KR102561133B1 - 직류 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 차단 성능이 향상되는 아크 소호부를 갖는 직류 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 외함에 결합되고, 접점부의 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위한 아크 소호부를 포함하는 직류 차단기에 있어서, 상기 아크 소호부는, 상,하면부가 개방되는 아크 슈트 박스; 상기 아크 슈트 박스의 내부에 배치되는 다수개의 그리드 어셈블리;를 포함하고, 상기 그리드 어셈블리는, 서로 마주하는 한 쌍의 측판; 상기 한 쌍의 측판 사이에 배치되는 다수개의 그리드; 상기 다수개의 그리드 사이사이에 배치되는 그리드 절연판;을 포함하고, 상기 측판의 하부에는 상기 측판과 다른 재질로 형성되는 측벽 절연판이 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

직류 차단기{Direct Current Circuit Breaker}

본 발명은 직류 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 차단 성능이 향상되는 아크 소호부를 갖는 직류 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 같은 송전 용량 하에서 직류(DC)는 교류(AC)에 대비하여 전선 소요량 및 철탑 크기가 감소하는 장점을 가진다. 송전 용량이 동일한 경우 직류를 사용하면 교류를 사용하는 경우에 비하여 전선 소요량을 30% 정도 절감할 수 있다. 이와 같은 이점으로 인하여 직류 배전 시장이 점차 확대되고 있는 추세이다.

이러한 추세에 따라 직류 차단기는 배전급 LVDC(Low Voltage Direct Current), ESS(Energy Storage System), 신재생 에너지 시장 등 다양한 분야에서 그 수요가 증가하고 있다.

직류 차단기는 기기 내부에 고장 검출부를 구비하여 직류 회로에 이상 전류가 발생한 경우, 개극 이상 전류가 최대치에 도달하기 전에 이상 전류를 감지하여 고속으로 차단하는 차단기이다. 직류 차단기는 단락 및 과전류 등을 감지한 후 짧은 응답 시간을 갖는다.

직류 차단기는 교류 차단기와 마찬가지로 과전류 또는 순시 전류의 발생 시 차단(trip)이 이루어진다. 차단 동작에 의해 차단기가 부하 측에 제공되는 전원을 차단함으로써 차단기 및 선로를 보호한다.

직류 차단기는 교류 차단기와 마찬가지로 접점부, 구동부, 트립부, 소호부 등으로 구성되어 있다. 구동부에 의해 접점부의 가동접점이 고정접점과 접촉되거나 개리되어 회로를 통전 또는 차단시킨다.

트립부는 직류 회로에 이상 전류가 발생한 경우에 구동부의 구속을 해제하여 접점부 개방하거나 접점부를 직접 개방한다.

전류 통전 상태에서 접촉되어 있던 두 접점이 개리될 경우, 두 접점간에 아크가 발생하는데, 이 아크는 소호부로 이동하여 소호되면서 차단이 이루어진다.

도 1에 종래기술에 따른 직류 차단기가 도시되어 있다. 직류 차단기의 소호원리를 표현하기 위해 접점에서부터 소호부까지 간략하게 그린 그림이다.

종래기술에 따른 직류 차단기는 회로(1)의 일단에 연결되는 고정접촉자(2)와 회로(1)의 타단에 연결되는 가동접촉자(3), 접점부(2,3)의 차단시 발생하는 아크(A)를 아크 슈트(arc chute, 소호부)(6)로 유도하기 위한 아크 러너(4,5), 유도된 아크를 소호하기 위한 공간을 제공하는 아크 슈트(6)와 아크 슈트(6) 내에 구비되어 아크를 분할 냉각시키기 위한 복수의 그리드(7)를 포함하고 있다.

직류 회로는 교류 회로와 다르게 전압 영점(zero point)이 존재하지 않아 접점이 분리되면 아크가 발생하여 전류가 지속적으로 통전된다. 따라서, 전류를 완전히 차단하기 위하여 소호부를 사용하여 아크를 소호하여야 한다.

아크가 접점에서 발생된 후 소호부로 상승하게 되며 소호부 내 균일하게 배치된 그리드를 만나게 된다. 이 때 그리드에 의해 아크 전압이 상승하게 되며 상승한 아크전압으로 인해 전류가 줄어들면서 차단된다.

직류 회로에서 단락 발생시 주접점이 분리되면서 발생된 아크는 소호부 압력과 아크전류에 기인한 자기력 상호작용을 통한 로렌츠 힘에 의해 아크 슈트(6) 방향으로 상승한다(여기서, 자기장을 발생시키는 유닛은 도시가 생략되었다). 아크(A)는 접점부(2,3)에서 아크 러너(4,5)로 전이되고 지속적으로 상승하여 아크 슈트(6)로 이동한다. 아크는 그리드(7)와 접촉하게 되고 넓게 배열된 그리드(7)에서 확산되면서 아크 전압이 상승하게 된다.

아크는 아크 러너(4,5) 상부면의 전영역에 퍼지면서 말단부의 그리드에까지 확산되면서 아크 길이가 최대로 연장된다. 이 때 아크전압이 최고치로 상승한다.

최대 아크전압의 아크는 각 그리드에서 여러 개의 작은 아크로 직렬 분할되며 아크 냉각이 일어난다. 분할된 아크와 아크에 의해 이온화된 가스는 상부로 이동하고 그리드의 상부 공간에서 속도가 느려지면서 이온화된 가스가 냉각되면서 이온화 상태가 해제된다. 즉, 아크는 소호 완료상태에 이른다.

도 2는 종래기술에 따른 차단기의 소호부를 나타낸 것이고, 도 3은 종래기술에 따른 차단기의 소호부의 단면을 나타낸 것이다.

소호부는 아크 슈트(6) 내에 상부절연판(8a)과 하부절연판(8b)이 배치되어 있다. 그리고, 하부절연판(8b) 사이사이에는 그리드(7)가 배치되어 있다. 한편, 하부절연판(8b)의 아래에는 측판(9)이 배치되어 있다. 측판(9)은 아크 러너(4,5)와 그리드(7) 사이의 통로가 된다.

임계전류 차단시험에서 DC아크발생시 주접점이 분리되면서 발생된 아크는 소호부 압력과 아크전류에 기인한 자기력 상호작용을 통한 로렌츠 힘에 의해 아크슈트(6) 방향으로 상승한다. 아크는 접점부(2,3)에서 아크러너(4,5)로 전이되고 지속적으로 상승하여 아크슈트(6)로 이동한다. 아크는 그리드(7)와 접촉하게 되고 다수개가 배열된 그리드(7)로 확산되면서 아크전압이 상승하게 된다.

아크는 전영역의 그리드(7)로 확산되면서 아크길이를 최대로 연장한다. 이 때 아크전압이 최고치로 상승하면서 아크냉각이 발생한다. 최대 아크전압은 아크전류의 상승을 제한하며 아크소호를 진행하기 위해 각 그리드에서 여러 개의 작은 아크로 직렬분할되며 아크 냉각이 일어난다.

분할된 아크와 아크에 의해 이온화된 가스는 상부로 이동하고 상부절연판(8a)으로 구분된 상부아크공간에서 속도가 느려지면서 이온화된 가스가 냉각되면서 이온화 상태에서 해제된다.

여기서, 아크가 접점부(2,3)를 벗어나 소호실로 들어와서 확산될 때 소호실의 양쪽에는 측판(9)이 배치되어 있어 아크가 지나가는 통로가 된다. 측판(9)은 BMC(Bulk Molding Compound) 절연소재로 되어 있으며 그리드(7)와 하부절연판(8b)을 고정하는 역할도 병행하고 있다. 아크가 측판(9)을 통과할 때 아크의 고온에 의해 측판(9)에서는 그을음과 가스를 발생시킨다. 아크의 길이가 길어지고 가스에 의한 절연 및 소호작용으로 인해 아크저항이 상승하면서 아크전류가 차단되는 현상이 발생한다.

그런데, 위와 같은 임계전류 개폐 시험에서 측판(9)에서 그을음이 많이 발생하여 차단 시간이 증대되는 등 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 측판의 그을음 현상을 방지하여 차단 성능이 향상되는 아크 소호부를 갖는 직류 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 외함에 결합되고, 접점부의 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위한 아크 소호부를 포함하는 직류 차단기에 있어서, 상기 아크 소호부는, 상,하면부가 개방되는 아크 슈트 박스; 상기 아크 슈트 박스의 내부에 배치되는 다수개의 그리드 어셈블리;를 포함하고, 상기 그리드 어셈블리는, 서로 마주하는 한 쌍의 측판; 상기 한 쌍의 측판 사이에 배치되는 다수개의 그리드; 상기 다수개의 그리드 사이사이에 배치되는 그리드 절연판;을 포함하고, 상기 측판의 하부에는 상기 측판과 다른 재질로 형성되는 측벽 절연판이 결합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 측판에는 홈으로 형성되는 장착부가 마련되고, 상기 장착부에 상기 측벽 절연판이 끼움 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장착부에는 결합돌기가 다수개 형성되고, 상기 측벽 절연판에는 상기 결합돌기가 끼워지는 결합홀이 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측판은 BMC(Bulk Molding Compound) 재질로 형성되고, 상기 측벽 절연판은 GPO(Glass reinforced thermoset Polyester) 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측벽 절연판은 상기 측판의 사출 성형 시에 인서트되어 일체로 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장착부에는 상,하 양단부에 각각 톱니 형상의 제1 결합부가 형성되고, 상기 측벽 절연판의 상,하 양단부에는 상기 제1 결합부에 대응하도록 톱니 형상의 제2 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 결합부 및 제2 결합부는 각각 사각 톱니 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장착부에는 상,하 양단부에 각각 바 형태로 돌출되는 제3 결합부가 형성되고, 상기 측벽 절연판의 상,하 양단부에는 경사면을 갖는 제4 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 측벽 절연판은 단면이 사다리꼴 형태로 형성되고, 상기 제3 결합부는 상기 제4 결합부에 대응하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 각 실시예에 따른 직류 차단기에 의하면 아크 소호부에는 아크 슈트 박스의 내측면에 구비되는 절연 소재인 측판 외에 상기 측판의 재질과 다른 절연 재질로 구성되는 측벽 절연판이 구비되어 절연 성능이 향상된다.

여기서, 측벽 절연판은 GPO 재질로 형성되어 절연성이 우수하고 그을음 현상이 감소한다.

또한, 측벽 절연판은 GPO 재질로 형성되어 연소성이 우수하여 아크 소호작용을 촉진시킨다. 따라서, 아크 차단 성능이 향상된다.

즉, 접점부에서 아크 소호부로 이어지는 경로에 배치되는 측판의 표면에 측벽 절연판이 구비되어 절연성 및 아크 소호 성능이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 직류 차단기의 주요구성도이다.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 직류 차단기의 아크 소호부의 사시도, 절개사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기의 부분 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기에 적용되는 아크 소호부의 사시도이다.
도 6은 도 5의 아크 소호부의 절개사시도이다.
도 7은 도 5의 아크 소호부의 아크 슈트의 사시도이다.
도 8은 아크 슈트와 그리드 어셈블리의 조립도이다.
도 9는 그리드 어셈블리의 분해사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기에 적용되는 측판의 사시도이다.

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.

도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 직류 차단기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기의 부분 정면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기에 적용되는 아크 소호부의 사시도, 도 6은 도 5의 아크 소호부의 절개사시도, 도 7은 도 5의 아크 소호부의 아크 슈트의 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 외함(10)에 결합되고, 접점부의 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위한 아크 소호부(60)를 포함하는 직류 차단기에 있어서, 상기 아크 소호부(60)는, 상,하면부가 개방되는 아크 슈트 박스(66,67); 상기 아크 슈트 박스의 내부에 배치되는 다수개의 그리드 어셈블리(80);를 포함하고, 상기 그리드 어셈블리(80)는, 서로 마주하는 한 쌍의 측판(81); 상기 한 쌍의 측판(81) 사이에 배치되는 다수개의 그리드(95); 상기 다수개의 그리드(95) 사이사이에 배치되는 그리드 절연판(90);을 포함하고, 상기 측판(81)의 하부에는 상기 측판(81)과 다른 재질로 형성되는 측벽 절연판(101)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

도 4에 접점부 및 아크 소호부가 도시되어 있다.

접점부는 회로의 일단에 구비되는 고정접촉자(40), 회로의 타단에 구비되고 상기 고정접촉자(40)에 분리 또는 접촉되는 가동접촉자(55)를 포함한다.

아크 소호부(60)는 상기 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호시키기 위하여 마련되는 공간으로 아크 슈트 박스(66,67)를 포함한다.

접점부와 아크 소호부 사이에는 아크를 신장시켜 아크 소호부로 유도하기 위한 아크 구동부가 마련된다. 이러한 아크 구동부는 상기 고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)의 일측에 구비되는 코일 어셈블리, 상기 고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)의 타측에 배치되어 상기 코일 어셈블리에서 발생하는 자기력에 의해 자화되어 특정 방향으로 흐르는 자기장을 발생시키는 코어 부재를 포함할 수 있다. 다만, 도면상의 편의를 위하여 아크 구동부는 도시되어 있지 않다.

직류 차단기의 외함(10)은 상자 형태로 형성될 수 있다. 외함(10)은 절연재로 형성될 수 있다. 외함(10) 내부에는 구성품이 수납 장착된다. 이러한 구성품으로는 트립장치，개폐 장치，소호 장치 등이 포함된다.

개폐 장치(미도시)는 고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)를 작동시키는 기구이다. 개폐 장치는 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)에 접촉하는 닫힌 위치와 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리되는 개방 위치 사이에서 작동되도록 구동한다. 개폐 장치는 고정 기구, 투입 기구 및 가동부(50,55)와 고정부(40,44) 등을 포함할 수 있다.

트립 장치(미도시)는 회로상에 과전류 또는 단락전류와 같은 사 고전류가 흐를 때 이를 검출하여 개폐 장치가 구동하여 가동접촉자(55)를 고정접촉자(40)로부터 분리시켜 회로를 개방 위치로 동작하도록 하는 기구이다.

아크 소호부(60)는 가동접점(57)과 고정접점(42)의 상부에 배치되는 아크 슈트 박스(66,67) 내에 복수의 그리드(grid, 95)를 적층하여 구성되며，통전 중 개방 위치로 동작(예컨대 트립 동작 또는 수동 off 조작)시 가동접점(57)과 고정접점(42) 사이에서 발생하는 아크(arc)를 신속히 소멸시켜주는 기구이다. 접점부(42,57)와 소호부(90) 사이에는 아크를 아크 소호부(60)로 안내하기 위하여 아크 러너(30,35)가 마련된다.

한편, 아크가 신장되어 소호부(90)로 잘 안내되도록 아크 구동부가 마련된다.

통상적인 작동 상태에서는 개폐 장치에 의해 가동접촉자(55)가 회동하여 고정접촉자(40)에 접촉 또는 분리되고, 사고 전류의 발생 시에는 트립 장치에 의해 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리된다.

외함(10)의 내부에 설치되는 각 구성들에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

외함(10)의 일측에는 회로에 연결되는 터미널(20,25)이 구비된다. 터미널(20,25)은 상부 터미널(또는 제1 터미널)(20)과 하부 터미널(또는 제2 터미널)(25)로 구성될 수 있다. 상부 터미널(20)은 양극(+) 또는 음극(-)이 될 수 있다. 또한, 하부 터미널(25)은 양극(+) 또는 음극(-)이 될 수 있다. 여기서, 상부 터미널(20)과 하부 터미널(25)은 서로 상반된 극이 되도록 구성될 수 있다. 즉, 회로가 폐로될 때, 상부 터미널(20)은 양극(+)으로 구성되고 하부 터미널(25)은 음극(-)으로 구성되거나, 상부 터미널(20)은 음극(-)으로 구성되고 하부 터미널(25)은 양극(+)으로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 회로가 폐로될 때, 상부 터미널(20)에서 하부 터미널(25)의 방향으로 흐르는 전류가 발생하거나 하부 터미널(25)에서 상부 터미널(20)의 방향으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다.

아크 러너(30,35)가 마련된다. 아크 러너(30,35)는 고정접촉자(40) 측에 구비되는 고정부 아크 러너(30)와 가동접촉자(55) 측에 구비되는 가동부 아크 러너(35)로 구성될 수 있다. 고정부 아크 러너(30)는 고정접촉자(40)의 상부에 마련될 수 있다. 가동부 아크 러너(35)는 가동접촉자(55)의 상부에 마련될 수 있다.

고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)가 마련된다.

고정접촉자(40)는 전도성이 양호한 재료로 이루어진다. 고정접촉자(40)는 어느 하나의 터미널에 연결된다. 일례로, 고정접촉자(40)는 상부 터미널(20)에 연결된다. 고정접촉자(40)와 상부 터미널(20) 사이에는 고정부 연결 부재(44)가 구비될 수 있다. 연결 부재(44)는 전도성 있는 재료로 구성된다.

고정접촉자(40)에는 고정접점(42)이 구비된다. 고정접점(42)은 전기 전도도가 우수하고 내열성이 강한 소재로 이루어진다. 일례로, 고정접점(42)은 은-니켈 합금(AgNi, AgNiC 등)으로 형성될 수 있다.

가동접촉자(55)는 전도성이 양호한 재료로 이루어진다. 가동접촉자(55)는 어느 하나의 터미널에 연결된다. 일례로, 가동접촉자(55)는 하부 터미널(25)에 연결된다. 가동접촉자(55)와 하부 터미널(25) 사이에는 가동부 연결 부재(49)가 구비될 수 있다. 가동부 연결 부재(49)는 전도성 있는 재료로 구성된다. 가동부 연결 부재(49)와 가동접촉자(55) 사이에는 유연한 재료로 구성되어 휘어짐이 가능한 유연 부재(56, flexible element)가 구비될 수 있다.

가동접촉자(55)에는 가동접점(57)이 구비된다. 가동접점(57)은 전기 전도도가 우수하고 내열성이 강한 소재로 이루어진다. 일례로, 가동접점(57)은 은-니켈 합금(AgNi, AgNiC 등)으로 형성될 수 있다.

가동접촉자(55)는 가동자 지지부(50)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 가동접촉자(55)의 축부(58)는 가동자 지지부(50)의 회동홈(51)에 삽입 지지된다. 가동접촉자(55)는 축부(58)를 중심으로 회동하여 고정접촉자(40)에 접촉 또는 분리된다.

아크 소호부(60)가 마련된다. 아크 소호부(60)는 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위하여 마련된다. 아크 소호부(60)는 아크 슈트 박스(66,67)와 그리드 어셈블리(80)를 포함한다.

아크 소호부(60)는 도 5에 도시되어 있다. 도 6에는 아크 소호부(60)가 길이 방향을 따라 절개된 상태가 도시되어 있다. 도 7에는 아크 슈트 박스(66,67)의 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 그리드 어셈블리(80)가 아크 슈트 박스(66,67)에 결합되는 모습이 도시되어 있다. 도 9에는 그리드 어셈블이가 분해된 모습이 도시되어 있다.

아크 소호부(60)는 상하면이 개방된다. 아크 소호부(60)의 하부 개방면에서 인입된 아크 가스가 그리드 어셈블리(80)를 거쳐 상부 개방면으로 빠져나간다.

아크 소호부(60)의 내부에는 상부소호공간(62), 중간소호공간(63) 및 하부소호공간(64)이 마련된다. 여기서 상부소호공간(62)의 폭은 중간소호공간(63)이나 하부소호공간(64)의 폭보다 크게 형성된다. 즉, 아크는 하부소호공간(64)이나 중간소호공간(63)보다 상부소호공간(62)에서 확산되어 배기된다.

상부소호공간(62)은 상부절연격판(100)에 의해 다수개의 소호격실로 나누어진다. 예를 들면, 도 5에는 상부소호공간(62)이 5개의 소호격실로 나누어진 것이 도시되어 있다. 이러한, 소호격실의 갯수는 전류용량이나 아크의 세기 및 길이 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

아크 소호부(60)의 외함이 되는 아크 슈트 박스(66,67)는 다수개로 분리된 부분체가 결합된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 아크 슈트 박스(66,67)는 측면부재(66) 한 쌍과, 중간부재(67) 한 쌍으로 구분되는 4개의 부재로 구성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 측면부재(66)는 서로 대칭을 이루도록 배치되고, 한 쌍의 중간부재(67) 또한 서로 대칭을 이루도록 배치된다.

측면부재(66)에는 상부소호공간(62)과 하부소호공간(64)의 사이에 경사 형성되는 제1안착부(68)가 마련된다. 제1안착부(68)에는 상부절연격판(100)의 상부격벽이 얹혀 지지된다.

측면부재(66)의 하부에는 제1단턱부(70)가 형성된다. 그리드 어셈블리(80)는 제1단턱부(70)에 얹혀서 지지된다.

중간부재(67)에는 상부소호공간(62)과 하부소호공간(64)의 사이에 경사 형성되는 제2안착부(69)가 마련된다. 제2안착부(69)에는 상부절연격판(100)의 상부격벽이 얹혀 지지된다.

중간부재(67)의 하부에는 제2단턱부(71)가 형성된다. 그리드 어셈블리(80)는 제2단턱부(71)에 얹혀서 지지된다.

측면부재(66)와 중간부재(67)가 결합되면, 제1안착부(68)는 제2안착부(69)에 연결되고, 제1단턱부(70)는 제2단턱부(71)에 연결된다.

그리드 어셈블리(80)가 마련된다. 그리드 어셈블리(80)는 한 쌍의 측판(81), 다수의 그리드(95), 다수의 그리드 절연판(90), 상부절연격판(100)을 포함한다. 여기서, 상부절연격판(100)은 선택적으로 그리드 어셈블리(80)의 일측에 배치되거나 배치되지 않을 수 있다.

측판(81)은 아크 소호부(60)에서 중간부와 하부에 걸쳐 배치된다. 즉, 측판(81)은 중간소호공간(63)과 하부소호공간(64)에 걸쳐 배치된다. 측판(81)은 아크 슈트 박스(66,67)의 단턱부(70,71)에 지지된다.

측판(81)은 측면에서 볼때, 계단 형태로 형성된다. 즉, 측판(81)은 중간소호공간(63)에 배치되는 벽부와 하부소호공간(64)에 배치되고 벽부로부터 돌출되는 받침부(82)로 구분된다.

측판(81)의 하부에는 단턱으로 돌출되는 받침부(82)가 마련된다. 그리드(95), 그리드 절연판(90), 상부절연격판(100)은 측판(81)에 결합될 때 받침부(82)에 얹혀 지지된다.

측판(81)의 벽부에는 길이방향(상하방향)을 따라 삽입홈부(83)가 다수개 형성된다. 삽입홈부(83)는 받침부(82)의 상면에까지 이어진다. 즉, 삽입홈부(83)는 'ㄱ'자 혹은 'ㄴ'자 형태로 형성된다. 삽입홈부(83)에는 그리드(95)와 그리드 절연판(90)이 겹쳐진 상태로 또는 그리드(95)와 상부절연격판(100)이 겹쳐진 상태로 장착된다.

측판(81)의 받침부(82)에는 내측면부에 장착부(84)가 홈으로 형성된다. 장착부(84)는 받침부(82)의 폭 방향을 따라 형성된다.

장착부(84)에는 결합돌기(85)가 형성된다.

측판(81)은 절연 재질로 형성된다. 예를 들어, 측판(81)은 BMC(Bulk Molding Compound) 재질로 형성된다.

측벽 절연판(86)이 마련된다. 측벽 절연판(86)은 평판으로 형성될 수 있다. 측벽 절연판(86)은 측판(81)의 장착부(84)에 결합된다. 측벽 절연판(86)에는 결합홀(87)이 다수 형성된다. 측벽 절연판(86)의 결합홀(87)에 측판(81) 장착부(84)의 결합돌기(85)가 끼워짐으로써 측벽 절연판(86)은 측판(81)에 고정된다.

측벽 절연판(86)은 절연 소재로 형성된다. 이때, 측벽 절연판(86)은 측판(81)과는 다른 재질로 형성된다. 예를 들어, 측벽 절연판(86)은 GPO-3 (Glass reinforced thermoset Polyester) 재질로 형성될 수 있다.

여기서, GPO-3는 유리 강화 열경화성 폴리 에스테르 소재이다. GPO-3 소재는 강하고 뻣뻣하며 치수 안정성이 있으며 내 충격성이 있다. 또한, GPO-3 재료는 또한 화염, 아크 및 트랙 저항을 포함한 우수한 전기적 특성을 가지고 있다. 특히, 절연 및 연소성이 우수하여 연소시 그을음의 발생이 작고 휘발성이 있어 연소시 가스 발생이 잘 이루어진다.

측벽 절연판(86)은 측판(81)의 제조시에 일체로 제조될 수 있다. 예를 들어,사출 성형 방법에 의해 측벽 절연판(86)이 측판(81)에 결합된 상태로 제작될 수 있다.

그리드(95)는 평판으로 형성될 수 있다. 그리드(95)는 철판 등의 금속 재질로 제작된다. 그리드(95)의 하부에는 'V'자형 홈 또는 'U'자형 홈 등으로 형성되는 유도부(96)가 형성된다. 그리드(95)는 아크를 흡인하고 분할한다.

그리드 절연판(90)이 마련된다. 그리드 절연판(90)의 하부에는 'ㄷ'자형 형태의 절개부(92)가 형성된다. 절개부(92)는 유도부(96)보다 크게 형성된다. 따라서, 그리드(95)와 그리드 절연판(90)이 포개어졌을때, 유도부(96)가 노출될 수 있다.

그리드 절연판(90)에는 간격유지돌기(91)가 복수 개 돌출 형성된다. 간격유지돌기(91)는 인접하는 그리드(95) 및 그리드 절연판(90)과 소정 간격을 유지하기 위하여 구비된다.

그리드 절연판(90)은 그리드(95)와 접하여 일체로 삽입홈부(83)에 삽입 장착된다.

상부절연격판(100)이 마련된다. 상부절연격판(100)은 상부격벽(101)과 하부격벽(102)으로 구분될 수 있다. 여기서, 상부격벽(101)은 아크 슈트 박스(66,67)의 상부소호공간(62)에 놓여지고, 하부격벽(102)은 아크 슈트 박스(66,67)의 중간소호공간(63) 및 하부소호공간(64)에 놓여진다. 상부격벽(101)은 각 소호격실을 나눈다.

상부격벽(101)은 하부격벽(102)보다 폭이 크게(넓게) 형성된다. 따라서, 상부격벽(101)은 양 측면부가 하부격벽(102)보다 돌출된다. 상부격벽(101)의 측면부는 아크 슈트 박스(66,67)의 형상에 대응하여 형성된다.

하부격벽(102)의 하부에는 'ㄷ'자형 형태의 절개부(107)가 형성된다. 절개부(107)를 통해 유도부(96)가 노출될 수 있다.

하부격벽(102)에는 간격유지돌기(106)가 복수 개 돌출 형성된다. 간격유지돌기(91)는 인접하는 그리드(95) 및 그리드 절연판(90)과 소정 간격을 유지하기 위하여 구비된다.

<제2 실시예>

도 10을 참조하여 제2 실시예를 살펴보기로 한다. 이번 실시예에서는 측판(81)과 측벽 절연판(86)의 구성이 이전 실시예와 다르게 변형되어 있다. 따라서, 측판(81)과 측벽 절연판(86)만 도시되어 있다. 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예를 따른다.

측판(81)은 측면에서 볼때, 계단 형태로 형성되어, 중간소호공간(63)에 배치되는 벽부와 하부소호공간(64)에 배치되고 벽부로부터 돌출되는 받침부(82)로 구분된다.

측판(81)의 하부에는 단턱으로 돌출되는 받침부(82)가 마련되어, 그리드(95), 그리드 절연판(90), 상부절연격판(100)이 측판(81)에 결합될 때 받침부(82)에 얹혀 지지된다.

측판(81)의 벽부에는 길이방향(상하방향)을 따라 삽입홈부(83)가 다수개 형성되고, 삽입홈부(83)는 받침부(82)의 상면에까지 이어진다. 즉, 삽입홈부(83)는 'ㄱ'자 혹은 'ㄴ'자 형태로 형성된다. 삽입홈부(83)에는 그리드(95)와 그리드 절연판(90)이 겹쳐진 상태로 또는 그리드(95)와 상부절연격판(100)이 겹쳐진 상태로 장착된다.

측판(81)의 받침부(82)에는 내측면부에 장착부(84)가 홈으로 형성된다. 장착부(84)는 받침부(82)의 폭 방향을 따라 형성된다. 장착부(84)에는 상,하 양단부에 제1 결합부(84a)가 형성된다. 상기 제1 결합부(84a)는 받침부(82)의 측면을 형성하는 모서리 부분에 사각 톱니 형상으로 복수 개 형성될 수 있다.

측벽 절연판(86)이 마련된다. 측벽 절연판(86)은 평판으로 형성될 수 있다. 측벽 절연판(86)은 측판(81)의 장착부(84)에 결합된다. 측벽 절연판(86)에는 상,하 양단부에 제2 결합부(88)가 형성된다. 상기 제2 결합부(88)는 측벽 절연판(86)의 상,하 양단부에 사각 톱니 형상으로 복수 개 형성될 수 있다. 측판(81) 장착부(84)의 제1 결합부(84a)에 측벽 절연판(86)의 제2 결합부(88)가 억지 끼움 결합됨으로써 측벽 절연판(86)은 측판(81)에 고정된다.

측벽 절연판(86)은 절연 소재로 형성된다. 이때, 측벽 절연판(86)은 측판(81)과는 다른 재질로 형성된다. 예를 들어, 측벽 절연판(86)은 GPO-3 (Glass reinforced thermoset Polyester) 재질로 형성될 수 있다.

여기서, GPO-3는 유리 강화 열경화성 폴리 에스테르 소재이다. GPO-3 소재는 강하고 뻣뻣하며 치수 안정성이 있으며 내 충격성이 있다. 또한, GPO-3 재료는 또한 화염, 아크 및 트랙 저항을 포함한 우수한 전기적 특성을 가지고 있다. 특히, 절연 및 연소성이 우수하여 연소시 그을음의 발생이 작고 휘발성이 있어 연소시 가스 발생이 잘 이루어진다. 따라서, 차단시 발생하는 아크에 대해 절연성이 우수하고 연소 가스에 의한 소호 성능이 향상된다.

<제3 실시예>

도 11을 참조하여 제3 실시예를 살펴보기로 한다. 이번 실시예에서는 측판(81)과 측벽 절연판(86)의 구성이 제1 실시예와 다르게 변형되어 있다. 따라서, 측판(81)과 측벽 절연판(86)만 도시되어 있다. 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예를 따른다.

측판(81)은 측면에서 볼때, 계단 형태로 형성되어, 중간소호공간(63)에 배치되는 벽부와 하부소호공간(64)에 배치되고 벽부로부터 돌출되는 받침부(82)로 구분된다.

측판(81)의 하부에는 단턱으로 돌출되는 받침부(82)가 마련되어, 그리드(95), 그리드 절연판(90), 상부절연격판(100)이 측판(81)에 결합될 때 받침부(82)에 얹혀 지지된다.

측판(81)의 벽부에는 길이방향(상하방향)을 따라 삽입홈부(83)가 다수개 형성되고, 삽입홈부(83)는 받침부(82)의 상면에까지 이어진다. 즉, 삽입홈부(83)는 'ㄱ'자 혹은 'ㄴ'자 형태로 형성된다. 삽입홈부(83)에는 그리드(95)와 그리드 절연판(90)이 겹쳐진 상태로 또는 그리드(95)와 상부절연격판(100)이 겹쳐진 상태로 장착된다.

측판(81)의 받침부(82)에는 내측면부에 장착부(84)가 홈으로 형성된다. 장착부(84)는 받침부(82)의 폭 방향을 따라 형성된다. 장착부(84)에는 상,하 양단부에 제3 결합부(84b)가 형성된다. 상기 제3 결합부(84b)는 받침부(82)의 측면을 형성하는 상,하부 모서리 부분에 각각 돌출되는 바 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 제3 결합부(84b)는 돌출된 상면 사이의 길이가 저면 사이의 길이보다 짧게 형성된다. 따라서, 측면에서 보았을 때, 장착부(84)는 사다리꼴 형태의 홈으로 형성된다.

측벽 절연판(86)이 마련된다. 측벽 절연판(86)은 평판으로 형성될 수 있다. 측벽 절연판(86)은 측판(81)의 장착부(84)에 결합된다. 측벽 절연판(86)에는 상,하 양단부에 제4 결합부(89)가 형성된다. 상기 제4 결합부(89)는 측벽 절연판(86)의 상,하 양단부에 경사면 형상으로 형성된다. 따라서, 측면에서 보았을 때, 측벽 절연판(86)은 사다리꼴 형태로 형성된다.

측판(81) 장착부(84)의 제3 결합부(84b)에 측벽 절연판(86)의 제4 결합부(89)가 끼워짐으로써 측벽 절연판(86)은 측판(81)에 고정된다.

측벽 절연판(86)은 절연 소재로 형성된다. 이때, 측벽 절연판(86)은 측판(81)과는 다른 재질로 형성된다. 예를 들어, 측벽 절연판(86)은 GPO-3 (Glass reinforced thermoset Polyester) 재질로 형성될 수 있다.

여기서, GPO-3는 유리 강화 열경화성 폴리 에스테르 소재이다. GPO-3 소재는 강하고 뻣뻣하며 치수 안정성이 있으며 내 충격성이 있다. 또한, GPO-3 재료는 또한 화염, 아크 및 트랙 저항을 포함한 우수한 전기적 특성을 가지고 있다. 특히, 절연 및 연소성이 우수하여 연소시 그을음의 발생이 작고 휘발성이 있어 연소시 가스 발생이 잘 이루어진다. 따라서, 차단시 발생하는 아크에 대해 절연성이 우수하고 연소 가스에 의한 소호 성능이 향상된다.

본 발명의 각 실시예에 따른 직류 차단기에 의하면 아크 소호부에는 아크 슈트 박스의 내측면에 구비되는 절연 소재인 측판 외에 상기 측판의 재질과 다른 절연 재질로 구성되는 측벽 절연판이 구비되어 절연 성능이 향상된다.

여기서, 측벽 절연판은 GPO 재질로 형성되어 절연성이 우수하고 그을음 현상이 감소한다.

또한, 측벽 절연판은 GPO 재질로 형성되어 연소성이 우수하여 아크 소호작용을 촉진시킨다. 따라서, 아크 차단 성능이 향상된다.

즉, 접점부에서 아크 소호부로 이어지는 경로에 배치되는 측판의 표면에 측벽 절연판이 구비되어 절연성 및 아크 소호 성능이 향상된다.

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.

10 외함 20, 25 상부,하부 터미널
30,35 아크 러너 40 고정접촉자
50 가동부 55 가동접촉자
60 아크 소호부 62 상부 소호공간
63 중간 소호공간 64 하부 소호공간
66 측면부재 67 중간부재
80 그리드 어셈블리 81 측판
84 장착부 84a 제1 결합부
84b 제3 결합부 85 결합돌기
86 측벽 절연판 87 결합홈
88 제2 결합부 89 제4 결합부
90 그리드 절연판 92 절개부
95 그리드 100 상부절연격판
101 상부격벽 102 하부격벽

Claims (9)

1. 외함에 결합되고, 접점부의 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위한 아크 소호부를 포함하는 직류 차단기에 있어서,
   상기 아크 소호부는,
   상,하면부가 개방되는 아크 슈트 박스;
   상기 아크 슈트 박스의 내부에 배치되는 다수개의 그리드 어셈블리;를 포함하고,
   상기 그리드 어셈블리는,
   서로 마주하는 한 쌍의 측판;
   상기 한 쌍의 측판 사이에 배치되는 다수개의 그리드;
   상기 다수개의 그리드 사이사이에 배치되는 그리드 절연판;을 포함하고,
   상기 측판의 하부에는 측벽 절연판이 구비되고,
   상기 측판은 BMC(Bulk Molding Compound) 재질로 형성되고, 상기 측벽 절연판은 GPO(Glass reinforced thermoset Polyester) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
2. 제1항에 있어서, 상기 측판에는 홈으로 형성되는 장착부가 마련되고, 상기 장착부에 상기 측벽 절연판이 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
3. 제2항에 있어서, 상기 장착부에는 결합돌기가 다수개 형성되고, 상기 측벽 절연판에는 상기 결합돌기가 끼워지는 결합홀이 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 측벽 절연판은 상기 측판의 사출 성형 시에 인서트되어 일체로 제조되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
6. 제2항에 있어서, 상기 장착부에는 상,하 양단부에 각각 톱니 형상의 제1 결합부가 형성되고, 상기 측벽 절연판의 상,하 양단부에는 상기 제1 결합부에 대응하도록 톱니 형상의 제2 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 결합부 및 제2 결합부는 각각 사각 톱니 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
8. 제2항에 있어서, 상기 장착부에는 상,하 양단부에 각각 바 형태로 돌출되는 제3 결합부가 형성되고, 상기 측벽 절연판의 상,하 양단부에는 경사면을 갖는 제4 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
9. 제8항에 있어서, 상기 측벽 절연판은 단면이 사다리꼴 형태로 형성되고, 상기 제3 결합부는 상기 제4 결합부에 대응하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
   
   
   
   
   
   

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