KR102050125B1 - 드롭아웃 재폐로 차단기 - Google Patents

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KR102050125B1
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리차드 쥐. 스미스
조르지 몽당트
알레한드로 몬테네그로
마이클 로스
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에스 앤드 시이 일렉트릭 캄파니
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Abstract

드롭아웃 재폐로 차단기(dropout recloser)는 미리 결정된 개수의 결함 인터럽트 동작, 예를 들어, 1개, 2개, 3개 이상이 있을 수 있지만 일반적으로 3개의 인터럽트 동작 후에 컷아웃(cutout)을 드롭아웃(drop out)하도록 동작하는 프로그래밍에 따를 수 있고, 관찰가능한 가시적인 갭으로 선로구분을 제공하는 컷아웃의 힌지 접점에 자유로이 매달려 있다. 재폐로 차단기는 결함 인터럽트 및 재폐로 컴포넌트, 드롭아웃 메커니즘 및 제어기를 포함한다. 드롭아웃 메커니즘은 결함 인터럽트 동작 및 드롭아웃 동작을 수행하는 쌍안정 작동체를 포함할 수 있다. 이 디바이스는 움직임 제한 구조를 포함할 수 있다. 재폐로 차단기는 다수의 동작 모드 또는 시퀀스를 구비할 수 있다.

Description

드롭아웃 재폐로 차단기{DROPOUT RECLOSER}
본 발명은 전기 송전 및 분배 시스템의 결함 검출, 결함 분리 및 보호 디바이스, 선로구분 자동개폐기(sectionalizer) 및 재폐로 차단기(recloser)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 자가-재폐로(self-reclosing), 드롭아웃(dropout) 재폐로 차단기 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
전체 내용이 본 명세서에 병합되고 본 출원의 권리자에 공동 양도된 2008년 7월 16일 출원된 미국 특허 출원 제12/095,067호는 독립적으로 설계된 결함 인터럽트(interrupt) 및 재폐로 디바이스를 개시한다. 이 디바이스는 종래의 컷아웃(cutout) 내에 편리하게 끼워지고, 결함 검출 및 결함 인터럽트, 재폐로/서비스 복구 및 가시적인 갭(gap)으로 드롭아웃 선로구분 록아웃(sectionalizing lock out)을 제공한다. 대응하는 상업적인 제품은 2008 R&D 100 어워드 컴페티션(Awards Competition)의 우승 제품 및 2007 시카고 이노베이션 어워드 컴페티션(Innovation Awards Competition)의 우승 제품으로 명명되어 폭넓은 환호를 받고 상업적인 성공을 한 트립세이버(TripSaver)(등록상표))라는 상표명으로 미국 일리노이즈주 시카고시에 소재하는 S&C 일렉트릭 컴퍼니(Electric Company)에서 시판하는 드롭아웃 재폐로 차단기이다.
도 1은 컷아웃 내에 전기적으로 연결된 본 명세서에 설명된 실시예에 따른 드롭아웃 재폐로 차단기의 측면도;
도 2는 드롭아웃 위치에 있는 도 1에 도시된 드롭아웃 재폐로 차단기의 측면도;
도 3은 하우징 부분을 점선(in phantom)으로 도시하여 내부에 배치된 컴포넌트를 보여주는 도 1에 도시된 드롭아웃 재폐로 차단기의 사시도;
도 4는 하우징 부분을 제거하여 드롭아웃 재폐로 차단기의 내부 컴포넌트를 보여주는 도 1에 도시된 드롭아웃 재폐로 차단기의 사시도;
도 5는 하우징 부분을 제거하여 드롭아웃 재폐로 차단기의 내부 컴포넌트를 보여주는 도 1에 도시된 드롭아웃 재폐로 차단기의 측면도;
도 6은 드롭아웃 재폐로 차단기의 바닥 하우징 부분 및 내부에 배치된 디스플레이 디바이스를 도시하는 도 5의 라인 6-6에 따른 도면;
도 7은 도 1의 드롭아웃 재폐로 차단기에 사용될 수 있는 트러니언(trunnion)의 사시도;
도 8은 컷아웃의 하부 접점 조립체 내에 배치된 도 7에 도시된 트러니언의 확대도;
도 9는 도 1에 도시된 드롭아웃 재폐로 차단기를 포함하는 여러 디바이스에 사용하기에 적절한 작동체(actuator)의 측면도;
도 10은 도 9에 도시된 작동체의 사시도;
도 11은 제1 위치에 있는 도 9에 도시된 작동체를 그래픽으로 도시한 도면;
도 12는 도 11에 도시된 제1 위치와는 다른 제2 위치에 있는 도 9에 도시된 작동체를 그래픽으로 도시한 도면;
도 13은 도 9에 도시된 작동체의 부분 사시도를 그래픽으로 도시한 도면;
도 14는 도 9에 도시된 작동체의 단면도를 그래픽으로 도시한 도면;
도 15는 도 9에 도시된 작동체의 대안적인 실시예의 단면도를 그래픽으로 도시한 도면;
도 16은 도 9에 도시된 작동체와 같은 작동체의 위치를 결정하는 회로.
도 1은 컷아웃(102) 내에 연결된 드롭아웃 재폐로 차단기(100)(본 명세서에서 드롭아웃 재폐로 차단기(100) 또는 재폐로 차단기(100)라고 지칭됨)를 도시한다. 이 컷아웃(102)은 미국 일리노이즈주 시카고시에 소재하는 S&C 일렉트릭 컴퍼니(Electric Company)로부터 구입가능한 유형 XS 컷아웃과 같은 종래의 구성이다. 이 컷아웃(102)은 장착부(104), 절연체(106), 제1 스프링 바이어스된 접점(108) 및 제2 힌지 접점(110)을 포함한다. 힌지 접점(110)은 일체형 리테이닝 구조(116)를 구비하는 피벗 수용 슬롯(pivot receiving slot)(114)을 갖게 형성된 힌지 부분(112)을 포함한다. 이 컷아웃(102)은 드롭아웃 재폐로 차단기(100)의 구조와 동작을 이후 설명하기 위하여 도시되고 설명된다.
재폐로 차단기(100)는 재폐로 차단기(100)를 위한 하우징(120)을 포함한다. 하우징(120)은 단일 구조 또는 하우징 부분의 조립체일 수 있다. 도시된 바와 같이 하우징(120)은 제1 부분과 제2 부분을 포함한다. 재폐로 차단기(100)는 피벗(124)을 포함하는 트러니언 또는 단자(122)를 포함한다. 트러니언(122)은 하우징(120)의 도면에 도시된 바와 같이 측면 부분으로부터 연장된다. 재폐로 차단기(100)는 하우징(120)의 도면에 도시된 바와 같이 상부 부분에 배치된 기둥 같은 접점 또는 단자(126)를 더 포함한다. 힌지 부분(112) 및 특히 피벗 수용 슬롯(114)은 트러니언(122) 및 피벗(124)을 수용하고 스프링 바이어스된 접점(108)은 접점(126)과 맞물려 재폐로 차단기(100)를 컷아웃(102)에 고정하고 재폐로 차단기(100)를 컷아웃(102)에 전기적으로 연결한다.
재폐로 차단기(100)는 드롭아웃 재폐로 차단기이다. 드롭아웃 재폐로 차단기는 미리 결정된 개수의 결함 인터럽트 동작, 예를 들어, 1개, 2개, 3개 이상이 있을 수 있지만 일반적으로 3개의 인터럽트 동작 후에 컷아웃(102)이 드롭아웃되도록 동작하는 프로그래밍에 따를 수 있고, 관찰가능한 가시적인 갭으로 선로구분을 제공하는 힌지 접점(110)에 자유로이 매달려 있다. 후술하는 바와 같이, 재폐로 차단기(100)는 결함 인터럽트 및 재폐로 컴포넌트, 드롭아웃 메커니즘 및 제어기를 포함한다. 트러니언(122)에 연결된 드롭아웃 메커니즘을 통해 전체 재폐로 차단기(100)는 도 1에서 화살표 "A" 방향으로 트러니언(122)에 대해 병진이동하거나 및/또는 관절 운동을 할 수 있다. 재폐로 차단기(100)가 이렇게 움직이면 접점(126)이 접점(108)으로부터 해제되어 재폐로 차단기(100)가 힌지(112)에 있는 피벗(124) 주위로 자유로이 회전할 수 있게 된다. 도 2는 컷아웃(102)으로부터 드롭아웃 위치로 재폐로 차단기(100)를 해제하는 액션 후의 재폐로 차단기(100)를 반영한다.
도 3 내지 도 5는 하우징(120) 내부의 재폐로 차단기(100)의 동작 컴포넌트를 도시한 것이다. 재폐로 차단기(100)의 장점은, 결함 분리/재폐로 컴포넌트에 더하여, 하우징(120)으로부터 외부쪽으로 연장되는 트러니언(122) 부분을 제외하고 드롭아웃 메커니즘이 하우징(120) 내에 포함된다는 것이다. 그리하여, 재폐로 차단기(100)는 우수한 내후성을 제공한다. 밀봉재(132) 및 밀봉 가터(seal garter)(134)는 트러니언(122)이 관통 연장되는 하우징(120)에 내후성 밀봉을 제공한다.
접점(126)은 D-링 핸들(140)과 일체형으로 형성된 부싱(bushing)(138), 및 절연 범퍼(144)에 끼워진 범프 스탑(bump stop)(142)을 관통 연장된다. 부싱(138)을 관통 연장되는 접점(126)은 하우징(120) 내에 형성된 보스 구조(156)와 진공 인터럽터 가이드 구조(155)를 맞물리게 하는 나사산이 형성된 패스너(154)에 의하여 하우징(120) 내에 고정된 진공 인터럽터(152)의 제1 측면(150)에 전기적으로 연결된다. 이런 방식으로, 접점(126)은 진공 인터럽터(152)의 고정 접점(미도시)에 연결된다. 가요성 접점 조립체(160)는 진공 인터럽터(152)의 이동 접점(미도시) 및 그리하여 하우징(120) 내의 내부 접점(126)을 전원 및 센싱 조립체(166)에 전기적으로 연결하고, 단자 구조(162)(중간 가요성 전도체(미도시))를 통해 조립체(166)로부터 전도체(168)를 거쳐 트러니언(122)으로 전기적으로 연결한다.
진공 인터럽터(152)의 이동 접점은 하우징(120) 내에서 작동체(172)로 연장되는 작동 로드(170)에 연결된다. 바이어스 스프링(176)은 로드(170)와 맞물려 로드(170)에 바이어스 힘을 제공한다. 후술하는 바와 같이, 작동체(172)는 듀얼 코일의 쌍안정 전자기 솔레노이드일 수 있다.
하우징(120) 내에 고정된 메인 프레임 판(180)은 전원 및 센서 조립체(166), 작동체(172), 전자 제어 모듈(186) 및 드롭아웃 조립체(190)를 고정 장착하는 기초를 제공한다. 밀봉재(193)는 메인 프레임 판에 대해 하우징(120)과 내후성 밀봉을 보장한다. 자성 제어 스위치 조립체(191)는 제어 모듈(186)에 연결되고 선택기(130)를 통해 작동된다. 제어 모듈은 디스플레이(198)(도 6)에 더 연결된다.
재폐로 차단기(100)는 34.5kV의 동작 전압이나 잠재적으로 이를 초과하는 동작 전압, 및 4000A의 결함 전류 또는 잠재적으로 이를 초과하는 결함 전류를 관리하도록 설계된다. 적절한 전도성 및 절연성 물질이 이 구성을 위해 선택된다.
드롭아웃 조립체(190)는 피벗(196 및 198)에 장착된 2개의 상호 맞물린 동작 부재(192 및 194)를 포함한다. 솔레노이드 작동체(미도시)는 부재(192)와 맞물린다. 부재(194)는 관절 운동을 하는 트러니언 장착부(200)에 연결된다. 작동체는 부재(192 및 194)를 구동하여 탭(202)을 해제한다. 재폐로 차단기(100)의 중량으로, 부재(192 및 194)가 회전하여 부재(192 및 194)는 표면(204 및 206)을 따라 슬라이딩한다. 트러니언(122)은 부재(194)에 연결된 것에 응답하여 관절 운동을 하고 재폐로 차단기(100)는 컷아웃(102)에 대해 병진이동하여 재폐로 차단기(100)는 도 1에 도시된 연결된 위치로부터 도 2에 도시된 드롭아웃 구성으로 드롭아웃되게 된다.
드롭아웃 동안 재폐로 차단기(100)의 회전 운동을 제어하고 제한하기 위하여, 피벗(124)에는 움직임 제한 구조(210)를 구비하여 형성될 수 있다. 이 구조(210)는 피벗(124)과 일체형으로 형성된 방사방향으로 연장되는 암(arm)일 수 있다.
도 8에 최상으로 도시된 바와 같이, 이 구조(210)는 힌지 슬롯(114)의 리테이닝 구조(116)와 맞물려 드롭아웃 동안 재폐로 차단기(100)가 이동하는 호(arc)를 제한한다. 재폐로 차단기(100)는 구조(210)가 구조(116)와 맞물릴 때 급격히 정지하지 않으나; 재폐로 차단기(100)는 유리하게 그 중량을 이용하여 회전을 느리게 하고 댐핑을 제공한다. 구조(210)가 구조(116)와 맞물릴 때 이들 구조는 트러니언(122)을 지레로 사용하여 트러니언(122)을 병진이동시켜서 재폐로 차단기(100)를 힌지 슬롯(114)으로 움직이게 한다. 이러한 움직임은 도 8에 점선으로 도시되어 있다. 재폐로 차단기(100)가 드롭아웃 시 자체 중량을 상승시키면 드롭아웃의 에너지를 신속히 발산할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 방사방향 암(210)에 대한 대안으로, 힌지 슬롯(114)의 일부분과 궁극적으로 맞물려 드롭아웃의 에너지를 발산시켜 회전 이동과 진동을 감소시킬 수 있는 핀이 트러니언(122) 또는 다른 구조에 끼워질 수 있다.
도 7은, 또한 하우징(120) 내로 연장되고 드롭아웃 메커니즘에 연결할 수 있는 트러니언(122)의 연결 보스 구조(212)를 도시한다. 나사산이 형성된 패스너(도 3 내지 도 5)는 트러니언(122)을 고정하는데 사용될 수 있다. 트러니언(122)은 종래의 후크 스틱을 사용하여 컷아웃(102)에 재폐로 차단기(100)를 배치하는 데 후크 루프(214)를 구비하여 형성될 수 있다.
재폐로 차단기(100)는 작동체(172)를 사용하여 진공 인터럽터(152)의 이동 접점을 접촉 수립 위치로부터 접촉 파괴 위치로 구동하거나 그 역으로 구동한다. 이것은 연결 로드(170)에 축방향 힘을 가하는 것에 의해 달성된다. 작동체(172)는, 결함 전류 상태 하에서 진공 인터럽터(152)의 접촉을 파괴하고 이 접촉을 신속히 수립할 수 있을 만큼 충분한 구동력을 여전히 제공하면서, 진공 인터럽터(152)의 접촉 수립 위치와 접촉 파괴 위치, 즉, 래치 능력에 대응하는 2개의 안정한 상태를 구비하는 디바이스일 수 있다.
작동체
도 9 내지 도 15에 도시된 작동체(300)는 재폐로 차단기(100)에 사용될 수 있다. 작동체(300)는 쌍안정-유형의 작동기(operator)로 구성되고, 하나 이상의 평판 자석으로부터 자속(magnetic flux)을 작동기로 전달하는 자극편을 구현한다. 평판 자석은 제조 및 자화하기가 용이하다. 작동체(300)는 글루 또는 접착제를 필요로 함이 없이 공통 코일 보빈(bobbin)의 몰딩된 공동 내에 자석 및 자극편을 안정화시키고 위치시킨다. 쌍안정 작동체의 구조 및 동작 이론은 부록(Appendix) A에 설명되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 작동체(300)는 작동기/플런저(310) 주위에 NdFeB 자석을 포함하는 2개의 영구 자석(306 및 308), 예를 들어 적절한 영구 자석을 응집(concentrating)하는 2개의 자극편(302 및 304)을 포함한다. 2개의 코일(312 및 316)(도 9), 예를 들어, 적절한 코일은 프레임(320) 내 단일 보빈(318) 상에 장착된 250T 코일을 포함하며 안정한 상태들 사이에서 플런저(310)를 토글(toggle)시킨다. 이 프레임은 적절한 금속 또는 비-금속 구조 물질로 된 간단한 4개의 판 구조일 수 있다. 작동체(300)(도 11 및 도 12)는 그 스트로크의 각 단부에 래치되고, 일 단부로부터 타 단부로 토글시키는 힘을 제공하면서 부하를 구동한다. 이 코일(312 및 316)은 플런저(310)의 일 단부로부터 타 단부로 자석(306 및 308)으로부터 오는 자속 라인을 토글시킨다.
코일 보빈(318)은, 그렇지 않은 경우 움직임을 방해하는 마찰 브레이크를 형성할 수 있는 중심 자극 계면(face interface)에 마찰 계면이 형성되는 것을 방지하면서 이동 플런저(310)를 가이드하고, 지지하며 구속하는 선형 베어링 표면을 구현한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 비-스틱 표면, 예를 들어, 테플론(Teflon)(등록상표) 또는 다른 넌-슬립(non-slip) 표면을 사용하여 작동체(300)를 적절히 동작시킬 수 있다.
자극편(302 및 304)은 볼록면 표면(convex face surface)(330 및 332) 및 정사각형 평면 베이스 표면(square planar base surface)(334 및 336)을 구비하는 대체로 정입방 절두체(square frustum cuboid) 형상을 구비한다. 정사각형 평면 베이스 표면(334 및 336)은 자석(306 및 308)의 정사각형 평면 표면(square planar face surface)과 대체로 형상이 대응한다. 자극편(302 및 304)의 정입방 절두체 형상은 플런저(310)에 대해 자석(306 및 308)의 자속을 응집시키는 역할을 한다. 이 자극편은 임의의 적절한 자속을 응집시키는 물질로 구성될 수 있다. 적절한 물질은 높은 자기 투자율 및 저전력 손실을 구비할 수 있다. 이들 물질 라미네이트(laminate) 형태, 균일한 형태, 매트릭스(matrix) 형태 또는 임의의 다른 적절한 형태의, 예를 들어, 철 금속 및 그 합금을 포함한다.
이해되는 바와 같이, 작동체(300)는 방사방향으로 대전된 자석을 사용하는 곤란성을 회피하는 저가의 평판 자석(306 및 308)을 사용하고, 그리고 존재하는 직접 자석 면이 허용하는 것보다 더 넓은 범위의 자석 영역, 길이 및 자극 면 영역으로부터 선택하는 자유도를 증가시킬 수 있다.
작동체(300)는 완전히 둘러싸인 중심 자극 영역(340)을 사용하여 다른 접근법으로 초래되는 손실을 감소시킨다. 이동 컴포넌트, 즉 작동기/플런저(310)의 주변을 높은 비율로 둘러싸는 것에 의해 자극편(들)(302 및 304)은 누설로 인한 손실을 감소시키고, 플런저 면에 대한 면적의 비의 제한을 피할 수 있다. (예를 들어) 5 제곱인치의 자석 면적은 자속을 전달하는데 요구될 수 있는 형상이 무엇이든지 간에 이동하는 부분의 3 제곱인치에 효율적으로 적용될 수 있다.
사실상 임의의 개수의 자극편을 사용할 수 있다. 도 9 내지 도 14는 2개의 자극편, 자극편(302 및 304)을 사용하는 구조를 도시한다. 도 15는 작동기(418)에 작용하는 자석(410, 412, 414 및 416)을 연결하는 4개의 자극편(402, 404, 406 및 408)을 사용하는 작동체(400)를 도시한다. 4개의 자극편(402, 404, 406 및 408), 자석(410, 412, 414 및 416) 및 작동기(418)는 코일(미도시)을 위한 보빈(420) 내에 유지된다.
위치 검출
재폐로 차단기(100)에 사용되는 작동체(172)와, 이 작동체(172)에 의해 제공되는 응용에 사용될 수 있는 작동체의 특정 실시예인 작동체(300)는, 2개의 안정적인 위치를 구비한다. 동작시, 작동체의 위치를 결정하는 것이 필요할 수 있다. 더 나아가, 재폐로 차단기(100)에서, 작동체(172)의 위치는 진공 인터럽터(152)의 이동 접점의 접촉 수립 위치 또는 접촉 파괴 위치에 대응한다. 하나의 솔루션은 작동체 위치를 센싱하는 센서를 제공하는 것이다. 이 솔루션은 비용을 더하고 복잡성을 추가한다. 센서 또는 다른 디바이스를 추가함이 없이 작동체의 위치를 결정하는 것이 바람직할 수 있다.
본 명세서에 설명된 작동체의 실시예에서, 다른 유사하게 구성된 작동체와 연관하여, 2개의 코일을 사용하여 2개의 안정적인 위치 사이에서 작동체를 구동할 수 있다. 예를 들어, 작동체(172)에서, 2개의 코일을 사용하여 접촉 수립 및 접촉 파괴 진공 인터럽터(152)의 접촉 위치들 사이에서 작동체를 구동하고, 작동체(300)에서, 2개의 코일(312 및 316)을 사용하여 2개의 안정적인 위치 사이에서 작동체를 구동한다.
도 16은 2개의 코일, 2개의 위치의 쌍안정 작동체의 회로 개략을 제공한다. 탭(500)이 제1 코일(502)과 제2 코일(504)(고유 저항이 또한 도시됨) 사이에 제공된다. 풀다운 트랜지스터(pull down transistor)가 탭(500)에 연결된다. 스위치 구조(506, 508, 510 및 512)는 코일(502 및 504)을 선택적으로 에너지를 공급하여 작동체를 동작시킬 수 있다. 또한 스위치(506, 508, 510 및 512)는 설명된 코일(502 및 504)에 선택적으로 펄스를 공급하여 작동체의 작동기의 위치를 결정할 수 있다. 전압 센싱이 탭(500)에 제공되고, 작동체, 즉, 코일에 인가되는 전압 및 전류 센싱이 제공된다. 회로 커패시턴스가 이 도면에 또한 도시되어 있다.
작동기 위치를 결정하기 위해, 짧은 전압 펄스(또는 전류 펄스)가 코일(502 및 504)에 인가된다. 상대적인 코일 응답은, 코일 중에서 개방 갭을 구비하는 코일을 보여주어 작동기의 위치를 보여준다.
도 16에 도시된 바와 같이, 2개의 시리즈 연결된 코일(502 및 504)은 동일한 코일 구성으로 되어 있다. 짧은 펄스의 코일 전력이 인가되고, 코일들 사이 중심 탭에서 상대적인 전압이 센싱된다. 더 높은 전압 강하를 갖는 코일이 폐쇄된 자성 갭(magnetic gap)을 구비한다. 물론, 코일은 상이한 설계, 예를 들어, 상이한 개수 또는 유형의 권선으로 구성될 수 있다. 이러한 코일을 통해 교정하여 지시 전압이 강하하는 것을 결정한다.
위치 체크를 수행하는 방식들 중 하나의 예는 시리즈 코일(502 및 504)들 사이 중심 탭(500)에서 상대적인 전압을 측정하면서 ¼ 밀리초(millisecond) 동안 코일 전력을 인가하는 것이다. 폐쇄된 갭을 갖는 코일(502 또는 504)은 인가된 전압의 ½보다 더 큰 전압을 구비할 수 있다. 전압 또는 전류가 코일(502 및 504)에 인가되는 짧은 시간은 동작에 영향을 미치는 최소 기계적 응답 시간 미만이다. 코일의 극성은 작동체를 이의 기존 위치로 구동하여, 즉, 폐쇄된 작동체를 폐쇄하고 또는 개방된 작동체를 개방하도록 선택될 수 있다. 기존 작동체 위치는 마지막으로 측정된 위치, 또는 마지막 개방 또는 폐쇄 커맨드에 기초할 수 있다. 작동체가 상태를 변경시킬 수 있는 가능성을 사실상 제거하기 위하여, 펄스 지속시간은 작동체를 해제하는데 필요한 펄스 시간의 매우 작은 비율이다. 예를 들어, 해제 레벨에 보유 힘을 감소시키는 데 필요한 최소 펄스 시간이 5 밀리초를 초과할 때 ¼ 밀리초 펄스를 사용할 수 있다. 이 예를 위해 해제 펄스 지속시간의 5% 미만이다.
재폐로 차단기(100)에서, 3개의 와이어 커넥터(240)는 작동체(172), 즉, 2개의 코일 및 중심 탭을, 디바이스를 동작시키는 제어기(186)에 연결한다. 제어기(186)는 결함 트립(trip), 재폐로, 결함 트립, 드롭아웃; 하나의 트립에서 드롭아웃; 동작 카운트, 진공 인터럽터 서비스 수명 종료(end-of-service-life) 결정 등과 같은 여러 동작 시퀀스를 제공하도록 프로그래밍된다. 여러 동작 모드는 암(130) 및 자성 스위치(191)를 조작하는 것에 의해 선택된다. 추가적으로, 디바이스 동작 모드, 상태 등이 디스플레이(198) 상에 지시될 수 있다.
그리하여, 암(130)을 조작하면 제어기(186)를 통해 스크롤 방식으로 여러 디바이스 정보를 디스플레이에 디스플레이할 수 있고 또는 암(130)을 조작하면 디스플레이된 정보를 선택할 수 있다. 암(130)을 더 조작하면 디바이스 동작 파라미터를 설정하거나 변경할 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 표준 재폐로 모드(reclose mode)(1개 이상의 재폐로가 선로구분 전에 시도된다), 선로구분 모드(sectionalize mode)(제1 결함 지시에 선로구분한다), 결함 저항 모드(fault withstand mode) 등에서 동작하도록 설정될 수 있다.
재폐로 차단기(100)가 디바이스의 인터럽트 정격 용량을 초과하는 결함 전류를 검출할 때 결함 저항 모드는 호출될 수 있다. 이러한 상황에서, 재폐로 차단기(100)는 그 상태를 유지할 수 있고, 즉, 디바이스는 다른 보호 디바이스, 예를 들어, 업스트림 브레이커(upstream breaker)가 동작된 것을 지시할 때까지 폐쇄된 상태에 유지된다. 예를 들어, 전압 손실을 검출하는 것에 의해, 업스트림 디바이스가 동작된 것을 검출할 때, 재폐로 차단기(100)가 이 간격 동안 드롭아웃될 수 있다. 대안적으로, 이 디바이스는 결함 카운트로 설정될 수 있는데, 즉, 선택가능한/설정가능한 개수의 초과 결함 전류 상황이 일어난 것을 결정하고 나서 그 다음 적절한 개방 간격 동안 드롭아웃될 수 있다. 결함 전류가 재폐로 차단기(100)의 전류 인터럽트 정격에 있거나 그 미만에 있는 것으로 검출되면 차단기는 전류 동작 설정에 따라 동작할 수 있다.

Claims (25)

  1. 회로에서 전기 흐름을 인터럽트(interrupt)시키기 위한 디바이스(100)로서,
    상기 디바이스(100)는 상기 회로에 연결된 컷아웃(cutout)(102)에 장착하기 위하여 구성되고, 제1 외부 전기 접점(126) 및 제2 외부 전기 접점(122)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 외부 전기 접점(126, 122)은 디바이스(100)의 하우징(120) 내에 배치된 진공 인터럽터(vacuum interrupter)(152)에 연결되고, 상기 진공 인터럽터(152)는 제1 접점에 연결된 작동체(172, 300, 400)에 의해 상기 제1 접점에 가해지는 힘에 응답하여 상기 제1 외부 전기 접점(126)과 상기 제2 외부 전기 접점(122) 사이에 전기 회로를 수립하거나 파괴하기 위해 제2 접점에 대해서 이동 가능한 상기 제1 접점을 구비하되,
    상기 작동체(172, 300, 400)는 상기 제2 접점에 대한 상기 제1 접점의 수립 위치에 대응하는 제1의 기계적으로 안정적인 위치 및 상기 제2 접점에 대한 상기 제1 접점의 파괴 위치에 대응하는 제2의 기계적으로 안정적인 위치를 지니는 쌍안정 전기-기계 작동체이고;
    상기 디바이스(100)는 상기 쌍안정 작동체(172, 300, 400)의 제1 코일(312, 502)과 제2 코일(316, 504) 사이에 연결된 회로를 더 포함하되, 상기 회로는 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504) 사이에 배치된 전압 탭(voltage tap)(500)을 포함하며, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)에 선택적으로 펄스를 공급하고, 상기 쌍안정 작동체(172, 300, 400)의 위치를 상기 제1의 기계적으로 안정적인 위치 또는 상기 제2의 기계적으로 안정적인 위치 중 하나인 것으로 결정하기 위해 상기 탭(500)에서의 전압을 센싱하도록 더 구성된, 디바이스(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 디바이스(100)는 상기 회로에서 전기 흐름을 인터럽트시키는 상기 진공 인터럽터(152)의 미리 결정된 수의 동작 후에 상기 컷아웃(102)을 드롭아웃하도록 동작가능한, 디바이스(100).
  3. 제1항에 있어서, 상기 작동체(172, 300, 400)는 평판 자석(flat magnet)(306, 308, 410, 412, 414, 416)을 포함하되, 상기 평판 자석은 상기 평판 자석(306, 308, 410, 412, 414, 416)에 연결된 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)의 선택적 에너지 공급(selective energization)에 응답해서 연관된 자극편(pole piece)(302, 304, 402, 404, 406, 408)을 통해 작동기(operator)에 작용하여 상기 작동기를 2개의 위치 중 하나의 위치로 구동하고, 그리고 상기 작동기가 상기 2개의 위치 중 상기 하나의 위치로 구동될 때 상기 2개의 위치 중 상기 하나의 위치에서 상기 작동기를 안정화시키는, 디바이스(100).
  4. 제3항에 있어서, 프레임(320)은 보빈(318)을 포함하고, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)은 상기 보빈(318) 상에 감겨있으며, 평판 자석(306, 308, 410, 412, 414, 416)과 자극편(302, 304, 402, 404, 406, 408)은 상기 프레임(320) 내에 고정된, 디바이스(100).
  5. 제3항에 있어서, 상기 자극편(302, 304, 402, 404, 406, 408)은 볼록면 표면 및 정사각형 평면 베이스 표면을 각각 구비하는 정입방 절두체(square frustum cuboid) 형상을 구비하고, 상기 정사각형 평면 베이스 표면은 상기 연관된 평판 자석(306, 308, 410, 412, 414, 416)의 정사각형 평면 표면과 형상이 대응하는, 디바이스(100).
  6. 제1항에 있어서, 상기 작동체(172, 300, 400)는 자석(306, 308, 410, 412, 414, 416)을 포함하되, 상기 자석은 상기 자석(306, 308, 410, 412, 414, 416)과 연결된 코일(312, 316, 503, 504)의 선택적 에너지 공급에 응답해서 작동기에 작용하여 상기 작동기를 2개의 위치 중 하나로 구동하고 그리고 상기 작동기가 상기 2개의 위치 중 하나로 구동될 때 상기 2개의 위치 중 하나에서 상기 작동기를 안정화시키는, 디바이스(100).
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  12. 회로에서 전기 흐름을 인터럽트시키기 위한 디바이스(100)로서,
    상기 디바이스(100)는 상기 회로에 연결된 컷아웃(102)에 장착하기 위하여 구성되고, 제1 외부 전기 접점 및 제2 외부 전기 접점(126)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 외부 전기 접점은 디바이스(100)의 하우징(120) 내에 배치된 진공 인터럽터(152)에 연결되고, 상기 진공 인터럽터(152)는 제1 접점에 연결된 작동체(172, 300, 400)에 의해 상기 제1 접점에 가해지는 힘에 응답하여 상기 제1 외부 전기 접점과 상기 제2 외부 전기 접점(126) 사이에 전기 회로를 수립하거나 파괴하기 위해 제2 접점에 대해서 이동 가능한 상기 제1 접점을 구비하고, 상기 디바이스(100)는 상기 컷아웃(102)의 힌지 부분(112)과 맞물리는 트러니언(trunnion)(122)을 구비하고, 상기 트러니언(122)은 상기 컷아웃(102)으로부터 상기 디바이스(100)가 드롭아웃될 때 상기 힌지 부분(112)과 맞물려 상기 디바이스의 회전을 상기 힌지 부분(112) 내로 제한하는 움직임 제한 구조(210)로 형성되고,
    상기 움직임 제한 구조(210)가 상기 힌지 부분(112) 내로 상기 디바이스(100)를 상승시킴으로써 상기 디바이스(100)의 중량을 사용하여 상기 힌지 부분(112) 내에서의 상기 디바이스의 회전을 느리게 하고,
    상기 트러니언(122)은 피벗(124)를 포함하고,
    상기 힌지 부분(112)은 리테이닝 구조(retaining structure)(116)를 포함하고, 상기 움직임 제한 구조(210)는 상기 디바이스(100)의 회전 동안 상기 리테이닝 구조(116)와 맞물려서, 상기 디바이스(100)의 상기 회로로부터의 드롭아웃에 기인하는 상기 디바이스(100)의 회전 이동 및 진동을 저감시키도록 상기 디바이스(100)의 상승을 유발하는, 디바이스(100).
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 트러니언(122)은 상기 제1 외부 전기 접점을 포함하고, 상기 디바이스의 상부 부분에 배치된 말단부가 제2 외부 전기 접점(126)을 포함하며; 그리고
    상기 디바이스는 상기 제1 외부 전기 접점을 상기 컷아웃(102)의 접점과의 맞물림으로부터 해제하도록 상기 디바이스(100)의 나머지 부분에 대해서 상기 트러니언(122)의 병진이동 및/또는 관절운동을 허용하도록 상기 트러니언(122)에 연결된 드롭아웃 메커니즘(dropout mechanism)을 포함하는, 디바이스(100).
  15. 디바이스로서,
    진공 인터럽터(152)의 이동 접점을 작동시키기 위한 쌍안정 작동체(172, 300)로서, 상기 이동 접점의 수립 위치에 대응하는 제1의 기계적으로 안정적인 위치 및 상기 이동 접점의 파괴 위치에 대응하는 제2의 기계적으로 안정적인 위치를 지니는, 상기 쌍안정 작동체(172, 300); 및
    상기 쌍안정 작동체(172, 300)의 제1 코일(312, 502)과 제2 코일(316, 504) 사이에 연결된 회로를 포함하되;
    상기 회로는, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504) 사이에 배치된 전압 탭(voltage tap)(500)을 포함하며, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504) 사이에 선택적으로 펄스를 공급하고, 상기 쌍안정 작동체(172, 300, 400)의 위치를 상기 제1의 기계적으로 안정적인 위치 또는 상기 제2의 기계적으로 안정적인 위치 중 하나인 것으로 결정하기 위해 상기 탭(500)에서의 전압을 센싱하도록 더 구성된, 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 작동체(172, 300)는 평판 자석(306, 308)을 포함하되, 상기 평판 자석은 상기 평판 자석(306, 308)에 연결된 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)의 선택적 에너지 공급에 응답해서 연관된 자극편(302, 304)을 통해 작동기(310)에 작용하여 상기 작동기(310)를 2개의 위치 중 하나의 위치로 구동하고, 그리고 상기 작동기(310)가 상기 2개의 위치 중 상기 하나의 위치로 구동될 때 상기 2개의 위치 중 상기 하나의 위치에서 상기 작동기(310)를 안정화시키는, 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 자극편(302, 304)은 볼록면 표면 및 정사각형 평면 베이스 표면을 각각 구비하는 정입방 절두체 형상을 구비하고, 상기 정사각형 평면 베이스 표면은 상기 연관된 평판 자석의 정사각형 평면 표면과 형상이 대응하는, 디바이스.
  18. 제16항에 있어서, 상기 작동체(172, 300)는 보빈(318)을 포함하는 프레임(320)을 포함하고, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)은 상기 보빈(318) 상에 감겨있으며, 상기 평판 자석(306, 308)과 자극편(302, 304)은 상기 프레임(320) 내에 고정된, 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 자석(306, 308)과 상기 자극편(302, 304)은 글루(glue) 또는 접착제를 사용하지 않고도 상기 보빈(318)의 몰딩된 공동(molded cavity) 내에 위치되는, 디바이스.
  20. 제17항에 있어서, 상기 자극편(302, 304)은 상기 정사각형 평면 베이스 표면의 면적보다 작은 상기 작동기(310)의 면적에 자속을 인가하도록 구성된, 디바이스.
  21. 제15항에 있어서, 상기 작동체(172, 300)는 자석(306, 308)을 포함하되, 상기 자석은 상기 자석(306, 308)과 연결된 코일의 선택적 에너지 공급에 응답해서 작동기에 작용하여 상기 작동기(310)를 2개의 위치 중 하나로 구동하고 그리고 상기 작동기(310)가 상기 2개의 위치 중 하나로 구동될 때 상기 2개의 위치 중 하나에서 상기 작동기(310)를 안정화시키는, 디바이스.
  22. 제15항에 있어서, 상기 제1 코일(312, 502)과 상기 제2 코일(316, 504)은 동일한 코일 구성을 갖는, 디바이스.
  23. 제15항에 있어서, 상기 펄스가 상기 쌍안정 작동체(172, 300)의 위치를 변화시키기 위하여 최소 기계적 응답 미만의 지속시간을 갖도록 구성된, 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 펄스가 상기 쌍안정 작동체(172, 300)의 위치를 변화시키는데 필요한 펄스 지속기간의 5% 미만의 지속시간을 갖도록 구성된, 디바이스.
  25. 제15항에 있어서, 상기 펄스는 상기 작동체(172, 300)를 상기 작동체의 기존의 위치로 구동시키도록 선택되는, 디바이스.
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