KR101939828B1 - 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치 - Google Patents

Abstract

진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치가 개시된다. 본 발명에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치는, 절연가스 또는 친환경가스가 봉입된 외함의 내부에 설치되며 진공상태로 유지되는 내부공간에 고정전극과 가동전극이 내설된 진공 인터럽터, 외함 내부의 진공 인터럽터 직상부에 배치되며 가동전극을 승강시킬 수 있도록 구비되는 가동유닛 및 외함 외부에 설치된 조작축의 회전운동에 의해 가동전극이 고정전극에 접하거나 고정전극으로부터 이격되는 제1 방향을 따라 직선운동을 할 수 있도록 조작축과 가동유닛을 연동 가능하게 연결하는 작동링크유닛을 포함하며, 전력 공급을 허용하는 방향으로 작동링크유닛을 통해 가동유닛을 작동시킬 경우 가동유닛의 가압스프링이 발생시키는 탄성 가압력에 의해 가동전극이 고정전극에 강하게 밀착되는 형태로 접촉됨으로써 전극의 접촉 불량 및 그에 따른 문제를 명확하게 해소할 수 있다.

Description

진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치{Vacuum Interrupter type Gas insulated switchgear}

본 발명은 기체절연 개폐장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 전력 설비의 보수나 점검 또는 고장 발생 시 과도한 전류를 신속하게 차단하여 전력계통을 보호하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력공급용 배전선로에는 분기점이나 일정 구간마다 개폐장치가 설치된다. 개폐장치는 분기선로나 일정 구간의 전력공급을 제어하는 역할을 한다. 보다 구체적으로는, 전력계통의 원활한 운전 및 계통상태의 계측 및 감시, 그리고 이상 발생시 전력 공급을 신속하게 차단하여 해당 구간의 전력계통을 보호할 목적으로 적용된다.

다양한 유형의 개폐장치 중에서도 상 분리형 기체절연 개폐장치가 잘 알려져 있다. 상 분리형 기체절연 개폐장치는 절연가스가 봉입된 외함(Enclosure)의 내부의 전극 주변을 진공환경으로 유지시키는 진공 인터럽터(VI; Vacuum Interrupter)를 적용하여 전극 개폐 시 발생하는 고온의 열기나 아크를 진공내에서 소호하는 방식이다.

진공 인터럽터(VI; Vacuum Interrupter) 방식의 전력 차단부는 과전압, 과전류 발생 등과 같은 이상 상황 시 사고전류 차단에 따른 절연 내력과 금속열기나 전하입자의 분진에 대한 소호 성능이 우수한 장점이 있다. 진공 인터럽터 내에는 한 쌍의 전극이 배치되어 서로 간의 접촉에 의해 통전되며, 이상 발생 시 서로간의 접촉을 분리시켜 전원을 차단함으로써 장치를 보호할 수 있게 된다.

한편, 진공 인터럽터의 전극을 접촉시키거나 분리시키기 위한 구동 방식에는 다양한 유형이 있다. 일례로 도 1과 같은 전극 접촉 메커니즘을 예로 들 수 있다. 이는 외함(100)의 외부에 있는 구동샤프트(200), 복수의 레버와 링크(300), 그리고 가동유닛(380)로 구성되며, 구동샤프트(200)로 스프링(350)을 가압하고 그 힘으로 진공 인터럽터(400)의 전극(410, 420)을 움직여 전극 간 접촉(통전)과 분리(전력 차단)를 구현하는 방식이다.

이와 같은 종래의 상 분리형 기체절연 개폐장치는, 외함(100) 내부에 있는 진공 인터럽터(400)와 외함(100) 외부에 있는 링크구조(300)에 스프링(350)을 적용하여 전극 사이의 접촉상태를 단속하는 구조로서, 외부 충격 등에 의한 전극 사이의 접촉 불량으로 아크가 발생되어 전극이 서로 달라붙게 되는 등 차단 성능이 떨어지고, 사용 수명에도 영향을 미치는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-0319407호(등록일 2001. 12. 18.) 한국등록특허 제10-1271146호(등록일 2013. 05. 29.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 두 전극 사이의 접촉 불량이나 그에 따른 아크 발생을 확실하게 방지할 수 있으며, 이에 따라 안정적인 차단성능을 발휘하고 진공 인터럽터의 수명 연장을 도모할 수 있는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시 예에 따르면,

절연가스 또는 친환경 가스가 봉입된 외함의 내부에 설치되며, 진공상태로 유지되는 내부공간에 고정전극과 가동전극이 내설된 진공 인터럽터;

외함 내부의 상기 진공 인터럽터 직상부에 배치되며, 상기 가동전극을 승강시킬 수 있도록 구비되는 가동유닛; 및

외함 외부에 설치된 조작축의 회전운동에 의해 상기 가동전극이 고정전극에 접하거나 고정전극으로부터 이격되는 제1 방향을 따라 직선운동을 할 수 있도록 상기 조작축과 가동유닛을 연동 가능하게 연결하는 작동링크유닛:을 포함하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개페장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 가동유닛은,

상기 가동전극에 커플러를 매개로 동축 연결되며, 하부와 상단에 임의 높이로 제1 슬롯과 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제1 슬롯 상부에 단턱이 형성된 승강로드와;

상기 승강로드가 슬라이딩 결합되며, 상기 조작축의 회전운동에 의해 상기 제1 방향을 따라 직선운동 하도록 상기 작동링크유닛과 연결되는 승강브라켓과;

상기 제1 슬롯과 제2 슬롯을 각각 지나 승강브라켓에 결합되는 제1 연동축 및 제2 연동축과;

상기 승강로드와 승강브라켓 사이에 설치되며, 두 전극을 접속(Contact)시키는 방향으로 상기 승강브라켓이 이동할 때 두 전극이 접속되는 순간부터 압축되어 가동전극이 고정전극에 밀착되도록 가압력을 발생시키는 가압스프링;을 포함할 수 있다.

또한 상기 가동유닛은, 승강로드의 상기 단턱 상에 고정되는 제1 스프링 지지구 및 상기 제2 연동축 하부에 배치되는 제2 스프링 지지구를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 스프링 지지구와 제2 스프링 지지구에 일단과 타단이 접하도록 가압스프링이 설치될 수 있다.

또한 본 발명에 적용된 상기 가압스프링은 바람직하게, 압축코일스프링일 수 있다.

여기서, 상기 가동유닛이 제1 방향으로 하강하여 고정전극에 가동전극이 접속되기 전까지는 승강브라켓과 승강로드가 함께 하강하며, 상기 고정전극에 가동전극이 접속된 순간부터는 승강브라켓만 하강하고 상기 가압스프링이 압축될 수 있다.

상기 승강브라켓은, 승강로드가 슬라이딩 결합되는 안내홀을 구비한 베이스와, 상기 베이스에 수직으로 연결되는 제1, 제2 측면부재로 구성되며, 상기 제2 슬롯과 대응되는 위치의 제1, 제2 측면부재에 결합공이 형성될 수 있다.

이때 상기 안내홀과 접하는 승강로드의 외면부에 마찰저감 홀 또는 홈이 형성될 수 있다.

그리고 본 발명에 적용된 상기 작동링크유닛은,

외함 외부의 상기 조작축과 평행을 이루도록 외함 내부에 회전 가능하게 설치되는 중간 전달축과;

상기 조작축에 의해 중간 전달축이 회전하도록 조작축과 중간 전달축을 링크구조로 연결하는 연결링크와;

상기 가동유닛 외측의 힌지핀을 중심으로 회동되도록 결합되며, 힌지핀과 이격된 타측에 상기 가동유닛의 제1 연동축이 결합되는 장공이 형성되고, 다른 타측에 작동링크 연결부가 형성된 힌지브라켓과;

상기 중간 전달축과 힌지브라켓의 상기 작동링크 연결부를 링크구조로 연결하는 절연 작동링크;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명은 또한, 커플러를 통해 상기 가동전극에 통전 가능하게 접속되는 접속링 및 접속링과 접속단자를 전기적으로 연결하는 도전성 하우징;을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 도전성 하우징이 가동유닛을 수용하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 기체절연 개폐장치에 의하면, 진공 인터럽터의 가동전극을 스프링이 위에서 탄성 가압하도록 진공 인터럽터 상부에 스프링을 포함하는 가동유닛이 배치된다. 이에 따라 전력 공급을 허용하는 방향으로 작동링크유닛을 통해 가동유닛을 작동시킬 경우 상기 스프링의 탄성 가압력에 의해 가동전극이 고정전극에 강하게 밀착되는 형태로 접촉될 수 있다.

즉 가동유닛이 전력 공급을 허용하는 방향으로 작동된 때 가동전극을 스프링이 위에서 압박하여 고정전극 측에 강하게 밀착됨으로써, 통전 시 두 전극 사이의 접속(Contact) 상태가 견고하게 유지될 수 있으며, 그 결과 외부 충격과 같은 주변환경의 영향에도 두 전극 사이의 접촉 불량 및 그에 따른 아크 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

결과적으로, 개폐작동을 위한 스위치 성능이 안정적으로 발휘될 수 있으며, 아크에 의한 전극 손상을 최소화할 수 있어 장치의 내구성 향상과 사용 수명 연장을 도모할 수 있다. 또한 가동유닛을 작동시키는 작동링크유닛을 외함 내부에 배치시킨 구조로서 제품의 패키지 측면에서 유리한 효과가 있고, 구조가 단순하여 생산성 측면에서도 유리한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치의 정면도 및 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치의 사시도.
도 3은 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치의 내부 구성을 보여주기 위해 도 2의 외함을 절개 도시한 사시도.
도 4는 도 3에서 가동유닛을 에워싸는 하우징을 생략 도시한 도면.
도 5는 도 3에 도시된 개폐장치를 화살표 방향에서 바라본 정면도.
도 6은 가동유닛 파트를 확대 도시한 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 가동유닛 파트의 분해 사시도.
도 8은 가동유닛 파트의 정면도.
도 9는 도 6의 가동유닛 파트를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 10은 작동링크유닛 파트를 분리 도시한 사시도.
도 11은 도 10의 작동링크유닛 파트의 결합 측면도.
도 12는 개폐장치 개방 시 본 발명의 작동 상태도.
도 13 및 도 14는 개폐장치 접속 시 스프링 가압 전 본 발명의 작동 상태도.
도 15 및 도 16은 개폐장치 접속 시 스프링 가압 후 본 발명의 작동 상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

이하 본 발명을 설명함에 있어 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명을 설명함에 있어 사용되는 용어 중 '개폐'는 전력 공급을 차단하기 위해 두 전극 사이의 전기적인 연결을 끊거나, 반대로 전력 공급을 위해 두 전극을 전기적으로 연결시켜 통전 가능한 상태가 되도록 하는 것을 말하며, '개방(Release)'은 두 전극 사이의 전기적인 연결을 끊는 것을 의미하며, '접속(Contact)'은 두 전극을 전기적으로 연결함을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치의 사시도이며, 도 3은 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치의 내부 구성을 보여주기 위해 도 2의 외함을 절개 도시한 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3에서 가동유닛을 에워싸는 도전성 하우징을 생략 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에 도시된 개폐장치를 화살표 방향에서 바라본 정면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치는 밀폐된 수용공간을 갖는 외함(10) 내부에 설치되며 진공상태로 유지되는 진공 인터럽터(20)를 포함한다. 외함(10)에는 육불화유황(SF6, sulfur hexafluoride) 가스와 같은 절연가스가 채워진 상태로 봉입될 수 있으나, 육불화유황 가스 외에 공지된 모든 친환경 절연가스가 포함될 수 있다.

진공 인터럽터(20)에는 전기적으로 도체인 고정전극(24)과 가동전극(22)이 내설된다. 고정전극(24)과 가동전극(22)은 동일 축선 상에 직선상의 배치를 이루도록 배열될 수 있으며, 가동전극(22)이 고정전극(24)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구성됨으로써, 두 전극(22, 24)이 서로 이격되어 전력공급을 차단하거나, 서로 접속되어 전력공급을 허용할 수 있도록 구성된다.

고정전극(24)은 외함(10) 외부에서 연결되는 고압 케이블과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 외함(10)과 인접한 고압 케이블 및 상기 고정전극(24)의 일부는, 절연성을 확보하고 꺾임에 따른 케이블 단선이나 접속부의 소손을 방지하는 절연용 부싱에 의해 보호될 수 있으며, 가동전극(22)은 접속링(R)과 도전성 하우징(HS)을 통해 접속단자(12)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도전성 하우징(HS)은 전기적으로 도체이며, 커플러(31)를 통해 상기 가동전극(22)에 통전 가능하게 접속되는 접속링(R)과 접속단자(12)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다(후술하게 될 도 12 참조). 도전성 하우징(HS)은 내부에 수용공간이 형성되고 일부가 절개된 구성일 수 있으며, 수용공간에 상기 가동유닛(30)을 수용하도록 구성됨으로써 가동유닛(30)을 보호하는 역할도 한다.

가동유닛(30)은 상기 가동전극(22)을 고정전극(24)에 접속시키거나 반대로 고정전극(24)으로부터 이격시킬 수 있도록 작동되며, 가동유닛(30)의 작동에 따라 두 전극(22, 24)이 접속되면, 고정전극(24)(또는 가동전극) 측 고압 케이블에서 공급된 전력이 가동전극(22)(또는 고정전극)을 통해 반대편 고압 케이블로 공급되어 전력 수요처로 공급될 수 있다.

가동유닛(30)은 외함(10) 내부의 상기 진공 인터럽터(20) 직상부에 진공 인터럽터(20)와 동축 배치를 이루도록 설치될 수 있으며, 가동전극(22)과 연동 가능하게 연결될 수 있다. 바람직하게는, 가동전극(22)을 들어 올리거나 반대로 밀어 내릴 수 있도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 두 전극(22, 24) 사이가 개방(Release)되거나 두 전극(22, 24)이 서로 접속(Contact)될 수 있다.

가동유닛(30)은 절연 작동링크(48)가 포함된 작동링크유닛(40)과 연동 가능하게 연결되어 작동링크유닛(40)의 작동에 따라 승강될 수 있다. 이때 작동링크유닛(40)은, 외함(10) 외부의 조작축(50)의 회전운동에 의해 가동전극(22)이 고정전극(24)에 접하거나 고정전극(24)으로부터 이격되는 제1 방향을 따라 직선운동을 할 수 있도록 상기 조작축(50)과 가동유닛(30)을 연동 가능하게 연결한다.

본 발명의 주요부 구성을 보다 상세하게 설명한다.

먼저 가동유닛 파트부터 살펴보기로 한다.

도 6은 가동유닛 파트를 확대 도시한 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 가동유닛 파트의 분해 사시도이다. 그리고 도 8은 가동유닛 파트의 정면도이며, 도 9는 도 6의 가동유닛 파트를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 가동유닛(30)은, 승강로드(32), 승강브라켓(34), 제1 연동축(35) 및 제2 연동축(36), 그리고 가압스프링(37)으로 구성될 수 있다. 승강로드(32)는 상기 가동전극(22)에 커플러(31)를 매개로 동축 연결될 수 있으며, 승강브라켓(34)에 대해 승강로드(32)가 제1 방향을 따라 상대운동을 할 수 있도록 승강브라켓(34) 내측에 승강로드(32)가 축방향으로 슬라이딩 결합될 수 있다.

제1 연동축(35)과 제2 연동축(36)은 상기 승강로드(32)에 형성된 제1 슬롯(320a)과 제2 슬롯(320b)을 각각 지나 승강브라켓(34)에 결합될 수 있다. 즉 제1 연동축(35)과 제2 연동축(36)은 상기 승강브라켓(34)과 승강로드(32)를 상호 연동 가능하게 연결하는 역할을 한다.

승강로드(32)는 각형 단면의 하부파트(32a)와, 하부파트(32a) 상면부 중앙에서 소정의 길이로 상향 연장되는 원형 단면의 상부파트(32b), 그리고 하부파트(32a) 하면부에서 하향 연장되며 외연에 나사산이 형성되어 상기 커플러(31)와 나사 결합되는 체결부(32c)로 구분될 수 있다.

하부파트(32a)와 상부파트(32b)의 경계에는 후술하게 될 스프링 지지구(38)가 안착 고정되는 단턱(33)을 형성될 수 수 있으며, 하부파트(32a)와 상부파트(32b) 상단에는 상기 제1 슬롯(320a)과 제2 슬롯(320b)이 임의 높이로 형성될 수 있다.

승강브라켓(34)의 내측에 상기 승강로드(32)가 위치하도록 구성되되, 상기 승강로드(32)에 대해 승강브라켓(34)이 제1 방향을 따라 개별적으로 움직일 할 수 있도록 슬라이딩 결합될 수 있다. 그리고 승강브라켓(34) 자체는 상기 조작축(50)의 회전운동에 의해 상기 제1 방향을 따라 직선운동 하도록 상기 작동링크유닛(40)에 연동 가능하게 연결될 수 있다.

승강브라켓(34)은 구체적으로, 승강로드(32)에 대해 상대운동을 할 수 있도록 상기 승강로드(32)가 슬라이딩 결합되는 안내홀(342)을 구비한 베이스(340)와, 베이스(340)의 양 측 가장자리에서 수직방향으로 상향 연장되는 제1, 제2 측면부재(344, 346)로 구성될 수 있으며, 이때 제2 슬롯(320b)과 대응되는 위치의 제1, 제2 측면부재(344, 346)에는 결합공(348)이 형성될 수 있다.

제1, 제2 측면부재(344, 346)의 상기 결합공(348)에 일단과 타단이 끼워진 상태로 고정되도록 제2 연동축(36)이 결합되되, 제2 연동축(36)은 승강로드(32) 상단에 임의 높이로 형성되는 상기 제2 슬롯(320b)을 지나도록 상기 결합공(348)에 결합될 수 있다. 그리고 승강로드(32)의 제1 슬롯(320a)을 지나 상기 제1, 제2 측면부재(344, 346)의 하부를 관통하면서 일부는 각 측면부재의 외측으로 돌출되도록 제1 연동축(35)이 결합될 수 있다.

가압스프링(37)은 두 전극(22, 24)을 접속(Contact)시키는 방향으로 상기 승강브라켓(34)이 움직일 경우 두 전극(22, 24)이 접속된 시점부터 압축되어 가동전극(22)이 고정전극(24)에 더욱 강하게 밀착되도록 가압력을 발생시킨다. 이에 따라 통전 시 두 전극(22, 24) 사이의 접속 상태가 견고히 유지되어 외부 충격 등에도 전극 사이의 접촉 불량 및 아크 발생이 확실하게 방지될 수 있다.

가압스프링(37)은 바람직하게, 도면의 예시와 같이, 상기 제1 연동축(35)과 제2 연동축(36) 사이의 승강로드(32)를 둘러싸는 형태로 설치되는 압축코일스프링일 수 있다.

가압스프링(37)은 승강브라켓(34) 내측의 승강로드(32)에 상하로 이격 배치되는 스프링 지지구(38, 39)에 지지되도록 설치될 수 있다. 스프링 지지구는 구체적으로, 승강로드(32)의 상기 단턱(33)에 고정되는 제1 스프링 지지구(38)와 제2 연동축(36) 하부에 접하도록 배치되는 제2 스프링 지지구(39)로 구성될 수 있고, 두 스프링 지지구(38, 39) 사이에 가압스프링(37)이 설치될 수 있다.

도면상 미설명 도면부호 322는 승강브라켓(34)의 안내홀(342)과 접하는 승강로드(32)의 외면부에 형성되는 마찰저감 홀 또는 홈으로서, 마찰저감 홀 또는 홈(322)은 승강로드(32)의 하부파트(32a) 외면부와 상기 안내홀(342)을 구획하는 면과의 사이에 접촉면적을 줄여 승강브라켓(34)에 대해 승강로드(32)가 승강운동을 할 때 발생되는 마찰을 저감시키는 역할을 한다.

다음 작동링크유닛 파트에 대해 살펴보기로 한다.

도 10은 작동링크유닛 파트를 분리 도시한 사시도이며, 도 11은 도 10의 작동링크유닛 파트의 결합 측면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 작동링크유닛(40)은 외함(10) 외부의 조작축(50)과 전술한 가동유닛(30)을 연동 가능하게 연결한다. 좀 더 구체적으로는, 상기 조작축(50)의 회전운동에 의해 가동전극(22)이 고정전극(24)에 접하거나 고정전극(24)으로부터 이격되는 제1 방향을 따라 직선운동을 할 수 있도록 상기 조작축(50)과 가동유닛(30)을 연동 가능하게 연결한다.

작동링크유닛(40)은 바람직하게, 중간 전달축(42)과 연결링크(44), 힌지브라켓(46) 및 절연 작동링크(48)를 포함할 수 있다. 중간 전달축(42)은 조작축(50)과 평행하게 외함(10) 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 연결링크(44)는 조작축(50)과 중간 전달축(42)을 2절 자유도를 갖는 링크구조로 연결하도록 구비될 수 있다.

힌지브라켓(46)은 전기적으로 절연체로서 상기 가동유닛(30) 외측에 배치되는 힌지핀(H)을 중심으로 회동되도록 결합될 수 있다. 힌지핀(H)과 이격된 힌지브라켓(46)의 타측에는 가동유닛(30)의 제1 연동축(35)이 결합되는 장공(460)이 형성되며, 힌지핀(H) 및 상기 장공(460)과 대략 삼각형 배치를 이루는 힌지브라켓(46)의 다른 타측에는 작동링크 연결부(462)가 형성될 수 있다.

작동링크 연결부(462)에는 상기 중간 전달축(42)과 힌지브라켓(46)을 2절 자유도를 갖는 링크구조로 연결하도록 절연 작동링크(48)가 힌지구조로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 조작축(50)이 시계 또는 반시계 방향으로 회전운동을 할 때 그 힘이 연결링크(44)를 통해 중간 전달축(42)에 전달되고 절연 작동링크(48)를 거쳐 힌지브라켓(46)에 전달됨으로써 가동유닛(30)이 제1 방향을 따라 직선운동을 하게 된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치에 의해 수행되는 전극의 개폐 및 그에 따른 작용, 효과에 대해 살펴보기로 한다.

도 12 내지 도 16은 본 발명에 따른 개폐장치의 작동 상태도로서, 도 12는 전력 차단을 위해 개폐장치를 개방시킨 상태를 나타내는 도면이며, 도 13 및 도 14는 전력 재공급을 위해 개폐장치를 접속 위치로 작동시킬 경우 스프링 가압 전 본 발명의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 그리고 도 15 및 도 16은 스프링 가압 후 본 발명의 작동 상태를 나타내고 있다..

본 발명에 따른 개폐장치는, 도시하지 않은 제어부에 의한 자동제어 또는 조작레버를 통한 수동조작 등에 의해 조작축(50)이 시계 또는 반시계방향으로 회전될 경우 작동링크유닛(40)의 링크작동에 연동하여 가동유닛(30)의 승강브라켓(34)과 승강로드(32)가 제1 방향을 따라 직선 왕복운동을 함으로써 가동전극(22)과 고정전극(24) 사이의 전기적인 접속 및 차단을 단속할 수 있다.

본 발명의 작동에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 12와 같은 개방(Release) 상태에서는 작동링크유닛(40)에 의해 가동유닛(30)이 소정거리 상승된 상태로 위치하며, 이 경우 고정전극(24)과 가동전극(22)은 서로 이격된 상태가 된다. 즉 두 전극(22, 24) 사이의 전기적인 연결이 해제된 상태로 전기가 통할 수 없는 상태이며, 이에 따라 고정전극(24) 측에서 가동전극(22) 측(또는 그 반대 방향)으로의 전력 공급이 차단된다.

도 12와 같은 개방 상태에서 도 13과 같이 두 전극(22, 24)을 전기적으로 연결시키는 방향으로 조작축(50)이 회전되면(도면의 화살표 참조), 그 회전운동이 작동링크유닛(40)을 통해 직선운동으로 전환되고 가동유닛(30)에 전달된다. 이에 따라 가동유닛(30) 및 가동유닛(30)에 커플러(31)를 매개로 연결된 가동전극(22)이 아래로 이동하여 고정전극(24)과 맞닿게 된다.

고정전극(24)에 가동전극(22)이 맞닿는 순간까지는 도 14와 같이, 승강로드(32)가 승강브라켓(34)과 함께 아래로 움직인다. 힌지브라켓(46)에 의해 입력되는 가동유닛(30)을 하강시키는 힘이 승강브라켓(34) 뿐만 아니라, 승강브라켓(34)-제2 연동축(36)-제2 스프링 지지구(39)-가압스프링(37)을 차례로 거쳐 승강로드(32)에도 전달되기 때문이다.

도 14와 같이 고정전극(24)에 가동전극(22)이 맞닿는 두 전극(22, 24)은 전기적으로 서로 연결된 통전 상태가 되며, 고정전극(24) 측에서 가동전극(22) 측(반대 방향일 수도 있음)으로의 전력 공급이 허용된다. 그 결과 전기는 가동전극(22), 커플러(31), 접속링(R), 도전성 하우징(HS) 및 접속단자(12)를 지나 고압 케이블(도시 생략)을 통해 전력 수요처로 공급될 수 있다(빗금친 부분 참조).

도 13 내지 도 14와 같은 접속 상태에서, 도 15와 같이 조작축(50)을 더욱 회전시키면(도면의 화살표 참조), 그 회전운동이 작동링크유닛(40)을 통해 직선운동으로 전환되고 가동유닛(30)에 전달된다. 그러나 이때에는 가동전극(22)이 고정전극(24)과 이미 맞닿아 있기 때문에 승강로드(32)는 더 이상 아래로 이동할 수 없는 상태이며, 도 16과 같이 승강브라켓(34)만 아래로 더 이동될 수 있다.

승강로드(32)는 고정된 채 승강브라켓(34)만 아래로 더욱 이동될 경우 제1 연동축(35)과 제2 연동축(36)이 각각에 대응되는 슬롯(320a, 320b)을 따라 함께 이동되며, 이때 제2 연동축(36)에 의해 제2 스프링 지지구(39)가 아래로 밀려나게 된다. 이로 인해 제2 스프링 지지구(39)와 승강로드(32) 상의 제1 스프링 지지구(38) 사이에 설치된 가압스프링(37)이 압축된다.

압축된 가압스프링(37)은 제2 스프링 지지구(39)를 지지대로 삼아 반대로 승강로드(32)를 밀어 내리는 방향으로 힘(탄성 복원력)을 가하게 되며, 결국 가동전극(22)은 고정전극(24)에 더욱 강하게 밀착된다. 즉 가동전극(22)을 가압스프링(37)이 위에서 압박하여 고정전극(24) 측으로 밀어 냄으로써 두 전극(22, 24) 사이의 접속(Contact) 상태가 더욱 견고하게 유지되는 것이다.

이상에서 살펴 본 본 발명의 실시 예에 따르면, 진공 인터럽터의 가동전극을 스프링이 위에서 탄성 가압하도록 진공 인터럽터 상부에 스프링을 포함하는 가동유닛이 배치된다. 이에 따라 전력 공급을 허용하는 방향으로 작동링크유닛을 통해 가동유닛을 작동시킬 경우 상기 스프링의 탄성 가압력에 의해 가동전극이 고정전극에 강하게 밀착되는 형태로 접촉될 수 있다.

즉 가동유닛이 전력 공급을 허용하는 방향으로 작동된 때 가동전극을 스프링이 위에서 압박하여 고정전극 측에 강하게 밀착됨으로써, 통전 시 두 전극 사이의 접속(Contact) 상태가 견고하게 유지될 수 있으며, 그 결과 외부 충격과 같은 주변환경의 영향에도 두 전극 사이의 접촉 불량 및 그에 따른 아크 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

결과적으로, 개폐작동을 위한 스위치 성능이 안정적으로 발휘될 수 있으며, 아크에 의한 전극 손상을 최소화할 수 있어 장치의 내구성 향상과 사용 수명을 연장을 도모할 수 있다. 또한 가동유닛을 작동시키는 작동링크유닛을 외함 내부에 배치시킨 구조로서 제품의 패키지 측면에서 유리한 효과가 있고, 구조가 단순하여 생산성 측면에서도 유리한 효과가 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 외함 12 : 접속단자
20 : 진공 인터럽터 22 : 가동전극
24 : 고정전극 30 : 가동유닛
31 : 커플러 32 : 승강로드
32a : 승강로드의 하부파트 32b : 승강로드의 상부파트
33 : 단턱 34 : 승강브라켓
35 : 제1 연동축 36 : 제2 연동축
37 : 가압스프링 38 : 제1 스프링 지지구
39 : 제2 스프링 지지구 40 : 작동링크유닛
42 : 중간 전달축 44 : 연결링크
46 : 힌지브라켓 48 : 절연 작동링크
50 : 조작축 320a : 제1 슬롯
320b : 제2 슬롯 322 : 마찰저감 홈 또는 홀
340 : 베이스 342 : 안내홀
344, 346 : 측면부재 348 : 결합공
460 : 장공 462 : 작동링크 연결부
H : 힌지핀 HS : 도전성 하우징
R : 접속링

Claims (9)

1. 절연가스가 봉입된 외함(10)의 내부에 설치되며, 진공상태로 유지되는 내부공간에 고정전극(24)과 가동전극(22)이 내설된 진공 인터럽터(20);
   외함(10) 내부의 상기 진공 인터럽터(20) 직상부에 배치되며, 상기 가동전극(22)을 승강시킬 수 있도록 구비되는 가동유닛(30); 및
   조작축(50)의 회전운동에 의해 상기 가동전극(22)이 고정전극(24)에 접하거나 고정전극(24)으로부터 이격되는 제1 방향을 따라 직선운동 하도록 상기 조작축(50)과 가동유닛(30)을 연동 가능하게 연결하는 작동링크유닛(40):을 포함하고,
   상기 조작축(50)은 외함의 외부에 설치되고,
   상기 가동유닛(30)은,
   승강로드(32)가 슬라이딩 결합되며, 상기 조작축(50)의 회전운동에 의해 상기 제1 방향을 따라 직선운동 하도록 상기 작동링크유닛(40)과 연결되는 승강브라켓(34)과;
   상기 승강로드(32)에 형성된 제1 슬롯(320a)과 제2 슬롯(320b)을 각각 지나 승강브라켓(34)에 결합되는 제1 연동축(35) 및 제2 연동축(36)과;
   상기 승강로드(32)와 승강브라켓(34) 사이에 설치되며, 두 전극(22, 24)을 접속(Contact)시키는 방향으로 상기 승강브라켓(34)이 이동할 때 두 전극(22, 24)이 접속되는 순간부터 압축되어 가동전극(22)이 고정전극(24)에 밀착되도록 가압력을 발생시키는 가압스프링(37);을 포함하여 구성되고,
   상기 가동유닛(30)이 제1 방향으로 하강하는 경우, 상기 고정전극(24)에 가동전극(22)이 접속되기 전까지는 승강브라켓(34)과 승강로드(32)가 함께 하강하며, 상기 고정전극(24)에 가동전극(22)이 접속된 순간부터는 승강브라켓(34)만 하강하여 상기 가압스프링(37)이 압축되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   승강로드(32)의 단턱(33) 상에 고정되는 제1 스프링 지지구(38); 및
   상기 제2 연동축(36) 하부에 배치되는 제2 스프링 지지구(39);를 더 포함하며,
   상기 제1 스프링 지지구(38)와 제2 스프링 지지구(39)에 일단과 타단이 접하도록 가압스프링(37)이 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 가압스프링(37)은 압축코일스프링인 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 승강브라켓(34)은,
   상기 승강로드(32)가 슬라이딩 결합되는 안내홀(342)을 구비한 베이스(340)와;
   상기 베이스(340)에 수직으로 연결되는 제1, 제2 측면부재(344, 346);로 구성되며,
   상기 제2 슬롯(320b)과 대응되는 위치의 제1, 제2 측면부재(344, 346)에 결합공(348)이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 안내홀(342)과 접하는 승강로드(32)의 외면부에 마찰저감 홀 또는 홈(322)이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 작동링크유닛(40)은,
   외함(10) 외부의 상기 조작축(50)과 평행을 이루도록 외함(10) 내부에 회전 가능하게 설치되는 중간 전달축(42)과;
   상기 조작축(50)에 의해 중간 전달축(42)이 회전하도록 조작축(50)과 중간 전달축(42)을 링크구조로 연결하는 연결링크(44)와;
   상기 가동유닛(30) 외측의 힌지핀(H)을 중심으로 회동되도록 결합되며, 힌지핀(H)과 이격된 타측에 상기 가동유닛(30)의 제1 연동축(35)이 결합되는 장공(460)이 형성되고, 다른 타측에 작동링크 연결부(462)가 형성된 힌지브라켓(46)과;
   상기 중간 전달축(42)과 힌지브라켓(46)의 상기 작동링크 연결부(462)를 링크구조로 연결하는 절연 작동링크(48);를 포함하고,
   상기 연결링크(44)는 외함의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   커플러(31)를 통해 상기 가동전극(22)에 통전 가능하게 접속되는 접속링(R) 및 접속링(R)과 접속단자(12)를 전기적으로 연결하는 도전성 하우징(HS);을 더 포함하며,
   상기 도전성 하우징(HS)에 가동유닛(30)이 수용되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터 타입 기체절연 개폐장치.

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