KR101786518B1 - 가스 절연 차단기용 소호부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 절연 차단기용 소호부를 제공한다. 상기 가스 절연 차단기용 소호부는 양단이 개구되는 가동부 지지대와; 상기 가동부 지지대의 내부에서 활주 가능하도록 배치되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더의 활주 동작과 연동되도록 상기 압축 실린더와 연결되는 가동 접촉부와; 상기 가동부 지지대의 타단측에 배치되며, 상기 가동 접촉부를 직선 이동시키는 작동부; 및 상기 가동부 지지대의 타단과 상기 작동부를 서로 탄성 지지하여 상기 가동 접촉부를 원위치로 복귀시키는 탄성부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 전류 투입시 압축되고, 전류 트립시 상기 압축된 탄성 에너지를 통하여 트립 동작이 수행될 수 있도록 가동 접촉자를 하나의 스프링을 사용하여 유동되도록 함으로써, 차단기의 동작 에너지를 감소시킬 수 있다.

Description

가스 절연 차단기용 소호부{EXTINGUISHING PORTION FOR GAS INSULATION SWITCH}
본 발명은 가스 절연 차단기용 소호부에 관한 것으로서, 전류 투입시 압축되고, 전류 트립시 상기 압축된 탄성 에너지를 통하여 트립 동작이 수행될 수 있도록 가동 접촉자를 하나의 스프링을 사용하여 유동되도록 함으로써, 차단기의 동작 에너지를 감소시킬 수 있는 가스 절연 차단기용 소호부에 관한 것이다.
일반적으로 가스 절연 개폐장치나 가스절연 차단기는 전기 선로 상에 설치되며, 정상적인 사용 상태에서 인위적으로 선로를 개폐할 때 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서, 상기와 같은 가스 절연 차단기에서는 차단기가 트립작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호가스를 노즐을 통해 분사시켜 트립 작동시 발생하는 아크를 소호한다.
도 1과 도 2는 종래 가스 절연 차단기의 소호장치를 보여주고 있다.
종래의 소호 장치는 고정측과 가동측으로 구분된다.
상기 고정측은 도면에 도시되지는 않았지만, 일정 길이를 갖는 고정 아크 접촉자를 갖는다.
상기 가동측은 가동부 지지대(10)와, 상기 가동부 지지대(10) 내에서 이동가능하게 설치되는 압축실린더(20)와, 압축 실린더(20)와 연결되어 가동부 지지대(10)의 타단으로 관통되는 로드(31)와, 상기 로드(31)의 일단에 설치되어 상기 압축 실린더(20) 내에서 고정 아크 접촉자가 끼워지도록 형성되는 가동 아크 접촉자(32)와, 상기 가동 아크 접촉자(32)를 에워싸도록 설치되는 보조 노즐(33)과, 상기 보조 노즐(33)과 가스 유동 경로를 형성하도록 압축 실린더(20)의 일단에 설치되는 주 노즐(34)을 갖는다.
또한, 상기 가동부 지지대(10)의 타단을 관통하는 로드(31)와 연결되는 연결 로드(40)를 구비한다. 상기 연결 로드(40)는 조작기(미도시)와 연결되어 직선 이동에 요구되는 힘을 전달 받는다.
도 1은 가동 아크 접촉자와 고정 아크 접촉자가 접속되어 폐로 상태를 이루는 것을 보여준다.
도 1과 같이 전류가 투입되는 상태에서, 조작기는 도 2에 도시되는 바와 같이 연결 로드(40)를 화살표 b 방향을 따라 유동되도록 작동될 수 있다. 따라서, 연결 로드(40)와 연결되는 로드는 화살표 b 방향을 따라 유동되고, 이에 따라, 압축 실린더(20) 역시 화살표 b 방향을 따라 일정 거리 유동된다.
이러한 결과, 가동 아크 접촉자(32)는 고정 아크 접촉자와 분리되고, 이때, 아크가 발생된다. 이와 동시에, 가동부 지지대(10)의 내부에서 절연 가스가 압축되어 압축 실린더(20)의 내부로 유동되며 상기 가스는 가스 유동 경로를 따라 외부로 분사된다. 따라서, 상기 발생되는 아크를 용이하게 소호하게 된다.
이와 같은 전류 투입 및 전류 트립 동작을 하는 종래의 소호 장치는, 트립 동작을 위하여 일정한 동작 속도를 유지하기 위하여 일정의 트립 탄성 에너지를 갖는 트립 탄성 스프링을 구비한다. 또한, 상기 소호 장치는 상기 트립 탄성 에너지에 비례하는 투입 탄성 스프링을 구비한다.
따라서, 트립 탄성 스프링은 소호부의 전류 투입시 트립 동작을 위한 트립 탄성 에너지를 갖고, 투입 탄성 스프링은 소호부의 전류 투입 동작과 트립 탄성 스프링을 압축하기 위한 투입 탄성 에너지를 갖는다.
또한, 종래의 투입 탄성 스프링은 소호부를 동작시킴과 아울러 트립 탄성 에너지를 압축하여야 하기 때문에, 통상 트립 탄성 에너지의 1.5 내지 2배의 탄성 에너지가 요구된다.
따라서, 소호부의 동작에 요구되는 탄성 에너지가 크기 때문에 종래의 차단기를 장기간 사용하는 경우, 기계적 손상 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전류 투입시 압축되고, 전류 트립시 상기 압축된 탄성 에너지를 통하여 트립 동작이 수행될 수 있도록 가동 접촉자를 하나의 스프링을 사용하여 유동되도록 함으로써, 차단기의 동작 에너지를 감소시킬 수 있는 가스 절연 차단기용 소호부를 제공함에 있다.
바람직한 양태 있어서, 본 발명은 가스 절연 차단기용 소호부를 제공한다.
상기 가스 절연 차단기용 소호부는 양단이 개구되는 가동부 지지대와; 상기 가동부 지지대의 내부에서 활주 가능하도록 배치되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더의 활주 동작과 연동되도록 상기 압축 실린더와 연결되는 가동 접촉부와; 상기 가동부 지지대의 타단측에 배치되며, 상기 가동 접촉부를 직선 이동시키는 작동부; 및 상기 가동부 지지대의 타단과 상기 작동부를 서로 탄성 지지하여 상기 가동 접촉부를 원위치로 복귀시키는 탄성부를 포함한다.
여기서, 상기 가동 접촉부는, 일단이 상기 압축 실린더의 내측에 위치되어 상기 압축 실린더를 관통하고 , 타단이 상기 가동부 지지대의 타단을 관통하며, 상기 작동부와 연결되는 일정 길이의 로드와, 상기 로드의 일단에 설치되며 상기 로드가 활주됨에 따라 외부의 고정 접촉자와 선택적으로 접촉되는 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 에워 싸도록 배치되는 보조 노즐과, 상기 압축 실린더의 일단에 설치되며 상기 보조 노즐과 가스 유동 경로를 형성하는 주 노즐을 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 작동부는, 상기 로드의 타단과 연결되며 상기 직선 이동을 위한 외력을 제공받는 연결 로드이고, 상기 로드의 타단과 상기 연결 로드의 연결 부분는 걸림턱이 형성되고, 상기 가동부 지지대의 타단에는 상기 로드가 관통되는 관통홀이 형성되고,
상기 탄성부는 상기 관통홀의 외주 영역과 상기 걸림턱 사이를 탄성 지지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄성부는, 상기 관통홀과 상기 걸림턱의 사이에서 상기 로드의 외주에 외감되는 코일 스프링인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가동부 지지대의 타단에는 상기 가동부 지지대의 내부 공간으로 일정 길이 연장되는 원통 형상의 가이드가 형성되고, 상기 로드는 상기 가이드의 내부에서 활주되도록 위치되고, 상기 관통홀은 상기 가이드의 내부에 형성되되,
상기 가이드의 내경은 상기 로드의 직경 보다 일정 직경 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전류 투입시 압축되고, 전류 트립시 상기 압축된 탄성 에너지를 통하여 트립 동작이 수행될 수 있도록 가동 접촉자를 하나의 스프링을 사용하여 유동되도록 함으로써, 차단기의 동작 에너지를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차단기의 트립 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 차단기의 전류 투입 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따르는 가스 절연 차단기에서의 트립 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 가스 절연 차단기에서의 전류 투입 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 가스 절연 차단기용 소호부를 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 가스 절연 차단기용 소호부를 설명하도록 한다.
도 3을 참조 하면, 본 발명의 소호부는 가동부 지지대(100)를 갖는다. 상기 가동부 지지대(100)는 양단이 개구되며 내부 공간이 형성되도록 원통 형상으로 형성된다. 여기서, 상기 가동부 지지대(100)의 내주에는 압축 실린더(200)의 타단이 걸려 압축 실린더(200)의 유동 거리를 한정하도록 돌출 형성되는 압축 실린더 걸림턱(110)이 형성된다. 따라서, 상기 가동부 지지대(100)의 내부 공간은 상기 압축 실린더 걸림턱(110)을 경계로 일단측으로 제 1내부 공간(A1)과 타단측으로 제 2내부 공간(A2)으로 구획될 수 있다.
그리고, 상기 가동부 지지대(100)의 제 1내부 공간(A1)에는 압축 실린더(200)가 배치된다, 상기 압축 실린더(200)의 외주는 상기 제 1내부 공간(A1)에서 내주에 밀착 배치되며, 외력에 의하여 가동부 지지대(100)의 길이 방향을 따라 활주될 수 있다.
상기 압축 실린더(200)는 내부에 공간을 이루고, 상기 압축 실린더(200)의 일단은 개구되고, 타단은 하기에 기술되는 로드(310)가 관통 배치되는 로드 관통홀(210)이 형성된다.
또한, 상기 압축 실린더(200)는 가동 접촉부(300)와 연결된다. 상기 가동 접촉부(300)는 외부로부터 외력을 제공받아 직선 유동되며, 상기 압축 실린더(200)의 활주 동작과 연동될 수 있다.
상기 가동 접촉부(300)는 로드(310)와, 가동 접촉자(320)와, 보조 노즐(330)과, 주 노즐(340)로 구성될 수 있다.
상기 로드(310)는 일정 길이를 이루며 상기 압축 실린더(200)의 로드 관통홀(210)을 관통하도록 가동부 지지대(100)의 내부에 배치된다.
상기 로드(310)의 일단은 상기 압축 실린더(200)의 내부 공간에 위치되고, 타단은 상기 가동부 지지대(100)의 타단을 관통하도록 위치된다. 여기서, 상기 로드(310)의 타단은 하기에 기술되는 연결 로드(400)와 연결되는 부분이다.
상기 로드(310)의 일단에는 상기 가동 접촉자(320)가 설치된다. 상기 가동 접촉자(320)는 가동부 지지대(100)의 일단 외부로 유동시 외부의 고정 접촉자(미도시)가 끼워져 접촉되도록 구성된다.
그리고, 상기 가동 접촉자(320)의 외주에는 보조 노즐(330)이 설치된다. 여기서, 상기 보조 노즐(330)은 압축 실린더(200)의 일단 개구에 위치될 수 있다.
또한, 상기 주 노즐(340)은 상기 보조 노즐(330)의 외주와 일정 거리 이격되어 상기 보조 노즐(330)의 외주를 에워싸도록 배치된다. 여기서, 상기 주 노즐(340)은 압축 실린더(200)의 일단으로부터 돌출되도록 압축 실린더(200)의 일단에 마련된다.
이에 따라, 상기 보조 노즐(330)과 주 노즐(340)의 사이에는 절연 가스가 외부로 분사될 수 있는 가스 유동 경로가 형성될 수 있다.
한편, 상기 가동부 지지대(100)의 타단측에는 작동부(400)가 배치된다. 여기서, 상기 작동부(400)는 일정 길이를 갖는 연결 로드이다. 따라서, 하기에는 상기 작동부(400)와 상기 연결 로드(400)의 지시 번호를 동일하게 기재한다.
상기 연결 로드(400)의 일단은 상기 로드(310)의 타단과 연결된다. 그리고, 상기 연결 로드(400)는 외부의 조작기(미도시)와 연결되어 상기 조작기로부터 외력을 전달 받고, 상기 로드(310)를 왕복 직선 운동시킬 수 있다.
또 한편, 본 발명에 따르는 가동부 지지대(100)의 타단에는 상기 가동부 지지대(100)의 내부 공간으로 일정 길이 인입되는 일정 길이의 가이드(120)가 형성된다. 상기 가이드(120)의 내부에는 관통홀(121)이 형성된다. 여기서, 상기 관통홀(121)은 로드(310)가 관통되는 홀이다.
상기 로드(310)는 상기 관통홀(121)을 통하여 상기 가이드(120)를 관통하도록 배치되며, 상기 관통홀(121) 내에서 활주되도록 배치된다. 또한, 상기 가이드(120)의 관통홀(121)에는 상기 로드(310)의 타단과 연결되는 연결 로드(400)의 일단이 위치될 수 있다. 여기서, 상기 가이드(120)의 내경은 상기 로드(310)의 직경 보다 일정 직경 크게 형성될 수 있다.
특히, 상기 가이드(120)의 관통홀(121)에는 유동되는 상기 가동 접촉부(300)를 원위치로 복귀시키는 탄성부(500)가 설치된다. 여기서, 상기 탄성부(500)는 관통홀(121)에 위치되는 로드(310)를 외감하는 코일 스프링인 것이 좋다. 따라서, 하기에는 상기 탄성부(500)와 상기 코일 스프링(500)의 지시 번호를 동일하게 기재하기로 한다.
또한, 가이드(120)의 일단에는 관통홀(121) 중심축선 측으로 일정 길이 돌출되는 단턱(122)이 형성된다. 그리고, 상기 로드(310)와 연결 로드(400)의 연결 부분에는 걸림턱(410)이 형성된다.
따라서, 상기 코일 스프링(500)의 일단은 상기 가이드(120)의 일단에서 관통홀(121) 외주 영역, 바람직하게는 가이드(120)의 일단에서의 관통홀(121)의 내주로부터 돌출되는 단턱(122)에 탄성 지지되고, 타단은 상기 걸림턱(410)에 탄성 지지된다.
다음은, 상기와 같이 구성되는 가스 절연 차단기의 소호부의 작용을 설명하도록 한다.
도 3은 전류 트립 상태의 차단기를 보여주고 있다.
도 3을 참조 하면, 연결 로드(400)는 외부로부터 외력을 제공 받지 않는 상태이다. 그리고, 압축 실린더(200)는 로드(310)에 연결되는 상태로 가동부 지지대(100)의 제 1내부 공간(A1)에 위치되는 상태이다. 또한, 가동 접촉자(320)는 도면에 도시되지 않은 고정 접촉자와 접촉되지 않는 상태이다.
이때, 가이드(120)의 관통홀(121)에 위치되는 코일 스프링(500)은 가이드(120)의 일단 관통홀(121) 외주 영역과, 로드(310)와 연결 로드(400)와의 연결 부분에 형성되는 걸림턱(410)을 서로 탄성 지지함과 함과 아울러 이완 상태를 이룰 수 있다.
도 4는 전류 투입 상태의 차단기를 보여주고 있다.
도 4를 참조 하면, 전류 투입 동작 시에, 조작기(미도시)는 연결 로드(400)를 화살표 b방향으로 유동되도록 외력을 가할 수 있다. 따라서, 연결 로드(400)와 연결되는 로드(310) 역시 화살표 b방향을 따라 도면 상에서 좌측으로 유동된다. 이때, 연결 로드(400)와 로드(310)의 연결 부분 사이에 형성되는 걸림턱(410)은 가이드(120)의 관통홀(121) 내에서 가이드(120)의 일단 측으로 이동된다.
따라서, 가이드(120)의 관통홀(121) 내에서 로드(310)에 외감되는 코일 스프링(500)은 가이드(120)의 관통홀(121) 외주 영역과 걸림턱(410)을 탄성 지지한 상태에서 압축되고, 일정의 압축 에너지가 충전될 수 있다. 여기서, 상기 압축 에너지는 탄성 복귀 에너지일 수 있다.
한편, 상기 로드(310)가 화살표 b방향을 따라 유동되면, 압축 실린더(200)는 가동부 지지대(100)의 일단 외측으로 일정 길이 돌출된다. 이에 따라, 압축 실린더(200)의 내부에 위치되며 로드(310)의 일단에 마련되는 가동 접촉자(320)는 외부의 고정 접촉자와 접촉될 수 있다. 이에 따라, 고전압의 전류가 투입될 수 있는 상태를 이룰 수 있다.
이어, 도 3에 도시되는 바와 같이 전류 트립 상태를 이루기 위해서는, 조작기는 연결 로드(400)를 도면상의 우측 방향인 화살표 a방향을 따라 유동되도록 상기 연결 로드(400)로 가해지는 외력을 제거할 수 있다.
이때, 가이드(120)의 관통홀(121)에서 압축된 상태를 유지하는 코일 스프링(500)은 자체의 탄성 복귀 에너지를 통하여 연결 로드(400)를 도 3에 도시되는 바와 같이 이완 상태로 복귀되는 원위치로 유동시킬 수 있다.
이에 따라, 로드(310) 역시 가이드(120)의 관통홀(121) 내에서 유동하여 원위치로 복귀되고, 상기 가동 접촉자(310)는 고정 접촉자와 분리될 수 있다. 이와 동시에, 가동부 지지대(100)의 제 2내부 공간(A2)에 수용되는 절연 가스는 화살표 a방향으로 이동되는 압축 실린더(200)에 의하여 압축되며, 압축되는 절연 가스는 압축 실린더(200)의 타단면부에 형성되는 체크 밸브들(미도시)을 통하여 압축 실린더(200)의 내부로 유동되어 팽창될 수 있다.
그리고, 상기 압축 실린더(200)로 유동되어 팽창되는 절연 가스는 주 노즐(340)과 보조 노즐(330)의 사이의 가스 유동 경로를 통하여 분사되고, 상기 분사되는 절연 가스는 고정 접촉자와 가동 접촉자(320)와의 분리시 발생된 아크를 용이하게 소호할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는, 전류 투입시 조작기는 코일 스프링(500)을 압축시킬 수 있는 정도의 동작 에너지만을 필요로 할 수 있다. 반면에, 전류 트립시, 조작기는 별도의 동작 에너지 없이 코일 스프링(500)의 압축 상태만을 해제하면 된다. 따라서, 가동 접촉부(300)는 코일 스프링(500)의 탄성 복원 에너지를 통하여 원위치로 복귀되어 트립 상태를 이룰 수 있다.
결론적으로, 본 발명에서는 전류 트립 동작시 코일 스프링(500)의 탄성 복원 에너지를 사용함으로써, 조작기의 동작 에너지를 감소시킬 수 있고, 차단기를 장시간 사용시에 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 조작기의 작동을 통하여 동작되는 삼상 일괄형 차단기의 경우 트립시 작용되는 별도의 스프링이 필요없는 조작기의 구조를 사용할 수도 있다.
이에 더하여, 조작기의 내구성 문제로 인하여 동작 에너지의 증가가 불가피한 경우, 본 발명에 따르는 코일 스프링(500)을 포함한 상기의 구조를 사용하여 동작시 트립 속도를 향상할 수 있는 방안으로 사용할 수도 있는 잇점도 있다.
100 : 가동부 지지대 110 : 압축 실린더 걸림턱
120 : 가이드 121 : 관통홀
122 : 단턱 200 : 압축 실린더
210 : 로드 관통홀 300 : 가동 접촉부
310 : 로드 320 : 가동 접촉자
330 : 보조 노즐 340 : 주 노즐
400 : 작동부 500 : 탄성부

Claims (5)

  1. 양단이 개구되는 가동부 지지대;
    상기 가동부 지지대의 내부에서 활주 가능하도록 배치되는 압축 실린더;
    상기 압축 실린더의 활주 동작과 연동되도록 상기 압축 실린더와 연결되는 가동 접촉부;
    상기 가동부 지지대의 타단측에 배치되며, 상기 가동 접촉부를 직선 이동시키는 작동부; 및
    상기 가동부 지지대의 타단과 상기 작동부를 서로 탄성 지지하여 상기 가동 접촉부를 원위치로 복귀시키는 탄성부를 포함하고,
    상기 가동 접촉부는, 일단이 상기 압축 실린더의 내측에 위치되어 상기 압축 실린더를 관통하고, 타단이 상기 가동부 지지대의 타단을 관통하고 상기 작동부와 연결되는 로드를 포함하고,
    상기 작동부는, 상기 로드의 타단과 연결되어 직선 이동을 위한 외력을 제공받는 연결 로드이고,
    상기 가동부 지지대의 타단에는 상기 가동부 지지대의 내부 공간으로 연장되는 원통 형상의 가이드가 형성되고,
    상기 가이드의 내부에는 상기 로드와 연결로드가 활주하는 관통홀이 형성되고,
    상기 가이드의 일단에는 상기 관통홀의 중심축 측으로 일정 길이 돌출되는 단턱이 형성되고,
    상기 로드의 타단과 상기 연결 로드의 연결 부분에는 걸림턱이 형성되고,
    상기 탄성부는 상기 단턱과 걸림턱 사이에 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기용 소호부.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 접촉부는,
    상기 로드의 일단에 설치되며 상기 로드가 활주됨에 따라 외부의 고정 접촉자와 선택적으로 접촉되는 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 에워 싸도록 배치되는 보조 노즐과, 상기 압축 실린더의 일단에 설치되며 상기 보조 노즐과 가스 유동 경로를 형성하는 주 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기용 소호부.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성부는,
    상기 관통홀과 상기 걸림턱의 사이에서 상기 로드의 외주에 외감되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기용 소호부.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드의 내경은 상기 로드의 직경 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기용 소호부.
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