 120) 사이에 배치되고 제1 및 제2 내부도체들(110,120)을 연결시키기 위하여 사용된다. 일 실시예에서, 제1 가동접촉자(140)는 凸 형태로 구성될 수 있고, 넓은 면은 제1 내부공간(200)에 삽입되고 좁은 면은 제2 내부도체(120)에 있는 홈으로 삽입된다.

제1 연결구(160)는 제1 형상기억합금 연결부(161)와 제1 절연 연결부(162)로 구성되고 제1 절연부(180)를 관통해 제1 가동접촉자(140)와 연결된다. 제1 형상기억합금 연결부(161)는 통전되면 길이를 수축시킬 수 있고 단전되면 길이를 원래대로 복구시킬 수 있다. 제1 절연 연결부(162)의 일단은 제1 형상기억합금 연결부(161)와 결합되고 다른 일단은 제1 가동접촉자(140)와 결합되며 제1 형상기억합금 연결부(161)와 제1 가동접촉자(140) 사이에 흐를 수 있는 전류를 차단한다. 도 1 및 도 2에서, 제1 전원(300)에 의하여 제1 전류(305)가 인가되지 않을 때 제1 형상기억합금 연결부(161)는 수축되지 않으므로 제1 내부도체(110)와 제2 내부도체(120)를 차단시킨다.

제1 전원(300)은 가스절연 개폐장치(100)의 외부에 배치되며 제1 연결구(160)와 연결되고, 제1 형상기억합금 연결부(161)에 제1 전류(305)를 제공할 수 있다.

제2 가동접촉자(150)는 제1 및 제3 내부도체들(110, 130) 사이에 배치되고 제1 및 제2 내부도체들(110,130)을 연결시키기 위하여 사용된다. 일 실시예에서, 제2 가동접촉자(150)는 凸 형태로 구성될 수 있고, 넓은 면은 제2 내부공간(210)에 삽입되고 좁은 면은 제3 내부도체(130)에 있는 홈으로 삽입된다.

제2 연결구(170)는 제2 형상기억합금 연결부(171)와 제2 절연 연결부(172)로 구성되고 제2 절연부(190)를 관통해 제2 가동접촉자(150)와 연결된다. 제2 형상기억합금 연결부(171)는 통전되면 길이를 수축시킬 수 있고 단전되면 길이를 원래대로 복구시킬 수 있다. 제2 절연 연결부(172)의 일단은 제2 형상기억합금 연결부(171)와 결합되고 다른 일단은 제2 가동접촉자(150)와 결합되며 제2 형상기억합금 연결부(171)와 제2 가동접촉자(150) 사이에 흐를 수 있는 전류를 차단한다. 도 1 및 도 2에서, 제2 전원(310)에 의하여 제2 전류(315)가 인가되지 않을 때 제2 형상기억합금 연결부(171)는 수축되지 않으므로 제1 내부도체(110)와 제3 내부도체(130)를 차단시킨다.

제2 전원(310)은 가스절연 개폐장치(100)의 외부에 배치되며 제2 연결구(170)와 연결되고, 제2 형상기억합금 연결부(171)에 제2 전류(315)를 제공할 수 있다.

도 3은 도 1의 가스절연 개폐장치에 있는 단로기 및 접지개폐기의 제1 상태를 나타내는 도면이다.

도 3에서, 제1 전원(300)이 인가되면 제1 형상기억합금 연결부(161)는 수축되고 제1 가동접촉자(140)는 제2 내부도체(120) 방향으로 이동하여 제1 및 제2 내부도체들(110,120)을 연결시킨다. 결과적으로, 제1 내부도체(110), 제2 내부도체(120) 및 제1 가동접촉자(140)는 선로를 구성하고 전류는 제2 내부도체(120)에서 제1 내부도체(110)로 흐른다. 도 2에서, 제1 전원(300)이 인가되지 않으면 제1 형상기억합금 연결부(161)는 수축되지 않으므로 제1 내부도체(110)와 제2 내부도체(120)를 차단시킨다.

도 4는 도 1의 가스절연 개폐장치에 있는 단로기 및 접지개폐기의 제2 상태를 나타내는 도면이다.

도 4에서, 제2 전원(310)이 인가되면 제2 형상기억합금 연결부(171)는 수축되고 제2 가동접촉자(150)는 제3 내부도체(130) 방향으로 이동하여 제1 및 제3 내부도체들(110,130)을 연결시킨다. 결과적으로, 제1 내부도체(110), 제2 내부도체(120) 및 제2 가동접촉자(150)는 선로를 구성하고 전류는 제1 내부도체(110)에서 제3 내부도체(130)로 흐른다. 도 2에서, 제2 전원(310)이 인가되지 않으면 제2 형상기억합금 연결부(171)는 수축되지 않으므로 제1 내부도체(110)와 제3 내부도체(130)를 차단시킨다.

도 3 및 도 4에서, 제1 형상기억합금 연결부(161)와 제2 형상기억합금 연결부(171)는 동시에 통전되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전원들(300,310)은 동시에 전류를 제공하지 않는다.

상기의 실시예에서, 가스절연 개폐장치는 제1 및 제2 가동접촉자들(140,150)에 의한 동작축을 수직이 아닌 경사지게 하거나 수평으로 배치할 수 있다. 또한, 가스절연 개폐장치는 제1 및 제2 가동 접촉자들에 의한 동작축을 일직선으로 배치할 필요도 없다.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치는 형상기억합금을 이용하여 3 상의 스위치를 구현할 수 있다. 예를 들어, 3 상은 정상 상태, 단로 상태 및 접지 상태를 포함할 수 있다.

개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치는 기계적 엑츄에이터 대신 형상기억합금을 사용하여 공간 확보의 용이성과 작동시 소음을 줄일 수 있다.

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.

100 : 가스절연 개폐장치　　　　　　　　　　　　　　　　 110 : 제1 내부도체
120 : 제2 내부도체 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 130 : 제3 내부도체
140 : 제1 가동접촉자　　　　　　　　　　　　　　　　　　 150 : 제2 가동접촉자
160 : 제1 연결구　　　　　　　　　　　　 161 : 제1 형상기억합금 연결부
162 : 제1 절연 연결부 170 : 제2 연결구
171 : 제2 형상기억합금 연결부 172 : 제2 절연 연결부
180 : 제1 절연부　　　　　　　　　　　　　　　　 190 : 제2 절연부
200 : 제1 내부공간 210 : 제2 내부공간
220 : 제1 개방부 230 : 제2 개방부
300 : 제1 전원 305 : 제1 전류
310 : 제2 전원 315 : 제2 전류

Claims

제1 전원;
제1 내부공간을 포함하는 제1 내부도체;
상기 제1 내부도체와 이격되어 배치되는 제2 내부도체;
상기 제1 내부공간에 일단이 삽입되고 상기 제1 및 제2 내부도체들 사이에 배치되는 제1 가동접촉자;
상기 제1 전원에 의하여 제1 전류가 인가되면 수축되어 상기 제1 가동접촉자와 단로기를 구성하는 상기 제1 및 제2 내부도체들을 연결시키는 제1 형상기억합금 연결부를 포함하는 가스절연 개폐장치.
제1항에 있어서, 상기 가스절연 개폐장치는
제2 전원;
제2 내부공간을 포함하는 제1 내부도체;
상기 제1 내부도체와 이격되어 배치되는 제3 내부도체;
상기 제2 내부공간에 일단이 삽입되고 상기 제1 및 제3 내부도체들 사이에 배치되는 제2 가동접촉자;
상기 제2 전원에 의하여 제2 전류가 인가되면 수축되어 상기 제2 가동접촉자를 상기 제1 및 제3 내부 도체들에 연결시키는 제 2 형상기억합금 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
삭제
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제3 내부도체들은 접지개폐기를 구성하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.