KR102545133B1 - 진공 차단기의 진공 인터럽터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센터 쉴드가 상부 절연용기와 하부 절연용기 사이에 위치하도록 하여 센터 쉴드가 절연용기의 내부에 구비되지 않도록 함으로써 절연용기의 외경이 줄어들도록 하는 효과가 있다.

Description

진공 차단기의 진공 인터럽터{VACUUM INTERUBTER FOR A CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 진공 차단기의 진공 인터럽터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 인터럽터에 구비되는 센터 쉴드가 절연용기와 동일선상에 위치하도록 하여 절연용기의 전체 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 제조비용을 절감시키는 진공 차단기의 진공 인터럽터에 관한 것이다.

일반적으로 차단기와 개폐기는 전력 계통에서 전기회로를 개폐하여 부하로의 전력 공급을 직접 제어하는 기기로, 부하 전류에서 사고전류까지 차단할 수 있는 능력을 가진 차단기와, 부하전류를 개폐하는 개폐기에 이르기까지 널리 사용되고 있다.

이러한 차단기는 핵심부의 절연매체에 따라 유압 차단기, 기중 차단기, 가스 차단기 및 진공 차단기 등으로 구분된다.

이들 중 상기 진공 차단기는 소형이며, 신뢰성이 높고 다빈도 개폐특성이 우수함은 물론 유지보수가 용이하여 중전압 소용량에서 고전압 대용량에 이르기까지 널리 사용되고 있다.

한편, 진공 인터럽터는 진공 차단기의 차단부로서 사용되는 것으로서, 하우징 조립체 내부에 설치되어 고압회로의 고압선로 상에서 발생하는 전류 혹은 전압을 변류기에서 감지하여 상기 고압회로의 개폐상태를 변경하기 위해서 개폐 구동기가 작동기를 직선왕복운동시키면 이의 일측에 설치된 진공 인터럽터의 가동 전극부가 고정 전극부에 접촉 및 분리되어 전력을 공급 및 차단시킨다.

한편, 도 1은 종래의 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터(10)의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 진공 인터럽터(10)는 4개의 세라믹으로 이루어진 절연용기(13)가 고정 플랜지(11)와 가동 플랜지(12)로 밀봉되어 있고, 상기 절연용기(13)의 내부에는 일단에 고정 전극(14a)이 구비된 고정 전극부(14)와, 상기 고정 전극부(14)에 접촉 또는 분리되는 가동 전극(15a)이 구비된 가동 전극부(15)가 상호 대향되게 위치하고, 센터 쉴드(16)와 보조 쉴드(17)가 구비된다.

이때 상기 센터 쉴드(16)는 상기 절연용기(13)의 내측에서 상기 가동 전극(15a)과 상기 고정 전극(14a) 사이의 중앙에 배치되며, 상기 보조 쉴드(17)는 상기 절연용기(13)의 내측에서 상기 센터 쉴드(16)의 상측 및 하측에 각각 구비된다.

하지만, 상기와 같이 구성된 종래의 진공 차단기의 진공 인터럽터(10)는 센터 쉴드(16)와 보조 쉴드(17)가 절연용기(13)의 내부에 위치하기 때문에 각 쉴드(16, 17)의 외경보다 절연용기(13)의 내경이 커야 되어 각 쉴드(16, 17)가 수용되는 절연용기(13)의 크기를 크게 제조해야 되는 문제점이 있었다.

또한 진공 인터럽터(10)의 크기가 커지기 때문에 진공 인터럽터(10)를 구성하는 세라믹의 사용량이 많아져 제조비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 진공 인터럽터에 구비되는 센터 쉴드가 절연용기와 동일선상에 위치하도록 하여 절연용기의 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 제조비용을 절감시키는 진공 차단기의 진공 인터럽터를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 상부 절연용기; 상기 상부 절연용기의 하측에 위치한 하부 절연용기; 상기 상부 절연용기의 내부에 고정설치되는 고정 전극부; 상기 하부 절연용기의 내부에서 상기 고정 전극부에 대향되도록 설치되어 상기 고정 전극부에 접촉 또는 분리되는 가동 전극부; 및 상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기 사이에 위치하여 상기 고정 전극부와 상기 가동 전극부를 수용하는 센터 쉴드를 포함하는 진공 차단기의 진공 인터럽터를 제공함으로써 달성된다.

또한 상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기의 내부에 구비되는 제1 보조 쉴드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 센터 쉴드의 외경은 상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기의 내경과 같거나 큰 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고정 전극부의 일단에는 고정 전극이 형성되고, 상기 가동 전극부의 일단에는 상기 고정 전극에 접촉 또는 분리되는 가동 전극이 형성되며, 상기 센터 쉴드의 내경은 상기 고정 전극 또는 상기 가동 전극의 외경과 상기 각 전극 사이의 거리의 합 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 보조 쉴드에는 고정부가 형성되고, 상기 상부 절연용기는 제1 상부 용기와, 상기 제1 상부 용기의 하측에 위치하여 상기 제1 상부 용기와의 사이에 상기 고정부가 끼워지도록 하는 제2 상부 용기로 구성되고, 상기 하부 절연용기는 제1 하부 용기와, 상기 제1 하부 용기의 하측에 위치하여 상기 제1 하부 용기와의 사이에 상기 고정부가 끼워지도록 하는 제2 하부 용기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 상부 용기와 상기 제2 하부 용기 및 상기 제2 상부 용기와 상기 제1 하부 용기의 상하길이는 각각 동일한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이 및 상기 하부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이에는 각각 제2 보조 쉴드가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 보조 쉴드에는 외측으로 돌출되도록 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 돌출부는 상기 제2 보조 쉴드와 일체로 형성되거나 용접을 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 돌출부는 일단이 내측으로 휘어져 원형 또는 굴곡진 형상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상부 절연용기의 상단과 상기 하부 절연용기의 하단에는 내부를 밀봉하도록 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명인 진공 차단기의 진공 인터럽터는 센터 쉴드가 상부 절연용기와 하부 절연용기 사이에 위치하도록 하여 절연용기의 상하길이가 줄어들게 하는 효과가 있다.

또한 센터 쉴드가 상부 절연용기와 하부 절연용기 사이에 위치하도록 하여 센터 쉴드가 절연용기의 내부에 구비되지 않도록 함으로써 절연용기의 외경이 줄어들도록 하는 효과가 있다.

또한 절연용기의 상하길이와 외경이 줄어들도록 하여 절연용기의 전체 크기가 작아지도록 함으로써 절연용기를 제조하기 위해 사용되는 세라믹의 양을 줄여 제조비용을 크게 절감시키는 효과가 있다.

또한 제2 보조쉴드에 돌출부를 형성시키고, 돌출부의 일단이 휘어진 원형이나 굴곡지게 형성되도록 하여 센터쉴드와 상부 절연용기 및 하부 절연용기의 접촉부위 즉 브레이징 용접을 통한 접합부위에서 발생하는 전계의 집중을 방지함으로써 부분 방전이나 절연파괴가 발생하는 것을 방지한다.

도 1은 종래의 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터의 제2 보조 쉴드를 나타내는 부분 확대도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 차단기의 진공 인터럽터에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 진공 차단기에 구비된 진공 인터럽터의 제2 보조 쉴드를 나타내는 부분 확대도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 차단기의 진공 인터럽터(100)는 상부 절연용기(111), 하부 절연용기(113), 고정 전극부(115), 가동 전극부(117), 센터 쉴드(119) 및 제1 보조 쉴드(121)를 포함하여 이루어진다.

상기 상부 절연용기(111)는 세라믹 또는 강화유리 등으로 이루어지며, 상기 고정 전극부(115)가 내부에 위치하도록 상부측 외함을 이룬다.

상기 하부 절연용기(113)는 세라믹 또는 강화유리 등으로 이루어지며, 상기 가동 전극부(117)가 내부에 위치하도록 하부측 외함을 이룬다.

상기 고정 전극부(115)는 상기 상부 절연용기(111)의 내부에 구비되며 일단에는 고정 전극(115a)이 구비되어 상기 가동 전극부(117)의 이동에 따라 상기 가동 전극부(117)와 접촉 또는 분리된다.

상기 가동 전극부(117)는 상기 하부 절연용기(113)의 내부에서 상기 고정 전극부(115)에 대향되도록 설치되고 일단에는 가동 전극(117a)이 구비되어 상하이동함으로써 상기 고정 전극부(115)에 접촉 또는 분리된다.

상기 센터 쉴드(119)는 전류의 차단시에 발생하는 금속 증기가 각 절연용기(111, 113)의 내측 벽면에 증착되지 않도록 하기 위해 사용되며, 스테인 레스 스틸 또는 구리로 이루어져 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 사이에 위치한다.

또한 블레이징 등의 용접을 통해 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 일단과 타단에 각각 연결되며, 상기 고정 전극부(115)와 상기 가동 전극부(117)가 수용되도록 중심부의 외함을 이룬다.

이때 상기 센터 쉴드(119)는 상기 각 절연용기(111, 113)의 내부에 구비되는 것이 아니라 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113) 사이에 위치함으로써 상기 각 절연용기(111, 113)의 내경이 작아지도록 한다.

한편, 상기 센터 쉴드(119)의 외경(D1)은 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 내경(D2, D3)과 같거나 크게 형성되도록 한다.

또한 상기 센터 쉴드(119)의 두께가 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 두께보다 얇기 때문에 상기 센터 쉴드(119)의 외경(D1)은 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 외경(미도시) 보다 작게 형성되지만, 이에 한정되지 않으며 상기 센터 쉴드(119)의 외경(D1)이 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

또한 상기 센터 쉴드(119)의 내경은 상기 고정 전극(115a) 또는 상기 가동 전극(117a)의 외경(D4)과 상기 각 전극간 거리(D5)의 합 이상이 되도록 형성하여 상기 센터 쉴드(119)가 상기 각 전극(115a, 117a)과 충분히 이격되게 위치하도록 함으로써 전류가 상기 고정 전극(115a)으로부터 상기 센터 쉴드(119)를 타고 다시 상기 가동 전극(117a)으로 유입되는 것을 방지하여 진공 인터럽터(100)에 절연파괴가 발생하는 것을 방지한다.

상기 제1 보조 쉴드(121)는 상기 상부 절연용기(111)와 상기 하부 절연용기(113)의 내부에 각각 구비된다.

한편, 상기 제1 보조 쉴드(121)에는 후술할 제1 상부 용기(111a)와 제2 상부 용기(111b) 사이 또는 제1 하부 용기(113a)와 제2 하부 용기(113b) 사이에 끼워지도록 고정부(121a)가 형성된다.

또한 상기 상부 절연용기(111)는 제1 상부 용기(111a)와, 상기 제1 상부 용기(111a)의 하측에 위치하는 제2 상부 용기(111b)로 이루어지며, 상기 제1 상부 용기(111a)와 상기 제2 상부 용기(111b)사이에 상기 고정부(121a)가 끼워짐으로써 상기 제1 보조 쉴드(121)가 상기 상부 절연용기(111)에 밀착되어 위치하게 된다.

이외에 상기 하부 절연용기(113)는 제1 하부 용기(113a)와, 상기 제1 하부 용기(113a)의 하측에 위치하는 제2 하부 용기(113b)로 구성되며, 상기 고정부(121a)가 상기 제1 하부 용기(113a)와 상기 제2 하부 용기(113b)의 사이에 끼워짐으로써 상기 제1 보조 쉴드(121)가 상기 하부 절연용기(113)의 내부에 위치하게 된다.

이때 상기 제1 상부 용기(111a)와 상기 제2 하부 용기(113b)의 상하 길이(L1, L4)가 동일하게 되도록 형성될 뿐만 아니라 상기 제2 상부 용기(111b)와 상기 제1 하부 용기(113a)의 상하길이(L2, L3)도 동일하게 되도록 형성된다.

따라서, 진공 인터럽터(100)의 외함을 이루는 각 용기의 대칭성을 향상시켜 진공 인터럽터(100)의 절연성능이 유지되도록 한다.

즉, 전류를 통전시키기 위한 전압은 상기 제1 상부용기(111a)와 상기 제2 상부용기(111b)가 위치하는 상부측에 인가되거나 상기 제1 하부용기(113a)와 상기 제2 하부용기(113b)가 위치하는 하부측으로 인가될 수 있기 때문에 인가되는 전압에 대하여 적절한 절연성능을 갖는 크기로 각 상부용기(111a, 111b)와 이에 대응되는 각 하부용기(113a, 113b)의 크기를 동일하게 형성시킴으로써, 전압이 상부측에 인가되거나 하부측에 인가되는지에 관계없이 절연성능이 일정하게 유지되도록 한다.

한편, 상기 상부 절연용기(111)와 상기 센터 쉴드(119) 사이 및 상기 하부 절연용기(113)와 상기 센터 쉴드(119) 사이에는 각각 제2 보조 쉴드(123)가 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보조 쉴드(123)에는 외측으로 돌출되도록 돌출부(123a)가 형성되는데, 상기 돌출부(123a)는 일단이 내측으로 휘어져 원형 또는 굴곡지도록 형성된다.

이때 상기 돌출부(123a)는 상기 제2 보조 쉴드(123)와 일체로 형성되거나 별도로 제조되어 용접을 통해 상호 연결될 수 있다.

따라서, 상기 돌출부(123a)의 일단이 휘어진 원형이나 굴곡지게 형성되기 때문에 상기 센터 쉴드(119)와 상기 상부 절연용기(111) 및 상기 하부 절연용기(113)의 접합부위 즉 브레이징 용접 등을 통한 접합부위에서 발생하는 전계의 집중을 방지하여 접합부위에서 부분 방전이 발생하거나 절연파괴가 발생하는 것을 방지한다.

이외에 상기 상부 절연용기(111)의 상단과 상기 하부 절연용기(113)의 하단에는 플랜지(130)가 구비되어 상기 플랜지(130)를 통해 상기 상부 절연용기(111)의 상단과 상기 하부 절연용기(113)의 하단을 막아 그 내부가 밀봉되도록 한다.

상기와 같이 구성되어 동작되는 본 발명인 진공 차단기의 진공 인터럽터(100)는 센터 쉴드(119)가 상부 절연용기(111)와 하부 절연용기(113) 사이에 위치하도록 하여 각 절연용기(111, 113)의 상하길이가 줄어들게 한다.

또한 센터 쉴드(119)가 상부 절연용기(111)와 하부 절연용기(113) 사이에 위치하도록 하여 센터 쉴드(119)가 각 절연용기(111, 113)의 내부에 구비되지 않도록 함으로써 절연용기(111, 113)의 외경이 줄어들도록 한다.

또한 절연용기(111, 113)의 상하길이와 외경이 줄어들도록 하여 절연용기(111, 113)의 전체 크기가 작아지도록 함으로써 절연용기(111, 113)를 제조하기 위해 사용되는 세라믹의 양을 줄여 제조비용을 크게 절감시킨다.

또한 제2 보조 쉴드(123)에 돌출부(123a)를 형성시키고, 돌출부(123a)의 일단이 휘어진 원형이나 굴곡지게 형성되도록 하여 센터 쉴드(119)와 상부 절연용기(111) 및 하부 절연용기(113)의 접합부위 즉 브레이징 용접을 통한 접합부위에서 발생하는 전계의 집중을 방지함으로써 접합부위에서 부분 방전이나 절연파괴가 발생하는 것을 방지한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10, 100: 진공 인터럽터 11: 고정 플랜지
12: 가동 플랜지 13: 절연용기
14: 고정 전극부 14a: 고정 전극
15: 가동 전극부 15a: 가동 전극
16: 센터 쉴드 17: 보조 쉴드
111: 상부 절연용기 111a: 제1 상부 용기
111b: 제2 상부 용기 113: 하부 절연용기
113a: 제1 하부 용기 115: 고정 전극부
115a: 고정 전극 117: 가동 전극부
117a: 가동 전극 119: 센터 쉴드
121: 제1 보조 쉴드 121a: 고정부
123: 제2 보조 쉴드 123a: 돌출부
130: 플랜지

Claims (11)

1. 상부 절연용기;
   상기 상부 절연용기의 하측에 위치한 하부 절연용기;
   상기 상부 절연용기의 내부에 고정설치되는 고정 전극부;
   상기 하부 절연용기의 내부에서 상기 고정 전극부에 대향되도록 설치되어 상기 고정 전극부에 접촉 또는 분리되는 가동 전극부; 및
   상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기 사이에 위치하여 상기 고정 전극부와 상기 가동 전극부를 수용하는 센터 쉴드를 포함하고,
   상기 센터 쉴드의 외경은 상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기의 내경과 같거나 크게 형성되고,
   상기 센터 쉴드의 내경은 상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기의 외경과 같거나 작게 형성되고,
   상부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이 및 상기 하부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이에는 각각 보조 쉴드가 구비되고,
   상기 보조 쉴드에는 외측으로 돌출되도록 돌출부가 형성되고,
   상기 돌출부는 일단이 내측으로 휘어져 원형 또는 굴곡지도록 형성되어, 상부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이 및 상기 하부 절연용기와 상기 센터 쉴드 사이의 접합부위에서 발생하는 전계의 집중을 방지하여 부분 방전이 발생하거나 절연파괴가 발생하는 것을 방지하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 절연용기와 상기 하부 절연용기의 내부에 구비되는 제1 보조 쉴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정 전극부의 일단에는 고정 전극이 형성되고,
   상기 가동 전극부의 일단에는 상기 고정 전극에 접촉 또는 분리되는 가동 전극이 형성되며,
   상기 센터 쉴드의 내경은 상기 고정 전극 또는 상기 가동 전극의 외경과 상기 각 전극 사이의 거리의 합 이상인 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1 보조 쉴드에는 고정부가 형성되고,
   상기 상부 절연용기는 제1 상부 용기와, 상기 제1 상부 용기의 하측에 위치하여 상기 제1 상부 용기와의 사이에 상기 고정부가 끼워지도록 하는 제2 상부 용기로 구성되고,
   상기 하부 절연용기는 제1 하부 용기와, 상기 제1 하부 용기의 하측에 위치하여 상기 제1 하부 용기와의 사이에 상기 고정부가 끼워지도록 하는 제2 하부 용기로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 상부 용기와 상기 제2 하부 용기 및 상기 제2 상부 용기와 상기 제1 하부 용기의 상하길이는 각각 동일한 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 보조 쉴드와 일체로 형성되거나 용접을 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 절연용기의 상단과 상기 하부 절연용기의 하단에는 내부를 밀봉하도록 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 차단기의 진공 인터럽터.

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