KR102150857B1 - 개폐기의 절연차단구조 - Google Patents

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KR102150857B1
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조유호
지인희
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부흥시스템(주)
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Abstract

본 발명은 개폐기의 절연차단구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공밸브와 단로기 가동접점의 결합을 위한 구조에 있어서 접점의 접촉과 분리가 신속하게 이루어지도록 하여 설비의 파손을 방지하도록 하는 개폐기의 절연차단구조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 진공밸브 형식의 개폐기의 개극거리를 연장시켜 개폐시 인입될 수 있는 서지전압(surge) 또는 낙뢰의 영향으로 휴지중인 개폐기에 불안정한 전압이 유기되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

개폐기의 절연차단구조{INSULATING DISCONNECTION SWITCH BREAKER}
본 발명은 개폐기의 절연차단구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공밸브와 단로기 가동접점의 결합을 위한 구조에 있어서 접점의 접촉과 분리가 신속하게 이루어지도록 하여 설비의 파손을 방지하도록 하는 개폐기의 절연차단구조에 관한 것이다.
일반적으로 각종 발전소(화력, 수력, 원자력 등)에서 약 20,000V 정도의 전압으로 만들어진 전기는 송전에 적합한 초고압으로 승압되고, 초고압 선로를 통하여 1차 변전소로 송전된다.
1차 변전소에서는 공급받은 전력을 강하시켜 2차 변전소 또는 일반적인 각 수용가로 공급한다. 즉, 1차 변전소로부터 공급된 전력은 가공배전선과 지중배전선으로 구성된 배전계통을 통하여 각 수용가의 수전설비로 공급되며 특고압 수용가, 고압수용가 및 각종 옥외설치 변압기를 통하여 저압 수용가까지 공급된다.
이때, 고압 수용가 수배전반(수전설비)의 선로구분, 분기 및 변압기 1차측 등의 송배전 계통상 적합한 위치에 설치되어 광범위한 수용가에 전력을 공급, 및 중단하기 위하여 부하개폐기(LBS, Load Break Switch)가 널리 사용되고 있다.
이러한 부하개폐기는 전력회사의 계획에 의해서 또는 불의의 사고로 정전작업이 요구되는 경우에 일정구간을 차단할 수 있으며, 또한 수용가의 설비와 시스템에서 부하로 의한 전기 사고 및 고장 발생 시 특정지역으로 공급되는 전기를 신속히 차단시킴으로써, 피해 범위를 최소화하고, 사고 전류가 다른 선로에 파급되지 않도록 한다.
이러한 부하개폐기는 접속부를 개방, 투입 위치로 구동시켜 전력 공급을 제어하는데, 종래의 일반적인 부하개폐기는 고압 선로 개폐 등의 경우에 발생하는 아크소호와 절연을 위하여 가스탱크 내부에 절연 가스가 주입된다.
절연 가스로는 SF6가 주로 사용되는데, SF6는 불연성이므로 화재의 위험이 적고, 옥내 및 옥외의 어느 장소에서도 사용 가능하며, 인체에 무해한 장점이 있다.
하지만, SF6와 같은 가스는 아크소호를 실시 후 가스탱크 외부의 대기 중으로 누설되는 경우에 이산화탄소보다 훨씬 높은 지구 온실 효과를 유발하므로, 지구 환경에 악영향을 미치는 문제점이 있으며, 이에 따라 SF6 가스는 전 세계적으로 사용이 규제되는 추세이다.
이에 최근 전력기기의 안전성과 친환경성이 중요시되면서 전 세계의 전력기기 시장 흐름이 SF6가스를 사용하여 절연시키는 가스 절연형 부하개폐기에서, 최근에는 에폭시를 이용하여 절연시키고 진공밸브를 이용하여 차단하는 폴리머(에폭시)절연 부하개폐기로 급격히 변화되고 있다.
종래에 따른 폴리머(에폭시) 절연형 부하개폐기는 기본적인 절연은 에폭시를 사용하며 SF6가스를 사용하지는 않지만 차단을 위해서는 반드시 진공밸브가 사용된다.
진공밸브는 차단성능이 뛰어나고 짧은 거리에서 절연성능이 매우 우수한 차단장치이나 진공밸브 내부의 개극거리(스트로크)가 너무 가까워(약 12mm) 사용조건에 따라 절연성능의 많은 변화가 발생하며, 개방후에도 2차선로에 잔류 전압이 존재할 수 있다.
진공밸브 내부에서 주회로와 단로기를 이중으로 절연시키도록 가동전극과 고정전극을 사용하는 다양한 종류의 선특허가 출원되었으나, 이러한 선행기술에 의해서도 전극 사이의 접촉 및 분리가 지연되면서 유사한 문제가 발생하고 있다.
KR 10-2012-0084264 A
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전력의 공급과 차단을 결정하기 위해 상하로 이동하는 가동접점을 진공밸브 접점도체에 고정시키기 위해 볼스프링에 의한 탄성이 전달되는 볼을 사용함으로써 전력의 연결과 차단이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 개폐기의 절연차단구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 개폐기의 절연상태를 조절하는 절연차단구조로서, 에폭시로 제작되며, 내부에 수용공간이 형성되는 에폭시부싱(110)과; 상기 에폭시부싱(110)의 상부에 결합되며, 부하측과 전기적으로 연결되는 상부도체(120)와; 내부가 진공상태로 유지되며, 가동전극과 고정전극의 접촉 및 분리 동작이 이루어지는 진공밸브(130)와; 상기 진공밸브(130)의 하단에 결합되어 접점도체의 상하 이동을 안내하는 하우징부(140)와; 상기 에폭시부싱(110)의 하부에 상하 방향으로 이동가능하게 설치되며, 개폐기 조작장치에 의해 이동하는 절연로드(150)와; 상기 절연로드(150)에 연결되어 일체로 상하 방향으로 이동가능하게 설치되며, 상기 진공밸브(130)의 내부로 삽입되어 가동전극을 밀어올리는 단로기 가동접점(160)과; 상기 에폭시부싱(110)의 중앙 측면에 결합되며, 전원측과 전기적으로 연결되는 하부도체(170);를 포함한다.
상기 진공밸브(130)는 상기 에폭시부싱(110)의 내부 상단에 설치되며, 내부에 수용공간이 형성되는 진공밸브몸체(131)와; 상기 진공밸브몸체(131)의 내부 상단에 설치되며, 상기 상부도체(120)와 전기적으로 연결되는 진공밸브 고정전극(132)과; 상기 진공밸브몸체(131)의 내부 하단에 설치되며, 상기 단로기 가동접점(160)의 동작에 따라 상하로 이동하면서 상기 진공밸브 고정전극(132)과 선택적으로 접촉하는 진공밸브 가동전극(133);을 포함한다.
상기 하우징부(140)는 내벽면을 감싸도록 설치되는 비전도성 소재의 절연체(141)와; 상기 절연체(141)로 둘러싸인 내부에 설치되며, 상기 단로기 가동접점(160)과 선택적으로 접촉하여 전류를 전달하는 회로를 형성하는 진공밸브 접점도체(142)와; 상기 진공밸브 접점도체(142)의 상단에 설치되어 상기 진공밸브 접점도체(142)를 상기 하우징부(140)의 외측으로 밀어내는 탄성력을 발생시키는 압축스프링(144);을 포함한다.
상기 진공밸브 접점도체(142)의 가운데에는 아래쪽으로 개방된 원통형 공간이 형성되며, 상기 원통형 공간의 내측벽에는 상기 원통형 공간 내부에 원주를 따라 볼삽입홈(142a)이 형성되며, 상기 원통형 공간의 내측벽에서 상기 볼삽입홈(142a)이 형성된 공간의 하부 내측벽에는 스프링삽입홈(142c)이 형성되며, 상기 스프링삽입홈(142c)에는 토로이드 형태의 진공밸브 접점스프링(145)이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 단로기 가동접점(160)은 체결볼트(162)에 의해 상기 절연로드(150)에 연결되는 하부의 도전성로드(161)와; 상기 도전성로드(161)의 상단에 설치되며, 내부에 스프링 수용공간(163a)이 형성되는 원통 형상의 접촉커버(163)와; 상기 접촉커버(163) 내부의 스프링 수용공간(163a)에 가로방향으로 삽입되는 볼스프링(164)과; 상기 스프링 수용공간(163a)에 삽입되며, 상기 볼스프링(164)의 양측 말단에 접촉하면서 설치되는 한 쌍의 볼(165);을 포함한다.
상기 하부도체(170)의 말단에는 하부도체 접점도체(171)가 형성되며, 상기 하부도체 접점도체(171)의 가운데에는 상하 방향으로 원통형의 이동통로(171a)가 형성되며, 상기 이동통로(171a)를 통해서 상기 단로기 가동접점(160)이 상하로 이동하며, 상기 이동통로(171a)의 아래쪽 또는 위쪽의 내측 벽면에는 토로이드 형태의 스프링 안착홈(171b)이 형성되며, 상기 스프링 안착홈(171b)에는 토로이드 형태의 하부도체 접점스프링(172)이 안착되어 상기 단로기 가동접점(160)과 접촉하면서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 진공밸브 형식의 개폐기의 개극거리를 연장시켜 개폐시 인입될 수 있는 서지전압(surge) 또는 낙뢰의 영향으로 휴지중인 개폐기에 불안정한 전압이 유기되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 접점이나 전극의 이동시 개폐기의 개폐 속도와 시간에 영향을 미칠 수 있는 마찰력을 최소화함으로써 아크 발생시간을 단축시켜 접점이나 전극의 파손을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 접점의 접촉 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 부품을 단순화하고 최소화하여 동작시 발생할 수 있는 결함 요소를 감소시킬 수 있으며, 상용화된 볼 결합 방식을 적용하여 동작상의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절연차단구조의 전체 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 진공밸브 접점도체의 상세 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 단로기 가동접점의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 단로기 가동접점의 상세 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 진공밸브 접점도체의 내부에 단로기 가동접점이 투입된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 하부도체 접점도체의 상세 구조를 나타낸 단면도.
도 7은 절연차단구조의 초기 개방상태를 나타낸 단면도.
도 8은 단로기 가동접점이 투입된 상태를 나타낸 단면도.
도 9는 진공밸브 가동전극이 투입된 상태를 나타낸 단면도.
도 10은 진공밸브 가동전극이 배출된 상태를 나타낸 단면도.
도 11은 단로기 가동접점이 배출된 상태를 나타낸 단면도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "개폐기의 절연차단구조"(이하, '절연차단구조'라 함)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절연차단구조의 전체 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 진공밸브 접점도체의 상세 구조를 나타낸 단면도, 도 3은 단로기 가동접점의 구조를 나타낸 단면도, 도 4는 단로기 가동접점의 상세 구조를 나타낸 단면도, 도 5는 진공밸브 접점도체의 내부에 단로기 가동접점이 투입된 상태를 나타낸 단면도, 도 6은 하부도체 접점도체의 상세 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연차단구조(100)는 에폭시부싱(110), 상부도체(120), 진공밸브(130), 하우징부(140), 절연로드(150), 단로기 가동접점(160), 하부도체(170), 1차측 전압센서(180), 2차측 전압센서(190)를 포함한다.
에폭시부싱(110)은 상부도체(120)와 진공밸브(130), 하우징부(140)를 감싸게 되며, 상부도체(120)와 진공밸브(130)의 절연을 위하여 에폭시로 제작된다.
상부도체(120)는 에폭시부싱(110)의 상부에 결합되며, 하부도체(170)는 에폭시부싱(110)의 중앙 측면에 결합된다. 상부도체(120)는 부하측과 전기적으로 연결되며, 하부도체(170)는 전원측과 전기적으로 연결된다.
주회로는 내부가 진공으로 유지되는 진공밸브(130), 상기 진공밸브(130)의 상부에 설치되어 2차측에 전기를 흐르게 하는 상부도체(120), 상기 상부도체(120)에 설치되어 2차측의 전압을 계측할 수 있도록 하는 2차측 전압센서(190), 진공밸브(130)의 하부에 결합되어 진공밸브 가동전극(133)을 보호하는 하우징부(140)로 이루어진다.
진공밸브(130)는 내부 상단에 설치되는 진공밸브몸체(131)로 구성되며, 진공밸브몸체(131)의 내부에는 수용공간이 형성된다. 진공밸브몸체(131)의 하단에는 하우징부(140)가 결합된다.
진공밸브몸체(131)의 내부 상단에는 진공밸브 고정전극(132)이 설치되며, 내부 하단에는 진공밸브 가동전극(133)이 설치된다. 진공밸브 가동전극(133)은 단로기 가동접점(160)의 동작에 따라 상하로 슬라이드 이동하면서 진공밸브 고정전극(132)에 접촉하게 된다.
이를 위해 진공밸브 고정전극(132)과 진공밸브 가동전극(133) 사이에는 주회로가 투입 및 개방될 수 있도록 주회로 접촉부가 형성된다.
하우징부(140)의 내벽면에는 접점도체를 감싸는 비전도성 소재의 절연체(141)가 내장된다.
절연체(141)로 둘러싸인 하우징부(140)의 내부에는 단로기 가동접점(160)과 접촉하여 전류를 전달하는 진공밸브 접점도체(142)가 구비된다. 진공밸브 접점도체(142)는 체결볼트(143)에 의해 진공밸브 가동전극(133)에 결합된다. 진공밸브 접점도체(142)와 체결볼트(143)는 일체형으로 제작되는데, 체결볼트(143)의 표면에는 나사산이 형성된 상태로 진공밸브 접점도체(142)의 상단으로부터 일체형으로 연장 형성된다.
진공밸브 접점도체(142)의 상단에는 압축스프링(144)이 설치된다. 압축스프링(144)은 주회로가 개방된 상태에서 진공밸브 접점도체(142)가 진공 흡입력에 의해 진공밸브(130)의 진공밸브몸체(131) 내부로 빨려들어가지 않도록 외측으로 밀어내는 탄성력을 발생시킨다.
진공밸브 접점도체(142)의 내부에는 상하로 단로기 가동접점(160)이 통과하는 통로가 형성되며, 통로의 측면에는 가운데 중심축 방향으로 돌출되는 진공밸브 접점스프링(145)이 설치된다. 진공밸브 접점스프링(145)은 진공밸브 접점도체(142)와 단로기 가동접점(160)을 전기적으로 연결하는 도전체로서, 탄성을 가진 소재로 제작하여 접촉 과정에서 이동이 원활해지도록 한다.
진공밸브 접점도체(142)는 체결볼트(143)에 의해 진공밸브 가동전극(133)에 결합되며, 함께 상하로 이동하게 된다. 진공밸브 접점도체(142)와 진공밸브 가동전극(133)은 전기적으로도 연결된다.
절연로드(150)는 단로기 가동접점(160)의 하부에 설치되어 절연을 유지하는 상태로 단로기 가동접점(160)과 주회로를 구동시키게 된다.
2차측 전압센서(190)는 에폭시부싱(110)의 내부에 설치되어 상부도체(120)에 흐르는 2차측 전류를 계측하게 된다.
또한 하부도체(170)에는 1차측의 전압을 계측하기 위한 1차측 전압센서(180)가 설치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 진공밸브 접점도체(142)는 하우징부(140)의 내부에 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치된다. 이를 위해 하우징부(140)의 내부에는 상하 방향으로 이동통로(141a)가 형성된다.
진공밸브 접점도체(142)의 가운데에는 아래쪽으로 개방된 원통형 공간이 형성되며, 이 공간을 통해 아래쪽에서 단로기 가동접점(160)이 삽입될 수 있다. 단로기 가동접점(160)이 삽입되는 공간의 내측벽에는 볼삽입홈(142a)이 형성된다. 볼삽입홈(142a)은 원통형의 공간 내부에 원주를 따라 균일한 형상으로 형성되며, 탄성에 의해 움직이는 볼이 삽입될 수 있는 공간을 형성한다. 단로기 가동접점(160)은 진공밸브 접점도체(142)의 아래쪽에서 내부 공간으로 들어와서 끼워지며, 결합된 상태에서는 단로기 가동접점(160)의 상승 운동에 의해 함께 위쪽으로 올라간다.
진공밸브 접점도체(142)의 윗면에는 가운데 중심축의 주위로 원형의 스프링안착홈(142b)이 형성된다. 스프링안착홈(142b)에는 압축스프링(144)의 아래쪽 말단이 삽입 고정된다. 압축스프링(144)의 위쪽 말단은 하우징부(140)의 상단에 형성된 걸림턱에 고정되므로, 압축스프링(144)은 하우징부(140)의 외부로 이탈하지 않는다.
압축스프링(144)은 주회로의 개방상태에서 진공밸브(130)의 내부의 음압에 의해 진공밸브 접점도체(142)가 상승하지 않도록 지지해주며, 단로기 가동접점(160)이 올라왔다가 다시 내려갈 때, 진공밸브 접점도체(142)가 아래쪽으로 내려갈 수 있도록 탄성력을 발생한다.
진공밸브 접점도체(142)의 내부에 형성된 원통형 공간은 상부와 하부의 내경이 다르게 형성된다. 본 발명에서는 하부의 내경이 상부의 내경에 비해 상대적으로 크게 구성된다. 원통형 공간의 상부 측면에는 볼삽입홈(142a)이 형성되며, 하부 측면에는 스프링삽입홈(142c)이 형성된다. 스프링삽입홈(142c)의 내부에는 도전체로 구성되는 진공밸브 접점스프링(145)이 삽입된다. 진공밸브 접점스프링(145)은 도넛 과 유사한 토로이드(toroid) 형태로 제작된다.
진공밸브 접점스프링(145)을 스프링삽입홈(142c)에 삽입하면, 내부 공간으로 표면이 돌출되는데, 토로이드 형태의 진공밸브 접점스프링(145)의 내경을 도면에서와 같이 "S1"이라고 정의한다. 그리고 진공밸브 접점도체(142)의 내부 원통형 공간에서 스프링삽입홈(142c)이 형성되는 하부의 내경을 "D1"이라고 정의한다.
본 발명에서는 진공밸브 접점도체(142) 내부에서 하부의 직경(D1)이 진공밸브 접점스프링(145)의 내경(S1)에 비해 상대적으로 더 크다. 그리고 진공밸브 접점스프링(145)의 내경은 단로기 가동접점(160)의 직경에 비해 더 작다. 따라서 진공밸브 접점스프링(145)의 내측 표면이 내부 공간으로 돌출된 상태가 되며, 이 공간으로 삽입되는 단로기 가동접점(160)의 표면과 접촉하게 된다.
진공밸브 가동전극(133)을 통해 입력된 전류는 체결볼트(143)와 진공밸브 접점도체(142), 진공밸브 접점스프링(145)을 거쳐서 단로기 가동접점(160)으로 인가된다.
한편, 단로기 가동접점(160)은 절연로드(150)와 함께 위로 또는 아래로 이동하면서 전기적인 회로의 개폐를 제어한다. 단로기 가동접점(160)의 하부는 도전성로드(161)로 이루어지며, 체결볼트(162)에 의해 절연로드(150)에 연결된다. 따라서 단로기 가동접점(160)은 절연로드(150)와 일체로 움직인다.
단로기 가동접점(160)의 상부는 진공밸브 접점도체(142)의 내부에 삽입되어 고정되는데, 일정 크기의 결합력을 발생하기 위한 구조물이 구비된다.
최상단에는 접촉커버(163)가 설치된다. 접촉커버(163)는 도전성 금속으로 제작되며, 하단의 내부에 스프링 수용공간(163a)이 형성되도록 대략 원통 형상을 갖는다. 원통 형상인 접촉커버(163)의 측면에는 둘 또는 그 이상의 개구부가 형성되는데, 원형인 개구부의 테두리에는 이탈방지턱(163b)이 형성된다. 이탈방지턱(163b)은 내부에 수용되는 볼(165)이 외부로 빠져나오지 않도록 제한하는 구조물로서, 각각의 개구부에 형성된다. 접촉커버(163)의 측면에 형성되는 개구부는 원통형인 접촉커버(163)의 길이방향 중심축을 중심으로 대칭되는 곳에 형성된다.
접촉커버(163)의 내부에는 볼스프링(164)이 내장된다. 볼스프링(164)은 일반적인 나선형의 코일스프링일 수 있으며, 양측 말단이 두 개의 개구부에 인접하도록 가로방향으로 누운 채로 삽입된다. 볼스프링(164)의 양측 말단에는 각각 금속이나 세라믹 재질로 된 한 쌍의 볼(165)이 삽입된다. 볼(165)은 볼스프링(164)의 탄성력에 의해 접촉커버(163)의 외측으로 향하는 힘을 받게 된다. 단로기 가동접점(160)이 진공밸브 접점도체(142)의 내부로 들어가거나 외부로 빠져나올 때, 볼(165)이 안쪽으로 살짝 들어가면서 이동할 수 있으며, 어느 위치에 정지한 상태에서는 볼(165)이 바깥쪽으로 살짝 나오면서 위치가 고정된다.
볼(165)의 직경(R)은 이탈방지턱(163b)이 형성된 개구부의 높이(H)에 비해서 상대적으로 더 크게 제작한다. 이로 인해 직경이 더 큰 볼(165)이 수용공간(163a)의 내부에서 이탈방지턱(163b)을 넘어서 빠져나오지 못하게 된다.
도 5에는 단로기 가동접점(160)이 끝까지 올라가서 진공밸브 접점도체(142)의 내부에 완전히 삽입된 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서는 아래쪽의 진공밸브 접점스프링(145)이 도전성로드(161)의 외측면과 접하면서 전기적인 회로가 형성되면서 전류가 흐를 수 있게 된다. 전술한 바와 같이, 진공밸브 접점스프링(145)의 내경은 원통형인 도전성로드(161)의 직경에 비해 더 작기 때문에 진공밸브 접점스프링(145)이 도전성로드(161)의 외측면과 접촉 상태를 유지할 수 있다.
그리고 볼(165)이 볼삽입홈(142a)의 내부에 들어간 상태가 되며, 볼(165)이 볼스프링(164)의 탄성력에 의해 외측으로 밀려나는 힘을 받는다. 따라서 볼(165)이 볼삽입홈(142a)의 내부에 견고하게 삽입 고정된 상태를 유지할 수 있다.
한편, 1차측 전류가 인가되는 하부도체(170)의 말단에는 하부도체 접점도체(171)가 구비된다. 하부도체 접점도체(171)는 단로기 가동접점(160)의 아래쪽 부분, 즉 도전성로드(161)와 접촉하여 전류가 인가되도록 회로를 형성한다.
하부도체 접점도체(171)의 가운데에는 상하 방향으로 원통형의 이동통로(171a)가 형성된다. 이동통로(171a)를 통해서 단로기 가동접점(160)이 상하로 이동하면서 위치가 변화된다. 이동통로(171a)의 아래쪽 또는 위쪽의 내측 벽면에는 스프링 안착홈(171b)이 형성된다. 도넛과 같은 토로이드 형태의 스프링 안착홈(171b)에는 하부도체 접점스프링(172)이 안착된다. 하부도체 접점스프링(172)도 역시 토로이드 형태로 제작되며, 도전성 재질의 금속체로 제작된다.
하부도체 접점스프링(172)의 내경(S2)은 이동통로(171a)의 내경(D2)에 비해서 상대적으로 작다. 또한 원통형인 도전성로드(161)의 직경에 비해서도 더 작게 제작된다. 이로 인해 단로기 가동접점(160)이 하부도체 접점도체(171)의 내부에 삽입된 상태에서는 도전성로드(161)의 외측 표면에 하부도체 접점스프링(172)이 접촉한 상태가 되며, 전기적으로 연결되어 회로가 형성된다.
결론적으로, 각각의 가동전극과 고정전극이 서로 닿는 경우에 하부도체(170)로부터 상부도체(120)까지 전기적으로 연결된 회로가 형성되면서 전류가 흘러갈 수 있다. 그러나 중간의 어느 하나의 전극이라도 분리된 경우에는 개폐기의 회로가 차단되는 효과가 생긴다.
이상의 구조를 갖는 절연차단구조(100)를 사용하여 개폐기에 인가되는 전류를 제어하는 방법을 설명한다.
도 7은 절연차단구조의 초기 개방상태를 나타낸 단면도이며, 도 8은 단로기 가동접점이 투입된 상태를 나타낸 단면도, 도 9는 진공밸브 가동전극이 투입된 상태를 나타낸 단면도, 도 10은 진공밸브 가동전극이 배출된 상태를 나타낸 단면도, 도 11은 단로기 가동접점이 배출된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 절연차단구조(100)의 초기상태, 즉 회로의 개방상태를 도시하고 있다.
전원측(하부도체)과 부하측(상부도체)은 진공밸브(130) 및 단로기 가동접점(160)이 분리된 상태로서, 단로기 가동접점(160)이 진공밸브 접점도체(142)와 접촉이 해제된 상태이다.
개폐기 조작장치와 연결된 절연로드(150)는 아래쪽으로 내려간 상태가 된다.
도 8과 같이 절연로드(150)가 개폐기 조작장치의 동작에 의해 올라가면, 단로기 가동접점(160)이 동시에 위쪽으로 이동한다. 이때 단로기 가동접점(160)은 하부도체 접점스프링(172)과 접촉을 유지하게 된다. 단로기 가동접점(160)이 계속 상승하면서 접촉커버(163) 부분이 진공밸브 접점도체(142)의 아래쪽 공간 내부로 들어간다.
단로기 가동접점(160)이 제일 위쪽까지 올라가면, 단로기 가동접점(160)의 말단부에 설치된 볼(165)이 진공밸브 접점도체(142)의 볼삽입홈(142a)에 삽입되면서 단로기 가동접점(160)과 진공밸브 접점도체(142)가 결합된다. 이로써 상부도체(120)와 진공밸브 가동전극(133), 진공밸브 접점도체(142), 단로기 가동접점(160), 하부도체(170)가 전기적으로 연결된다.
다음으로, 도 9와 같이, 진공밸브 가동전극(133)이 더 상승하여 진공밸브 고정전극(132)과 접촉한다. 아래쪽의 진공밸브 접점도체(142), 단로기 가동접점(160), 절연로드(150)도 함께 올라가게 된다. 이로써 진공밸브(130)의 투입이 완료된다.
이 상태에서 상부도체(120)와 하부도체(170) 사이에 전기적인 회로가 형성되어 전류가 흘러갈 수 있게 된다.
이후에 절연상태로 되돌아가는 과정이 도 10에 도시된다.
진공밸브 가동전극(133)이 아래쪽으로 내려가면서 진공밸브 고정전극(132)과 접촉이 해제되어 전기적으로 절연된다. 이때 단로기 가동접점(160)의 볼(165)은 진공밸브 접점도체(142)에 끼워진 상태이므로, 단로기 가동접점(160)이 진공밸브 가동전극(133)과 함께 내려가게 된다.
단로기 가동접점(160)이 아래쪽으로 내려가서 하우징부(132)의 제일 아래쪽까지 내려가면, 도 11에 도시된 바와 같이, 볼(165)이 볼삽입홈(142a)으로부터 빠져나오면서 단로기 가동접점(160)이 진공밸브 접점도체(142)로부터 분리된다. 볼스프링(164)이 볼(165)을 밀어내는 힘 보다 단로기 가동접점(160)을 아래쪽으로 당기는 힘이 더 크기 때문에 볼(165)이 볼삽입홈(142a)으로부터 빠져나올 수 있는 것이다.
진공밸브 접점도체(142)는 하우징부(132)의 내부에 정지된 상태가 되며, 단로기 가동접점(160)은 추가적으로 하강하면서 단로기 가동접점(160)과 진공밸브 접점도체(142)가 완전히 분리되어 전기적으로 차단된다.
단로기 가동접점(160)은 절연로드(150)와 함께 제일 아래쪽까지 내려와서 초기 개방상태로 되돌아가면서 절연차단구조(100)의 동작의 1싸이클이 완성된다.
이와 같은 이동을 반복하면서 개폐기의 절연차단 상태를 제어하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 절연차단구조 110 : 에폭시부싱
120 : 상부도체 130 : 진공밸브
131 : 진공밸브몸체 132 : 진공밸브 고정전극
133 : 진공밸브 가동전극 140 : 하우징부
141 : 절연체 142 : 진공밸브 접점도체
143 : 체결볼트 144 : 압축스프링
145 : 진공밸브 접점스프링 150 : 절연로드
160 : 단로기 가동접점 161 : 도전성로드
162 : 체결볼트 163 : 접촉커버
164 : 볼스프링 165 : 볼
170 : 하부도체 171 : 하부도체 접점도체
172 : 하부도체 접점스프링 180 : 1차측 전압센서
190 : 2차측 전압센서

Claims (6)

  1. 개폐기의 절연상태를 조절하는 절연차단구조로서,
    에폭시로 제작되며, 내부에 수용공간이 형성되는 에폭시부싱(110)과;
    상기 에폭시부싱(110)의 상부에 결합되며, 부하측과 전기적으로 연결되는 상부도체(120)와;
    내부가 진공상태로 유지되며, 가동전극과 고정전극의 접촉 및 분리 동작이 이루어지는 진공밸브(130)와;
    상기 진공밸브(130)의 하단에 결합되어 접점도체의 상하 이동을 안내하는 하우징부(140)와;
    상기 에폭시부싱(110)의 하부에 상하 방향으로 이동가능하게 설치되며, 개폐기 조작장치에 의해 이동하는 절연로드(150)와;
    상기 절연로드(150)에 연결되어 일체로 상하 방향으로 이동가능하게 설치되며, 상기 진공밸브(130)의 내부로 삽입되어 가동전극을 밀어올리는 단로기 가동접점(160)과;
    상기 에폭시부싱(110)의 중앙 측면에 결합되며, 전원측과 전기적으로 연결되는 하부도체(170);를 포함하며,
    상기 단로기 가동접점(160)은
    체결볼트(162)에 의해 상기 절연로드(150)에 연결되는 하부의 도전성로드(161)와;
    상기 도전성로드(161)의 상단에 설치되며, 내부에 스프링 수용공간(163a)이 형성되며, 측면에 형성된 둘 이상의 개구부에는 이탈방지턱(163b)이 형성되어 있는 원통 형상의 접촉커버(163)와;
    상기 접촉커버(163) 내부의 스프링 수용공간(163a)에 가로방향으로 삽입되는 볼스프링(164)과;
    상기 스프링 수용공간(163a)에 삽입되며, 상기 볼스프링(164)의 양측 말단에 접촉하면서 설치되어 상기 볼스프링(164)의 탄성력에 의해 상기 접촉커버(163)의 외측으로 향하는 힘을 받는 한 쌍의 볼(165);을 포함하며,
    상기 하부도체(170)의 말단에는 하부도체 접점도체(171)가 형성되며,
    상기 하부도체 접점도체(171)의 가운데에는 상하 방향으로 원통형의 이동통로(171a)가 형성되며,
    상기 이동통로(171a)를 통해서 상기 단로기 가동접점(160)이 상하로 이동하며,
    상기 이동통로(171a)의 아래쪽 또는 위쪽의 내측 벽면에는 토로이드 형태의 스프링 안착홈(171b)이 형성되며,
    상기 스프링 안착홈(171b)에는 토로이드 형태의 하부도체 접점스프링(172)이 안착되어 상기 단로기 가동접점(160)과 접촉하면서 전기적으로 연결되며,
    토로이드 형태인 상기 하부도체 접점스프링(172)의 내경(S2)은 상기 이동통로(171a)의 내경(D2) 및 상기 도전성로드(161)의 직경에 비해서 상대적으로 작으며,
    상기 단로기 가동접점(160)이 상기 하부도체 접점도체(171)의 내부에 삽입된 상태에서는 상기 도전성로드(161)의 외측 표면에 상기 하부도체 접점스프링(172)이 탄성에 의해 접촉하면서 전기적 회로가 형성되는 것을 특징으로 하는, 개폐기의 절연차단구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공밸브(130)는
    상기 에폭시부싱(110)의 내부 상단에 설치되며, 내부에 수용공간이 형성되는 진공밸브몸체(131)와;
    상기 진공밸브몸체(131)의 내부 상단에 설치되며, 상기 상부도체(120)와 전기적으로 연결되는 진공밸브 고정전극(132)과;
    상기 진공밸브몸체(131)의 내부 하단에 설치되며, 상기 단로기 가동접점(160)의 동작에 따라 상하로 이동하면서 상기 진공밸브 고정전극(132)과 선택적으로 접촉하는 진공밸브 가동전극(133);을 포함하는, 개폐기의 절연차단구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부(140)는
    내벽면을 감싸도록 설치되는 비전도성 소재의 절연체(141)와;
    상기 절연체(141)로 둘러싸인 내부에 설치되며, 상기 단로기 가동접점(160)과 선택적으로 접촉하여 전류를 전달하는 회로를 형성하는 진공밸브 접점도체(142)와;
    상기 진공밸브 접점도체(142)의 상단에 설치되어 상기 진공밸브 접점도체(142)를 상기 하우징부(140)의 외측으로 밀어내는 탄성력을 발생시키는 압축스프링(144);을 포함하는, 개폐기의 절연차단구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공밸브 접점도체(142)의 가운데에는 아래쪽으로 개방된 원통형 공간이 형성되며,
    상기 원통형 공간의 내측벽에는 상기 원통형 공간 내부에 원주를 따라 볼삽입홈(142a)이 형성되며,
    상기 원통형 공간의 내측벽에서 상기 볼삽입홈(142a)이 형성된 공간의 하부 내측벽에는 스프링삽입홈(142c)이 형성되며,
    상기 스프링삽입홈(142c)에는 토로이드 형태의 진공밸브 접점스프링(145)이 삽입되는 것을 특징으로 하는, 개폐기의 절연차단구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
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