KR101827489B1 - 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 가스절연차단기의 고정부 구조물측에 절연가스의 냉각 및 배출을 유도하는 이중 구조로 이루어지는 냉각/배출 유도부재를 구성한 것이며, 이에따라 절연가스차단기의 차단동작시 압력실이 고정부 아크접점과 가동부 아크접점 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)를 고정부 구조물 내부에서 냉각시킴은 물론, 냉각된 절연가스가 외함의 내부공간으로 시차를 두고 신속하게 배출할 수 있도록 하여 절연가스(SF6)의 열적 절연회복 성능을 향상시키는 한편, 절연파괴를 방지하면서 절연가스차단기의 차단 성능을 높이도록 한 것이다.

Description

가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치{Gas cooling and exhaust device of gas insulated circuit breaker}

본 발명은 가스절연차단기(Gas Insulated Circuit Breaker)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차단기의 차단동작시 압력실에서 고정부 아크접점과 가동부 아크접점 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)를 고정부 구조물 내부에서 효과적으로 냉각한 후 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출장치에 관한 것이다.

전력계통에 고장이 발생시, 전력계통 및 각종 전력기기를 보호하기 위해서는 고장전류를 차단해야 하며, 이러한 고장전류를 차단하는 것은 가스절연차단기가 수행하고 있다.

즉, 상기 가스절연차단기는 첨부된 도 1에서와 같이, 통상적으로 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단을 위해 고정부 주접점(1), 가동부 주접점(2), 고정부 아크접점(3) 및 가동부 아크접점(4)과, 피스톤(5)의 작용에 의해 절연가스(SF6)의 압축이 이루어지는 압력실(6)과, 가스배출구(7), 그리고 압력실(6)의 일측에 마련되며 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4)의 접촉 및 분리를 가이드하는 노즐(8) 및, 상기 각 구성요소들을 감싸서 보호하고 내부에는 절연가스(SF6)가 충전되어 있는 외함(9)을 기본적으로 구비하고 있는 것이다.

따라서, 종래 절연가스(SF6)가 충전된 가스절연차단기는 차단 동작시, 가동부 주접점(2)의 분리 후 가동부 아크접점(4)이 고정부 아크접점(3)으로부터 분리되면서 발생하는 아크 에너지와, 상기 가동부 아크접점(4) 및 가동부 주접점(2)의 이동에 따른 피스톤(5)의 압축으로 인해, 압력실(6)내에서는 일정한 압력 이상으로 압축이 이루어지고, 이후 고정부 아크접점(3)이 노즐(8)의 노즐목(8a)을 통과하면서 압축이 이루어진 상기 압력실(6)의 절연가스(SF6)를 노즐목(8a)을 통과한 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4) 사이에 불어줌으로써 아크를 소호하고 차단동작을 완료하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 아크 소호를 통한 차단동작이 이루어질 때, 상기 압력실(6)에서 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4) 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)가 차단기의 고정부와 가동부 극간 및 통전부(주접점을 포함하는 가동부 및 고정부 도체)와 외함(9) 사이에서 충분한 냉각이 이루어지지 않을 경우, 상기 절연가스(SF6)의 열적 절연회복 성능이 부족하게 되면서 절연파괴가 발생하게 되고, 이러한 절연파괴로 인하여 차단기의 차단동작이 실패하는 경우가 많았다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 가스절연차단기의 고정부 구조물측에 절연가스의 냉각 및 배출을 유도하는 이중 구조로 이루어지는 냉각/배출 유도부재를 구성함으로써, 절연가스차단기의 차단동작시 압력실이 고정부 아크접점과 가동부 아크접점 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)를 고정부 구조물 내부에서 냉각시킴은 물론, 냉각된 절연가스가 외함의 내부공간으로 시차를 두고 신속하게 배출할 수 있도록 하여 절연가스(SF6)의 열적 절연회복 성능을 향상시키고, 이를 통해 절연파괴를 방지하면서 절연가스차단기의 차단 성능을 높일 수 있도록 하는 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치는, 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단을 위해 고정부 주접점, 가동부 주접점, 고정부 아크접점 및 가동부 아크접점, 피스톤의 작용에 의해 절연가스의 압축이 이루어지는 압력실, 가스배출구, 상기 압력실의 일측에 마련되며 고정부 아크접점과 가동부 아크접점의 접촉 및 분리를 가이드하는 노즐, 및 상기 각 구성요소들을 감싸서 보호하고 내부에는 절연가스가 충전되어 있는 외함을 포함하되, 상기 고정부 주접점과 고정부 아크접점이 위치하는 고정부측에 절연가스의 냉각 및 배출을 유도하는 이중 구조의 냉각/배출 유도부재를 결합 구성한 것이다.

또한, 상기 냉각/배출 유도부재는 가동부측에서 고정부측의 방향으로 연장되는 제 1 실린더와, 고정부측에서 가동부측의 방향으로 연장되어 상기 제 1 실린더의 외주면에 일정간격을 두고 중첩이 이루어져 냉각/배출 유도용 유로를 형성하게 되는 제 2 실린더를 포함하는 것이다.

또한, 상기 제 1 실린더에는 절연가스의 냉각 및 배출을 1차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 1 유도홀이 형성되고, 상기 제 2 실린더에는 절연가스의 냉각 및 배출을 2차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 유도홀이 형성되는 것이다.

또한, 상기 제 1 유도홀의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 배출되도록 상기 제 2 유도홀의 직경보다 작게 구성되는 것이다.

또한, 상기 제 2 유도홀의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 배출되도록 상기 가스배출구의 직경보다 작게 구성되는 것이다.

또한, 상기 제 1,2 실린더는 원통형 금속 튜브인 것이다.

이와 같이, 본 발명은 가스절연차단기의 고정부 구조물측에 절연가스의 냉각 및 배출을 유도하는 이중 구조로 이루어지는 냉각/배출 유도부재를 구성한 것으로, 이를 통해 절연가스차단기의 차단동작시 압력실이 고정부 아크접점과 가동부 아크접점 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)를 고정부 구조물 내부에서 냉각시킴은 물론, 냉각된 절연가스가 외함의 내부공간으로 시차를 두고 신속하게 배출할 수 있도록 하면서 절연가스(SF6)의 열적 절연회복 성능을 향상시킴은 물론, 절연파괴를 방지하면서 절연가스차단기의 차단 성능을 높이는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 종래 절연가스차단기의 구조를 보인 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 투입상태를 보인 개략적인 구조도.
도 3은 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 가동부 주접점이 분리되는 상태를 보인 개략적인 구조도.
도 4는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 가동부 아크접점이 분리되는 상태를 보인 개략적인 구조도.
도 5는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 노즐목 개방 및 압축된 절연가스의 배출 상태를 보인 개략적인 구조도.
도 6은 본 발명의 실시예로 압축된 절연가스의 냉각 및 배출이 유도되는 상태에서 절연가스차단기의 차단동작이 완료된 상태를 보인 개략적인 구조도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 투입상태를 보인 개략적인 구조도이고, 도 3은 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 가동부 주접점이 분리되는 상태를 보인 개략적인 구조도이며, 도 4는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 가동부 아크접점이 분리되는 상태를 보인 개략적인 구조도이고, 도 5는 본 발명의 실시예로 절연가스차단기의 노즐목 개방 및 압축된 절연가스의 배출 상태를 보인 개략적인 구조도이며, 도 6은 본 발명의 실시예로 압축된 절연가스의 냉각 및 배출이 유도되는 상태에서 절연가스차단기의 차단동작이 완료된 상태를 보인 개략적인 구조도를 도시한 것이다.

첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치는, 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단을 위해 고정부 주접점(1), 가동부 주접점(2), 고정부 아크접점(3) 및 가동부 아크접점(4), 피스톤(5)의 작용에 의해 절연가스(SF6)의 압축이 이루어지는 압력실(6), 가스배출구(7), 상기 압력실(6)의 일측에 마련되며 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4)의 접촉 및 분리를 가이드하는 노즐(8), 및 상기 각 구성요소들을 감싸서 보호하고 내부에는 절연가스(SF6)가 충전되어 있는 외함(9)을 포함하는 절연가스차단기를 구성함에 있어, 상기 고정부 주접점(1)과 고정부 아크접점(3)이 위치하는 고정부측에 절연가스(SF6)의 냉각과 배출을 유도하는 냉각/배출 유도부재(10)를 이중 구조로 결합 구성한 것이다.

즉, 상기 냉각/배출 유도부재(10)는 가동부측에서 고정부측의 방향으로 연장되는 원통형 금속튜브인 제 1 실린더(11)와, 고정부측에서 가동부측의 방향으로 연장되어 상기 제 1 실린더의 외주면에 일정간격을 두고 중첩이 이루어져 냉각/배출 유도용 유로(U1)를 형성하게 되는 원통형 금속튜브인 제 2 실린더(12)를 포함하는 것이다.

이때, 상기 제 1 실린더(11)에는 절연가스의 냉각 및 배출을 1차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 1 유도홀(11a)을 형성하고, 상기 제 2 실린더(12)에는 절연가스의 냉각 및 배출을 2차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 유도홀(12a)을 형성하게 되는데, 상기 제 1 유도홀(11a)의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 배출이 신속하게 이루어질 수 있도록 상기 제 2 유도홀(12a)의 직경보다 작게 구성하도록 한 것이다.

그리고, 상기 제 2 유도홀(12a)의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 신속하게 배출이 이루어질 수 있도록 상기 가스배출구(7)의 직경보다 작게 구성하게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출장치는 첨부된 도 2에서와 같이 가동부측이 고정부측으로 투입된 상태에서, 차단동작을 위해 첨부된 도 3에서와 같이 상기 가동부측의 가동부 주접점(2)이 고정부 주접점(1)으로부터 분리를 시작하게 된다.

이때, 상기 가동부 주접점(2)이 고정부 주접점(1)으로부터 분리가 이루어진 이후에, 상기 가동부 아크접점(4)이 고정부 아크접점(3)으로부터 분리되면서 발생하는 첨부된 도 4에서와 같은 아크 에너지, 그리고 상기 가동부 아크접점(4) 및 가동부 주접점(2)의 이동에 따른 피스톤(5)의 압축으로 인하여 압력실(6)내에서는 일정한 압력 이상으로 압축이 이루어지게 된다.

다음으로, 상기 고정부 아크접점(3)이 노즐(8)의 노즐목(8a)을 통과하면서 압축된 상기 압력실(6)의 절연가스(SF6)를 노즐목(8a)을 통과한 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4)의 사이에 불어줌으로써 첨부된 도 5에서와 같이 아크를 소호하고 차단동작을 완료하게 된다.

이때, 상기 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4)으로 고온 고압의 절연가스(SF6)를 불어주어 아크 소호를 소호할 때, 첨부된 도 6에서와 같이 상기 고온 고압의 절연가스(SF6)는 고정부측에서 제 1,2 실린더(11)(12)로 이루어지는 냉각/배출 유도부재(10)에 의해 냉각 및 배출이 유도되도록 하였으며, 이는 절연가스(SF6)에 대한 열적 절연회복 성능을 복원하기 위함인 것이다.

즉, 상기 냉각/배출 유도부재(10)는 상기 고정부 주접점(1)과 고정부 아크접점(3)이 위치하는 고정부측에 설치되는 것으로, 이러한 냉각/배출 유도부재(10)는 는 원통형의 금속튜브인 제 1,2 실린더(11)(12)를 이중으로 구성하는 것인 바,

상기 고정부 아크접점(3)과 가동부 아크접점(4)의 사이에 불어주는 고온 고압의 절연가스(SF6)는 상기 제 1,2 실린더(11)(12)의 사이에 형성되는 냉각/배출 유도용 유로(U1)를 거쳐 가스배출구(7)를 통해 외함(9)의 내부공간으로 배출되는 경로를 통해 냉각이 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 상기 제 1 실린더(11)는 적어도 하나 이상의 제 1 유도홀(11a)을 통해 상기 절연가스(SF6)의 냉각 및 배출을 1차적으로 유도하고, 상기 제 2 실린더(12)는 적어도 하나 이상의 제 2 유도홀(12a)을 통해 상기 절연가스(SF6)의 냉각 및 배출을 2차적으로 유도하게 된다.

이때, 상기 상기 제 1 유도홀(11a)의 직경은 상기 제 2 유도홀(12a)의 직경보다 작고, 상기 제 2 유도홀(12a)의 직경은 가스배출구(7)의 직경보다 작게 설계되어 있는 바, 상기 제 1 실린더(11)의 제 1 유도홀(11a)을 통해 냉각 및 배출이 유도되는 모든 절연가스(SF6)는 그 배출이 일시적으로 이루어지지 않고 지연되면서 시차를 두고 이루어진다.

따라서, 상기 절연가스(SF6)는 첨부된 도 6에서와 같이 냉각/배출 유도용 유로(U1)는 물론, 상기 제 1 실린더(11)의 제 1 유도홀(11a)과 제 2 실린더(12)의 제 2 유도홀(12a), 그리고 가스배출구(7)를 통해 시차를 두고 그 배출량이 유도되면서 냉각이 효율적으로 유도되고, 이에따라 상기 외함(9)내의 내부공간으로는 충분한 냉각이 이루어지는 절연가스(SF6)가 유입되며, 이에따라 상기 절연가스(SF6)는 열적 절연회복 성능을 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

1 ; 고정부 주접점 2 ; 가동부 주접점
3 ; 고정부 아크접점 4 ; 가동부 아크접점
5 ; 피스톤 6 ; 압력실
7 ; 가스배출구 8 ; 노즐
8a; 노즐목 9 ; 외함
10; 냉각/배출 유도부재 11; 제 1 실린더
11a; 제 1 유도홀 12; 제 2 실린더
12a; 제 2 유도홀

Claims (6)

1. 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단을 위해 고정부 주접점, 가동부 주접점, 고정부 아크접점 및 가동부 아크접점, 피스톤의 작용에 의해 절연가스의 압축이 이루어지는 압력실, 가스배출구, 상기 압력실의 일측에 마련되며 고정부 아크접점과 가동부 아크접점의 접촉 및 분리를 가이드하는 노즐, 및 상기 각 구성요소들을 감싸서 보호하고 내부에는 절연가스가 충전되어 있는 외함을 포함하고,
   상기 고정부 주접점과 고정부 아크접점이 위치하는 고정부측에 절연가스의 냉각 및 배출을 유도하는 이중 구조의 냉각/배출 유도부재를 결합 구성하되,
   상기 냉각/배출 유도부재는, 상기 가동부측에서 상기 고정부측의 방향으로 연장되는 것으로 절연가스의 냉각 및 배출을 1차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 1 유도홀이 형성되는 제 1 실린더와, 상기 고정부측에서 상기 가동부측의 방향으로 연장되는 것으로 절연가스의 냉각 및 배출을 2차적으로 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 유도홀이 형성되면서 상기 제 1 실린더의 외주면에 일정간격을 두고 중첩이 이루어져 냉각/배출 유도용 유로를 형성하게 되는 제 2 실린더를 포함하여 구성하고,
   상기 제 1 유도홀의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 배출되도록 상기 제 2 유도홀의 직경보다 작게 구성하고,
   상기 제 2 유도홀의 직경은 모든 절연가스가 일시적으로 배출되는 것을 부분적으로 제한하면서 시차를 두고 배출되도록 상기 가스배출구의 직경보다 작게 구성하는 것을 특징으로 하는 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,2 실린더는 원통형 금속 튜브인 것을 특징으로 하는 가스절연차단기의 가스 냉각 및 배출 장치.

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