KR101849404B1 - 조정가능한 아크 전극 조립체 및 그 조립 방법 - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 전도체를 포함하는 회로와 함께 사용하기 위한 회로 보호 장치(100)는 적어도 하나의 전도체에 전기적으로 커플링되고, 조정가능한 전극 조립체(256)를 포함하는 적어도 하나의 위상 전극 조립체(300)를 포함한다. 또한, 상기 회로 보호 장치(100)는 상기 조정가능한 전극 조립체(256)를 내부에 고정할 수 있는 크기를 가지는 적어도 하나의 격리 영역(220)을 포함하는 전도체 베이스(204), 그리고 상기 전도체 베이스(204)에 커플링되고 적어도 하나의 격리 채널(262)을 포함하는 전도체 커버(228)를 포함하며, 상기 조정가능한 전극 조립체(256)는 상기 적어도 하나의 격리 영역(220)을 통해서 적어도 부분적으로 연장한다.
Description
본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 전력(power) 장비 보호 장치에 관한 것이며, 특히 조정가능한 전극 조립체를 포함하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공지된 전력 회로 및 스위치기어는 공기 또는 가스, 또는 고체 유전체와 같은 절연체로 분리된 전도체들을 포함한다. 그러나, 만약 전도체들이 서로 너무 근접하여 배치된다면, 또는 전도체들 사이의 전압이 전도체들 사이의 절연체의 절연 특성을 초과하면, 아크가 발생될 수 있다. 전도체들 사이의 절연체가 이온화될 수 있고, 이는 절연체를 전도 상태로 만들 수 있고 그리고 아크 플래시(flash) 형성을 가능하게 할 수 있다.
아크 플래시는 2개의 위상 전도체들(phase conductors) 사이의, 위상 전도체와 중성(neutral) 전도체 사이의, 또는 위상 전도체와 접지점 사이의 결함(fault)으로 인한 에너지의 급격한 방출에 의해서 유발된다. 아크 플래시 온도는 20,000 ℃에 또는 그 초과 온도에 달할 수 있고, 이는 전도체 및 인접 장비를 증발시킬 수 있다. 또한, 아크 플래시는 전도체 및 인접 장비를 손상시킬 수 있는 열, 강한 빛, 압력 파동, 및/또는 음파 형태의 상당한 에너지를 방출할 수 있다. 그러나, 아크 플래시를 생성하는 결함의 전류 레벨(level)은 일반적으로 단락 회로의 전류 레벨보다 낮으며, 그에 따라 서킷 브레이커가 아크 결함 조건을 핸들링하도록 특별히 디자인되지 않은 경우에, 그러한 서킷 브레이커가 시동되지 않거나 또는 지연된 시동을 나타낼 수 있을 것이다. 개인용 보호 의류 및 장비의 이용을 의무화함으로써 아크 플래시 발생을 조정하기 위한 기관(agencies) 및 표준이 존재하지만, 아크 플래시를 제거하는 규정에 따른 장치가 제공되고 있지는 않다.
퓨즈 및 서킷 브레이커와 같은 표준 회로 보호 장치는 일반적으로 아크 플래시를 완화할 수 있을 정도로 신속하게 반응하지 않는다. 충분히 신속한 반응을 나타내는 다른 공지된 회로 보호 장치는 전기적인 "크로우바아(crowbar)"이며, 이는 전기 에너지를 아크 플래시 지점으로부터 멀리 전환시키기 위해서 전기적 "단락 회로"를 의도적으로 형성함으로써 기계적 및/또는 전기-기계적 프로세스를 이용한다. 이어서, 그러한 의도적인 단락 회로 결함은 퓨즈 또는 서킷 브레이커의 시동에 의해서 소거(clear)된다. 그러나, 크로우바아를 이용하여 생성된 의도적인 단락 회로 결함에 의해서 상당한 레벨의 전류가 인접한 전기 장비로 유동할 수 있으며, 그에 따라 여전히 장비를 손상시킬 수 있다.
충분히 신속한 응답을 나타내는 다른 공지된 회로 보호 장치는 아크 억제(containment) 장치이며, 이는 아크 플래시 지점으로부터 전기적 에너지를 멀리 전환하기 위해서 억제된 아크를 생성한다. 적어도 일부의 공지된 아크 억제 장치는 대응하는 전극 홀더들 내로 직접적으로 각각 관통되는 복수의 전극들을 포함한다. 이들 전극은 전극 홀더와의 경계 지점에서의 즉, 관통부(thread)에서의 전기 에너지 집중을 유발하며, 이는 사용 중에 결함을 초래할 수 있는 구조적 취약 지점을 생성한다. 또한, 경계 지점에서의 이러한 에너지 집중에 의해서 전극이 전극 홀더에 용접되거나 융합될 수 있으며, 그에 따라 사용 후에 전극 및 전극 홀더 모두를 교체할 필요가 있게 된다. 또한, 그러한 관통형 전극 제조 중의 공차(tolerances)로 인해서, 일정한 결과를 얻을 수 있게 이들 전극을 배치하는 것이 어려울 수 있다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 전도체를 포함하는 회로와 함께 사용하기 위한 회로 보호 장치가 제공된다. 그러한 회로 보호 장치는 적어도 하나의 전도체에 전기적으로 커플링된 적어도 하나의 위상 전극 조립체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 위상 전극 조립체는 조정가능한 전극 조립체를 포함한다. 또한, 회로 보호 장치는 상기 조정가능한 전극 조립체를 내부에 고정할 수 있는 크기를 가지는 적어도 하나의 격리 영역을 포함하는 전도체 베이스 및 상기 전도체 베이스에 커플링되고 적어도 하나의 격리 채널을 포함하는 전도체 커버를 포함하며, 상기 조정가능한 전극 조립체는 상기 적어도 하나의 격리 채널을 통해서 적어도 부분적으로 연장한다.
다른 실시형태에서, 전기적 격리 구조물이 회로 보호 장치와 함께 사용하도록 제공되고, 상기 회로 보호 장치는 전극 홀더에 이동가능하게 커플링되는 전극을 각각 구비하는 복수의 위상 전극 조립체, 그리고 위상 스트랩(strap)을 포함한다. 전기적 격리 구조물은 각각의 위상 스트랩을 내부에 고정할 수 있는 크기를 각각 가지는 복수의 격리 영역을 포함하는 전도체 베이스를 포함하고, 상기 전도체 베이스는 복수의 위상 전극 조립체의 위상 스트랩들 사이의 전기적 격리를 제공하도록 구성된다. 또한, 전기적 격리 구조물은 상기 전도체 베이스에 커플링되고 그리고 복수의 격리 채널을 포함하는 전도체 커버를 포함하고, 복수의 위상 전극 조립체의 복수의 전극 홀더들 사이의 전기적 격리를 제공하기 위해서 각각의 전극 홀더가 복수의 격리 채널들로 이루어진 각각의 격리 챔버를 통해서 적어도 부분적으로 연장한다.
다른 실시형태에서, 적어도 하나의 전도체를 포함하는 회로와 함께 이용하기 위한 회로 보호 장치를 조립하는 방법이 제공된다. 회로 보호 장치는 적어도 하나의 격리 영역을 가지는 전도체 베이스, 적어도 하나의 격리 채널을 가지는 전도체 커버, 및 전극 홀더 상기 전극 홀더 내에 형성된 개구부 내에 고정된 전극을 구비하는 적어도 하나의 전극 기둥(post) 조립체를 포함한다. 상기 방법은 전극을 개구부 내로 삽입하는 단계와, 상기 전극을 개구부 내에 고정하는 단계와, 적어도 하나의 전극 기둥 조립체를 적어도 하나의 격리 영역 내에 고정하는 단계와, 적어도 하나의 전극 기둥 조립체가 적어도 하나의 격리 채널을 통해서 적어도 부분적으로 연장하도록 상기 전도체 커버를 상기 전도체 베이스에 커플링하는 단계와, 적어도 하나의 전극 기둥 조립체를 적어도 하나의 전도체에 전기적으로 커플링하는 단계를 포함한다.
도 1은 예시적인 회로 보호 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회로 보호 장치와 함께 사용될 수 있는 전기적 격리 구조물을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전기적 격리 구조물을 도시한 부분적인 분해도이다.
도 4는 도 1에 도시된 회로 보호 장치와 함께 사용될 수 있는 위상 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 위상 전극 조립체의 다른 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 위상 전극 조립체와 함께 사용될 수 있는 예시적인 전극 조립체를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 회로 보호 장치와 함께 사용될 수 있는 전기적 격리 구조물을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전기적 격리 구조물을 도시한 부분적인 분해도이다.
도 4는 도 1에 도시된 회로 보호 장치와 함께 사용될 수 있는 위상 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 위상 전극 조립체의 다른 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 위상 전극 조립체와 함께 사용될 수 있는 예시적인 전극 조립체를 도시한 도면이다.
이상에서, 회로 보호 장치와 함께 사용하기 위한 장치 및 조립 방법의 예시적인 실시예들을 설명하였다. 이러한 실시예들은 아크 억제 장치와 같은 회로 보호 장치 내의 전극들 사이의 거리를 조정하는 것을 용이하게 한다. 전극들 사이의 거리 또는 공기 갭을 조정함으로써, 운전자는 회로 보호 장치가 사용되는 환경에 가장 잘 맞는 방식으로 회로 보호 장치를 설정할 수 있게 된다. 예를 들어, 전극들 사이의 거리는 시스템 전압을 기초로 설정될 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예들은 사용 후에 전극들을 교체할 수 있게 허용하고, 그러한 전극은 회로 보호 시스템 중에서 가장-저렴한 요소들 중 하나이다.
도 1은 복수의 전도체(도시하지 않음)를 포함하는 회로(도시하지 않음)의 보호에 사용하기 위한 예시적인 회로 보호 장치(100)를 도시한 사시도이다. 보다 구체적으로, 회로 보호 장치(100)는 전력 분배 장비(도시하지 않음)의 보호를 위해서 사용될 수 있다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 회로 보호 장치(100)는 외측 쉘(shell ; 104)을 구비하는 억제 섹션(102), 그리고 상기 억제 섹션(102)에 커플링된 제어부(106)를 포함한다. 일반적으로, 본 명세서에 기재된 "제어부"라는 용어는 시스템 및 마이크로컨트롤러, 축소명령형 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer ; RISC), 주문형 반도체(ASIC), 프로그램이 가능한 논리 회로(PLC), 및 본 명세서에 기재된 기능들을 실행할 수 있는 다른 모든 회로 또는 프로세서를 포함하는 모든 프로그램 가능 시스템을 지칭한다. 전술한 예들은 단지 예시적인 것이고, 그에 따라 "제어부"라는 용어의 정의 및/또는 의미를 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것이 아니다.
작동 중에, 제어부(106)는 장비 외장(enclosure)(도시하지 않음) 내의 아크 플래시를 탐지하기 위해서 사용되는 하나 또는 그 이상의 센서(도시하지 않음)로부터 신호를 수신한다. 센서 신호들은 회로의 하나 또는 그 이상의 전도체를 통한 전류 측정치, 회로의 전도체들에 걸친 전압 측정치, 장비 외장의 하나 또는 그 이상의 영역에서의 빛 측정치, 서킷 브레이커 설정 또는 상태들, 민감도 설정, 및/또는 전력 분배 장비와 관련된 작동 상태 또는 작동 데이터를 나타내는 다른 임의의 적합한 센서 신호에 상응할 수 있을 것이다. 제어부(106)는 센서 신호를 기초로 하여 아크 플래시가 발생하였는지의 여부 또는 아크 플래시가 발생하려고 하는지의 여부를 결정한다. 만약 아크 플래시가 발생하거나 또는 발생하려고 한다면, 제어부(106)는 억제 섹션(102) 내에서 억제된 아크 플래시를 개시하고 그리고, 예를 들어, 아크 플래시의 위험시에 회로에 전기적으로 커플링되는 서킷 브레이커로 신호를 전송한다. 신호에 응답하여, 플라즈마 건(도시하지 않음)이 복수의 전극들 사이에서 제거용(ablative) 플라즈마를 방출하여 억제된 아크의 생성을 용이하게 한다. 억제된 아크는 과다 에너지가 회로로부터 제거될 수 있게 하여 회로 및 임의 전력 분배 설비를 보호한다.
도 2는 회로 보호 장치(100)의 전기 격리 구조물(200)을 도시한 사시도이고, 도 3은 전기적 격리 구조물(200)의 부분 분해도이다. 예시적인 실시예에서, 전기적 격리 구조물(200)은 회로 보호 장치(100)가 전력 분배 설비(도시하지 않음)의 설비 외장(도시하지 않음) 내로 삽입될 수 있게 하는 베이스 플레이트(202)를 포함한다. 또한, 전기적 격리 구조물(200)은 상기 베이스 플레이트(202)에 커플링된 전도체 베이스(204)를 포함한다. 전도체 베이스(204)는 제 1 단부(206) 및 그에 대향하는 제 2 단부(208)를 포함한다. 또한, 전도체 베이스(204)는 상기 베이스 플레이트(202)에 대해서(against) 배치된 하부 표면(212) 및 상부 표면(210)을 포함한다. 측벽(214)이 상부 표면(210)과 하부 표면(212) 사이에서 연장하고 그리고 상부 표면(216)을 포함한다. 또한, 내부 벽(218)은 복수의 전기적 격리 영역(220)을 형성하고, 그러한 각각의 전기적 격리 영역은 위상 스트랩(도 2 및 도 3에 도시되지 않음)이 내부에 위치될 수 있게 허용하도록 그리고 위상 스트랩과 베이스 플레이트(202) 사이의 전기적 격리를 제공하도록 크기가 결정된다. 각각의 격리 영역(220)은 스크류 또는 볼트와 같은 커플링 기구가 관통하여 수용될 수 있는 크기를 가지는 하나 또는 그 이상의 중공형 기둥(222)을 포함한다. 또한, 각각의 격리 영역(220)은 위상 스트랩을 전도체 베이스(204)에 대해서 고정하기 위한 하나 또는 그 이상의 장착 기둥(224)을 포함한다. 장착 개구(226)가 각각의 장착 기둥(224)을 통해서 연장하고 그리고 스크류 또는 볼트와 같은 커플링 기구가 관통하여 수용될 수 있는 크기를 가진다.
전기적 격리 구조물(200)은 또한 전도체 베이스(204)에 커플링된 전도체 커버(228)를 포함한다. 구체적으로, 전도체 커버(228)는 제 1 단부(230), 그에 대향하는 제 2 단부(232), 상부 표면(234), 및 하부 표면(238)을 가지는 측벽(236)을 포함한다. 전도체 커버(228)는 스크류 또는 볼트(도시하지 않음)와 같은 복수의 커플링 기구를 통해서 전도체 베이스(204)에 커플링되고, 각각의 커플링 기구는 각각의 중공형 기둥(222)을 통해서 연장하고 그리고 전도체 커버(228) 내에 고정된다. 전도체 커버(228)가 전도체 베이스(204)에 대해서 커플링될 때, 하부 표면(238)이 상부 표면(216)과 실질적으로 동일 높이가 된다(flush). 또한, 전기적 격리 구조물(200)은 전도체 베이스(204) 및 전도체 커버(228)에 커플링된 수직 배리어(240)를 포함한다. 보다 구체적으로, 수직 배리어(240)는 전방 표면(242) 및 그에 대향하는 후방 표면(244), 그리고 상부 표면(246) 및 그에 대향하는 하부 표면(248)을 포함한다. 수직 배리어 전방 표면(242)의 일부분이 전도체 베이스 제 2 단부(208) 및 전도체 커버 제 2 단부(232)와 접촉되는 상태로 배치되도록 수직 배리어(240)가 전도체 베이스(204) 및 전도체 커버(228)에 커플링된다. 또한, 수직 배리어(240)는 후방 표면(244) 내에 형성된 복수의 리세스(250)를 포함한다. 각각의 리세스(250)는 수직 상승부(riser)(도 2 및 도 3에 도시하지 않음)가 내부에 위치될 수 있게 허용하는 그리고 수직 상승부들 사이에 전기적 격리를 제공하는 크기를 가진다. 각각의 리세스(250)는 개구(254)가 관통하여 연장하는 설부(tongue ; 252)를 포함한다. 개구(254)는 각각의 리세스(250) 내에 수직 상승부를 고정하기 위해서 커플링 기구를 관통 방식으로 수용할 수 있는 크기를 가진다.
예시적인 실시예에서, 회로 보호 장치(100)는 또한 복수의 전극 조립체(256)를 포함하며, 각각의 전극 조립체는 전극(258) 및 전극 홀더(260)를 포함한다. 전도체 커버(228)는 복수의 격리 채널(262)을 포함하고, 각각의 격리 채널은 전극 조립체(256)들 사이에 전기적 격리를 제공하기 위해서 각각의 전극 조립체(256)를 수용할 수 있는 크기를 가진다. 각 격리 채널(262)은 복수의 측벽(264)에 의해서 형성된다. 구체적으로, 격리 채널(262)은 전극 홀더(260)들 사이의 전기적 격리를 제공한다. 또한, 격리 채널(262)은 전극(258)들과 위상 스트랩들 사이의 전기적 격리를 제공하고, 상기 위상 스트랩은 전도체 커버(228)와 전도체 베이스(204) 사이에 위치된다. 또한, 전도체 커버(228)는 원형 측벽(268)에 의해서 형성되는 플라즈마 건 개구(266)를 포함한다. 플라즈마 건 개구(266)는 플라즈마 건(도시하지 않음)이 적어도 부분적으로 관통하여 연장할 수 있게 허용하는 크기를 가진다. 활성화되었을 때, 플라즈마 건은 전극(258)들 사이의 아크 형성을 가능하게 하는 제거용 플라즈마를 방출한다.
도 4는 회로 보호 장치(100)(도 1에 도시됨)와 함께 사용될 수 있는 위상 전극 조립체(300)를 도시한 사시도이고, 도 5는 위상 전극 조립체(300)의 다른 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 위상 전극 조립체(300)는 복수의 전극 조립체(256)를 포함한다. 위상 전극 조립체(300)는 또한 복수의 위상 스트랩(302)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 각각의 위상 스트랩(302)은 구리와 같은 전기 전도성 물질을 포함한다. 그러나, 모든 적절한 전도체 물질이 이용될 수 있을 것이다. 또한, 각각의 위상 스트랩(302)은 제 1 단부(304), 대향하는 제 2 단부(306), 상부 표면(308), 대향하는 하부 표면(310), 그리고 제 1 측부(side) 표면(312) 및 제 2 측부 표면(314)을 포함하는 복수의 측부 표면들을 포함한다. 측부 표면(312 및 314) 및 제 1 단부(304)는 전도체 베이스(204)(도 3에 도시됨)의 내부 벽(218)(도 3에 도시됨)에 접촉하여 또는 그에 근접하여 배치되며, 그에 따라 내부 벽(218)이 위상 스트랩(302)들 사이의 전기 절연을 제공한다. 위상 스트랩(302)은 또한 전도체 베이스(204)에 커플링하기 위한 수단을 포함한다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 위상 스트랩(302)은 상부 표면(308)과 하부 표면(310) 사이에서 연장하는 중공형 기둥 개구(316)를 포함한다. 중공형 기둥 개구(316)는 위상 스트랩(302)을 사이에 두고 전도체 커버(228)가 전도체 베이스(204)에 커플링될 때 중공형 기둥(222)(도 3에 도시됨)을 관통하여 수용할 수 있는 크기를 가진다. 또한, 하나 또는 그 이상의 위상 스트랩(302)은 위상 스트랩(302)을 사이에 두고 전도체 커버(228)가 전도체 베이스(204)에 커플링될 때 중공형 기둥(222)에 대해서 배치되도록 크기가 결정된 리세스(318)를 포함한다. 또한, 하나 또는 그 이상의 위상 스트랩(302)은 전도체 베이스(204)의 각각의 격리 영역(220) 내에서 위상 스트랩(302)을 고정하기 위해서 커플링 기구를 관통하여 수용하는 크기를 가지는 하나 또는 그 이상의 개구(320)를 포함한다. 위상 스트랩(302)으로부터 전극 조립체(256)로의 전기 에너지 전달을 용이하게 하기 위해서 위상 스트랩 제 1 단부(304)에서 전극 홀더(260)가 위상 스트랩 상부 표면(308)과 실질적으로 동일한 높이로 배치되도록, 각각의 전극 조립체(256)가 각각의 위상 스트랩(302)에 커플링된다. 예시적인 실시예에서, 전도체 베이스(204)(도 2 및 도 3에 도시됨)가 위상 스트랩(302)과 베이스 플레이트(202)(도 2에 도시됨) 사이의 전기적 격리를 제공한다.
각각의 위상 스트랩(302)이 수직 상승부(322)에 커플링된다. 예시적인 실시예에서, 각각의 수직 상승부(322)가 구리와 같은 전기 전도성 물질로 이루어진다. 그러나, 어떠한 적합한 전도체 물질도 이용될 수 있을 것이다. 또한, 각각의 수직 상승부(322)는 전방 표면(324), 대향하는 후방 표면(326), 상부 표면(330)을 구비하는 상단부(328), 및 하부 표면(334)을 구비하는 대향 하단부(332)를 포함한다. 수직 상승부(322)로부터 위상 스트랩(302)으로의 에너지 전달을 용이하게 하기 위해서 위상 스트랩 제 2 단부(306)에서 수직 상승부 하부 표면(334)이 위상 스트랩 상부 표면(308)과 실질적으로 동일한 높이로 배치되도록, 수직 상승부(322)가 위상 스트랩(302)에 커플링된다. 예시적인 실시예에서, 수직 상승부(322)는 전력이 공급될 때 버스(bus ; 도시하지 않음)로 회로 보호 장치(100)를 랙킹(racking)하는 것 및/또는 전력이 공급될 때 버스로부터 회로 보호 장치(100)를 언랙킹(unracking)하는 것을 용이하게 한다. 다른 실시예에서, 위상 전극 조립체(300)는 수직 상승부(322)를 포함하지 않는다. 그와 같은 실시예에서, 각각의 위상 스트랩(302)이, 예를 들어, 직접적으로 접촉하도록 버스에 커플링된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 클러스터 지지부(336)가 각각의 수직 상승부(322)의 후방 표면(326)에 커플링된다. 구체적으로, 클러스터 지지부(336)는 후방 표면(326) 내에 형성된 각각의 리세스(338) 내에서 수직 상승부(322)에 커플링된다. 예시적인 실시예에서, 각각의 클러스터 지지부(336)는 구리와 같은 전기 전도성 물질로 이루어진다. 그러나, 적합한 모든 전도성 물질도 이용될 수 있을 것이다. 또한, 스프링 클러스터(340)와 같은 전도체가, 예를 들어 분리가능하게, 각 클러스터 지지부(336)에 커플링된다. 스프링 클러스터(340)는 회로(도시하지 않음)의 전도체들 사이의 전기적 연결을 제공한다. 예를 들어, 위상 전도체가 제 1 스프링 클러스터에 커플링되어 전기 에너지를 제 1 전극으로 제공하고, 접지 전도체가 제 2 스프링 클러스터에 커플링되어 제 2 전극에 접지점을 제공할 수 있으며, 그리고 중성 전도체가 제 3 스프링 클러스터에 커플링될 수 있다. 다수의 위상 전도체들이 각각의 스프링 클러스터에 커플링되어 서로 다른 전극들에서 서로 다른 위상의 전기 에너지를 제공할 수 있을 것이다.
위상 전극 조립체(300)는, 전기 에너지가 전도체로부터 전류 경로를 통해서 각각의 전극(258)으로 전달될 수 있게 한다. 예시적인 실시예에서, 전류 경로는 스프링 클러스터(340), 클러스터 지지부(336), 수직 상승부(322), 위상 스트랩(302), 전극 홀더(260), 및 전극(258)을 포함한다. 여기서는, 스프링 클러스터(340), 클러스터 지지부(336) 및 수직 상승부(322)는 전류를 전도체로부터 위상 스트랩(302)으로 전도하기 위한 연결 수단을 형성한다. 다른 실시예에서, 위상 전극 조립체(300)는 수직 상승부(322), 클러스터 지지부(336), 및/또는 스프링 클러스터(340)를 포함하지 않는다. 그러한 실시예에서, 전류 경로는 위상 스트랩(302), 전극 홀더(260), 및 전극(258)을 포함한다.
도 6은 위상 전극 조립체(300)(도 4 및 도 5에 도시됨)와 함께 사용될 수 있는 예시적인 조정가능형 전극 조립체(256)를 도시한다. 예시적인 실시예에서, 전극 조립체(256)는 길고 가는 형상을 가지는 전극(258)을 포함한다. 또한, 전극(258)은 제 1 단부(402) 및 상기 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부(404)를 포함하고, 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에는 전극 길이가 형성된다. 제 2 단부(404)는 실질적으로 구형 형상이다. 전극(258)은 외측 표면(406) 둘레의 제 1 원주를 가지고, 그러한 제 1 원주는 전체 전극 길이와 실질적으로 동일하다. 예시적인 실시예에서, 전극(258)은 텅스텐과 스틸의 합금과 같은 소모성 물질로 이루어진다. 그러나, 선택적으로 전극(258)은, 전극(258)들 사이의 갭 내에서 아크 플래시를 점화하는데 있어서 그러한 전극(258)이 사용될 수 있게 허용하는 모든 단일 물질 또는 모든 다수 물질의 합금으로도 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 그 대신에, 전극(258)들 사이의 갭 내에서 아크 플래시를 점화하기 위해서 재-사용될 수 있게 허용하는 비-소모성 물질로 전극(258)이 이루어질 수도 있을 것이다.
예시적인 실시예에서, 전극 조립체(256)는 또한 구리와 같은 전기 전도성 물질로 이루어진 전극 홀더(260)를 포함한다. 그러나, 전극 홀더(260)는, 전극(258)과 전극 홀더(260) 사이와 같은 두 개의 서로 상이한 물질 사이의 열적인 문제를 방지할 수 있는 다른 모든 전도성 물질로 이루어질 수 있을 것이다. 전극 홀더(260)는 상부 표면(408) 및 그에 대향하는 하부 표면(410)을 포함한다. 또한, 전극 홀더(260)는 제 1 측부 표면(412), 대향하는 제 2 측부 표면(414), 제 1 단부 표면(416), 및 대향하는 제 2 단부 표면(418)을 포함하는 복수의 측부 표면들을 구비한다. 복수의 장착 개구(420)가 상부 표면(408)으로부터 하부 표면(410)을 통과하여 전극 홀더(260)를 통해서 형성된다. 대응하는 장착 개구(420)를 통해서 삽입될 수 있는 크기를 가지는 스크류 또는 볼트(도시하지 않음)와 같은 커플링 기구를 이용하여 전극 홀더(260)를 위상 스트랩 상부 표면(308)(도 4에 도시됨)에 장착한다. 구체적으로, 위상 스트랩(302)으로부터 전극 홀더(260)로의 전기 에너지 전달을 용이하게 하기 위해서 전극 홀더 하부 표면(410)이 위상 스트랩 제 1 단부(304)(도 4에 도시됨)에서 위상 스트랩 상부 표면(308)과 실질적으로 동일한 높이로 배치되도록, 전극 홀더(260)가 위상 스트랩(302)(도 4에 도시됨)에 커플링된다.
또한, 전극 홀더(260)는 전극(258)을 고정하는 클램프 부분(424)을 포함한다. 보다 구체적으로, 클램프 부분(424)은, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 전극(258)들 사이에 작은 전극 갭을 형성하기 위해서 전극(258)의 위치가 제 1 방향(426)으로 조정될 수 있게 허용한다. 클램프 부분(424)은 또한 전극(258)들 사이에 큰 전극 갭을 형성하기 위해서 전극(258)의 위치가 제 2 방향(428)으로 조정될 수 있게 허용한다. 또한, 클램프 부분(424)은 수리 및/또는 교체를 위해서 전극(258)이 전극 조립체(234)로부터 분리될 수 있게 허용한다. 예시적인 실시예에서, 클램프 부분(424)은 갭(434)에 의해서 분리된 제 1 부분(430) 및 제 2 부분(432)을 포함한다. 또한, 클램프 부분(424)은 전극(258)을 수용하는 크기를 가지는 개구부(436)를 포함한다. 개구부(436)는 전극(258)의 위치가 조정될 수 있도록 하기 위해서 및/또는 전극(258)이 전극 조립체(256)로부터 제거될 수 있도록 하기 위해서 전극(258)의 제 1 원주보다 약간 큰 제 2 원주를 가진다. 또한, 클램프 부분(424)은 전극(258)을 개구부(426) 내에 고정하는 클램핑 기구(438)를 포함한다. 구체적으로, 전극 홀더(260)로부터 전극(258)으로의 전기 에너지 전달을 용이하게 하기 위해서 전극 외측 표면(406)이 개구부(436)의 내측 표면(도시하지 않음)과 실질적으로 동일한 높이가 되도록, 클램핑 기구(438)가 전극(258)을 고정한다. 예시적인 실시예에서, 클램핑 기구(438)는 제 1 부분(430)을 통해서 제 2 부분(432) 내로 연장하는 스크류 또는 볼트(도시하지 않음)이다. 스크류 또는 볼트가 조여짐에 따라, 제 1 부분(430)이 제 2 부분(432)에 보다 근접하도록 강제되며, 그에 따라 갭(434)이 보다 적어지고 그리고 개구부(436)의 제 2 원주가 보다 작아지며, 따라서 전극(258)을 개구부(436) 내에 고정한다. 다른 실시예에서, 클램핑 기구(438)는 클램프 부분(424)을 통해서, 예를 들어 제 1 부분(430)을 통해서, 개구부(436) 내로 연장하는 세트 스크류(도시하지 않음)이다. 그러한 실시예에서, 세트 스크류가 전극 외측 표면(406)에 대해서 직접적으로 조여져서 전극(258)을 개구부(436) 내에 고정한다. 일부 실시예에서, 전극(258)이 개구부(436) 내에 고정되고, 예를 들어 개구부(436) 내의 특정 위치 내에 용접된다. 그러한 다른 하나의 실시예에서, 다른 전극(258)들에 대해서 상대적으로 그리고 플라즈마 건 개구(266)(도 3에 도시됨)에 대해서 상대적으로 전극(258)을 원하는 위치에 배치하기 위해서 전극 홀더(260)가 조정될 수 있을 것이다.
전력 분배 설비의 보호를 위한 장비들에서 사용하기 위한 장치들의 예시적인 실시예들을 이상에서 구체적으로 설명하였다. 그러한 장치는 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않고, 오히려 방법의 작업들 및/또는 시스템 및 장치의 구성요소는 설명된 다른 작업들 및/또는 구성요소와 분리되어 그리고 독립적으로 이용될 수 있을 것이다. 또한, 설명된 작업들 및 구성요소들은 또한 다른 시스템, 방법 및/또는 장치 내에서 이루어질 수 있고, 또는 그와 조합하여 이용될 수 있을 것이며, 단지 설명된 시스템, 방법 및 저장 매체와 함께 사용되는 것으로만 제한되지 않는다.
예시적인 전력 분배 환경(environment)과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 실시예들은 수 많은 다른 범용적 목적의 또는 특별한 목적의 전력 분배 환경 또는 구성과 함께 작동될 수 있을 것이다. 전력 분배 환경은 본 발명의 임의 측면의 기능성 또는 이용의 범위와 관련하여 어떠한 제한도 가하지 않는다 할 것이다. 또한, 전력 분배 환경은 예시적인 작업 환경에서 설명된 임의의 하나의 구성요소 또는 그 구성요소들의 조합과 관련된 임의의 의존성 또는 요건을 가지는 것으로 해석되지 않아야 한다.
설명되고 도시된 본 발명의 실시예들의 작업 실행 또는 실시 순서는, 구체적인 언급이 없는 한, 필수적인 것이 아니다. 즉, 구체적인 다른 언급이 없는 한, 작업들은 임의의 순서로 실시될 수 있을 것이고, 그리고 본 발명의 실시예는 본 명세서에 기재된 것 보다 적은 또는 많은 작업들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 다른 작업의 이전에, 동시에, 또는 그 후에 특정 작업을 실시 또는 실행하는 것도 본 발명의 범위에 포함될 것이다.
본 발명 또는 그 실시예의 측면들에 대한 구성요소를 설명할 때, 단복수의 구별이 없더라도 하나 또는 그 이상의 구성요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. "포함한다" 및 "구비한다"라는 용어는 포괄적인 것이고 그리고 나열된 구성요소들 이외의 다른 부가적인 구성요소들이 존재할 수도 있다는 것을 의미한다.
이상의 설명은 최적의 모드를 포함한 것으로서 본 발명을 설명하기 위한 실시예를 이용하고 있으며, 또한 포함된 임의의 방법을 실시하는 것 그리고 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것을 포함하여 소위 당업자가 본 발명을 실시할 수 있게 한다. 본 발명의 특허 받을 수 있는 범위는 특허청구범위에 의해서 규정되고, 그리고 당업자가 인식할 수 있는 다른 실시예들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 다른 실시예들이 특허청구범위의 문헌적 언어와 상이하지 않은 구조적 구성요소들을 포함한다면, 또는 그들이 특허청구범위의 문헌적 언어와 사소한 차이를 가지는 균등한 구조적 구성요소들을 포함한다면, 그러한 다른 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 포함된다 할 수 있을 것이다.
100 : 회로 보호 장치 102 : 억제 섹션
104 : 외측 쉘 106 : 제어부
200 : 전기 격리 구조물 202 : 베이스 플레이트
204 : 전도체 베이스 206 : 제 1 단부
208 : 제 2 단부 210 : 상부 표면
212 : 하부 표면 214 : 측벽
216 : 측벽의 상부 표면 218 : 내부 벽
220 : 전기 격리 영역 222 : 중공형 기둥
224 : 장착 기둥 226 : 장착 개구
228 : 전도체 커버 230 : 제 1 단부
232 : 제 2 단부 234 : 상부 표면
236 : 측벽 238 : 측벽의 하부 표면
240 : 수직 배리어 242 : 전방 표면
244 : 후방 표면 246 : 상부 표면
248 : 하부 표면 250 : 리세스
252 : 설부 254 : 개구
256 : 전극 조립체 258 : 전극
260 : 전극 홀더 262 : 격리 채널
264 : 측벽 266 : 플라즈마 건 개구
268 : 측벽 300 : 위상 전극 조립체
302 : 위상 스트랩 304 : 제 1 단부
306 : 제 2 단부 308 : 상부 표면
310 : 하부 표면 312 : 제 1 측부 표면
314 : 제 2 측부 표면 316 : 중공형 기둥 개구
318 : 리세스 320 : 개구
322 : 수직 상승부 324 : 전방 표면
326 : 후방 표면 328 : 상단부
330 : 상부 표면 332 : 하단부
334 : 하부 표면 336 : 클램프 지지부
338 : 리세스 340 : 스프링 클러스터
402 : 전극의 제 1 단부 404 : 전극의 제 2 단부
406 : 전극의 외측 표면 408 : 전극 홀더의 상부 표면
410 : 전극 홀더의 하부 표면 412 : 제 1 측부 표면
414 : 제 2 측부 표면 416 : 제 1 단부 표면
418 : 제 2 단부 표면 420 : 장착 개구
422 : 장착 개구 424 : 클램프 부분
426 : 제 1 방향 428 : 제 2 방향
430 : 제 1 부분 432 : 제 2 부분
434 : 갭 436 : 개구부
438 : 클램핑 기구
104 : 외측 쉘 106 : 제어부
200 : 전기 격리 구조물 202 : 베이스 플레이트
204 : 전도체 베이스 206 : 제 1 단부
208 : 제 2 단부 210 : 상부 표면
212 : 하부 표면 214 : 측벽
216 : 측벽의 상부 표면 218 : 내부 벽
220 : 전기 격리 영역 222 : 중공형 기둥
224 : 장착 기둥 226 : 장착 개구
228 : 전도체 커버 230 : 제 1 단부
232 : 제 2 단부 234 : 상부 표면
236 : 측벽 238 : 측벽의 하부 표면
240 : 수직 배리어 242 : 전방 표면
244 : 후방 표면 246 : 상부 표면
248 : 하부 표면 250 : 리세스
252 : 설부 254 : 개구
256 : 전극 조립체 258 : 전극
260 : 전극 홀더 262 : 격리 채널
264 : 측벽 266 : 플라즈마 건 개구
268 : 측벽 300 : 위상 전극 조립체
302 : 위상 스트랩 304 : 제 1 단부
306 : 제 2 단부 308 : 상부 표면
310 : 하부 표면 312 : 제 1 측부 표면
314 : 제 2 측부 표면 316 : 중공형 기둥 개구
318 : 리세스 320 : 개구
322 : 수직 상승부 324 : 전방 표면
326 : 후방 표면 328 : 상단부
330 : 상부 표면 332 : 하단부
334 : 하부 표면 336 : 클램프 지지부
338 : 리세스 340 : 스프링 클러스터
402 : 전극의 제 1 단부 404 : 전극의 제 2 단부
406 : 전극의 외측 표면 408 : 전극 홀더의 상부 표면
410 : 전극 홀더의 하부 표면 412 : 제 1 측부 표면
414 : 제 2 측부 표면 416 : 제 1 단부 표면
418 : 제 2 단부 표면 420 : 장착 개구
422 : 장착 개구 424 : 클램프 부분
426 : 제 1 방향 428 : 제 2 방향
430 : 제 1 부분 432 : 제 2 부분
434 : 갭 436 : 개구부
438 : 클램핑 기구
Claims (10)
- 적어도 하나의 전도체를 포함하는 회로와 함께 사용하기 위한 회로 보호 장치(100)에 있어서,
적어도 하나의 전도체에 전기적으로 커플링되고, 조정가능한 전극 조립체(256)를 포함하는 적어도 하나의 위상 전극 조립체(300)와,
상기 조정가능한 전극 조립체(256)를 내부에 고정할 수 있는 크기를 가지는 적어도 하나의 격리 영역(220), 및 상기 적어도 하나의 격리 영역(220) 각각을 형성하도록 배치된 측벽(214) 및 내부 벽(218)을 포함하는 전도체 베이스(204)로서, 상기 내부 벽(218)은 상기 적어도 하나의 위상 전극 조립체의 복수의 위상 스트랩(302) 사이의 전기적 격리를 제공하도록 구성되는, 상기 전도체 베이스(204)와,
상기 전도체 베이스(204)에 커플링되고 적어도 하나의 격리 채널(262)을 포함하는 전도체 커버(228)를 포함하며,
상기 조정가능한 전극 조립체(256)는 상기 적어도 하나의 격리 채널(262)을 통해서 적어도 부분적으로 연장하는
회로 보호 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 조정가능한 전극 조립체(256)가 전극(258)과, 클램프 부분(424)을 포함하는 전극 홀더(260)를 포함하고,
상기 클램프 부분(424)은 개구부(436) 내에서의 상기 전극(258)의 위치가 제 1 방향(426) 및 상기 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향(428)으로 조정될 수 있도록 상기 전극(258)을 수용하는 크기를 가지는 개구부(436)를 형성하는
회로 보호 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 클램프 부분(424)은 상기 전극(258)을 상기 개구부(436) 내에 고정하도록 구성된 클램프 기구(438)를 포함하는
회로 보호 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 전극(258)은 제 1 표면(406)을 포함하고, 상기 개구부(436)는 대향하는 제 2 표면을 포함하고, 전기 에너지를 상기 제 2 표면으로부터 상기 제 1 표면(406)으로 전달하는 것을 용이하게 하기 위해서 상기 클램프 부분(424)은 상기 전극(258)을 상기 개구부(436) 내에 고정하도록 구성되는
회로 보호 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 위상 전극 조립체(300)의 위상 스트랩(302)은 전류를 상기 적어도 하나의 전도체로부터 상기 전극(258)으로 전도하기 위해서 상기 전극 홀더(260)에 커플링되는
회로 보호 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 위상 전극 조립체(300)는 전류를 상기 적어도 하나의 전도체로부터 상기 위상 스트랩(302)으로 전도하기 위한 연결 수단을 더 포함하는
회로 보호 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 연결 수단, 상기 위상 스트랩(302), 및 상기 전극 홀더(260)에 의해서 전류-이송 경로가 형성되어 상기 적어도 하나의 전도체로부터 상기 전극(258)으로의 전기 에너지 전달을 용이하게 하는
회로 보호 장치. - 제 5 항에 있어서,
베이스 플레이트(202)를 더 포함하고,
상기 전도체 베이스(204)는 상기 위상 스트랩(302)과 상기 베이스 플레이트(202) 사이의 전기적 격리를 제공하는
회로 보호 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 위상 전극 조립체(300)가 복수의 위상 전극 조립체(300)를 포함하고,
상기 전도체 베이스(204)가 복수의 격리 영역(220)을 포함하며, 상기 격리 영역 각각은 상기 복수의 위상 전극 조립체(300)의 각각의 위상 스트랩(302)을 수용하는 크기를 가지며,
상기 전도체 커버(228)가 복수의 격리 채널(262)을 포함하고, 상기 격리 채널 각각은 상기 복수의 위상 전극 조립체(300)의 각각의 위상 전극 조립체(300)를 수용하는 크기를 가지는
회로 보호 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 회로 보호 장치(100)는 아크를 생성하도록 구성되고,
상기 회로 보호 장치(100)는 상기 전도체 커버(228)에 커플링된 억제 섹션(102)을 더 포함하고,
상기 억제 섹션(102)은 상기 아크에 의해서 생성된 전기 에너지를 억제하도록 구성된 외측 쉘(104)을 포함하는
회로 보호 장치.
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