KR101677999B1 - 가스절연개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 제1가동부 몸체; 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부; 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드; 상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체; 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부; 상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부를 이동시키는 링크부; 상기 링크부와 접촉되어 링크부의 작동속도를 가속시키는 가속부;를 포함하여 구성된다.

Description

가스절연개폐장치{GAS INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 가스절연개폐장치(gas insulated switchgear)에 관한 것으로, 초고압 차단부의 아크 접점에 대한 차단 속도를 향상시키기 위한 듀얼 모션에 의한 차단 속도를 향상시킨 가스절연개폐장치에 관한 것이다.

최근 변전소 등에서는 고전압 변전설비를 구성하는 개폐기구 중에서도 높은 절연성을 가지는 육플루오르화황 가스(SF6)를 사용하는 가스절연개폐장치(GIS)를 많이 채용하고 있다.

가스절연개폐장치는 송전, 변전 및 대규모 배전 전력계통에 있어서 수 천 볼트에서 수 만 볼트의 고전압 전로를 개폐 또는 접지하거나 선로의 분기, 감시 등의 용도로 사용되는 전력기기로서, 고전압 선로의 개폐시 발생하는 아크의 소호 및 교류의 극(POLE)간 전기적 절연을 위해서 육플루오르화황(SF6)와 같은 절연가스를 봉입한 탱크 내에 개폐 및 접지 장치를 수납시킨 스위치기어(SWITCHGEAR)이다.

종래의 일반적인 가스절연개폐장치의 차단부는 가동측과 고정측의 두 부분으로 나누어진다. 가동측에는 로드에 연결된 제1접점, 노즐 및 실린더가 구비되어 있으며, 고정측에는 제2접점이 구비되어 있다. 여기서 상기 실린더 내부에는 압축실이 구비되어 있으며, 압축실 내부에는 절연가스가 채워져 있다.

이러한 가스절연개폐장치는 통전시에는 제1접점과 제2접점이 접촉된 상태에 있다. 하지만, 차단시에는 로드의 움직임에 연동되어 제1접점이 제2접점으로부터 이탈된다. 또한, 로드의 움직임에 연동되어 실린더가 이동되며 내부의 압축실에 채워진 절연가스가 압축되고, 압축된 절연가스는 노즐을 통해 제1접점과 제2접점의 이탈지점으로 분사되어 접점 분리시 발생하는 아크를 소호하게 된다.

한편, 최근에는 이러한 가스절연개폐장치의 차단성능을 향상시키기 위하여, 고정측의 제2접점도 제1접점으로부터 멀어지는 방향으로 상대운동을 하도록 하여 접점간의 분리속도를 향상시키는 기술이 사용되고 있다.

도 1은 이러한 제2접점도 이동하도록 되어 있는 가스절연개폐장치의 차단부를 보여준다. 도 1을 참고하면, 가스절연개폐장치의 차단부는 도 1의 좌측에 위치하는 제1접점이 구비된 제1가동부와 우측에 위치하는 제2접점이 구비된 제2가동부로 구성된다.

제1가동부는 중공형 몸체(10) 내부에 이동가능한 실린더(11)가 구비되어 있다. 실린더의 단부측에는 노즐(12)이 구비되어 있으며, 노즐에 인접하여 제1접점(13)이 구비되어 있다. 상기 실린더(11), 노즐(12) 및 제1접점(13)은 몸체(10)의 후방측으로 연장된 제1로드(14)에 연결되어 일체로 상기 몸체(10)에 대해 이동된다.

상기 실린더(11)에는 압축실(15)이 형성되어 있으며, 압축실(15) 내부에는 절연가스가 채워져 있다. 상기 압축실은 제1로드에 연동되는 실린더의 이동에 의해 체적이 줄어들며, 내부의 절연가스가 압축될 수 있다. 압축된 절연가스는 압축실과 연통된 노즐을 통해 제1접점(13)측으로 분사된다.

제2가동부는 상기 제1가동부와 마주하는 위치에 중공형 몸체(20)를 구비하고 있다. 상기 몸체(20) 내부에는 제2접점(21)이 구비되어 있다. 하지만, 여기서 제2접점(21)은 상기 몸체에 대해 완전히 고정되어 있는 것은 아니고, 소정의 거리를 이동할 수 있다.

한편, 상기 제2가동부의 몸체(20)에는 상기 노즐(12)에 연결되어 제1가동부의 제1로드에 연동되어 일체로 이동될 수 있는 제2로드(22)가 구비되어 있다. 상기 제2로드(22)는 상기 제2가동부의 몸체(20)에 대해 이동가능하게 구비되어 있어서, 제1로드에 연동되어 제2가동부의 몸체에 대해 이동하게 된다.

상기 제2접점(21)의 단부에는 상기 몸체(20)에 대해 회동가능하게 구비되는 링크(25)가 연결되어 있다. 상기 링크(25)는 상기 제2로드(22)에 돌출되어 있는 핀(26)과 접촉되어 몸체(20)에 연결된 회전축(24)을 중심으로 회전하게 된다.

구체적으로 상기 링크(25)의 일단에는 후크(25a)가 형성되어 있으며, 상기 후크(25a)는 상기 핀(26)에 걸릴 수 있게 형성되어 있다. 한편 상기 제2접점의 단부에는 슬롯(23a)이 형성된 연결링크(23)가 구비되어 있으며, 상기 링크(25)의 타단에는 상기 슬롯(23a)에 걸려 이동될 수 있는 연결핀(25b)이 구비되어 있다.

도 2는 이러한 양방향 이동이 가능한 가스절연개폐장치의 동작을 보여준다. 도 2의 (a)에서는 차단동작의 초기상태를 보여준다. 초기에는 제2접접(21)과 제1접점(13)이 접촉된 상태이다. 또한, 링크(25)도 제2로드의 핀(26)과 접촉되지 않은 상태이다. 여기서 제1로드(14)가 화살표 방향으로 이동하게 된다.

도 2의 (b)에서는 제1로드(14)의 화살표방향 이동에 의해 제1접점(13) 및 노즐등이 이동되어, 접점간에 분리된 상태를 보여준다. 여기서, 제1로드의 이동에 연동되어 제2로드(22)도 화살표 방향으로 이동되고, 고정되어 있는 제2접점(21)이 상대적으로 우측방향으로 이동된 것처럼 도시되어 있다. 또한, 제2로드의 이동에 의해 링크(25)의 후크(25a)가 핀(26)에 걸리게 되고, 링크(25)는 회전축(24)을 중심으로 회전하게 된다. 또한, 링크의 연결핀(25b)이 링크와 같이 회전하게 되고, 연결핀(25b)은 상대적으로 연결링크(23)의 슬롯(23a)을 따라 슬라이딩 되며 제2접점을 화살표 방향으로 당기게 된다. 즉, 링크(25)의 회전운동이 슬롯(23a)과 연결핀(25b)에 의해 제2접점(21)의 직선운동으로 전환된 것이다.

도 2의 (c)에서는 최종적인 차단상태를 보여준다. 링크(25)를 회전시킨 제2로드의 핀(26)은 제2로드의 이동에 따라 링크(25)로부터 이탈되고, 제2접점(21)은 제1접점(13)과 완전히 이격된 상태로 분리되어 있다.

전술한 양방향으로의 접점이동을 이용한 가스절연개폐장치의 차단부는 접점간의 분리시에 링크의 회전에 의해 접점간의 분리속도를 증가시키게 된다. 그에 따라 아크 발생시간을 줄이게 되어 가스절연개폐장치의 차단성능을 향상시키게 된다.

한편, 상기 구성의 차단성능향상은 접점간의 분리속도를 증가시킴에 따라 보다 향상될 수 있다. 따라서, 도 1과 같은 양방향 접점이동 방식의 가스절연개폐장치보다 접점간의 분리속도를 보다 향상시킬 수 있다면 가스절연개폐장치의 차단성능을 보다 향상시킬 수 있을 것이기 때문에, 접점간의 분리속도를 보다 향상시킬 수 있는 방안의 필요성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양방향으로 이동되는 접점들의 분리속도를 순간적으로 증폭시켜 접점간의 분리시에 발생하는 아크의 발생시간을 줄여 차단성능을 향상시킨 가스절연개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 기술적인 구성을 가진다.

본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 제1가동부 몸체; 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부; 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드; 상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체; 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부; 상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부를 이동시키는 링크부; 상기 링크부와 접촉되어 링크부의 작동속도를 가속시키는 가속부;를 포함하여 구성된다.

상기 링크부는, 상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드; 상기 제2로드의 이동에 의해 상기 제2가동부 몸체에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 제1링크;와 상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크;를 포함하여 구성된다.

상기 가속부는, 상기 제2로드에 구비된 탄성부재;와, 상기 탄성부재에 접촉하고 상기 제2로드에 이동가능하게 결합된 슬라이딩핀;을 포함한다.

상기 탄성부재는, 상기 슬라이딩핀의 일측에 구비되는 제1부재와 타측에 구비되는 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1링크는 상기 슬라이딩핀에 접촉 및 분리가능한 후크를 구비하여, 상기 후크가 상기 슬라이딩핀에 접촉 및 분리시에 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1링크의 회동속도가 가속된다.

상기 구성의 측면은, 상기 가속부의 탄성부재에 의해 슬라이딩핀의 순간적인 변위를 발생시켜, 슬라이딩핀에 연동되어 회동하는 제1링크의 회전속도를 순간적으로 가속시킬 수 있다. 그에 따라 제1링크에 연동되어 이동하는 제2접점의 순간속도를 증가시켜, 접점간의 분리속도를 증가시킬 수 있으며, 접점간의 분리시에 발생하는 아크의 발생시간을 줄여 차단성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 가스절연개폐장치는 양방향으로 이동되는 접점들의 분리속도를 순간적으로 증폭시켜 접점간의 분리시에 발생하는 아크의 발생시간을 줄여 차단성능을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 양방향으로 접점들이 이동하여 차단되는 가스절연개폐장치의 일 예를 보여주는 개략도.
도 2는 도 1의 예의 동작을 보여주는 동작도.
도 3은 본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예를 보여주는 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 기본적인 부분은 전술한 도 1의 실시예의 구성과 동일하다. 즉, 도 1을 참고하면 본 실시예의 가스절연개폐장치는, 크게 제1가동부와 제2가동부의 두 부분으로 나뉜다.

상기 제1가동부는 중공형 몸체(10), 상기 몸체(10) 내부에 이동가능하게 구비되는 실린더(11), 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부(13), 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드(14) 및 실린더의 단부측에 구비되는 노즐(12)을 포함하여 구성된다. 상기 실린더(11), 노즐(12) 및 제1접점부(13)는 제1가동부 몸체(10)의 후방측으로 연장된 제1로드(14)에 연결되어 일체로 상기 몸체(10)에 대해 이동된다.

상기 실린더(11)에는 압축실(15)이 형성되어 있으며, 압축실(15) 내부에는 절연가스가 채워져 있다. 상기 압축실은 제1로드에 연동되는 실린더의 이동에 의해 체적이 줄어들며, 내부의 절연가스가 압축될 수 있다. 압축된 절연가스는 압축실과 연통된 노즐(12)을 통해 제1접점부(13)와 후술할 제2접점부(21)측으로 분사된다.

상기 제2가동부는 상기 제1가동부 몸체(10)와 마주하는 제2가동부 몸체(20), 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부(21), 상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부를 이동시키는 링크부 및 상기 링크부와 접촉되어 링크부의 작동속도를 가속시키는 가속부를 포함하여 구성된다.

상기 링크부는 몇 가지 구성들이 결합되어 이루어진다. 도 1을 참고하면, 상기 링크부는 상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드(22), 상기 제2로드의 이동에 의해 상기 제2가동부 몸체에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 링크인 제1링크(25)와 상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크(23)를 포함하여 구성된다.

상기 제2로드(22)는 상기 제2가동부의 몸체(20)에 이동가능하게 구비된다. 또한, 상기 제2로드(22)는 상기 노즐(12)에 연결되어 제1가동부의 제1로드(21)에 연동되어 일체로 이동될 수 있다.

상기 제1링크(25)는 상기 몸체(20)에 대해 회동가능하게 구비되며, 상기 제2접점부(21)의 단부에 후술할 제2링크(23)에 의해 연결된다. 상기 제1링크(25)는 일단에는 후크(25a)가 형성되어 있으며, 타단에는 후술할 제2링크의 슬롯(23a)에 걸려 이동될 수 있는 연결핀(25b)이 구비되어 있다.

상기 제1링크(25)는 후술할 상기 제2로드(22)에 돌출되어 있는 슬라이딩 핀(26)과 접촉되어 제2가동부 몸체(20)에 연결된 회전축(24)을 중심으로 회전하게 된다.

상기 제2링크(23)는 상기 제2접점부(21)의 단부에 연결되어 있으며, 슬롯(23a)이 형성되어 있다. 상기 제2링크(23)는 전술한 종래기술에서 연결링크(23)로 지칭되었으나 이하에서는 제2링크로 지칭한다. 상기 슬롯(23a)에는 전술한 제1링크(25)의 연결핀(25b)이 이동가능하게 연결된다.

이러한 제1링크와 제2링크의 구성은, 상기 제2로드의 이동에 의해 상기 제2가동부 몸체에 고정된 회전축을 중심으로 제1링크(25)의 회전운동이 발생하고, 상기 제2접점부에 연결된 상기 제2링크에 의해 상기 제1링크의 회전운동이 제2접점부의 직선운동으로 전환되도록 하는 것이다.

한편 도 3에는 가속부에 대해 상세하게 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 상기 가속부는 상기 제2로드에 구비된 탄성부재(27)와, 상기 탄성부재에 접촉하고 상기 제2로드에 이동가능하게 결합된 슬라이딩 핀(26)을 포함한다.

상기 슬라이딩 핀(26)은 상기 제2로드(22)상에 이동가능하게 구비되어 있다. 즉, 상기 제2로드에 형성된 슬롯(28)에 상기 슬라이딩 핀(26)이 삽입되어 있어서, 슬롯(28)을 따라 슬라이딩 핀(26)이 이동될 수 있다.

상기 탄성부재(27)는, 상기 슬라이딩 핀(26)의 일측에 구비되는 제1부재(27a)와 타측에 구비되는 제2부재(27b)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 제1부재와 제2부재는 상기 슬라이딩 핀을 중심으로 동일한 방향으로 탄성력을 상기 슬라이딩 핀에 작용한다.

도 3은 이러한 가속부의 동작을 순차적으로 보여준다. 도 3의 (a)는 제1가동부의 제1로드가 이동되어 전술한 제1링크의 후크(25a)가 슬라이딩 핀에 접촉하기 전까지의 상태를 보여준다. 도 3의 (a)상태에서는 상기 제1부재(27a)와 제2부재(27b)의 탄성력은 균형을 이루어 슬라이딩 핀(26)이 슬롯(28)의 중심지역에 위치하게 된다.

도 3의 (b)는 제1가동부의 제1로드가 보다 이동되어 전술한 제1링크의 후크(25a)가 상기 슬라이딩 핀에 접촉한 후, 순간적으로 상기 슬라이딩 핀(26)을 우측으로 밀고 들어간 상태를 보여준다. 도 3의 (b)상태에서는 상기 제1부재는 인장되어 있고, 상기 제2부재는 압축되어 있다. 그에 따라 상기 슬라이딩 핀(26)에 작용할 탄성력은 상기 제1부재와 제2부재에 축적되어 있다.

도 3의 (c)에서는 축적된 탄성부재(27)의 탄성력이 순간적으로 상기 슬라이딩 핀(26)에 작용한 상태를 보여준다. 즉, 탄성부재의 탄성력에 의해 슬라이딩 핀(26)은 순간적으로 슬롯(28)의 좌측으로 이동된다.

도 3의 (c)에서의 슬라이딩 핀(26)의 동작은 제2접점부(21)의 이동속도를 순간적으로 변화시킨다. 즉, 후크에 의해 슬라이딩 핀에 접촉되어 있는 제1링크(25)는 반시계방향으로의 회동속도가 순간적으로 가속된다. 이는 제2링크에 의해 제1링크에 연결되어 있으며 제1링크의 회전운동을 직선으로 전환하여 전달받는 제2접점부(21)의 이동속도를 순간적으로 증가시키게 된다.

상기 구성의 측면은, 상기 가속부의 탄성부재(27)에 의해 슬라이딩 핀(26)의 순간적인 변위를 발생시켜, 슬라이딩 핀에 연동되어 회동하는 제1링크의 회전속도를 순간적으로 가속시킬 수 있다. 그에 따라 제1링크에 연동되어 이동하는 제2접점의 순간속도를 증가시켜, 접점간의 분리속도를 증가시킬 수 있으며, 접점간의 분리시에 발생하는 아크의 발생시간을 줄여 차단성능을 향상시키게 된다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

10 : 제1가동부 몸체 11 : 실린더
12 : 노즐 13 : 제1접점
14 : 제1로드 15 : 압축실
20 : 제2가동부 몸체 21 : 제2접점
22 : 제2로드 23 : 연결링크
24 : 회전축 25 : 링크
26 : 슬라이딩 핀

Claims (5)

1. 제1가동부 몸체;
   상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부;
   상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드;
   상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체;
   상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부;
   상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부를 이동시키는 링크부;
   상기 링크부와 접촉되어 링크부의 작동속도를 가속시키는 가속부;를 포함하고,
   상기 링크부는,
   상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드;
   상기 제2로드의 이동에 의해 상기 제2가동부 몸체에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 제1링크;와
   상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크;를 포함하고,
   상기 가속부는,
   상기 제2로드에 구비된 탄성부재;와,
   상기 탄성부재에 접촉하고 상기 제2로드에 이동가능하게 결합된 슬라이딩핀;을 포함하는 가스절연개폐장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는, 상기 슬라이딩핀의 일측에 구비되는 제1부재와 타측에 구비되는 제2부재를 포함하는, 가스절연개폐장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1링크는 상기 슬라이딩핀에 접촉 및 분리가능한 후크를 구비하여,
   상기 후크가 상기 슬라이딩핀에 접촉 및 분리시에 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1링크의 회동속도가 가속되는 것을 특징으로 하는, 가스절연개폐장치.

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