KR102485880B1 - 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동부의 과구동에 의해 단로기 및 접지스위치의 정지위치 이탈이 방지되도록 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 관한 것이다.

Description

가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기{DS/ES Operating Mechanism of Gas Insulated Switchgear}

본 발명은 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동부의 과구동에 의해 단로기 및 접지스위치의 정지위치 이탈이 방지되도록 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연개폐장치(Gas Insulated Swichgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐할 때 또는 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.

이러한 가스절연개폐장치(GIS)는 통상 고압전원으로부터 수전하는 부싱(Bushing Unit), 회로차단기(Circuit Breaker, CB), 단로기(Disconnector Switch, DS), 접지스위치(Earth Switch, ES), 가동부(Moving Unit), 제어부(Control Unit) 등으로 구성되어 있다.

여기서, 접지스위치(ES)는 차단기 양단에 설치되어 보수 점검 시 수동으로 주회로를 접지하는 역할을 하며, 기기 보수나 점검시 도체에 잔류되어 있는 전류를 제거하는 기기이다. 또한, 단로기(DS)는 기기 점검시 부하전류를 제거한 후 (즉, 무부하 상태에서) 회로를 격리하거나 접속을 변경하도록 하기 위한 장치이다.

도 1에 종래기술에 따른 가스절연개폐장치의 부분단면도가 도시되어 있다. 차단기 유닛(CB Unit)(1)과 단로기/접지스위치 유닛(DS/ES Unit)(2)이 도시되어 있다.

종래기술에 따른 가스절연개폐장치에 있어서 단로기/접지스위치 유닛(2)에는 접지스위치 고정부(3), 단로기 고정부(4), 상기 접지스위치 고정부(3) 또는 단로기 고정부(4)에 접속 또는 분리될 수 있는 가동자(5)가 마련된다. 가동자(5)에는 가동접점(6)이 구비된다. 가동자(5)를 움직이기 위하여 단로기/접지스위치 조작기구가 마련된다.

일반적으로 조작기구는 구동부의 구동력을 기어나 링크 등을 통하여 속도를 가감속하고 최종 출력축을 통하여 연결된 개폐스위치의 동작이 이뤄지게 된다. 조작기구는 조작기구 외함(7) 내부에 설치되는 구동부와 구동부의 동력을 받아 가동자(5)에 연결하는 전달부로 크게 구분된다.

여기서, 전달부는 구동부의 동력을 받아 회전하는 구동축(10), 구동레버(11), 연결핀(15), 종동레버(13), 가동자(5)를 회전시키는 종동축(12) 등으로 구성된다.

도 2a 및 도 2b에 구동부의 예가 도시되어 있다. 구동부는 전기적인 구동을 위한 모터(16), 감속기(17), 감속기(17)와 연결된 각각의 기어류(18,19), 구동축(10)으로 구성되어 있으며, 구동축(10)은 전달부를 통하여 단로기/접지스위치(구체적으로는 가동자(5))를 움직이게 된다.

이때, 모터(16)의 구동 및 멈춤은 연결되어 있는 개폐스위치(단로기/접지스위치)의 구조 및 동작 형태에 따라 다르지만 일례로 보조접점 또는 제어전원에 의해 가동되고, 위치 스위치에 의해 멈추게 될 수 있다.

단로기/접지스위치의 투입, 개방 위치 제어는 조작기에서 발생된 구동력으로 이루어지며, 개폐기의 정확한 동작은 조작기의 구동력을 제공하는 모터의 제어와 연관이 있다. 개폐스위치 및 조작기의 구조 및 동작 형태에 따라 다르지만 위치 제어에는 일반적으로 보조 스위치나 리미트 스위치의 동작에 의해서 전원이 분리되고 멈추게 된다.

그런데, 고속 회전하는 모터는 전원이 끊어져도 관성에 의해서 진행 방향으로 더 회전을 하려고 하는데, 위치 제어를 위한 제동기구 등의 구성이 없는 경우 조작기와 연결된 개폐기는 정확한 정지 위치를 벗어날 가능성이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 구동원의 과구동에 의하여 단로기/접지 스위치의 정지위치가 이탈되는 것을 방지하도록 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기는 조작기구 외함;

상기 조작기구 외함에 설치되어 구동력을 제공하는 구동원(driving source);

상기 구동원의 구동력을 전달받아 회전하는 출력축;

상기 구동원과 출력축 사이에 구비되어 축 연결을 이어주거나 차단하는 단속부재;

상기 구동원 및 단속부재에 연결되는 전원부; 및

상기 출력축의 위치에 따라 상기 단속부재를 가동시키는 스위치;를 포함하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.

여기서, 상기 출력축에는 상기 스위치를 작동시키는 스위치 작동 부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치 작동 부재는 상기 출력축에 치차 결합되어 결합 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치 작동부재에는 접촉부가 돌출 형성되고, 상기 스위치에는 탄성 작동하고 상기 접촉부의 힘을 받는 입력부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치에는 상기 입력부를 지지하는 파이프 형태의 지지부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치는 서로 이격 설치되는 복수 개로 구비되고, 상기 출력축의 다른 위치에서 각각 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동원과 출력축 사이에는 감속기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단속부재는 상기 구동원과 감속기 사이 또는 상기 감속기와 출력축 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 단속부재는 전자식 클러치인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 의하면 구동원이 과구동하더라도 단속부재에 의해 출력축으로의 동력 전달이 차단되므로 단로기/접지스위치의 정지 위치를 이탈하지 않게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다.
도 2a 및 2b는 도 1에서 구동부의 개략도로서 정면도 및 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기 부분의 내부 구조도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기의 회로구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기 부분의 내부 구조도, 정면도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기의 회로구성도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기는 조작기구 외함(20); 상기 조작기구 외함(20)에 설치되어 구동력을 제공하는 구동원(driving source)(25); 상기 구동원(25)의 구동력을 전달받아 회전하는 출력축(40); 상기 구동원(25)과 출력축(40) 사이에 구비되어 축 연결을 단속하는 단속부재(35); 상기 구동원(25) 및 단속부재(35)에 연결되는 전원부(60); 및 상기 출력축(40)의 위치에 따라 상기 단속부재(35)를 가동시키는 스위치(50);를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단로기/접지스위치 유닛이 적용되는 가스개폐절연장치는 복수 개의 유닛으로 구성될 수 있다. 이러한 유닛에는 차단기 유닛(CB Unit)과 단로기/접지스위치 유닛(DS/ES Unit)을 포함한다. 이러한 차단기 유닛과 단로기/접지스위치 유닛에 대한 예는 발명의 배경이 되는 기술에 설명된 사항을 참조할 수 있으므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

단로기/접지스위치를 개폐하기 위해 조작기구가 마련된다. 조작기구의 구동부는 조작기구 외함(20)에 설치될 수 있다.

조작기구 외함(20)은 조작 기구의 각 구성요소들을 수용할 수 있도록 마련된다. 조작기구 외함(20)의 일부에는 제어부(65)가 마련된다. 제어부(65)는 조작기구 외함(20)의 내부 또는 외부에 마련될 수 있다.

조작기구 외함(20)에 구동원(25)이 설치된다. 구동원(25)은 단로기 또는 접지스위치를 구동시키기 위한 구동력을 제공한다. 구동원(25)은 직류 또는 교류 전압을 사용할 수 있다. 구동원(25)은 구동 모터 또는 전기 모터로 구성될 수 있다.

구동원(25)에 전원을 제공하기 위해 전원부(60)가 마련된다. 전원부(60)는 조작기구 외함(20) 내부에 별도로 마련될 수도 있고, 가스절연개폐장치의 전원부에 연결되어 전원을 공급받을 수도 있다.

구동원(25)을 동작시키기 위해 제어전원 스위치(61) 또는 보조접점이 마련될 수 있다. 제어전원 스위치(61)는 구동원(25)을 가동시키거나 정지시킨다. 제어전원 스위치(61)는 전원부(60)의 일부일 수 있다. 제어전원 스위치(61)는 사용자에 의해 수동으로 또는 제어부(65)에 의해 자동으로 작동할 수 있다. 제어전원 스위치(61)는 제어부(65)에 의해 관리될 수 있다.

출력축(45)은 구동원(25)의 구동력을 전달받아 회전한다. 출력축(45)은 단로기 및 접지스위치에 연결되어 단로기 및 접지스위치를 가동시킨다. 출력축(45)의 단부는 조작기구 외함(20)의 외부에 노출될 수 있다. 출력축(45)의 일부에는 기어부(46)가 형성된다. 출력축(45)의 기어부(46)에 연결기구가 결합되어 단로기 및 접지스위치를 가동시킬 수 있다. 이러한 연결기구에는 각종 기어류 및 링크 등의 기구가 포함된다. 일례로, 출력축(45)의 기어부(46)에는 연결기어(41), 구동기어(42), 캠판(43), 링크(44)가 순차적으로 연결되어 단로기 및 접지스위치를 가동시킬 수 있다.

여기서, 구동기어(42)에는 캠판(43)이 결합되어 링크(44)를 동작시킨다. 링크(44)는 일단부가 캠판(43)에 형성된 캠홈에 연결되어, 구동기어(42)와 함께 회전하는 캠판(43)에 연동하여 움직이게 된다.

출력축(40)은 구동기어(42)의 축일 수 있다. 출력축(40)은 구동원(25)으로부터 발생하는 구동력을 출력축(45), 연결기어(41) 및 구동기어(42)를 통해 전달받는다. 구동원(25)와 출력축(40) 사이의 연결기구는 설계자의 목적에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

출력축(40)의 단부에는 스위치 작동부재(57)가 결합된다. 스위치 작동부재(57)는 디스크 형태로 형성될 수 있다. 스위치 작동부재(57)는 출력축(40)의 단부에 치차 결합 방식으로 결합될 수 있다. 즉, 출력축(40)의 단부와 스위치 작동부재(57)의 내주면에는 복수 개의 치차(59) 또는 이빨이 형성되어 결합각도를 조절할 수 있다. 즉, 출력축(40)을 기준으로 스위치 작동부재(57)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 자유롭게 변경시킬 수 있다. 따라서, 스위치 작동부재(57)의 정상상태 위치를 조절할 수 있다.

스위치 작동부재(57)에는 접촉부(58)가 돌출 형성된다. 접촉부(58)는 스위치(50,53)에 접촉하여 스위치(50,53)를 동작시킨다. 접촉부(58)는 접점면이 곡면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 스위치(50,53)에 접하는 경우 충돌을 일으키지 않고 매끄럽게 접하여 압력을 가하게 된다.

조작기구에 위치 신호를 전달하기 위하여 스위치가 마련된다. 스위치(50,53)는 리미트 스위치나 접촉 스위치가 사용될 수 있다. 스위치(50,53)는 접촉부(58)가 접하는 경우 제1동작을 일으키고 접촉부(58)가 분리되는 경우 제2동작을 수행하도록 할 수 있다. 예를 들면, 구동원(25) 및/또는 단속부재(35)를 가동시키거나 차단할 수 있다. 스위치(50,53)는 제어전원 스위치(61)에 연결되어 전원부(60)의 연결을 차단할 수 있다. 스위치(50,53)는 제어부(65)에 연결될 수 있다.

스위치(50,53)는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 스위치(50,53)는 제1 스위치(50)와 제2 스위치(53)로 구성될 수 있다. 제1 스위치(50)와 제2 스위치(53)는 출력축(40)을 중심으로 소정 각도 이격한 위치에 배치된다. 따라서, 제1 스위치(50)와 제2 스위치(53)는 출력축(40)의 서로 다른 위치에서 작동하게 되고, 서로 다른 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(50)는 단로기(또는 접지스위치)의 개방이 완료되는 위치에 작동하도록 배치되고, 제2 스위치(53)는 단로기(또는 접지스위치)의 투입이 완료되는 위치에 작동하도록 배치될 수 있다.

제1 스위치(50) 및 제2 스위치(53)에는 각각 입력부(52,54)가 마련된다. 입력부(52,54)는 탄성 지지되는 돌기로 구성될 수 있다. 즉, 스위치(50,53)는 스위치 작동부재(57)의 접촉부(58)의 힘을 받으면 눌러져서 작동될 수 있다. 입력부(52,54)는 지지부(51,53)에 의해 지지받을 수 있다. 지지부(51,53)는 파이프 형태로 형성될 수 있다.

구동원(25)과 출력축(40) 사이에 감속기(30)가 마련된다. 일례로, 감속기(30)는 구동원(25)와 출력축(45) 사이에 구비될 수 있다. 감속기(30)는 구동원(25)의 회전속도와 회전력을 조절하기 위하여 마련된다. 감속기(30)의 예로 웜과 웜기어가 구성될 수 있다. 감속기(30)는 구동원(25)에 내장될 수도 있다.

구동원(25)와 출력축(40) 사이에 단속부재(35)가 마련된다. 단속부재(35)는 구동원(25)과 감속기(30) 사이 또는 감속기(30)와 출력축(45) 사이에 구비될 수 있다. 단속부재(35)는 구동원(25)과 출력축(40) 사이의 연결을 끊거나 이을 수 있도록 하기 위하여 마련된다. 단속부재(35)의 예로 클러치가 마련될 수 있다. 이러한 클러치는 기계식 클러치 또는 전자식 클러치로 구비될 수 있다.

단속부재(35)는 스위치(50,53)의 입력 신호에 따라 동작한다. 단속부재(35)는 제1 스위치(50) 또는 제2 스위치(53)의 입력 신호에 따라 동작한다. 예를 들어, 단로기(또는 접지스위치)의 개방 완료 시점(또는 차단 완료 시점)에 제1 스위치(50) 또는 제2 스위치(53)의 입력부(52,54)가 눌러져서 전달되는 입력 신호에 따라 단속부재(35)를 작동시키게 된다. 스위치(50,53)의 입력 신호에 따라 단속부재(35)는 분리 작동하여 구동원(25)과 출력축(40) 사이의 연결을 기계적으로 끊게 된다. 이에 따라, 구동원(25)에 입력되는 전원이 차단된 후에도 구동원(25)의 관성 회전에 따라 출력축(40)이 과구동하여 단로기(또는 접지스위치)의 투입 또는 개방 위치를 벗어나는 경우를 방지하게 된다.

도 5 및 도 6을 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기의 작용을 살펴보기로 한다.

제어전원 스위치(61)가 연결되면 (또는 제어전원이 입력되면) 전원부(60)의 전원이 구동원(25)에 연결되어 구동원(25)이 동작한다. 구동원(25)의 구동력은 감속기(30), 단속부재(35) 및 출력축(45)을 거쳐 구동기어(42)(또는 출력축(40))에 연결된다. 구동기어(42)가 회전하면서 단로기(또는 접지스위치)는 투입 또는 개방 위치로 전환된다. 단로기(또는 접지스위치)의 투입 또는 개방이 완료되면 구동기어(42)의 출력축(40)에 구비된 스위치 작동부재(57)는 제1 스위치(50) 또는 제2 스위치(53)에 접촉한다. 제1 스위치(50) 또는 제2 스위치(53)의 입력 신호에 의해 제어전원 스위치(61)는 해제되고 구동원(25)은 작동을 멈춘다. 또한, 제1 스위치(50) 또는 제2 스위치(53)의 입력 신호에 의해 단속부재(35)가 작동하여 분리되고, 구동원(25)과 출력축(40) 사이의 축 연결을 끊는다. 이러한 동작은 제어부(65)에 의해 관리될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기에 의하면 구동원이 과구동하더라도 단속부재에 의해 출력축으로의 동력 전달이 차단되므로 단로기/접지스위치의 투입, 개방 위치 또는 중립 위치의 정위치를 이탈하지 않게 된다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 조작기구 외함 25 구동원
30 감속기 35 단속부재
40 출력축 41 연결기어
42 구동기어 43 캠판
44 링크 45 출력축
46 기어부 50,53 제1,제2 스위치
51,53 지지부 52,54 입력부
57 스위치 작동부재 58 접촉부
59 치차 60 전원부
61 제어전원 스위치 65 제어부

Claims (9)

1. 조작기구 외함;
   상기 조작기구 외함에 설치되어 구동력을 제공하는 구동원(driving source);
   상기 구동원의 구동력을 전달받아 회전하는 출력축;
   상기 구동원과 출력축 사이에 구비되어 축 연결을 이어주거나 차단하는 단속부재;
   상기 구동원 및 단속부재에 연결되는 전원부; 및
   상기 출력축의 위치에 따라 상기 단속부재를 가동시키는 스위치;를 포함하고,
   상기 출력축에는 상기 스위치를 작동시키는 스위치 작동부재가 구비되고,
   상기 스위치 작동부재에는 접촉부가 돌출 형성되고, 상기 스위치에는 탄성 작동하고 상기 접촉부의 힘을 받는 입력부가 구비되고,
   상기 단속부재는 전자식 클러치로 구성되고,
   단로기 또는 접지스위치의 투입 완료 시점 또는 개방 완료 시점에 상기 접촉부에 의해 상기 입력부가 눌러져서 상기 단속부재는 분리 작동하여 상기 구동원과 출력축 사이의 연결을 기계적으로 끊는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 스위치 작동 부재는 상기 출력축에 치차 결합되어 결합 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 스위치에는 상기 입력부를 지지하는 파이프 형태의 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 서로 이격 설치되는 복수 개로 구비되고, 상기 출력축의 다른 위치에서 각각 동작하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 구동원과 출력축 사이에는 감속기가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
8. 제7항에 있어서, 상기 단속부재는 상기 구동원과 감속기 사이 또는 상기 감속기와 출력축 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 단로기 및 접지스위치 조작기구.
   
9. 삭제

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