KR101867100B1 - 2 개의 접촉 요소 세트를 갖는 스위치 - Google Patents

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Abstract

중전압 또는 고전압 스위치 (27) 는 제 1 세트의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c) 및 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c) 를 갖는다. 각각의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 는 전도 요소 (16) 를 가지는 절연 캐리어 (15) 로 구성된다. 스위치의 폐쇄된 상태에서, 전도 요소 (16) 는 축방향 (A) 을 따라 스위치 (27) 의 단자 (8, 9) 사이에서 하나 이상의 전류 경로 (34) 를 형성하기 위해 정렬한다. 스위치 (27) 의 개방을 위해, 접촉 요소는 축방향 (A) 에 직각인 방향 (D) 을 따라서 1 개 또는 2 개의 드라이브 (18, 19) 에 의해서 상호 변위된다. 스위칭 배열체는 가압된 가스 또는 액체로 유체 기밀식 하우징 (1) 내에 배열된다. 스위치 (27) 는 고전압 내력 능력 및 빠른 스위칭 시간을 갖는다.

Description

2 개의 접촉 요소 세트를 갖는 스위치{SWITCH HAVING TWO SETS OF CONTACT ELEMENTS}
본 발명은 상호 변위 가능한 제 1 및 제 2 세트의 접촉 요소를 포함하는 고전압 또는 중전압 스위치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 스위치를 포함하는 전류 차단기에 관한 것이다.
상기 타입의 스위치는 US 7 235 751 에 개시되었다. 이는 변위 방향에 따라 접촉 요소를 상호 변위시키기에 적합한 드라이브 및 제 1 및 제 2 세트의 접촉 요소를 갖는다. 각각의 접촉 요소는 적어도 하나의 전도 요소를 갖는다. 접촉 요소의 제 1 상호 위치에서, 이들의 전도 요소가 변위 방향의 횡방향으로 스위치의 제 1 및 제 2 단자 사이의 적어도 하나의 전도 경로를 형성하도록 결합된다. 접촉 요소의 제 2 위치에서, 전도 요소가 엇갈린 위치로 상호 변위되고 그러므로 상기 전도 경로가 차단된다.
US 7 235 751 의 스위치가 개방될 때, 즉 전류가 스위치 오프될 때, 아크는 분리되는 전도 요소 사이에 형성된다. 상기 아크는 주변 가스와 접촉하는 것 대신에 접촉 요소의 고체 재료와 직접 접촉하기 때문에 빠르게 냉각된다. 이는 유리한 전류 정류 특성을 가진 고 아크 전압을 야기한다.
본 발명에 의해 해결될 문제는 상기 타입의 향상된 스위치를 제공하는 것이다.
이 문제는 특허청구범위 제 1 항의 스위치에 의해 해결된다. 따라서, 스위치는 스위치될 전류를 인가하기 위한 제 1 및 제 2 단자를 포함한다. 추가로, 스위치는 제 1 및 제 2 세트의 접촉 요소 및 변위 방향을 따라 서로에 대해 상기 접촉 요소의 세트를 상호 변위시키도록 되어있는 드라이브를 포함한다. 각각의 접촉 요소는 적어도 하나의 전도 요소를 가지는 절연 캐리어를 포함한다. 전도 요소의 위치는:
- 접촉 요소의 제 1 상호 위치에서 전도 요소는 제 1 및 제 2 단자 사이에 축방향을 따라 하나 이상의 전도 경로를 형성하고, 즉 스위치는 폐쇄된 전류 전도 위치에 있도록; 및
- 접촉 요소의 제 2 상호 위치에서 전도 요소는 전도 경로가 형성되지 않게 상호 변위되고, 즉 스위치는 개방된 비전도 위치에 있게 된다.
적어도 제 1 및 제 2 세트의 접촉 요소는, 접촉 요소를 둘러싸는 전기적 절연 유체를 포함하는 유체 기밀식 하우징 내에서 추가로 캡슐화된다. 따라서, US 7 235 751 의 교시에 대조하여, 접촉 요소를 둘러싸는 유체가 주요 역할을 완수하고 유체는 제어된 전기적 절연 유체여야 한다. 유체는 주위 대기압과 동등하거나 상이한 압력의 가스 및/또는 액체일 수 있다. 상기 조치는 스위치의 절연 내구력, 즉 스위치가 개방된 상태에서 견뎌낼 수 있는 전압을 증가시키는 것을 허용한다.
유리한 실시형태에서, 유체는 절연 파괴 전압을 증가시키기 위하여, 1 기압 (약, 101.325 kPa) 을 초과하는, 특히 2 기압을 초과하는 압력 하에서의 가스이다. 통상적인 가스는 SF6 및/또는 공기를 포함한다. 대안으로, 유체는 오일을 또한 포함할 수 있다. 추가의 유리한 실시형태에서, 유체는, WO 2010/142346 에서 설명된, 예컨대 플루오르케톤, 특히 C5-플루오르화케톤 및/또는 C6-플루오르화케톤과 같은 단일상 또는 가능한 2 상 절연 매체를 포함한다. WO 2010/142346 은 그 전체가 여기에 참조된다.
추가의 유리한 실시형태에서, 각각의 전도 요소는 전도 요소를 가지는 절연 캐리어를 적어도 가로질러 신장한다. 축방향을 따른 전도 요소의 신장은 축방향으로 절연 캐리어의 신장을 초과한다. 이는, 제 1 위치에서 접촉부는 서로에 대하여 접촉하는 반면에 절연 캐리어는 서로에 대하여 접촉하지 않는다는 것 및 갭은 절연 캐리어의 사이에서 형성된다는 것을 보장한다. 이는 접촉부 사이에서만 우수한 기계적 접촉을 제공하고 마찰력을 감소시킨다.
추가로, 전도 요소가 주위 절연 캐리어의 표면 위로 돌출할 때, 표면과 전도 요소 사이의 교차부에서의 전계가 전도 요소의 표면이 절연 캐리어의 표면과 실질적으로 동일해지는 장치에 대하여 보다 작다는 것을 보여질 수 있다. 상기 이유 때문에, 전도 요소는 유리하게는 전도 요소를 가지는 절연 캐리어의 2 개의 마주하는 표면을 넘어 돌출해야한다.
유리하게는, 각각의 전도 요소는 전도 요소를 가지는 절연 캐리어에 관하여 축방향으로 약간 이동가능하고, 및/또는 각각의 전도 요소는 틸트축을 중심으로 약간 기울여 질 수 있고, 상기 틸트축은 축 방향에 그리고 변위 방향에 수직한다. 이는, 스위치가 제 1 폐쇄된 전류 운반 위치에 존재할 때, 전도 요소가 스스로 정확히 축방향으로 위치하도록 허용하고, 따라서 전류 전도를 향상시킨다.
또 다른 추가의 유리한 실시형태에서, 각각의 단자는 전도 요소를 접촉시키기 위한 접촉면을 형성하고, 적어도 하나의 단자는 전도 요소에 대해 단자의 접촉면을 탄성적으로 강제하는 스프링 부재를 포함한다. 이는 전도 요소 사이의 그리고 전도 요소 및 접촉면 사이의 적당한 접촉력을 보장한다. 이는, 상기 경우에서, 전도 경로의 모든 전도 요소 사이의 힘이 실질적으로 동일하기 때문에, 축 방향으로 이동가능한 전도 요소와 결합하여 특히 유리하다.
스위치의 다른 유리한 실시형태는 제 1 드라이브에 더하여 제 2 드라이브를 포함한다. 제 1 드라이브는 제 1 세트의 접촉 요소에 연결되고, 제 2 드라이브는 제 2 세트의 접촉 요소에 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 드라이브는 상기 제 1 및 제 2 세트를 각각 반대 방향으로 동시에 또는 적어도 동일한 시간 윈도우 (same time window) 에서 이동시키도록 되어 있으면서, 각각의 드라이브는 이것의 부속된 접촉 요소의 세트를 이동시킬 수 있다. 상기 조치에 의하여, 상대 접촉 분리속도는 기본적으로 2 배가 된다.
드라이브 또는 드라이브들이 1 개 이상이라면, 드라이브 또는 드라이브들은 하우징 내에 유리하게 배열되고, 따라서 기계적 부싱 (mechanical bushing) 에 대한 필요를 제거한다.
스위치는 유리하게 고전압 응용 (즉, 72 kV 초과 전압을 위해) 에 사용되지만, 또한 중전압 응용 (몇 kV ~ 72 kV 사이) 에도 사용될 수 있다.
다른 유리한 실시형태는 이하의 설명에서뿐만 아니라 종속 청구항에서 열거된다.
본 발명은 이하의 상세한 기술로부터 분명해질 것이고 상기에 열거된 목적, 이점 및 실시형태 이외의 목적, 이점 및 실시형태가 보다 더 잘 이해될 것이다. 상기 기술은 부가된 도면을 참조한다.
도 1 은 스위치의 실시형태의 단면도를 도시하고,
도 2 는 접촉 요소의 확대 단면도를 도시하고,
도 3 은 전도 요소를 갖는 절연 캐리어의 제 1 실시형태의 단면도를 도시하고,
도 4 는 절연 캐리어 및 전도 요소의 제 2 실시형태를 도시하고,
도 5 는 스위치의 응용을 도시하고,
도 6 은 스위치의 개폐시의 스트로크 대 시간의 선도를 도시하고,
도 7 은 절연 캐리어에 대한 전도 요소의 배열체의 제 1 실시예를 도시하고,
도 8 은 절연 캐리어에 대한 전도 요소의 배열체의 제 2 실시예를 도시하고,
도 9 는 절연 캐리어에 대한 전도 요소의 배열체의 제 3 실시예를 도시하고,
도 10 은 개방된 상태의 스위치의 제 2 실시형태를 도시하고,
도 11 은 도 10 의 스위치가 폐쇄하는 동안을 도시하고, 그리고
도 12 는 폐쇄된 상태의 도 10 의 스위치를 도시한다.
도 1 의 스위치는 절연 유체, 상승 압력에서, 특히 SF6 및/또는 공기 및/또는 플루오르케톤, 특히 C5-플루오르화케톤 및/또는 C6-플루오르화케톤, 또는 플루오르케톤, 특히 C5-플루오르화케톤 및/또는 C6-플루오르화케톤 (고농도, 즉 응축이 발생하도록 끓는점 위에서 작동됨) 과 같은 오일 또는 2 상 절연 매체로 채워진 공간 (2) 을 둘러싸는 유체 기밀식 하우징 (1) 을 포함한다.
하우징 (1) 은 매니폴드 타입의 GIS 타입 금속 인클로저를 형성하고 2 개의 튜브 섹션을 포함한다. 제 1 튜브 섹션 (3) 은 축방향 (A) 을 따라 신장하고, 제 2 튜브 섹션 (4) 은 방향 (D) 을 따라 신장하고, 상기 방향 (D) 은 아래에서 분명해질 이유 때문에 소위 변위 방향이다. 축방향 (A) 은 변위 방향 (D) 에 대해서 직각 또는 거의 직각이다. 튜브 섹션은 실질적으로 십자형 하우징 섹션 (5) 에 의해 형성된다.
제 1 튜브 섹션 (3) 은 제 1 및 제 2 지지 절연체 (6 및 7) 에서, 각각 끝난다. 제 1 지지 절연체 (6) 는 스위치의 제 1 단자 (8) 를 갖고 제 2 지지 절연체 (7) 는 스위치의 제 2 단자 (9) 를 갖는다. 지지 절연체 (6, 7) 를 통해 신장하는 두 개의 단자 (8, 9) 는 실질적으로 축방향 (A) 을 따라서 스위치를 통하는 전류를 운반한다.
제 2 튜브 섹션 (4) 은 제 1 및 제 2 캡 또는 플랜지 (10 및 11) 에서, 각각 끝난다.
제 1 단자 (8) 및 제 2 단자 (9) 는 공간 (2) 중앙을 향해 신장하고 서로 거리를 두고 끝나며, 제 1 튜브 섹션 (3) 과 제 2 튜브 섹션 (4) 의 교차부에서 제 1 단자 (8) 및 제 2 단자 (9) 사이에 스위칭 배열체 (12) 가 위치된다.
도 2 에서 가장 잘 도시된 것처럼, 스위칭 배열체 (12) 는 제 1 세트의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c) 및 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c)를 포함한다. 여기에 도시된 실시형태에서, 각각의 세트는 3 개의 접촉 요소를 포함하지만, 개수는 예를 들어 2 개 또는 3 개 이상으로 변할 수 있다. 제 1 및 제 2 세트 또한 상이한 수, 예를 들어 각각 2 개와 3 개의 접촉 요소를 가질 수 있다. 유리하게, 상기 수는 세트당 적어도 2 개의 접촉 요소이다. 2 개의 세트의 접촉 요소는 교대로 적층되고, 즉 스위칭 배열체 (12) 의 단부에 위치되지 않는다면, 다른 세트의 일 접촉 요소와 단자 (8, 9) 중 하나 사이에 위치되는 경우에, 하나의 세트의 각각의 접촉 요소는 다른 세트의 2 개의 접촉 요소에 인접한다.
도 2 및 도 7 에 도시된 대로, 각각의 접촉 요소는 판 형상의 절연 캐리어 (15), 하나 이상의 전도 요소 (16) 및 액츄에이터 로드 (17) 를 포함한다. 여기에 도시된 실시형태에서, 각각의 절연 캐리어 (15) 는 2 개의 전도 요소 (16) 를 갖는다.
도 1 및 도 2 는 제 1 상호 위치에서 접촉 요소 (13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c) 로 폐쇄 상태의 스위치를 도시하고, 전도 요소 (16) 는 제 1 및 제 2 단자 (8, 9) 사이에서 축방향 (A) 을 따라 2 개의 전도 경로 (34) 를 형성하도록 정렬된다. 전도 경로 (34) 는 단자 (8, 9) 사이에서 전류를 운반한다. 그들의 수는 지속적인 전류 운반 용량을 증가시키기 위해 1 보다 클 수 있다. 도 8 은 각각의 절연 캐리어 (15) 에서 3 개의 전도 요소 (16) 를 갖는 배열체의 예를 도시하고, 이는 스위치가 폐쇄될 때 3 개의 전도 경로 (34) 를 초래한다. 도 9 는 각각의 절연 캐리어 (15) 에서 4 개의 전도 요소 (16) 를 갖는 비직렬식 배열체의 예를 도시하고, 이는 스위치가 폐쇄될 때 4 개의 전도 경로 (34) 를 초래한다.
접촉 요소 (13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c) 는 변위 방향 (D) 을 따라 제 2 위치로 이동될 수 있고, 전도 요소 (16) 는 서로에 대해 엇갈리게 되고 전도 경로를 형성하지 않는다. 도 2 에서, 상기 제 2 위치에서의 전도 요소의 위치는 참조 번호 16' 으로 점선으로 도시된다. 보이는 바 대로, 전도 요소 (16') 는 이제 방향 (D) 을 따라 서로로부터 분리되고, 따라서 여러 개의 접촉 갭 (접촉 요소 (13, 14) 의 수의 2 배) 을 생성하고, 따라서 고 절연 내력 레벨 (high dielectric withstand level) 을 빠르게 제공한다.
상기 변위를 달성하기 위해, 그리고 도 1 에서 가장 잘 볼 수 있는 대로, 액츄에이터 로드 (17) 는 2 개의 드라이브 (18, 19) 에 연결된다. 제 1 드라이브 (18) 는 제 1 세트의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c) 의 액츄에이터 로드 (17) 에 연결되고, 제 2 드라이브 (19) 는 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c) 의 액츄에이터 로드 (17) 에 연결된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 실시형태에서, 스위치는 스위치의 중앙으로부터 멀리 액츄에이터 로드 (17) 를 당김으로써 개방되고, 따라서 전도 요소를 그들의 제 2 의 엇갈린 위치가 되게 한다. 대안으로, 로드 (17) 가 스위치의 중앙을 향해 눌려질 수 있고, 이는 또한 전도 요소를 엇갈린 위치가 되도록 허용한다.
드라이브 (18, 19) 는 예를 들어, 척력 로렌츠힘 (repulsive Lorentz-force) 원리로 작동할 수 있고, 그 전체가 여기에 참조된 US 7 235 751 에 개시된 타입일 수 있고, 따라서 여기에서 상세하게 설명되지 않는다. 각각의 드라이브는 접촉 요소의 세트 중 하나를 변위 방향 (D) 을 따라 변위시킬 수 있다. 이는 이동 길이 및 변위 속도를 증가시키기 위해, 제 1 및 제 2 세트를 반대 방향으로 동시에 또는 적어도 동일한 시간 윈도우에서 이동시키도록 되어 있고 제어된다.
드라이브 (18, 19) 는 제 2 튜브 섹션 (4) 의 대향 단부에 배열된다.
드라이브의 풀 스트로크 (예를 들어 드라이브당 20 mm) 가 접촉 시스템이 요구된 절연 내구력을 제공하도록 하기 위해 이동할 필요가 없을 수 있지만, 훨씬 더 짧은 거리 (예를 들어 드라이브당 10 mm) 가 충분할 수 있고, 이는 훨씬 짧은 시간에 도달될 수 있음에 유의해야한다. 이는 또한 스트로크 위치의 단부 및 액츄에이터의 댐핑 (damping) 상에 도달 시에 되돌림이동 (back-travel) 의 경우에 확실한 안정성을 제공한다 (도 6 참조). 도 6 으로부터 보여질 수 있는 대로, 전도 요소 (16) 의 충분한 분리는 1 또는 2 ms 이내에 바람직하게는 도달될 수 있다.
도 2 에 도시된 대로, 각각의 단자 (8, 9) 는 스위치가 제 1 위치에 있을 때 전도 요소 (16) 와 접촉하는 접촉면 (33) 을 형성하는 접촉판 (32) 을 갖는다. 전도 요소에 대해 접촉면 (33) 을 탄성적으로 강제하는 스프링 (20) 으로 접촉판 (32) 은 단자 (8, 9) 에 축방향으로 변위 가능한 방식으로 장착되고, 따라서 더 나은 전도를 위해 전도 요소 (16) 를 이들의 정렬된 상태로 압축한다. 도 2 의 실시형태에서, 헬리컬 (helical) 압축 스프링 (20) 이 상기 목적을 위해 사용되었지만, 다른 타입의 스프링 부재 또한 사용될 수 있다. 또한, 각각의 단자 (8, 9) 에 적어도 하나의 스프링 부재가 있는 것이 유리하다고 하더라도, 정렬된 전도 요소 (16) 를 위한 압축력은 단자 (8, 9) 중 오직 하나의 단자에서의 스프링 부재(들) 에 의해서 또한 발생될 수 있다.
도 3 은 절연 캐리어 (15) 에서의 단일 전도 요소 (16) 의 단면도를 도시한다. 보이는 대로, 이는 절연 캐리어 (15) 의 양쪽 축선면 (15a, 15b) 을 넘어 높이 (H) 만큼 축방향으로 바람직하게는 돌출된다. 다시 말해서, 전도 요소 (16) 의 축선 신장 (즉 축방향 (A) 을 따른 신장) 은 이를 둘러 싸는 절연 캐리어 (15) 의 축선 신장을 초과한다. 유리하게는, 전도 요소 (16) 의 위치에서의 절연 캐리어 (15) 의 축선 신장은 전도 요소 (16) 의 축선 신장보다 최소 10% 더 적다.
전도 요소 (16) 는 유리하게는 은코팅된 알루미늄 몸체를 포함한다.
도 3 의 실시형태에서, 전도 요소 (16) 는 예를 들어 접착제에 의해 절연 캐리어 (15) 에 고정 연결된다.
도 4 는 전도 요소 (16) 의 대안의 실시형태를 도시한다. 상기 실시형태에서, 전도 요소 (16) 는, 예를 들어 스크류 (23) 에 의해서 서로 연결된 제 1 섹션 (21) 및 제 2 섹션 (22) 을 포함한다. 각각의 섹션 (21, 22) 은 샤프트 (24) 및 헤드 (25) 를 포함하고, 헤드 (25) 는 샤프트 (24) 보다 더 큰 직경을 갖는다. 2 개의 샤프트 (24) 는 절연 캐리어 (15) 의 개구부 (26) 를 통해서 축방향으로 신장하고 헤드는 절연 캐리어 (15) 의 표면 (15a, 15b) 에 놓여진다. 2 개의 헤드 (25) 사이의 거리는 절연 캐리어 (15) 의 축선 신장보다 살짝 더 크고, 전도 요소 (16) 가 전술된 이유 때문에 절연 캐리어 (15) 에 대해서 축방향 (A) 으로 이동 가능하다.
도 4 의 실시형태에서, 스크류는 2 개의 영역 (21, 22) 을 연결하기 위해 사용되었다. 대안으로, 리벳 또한 사용될 수 있다. 추가적인 대안으로, 섹션 (21, 22) 중 하나는 다른 하나의 개구부 안으로 도입되는 핀을 갖는 수 (male) 섹션, 프레스 핏 (press-fit) 또는 쉐리블 핏 (shrivel-fit) 커넥터를 형성하기 위한 암 (female) 섹션으로서 설계될 수 있다.
전술된 바와 같이, 전도판 (32) 의 접촉면 (33) 은 더 나은 전도를 위해 이들의 정렬된 상태로 전도 요소 (16) 에 대해 강제되어야 한다. 하지만, 지금까지 도시된 실시형태에서, 이는 전도 요소 (16) 가 정렬되는 동안 비교적 고접선력을 초래할 수 있고, 이는 구성 요소의 코팅 및/또는 표면을 손상시킬 수 있다.
도 10 ~ 12 는 상기 문제점을 줄이거나 제한하는 스위치의 실시형태를 도시한다. 상기 실시형태에서, 스위치는 폐쇄되는 동안 축방향 (A) 으로 접촉면 (33) 사이의 거리를 줄이도록 구성된다. 이를 달성하기 위하여, 도 10 ~ 12 에서 도시된 실시형태에서, 제일 바깥의 절연 캐리어 (15) 중 적어도 하나는 오목부 (35) 를 갖는 캠 플레이트로써 디자인되고, 접촉면 (33) 은 캠 팔로어 (36) 에 연결된다. 스위치가 개방될 때, 오목부 (35) 및 캠 팔로어 (36) 는 정렬하지 않고, 캠 팔로어 (36) 는 캠 플레이트의 평평한 부분에 접촉한다. 상기 경우에서, 접촉면 (33) 은 이것의 인접한 전도 요소 (16) 로부터 축방향으로 거리를 두고 있다. 스위치가 폐쇄될 때, 캠 팔로어 (36) 는 오목부 (35) 와 정렬하고, 이는 접촉판 (32) 을 절연 캐리어 (15) 를 향하여 축방향으로 이동시키고, 따라서 접촉면 (33) 과 그의 인접한 전도 요소 (16) 사이의 축방향 거리가 감소한다. 따라서, 접촉면 (33) 과 전도 요소 (16) 사이의 충격력은 주로 축방향 (A) 으로 존재하고, 전도 요소 (16) 의 표면상의 전단력 및 접촉면 (33) 상의 전단력은 감소되거나 방지된다. 스위치가 기본적으로 완전히 폐쇄될 때만, 접촉면 (33) 은 전도 요소 (16) 와 접촉하고 이들을 압축한다.
도 5 는 고전압 회로 차단기에서 본 발명의 스위치 (27) 의 응용을 도시한다. 상기 회로 차단기는 서로 평행하게 배열된 1 차 전기 분기로 (28) 및 2 차 전기 분기로 (29) 를 포함한다. 적어도 하나의 고체 상태 차단기 (30) 가 1 차 분기로 (28) 에 배열되고 복수의 고체 상태 차단기 (31) 가 2 차 분기로 (29) 에 직렬로 배열된다. 2 차 분기로 (29) 의 고체 상태 차단기 (31) 의 수는 1 차 분기로 (28) 의 고체 상태 차단기 (30) 의 수보다 훨씬 많다.
회로 차단기가 폐쇄 통전 상태에 있을 때, 모든 고체 상태 차단기는 전도하고 스위치 (27) 는 폐쇄된다. 1 차 분기로 (28) 에서의 전압 강하가 훨씬 더 작기 때문에, 전류는 실질적으로 2 차 분기로 (29) 를 우회한다. 그러므로, 공칭 전류 (nominal current) 에 대해서, 회로 차단기에서의 손실은 비교적 작다.
전류가 차단될 때, 제 1 단계에서 1 차 분기로 (28) 의 고체 상태 차단기(들) (30) 가 개방되고, 이는 그런 다음에 스위치 (27) 를 개방하는 것에 의해 차단되는 작은 잔존 수치로 1 차 분기로 (28) 의 전류가 강하되도록 한다. 이제, 전체 전류가 2 차 분기로 (29) 로 대체된다. 다음 단계에서, 2 차 분기로 (29) 의 고체 상태 차단기 (31) 가 개방된다.
그러므로, 도 5 의 회로 차단기의 개방 상태에서, 스위치 (27) 는 2 차 분기로의 전체 전압 강하를 수반하고, 그러므로 1 차 분기로 (28) 의 고체 상태 차단기(들) (30) 를 절연 파괴 (dielectric breakdown) 로부터 보호한다.
전술된 스위치는 빠른 스위칭 시간 및 큰 절연 내구력 때문에 그러한 적용을 위한 스위치 (27) 로서 매우 적절하다.
주의 :
하우징 (1) 은 유리하게는 대지 전위 (예를 들어 GIS = 가스 절연 변전소) 에서 존재하지만, 이는 또한 고전압 전위 (예를 들어 라이프 탱크 차단기 (life tank breaker) 에서) 일 수 있다.
상기 예시에서, 각각의 절연 캐리어 (15) 는 자신의 액츄에이터 로드 (17) 를 가졌다. 대안으로, 액츄에이터 로드의 수는 상이할 수 있고, 특히 절연 캐리어 (15) 의 수보다 더 작을 수 있고, 절연 캐리어의 적어도 몇몇은 기계적으로 서로 연결된다.
1 : 하우징
2 : 공간
3, 4 : 튜브 섹션
5 : 하우징 섹션
6, 7 : 지지 절연체
8, 9 : 단자
10, 11 : 캡, 플랜지
12 : 스위칭 배열체
13a, 13b, 13c : 제 1 세트의 접촉 요소
14a, 14b, 14c : 제 2 세트의 접촉 요소
15 : 절연 캐리어
15a, 15b : 절연 캐리어의 축선면
16, 16' : 전도 요소
17 : 액츄에이터 로드
18 : 접촉판
19 : 접촉면
20 : 스프링
21, 22 : 제 1 및 제 2 접촉 요소 섹션
23 : 스크류
24, 25 : 샤프트 및 헤드
26 : 개구부
27 : 스위치
28, 29 : 1 차 및 2 차 분기로
30, 31 : 반도체 차단기
32 : 접촉판
33 : 접촉면
34 : 전도 경로
35 : 오목부
36 : 캠 팔로어

Claims (18)

  1. 스위치로서,
    제 1 및 제 2 단자 (8, 9),
    상기 제 1 및 제 2 단자 (8, 9) 사이에 배열된 제 1 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c) 및 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c),
    변위 방향 (D) 을 따라 제 1 세트의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c) 및 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c) 중 하나 이상을 상호 변위시키도록 되어있는 제 1 드라이브 (18) 를 포함하고,
    각각의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 는 적어도 하나의 전도 요소 (16) 를 가지는 절연 캐리어 (15) 를 포함하고, 및
    상기 제 1 세트의 접촉 요소 및 제 2 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 의 제 1 상호 위치에서, 상기 제 1 세트의 접촉 요소 및 제 2 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 의 전도 요소 (16) 는 상기 변위 방향 (D) 에 횡 방향으로 상기 제 1 및 제 2 단자 (8, 9) 사이에서 축방향 (A) 으로 적어도 하나의 전도 경로 (34) 를 형성하고, 그리고 상기 제 1 세트의 접촉 요소 및 제 2 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 의 제 2 상호 위치에서, 전도 요소 (16) 가 상호 변위되어 상기 전도 경로를 형성하지 않는 스위치에 있어서,
    상기 제 1 세트의 접촉 요소 (13a, 13b, 13c) 및 상기 제 2 세트의 접촉 요소 (14a, 14b, 14c) 가 유체 기밀식 하우징 (1) 내에서 캡슐화되고, 상기 유체 기밀식 하우징 (1) 이 상기 제 1 세트의 접촉 요소 및 제 2 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 를 둘러싸는 전기적 절연 유체를 포함하고,
    각각의 단자 (8, 9) 는 전도 요소 (16) 를 접촉시키기 위한 접촉면 (33) 을 형성하고, 적어도 하나의 단자 (8, 9) 는 전도 요소 (16) 에 대해 단자 (8, 9) 의 접촉면 (33) 을 탄성적으로 강제하는 스프링 부재 (20) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기적 절연 유체가 1 기압을 초과하는 압력 하에서의 가스인 것을 특징으로 하는 스위치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스는 SF6, 공기 및 플루오르케톤 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 절연 유체가 플루오르케톤과 같은 오일 또는 2 상 절연 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 전도 요소 (16) 는 전도 요소를 갖는 절연 캐리어 (15) 를 가로질러 신장하고, 축방향 (A) 을 따르는 전도 요소 (16) 의 신장은 축방향 (A) 으로의 절연 캐리어 (15) 의 신장을 초과하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전도 요소 (16) 가 전도 요소를 가지는 절연 캐리어 (15) 의 2 개의 마주하는 표면 (15a, 15b) 을 넘어 축방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    전도 요소 (16) 의 위치에서의 절연 캐리어 (15) 의 축선 신장은 전도 요소 (16) 의 축선 신장보다 최소 10% 더 적은 것을 특징으로 하는 스위치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 전도 요소 (16) 가 전도 요소를 가지는 절연 캐리어 (15) 에 관하여 축방향으로 이동가능하거나 축방향 (A) 및 변위 방향 (D) 에 수직하는 틸트축을 중심으로 기울여 질 수 있거나, 축방향으로 이동가능하면서 축방향 (A) 및 변위 방향 (D) 에 수직하는 틸트축을 중심으로 기울여 질 수 있는 것을 특징으로 하는 스위치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는 스위치의 폐쇄시에 상기 축방향 (A) 으로의 상기 접촉면 (33) 들 사이의 거리를 줄이도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연 캐리어 (15) 중의 적어도 하나는 오목부 (35) 를 갖는 캠 플레이트로서 구성되고, 상기 캠 플레이트에 인접한 접촉면 (33) 은 상기 캠 플레이트에 대해 맞닿는 캠 팔로어 (36) 에 연결되고, 스위치가 폐쇄될 때, 상기 캠 팔로어 (36) 는 상기 오목부 (35) 와 정렬되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 드라이브 (18) 에 더하여 제 2 드라이브 (19) 를 포함하고, 상기 제 1 드라이브 (18) 는 상기 제 1 세트에 연결되고, 상기 제 2 드라이브 (19) 는 상기 제 2 세트에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 드라이브 (18, 19) 는 제 1 및 제 2 세트를 각각 반대 방향으로 동시에 이동시키도록 되어있는 것을 특징으로 하는 스위치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 (1) 은,
    제 1 지지 절연체 (6) 를 통해 신장하는 제 1 단자 (8) 및 제 2 지지 절연체 (7) 를 통해 신장하는 제 2 단자 (9) 로 대향하는 측면에서 제 1 지지 절연체 (6) 및 제 2 지지 절연체 (7) 에서 끝이 나는 제 1 튜브 섹션 (3), 및
    상기 제 1 튜브 섹션 (3) 에 수직하게 배열된 제 2 튜브 섹션 (4) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 드라이브 (18) 및 상기 제 2 드라이브 (19) 가 상기 제 2 튜브 섹션 (4) 의 대향 단부 영역에 배열되고,
    상기 제 1 세트의 접촉 요소 및 제 2 세트의 접촉요소 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) 가 상기 제 1 및 제 2 튜브 섹션 (3, 4) 의 교차 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 (18) 또는 상기 드라이브 (18, 19) 가 상기 하우징 (1) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 스위치를 포함하는 전류 차단기로서,
    상기 전류 차단기는,
    평행한 1 차 전기 분기로 (28) 및 2 차 전기 분기로 (29),
    1 차 전기 분기로 (28) 에 배열된 적어도 하나의 고체 상태 차단기(30),
    2 차 전기 분기로 (29) 에 직렬로 배열된 복수의 고체 상태 차단기 (31) 를 추가로 포함하고,
    2 차 전기 분기로 (29) 의 고체 상태 차단기 (31) 의 수는 1 차 전기 분기로 (28) 의 고체 상태 차단기 (30) 의 수보다 더 많고, 상기 스위치 (27) 가 상기 1 차 전기 분기로 (28) 의 상기 고체 상태 차단기 (30) 에 직렬로 상기 1 차 전기 분기로 (28) 에 배열되는 전류 차단기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    전기적 절연 유체가 2 기압을 초과하는 압력 하에서의 가스인 것을 특징으로 하는 스위치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스는 SF6, 공기, C5-플루오르화케톤 및 C6-플루오르화케톤 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 절연 유체가 C5-플루오르화케톤 및 C6-플루오르화케톤 중 하나 이상과 같은 오일 또는 2 상 절연 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
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