KR101697584B1 - 초고압 차단기의 노즐 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고압 차단기의 노즐 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주노즐의 변형이 방지되어 차단성능의 감소를 방지하도록 한 초고압 차단기의 노즐 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조는 가동측 지지대에 슬라이딩 가능하게 결합되는 실린더; 상기 실린더의 단부에 형성되는 엔드 플레이트에 결합되는 주노즐; 플랜지형 링의 형상으로 형성되고, 상기 주노즐의 가동측 단부에 결합되어 상기 주노즐의 변형을 방지하는 변형방지링;을 포함하여 구성된다.

Description

초고압 차단기의 노즐 구조{Structure of Nozzle of High Voltage Gas Circuit Breaker}

본 발명은 초고압 차단기의 노즐 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주노즐의 변형이 방지되어 차단성능의 감소를 방지하도록 한 초고압 차단기의 노즐 구조에 관한 것이다.

일반적으로 초고압 차단기(High Voltage Gas Circuit Breaker) 혹은 초고압 가스절연개폐장치(High Voltage Gas Insulated Switchgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐하거나 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다. 초고압 차단기는 외부에 연결된 조작기에서 전달되는 동력을 받아 전극을 분리하고 이때 접점 사이에서 발생하는 아크(Arc)는 SF6 등의 가스를 분사하여 차단 및 소호를 하게 된다.

초고압 차단기는 차단부(소호부)의 구성과 차단방식에 따라 크게 파퍼(Puffer) 방식과 복합소호 방식으로 나누어진다. 파퍼 방식은 압축된 열가스에 의해 아크를 소호하는 방식이며, 복합 소호 차단방식은 기존의 파퍼 방식과 열팽창 방식을 혼합한 차단방식이다. 복합 소호 차단방식에 있어서, 소전류 차단시는 압축된 가스로 아크를 소호하는 파퍼 방식과 동일하지만, 대전류 차단시는 아크 에너지에 의해 팽창된 열가스(heat gas)를 아크 소호에 활용하여 차단하게 된다.

도 1에 종래기술에 따른 초고압 차단기의 종단면도가 도시되어 있다.

종래기술에 따른 초고압 차단기에서 차단부는 크게 고정부(1)와 가동부(11)로 구성된다. 여기서, 고정부(1)는 고정측 지지대(2)에 설치되어 지지되며, 가동부(11)는 가동측 지지부(30)에 슬라이딩 가능하게 설치된다.

도 1과 같이 고정부(1)는 고정측 지지대(2)의 중앙부에 설치되는 고정 아크접점(3)과 외곽부에 설치되는 고정측 주접점(4)을 포함하여 구성된다. 또한, 가동부(11)는 가동측 지지대(12)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 실린더(13), 실린더(13)의 선단에 설치되는 주노즐(14)과 가동측 주접점(15), 실린더(13)의 중심에 삽입 설치되는 가동 아크접점(16)과 보조노즐(17)을 포함하여 구성된다.

도 2 및 도 3에는 종래기술에 따른 초고압 차단기의 차단작동상태가 도시되어 있으며, 도 2는 차단 직후의 상태를 나타내고, 도 3은 개리된 상태를 나타내고 있다.

초고압 차단기의 통전 중 사고전류가 발생하면 가동부(11)가 후방으로 움직이면서 고정부(1)로부터 분리된다. 차단시 사고전류는 가동 아크접점(16)과 고정 아크접점(3) 사이에서 고온, 고압의 아크를 발생시키게 된다. 이때 발생하는 아크를 팽창실(18)에서 분사되는 냉가스에 의해 소호시키게 된다. 이 가스는 보조노즐(27)와 주노즐(25)사이의 유로(A)를 통해 고정부(1)의 냉각실로 이동하게 된다. 이 과정에서 전류 영점에서 아크를 차단하게 된다.

그런데, 초고압 차단기는 전력계통에 주로 사용되고 일단 설치 후에는 장시간 동안 유지보수 없이 사용되는바, 위와 같이 고온, 고압의 열가스가 유로를 통과하게 되면서 주노즐의 내부 직경이 변형되고 차단성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 주노즐의 변형이 방지되어 차단성능의 감소를 방지하도록 한 초고압 차단기의 노즐 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조는 가동측 지지대에 슬라이딩 가능하게 결합되는 실린더; 상기 실린더의 단부에 형성되는 엔드 플레이트에 결합되는 주노즐; 플랜지형 링의 형상으로 형성되고, 상기 주노즐의 가동측 단부에 결합되어 상기 주노즐의 변형을 방지하는 변형방지링;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 변형방지링은 상기 주노즐의 가동측 단부 내주면에 결합되는 링부와, 상기 링부와 직각을 이루고 상기 엔드 플레이트에 결합되는 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지부에는 상기 엔드 플레이트에 나사결합될 수 있도록 나사홀이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 주노즐의 가동측 단부에는 내주면을 따라 상기 변형방지링이 끼워질 수 있는 단턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조에 의하면 주노즐의 가동측 단부에 변형방지링이 구비됨에 따라 차단시 발생하는 고온, 고압의 열가스에 의해 주노즐의 내경이 변형되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다. 이에 따라, 초고압 차단기의 차단 성능이 감소하는 것을 방지하게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 초고압 차단기의 종단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 초고압 차단기의 차단작동상태가 도시되어 있다. 차단 직후의 상태를 나타내고 있다.
도 3은 도 2에서 개리된 상태를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 차단작동상태가 도시되어 있다. 차단 직후의 상태를 나타내고 있다.
도 6은 도 5에서 개리된 상태를 나타내고 있다.
도 7A 및 도 7B는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기에 적용되는 변형방지링의 상부사시도 및 하부사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 종단면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 차단작동상태가 도시되어 있으며, 도 5는 차단 직후의 상태를 나타내고 있고, 도 6은 개리된 상태를 나타내고 있다. 도 7A 및 도 7B는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기에 적용되는 변형방지링의 상부사시도 및 하부사시도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조는 고정부(30)를 이루는 고정측 지지대(31), 고정측 주접점(32), 고정 아크접점(33)과, 가동부(20)를 이루는 가동측 지지대(21), 가동측 주접점(22), 실린더(23), 주노즐(24), 보조노즐(25), 가동 아크접점(26), 변형방지링(40)을 포함하여 구성된다.

고정측 주접점(32)은 고정측 지지대(31)의 외곽부에 결합된다. 고정측 주접점(32)은 가동측 주접점(22)에 연결되어 주전류가 통전되도록 한다.

고정 아크접점(33)은 고정측 지지대(31)의 중앙부에 결합된다(세부적인 도시는 생략됨). 고정 아크접점(33)은 가동 아크접점(26)에 연결될 수 있고, 차단시 주접점보다 나중에 분리되어 아크를 발생시키게 된다.

가동측 지지대(21)는 원통형의 외함으로 형성된다. 가동측 지지대(21)는 가동부(20)를 지지하는 역할을 한다.

실린더(23)가 가동측 지지대(21)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 실린더(23)의 선단에는 엔드 플레이트(23a)가 구비 또는 형성된다. 엔드 플레이트(23a)는 중앙에 상당한 크기의 홀이 형성된다.

실린더(23)의 엔드 플레이트(23a)의 외측에 가동측 주접점(22)이 결합된다. 가동측 주접점(22)은 고정측 주접점(32)에 접촉되는 경우, 주전류를 통전하게 된다.

실린더(23)의 엔드 플레이트(23a) 및 가동측 주접점(22)의 내주면에 주노즐(24)이 결합된다. 주노즐(24)은 차단시 발생하는 아크의 유동 경로를 만들어주게 된다. 아크는 실린더(23)의 내부에 형성되는 팽창실(A)에서 분사되는 소호 가스와 함께 주노즐(24)의 내부에 형성되는 유동 경로를 따라 확산되어 고정측 지지대(31)의 타측(미도시)에 형성된 냉각실(미도시)에서 냉각된다. 주노즐(24)을 고정하기 위하여 고정부재(29)가 구비될 수 있다.

실린더(23) 내부에는 팽창실(A)로부터 주노즐(24)의 목에 이르는 유동 경로를 형성하기 위해 보조노즐(25)이 마련될 수 있다. 보조노즐(25)은 가동 아크접점(26)의 외주면에 구비될 수 있다.

가동 아크접점(26)은 가동로드(27)에 결합된다. 가동 아크접점(26)은 통전시 고정 아크접점(33)에 연결되어 전류를 통전시키다가, 차단시 주접점보다 나중에 개리되면서 아크를 발생시키게 된다.

변형방지링(40)이 주노즐(24)의 가동측 단부에 구비된다. 변형방지링(40)은 주노즐(24)의 가동측 단부 내주면에 결합되는 링부(41)와, 상기 링부(41)와 직각을 이루고 실린더(23)의 엔드 플레이트(23a)에 결합되는 플랜지부(42)로 구성될 수 있다.

플랜지부(42)는 실린더(23)의 엔드 플레이트(23a)의 내측면에 면접하여 결합된다. 플랜지부(42)에는 엔드 플레이트(23a)에 나사결합될 수 있도록 나사홀(43)이 복수 개 형성될 수 있다. 나사홀(43) 주변에는 나사(28)의 머리가 안착될 수 있는 안착홈(44)이 형성될 수 있다. 플랜지부(42)는 엔드 플레이트(23a)의 내측면에 결합된다. 즉, 나사(28)는 변형방지링(40)의 플랜지부(42), 실린더(23)의 엔드 플레이트(23a), 가동측 주접점(22) 및 고정부재(29)를 순차적으로 관통하여 결합시키게 된다.

링부(41)는 주노즐(24)의 가동측 단부에 끼움결합된다. 링부(41)가 끼워질 수 있도록, 주노즐(24)의 가동측 단부에는 내주면을 따라 단턱(24a)이 형성될 수 있다.

주노즐(24)의 가동측 단부에 변형방지링(40)이 구비됨에 따라 차단시 발생하는 고온, 고압의 열가스에 의해 주노즐(24)이 내직경이 변형되는 것을 방지하게 된다. 즉, 테프론 계열의 재질로 형성된 주노즐(24)의 가동측 단부를 변형방지링(40)이 지지하여주므로 오므라들거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 변형방지링(40)은 철재(steel) 계열로 형성될 수 있다. 변형방지링(40)이 철재 등의 강도가 큰 재질로 형성되어 고온, 고압에 견디면서 주노즐(24)의 변형을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라, 장기간의 사용에도 유지,보수를 할 필요가 없게 된다. 더불어, 내구연한이 증대되는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 차단기의 노즐 구조의 작용상태를 살펴보기로 한다.

전력계통에 사고전류가 발생하는 경우, 가동부(20)는 고정부(30)로부터 분리된다. 이때, 도 5와 같이 가동 아크접점(26)이 고정 아크접점(33)으로부터 분리되면서 아크가 발생한다. 이 아크를 소호하기 위하여 팽창실(A)에서 가스가 분사된다. 이 가스는 아크와 혼합되면서 고온, 고압의 열가스로 된다. 도 6과 같이 고정 아크점점(33)이 주노즐(24)로부터 분리되면 이 열가스는 주노즐(24)과 보조노즐(25) 사이의 유동 경로(B)를 통해 대부분은 고정부(30)의 타측에 형성된 냉각실로 확산되어 나가고 일부는 가동 아크접점(26) 및 가동로드(27)의 내부로 빠져나가면서 냉각된다.

이때, 주노즐(24)의 내부에는 열가스가 지나면서 변형을 일으킬 수 있으나 변형방지링(40)이 구비되어 직경 감소 등의 변형을 방지하게 된다. 즉, 변형방지링(40)의 링부(41)가 주노즐(24)의 가동측 단부를 방사방향으로 지지하므로 주노즐(24)의 직경 감소를 방지하게 된다. 이에 따라 차단시 발생하는 열가스가 고정부의 냉각실로 흘러가는 유동량이 감소하지 않도록 함으로써 초고압 차단기의 차단 성능의 감소를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 가동부 21 가동측 지지대
22 가동측 주접점 23 실린더
23a 엔드 플레이트 24 주노즐
24a 단턱 25 보조노즐
26 가동 아크접점 27 가동로드
28 나사 29 고정부재
30 고정부 31 고정측 지지대
32 고정측 주접점 33 고정 아크접점
40 변형방지링 41 링부
42 플랜지부 43 나사홀
44 안착홈

Claims (4)

1. 가동측 지지대에 슬라이딩 가능하게 결합되는 실린더;
   상기 실린더의 단부에 형성되는 엔드 플레이트에 결합되는 주노즐;
   상기 주노즐을 고정하기 위하여 상기 주노즐의 외부에 설치되는 고정부재; 및
   플랜지형 링의 형상으로 형성되고, 상기 주노즐의 가동측 단부에 결합되어 상기 주노즐의 변형을 방지하는 변형방지링;을 포함하고,
   상기 변형방지링은 상기 주노즐의 가동측 단부 내주면에 결합되는 링부와, 상기 링부와 직각을 이루고 상기 엔드 플레이트에 결합되는 플랜지부를 포함하고,
   상기 플랜지부에는 상기 엔드 플레이트에 나사결합될 수 있도록 나사홀이 복수 개 형성되고,
   상기 나사홀 주변에는 나사의 머리가 안착될 수 있는 안착홈이 형성되고,
   상기 나사가 상기 플랜지부, 상기 엔드 플레이트, 가동측 주접점 및 상기 고정부재를 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 초고압 차단기의 노즐 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 주노즐의 가동측 단부에는 내주면을 따라 상기 변형방지링이 끼워질 수 있는 단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 초고압 차단기의 노즐 구조.
   
   

Images