KR101884244B1 - 전자석 조작기 및 이를 포함하는 전력선로용 차단장치 - Google Patents

Abstract

전자석 조작기를 제공한다. 전자석 조작기는 고정전극과 가동전극을 포함하고, 전원측에서 부하측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부; 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 및 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부를 포함하고, 구동부는 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함한다.

Description

전자석 조작기 및 이를 포함하는 전력선로용 차단장치{ELECTRO-MAGNET ACTUATOR TYPE PROTECTIVE BACK-UP CIRCUIT BREAKER FOR POWER DISTRIBUTION LINE HAVING THE SAME}

본 발명은 전자기력을 이용한 전자석 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력선로는 송전선로와 배전선로로 구분되며, 해당 선로에는 변전소가 구성되어 전압을 변성하여 필요로 하는 수용가에 전력을 공급하게 된다.

전력공급에 관여하는 전력기기는 세분화하여 개폐장치, 보호기기인 차단장치류(대구간용, 소구간용), 퓨즈류와 피뢰기류, 정상전류만을 개폐하는 개폐기류, 전압을 승압 또는 강압 변성하는 변압기류, 선로에 흐르는 전류를 측정 하기 위한 변류기류, 선로를 효율적으로 관리하기 위해 전력기기 또는 중앙 운영실에 독립적(Stand-alone) 또는 결합(Embedded)되어 구성되는 아날로그 또는 디지털 지능형 전자장치(IED) 등으로 구분된다.

이때 차단장치의 주된 역할은 정상전류를 개폐함은 물론, 과부하전류, 선로 내,외부에 각종 사고요인으로 인한 고장유형이 발생되었을 때, 고장전류를 차단하여 해당선로 및 각종 전력기기를 보호한다.

이러한 차단장치는 소호 매질에 따라 공기차단장치(air circuit breaker, ACB), 유입차단장치(oil circuit breaker, OCB), 진공차단장치(vacuum circuit breaker, 가스차단장치(gas circuit breaker), 가스절연 진공차단장치(gas insulated vacuum circuit breaker) 등으로 분류된다.

한편, 배전선로에서 발생하는 고장의 약 80 ~ 90 % 이상은 예를 들어 수목 또는 조류 등과 같은 소동물이 배전선로에 접촉하여 발생되는 순간적인 일시 고장이며, 이와 같은 순간적인 일시고장의 대부분은 접촉되는 순간과 같이 매우 짧은 시간에 제거되기 때문에 고장이 발생된 구간을 포함한 정상구간까지 장시간 동안 정전상태가 유지됨에 따라 수용가에 유, 무형적인 피해를 최소화하기 위해 자동 재폐로 차단장치(전력선로용 차단장치의 동작양상을 고려한 총칭)가 사용되고 있다.

이때 자동 재폐로 차단장치가 차단과 투입 및 재차단을 일정한 시간간격을 두고 수행하는 동작을 정격동작책무라고 하며, 이 자동 재폐로 차단장치의 동작책무에 대해서는 국내의 경우, KS 및 ES 외, 국외의 경우는 IEC 및 IEEE 등에서 규정하고 있고, 자동 재폐로 차단장치 중에 고속도 재폐로용 차단장치는 [O - 0.3초 - CO - 3분(또는 15초, 1분) - CO], 배전선로 소구간 보호용 자동 재폐로 차단장치(특히, 리크로져)는 [O - 0.3초 - CO - 1초 - CO - 1초 - CO]로 규정하고 있으며, 고장요인이 자연적으로 제거되거나, 인위적으로 고장복구가 완료되면, 전력공급을 재개한다(여기서, O는 차단동작, CO는 투입동작 후, 구성된 변류기에 의해 측정된 전류를 제어장치의 고장판단 알고리즘의 연산에 따라 고장전류 여부를 판단하며, 이때 고장전류라고 판단하면, 차단신호를 송출하여 즉시, 차단동작을 수행하는 것을 의미).

이때 고장상태를 판단하기 위한 강제적인 전력공급을 강행함에 따른 연계 구성된 전력기기(변압기류, 개폐기류, 애자류 및 절연전선류)에 고장상태가 규정된 시간 동안 필연적으로 유지됨으로 인해 열화요인이 축적되어 기대되는 수명이 단축되는 문제가 발생한다.

본 발명의 일 실시예는 고장상태를 판단하기 위해 각 상에 통전되는 전류의 양상을 판단하여 전기전극간의 통전시간을 짧게 하여 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있는 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정전극과 가동전극을 포함하고, 전원측에서 부하측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부; 상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및 상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하는 전자식 조작기를 제공한다.

이때, 상기 제1 조작부는 철 재질의 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 한 쌍의 제1 영구자석 및 상기 한 쌍의 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향으로 이격 배치되는 조작 코일을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 조작부는 상기 가동부가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 가동부에 인장력을 인가하는 제1 스프링을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 조작부는 철 재질의 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 한 쌍의 제2 영구자석; 상기 한 쌍의 제2 영구자석과 상기 가동부의 연장방향으로 이격 배치되는 투입코일; 및 상기 한 쌍의 제2 영구자석과 상기 가동부의 연장방향과 반대방향으로 이격 배치되는 개방코일을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 조작부는 상기 가동부가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 가동부에 인장력을 인가하는 제2 스프링을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 조작부는 상기 가동자와 별개로 이동할 수 있도록 내부에 상기 가동자가 삽입된 제1 플런저를 포함하고, 상기 제2 조작부는 상기 개방코일에 전류를 인가하여 상기 제1 플런저를 통해 상기 가동자를 타격하여 상기 가동자를 개방상태로 이동시킬 수 있다.

이때, 상기 한 쌍의 제1 영구자석 또는 상기 한 쌍의 제2 영구자석은 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성으로 배치될 수 있다.

이때, 상기 투입코일은 상기 개방코일보다 작은 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전술한 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치는 전기전극의 통전시간을 짧게 하여 각 상에 통전되는 전류의 양상을 판단하므로 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치는 고정전극과 가동전극의 통전시간을 짧게 함으로써 접점의 접촉시간을 줄일 수 있어 차단장치는 물론 연계구성된 전력기기에 열충격 에너지를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치는 전기전극의 통전시간을 줄임으로써 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전기전극에 흐르는 고장전류에 의한 접점의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 차단장치의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치는 재투입 및 재개방동작에서 펄스개방을 채용하고 있으므로, 투입상태에서 개방상태로 전환하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 이로 인해 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전기전극에 흐르는 고장전류에 의한 전극의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 차단장치의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기의 제1 조작부는 투입상태이고, 제2 조작부는 개방상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기의 제1 조작부는 투입상태이고, 제2 조작부는 투입상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기의 펄싱(pulsing) 동작 진행순간을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기의 제1 조작부는 개방상태이고, 제2 조작부는 개방상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기의 제1 조작부는 투입복귀완료상태이고, 제2 조작부는 개방상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기를 도시한 단면도이다. 또한, 이하의 설명에서 도 1에서 볼 때 제2 조작부에서 제1 조작부 쪽을 상부로 규정하고, 제1 조작부에서 제2 조작부 쪽을 하부로 규정하여 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치는 전자식 조작기(1)를 포함한다. 이때 전자식 조작기(1)는 구동부(20) 및 개폐부를 포함한다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 전기전극의 통전시간을 짧게 하여 각 상에 통전되는 전류의 양상을 판단하므로 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 개폐부(미도시)는 세라믹 하우징(미도시), 고정전극(미도시) 및 가동전극(미도시)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 세라믹 하우징은 내부에 고정전극 및 가동전극이 배치될 수 있다. 이때, 세라믹 하우징의 내부는 진공상태로 유지되도록 형성될 수 있다.

한편, 고정전극 및 가동전극 중 어느 하나는 전원측과 연결되고, 나머지 하나는 부하측과 접속되어서, 전원측과 부하측 사이에서 전력을 공급 또는 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 가동전극은 가동부(10)를 통해 구동부(20)와 연결되어 구동부로부터 제공되는 구동력을 전달받아 직선 운동을 함으로써 투입 또는 개방될 수 있다. 이때 가동부(10)는 제1 가동자(11) 및 제2 가동자(13)를 포함하여 구동부(20)의 구동력을 가동전극에 전달할 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 구동부(20)는 제1 조작부(30) 및 제2 조작부(50)를 포함할 수 있다. 구동부(20)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 투입 또는 개방하는 구동력, 즉 구체적으로 개폐부의 가동전극을 개폐하도록 가동축부재(15)를 직선 운동시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 조작부(30)는 제1 하우징(31), 조작코일(32), 제1 영구자석(33), 제1 스프링(34) 및 제1 가동자(11)를 포함할 수 있다. 이때 제1 조작부(30)는 가동 전극이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(31)은 내부에 조작코일(32), 제1 영구자석(33), 제1 스프링(34) 및 제1 가동자(11)가 설치될 수 있도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 또한 제1 하우징(31) 내부에서 제1 가동자(11)가 상하방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 제1 하우징(31)은 통 형상으로서 철 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 하우징(31)의 중심축(c)을 기준으로 제1 가동자(11)가 상하방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 가동자(11)는 제1 플런저(35) 및 제2 플런저(36)를 포함할 수 있다. 이때 제1 플런저(35)는 제1 하우징 내부에 위치하고 봉 형상으로 상하방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한 제1 플런저(35)는 가동축부재(15)와 연결되어 제1 하우징(31) 내부 및 제2 하우징(51) 내부에서 함께 상하방향으로 직선 운동할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(31)의 내부에 제1 플런저(35)의 하부측에 제2 플런저(36)가 서로 결합될 수 있다. 이때 제1 플런저(35)는 비자성체인 STS(Stainless Steel)재질로 형성될 수 있다.

또한 제2 플런저(36)는 강자성체인 철 재질로 형성될 수 있고 제1 플런저(35)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 제2 플런저(36) 내부에는 제1 스프링(34)이 설치될 수 있다. 또한, 제1 스프링(34)은 제1 플런저(35) 및 제2 플런저(36) 사이에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(31)의 중심축(c)을 기준으로 양측에 한 쌍의 제1 영구자석(33)이 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성 예를 들어 내측이 N극인 경우 외측은 S극 또는 내측이 S극인 경우 외측이 N극이 되도록 배치될 수 있다.

이때 한 쌍의 제1 영구자석(33)과 제1 가동자(11) 사이에는 제1 가동자가 상하방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(31) 내부에 한 쌍의 제1 영구자석(33)의 상부에는 조작코일(32)이 배치될 수 있다. 이때 조작코일(32)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 한 쌍의 제1 영구자석(33)에 의해 형성되는 전자기력과 상호작용에 의해서 제1 가동자(11)를 상부 또는 하부로 직선 운동할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 제2 하우징(51), 투입코일(52), 제2 영구자석(53), 개방코일(54), 제2 스프링(55), 제2 가동자(13) 및 고정부시(17)를 포함할 수 있다. 이때 제2 조작부(50)는 가동전극이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)은 내부에 투입코일(52), 제2 영구자석(53), 개방코일(54), 제2 스프링(55) 및 고정부시(17)가 설치될 수 있도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 또한 제2 하우징(51)은 중심부에 제2 가동자(13)가 상하방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 제2 하우징(51)은 통 형상으로 철 재질로 형성될 수 있다. 또한 제2 하우징(51)의 중심축(c)을 기준으로 제2 가동자(13)가 상하방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동자(13)는 가동축부재(15), 제3 플런저(56) 및 제4 플런저(57)를 포함할 수 있다. 이때, 가동축부재(15)는 봉 형상으로 상하방향으로 연장 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)의 내부에는 가동축부재(15)의 상부측에 고정부시(17)가 설치될 수 있다. 또한 제2 하우징(51)의 내부에 가동축부재(15)의 하부측에 제3 플런저(56)가 설치될 수 있다. 이때 제3 플런저(56)는 비자성체인 STS(Stainless Steel)재질로 형성될 수 있다.

또한 제2 하우징(51) 내부에 제3 플런저(56)의 상부에는 제4 플런저(57)가 설치될 수 있다. 이때 제3 플런저(56)와 제4 플런저(57)는 서로 결합될 수 있다. 또한 제4 플런저(57)는 강자성체인 철 재질로 형성될 수 있고 제3 플런저(56)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 고정부시(17) 및 제3 플런저(56) 사이에는 제2 스프링(55)이 설치될 수 있다. 이때 제4 플런저(57)의 내부에는 제2 스프링(55)이 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)의 중심축(c)을 기준으로 양측에 한 쌍의 제2 영구자석(53)이 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성, 예를 들어 내측이 N극인 경우 외측은 S극 또는 내측이 S극인 경우 외측이 N극이 되도록 배치될 수 있다.

이때, 한 쌍의 제2 영구자석(53)과 가동축부재(15) 사이에는 가동축부재가 상하방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51) 내부에 한 쌍의 제2 영구자석(53)의 상부에는 투입코일(52)이 배치될 수 있다. 이때 투입코일(52)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 한 쌍의 제2 영구자석(53)에 의해 형성되는 전자기력과 상호작용에 의해서 제2 가동자(13)를 상부로 직선 운동할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51) 내부에 한 쌍의 제2 영구자석(53)의 하부측에는 개방코일(54)이 배치될 수 있다. 이때 개방코일(54)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 한 쌍의 제2 영구자석(53)에 의해 형성되는 전자기력과 상호작용에 의해서 제2 가동자(13)를 하부로 직선 운동을 할 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 일 실시예에서 개방코일(54)은 투입코일(52)보다 상대적으로 클 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 조작부(30) 및 제2 조작부(50) 사이에는 연결지지대(40)가 설치될 수 있다. 이때 연결지지대(40)는 봉 형상으로서 제1 조작부(30) 및 제2 조작부(50) 사이에 설치되어 제1 조작부와 제2 조작부를 연결할 수 있다.

이때 본 발명의 일 실시예에서 연결지지대(40)는 제1 조작부(30) 및 제2 조작부(50)를 견고하게 상호 고정하는 역할을 수행하는 원통 또는 사각형 등의 형상으로 구성될 수 있다.

도 2 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 투입, 개방 또는 펄스개방되는 작동에 대해서 이하 설명한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기의 투입, 개방 또는 펄스개방되는 작동을 제어기(미도시)에서 제어할 수 있다.

도 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 제2 조작부(50)가 투입상태이고 제1 조작부(30)는 개방상태이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 투입상태를 계속적으로 유지하며 제1 조작부(30)의 동작에 영향을 주지 않는다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 제2 조작부(50)가 투입상태에서 예를 들어 부하측 선로가 가로수 등과 접촉하는 등에 의한 고저항 지락사고를 포함하여 고장이 발생된 경우에는 제1 조작부(30)의 조작코일(32)에 대해 제1 가동자(11)를 개폐부가 개방하는 방향으로 이동시키는 힘(전자기력)을 발생시키는 방향의 전류를 공급하며, 이 전류에 의해 조작코일과 제1 영구자석(33) 사이에는 제1 가동자(11)를 개폐부의 개방방향으로 이동시키는 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자의 하부방향으로의 이동에 의해 가동축부재(15)가 이동하여 개폐부의 가동전극은 개방상태가 된다. 이때 제1 스프링(34)은 어떠한 힘도 인가되지 않은 상태이다.

도 2를 참고하면 제1 플런저(35)와 제3 플런저(56)는 제1 간격(S1)을 유지한다. 이때 제1 간격(S1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 조작기(1)가 구성된 전력선로용 차단장치의 차단용량에 따라 상이할 수 있다.

또한 조작코일(32)과 제1 영구자석(33) 사이에 발생하는 전자기력에 의해서 제1 가동자(11)는 개폐방향으로 이동된 후 움직임을 멈출 수 있도록 한다. 이와 같이 제2 조작부(50)의 도움 없이 제1 조작부(30)의 구동력에만 의존하여 개폐부의 가동전극을 개방하는 동작을 본 발명의 일 실시예에서 “통상 개방”이라 한다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50) 및 제1 조작부(30) 모두 투입상태이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 투입상태를 계속적으로 유지하며 제1 조작부(30)의 동작에 영향을 주지 않는다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50)는 투입상태에서 미리 정해진 시간(예를 들어 표준 동작책무에서는 0.3초)이 경과하면 제1 조작부(30)의 조작코일(32)에 상기 통상 개방과는 반대방향의 전류를 인가하며 이 전류에 의해 조작코일(32)과 제1 영구자석(33) 사이에는 통상 개방과는 반대방향의 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자(11)의 상부방향으로 이동에 의해 가동축부재(15)가 이동하여 개폐부의 가동전극은 투입상태로 한다. 이때 본 발명의 일 실시예에서 제1 스프링(34)은 압축상태이다.

도 3을 참고하면 제1 플런저(35)와 제3 플런저(56)는 제2 간격(S2)을 유지한다. 이때 제2 간격(S2)은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 조작기(1)가 구성된 전력선로용 차단장치는 차단용량에 따라 상이할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50)는 개방상태이고, 제1 조작부(30)는 투입상태이다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제1 조작부(30)는 투입상태에서 예를 들어 사고가 복구되었는가를 판단하여 사고가 복구되지 않은 것으로 판단된 경우에는 제2 조작부(50)의 개방코일(54)에 제3 플런저 및 제4 플런저(57)가 하부방향으로 이동시키는 방향의 전류를 인가한다.

이때, 제3 플런저(56) 및 제4 플런저(57)는 가동축부재(15)와 별개로 동작할 수 있도록 구성되어 있으므로 제1 조작부(30)에 의한 전자기력과는 별개로 제2 조작부(50)의 개방코일(54)에 흐르는 전류에 의해서 제2 조작부는 제2 영구자석(53)과 자성체인 제4 플런저(57) 간의 전자기력에 의해 제2 조작부(50)를 홀딩하는 힘을 이기고 하부방향으로 제3 플런저(56) 및 제4 플런저(57)를 이동시켜서 제3 플런저(56)가 제1 가동자(11)의 제1 플런저(35)를 타격하게 된다. 이때 제2 스프링(55)은 초기에 압축된 상태가 짧은 순간에 이완되어 충돌에너지를 증가시킨다.

이와 같이 제2 조작부(50)의 제3 플런저(56)가 제1 조작부(30)의 제1 플런저(35)를 타격하는 힘에 의해 제2 조작부(50)가 개방하는 동작을 본 발명의 일 실시예에서 “펄스 개방”이라 한다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50)는 개방완료상태이고, 제1 조작부(30)는 투입상태이다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50)는 개방이 완료된 상태에서 예를 들어 사고가 복구되었는가를 판단하여 사고가 복구되지 않은 것으로 판단된 경우에는 제1 조작부(30)의 조작코일(32)에 대해 제1 가동자(11)를 개폐부가 개방하는 방향으로 이동시키는 힘(전자기력)을 발생시키는 방향의 전류를 공급하며, 이 전류에 의해 조작코일과 제1 영구자석(33) 사이에는 제1 가동자(11)를 개폐부의 개방방향으로 이동시키는 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자의 하부방향으로의 이동에 의해 가동축부재(15)가 이동하여 개폐부의 가동전극은 개방상태가 된다. 이때 제1 스프링(34)은 어떠한 힘도 인가되지 않은 상태이다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)의 제2 조작부(50)는 투입상태로 복귀한 상태이고 제1 조작부(30)는 개방상태이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 투입상태로 복귀하며 제1 조작부(30)의 동작에 영향을 주지 않는다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 제1 조작부(30)가 개방상태에서 예를 들어 사고가 복구되었는가를 판단하여 사고가 복구된 것으로 판단된 경우에는 제2 조작부(50)의 투입코일(52)에 제3 플런저 및 제4 플런저(57)가 상부방향으로 이동시키는 방향의 전류를 인가한다.

이때, 제3 플런저(56) 및 제4 플런저(57)는 가동축부재(15)와 별개로 동작할 수 있도록 구성되어 있으므로 제1 조작부(30)에 의한 전자기력과는 별개로 제2 조작부(50)의 투입코일(52)에 흐르는 전류에 의해서 제2 조작부는 제2 영구자석(53)과 강자성체인 제4 플런저(57) 간의 전자기력에 의해 제3 플런저(56) 및 제4 플런저(57)를 상부방향으로 이동시켜서 투입상태로 복귀한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 전기전극의 통전시간을 짧게 하여 각 상에 통전되는 전류의 양상을 판단하므로 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 가동전극 및 고정전극의 통전시간을 짧게 함으로써 접점의 접촉시간을 줄일 수 있어 차단장치는 물론 연계구성된 전력기기에 열충격 에너지를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 전기전극의 통전시간을 줄임으로써 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전기전극에 흐르는 고장전류에 의한 접점의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 차단장치의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력선로용 차단장치의 전자식 조작기(1)는 재투입 및 재개방동작에서 펄스개방을 채용하고 있으므로, 투입상태에서 개방상태로 전환하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 이로 인해 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전기전극에 흐르는 고장전류에 의한 전극의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 차단장치의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1 : 전자석 조작기 10 : 가동부
11 : 제1 가동자 13 : 제2 가동자
15 : 가동축부재 17 : 고정부시
20 : 구동부 30 : 제1 조작부
31 : 제1 하우징 32 : 조작 코일
33 : 제1 영구자석 34 : 제1 스프링
35 : 제1 플런저 36 : 제2 플런저
40 : 연결지지대 50 : 제2 조작부
51 : 제2 하우징 52 : 투입 코일
53 : 제2 영구자석 54 : 개방 코일
55 : 제2 스프링 56 : 제3 플런저
57 : 제4 플런저

Claims (9)

1. 고정전극과 가동전극을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부;
   상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 및
   상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하도록 제1 가동자 및 제2 가동자가 구비되는 가동부를 포함하고,
   상기 구동부는
   상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및
   상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하되,
   상기 제2 조작부는
   철 재질의 제2 하우징;
   상기 제2 하우징 내부에서 상기 제2 가동자의 양 측에 각각 배치되는 한 쌍의 제2 영구자석;
   상기 한 쌍의 제2 영구자석과 상기 제2 가동자의 연장방향으로 이격 배치되는 투입코일;
   상기 한 쌍의 제2 영구자석과 상기 제2 가동자의 연장방향과 반대방향으로 이격 배치되는 개방코일; 및
   상기 가동부가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 가동부에 인장력을 인가하는 제2 스프링;
   을 포함하고,
   상기 제2 조작부는 상기 개방코일에 전류를 제공하여 상기 제2 가동자를 통해 상기 제1 가동자를 타격하여 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 전자석 조작기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 조작부는
   철 재질의 제1 하우징;
   상기 제1 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 한 쌍의 제1 영구자석 및
   상기 한 쌍의 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향으로 이격 배치되는 조작 코일을 포함하는 전자석 조작기.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 조작부는
   상기 가동부가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 가동부에 인장력을 인가하는 제1 스프링을 포함하는 전자석 조작기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제2 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 제1 영구자석 또는 상기 한 쌍의 제2 영구자석은 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성으로 배치되는 전자석 조작기.
8. 제2 항에 있어서,
   상기 투입코일은 상기 개방코일보다 작은 형상인 전자석 조작기.
9. 제1 항, 제2 항, 제3 항, 제7 항, 제8 항 중 어느 한 항에 따른 전자석 조작기를 포함하는 전력선로용 차단장치.
   

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