KR101535161B1 - 가스 절연 스위치기어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치기어의 하우징 내에 압력 경감 수단을 구비한, 적어도 2개의 스위치기어 패널이 (서로) 인접하게 배치되는 경우의 중전압 또는 고전압용 가스 절연 스위치기어에 관한 것이다. 발생하는 플라즈마의 압력을 매우 신속하고 효율적으로 저감하는, 저비용이지만 고기능 효율로 건설적인 해법을 생성하기 위해, 하우징 또는 컴파트먼트의 후방측에 압력 경감 장치(4)가 배치되며, 압력 경감 장치(4)는 가이드 수단(5)에 대응하며, 이 가이드 수단(5)은 빠져나가는 플라즈마(3)의 경우에 먼저 바닥부쪽 방향으로 안내하며, 상기 플라즈마는 분할 또는 분산 수단(6)에 의해 상기 바닥부로부터 2개 이상의 패널의 후방측 위로 분할 또는 분산된다.

Description

가스 절연 스위치기어{GAS INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 스위치기어의 하우징 또는 스위치기어의 컴파트먼트(compartment) 내에 압력 경감 수단을 구비한, 적어도 2개의 스위치기어 패널이 (서로) 인접하게 배치된 경우의 중전압 또는 고전압용 가스 절연 스위치기어에 관한 것이다.

스위치기어에 있어서 내부 고장(내부 아크: internal arc)에 대한 보호는 매우 중요하다. 설계 및 표준에 따른 측면 설치에 따라, 이러한 보호는 전방측, 좌측, 우측, 및 후방측의 상이한 영역에 제한될 수 있다. 후방측을 보호하는 알려진 해법은:

- 패널 단위로 설계된 개별 수직 후면 플라즈마 덕트(plasma duct). 플라즈마는 천장으로 안내된다.

- 플라즈마의 공통 출구와 수평으로 연결된 플라즈마 덕트.

두 해법 모두의 경우에, 플라즈마가 덕트를 빠져나가기 전에 플라즈마를 냉각하기 위해 흡수체(absorber)가 사용될 수 있다. 이는 다음과 같은 단점을 초래한다:

- 덕트의 제한된 체적 내의 높은 압력 및 천장의 반사된 플라즈마의 위험성. 플라즈마 흡수체가 사용될 때, 이는 해법의 소요 비용을 상당히 증대시킨다.

- 덕트는 고압에 견딜 수 있어야 하고 연결점 사이에는 어떠한 플라즈마도 내뿜어지지 않아야 하기 때문에, 덕트는 패널들 사이에서 고품질로 조립되어야 한다.

상이한 패널 타입에 대해, 덕트의 편차는 꽤 커질 수 있다.

공통적인 단점은, 수평 및/또는 수직 방향으로 자유로운 공기 이동이 존재하지 않기 때문에 덕트가 밀봉부(encapsulations)의 열전달을 제한한다는 것이다. 이는 스위치기어의 최대 공칭 전류를 제한한다.

알려진 해법은 대부분 패널 지향적인 해법이며, 이는 덕트가 하나의 패널에 대해 크기가 정해지며 횡단면은 패널의 크기와 관련됨을 의미한다.

따라서, 본 발명의 목적은 이들 단점을 극복하고 저비용이지만 고기능 효율로 건설적인 해법을 생성하는 것이며, 이는 발생하는 플라즈마의 압력을 매우 신속하고 효율적으로 저감하게 된다.

본 발명에 따르면, 가스 절연 스위치기어에는 하우징 또는 컴파트먼트의 후방측에 배치되며 가이드 수단에 대응하는 압력 경감 장치가 제공되며, 상기 가이드 수단은 빠져나가는 플라즈마의 경우에 먼저 바닥부 방향으로 안내하고, 플라즈마는 분할 또는 분산 수단에 의해 바닥부로부터 2개 이상의 패널의 후방측 위로 분할 또는 분산된다.

바람직하게는, 스위치기어 하우징의 후방측에 하우징 또는 컴파트먼트 (패널) 후방측으로부터 소정 거리에 커버로서 금속판(metal sheet)이 배치되며, 그에 따라 커버와 후방측 사이에는 개재 공간(interspace)이 존재하며, 이곳에는 분할 및/또는 분산 수단이 배치된다.

그래서, 플라즈마는 패널의 후방측에 있는 압력 경감 장치의 위로 빠져나간다. 그리고 나서 플라즈마는 바닥부 또는 천장 쪽으로 전향(轉向)된다. 따라서, 가장 용이한 실시예에서, 바닥부는 그 자체가 복수의 패널의 후방측 영역 위로 플라즈마의 분산을 발생시키는 가이드 또는 전향 수단이다. 그에 따라 플라즈마는 더욱 더 압력이 저감됨으로써, 매우 효과적이게 된다.

다른 실시예는, 플라즈마를 그 방향의 개재 공간의 상단부 쪽으로 반사하기 위해 개재 공간의 바닥부는 폐쇄되어 있다. 따라서, 플라즈마는 패널의 아래로 해서 패널의 전방측 쪽으로 빠져나갈 수 없다.

본 발명의 의도하는 바는, 커버로부터 멀리 떨어진 상단부에서 플라즈마를 안내하기 위해, 개재 공간의 상단부에 추가적인 플라즈마 전향판(deflector)이 배치된다.

이를 위해, 플라즈마가 결국에는 도 1에 도시된 바와 같이 빠져나가도록, 전향판은 바람직하게는 상부 수직 위치로부터 20°내지 70°사이의 각도로 배치된다.

압력 경감 장치는 스위치기어의 고전압 또는 중전압 장비 컴파트먼트에 배치되는 것이 바람직한데, 이는 스위치기어의 이 컴파트먼트가 광 아크(light arc) 및 발생 플라즈마의 근원일 수 있기 때문이다.

신속하고 효과적인 플라즈마의 제거를 위해, 전향판 및/또는 반사 또는 가이드 수단은 접지 전위(ground potential)에 전기 접속된다.

본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있다.

이는 2개 이상의 패널의 후방측 위로 플라즈마의 분산을 발생시키며, 그에 따라 최신의 기술보다 훨씬 더 넓은 영역 위로 플라즈마의 분산이 이루어진다. 이로써, 플라즈마는 훨씬 더 효과적으로 제거되거나, 냉각되거나 또는 압력이 저하된다.

도 1은 가스 절연 스위치기어의 주 측면도.
도 2는 가스 잘연 스위치기어의 주 배면도.

도 1은 측면에서 본 가스 절연 스위치기어의 단면 측면도를 도시한다. 패널에는 고전압 또는 중전압용 스위칭 장치와 같은 고전압 장비를 구비한 컴파트먼트(1)가 배치된다. 일례로서, 내부에서 발생하는 광 아크(light arc: 2)가 도시되어 있으며, 광 아크(2)는 압력 경감 장치 쪽으로 흐르는 플라즈마(3)를 발생시킨다. 광 아크는 컴파트먼트(1) 내부의 압력 증가를 유발하기 때문에, 이는 압력 경감 장치에 크랙을 발생시키며, 그에 따라 플라즈마는 패널의 후방측에 있는 이 압력 경감 장치를 통해 빠져나가게 된다. 플라즈마를 먼저 바닥부 쪽으로 안내하기 위해, 제1의 압력 경감 가이드/반사판 요소(5)가 압력 경감 장치에 배치된다. 그곳으로부터 플라즈마는, 패널의 후방측으로부터 소정 거리로 배치되고 바닥부에서 패널의 후방측 쪽으로 절곡되어 있을 수 있는 금속판 또는 커버(6)에 의해 반사된다. 다른 변형 형태로서, 바닥부 자체가 복수의 패널의 후방측 위로 플라즈마를 분산시키는 전향 또는 가이드 수단이 된다.

이 반사 구역으로부터, 플라즈마는 2개 이상의 패널의 후방측 위로 분산되며, 최종적으로는 금속판(6)의 상단부 쪽으로 증가되며, 이 금속판(6)에는 최종 가이드 수단으로서의 전향판(7)이 배치된다. 이 전향판(7)은 플라즈마를 패널 상부측의 약간 위로 그러나 금속판(6)으로부터는 멀리 전향시키기 위해, 상부측 수직 위치로부터 25°각도로 배치되는 것이 바람직하다.

이 각도는 커버의 수직 위치로부터 측정된다.

도 2는 3개의 패널 전체의 후방측의 배면도를 도시한다. 플라즈마는 바닥부 쪽으로 반사/분산되고 난 후에, 바닥부 측으로부터 반사되어 2개 이상의 패널의 후방측의 후방측 구조 전체의 위로 분산되는 것이 명확하게 도시되어 있다. 더 넓은 영역 위로의 플라즈마의 이러한 분산에 의해, 플라즈마는 그 압력이 매우 효율적이면서 신속하게 저감된다.

제안된 해법에서는, 패널 후방측과 커버의 사이에 소정의 거리를 갖는 상태로, 금속판의 후면 커버가 스위치기어의 후방측에 조립된다. 단부 커버의 사용에 의해 측면이 폐쇄되는 전체 스위치기어의 단부를 제외하고, 커버는 모든 패널에 조립되지만 양 측면과 상단부는 개방 상태가 된다. 각 패널의 크기에 따라, 하나의 금속판이 2개 또는 3개의 패널을 덮는 것도 또한 가능하다.

패널 컴파트먼트의 압력 경감 장치는 컴파트먼트의 후방측과 후면 커버 사이의 영역에 있는 후면측으로 안내된다. 압력을 감소시키고 소정량의 에너지를 빼낼 수 있도록 컴파트먼트의 후방측과 후면 커버 사이의 공간을 이용하기 위해, 플라즈마는 먼저 바닥부로 유도될 수 있으며 그리고 나서 바닥부와 단부 커버에 의해 마련된 제한부에 의해 상단부로 반사된다. 이는 가용 횡단면을 확대시키고 압력을 상당히 저감시킨다. 후면 커버의 상부 단부에는 후면 커버와 전향판 사이에 소정의 각도를 갖는 전향판이 조립되며, 이 전향판은 플라즈마를 전방쪽으로 안내한다. 이는 천장에 있는 플라즈마를 패널의 뒤쪽에 있는 직원 방향으로 반사하게 될 위험이 없는 것을 보장한다. 상기 각도는 또한 패널의 앞에 있는 조작자에게도 위험이 존재하지 않도록 산출된다.

1: 가스 절연 GIS 컴파트먼트
2: 광 아크(light arc) 3: 플라즈마
4: 압력 경감 장치 5: 반사판
6: 커버/금속판 7: 플라즈마 전향판
8: 후방측

Claims (10)

1. 스위치기어의 하우징 내에 또는 상기 스위치기어의 컴파트먼트(compartment)에 압력 경감 장치를 구비한, 적어도 2개의 스위치기어 패널이 (서로) 인접하게 배치되는 경우의 중전압 또는 고전압용 가스 절연 스위치기어로서,
   상기 하우징 또는 컴파트먼트의 후방측에는 압력 경감 장치(4)가 배치되며, 상기 압력 경감 장치(4)는 가이드 수단(5)에 대응되고, 상기 가이드 수단(5)은 빠져나가는 플라즈마(3)의 경우에 먼저 바닥부쪽 방향으로 안내하며, 상기 플라즈마(3)는 금속판(6)에 의해 상기 바닥부로부터 2개 이상의 패널의 후방측 위로 분할 또는 분산되고,
   적어도 두 개의 스위치기어 패널 하우징의 후방측에는 상기 하우징 또는 컴파트먼트 (패널) 후방측으로부터 소정 거리에 커버로서 금속판(6)이 배치되며, 그에 따라 상기 금속판(6)과 후방측 사이에는 가이드 수단(5), 금속판(6), 및 추가적인 플라즈마 전향판(plasma deflector)(7)이 배치되는 개재 공간(interspace)이 존재하는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마를 상기 개재 공간의 상단부 쪽으로 반사하기 위해 상기 개재 공간의 바닥부는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
3. 제2항에 있어서, 상기 커버로부터 멀리 떨어진 상단부에서 상기 플라즈마(3)를 안내하기 위해, 상기 개재 공간의 상단부에는 추가적인 플라즈마 전향판(7)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
4. 제2항에 있어서, 상기 추가적인 플라즈마 전향판(7)은 상부 수직 위치로부터 20°내지 70°사이의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
5. 제4항에 있어서, 상기 압력 경감 장치는 상기 스위치기어의 고전압 또는 중전압 장비 컴파트먼트에 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가적인 플라즈마 전향판 또는 금속판 또는 가이드 수단은 전기 전도성 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 재료는 금속인 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
8. 제6항에 있어서, 상기 전도성 재료는 전도성 플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 전향판 또는 금속판 또는 가이드 수단은 접지 전위(ground potential)에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는, 가스 절연 스위치기어.
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