KR101455324B1

KR101455324B1 - 가스 차단기

Info

Publication number: KR101455324B1
Application number: KR1020130045668A
Authority: KR
Inventors: 김종원; 서왕벽; 김천일
Original assignee: 일진전기 주식회사
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-10-27
Also published as: EP2991092A1; CN105164780A; EP2991092B1; WO2014175607A1; EP2991092A4; CN105164780B

Abstract

가스 차단기는, 제1 아크 유도 컨택을 구비하는 제1 컨택부, 상기 제1 아크 유도 컨택에 접촉하는 상태 또는 상기 제1 아크 유도 컨택으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 상기 제1 아크 유도 컨택에 대해 상대 이동 가능하도록 형성되는 제2 아크 유도 컨택을 구비하는 제2 컨택부, 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택의 분리 시에 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택 사이에 생성되는 아크를 소호하기 위한 소호 가스를 저장하는 가스 챔버, 전기 절연 재질로 형성되어 소호 가스의 분사 통로를 형성하는 가스 분사 노즐, 그리고 상기 제2 아크 유도 컨택으로부터 이격되도록 배치되어 상기 제2 아크 유도 컨택의 이동 시에 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되며 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 가장 멀어진 경우에 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단이 상기 제1 아크 유도 컨택의 끝단을 지나친 지점에 위치하도록 구성되는 아크 길이 제한 컨택을 포함한다.

Description

가스 차단기{Gas circuit breaker}

본 발명은 소호 가스를 이용하여 차단 작동 시 발생하는 아크(arc)를 소호하는 가스 차단기에 관한 것이다.

가스 차단기는 전기 선로 상에 설치되어 인위적 선로 차단 또는 단락 등 사고가 발생하였을 경우 전류를 차단하여 전력계통 및 전력기기를 보호하는 장치이다. 통상적인 가스 차단기는 고정 전극과 가동 전극을 구비하고 가동 전극의 트립(trip) 작동에 의해 고정 전극과 가동 전극이 서로 분리되도록 되며, 압축실에 압축된 소호 가스(예를 들어 6불화황(SF₆))를 분사시켜 고정 전극과 가동 전극의 분리 시에 발생하는 아크를 소호한다.

이러한 가스 차단기에서 고정 전극의 끝단과 가동 전극의 끝단 사이에 아크가 형성되는데, 아크는 소호 가스에 의해 소호되기 전까지 가동 전극의 이동과 함께 점점 길어지게 된다.

아크 길이가 길어지는 경우 아크 에너지가 그에 따라 커지게 되어 소호를 위해 더 많은 소호 가스가 필요하게 되며, 그에 따라 보다 많은 소호 가스의 저장 및 동을 위해 가스 차단기의 실린더의 체적이 증가하게 되며 가스 차단기의 전체 크기 역시 증가해야 하는 문제가 있다. 또한 가스 차단기의 체적 증가는 가동 전극을 움직이기 위한 조작력의 증가를 야기하여 조작기의 크기 역시 커져야 하고 결과적으로 제작 비용이 증가하는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 10-2009-0072581 미국 등록특허공보 5,850,065

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 작은 양의 소호 가스로 소호 기능을 수행할 수 있는 가스 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는, 제1 아크 유도 컨택을 구비하는 제1 컨택부, 상기 제1 아크 유도 컨택에 접촉하는 상태 또는 상기 제1 아크 유도 컨택으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 상기 제1 아크 유도 컨택에 대해 상대 이동 가능하도록 형성되는 제2 아크 유도 컨택을 구비하는 제2 컨택부, 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택의 분리 시에 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택 사이에 생성되는 아크를 소호하기 위한 소호 가스를 저장하는 가스 챔버, 전기 절연 재질로 형성되어 소호 가스의 분사 통로를 형성하는 가스 분사 노즐, 그리고 상기 제2 아크 유도 컨택으로부터 이격되도록 배치되어 상기 제2 아크 유도 컨택의 이동 시에 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되며 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 가장 멀어진 경우에 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단이 상기 제1 아크 유도 컨택의 끝단을 지나친 지점에 위치하도록 구성되는 아크 길이 제한 컨택을 포함한다.

상기 가스 분사 노즐은 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성될 수 있고, 상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 가스 분사 노즐에 고정될 수 있다.

상기 제1 아크 유도 컨택은 로드 형태로 형성될 수 있으며, 상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제1 아크 유도 컨택이 삽입되는 관통공을 형성하는 축 방향 연장부를 포함할 수 있다.

상기 축 방향 연장부에는 상기 소호 가스의 이동을 위한 가스 이동 구멍이 형성될 수 있다.

상기 축 방향 연장부는 상기 가스 분사 노즐 내에 배치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는 상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 축 방향 연장부에서 반경 방향으로 연장되어 상기 가스 분사 노즐에 연결되는 복수의 반경 방향 연장부를 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 반경 방향 연장부는 그 사이로 상기 소호 가스가 이동할 수 있는 서로 이격될 수 있다.

상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단에 형성되며 상대적으로 큰 내 아크성을 갖는 아크 팁을 구비할 수 있다.

상기 아크 팁은 구리와 텅스텐을 함유하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 제1 컨택부는 상기 제1 아크 유도 컨택에 전기적으로 연결되는 전기 전도성의 관 부재를 포함할 수 있다.

상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 관 부재에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 접촉하는 있는 상태에서 상기 제1 아크 유도 컨택에 접촉하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 차단기는 상기 아크 길이 제한 컨택에 전기적으로 연결되어 전계 완화 작용을 하는 전계 완화 쉴드를 더 포함할 수 있다.

상기 전계 완화 쉴드는 상기 소호 가스 분사 노즐의 외주면에 고정되는 상기 소호 가스 분사 노즐과 상기 관 부재 사이에 게재될 수 있다.

상기 전계 완화 쉴드는 축 방향으로 연장되는 축 방향 연장부 및 상기 축 방향 연장부의 끝단에서 반경방향 외측으로 곡면으로 연장되어 형성되는 곡면 연장부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 차단기는 상기 전계 완화 쉴드와 상기 관 부재 사이에 게재되어 상기 전계 완화 쉴드 및 상기 관 부재에 각각 접촉하여 전기적으로 연결되는 컨택 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 아크 길이 제한 컨택은, 제1 아크 유도 컨택을 포함하는 제1 아크 유도 컨택부, 그리고 상기 제1 아크 유도 컨택과 접촉하는 상태 또는 상기 제1 아크 유도 컨택으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 상기 제1 아크 유도 컨택에 대해 상대 이동 가능하도록 형성되는 제2 아크 유도 컨택을 구비하는 제2 컨택부 사이의 아크 길이를 제한하기 위한 것으로서, 상기 제2 아크 유도 컨택으로부터 이격되도록 배치되어 상기 제2 아크 유도 컨택의 이동 시에 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되며 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 가장 멀어진 경우에 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단이 상기 제1 아크 유도 컨택의 끝단을 지나친 지점에 위치하도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 아크 길이 제한 컨택은, 상기 제1 아크 유도 컨택이 삽입되는 관통공을 형성하는 축 방향 연장부, 그리고 상기 축 방향 연장부에서 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 연장부를 포함할 수 있다.

상기 반경 방향 연장부는 복수로 구비될 수 있으며 서로 이격될 수 있다.

상기 축 방향 연장부는 상대적으로 큰 내 아크성을 갖는 아크 팁을 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 아크 길이 제한 컨택을 이용하여 아크 길이를 제한함으로써, 아크 에너지가 제한되어 보다 작은 양의 소호 가스로 소호 기능을 구현할 수 있으며, 그에 따라 가스 차단기의 체적이 감소할 수 있고 구동력을 감소를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기의 통전 상태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기의 아크 길이 제한 컨택을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기의 전계 완화 쉴드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기에서 차단 작동 중 제1 및 제2아크 유도 컨택이 상대 이동한 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기에서 차단 작동 중 아크 길이 제한 컨택에 아크가 옮겨진 상태를 보여주는 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는 통상적인 통전 상태에서 서로 전기적으로 연결되어 있는 제1 및 제2 하우징(130, 240)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 하우징(130)과 제2 하우징(240)은 전기 전도성을 가지는 금속 재질로 각각 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 축 방향(X축 방향)을 따라 일정 거리 이격된 상태로 서로 마주하도록 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는 전기적 연결 및 차단, 그리고 차단 작동 시의 아크 유도 기능을 수행하기 위한 제1 컨택부(100)와 제2 컨택부(200)를 포함한다. 제1 및 제2 컨택부(100, 200)의 작동에 의해 제1 및 제2 하우징(130, 240)의 전기적 연결 및 차단, 그리고 전기 차단 시의 아크 유도가 이루어진다.

제1 컨택부(100)는 제1 주 컨택(144)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 주 컨택(144)은 관 형태를 가질 수 있으며 제1 하우징(130)에 접촉되어 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 제1 주 컨택(144)은 제1 하우징(130)의 내면에서 내측으로 연장되어 형성되는 연결부(131)에 접촉되도록 형성될 수 있다.

제2 컨택부(200)는 축 방향(도 1에서 X축 방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 예를 들어, 제2 컨택부(200)는 이동 하우징(220) 및 이에 설치되는 제2 주 컨택(420)을 포함할 수 있다. 제2 주 컨택(420)은 이동 하우징(220)과 함께 이동되도록 설치되며, 그 이동 위치에 따라 제1 주 컨택(144)과 접촉되거나 분리된다. 예를 들어, 제2 주 컨택(420)은 이동 하우징(220)의 끝단에 구비되는 플랜지부(223)에 접촉하는 상태로 설치될 수 있다.

한편, 이동 하우징(220)은 제2 하우징(240)과 접촉하고 있으며, 그에 따라 제2 주 컨택(420)은 이동 하우징(220)을 통해 제2 하우징(240)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라 제1 및 제2 하우징(130, 240)은 제1 주 컨택(144), 제2 주 컨택(420), 및 이동 하우징(220)에 의해 전기적으로 연결된다. 이때, 제1 주 컨택(144), 제2 주 컨택(420), 및 이동 하우징(220)은 전기 전도성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 제2 주 컨택(420)이 제1 주 컨택(114)과 접촉되는 경우에는 제1 및 제2 하우징(130, 240)이 서로 전기적으로 연결되어 통전 상태를 유지하게 되고, 전기 차단 시에는 제2 주 컨택(420)이 이동 하우징(220)과 함께 이동하여 제2 주 컨택(420)이 제1 주 컨택(144)으로부터 분리된다.

한편, 제1 컨택부(100)와 제2 컨택부(200)는 전기 차단 시에 아크를 유도하기 위한 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)을 각각 포함할 수 있다. 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)은 각각 전기 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 통전 시에 서로 접촉하여 전기적으로 서로 연결되며, 전기 차단 작동 시에 서로 분리되면서 아크를 유도하는 기능을 수행한다.

제2 아크 유도 컨택(210)은 제1 아크 유도 컨택(110)에 접촉하는 상태(즉, 통전 상태) 또는 제1 아크 유도 컨택(110)으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 제2 아크 유도 컨택(210)은 제1 아크 유도 컨택(110)에 대해 축 방향(도 1에서 X축 방향)으로 상대 이동할 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 아크 유도 컨택(210)은 제1 아크 유도 컨택(110)에 대해 축 방향으로 상대 이동하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1 아크 유도 컨택(110)으로부터 이격되는 상태가 될 수 있으며, 이 상태에서는 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 서로 이격됨으로써 전기적 연결이 차단되고 서로 분리되면서 차단 작동에 의해 발생하는 아크를 유도하게 된다. 이때, 제1 아크 유도 컨택(110)은 제 자리에서 정지된 상태로 유지되도록 구성될 수도 있고, 다른 예에서는 제2 아크 유도 컨택(210)으로부터 멀어지는 방향으로 약간 이동하도록 구성될 수 있다. 도면에 도시된 것은 제1 아크 유도 컨택(110)이 구동 로드(113)에 연결되어 일정 범위 내에서 이동 가능하도록 형성된 경우이다.

제1 아크 유도 컨택(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 로드(rod) 형태를 가질 수 있으며, 제1 아크 유도 컨택(110)의 후단은 연결 부재(120)에 연결될 수 있다.

제2 아크 유도 컨택(210)은 이동 하우징(220) 내에 구비되는 격벽(221)에 고정될 수 있으며, 이때 격벽(221)은 이동 하우징(220)과 마찬가지로 전기 전도성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 제2 아크 유도 컨택(210)이 제2 이동 하우징(220) 및 제2 하우징(240)에 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 제2 아크 유도 컨택(210)은 제1 아크 유도 컨택(110)의 선단부가 삽입되는 관통공(211)을 형성할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 통전 상태에서 제1 아크 유도 컨택(110)이 제2 아크 유도 컨택(210)의 관통공(211)에 삽입된 상태를 유지한다.

한편, 제2 아크 유도 컨택(210)의 반경 방향 외주면 및 선단부를 감싸는 커버 부재(213)가 구비될 수 있다. 커버 부재(213)는 전기 절연 재질로 형성될 수 있으며 제2 아크 유도 컨택(210)의 관통공(211)에 대응되는 위치에 형성되는 관통공(215)을 구비할 수 있다. 커버 부재(213)는 제2 아크 유도 컨택(210)을 보호하고 소호 가스의 압축 및 유동이 용이해지도록 하는 역할을 할 수 있다. 제1 아크 유도 컨택(110)의 선단부가 커버 부재(213)의 관통공(215) 및 제2 아크 유도 컨택(210)의 관통공(211)을 통해 삽입된다.

제2 아크 유도 컨택(210)은 구동 로드(230)에 연결되어 구동 로드(230)의 구동력에 의해 제1 아크 유도 컨택(110)으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있도록 설치될 수 있다. 이때, 구동 로드(230)는 이동 하우징(220)의 격벽(221)에 연결될 수 있다. 이때 도면에는 도시되지 않았으나 구동 로드(230)에 연결되어 구동 로드(230)를 구동시키기 위한 액추에이터(actuator)가 구비될 수 있다.

이러한 구조에 의해 구동 로드(230)의 구동력에 의해 이동 하우징(220)이 축 방향(도 1에서 횡 방향)으로 이동될 수 있으며, 그에 따라 이동 하우징(220)에 설치된 제2 주 컨택(420)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 축 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는 소호 가스를 저장하는 가스 챔버(300)를 포함하며, 가스 챔버(300)에 저장된 소호 가스는 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)의 분리 시에 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210) 사이에 생성되는 아크(acr)에 의해 압력이 증가하면서 소호 작용을 수행한다. 즉, 전기 단락 등의 경우에 전기 차단을 위해 전기 차단 작동이 이루어지는 경우, 이동 하우징(220)의 이동에 의해 제1 주 컨택(144)과 제2 주 컨택(420)의 분리가 이루어지고 나아가 제2 아크 유도 컨택(210)의 이동에 의해 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)의 분리가 이루어지는데, 이때 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210) 사이에는 전기 아크가 발생하게 되며 아크에 의해 압력이 증가된 소호 가스에 의해 아크가 소호될 수 있다. 예를 들어, 소호 가스는 6불화황(SF₆)과 같은 소호 특성이 양호한 가스일 수 있다.

한편, 가스 분사 노즐(400)이 구비된다. 가스 분사 노즐(400)은 전기 절연 재질로 형성될 수 있으며 소호 가스의 분사 통로를 형성한다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 가스 분사 노즐(400)은 축 방향으로 연장되는 가스 통로(410)를 구비할 수 있다. 가스 통로(410)는 제2 아크 유도 컨택(210)의 일측을 수용하는 부분(411), 그 반대쪽에 위치하는 부분(415), 그리고 양자를 연결하는 목 부분(413)을 포함할 수 있다. 목 부분(413)은 그 양측에 위치하는 부분(411, 415)보다 직경이 작은 목 형태로 형성될 수 있다. 목 부분(413)은 로드 형태의 제1 아크 유도 컨택(110)의 단면과 동일한 형상을 가질 수 있으며 약간 큰 크기를 가질 수 있다.

가스 분사 노즐(400)은 제2 아크 유도 컨택(210)과 함께 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 가스 분사 노즐(400)은 이동 하우징(220)의 플랜지부(223)에 체결됨으로써 제2 아크 유도 컨택(210)과 함께 이동하도록 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기는 아크 길이 제한 컨택(500)을 구비한다. 아크 길이 제한 컨택(500)은 제2 아크 유도 컨택(210)으로부터 이격되도록 배치되고 제2 아크 유도 컨택(210)의 이동 시에 함께 이동하도록 구성된다. 아크 길이 제한 컨택(500)은 가스 분사 노즐(400)의 끝단에 체결됨으로써 이동 하우징(220)의 이동 시에 제2 아크 유도 컨택(210)과 함께 이동될 수 있다.

그리고 아크 길이 제한 컨택(500)은 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 최대한 멀어진 경우에 제2 컨택 쪽의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)을 지나친 지점에 위치하도록 구성된다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 일정 정도 이상 멀어진 경우에 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)보다 제2 아크 유도 컨택(210)에 보다 가깝게 위치하게 된다. 이러한 구조에 의해 아크 길이 제한 컨택(500)은 전기 차단 과정에서 발생하는 아크 길이를 제한할 수 있게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.

한편 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 하우징 (130)의 일측에 가이드 관(140)이 구비될 수 있다. 가이드 관(140)은 도 1에 도시된 바와 같은 연결부(131)에 의해 제1 하우징(130)에 연결될 수 있다.

아크 길이 제한 컨택(500)은 도 1과 같은 통전 상태에서 가이드 관(140)의 끝단부에 위치하도록 배치될 수 있으며, 아크 길이 제한 컨택(500)에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

아크 길이 제한 컨택(500)은 가스 분사 노즐(400)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 가스 분사 노즐(400)의 선단에 결합될 수 있다.

도 2를 참조하면, 아크 길이 제한 컨택(500)은 제1 아크 유도 컨택(110)이 삽입되는 관통공(511)을 형성하는 축 방향 연장부(510)를 포함할 수 있다. 축 방향 연장부(510)는 제2 아크 유도 컨택(210)의 이동 방향, 즉 축 방향(도 1에서 X축 방향)으로 연장되어 형성되며, 관통공(511)은 축방향으로 연장되어 형성된다.

한편, 아크 길이 제한 컨택(500)은 복수의 반경 방향 연장부(530)를 포함할 수 있다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 아크 길이 제한 컨택(500)의 축 방향 연장부(510)는 가스 분사 노즐(400) 내에 배치되며, 반경 방향 연장부(530)는 축 방향 연장부(530)의 끝단에서 반경 방향(도 1에서 Y축 방향)으로 연장되어 가스 분사 노즐(400)에 연결될 수 있다. 이때 복수의 반경 방향 연장부(530)는 그 사이로 소호 가스가 이동할 수 있도록 서로 이격 되도록 형성된다. 이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 소호 가스가 아크 길이 제한 컨택(500)의 축 방향의 관통공(511) 및 복수의 반경 방향 연장부(530) 사이의 공간을 통해서 이동할 수 있다.

그리고 아크 길이 제한 컨택(500)의 축 방향 연장부(510)에는 가스 이동 구멍(513)이 형성될 수 있다. 가스 이동 구멍(513)을 통해서 축 방향 연장부(530)의 내외측으로 소호 가스가 이동할 수 있게 되어 소호 가스의 이동이 더욱 원활하게 된다.

한편, 아크 길이 제한 컨택(500)의 축 방향 연장부(530)의 끝단(즉, 제2 아크 유도 컨택(210) 쪽의 끝단)은 상대적으로 큰 내 아크성을 갖는 아크 팁(520)으로 형성될 수 있다. 축 방향 연장부(530)의 끝단에 아크가 형성되기 때문에 이 부분을 상대적으로 내 아크성이 큰 아크 팁(520)으로 형성함으로써 높은 아크 에너지에 의해 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단 부분이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

예를 들어, 아크 팁(520)은 구리와 텅스텐의 함유하는 합금으로 형성될 수 있다. 반면, 아크 팁(520)을 제외한 축 방향 연장부(530)는 구리 재질로 형성할 수 있다. 이와 같이 축 방향 연장부(530)의 전체를 내 아크성 재질로 형성하는 대신에, 아크 팁(520)을 상대적으로 가공이 어렵고 제조 비용이 비싼 내 아크성 재질로 형성함으로써, 제조가 용이해지고 제조 비용이 저감될 수 있다.

아크 길이 제한 컨택(500)은 위에서 설명한 가이드 관(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에서는 전계 완화 쉴드(600)와 컨택 부재(700)가 더 구비될 수 있으며, 아크 길이 제한 컨택(500)은 전계 완화 쉴드(600)와 컨택 부재(700)를 통해서 가이드 관(140)에 전기적으로 연결된다. 그러나 전계 완화 쉴드(600)가 생략되는 경우에는, 아크 길이 제한 컨택(500)은 가이드 관(140)에 직접 전기적으로 연결될 수도 있다. 이러한 구조에 의해 아크 길이 제한 컨택(500)이 제1 하우징(130)에 전기적으로 연결된다.

전계 완화 쉴드(600)는 차단 동작 시 전계를 완화하기 위한 부재이며, 아크 길이 제한 컨택(500)의 반경 방향 연장부(530)에 체결될 수 있다. 이에 따라, 아크 길이 제한 컨택(500)의 반경 방향 연장부(530)가 전계 완화 쉴드(600)에 접촉되어 전기적으로 연결되고, 전계 완화 쉴드(600)는 가이드 관(140)에 접촉되어 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3을 참조하면, 전계 완화 쉴드(600)는 가스 분사 노즐(400)의 일단을 수용할 수 있는 관 형태로 형성될 수 있으며, 알루미늄과 같은 전기 전도성 재질로 형성될 수 있다. 전계 완화 쉴드(600)는 축 방향으로 연장되는 축 방향 연장부(610)를 포함하고, 축 방향 연장부(610)의 끝단에서 반경 방향 외측으로 곡면 형태로 말려서 형성되는 곡면 연장부(620)를 포함할 수 있다. 축 방향 연장부(610) 및 곡면 연장부(620)의 길이 및 형상을 조절함으로써 전계 완화 효과가 얻어지도록 할 수 있다. 전계 완화 쉴드(600)가 전극 간의 전계를 완화함으로써 차단 시 절연파괴(breakdown)를 방지할 수 있다.

한편, 전계 완화 쉴드(600)에는 컨택 부재(700)를 수용하기 위한 수용홈(630)이 구비될 수 있으며, 컨택 부재(700)는 수용홈(630)에 배치되어 전계 완화 쉴드(600)와 가이드 관(140)에 각각 접촉함으로써 양자를 전기적으로 연결할 수 있다. 컨택 부재(700)는 전기 전도성 재질로 형성되는 링 형 스프링일 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 가스 차단기의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같은 통상적인 통전 상태에 있는 경우, 제1 주 컨택(144)과 제2 주 컨택(420)의 접촉에 의해 제1 하우징(130)과 이동 하우징(220) 및 제2 하우징(240)이 전기적으로 연결되는 상태가 유지된다. 이때, 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)도 서로 접촉되는 상태를 유지하면서 전기적으로 연결된다.

한편, 전기 차단 작동이 진행되면, 구동 로드(230)의 작용에 의해 이동 하우징(220)이 축 방향으로 이동하게 되며, 그에 따라 제2 주 컨택(420) 및 제2 아크 유도 컨택(210)도 이동 하우징(220)과 함께 축 방향을 따라 제1 하우징(130)으로부터 멀어지는 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 위에서 설명한 대로, 제1 아크 유도 컨택(110)도 구동로드(111)에 의해 제2 하우징(240)으로부터 멀어지는 방향으로 약간 이동할 수 있다. 이러한 이동에 의해, 제1 주 컨택(144)과 제2 주 컨택(420)이 서로 분리되고 그리고 나서 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)도 분리된다. 이때, 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 분리되면서 양자 사이에 전기 아크가 유도되며 발생된 아크에 의해 소호 가스의 압력이 높아지면서 아크 소호 작용이 시작된다. 도 4는 제1 주 컨택(144)과 제2 주 컨택(420)이 분리되고 또한 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210)이 분리된 상태에서, 제1 아크 유도 컨택(110)과 제2 아크 유도 컨택(210) 사이에 아크가 형성된 것을 보여준다.

제2 아크 유도 컨택(210)의 이동과 함께 아크 길이 제한 컨택(500)도 동일한 양만큼 이동하게 되는데, 아크 길이 제한 컨택(500)의 이동이 도 4의 상태에서 더 진행되게 되면, 제2 아크 유도 컨택(210)을 향하는 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)을 지나치게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)보다 제2 아크 유도 컨택(210)에 더 가깝게 위치하게 된다.

제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)이 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)보다 제2 아크 유도 컨택(210)에 더 가까운 곳에 위치하는 동안에는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 아크 유도 컨택(210)의 끝단과 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111) 사이에 아크가 형성되나, 아킹 시간(arcing time)이 길어져서 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)을 통과하는 순간 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)의 아크가 아크 길이 제한 컨택(500)으로 옮겨지게 된다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501)이 제1 아크 유도 컨택(110)의 끝단(111)을 통과한 시점부터 아크 길이 제한 컨택(500)과 제2 아크 유도 컨택(210) 사이에 아크가 유지되면서 아크 길이가 더 이상 길어지지 않고 유지된다. 이에 따라 아크의 최대 길이가 제2 아크 유도 컨택(210)의 끝단과 아크 길이 제한 컨택(500)의 끝단(501) 사이의 거리로 제한되게 된다. 이와 같이 아크 길이가 제한됨으로써 보다 작은 양의 소호 가스에 의해 소호가 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 아크 길이 제한 컨택은 위에서 설명되었으므로 이에 대한 별도의 설명은 생략한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 아크 길이 제한 컨택은 가스 차단기뿐만 아니라 개폐기 등 아크 길이의 제한의 기술 사상이 적용될 수 있는 다양한 제품에 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 제1 컨택부
110: 제1 아크 유도 컨택
200: 제2 컨택부
210: 제2 아크 유도 컨택
300: 가스 챔버
400: 가스 분사 노즐
500: 아크 길이 제한 컨택
600: 전계 완화 쉴드

Claims

제1 아크 유도 컨택을 구비하는 제1 컨택부,
상기 제1 아크 유도 컨택에 접촉하는 상태 또는 상기 제1 아크 유도 컨택으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 상기 제1 아크 유도 컨택에 대해 상대 이동 가능하도록 형성되는 제2 아크 유도 컨택을 구비하는 제2 컨택부,
상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택의 분리 시에 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택 사이에 생성되는 아크를 소호하기 위한 소호 가스를 저장하는 가스 챔버,
전기 절연 재질로 형성되어 소호 가스의 분사 통로를 형성하는 가스 분사 노즐, 그리고
상기 제2 아크 유도 컨택으로부터 이격되도록 배치되어 상기 제2 아크 유도 컨택의 이동 시에 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되며 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 가장 멀어진 경우에 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단이 상기 제1 아크 유도 컨택의 끝단을 지나친 지점에 위치하도록 구성되는 아크 길이 제한 컨택을 포함하는 가스 차단기.
제1항에서,
상기 가스 분사 노즐은 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되고,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 가스 분사 노즐에 고정되는 가스 차단기.
제1항에서,
상기 제1 아크 유도 컨택은 로드 형태로 형성되며,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제1 아크 유도 컨택이 삽입되는 관통공을 형성하는 축 방향 연장부를 포함하는 가스 차단기.
제3항에서,
상기 축 방향 연장부에는 상기 소호 가스의 이동을 위한 가스 이동 구멍이 형성되는 가스 차단기.
제3항에서,
상기 축 방향 연장부는 상기 가스 분사 노즐 내에 배치되며,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 축 방향 연장부에서 반경 방향으로 연장되어 상기 가스 분사 노즐에 연결되는 복수의 반경 방향 연장부를 더 포함하고,
상기 복수의 반경 방향 연장부는 그 사이로 상기 소호 가스가 이동할 수 있는 서로 이격되는 가스 차단기.
제3항에서,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단에 형성되며 상대적으로 큰 내 아크성을 갖는 아크 팁을 구비하는 가스 차단기.
제5항에서,
상기 아크 팁은 구리와 텅스텐을 함유하는 합금으로 형성되는 가스 차단기.
제1항에서,
상기 제1 컨택부는 상기 제1 아크 유도 컨택에 전기적으로 연결되는 전기 전도성의 가이드 관을 포함하는 가스 차단기.
제8항에서,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 가이드 관에 전기적으로 연결되며,
상기 아크 길이 제한 컨택은 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 접촉하는 있는 상태에서 상기 제1 아크 유도 컨택에 접촉하도록 구성되는 가스 차단기.
제9항에서,
상기 아크 길이 제한 컨택에 전기적으로 연결되어 전계 완화 작용을 하는 전계 완화 쉴드를 더 포함하는 가스 차단기.
제10항에서,
상기 전계 완화 쉴드는 상기 아크 길이 제한 컨택에 연결되는 상태로 상기 가스 분사 노즐과 상기 가이드 관 사이에 게재되는 가스 차단기.
제10항에서,
상기 전계 완화 쉴드는 축 방향으로 연장되는 축 방향 연장부 및 상기 축 방향 연장부의 끝단에서 반경방향 외측으로 곡면으로 연장되어 형성되는 곡면 연장부를 포함하는 가스 차단기.
제10항에서,
상기 전계 완화 쉴드와 상기 관 부재 사이에 게재되어 상기 전계 완화 쉴드 및 상기 관 부재에 각각 접촉하여 전기적으로 연결되는 컨택 부재를 더 포함하는 가스 차단기.
제1 아크 유도 컨택을 포함하는 제1 컨택부, 그리고 상기 제1 아크 유도 컨택과 접촉하는 상태 또는 상기 제1 아크 유도 컨택으로부터 분리된 상태가 될 수 있도록 상기 제1 아크 유도 컨택에 대해 상대 이동 가능하도록 형성되는 제2 아크 유도 컨택을 구비하는 제2 컨택부 사이의 아크 길이를 제한하기 위한 아크 길이 제한 컨택으로서,
상기 제2 아크 유도 컨택으로부터 이격 되도록 배치되어 상기 제2 아크 유도 컨택의 이동 시에 상기 제2 아크 유도 컨택과 함께 이동하도록 구성되며 상기 제1 아크 유도 컨택과 상기 제2 아크 유도 컨택이 가장 멀어진 경우에 상기 제2 아크 유도 컨택 쪽의 끝단이 상기 제1 아크 유도 컨택의 끝단을 지나친 지점에 위치하도록 구성되는 아크 길이 제한 컨택.
제14항에서,
상기 제1 아크 유도 컨택이 삽입되는 관통공을 형성하는 축 방향 연장부, 그리고
상기 축 방향 연장부에서 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 연장부를 포함하는 아크 길이 제한 컨택.
제15항에서,
상기 반경 방향 연장부는 복수로 구비되며 서로 이격되는 아크 길이 제한 컨택.
제15항에서,
상기 축 방향 연장부는 상대적으로 큰 내 아크성을 갖는 아크 팁을 구비하는 아크 길이 제한 컨택.
제17항에서,
상기 아크 팁은 구리와 텅스텐을 함유하는 합금으로 형성되는 아크 길이 제한 컨택.