KR102627433B1 - 차단기 - Google Patents

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KR102627433B1
KR102627433B1 KR1020210145278A KR20210145278A KR102627433B1 KR 102627433 B1 KR102627433 B1 KR 102627433B1 KR 1020210145278 A KR1020210145278 A KR 1020210145278A KR 20210145278 A KR20210145278 A KR 20210145278A KR 102627433 B1 KR102627433 B1 KR 102627433B1
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신동규
김영수
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에이치디현대일렉트릭 주식회사
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
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    • H01H9/04—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof casings
    • H01H9/047—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof casings provided with venting means

Abstract

본 발명은 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차단기는 외함;과, 상기 외함에 고정되는 고정전극;과, 상기 고정전극에 대하여 이동되게 구비되는 가동전극;과, 상기 외함에 구비되는 적어도 하나 이상의 그리드; 및 상기 외함에서 상기 그리드의 상부에 배치되는 커버부재;를 포함하고, 상기 커버부재는, 분할형일 수 있다.

Description

차단기{CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 차단기에 관한 것이다.
차단기는 회로의 고장으로 인해 큰 단락전류가 발생한 경우 단락전류를 제거하여 선로 및 인명을 보호하는 기기이다.
이러한 차단기의 일종인 기중차단기의 소호장치는 공기를 절연/소호 매질로 사용하여 차단 동작시 발생하는 아크를 소호할 수 있도록 구성될 수 있다.
가동전극과 고정전극에 단락 전류가 흐르게 되면 가동전극과 고정전극 사이에 아크(Arc)가 발생하게 되는데 이때 발생한 아크는 로렌츠 힘과 유체의 압력 구배에 의하여 몰드 케이스 내부에 존재하는 그리드나 몰드 케이스에 구비된 배기구 쪽으로 이동하게 된다.
그리드는 아크를 다수의 아크로 분할하는 역할을 하며, 이때 아크 전압은 급격히 상승하게 된다.
이와 같이 차단기의 소호장치는 고온 및 고압의 환경에 노출되므로 차단기의 소호장치를 금속 재질(예를 들면, 철)의 커버로 덮어 장치 및 인명을 보호하게 된다.
그러나 금속 재질의 커버는 전기적 도전성이 우수하기 때문에 차단 동작시에 그리드에 의해 원만히 분할되지 않은 아크가 흐를 수 있다는 문제가 있다.
아크가 원만히 분할되지 않고, 커버를 따라 흐르게 되면 차단기의 차단 성능이 저하될 수 있다는 문제가 있다.
KR 20-1989-0001526 U (1989.03.18)
본 발명은 아크 전압을 상승시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 한류 성능 및 재점호 성능을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차단기는, 상기 외함에 고정된 고정전극; 상기 고정전극에 대하여 이동 가능하게 구비된 가동전극; 상기 외함 내에 구비된 적어도 하나 이상의 그리드; 및 상기 외함에서 상기 그리드로부터 이격되어 배치된 커버부재를 포함하고, 상기 커버부재는, 상기 외함에 고정된 제1 커버부재; 및 상기 제1 커버부재와 이격되어 상기 외함에 고정된 제2 커버부재를 포함하고, 상기 제1 커버부재와 상기 제2 커버부재는 상기 외함 상에서 서로 비연속되게 나란히 배치될 수 있다.
삭제
삭제
또한, 상기 제1 커버부재는, 관통구멍인 제1 배출구멍;을 포함하고, 상기 제2 커버부재는, 관통구멍인 제2 배출구멍;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 커버부재는, 상기 제2 커버부재 방향으로 연장된 제1 돌출부;를 포함하고, 상기 제2 커버부재는, 상기 제1 커버부재 방향으로 연장된 제2 돌출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버부재에 결합되는 절연부재;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연부재는, 상기 제1 배출구멍 및 상기 제2 배출구멍과 대향하는 관통구멍인 제3 배출구멍;을 포함하고, 상기 제3 배출구멍은, 복수로 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 아크 전압이 상승될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 한류 성능 및 재점호 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 통상의 차단기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차단기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버부재의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연부재의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연부재가 커버부재에 결합된 상태의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재에 절연부재가 결합된 상태의 평면도이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하 첨부된 도면에 도시된 X축은 그리드의 적층 방향에 평행한 방향이고, Y축 및 Z축은 X축에 수직한 방향이다.
도 1은 통상의 차단기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서 보이듯, 통상의 차단기는 외관을 형성하는 외함(10), 상기 외함(10)에 고정된 고정전극(20), 상기 고정전극(20)에 대하여 이동하게 구비되는 가동전극(30), 상기 가동전극(30)과 고정전극(20) 사이의 아크(A) 발생 경로에 구비되는 적어도 하나 이상의 그리드(40) 및 상기 그리드(40)의 +Y 방향으로 상부에 배치되는 커버(50)를 포함할 수 있다.
상기 고정전극(20)과 가동전극(30) 사이에 발생한 아크(A)는 로렌츠 힘과 유체 압력 구배에 의해 복수의 그리드(40)에 유입되어 분할될 수 있다.
복수의 상기 그리드(40)는 아크(A) 발생 경로 상에 X축에 평행한 방향으로 상호 이격되어 배치될 수 있다.
가동전극(30)의 개극 동작이 완료되면 가동전극(30) 측의 아크(A)가 커버(50)까지 연결되고, 고정전극(20) 측의 아크(A)도 커버(50)까지 연결되며, 도 1에 도시된 것과 같은 아크(A)의 경로가 형성될 수 있다.
이러한 아크(A) 경로가 형성되면 아크(A)가 그리드(40)에 의해 온전히 분할되지 못하게 되는 것이기 때문에 충분한 아크 전압이 발생되기 어렵다. 아크 전압이 상승되지 못하면 차단기의 한류 성능이 떨어지고, 재점호 발생 확률이 커진다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차단기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차단기는 외함(110), 상기 외함(110)에 고정되는 고정전극(120), 상기 고정전극(120)에 대하여 이동되게 구비되는 가동전극, 상기 외함(110)에 구비되는 적어도 하나 이상의 그리드 및 상기 외함(110)에서 상기 그리드의 상부에 배치되는 커버부재(150)를 포함할 수 있다.
외함(110)은 상기 가동전극(130), 상기 고정전극(120), 상기 그리드(140) 및 상기 커버부재(150)를 수용하는 수용공간(110a)을 포함할 수 있다. 상기 외함(110)의 내부에는 전술한 소호부 이외의 다른 구성 요소들이 추가로 배치될 수도 있다.
가동전극(130)은 외함(110) 내에서 고정전극(120)에 대하여 이동되게 구비될 수 있고, 상기 고정전극(120)에 접촉 또는 비접촉할 수 있다.
그리드(140)는 아크(A) 발생 경로상에 복수로 구비될 수 있고, X축에 평행한 방향으로 상호 이격되어 배치될 수 있다. 가동전극(130)과 고정전극(120) 사이에 발생한 아크(A)는 로렌츠 힘과 유체 압력 구배에 의해 그리드(140)에 유입될 수 있다.
커버부재(150)는 아크(A)에 의해 고온 및 고압의 환경에 노출될 수 있는 차단기를 보호하는 역할을 한다. 상기 커버부재(150)는 그리드(140)보다 +Y 방향으로 상부에 존재할 수 있다. 또한 상기 커버부재(150)는 복수의 그리드(140)를 덮도록 상기 외함(110)에 고정될 수 있다.
상기 커버부재(150)는 볼트(미도시) 등에 의해 외함(110)에 고정될 수도 있고, 용접될 수도 있으나 커버부재(150)를 외함(110)에 결합하는 방법은 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 차단기의 사양 등에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다. 다만, 상기 커버부재(150)는 그리드(140)의 상부로부터 +Y축 방향으로 일정거리 이격되고, X축에 평행한 방향으로 그 양측 단부가 그리드(140)의 외부에 존재하도록 외함(110) 내에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 커버부재(150)는 분할형으로 구비될 수 있다. 상기 커버부재(150)는 X축에 평행한 방향으로 비연속되며, 상기 커버부재(150)가 상기 그리드(140)와 대향하는 영역에는 적어도 하나 이상의 상기 커버부재(150) 절단면이 존재할 수 있다. 상기 절단면은 커버부재(150)가 X축에 평행한 방향으로 비연속되게 함으로써, 아크(A)에 의한 전기적 토통을 차단하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버부재(150)의 평면도이다.
도 3에서 보이듯, 커버부재(150)는 외함(도 2의 110)에서 고정전극(도 2의 120)의 상부에 배치되는 제1 커버부재(151) 및 상기 외함(도 2의 110)에서 상기 제1 커버부재(151)와 이격되는 제2 커버부재(152)를 포함할 수 있다.
다만 필요에 따라서는 상기 커버부재(150)는 제3 커버부재(미도시), 제4 커버부재(미도시) 등 더 많은 개수로 분할될 수도 있다.
상기 제1 커버부재(151)와 상기 제2 커버부재(152)의 단부는 상호 이격될 수 있다. 이에 의해 상기 제1 커버부재(151)와 상기 제2 커버부재(152)는 서로 비연속될 수 있다. 상기 제1 커버부재(151)와 상기 제2 커버부재(152)의 이격거리(d)는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 차단기의 규격 등을 고려하여 적절히 선택되어 적용될 수 있다.
상기 제1 커버부재(151)가 상기 제2 커버부재(152)와 비대면하는 영역은 외함(도 2의 110)에 고정될 수 있고, 상기 제2 커버부재(152)가 상기 제1 커버부재(151)와 비대면하는 영역은 외함(도 2의 110)에 고정될 수 있다. 상기 제1 커버부재(151) 및 상기 제2 커버부재(152)를 외함(도 2의 110)에 고정하는 방법은 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 상기 제1 커버부재(151) 및 상기 제2 커버부재(152)를 상기 외함(도 2의 110) 상에 고정시킬 수 있는 구조면 충분하다.
제1 커버부재(151)와 제2 커버부재(152)에 따르면 아크(도 2의 A)가 커버부재를 따라 연속적으로 도통되지 않으므로 아크 전압이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이에 따르면 한류 성능을 향상시킬 수 있고, 재점호 발생 확률을 저감시킬 수 있다. 재점호 성능 향상은 전류영점에서 재점호가 일어나는 확률을 저감시키는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 커버부재(151)는 관통구멍인 제1 배출구멍을 포함할 수 있다. 상기 제1 배출구멍은 아크(도 2의 A)가 배출되는 통로가 될 수 있다.
상기 제2 커버부재(152)도 관통구멍인 제2 배출구멍을 포함할 수 있다. 상기 제2 배출구멍 또한 아크(도 2의 A)가 배출되는 통로가 될 수 있다.
제1 커버부재(151)와 제2 커버부재(152) 사이에 이격거리(d)가 존재하면 상기 제1 커버부재(151)와 상기 제2 커버부재(152) 사이에 또 다른 관통구멍인 제3 배출구멍(153)을 형성할 수 있다. 이에 따르면 제3 배출구멍을 통해서도 아크(도 2의 A)를 신속하고 용이하게 배출할 수 있다.
제1 커버부재(151) 및 제2 커버부재(152)에는 외함(도 2의 110)에 고정을 용이하게 하기 위한 결합구멍(154)이 구비될 수 있다. 상기 결합구멍(154)은 고정을 위한 볼트(미도시) 등의 고정부재가 관통하는 통로가 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재(150)의 평면도이다.
도 4에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재(150)의 제1 커버부재(151)는 +X 방향 즉, 제2 커버부재(152) 방향으로 돌출된 제1 돌출부(151b)를 포함할 수 있고, 제2 커버부재(152)는 -X 방향 즉, 제1 커버부재(151) 방향으로 돌출된 제2 돌출부(152b)를 포함할 수 있다.
제1 커버부재(151)의 제1 돌출부(151b)와 대향하는 제2 커버부재(152)의 단부는 상기 제1 돌출부(151b)와 이격될 수 있고, 제2 커버부재(152)의 제2 돌출부(152b)와 대향하는 제1 커버부재(151)의 단부는 상기 제2 돌출부(152b)와 이격될 수 있다. 제1 돌출부(151b)와 제2 돌출부(152b)는 +X 방향으로 서로 다른 레벨 상에 존재할 수 있다.
상기 제1 커버부재(151)는 제1 배출구멍(151a)을 가질 수 있고, 상기 제2 커버부재(152)는 제2 배출구멍(152a)을 가질 수 있으며, 상기 제1 커버부재(151) 및 상기 제2 커버부재(152)가 상호 이격됨에 의하여 제3 배출구멍(153)이 형성될 수 있다. 상기 제1,2,3 배출구멍(151a,152a,153)은 아크(도 2의 A)가 배출되는 통로가 될 수 있다.
상기 제1 커버부재(151) 및 상기 제2 커버부재(152) 각각에 형성된 결합구멍은 전술한 볼트(미도시) 등의 고정부재가 관통하는 통로가 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재(150)의 평면도이다.
도 5에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 제1 커버부재(151)는 제2 커버부재(152)와 대향하는 면이 제1 직선부(151c)로 구비될 수 있고, 제2 커버부재(152)는 제1 커버부재(151)와 대향하는 면이 제2 직선부(152c)로 구비될 수 있다. 상기 제1 직선부(151c) 및 제2 직선부(152c)는 Z축에 평행할 수 있다. 따라서 제1 커버부재(151)와 제2 커버부재(152)의 이격거리(d)도 Z축 방향으로 동일한 값을 가질 수 있다.
이에 따르면 제1 커버부재(151)와 제2 커버부재(152) 사이에 아크(도 2의 A)가 배출되는 통로의 면적을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다. 제1 커버부재(151)와 제2 커버부재(152)의 이격거리(d)는 아크(도 2의 A)의 특성을 고려하여 적절히 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연부재(160)의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연부재(160)가 커버부재(150)에 결합된 상태의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 커버부재(150)에 절연부재(160)가 결합된 상태의 평면도이다.
도 6 내지 도 8에서 보이듯, 상기 절연부재(160)는 상기 커버부재(도 5의 150)에 결합될 수 있다. 상기 절연부재(160)는 전기적 절연재를 포함한 재질로 구비될 수 있고, 결합구멍(도 5의 154)에 대향하는 위치에 절연부재 결합구멍(162)을 포함할 수 있다.
커버부재(도 5의 150)의 결합구멍(도 5의 154)과 절연부재 결합구멍(162)을 마주보게 한 상태에서 볼트(미도시) 등의 결합부재를 통과시켜 커버부재(도 5의 150)와 절연부재(160)를 외함(도 2의 110)에 고정할 수 있다.
상기 절연부재(160)는 커버부재(도 5의 150)에 볼트(미도시) 등에 의해 결합되거나 용접, 접착제 등에 의해 결합될 수도 있다. 또는 상기 절연부재(160)와 커버부재(도 5의 150)의 특별한 결합 조치없이 상기 커버부재(도 5의 150)가 외함(도 2의 110)에 고정됨에 의하여 상기 커버부재(도 5의 150)가 절연부재(160)와 자연적으로 결합되게 하는 구조를 취할수도 있다.
상기 절연부재(160)는 제1,2,3 배출구멍(도 4의 151a,152a,153)에 대향하는 위치에 절연부재 배출구멍(161)을 포함할 수 있다. 상기 절연부재 배출구멍(161)은 제1,2,3 배출구멍(도 4의 151a,152a,153)에 일대일 대응되도록 복수로 구비될 수 있다. 상기 절연부재 배출구멍(161)은 아크(도 2의 A)가 배출되는 통로가 될 수 있다.
상기 절연부재(160)는 그리드(도 2의 140)와 마주보도록 상기 커버부재(도 5의 150)에 결합될 수 있다.
이에 따르면 커버부재(도 5의 150)의 강성을 확보함과 동시에 아크(도 2의 A)가 커버부재(도 5의 150)에 전기적으로 도통되는 것을 최소화 또는 방지할 수 있고, 아크 한류 성능을 향상시킬 수 있으며, 재점호 발생 확률을 저감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
110 : 외함 120 : 고정전극
130 : 가동전극 140 : 그리드
150 : 커버부재 151 : 제1 커버부재
152 : 제2 커버부재 153 : 제3 배출구멍
154 : 결합구멍 160 : 절연부재

Claims (6)

  1. 외함;
    상기 외함에 고정된 고정전극;
    상기 고정전극에 대하여 이동 가능하게 구비된 가동전극;
    상기 외함 내에 구비된 적어도 하나 이상의 그리드; 및
    상기 외함에서 상기 그리드로부터 이격되어 배치된 커버부재
    를 포함하고,
    상기 커버부재는,
    상기 외함에 고정된 제1 커버부재; 및
    상기 제1 커버부재와 이격되어 상기 외함에 고정된 제2 커버부재
    를 포함하고,
    상기 제1 커버부재와 상기 제2 커버부재는 상기 외함 상에서 서로 비연속되게 나란히 배치된 차단기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버부재는, 관통구멍인 제1 배출구멍을 포함하고,
    상기 제2 커버부재는, 관통구멍인 제2 배출구멍을 포함하는 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커버부재는,
    상기 제2 커버부재 방향으로 연장된 제1 돌출부;를 포함하고,
    상기 제2 커버부재는,
    상기 제1 커버부재 방향으로 연장된 제2 돌출부;를 포함하는 차단기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 커버부재에 결합되는 절연부재;
    를 더 포함하는 차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 제1 배출구멍 및 상기 제2 배출구멍과 대향하는 관통구멍인 제3 배출구멍;을 포함하고,
    상기 제3 배출구멍은,
    복수로 구비되는 차단기.

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