KR101514206B1 - 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차단기가 고장전류를 차단하는 과정에서 차단해야 할 전류의 크기가 자동적으로 감소되도록 함으로써, 전류 차단을 용이하게 하고, 감소된 차단전류로 인해 아크 에너지로 감소시켜 극간(접점)의 절연회복 성능을 획기적으로 향상시킨 차단기에 관한 것이다.
본 발명은 아크와 직접적으로 접촉하지 않으면서 저항체를 이용하여 아크 에너지를 저감시킬 수 있는 새로운 형태의 아크 에너지 저감수단을 구현함으로써, 차단기 동작 중에 자체적으로 또 자동적으로 차단전류를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 아크접점 사이의 절연가스 오손을 작게 하여 절연성능 저하를 감소시킬 수 있는 등 차단기의 차단성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기를 제공한다.

Description

아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기{Circuit breakers employed an arc energy decreasing device}
본 발명은 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차단기가 고장전류를 차단하는 과정에서 차단해야 할 전류의 크기가 자동적으로 감소되도록 함으로써, 전류 차단을 용이하게 하고, 감소된 차단전류로 인해 아크 에너지로 감소시켜 극간(접점)의 절연회복 성능을 획기적으로 향상시킨 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 전력계통에 고장이 발생할 경우, 고장전류를 차단하고 전력설비를 보호하기 위하여 차단기(Circuit Breaker)가 사용된다.
보통 초고전압 차단기에서 고장전류에 의해 두 전기접점 간에 발생하는 아크를 소호하기 위한 원리는 다음과 같다.
기본적으로 절연가스를 차단기 내에 고압으로 충진한 상태에서 고장전류에 의한 아크가 발생하면, 절연가스를 매우 높은 압력으로 압축하여 아크에 직접 강력하게 분사함으로써 아크를 소호하게 된다.
여기서, 절연가스로는 SF6 가스가 널리 사용되고 있으며, 이는 화학적으로 매우 안정된 분자구조를 가지기 때문에 높은 절연파괴강도를 가진다.
이러한 특성 때문에 SF6 절연가스는 고전압설비의 절연매체로 널리 사용되고 있고, 또한 아크 방전을 소멸시키는 아크 소호 성능이 우수하여 차단기의 아크 소호 매질로 널리 사용되고 있다.
이러한 가스 차단기는 한국 공개특허 10-2002-0015896호, 한국 공개특허 10-2005-0093565호, 한국 등록특허 10-1040592호 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다.
종래의 가스 차단기에서 고장전류를 차단하는 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1a 내지 1d에 도시한 바와 같이, 전력계통이 정상적인 상태에 있는 경우, 차단기에 흐르는 전류 경로를 고정 주접점(10) 및 가동 주접점(11)을 통한 경로와 고정 아크접점(12) 및 가동 아크접점(13)을 통한 경로로 나누어져 전류 인입/인출부(14a)에서 합쳐져 흐르게 된다(1a).
정상적으로 운영되던 계통에 고장이 발생한 경우(도 2의 ⓐ시점), 차단기는 정격전류 이상의 고장전류를 감지하고 고장전류 차단 동작을 시작한다.
고장전류를 차단하기 위해 우선 가동부에 해당하는 주노즐(15), 제2노즐(16), 가동 주접점(11), 가동 아크접점(13), 압축 실린더(17)가 움직인다(1b).
이렇게 가동부가 움직임에 따라 주접점이 먼저 분리되고, 그에 따라 전류 경로는 도 1b처럼 아크접점을 통한 경로만 남게 된다.
가동부가 계속 움직임에 따라 아크접점마저 분리되고(도 2의 ⓑ시점), 아크접점 사이에는 아크가 발생하게 된다(1c).
또한, 가동부가 움직임에 따라 압축 실린더(17)에 있는 절연가스(보통 SF6 가스)가 압축되어 아크로 분사된다.
최종적으로 압축된 가스가 아크로 분사되면서 아크는 소호되고, 전류는 차단된다(도 2의 ⓒ시점).
전류가 차단되자마자 과도회복전압(Transient Recovery Voltage;TRV)이 아크접점 사이에 인가되고, 아크접점 사이의 절연성능이 양호한 경우에는 차단에 성공하고(1d), 그렇지 않은 경우에는 절연파괴가 일어나서 차단에 실패하게 된다.
여기서, 미설명 부호 18은 피스톤을 나타낸다.
위에서 설명한 바와 같이 차단기의 차단성능은 차단전류의 크기에 따라 절대적으로 결정된다.
차단전류의 크기에 따라 아크 에너지(차단전류와 아크전압의 곱으로 표시)가 결정되며, 아크 에너지에 따라 아크접점 사이의 절연가스의 오손이 결정된다.
결국 차단전류가 작으면 작을수록 전류차단도 쉽고, 아크접점 사이의 오손도 작아서 절연회복도 쉽게 된다는 것이다.
하지만, 현재의 차단기로는 차단전류의 크기를 자체적으로 감소시키는 것이 거의 불가능하다.
이와 같은 점을 고려하여 미국특허 04553008호, 한국공개특허 10-2008-0086244호에서는 저항체를 이용하는 차단기를 제시하고 있다.
그러나, 이러한 차단기는 아크접점에 저항체를 직접 삽입한 구조로서, 아크에 직접 노출됨으로써 손상되거나 파손된 우려가 있고, 대단히 큰 아크 에너지를 견딜 수 있는 열적 내력을 보유한 저항체 제작이 불가능하며, 약 5회 정도 고장전류 차단 동작 후에는 아크접점이 폐기되는 소포품으로 경제적 부담이 큰 관계로 실질적으로 구현되기 어려운 것이었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 아크와 직접적으로 접촉하지 않으면서 저항체를 이용하여 아크 에너지를 저감시킬 수 있는 새로운 형태의 아크 에너지 저감수단을 구현함으로써, 차단기 동작 중에 자체적으로 또 자동적으로 차단전류를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 아크접점 사이의 절연가스 오손을 작게 하여 절연성능 저하를 감소시킬 수 있는 등 차단기의 차단성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기는 고정부로서 중심의 고정 아크접점과 외곽의 고정 주접점을 가지는 전류 인입/인출부와, 가동부로서 선단부에 있는 중심의 가동 아크접점 및 제2노즐과 외곽의 주노즐 및 가동 주접점을 가지는 압축 실린더와, 상기 압축 실린더의 내부에 위치되는 피스톤 등을 포함하는 한편, 특히 저항체를 가지면서 고정부의 피스톤측에 인접하여 선단부를 통해 고정되는 저항체 취부단자와, 가동부로서 압축 실린더와 함께 이동가능하고 저항체 취부단자에 있는 저항체와 접촉가능한 전류 인출/인입부를 더 포함하는 구조로 이루어진다.
따라서, 상기 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기는 아크와 직접적으로 접촉하지 않는 구조를 이루는 저항체를 이용하여 아크 에너지를 저감시킬 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 저항체는 저항체 취부단자의 길이방향을 따라 배열되는 여러 개로 이루어지고, 뒷쪽으로 갈수록 상대적으로 저항값이 큰 저항체가 배열될 수 있거나, 또는 동일한 저항값을 가지는 여러 개의 저항체가 배열될 수 있다.
그리고, 상기 저항체의 길이는 차단기의 동작속도 또는 전체 스크로크 길이와 목표 차단시점을 고려하여 설정될 수 있으며, 또 상기 전류 인출/인입부의 이동 전 초기 위치에서부터 저항체와 접촉하는 시작점까지의 길이는 주접점의 이격거리를 고려하여 설정될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 아크 에너지를 채용한 차단기는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 차단기 동작 중에 차단전류를 자체적으로 또한 자동적으로 감소시킬 수 있다.
둘째, 감소된 차단전류에 의해 발생되는 아크가 작고, 아크 에너지도 작아 아크접점 사이의 절연가스의 오손을 작게 할 수 있으며, 이렇게 아크접점 사이의 오손이 작기 때문에 절연성능 저하를 감소시킬 수 있고, 전류차단 후의 과도회복전압에 훨씬 더 잘 견딜 수 있는 등 궁극적으로 차단기의 차단성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
셋째, 저항체 및 AEDD가 아크에 직접 노출되지 않을 뿐만 아니라, 커다란 열적용량도 요구되지 않으므로 실제 구현이 가능하며, 특히 차단기의 고장전류 차단동작 횟수와 관계없이 한번 제작하면 해체 후 제조립하여 반영구적으로 사용할 수 있다.
도 1a 내지 1d는 종래 차단기의 고장전류 차단 동작을 나타내는 단면도
도 2는 종래 차단기에서 고장전류 발생 시점 및 고장전류 차단 시점을 나타내는 그래프
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기를 나타내는 단면도
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기의 고장전류 차단 동작을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기에서 고장전류 발생 시점과 고장전류 차단 시점을 나타내는 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기에서 전류 인출/인입부 지지구조를 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기는 전력계통 이상 시 이동가능한 가동부로서 압축 실린더(17)를 포함하며, 상기 압축 실린더(17)의 선단부에는 실린더 축선을 따라 중심부에 배치되는 가동 아크접점(13) 및 그 바깥둘레의 제2노즐(16)이 장착되고, 선단부 외곽쪽으로는 가동 주접점(11) 및 주노즐(15)이 장착된다.
즉, 상기 압축 실린더(17)의 선단부에는 중심쪽에서부터 동심원을 이루면서 외곽쪽으로 가동 아크접점(13), 제2노즐(16), 주노즐(15) 및 가동 주접점(11)이 차례로 배치되는 구조로 장착된다.
그리고, 상기 압축 실린더(17)의 내부에는 절연가스로서 SF6 가스가 채워져 있게 된다.
또한, 상기 압축 실린더(17)의 내부 후단부에는 그 위치가 고정되어 있는 피스톤(18)이 동심구조로 배치되며, 이에 따라 압축 실린더(17)의 내부는 가동부 이동 시 움직이지 않고 위치를 고수하고 있는 피스톤(18) 사이에 갇혀진 공간 형태를 이루게 된다.
여기서, 가동부 이동 시 압축 실린더(17)의 내부에 채워지는 SF6 가스가 아크 발생부위로 이동되도록 하는 방식은 종래와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 전력계통 고장 시 서로 분리되면서 아크를 발생시키는 고정 아크접점(12)이 마련되고, 이때의 고정 아크접점(12)은 전류 인입/인출부(14a)의 후단부 중심쪽에 장착되어 압축 실린더(17)에 있는 가동 아크접점(13)과 연결된다.
또한, 상기 전류 인입/인출부(14a)의 후단부 외곽쪽에는 고정 주접점(10)이 장착되며, 상기 고정 주접점(10)은 압축 실린더(17)에 있는 가동 주접점(11)과 연결된다.
여기서, 상기 고정 아크접점의 후단측 연결 및 지지구조, 가동부의 이동구조 및 이동방식 등은 종래의 차단기와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
특히, 고장전류 차단 시 차단해야 할 전류의 크기를 감소시키는 수단으로 저항체(19)가 마련되고, 이때의 저항체(19)는 저항체 취부단자(20)의 바 형태의 몸체상에 부착식 등으로 고정되거나 일체 형성되는 구조를 이루게 된다.
이러한 저항체(19)를 가지는 저항체 취부단자(20)는 그 선단부를 통해 압축 실린더(17)의 후단부, 예를 들면 실린더 축선을 따라 배치되는 로드부분의 후단부에 고정되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 저항체 취부단자(20)의 선단부는, 차단기 작동 전 상태에서, 압축 실린더(17)의 내부에 있는 피스톤(18)의 내측에 인접하여 위치되므로서, 저항체 취부단자(20)측과 피스톤(18)측으로 이어지는 정상상태에서의 전류 경로가 확보될 수 있게 된다.
그리고, 상기 압축 실린더(17)의 이동 시 함께 움직이는 가동부로서, 관 형태의 전류 인출/인입부(14b)가 마련되고, 상기 전류 인출/인입부(14b)는 압축 실린더(17)의 뒷쪽으로 위치되면서 저항체 취부단자(20)의 바 형태 몸체 바깥 둘레에 동심원상으로 배치됨과 더불어 그 선단부를 통해 저항체 취부단자(20)에 있는 저항체(19)와 접촉가능한 구조로 설치된다.
즉, 상기 전류 인출/인입부(14b)의 이동 시 전류 인출/인입부(14b)의 선단부가 저항체 취부단자(20)의 몸체 바깥 둘레면과 접촉하면서 뒷쪽으로 이동하게 되므로, 결국 저항체 취부단자(20)에 있는 저항체(19)와도 접촉될 수 있게 된다.
또한, 상기 저항체 취부단자(20)의 선단부에는 취부단자 축선을 따라 나란한 다수의 열가스 배출구(21)가 형성되어 있어서, 이곳을 통해 압축 실린더(17)의 내부 열가스가 밖으로 배출될 수 있게 된다.
여기서, 상기 전류 인출/인입부(14b)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 부싱(22)의 도체와 슬라이딩 형태로 접촉되어 전류를 흘려주게 되고, 이때의 전류 인출/인입부(14b)의 끝단은 절연로드(23)와 연결되어 차단동작에 따라 오픈했다가 클로즈하는 방식으로 동작될 수 있게 된다.
특히, 상기 저항체(19)는 일정한 저항값을 가지는 세라믹 등과 같은 소재로 이루어질 수 있으며, 이러한 저항체(19)는 저항체 취부단자(20)의 몸체상에서 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배열되는 여러 개로 이루어질 수 있게 된다.
즉, 저항의 갑작스러운 변화로 써지가 발생할 수 있는 요인을 없애기 위하여 여러 개의 저항체로 분할하여 써지 발생의 가능성을 저감시킬 수 있게 된다.
다른 예로서, 상기 저항체(19)는 소정의 길이를 가지는 단일체 형태로도 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 복수 개로 이루어진 저항체(19)의 경우, 저항체 취부단자(20)의 뒷쪽으로 갈수록, 즉 취부단자 선단쪽에서 후단쪽으로 갈수록 상대적으로 저항값이 큰 것이 배열될 수 있게 된다.
즉, 선단쪽에 배열되는 저항체(19)의 저항값이 가장 작고 뒷쪽으로 배열되는 것일수록 점차적으로 큰 저항값을 가질 수 있게 된다.
바람직한 예로서, 상기 저항체(19)의 경우, 동일한 저항값을 가지는 여러 개가 일정간격으로 배열되어 있는 형태로 이루어질 수 있게 된다.
예를 들면, 작은 저항값으로 전체적으로 고루 분포시킬 수 있는데, 열 내력이 우수한 약 0.25Ωm의 저항값을 가지는 세라믹 저항체 4개를 배열하는 경우에 이론적으로 전류는 약 1,000,000배 흐르기 어렵다.
또한, 차단기 정상상태에서, 상기 전류 인출/인입부(14b)의 이동 전 초기 위치에서부터 저항체(19)와 접촉하는 시작점까지의 길이는 주접점의 이격거리를 고려하여 설정될 수 있게 된다.
즉, 가동 주접점(11)과 고정 주접점(10)이 떨어지는 길이를 고려해서 저항체(19), 예를 들면 가장 앞쪽에 위치되는 저항체(19)와 전류 인출/인입부(14b)가 접촉하는 길이(Lm)을 설정할 수 있다.
예를 들면, 가동 주접점(11)과 고정 주접점(10)의 중첩길이(서로 겹쳐져 있는 길이를 Lo라 하면, Lm을 Lo보다 길게 하여 전류 인출/인입부(14b)가 저항체(19)와 접촉하기 전에 주접점들이 분리되어 저항체(19)에 의해 감소된 고장전류를 아크접점쪽으로만 흐르도록 유도할 수 있다.
이렇게 함으로써 고장전류에 의한 아크 에너지를 아크접점쪽에서만 부담시켜 아크에 의한 접점의 손상을 아크접점으로만 국한시킬 수 있다.
즉, Lm의 길이를 Lo의 길이보다 길게 하여 주접점의 수명을 연장시킬 수 있다.
그리고, 상기 저항체(19)의 길이, 즉 배열되어 있는 복수 개의 저항체의 전체 길이는 차단기의 동작속도 또는 전체 스크로크 길이와 목표 차단시점을 고려하여 설정될 수 있게 된다.
즉, 저항체(19)의 길이(Lr)는 차단기의 동작속도(또는 전체 스트로크 길이)와 목표 차단시점을 고려해서 결정할 수 있으며, 전류의 주파수와 차단기의 동작속도를 고려하여 저항체 길이(Lr)를 결정할 수 있게 된다.
예를 들면, 전류의 주파수가 60Hz이고, 차단기의 동작속도가 5m/s라 한다면, 또한 아크접점 분리 시까지 전류감소의 효과를 반주기만 얻겠다고 한다면, 반주기는 8.3ms이므로, Lr = 8.3ms×5m/s = 41.5mm가 된다.
따라서, 이와 같이 구성되는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기의 고장전류 차단 동작을 나타내는 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 여기서는 정상상태의 전류경로를 보여준다.
정상상태에서의 전류경로는 종래의 차단기와 동일하다.
전류는 저항체(19)를 통하지 않고 가동 주접점(11) 및 고정 주접점(10)와 가동 아크접점(13) 및 고정 아크접점(12)을 통하는 경로를 가진다.
즉, 전류는 전류 인출/인입부(14b)가 저항체(19)와 접촉하지 않는 이상 저항체(19)를 통하지 않고, 가동 주접점(11) 및 고정 주접점(10)과 가동 아크접점(13) 및 고정 아크접점(12)을 통하는 경로를 가진다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 여기서는 고장상태에서 주접점이 분리된 시점에서의 전류경로를 보여준다.
종래의 차단기와 마찬가지로 주접점이 분리된 직후까지는 종래의 차단기와 전류경로가 동일하다.
즉, 종래의 차단기와 마찬가지로 주접점이 분리된 후라도 전류 인출/인입부(14b)가 저항체(19)와 접촉하지 않는 이상 전류는 저항체(19)를 통하지 않고 아크접점을 통해 흐르는 종래의 차단기와 전류경로가 동일하다.
이렇게 함으로써 혹시 발생할 수 있는 주접점의 손상을 방지할 수 있다.
가동 아크접점(13)이 저항체(19)와 접촉하지 전까지의 길이는 위에서 설명한 바와 같이 주접점이 떨어지는 길이를 고려하여 결정할 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 여기서는 고장상태에서 아크접점이 분리되기 전의 전류경로를 보여준다.
가동 아크접점(13)이 저항체(19)와 접촉하기 시작(도 5의 ⓓ 시점)하면서 전류경로는 저항체(19)를 통할 수 밖에 없다.
이에 따라, 저항체(19)를 통하는 전류는 감소하기 시작하며, 전류감소의 크기(도 5의 <I>)는 저항체(19)의 저항율에 의해 결정될 수 있다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 여기서는 고장상태에서 아크접점이 분리되어 아크가 발생하는 시점에서의 전류경로를 보여준다.
가동 아크접점(13)과 고정 아크접점(12)이 분리되더라도 저항체(19)를 통한 전류는 매우 작기 때문에 아크접점 사이에서 발생하는 아크는 매우 작게 된다.
따라서, 이렇게 작은 전류 때문에 아크에너지도 작게 되고, 결국 작은 아크에너지 때문에 극간(아크접점 사이)의 절연가스 오손도 크게 감소될 수 있게 된다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 여기서는 고장전류가 차단되고 과도회복전압이 인가되어 차단에 성공한 시점을 보여준다.
고장전류가 차단되고(도 5의 ⓒ' 시점), 과도회복전압이 걸리더라도 극간의 가스 오손이 매우 작기 때문에 극간의 절연성능은 종래의 차단기와 비교할 수 없을 정도로 크게 향상되어 절연회복이 쉽게 이루어질 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 아크와 직접적으로 접촉하지 않는 저항체를 이용하여 아크에너지를 저감시킬 수 있는 방식을 구현함으로써, 차단기 동작 중 차단전류을 자체적으로 또 자동적으로 차단할 수 있음은 물론, 감소된 차단전류에 의해 발생하는 아크가 작고, 아크에너지도 작아 아크접점 사이의 절연가스의 오손을 작게 할 수 있다.
따라서, 아크접점 사이의 오손이 작기 때문에 절연성능 저하를 감소시킬 수 있고, 전류차단 후의 과도전압회복에 훨씬 더 잘 견딜 수 있으며, 궁극적으로 차단기의 차단성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
10 : 고정 주접점 11 : 가동 주접점
12 : 고정 아크접점 13 : 가동 아크접점
14a : 전류 인입/인출부 14b : 전류 인출/인입부
15 : 주노즐 16 : 제2노즐
17 : 압축 실린더 18 : 피스톤
19 : 저항체 20 : 저항체 취부단자
21 : 열가스 배출구 22 : 부싱
23 : 절연노드

Claims (5)

  1. 고정부로서 중심의 고정 아크접점(12)과 외곽의 고정 주접점(10)을 가지는 전류 인입/인출부(14a)와, 가동부로서 압축 실린더(17)의 선단부에 있는 중심의 가동 아크접점(11) 및 제2노즐(16)과 외곽의 주노즐(15) 및 가동 주접점(11)을 가지는 압축 실린더(17)와, 상기 압축 실린더(17)의 내부에 위치되는 피스톤(18)을 포함하는 차단기에 있어서,
    저항체(19)를 가지면서 고정부의 피스톤(18)측에 인접하여 선단부를 통해 고정되는 저항체 취부단자(20)와, 가동부로서 압축 실린더(17)와 함께 이동가능하고 저항체 취부단자(20)에 있는 저항체(19)와 접촉가능한 전류 인출/인입부(14b)를 더 포함하며,
    상기 저항체(19)를 가지는 저항체 취부단자(20)의 선단부는 압축 실린더(17)의 후단부인 로드부분의 후단부에 고정되는 구조로 설치되는 동시에 상기 저항체 취부단자(20)의 선단부는 차단기 작동 전 상태에서 압축 실린더(17)의 내부에 있는 피스톤(18)의 내측에 인접하여 위치되어, 아크와 직접적으로 접촉하지 않는 저항체(19)를 이용하여 아크에너지를 저감시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항체(19)는 저항체 취부단자(20)의 길이방향을 따라 배열되는 여러 개로 이루어지고, 뒷쪽으로 갈수록 상대적으로 저항값이 큰 저항체가 배열되는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항체(19)는 저항체 취부단자(20)의 길이방향을 따라 배열되는 여러 개로 이루어지고, 동일한 저항값을 가지는 여러 개의 저항체가 배열되는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항체(19)의 길이는 차단기의 동작속도 또는 전체 스크로크 길이와 목표 차단시점을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 인출/인입부(14b)의 이동 전 초기 위치에서부터 저항체(19)와 접촉하는 시작점까지의 길이는 주접점의 이격거리를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 저감장치를 채용한 차단기.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06290689A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Toshiba Corp 高速再閉路接地開閉器
WO2005062326A1 (en) * 2003-12-15 2005-07-07 Southern States, Llc Capacitor switch with internal retracting impedance contactor
KR20080086244A (ko) * 2007-03-22 2008-09-25 한국전기연구원 저항체를 삽입한 아크 접점을 채용한 차단기
KR20100135599A (ko) * 2009-06-17 2010-12-27 엘에스산전 주식회사 조작에너지가 저감된 가스절연 차단기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06290689A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Toshiba Corp 高速再閉路接地開閉器
WO2005062326A1 (en) * 2003-12-15 2005-07-07 Southern States, Llc Capacitor switch with internal retracting impedance contactor
KR20080086244A (ko) * 2007-03-22 2008-09-25 한국전기연구원 저항체를 삽입한 아크 접점을 채용한 차단기
KR20100135599A (ko) * 2009-06-17 2010-12-27 엘에스산전 주식회사 조작에너지가 저감된 가스절연 차단기

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