KR101696289B1

KR101696289B1 - 진공차단기

Info

Publication number: KR101696289B1
Application number: KR1020110103021A
Authority: KR
Inventors: 김준연; 이수목; 김용한; 석복렬; 송재현
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2017-01-16
Also published as: KR20130038584A

Abstract

본 출원은 진공차단기에 관한 것으로, 진공차단기는 봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축의 상부에 위치하며 사방의 모서리가 면취(面取)되는 제1 터미널, 상기 제1 터미널에 상부 방향으로 이격되어 배치되는 제1 지지대, 상기 제1 지지대의 하부면에 결합되는 제1 절연물 스페이서, 상부에서 하부 방향으로 상기 제1 터미널과 상기 제1 지지대를 이격하여 결합하는 제1 프레임 고정볼트 및 상기 제1 프레임 고정볼트를 외부로부터 감싸고 상기 제1 지지대 상부면에 결합되는 제1 절연 쉴드를 포함하는 제1 통전부 및 봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축에 의해 관통되며 모서리가 면취되는 제2 터미널, 한 쌍을 이루는 날개 형태의 돌출부를 구비하고 상기 제2 터미널에 하부 방향으로 이격되어 배치되며 일부분이 점차 좁아지는 폭을 형성하는 제2 지지대, 원형의 링 형상으로 상기 제2 터미널의 하부에 결합되는 제2 절연물 스페이서, 한 쌍을 이루고 양측이 곡선을 형성하는 바(Bar)의 형태로 상기 제2 지지대 상부면에 결합되는 제3 절연물 스페이서, 하부에서 상부 방향으로 상기 제2 터미널과 상기 제2 지지대를 이격하여 결합하는 제2 프레임 고정볼트 및 상기 제2 터미널의 일측면에 결합되는 제2 절연 쉴드를 포함하는 제2 통전부를 포함한다. 따라서 개시된 기술은 제1 및 제2 절연 쉴드들을 통해 각각의 구성품들을 하나의 쉴드 내에 위치하게 하여 여러 부분에서 발생하는 삼중점을 제거하고, 전계 집중을 완화시킬 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 절연물 스페이서들과 제1 및 제2 절연 쉴드들 각각에 에폭시 코팅을 하여 삼중점을 제거하고, 전계 집중을 완화시켜 결과적으로 삼중점과 전계 집중으로 인한 진공차단기의 부분방전을 방지할 수 있다.

Description

진공차단기{VACUUM CIRCUIT BREAKER}

본 출원은 진공차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도체부간에 발생되는 전계를 완화시켜 절연성능을 개선하고 삼중점을 제거하여 부분방전을 방지할 수 있는 진공차단기에 관한 것이다.

전력계통에서 고장이 발생할 경우, 급격한 부하 임피던스의 저하로 인하여 정격전류의 몇십 배에 해당하는 높은 고장전류가 흐를 수 있다. 전력계통 사고 시에 고장영역의 확산과 다른 기기의 손상을 방지하기 위해서는 고장전류를 신속히 자동적으로 차단해야 하며, 이러한 기능을 가진 차단기의 신뢰성은 계통 전체의 신뢰성에 핵심적인 영향을 미친다. 배전시스템에 사용되는 차단기는 차단성능, 안전성 및 신뢰성이 우수한 진공차단기(Vacuum Circuit Breaker; VCB) 위주로 구성되어 있으며, 부하의 증대에 따라 진공차단기의 사용량도 점차 증가되는 추세이다. 이러한 진공차단기는 진공을 소호매질로 하는 VI(Vacuum Interrupter)를 적용한 차단기로서 아크에 의한 화재의 염려가 없으며 SF₆ 가스를 사용하지 않는 환경친화적인 장점을 갖고 있다. 하지만 이러한 진공차단기는 접지된 하우징 박스와의 절연거리가 짧아 부분방전이 발생하기 쉬운 구조를 가지고 있으며, 도체 모서리의 가공 상태도 좋지 않아 절연 프레임과의 접촉면에서 발생하는 삼중점에서 높은 전계분포로 인하여 부분방전 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 접지된 하우징 박스와의 절연거리가 가까운 통전부 후면에 높은 전계가 형성되고, 터미널과 절연 프레임 고정용 볼트에서 최대전계가 발생하는 문제점이 있었다. 결과적으로, 종래의 진공차단기의 경우 통전부 도체와 절연 프레임 접촉에 의한 삼중점 발생부가 많아 절연적으로 취약한 구조를 가지며, 단순한 형상개선으로는 삼중점 발생부의 전계완화에 한계가 있었다.

본 출원은 도체부간에 발생되는 전계를 완화시켜 절연성능을 개선하고 삼중점을 제거하여 부분방전을 방지할 수 있는 진공차단기를 제공한다.

실시예들 중에서, 진공차단기는 봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축의 상부에 위치하며 사방의 모서리가 면취(面取)되는 제1 터미널, 상기 제1 터미널에 상부 방향으로 이격되어 배치되는 제1 지지대, 상기 제1 지지대의 하부면에 결합되는 제1 절연물 스페이서, 상부에서 하부 방향으로 상기 제1 터미널과 상기 제1 지지대를 이격하여 결합하는 제1 프레임 고정볼트 및 상기 제1 프레임 고정볼트를 외부로부터 감싸고 상기 제1 지지대 상부면에 결합되는 제1 절연 쉴드를 포함하는 제1 통전부; 및 봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축에 의해 관통되며 모서리가 면취되는 제2 터미널, 한 쌍을 이루는 날개 형태의 돌출부를 구비하고 상기 제2 터미널에 하부 방향으로 이격되어 배치되며 일부분이 점차 좁아지는 폭을 형성하는 제2 지지대, 원형의 링 형상으로 상기 제2 터미널의 하부에 결합되는 제2 절연물 스페이서, 한 쌍을 이루고 양측이 곡선을 형성하는 바(Bar)의 형태로 상기 제2 지지대 상부면에 결합되는 제3 절연물 스페이서, 하부에서 상부 방향으로 상기 제2 터미널과 상기 제2 지지대를 이격하여 결합하는 제2 프레임 고정볼트 및 상기 제2 터미널의 일측면에 결합되는 제2 절연 쉴드를 포함하는 제2 통전부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 절연물 스페이서들과 상기 제1 및 제2 절연 쉴드들 각각은 딥핑(Dipping)방식의 에폭시 코팅으로 제작될 수 있다. 일 실시예예서, 상기 제1 및 제2 프레임 고정볼트 각각은 전계집중의 완화와 삼중점 발생을 방지하기 위하여 에폭시 코팅될 수 있다.

일 실시예예서, 상기 에폭시 코팅의 두께는 2mm 내지 3mm로 형성될 수 있다.

본 출원의 개시된 기술은 제1 및 제2 절연 쉴드들을 통해 각각의 구성품들을 하나의 쉴드 내에 위치하게 하여 여러 부분에서 발생하는 삼중점을 제거하고, 전계 집중을 완화시킬 수 있다.

또한 본 출원의 개시된 기술은 제1 내지 제3 절연물 스페이서들과 제1 및 제2 절연 쉴드들 각각에 에폭시 코팅을 하여 삼중점을 제거하고, 전계 집중을 완화시켜 결과적으로 삼중점과 전계집중으로 인한 진공차단기의 부분방전을 방지할 수 있다.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 진공차단기를 설명하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 진공차단기를 설명하는 측면도이다.
도 3은 도 1의 진공차단기에서 제1 통전부를 설명하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 제1 통전부에서 제1 절연 쉴드의 결합을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 진공차단기에서 제2 통전부를 설명하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 제2 통전부에서 제2 절연 쉴드의 결합을 설명하는 도면이다.

개시된 기술에 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. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

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 중간에 다른 구성요소가 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 진공차단기를 설명하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 진공차단기를 설명하는 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 진공차단기(1)는 제1 통전부(10)와 제2 통전부(20)를 포함한다. 여기에서, 제1 통전부(10)와 제2 통전부(20)는 하나의 중심축으로 연결되고, 연결된 제1 통전부(10)와 제2 통전부(20)는 한쌍으로 구성되어 각각 R상과 S상으로 구비된다. 또한, 제1 통전부(10)와 제2 통전부(20) 각각은 진공차단기(1) 외함 내부의 이중 케이싱으로 형성된다.

도 3은 도 1의 진공차단기에서 제1 통전부를 설명하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 제1 통전부에서 제1 절연 쉴드의 결합을 설명하는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 통전부(10)는 제1 터미널(11), 제1 지지대(13), 제1 절연물 스페이서(15), 제1 프레임 고정볼트(17) 및 제1 절연 쉴드(19)를 포함한다.

제1 터미널(11)은 봉 형상의 고정 접촉자(12)가 결합되고 중심축(40)의 상부에 위치하며, 사방의 모서리가 면취(面取)된다. 일 실시예에서, 제1 터미널(12)은 모서리 면취시 모서리를 라운딩(Rounding) 처리하는 환면(丸面)방식으로 가공될 수 있다.

제1 지지대(13)는 제1 터미널(11)에 상부 방향으로 이격되어 배치된다. 제1 지지대(14)는 공간에 복수의 제1 프레임 고정볼트들(17)의 결합공간을 제공한다.

제1 절연물 스페이서(15)는 제1 지지대(14)의 하부에 결합된다. 일 실시예에서, 제1 절연물 스페이서(15)는 제1 터미널(11)과 제1 지지대(13)를 결합하는 제1 프레임 고정볼트(17)의 설치 개수에 따라 복수개의 통공이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 절연물 스페이서(15)는 딥핑(Dipping)방식의 에폭시 코팅으로 제작될 수 있다. 이는 전계집중을 완화하여 제1 터미널(11)과 제1 지지대(13) 각각의 모서리 부분에 발생되는 삼중점을 방지하기 위함이다. 일 실시예에서, 에폭시 코팅의 두께는 2mm 내지 3mm로 형성될 수 있다.

제1 프레임 고정볼트(17)는 제1 터미널(11)과 제1 지지대(13)를 이격하여 결합한다. 이때, 제1 프레임 고정볼트(17)는 복수개가 사용되어 상부에서 하부 방향으로 제1 터미널(11)과 제1 지지대(13)를 결합한다.

제1 절연 쉴드(19)는 제1 프레임 고정볼트(17)를 외부로부터 감싸고, 제1 지지대(13) 상부면에 결합된다. 제1 절연 쉴드(19)는 제1 터미널(11)과 제1 프레임 고정볼트(17)의 돌출된 형상에서 발생되는 전계를 완화시키고, 삼중점을 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 절연 쉴드(19)는 딥핑방식의 에폭시 코팅으로 제작될 수 있다. 일 실시예에서, 에폭시 코팅의 두께는 2mm 내지 3mm로 형성될 수 있다.

도 5는 도 1의 진공차단기에서 제2 통전부를 설명하는 사시도이고, 도 6은 도 5의 제2 통전부에서 제2 절연 쉴드의 결합을 설명하는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 통전부(20)는 제2 터미널(21), 제2 지지대(23), 제2 절연물 스페이서(25), 제3 절연물 스페이서(27), 제2 프레임 고정볼트(28) 및 제2 절연 쉴드(29)를 포함한다.

제2 터미널(21)은 봉 형상의 고정 접촉자(22)가 결합되고, 중심축(40)에 의해 관통되며, 모서리가 면취된다. 일 실시예에서, 제2 터미널(21)은 측면 모서리 면취시 네 모서리를 라운딩(Rounding) 처리하는 환면(丸面)방식으로 가공될 수 있다.

제2 지지대(23)는 한 쌍을 이루는 날개 형태의 돌출부를 구비하고, 제2 터미널(21)에 하부 방향으로 이격되어 배치되며, 일부분이 점차 좁아지는 폭을 형성한다. 제2 지지대(23)는 복수의 제2 프레임 고정볼트들(28)에 의해 관통된다.

제2 절연물 스페이서(25)는 원형의 링 형상으로 제2 터미널(21)의 하부에 결합된다.

제3 절연물 스페이서(27)는 한 쌍을 이루고, 양측이 곡선을 형성하는 바(Bar)의 형태로 제2 지지대(23) 상부면에 결합된다. 이때, 제3 절연물 스페이서(27)는 제2 지지대(23)에 복수의 제2 프레임 고정볼트들(28)이 설치되는 개수만큼 통공이 형성된다.

일 실시예에서, 제2 및 제3 절연물 스페이서들(25, 27) 각각은 제2 통전부(20)를 감싸는 하우징 박스(30)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 및 제3 절연물 스페이서들(25, 27) 각각은 딥핑(Dipping)방식의 에폭시 코팅으로 제작될 수 있다. 일 실시예에서, 에폭시 코팅의 두께는 2mm 내지 3mm로 형성될 수 있다.

제2 프레임 고정볼트(28)는 제2 터미널(21)과 제2 지지대(23)를 이격하여 결합한다. 이때, 제2 프레임 고정볼트(28)는 복수개를 사용하여 하부에서 상부 방향으로 제2 터미널(21)과 제2 지지대(23)를 결합한다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 프레임 고정볼트들(18, 28) 각각은 에폭시 코팅될 수 있다. 이는 전계집중의 완화와 삼중점 발생을 방지하기 위함이다.

제2 절연 쉴드(29)는 측면의 관점에서 'ㄴ'과 같은 모양으로 형성되고, 제2 터미널(21)의 일측면에 결합된다. 제2 절연 쉴드(29)는 절연 취약부인 제2 터미널(21), 제2 지지대(23) 및 제2 프레임 고정볼트(28)를 하나의 쉴드 내에 위치하게 하여 여러 부분에서 발생하는 삼중점과 전계 집중을 완화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제2 절연 쉴드(29)는 딥핑방식의 에폭시 코팅으로 제작될 수 있다. 일 실시예에서, 에폭시 코팅의 두께는 2mm 내지 3mm로 형성될 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.

1 : 진공차단기 10 : 제1 통전부
11 : 제1 터미널 12 : 제1 고정접촉자
13 : 제1 지지대 15 : 제1 절연물 스페이서
17 : 제1 프레임 고정볼트 19 : 제1 절연 쉴드
20 : 제2 통전부 21 : 제2 터미널
22 : 제2 고정접촉자 23 : 제2 지지대
25 : 제2 절연물 스페이서 27 : 제3 절연물 스페이서
28 : 제2 프레임 고정볼트 29 : 제2 절연 쉴드
30 : 하우징 박스 40 : 중심축

Claims

봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축의 상부에 위치하며 사방의 모서리가 면취(面取)되는 제1 터미널, 상기 제1 터미널에 상부 방향으로 이격되어 배치되는 제1 지지대, 상기 제1 지지대의 하부면에 결합되는 제1 절연물 스페이서, 상부에서 하부 방향으로 상기 제1 터미널과 상기 제1 지지대를 이격하여 결합하는 제1 프레임 고정볼트 및 상기 제1 프레임 고정볼트를 외부로부터 감싸고 상기 제1 지지대 상부면에 결합되는 제1 절연 쉴드를 포함하는 제1 통전부; 및
봉 형상의 고정 접촉자가 결합되고 중심축에 의해 관통되며 모서리가 면취되는 제2 터미널, 한 쌍을 이루는 날개 형태의 돌출부를 구비하고 상기 제2 터미널에 하부 방향으로 이격되어 배치되며 일부분이 점차 좁아지는 폭을 형성하는 제2 지지대, 원형의 링 형상으로 상기 제2 터미널의 하부에 결합되는 제2 절연물 스페이서, 한 쌍을 이루고 양측이 곡선을 형성하는 바(Bar)의 형태로 상기 제2 지지대 상부면에 결합되는 제3 절연물 스페이서, 하부에서 상부 방향으로 상기 제2 터미널과 상기 제2 지지대를 이격하여 결합하는 제2 프레임 고정볼트 및 상기 제2 터미널의 일측면에 결합되는 제2 절연 쉴드를 포함하는 제2 통전부를 포함하는 진공차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 절연물 스페이서들과 상기 제1 및 제2 절연 쉴드들 각각은 딥핑(Dipping)방식의 에폭시 코팅으로 제작되는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 프레임 고정볼트 각각은
전계집중의 완화와 삼중점 발생을 방지하기 위하여 에폭시 코팅되는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
제2항에 있어서, 상기 에폭시 코팅의 두께는
2mm 내지 3mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공차단기.