KR19980087040A - 발전기 회로 차단기 - Google Patents
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Abstract
발전기 회로 차단기는 아크 생성(arcing) 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하기 위한 동기(synchronization) 수단을 포함한다. 이러한 동기 수단은 일단부가 고정 접촉편에 대해 힌지식으로 되어 있고 일차적으로는 이동 주접촉자와 함께 이동하고 이차적으로는 스프링에 의해 이동 아크 생성 접촉자와 함께 이동하는 레버와, 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 가지며 이동 아크 생성 접촉자의 이동을 막거나 보장하는 트리거(trigger) 부재용 활주 지지체로서 역할하는 램프를 포함한다. 이러한 구조는 이동 접촉자들이 간단한 단일 방식으로 기계적으로 동기화될 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 튜브형 고정 주접촉자와, 튜브형 고정 주접촉자에 대해 종축 방향으로 이동하는 튜브형 이동 접촉자와, 아크 생성(arcing) 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하도록 역할하는 동기 수단을 포함하며, 주접촉자들은 고정 아크 생성 접촉자와 고정 아크 생성 접촉자에 대해 상기 종축 방향으로 이동하는 이동 아크 생성 접촉자를 갖는 진공 또는 가스 병(bottle)이 내부에 배치된 공간을 한정하는 발전기 회로 차단기에 관한 것이다.
이러한 회로 차단기는 대체로 발전소 내의 발전기와 전력 공급선에 연결된 변압기 사이에 위치된다.
공지된 방식으로, 주접촉자들은 과도하게 가열되지 않고 높은 공칭 전류를 견딜 수 있도록 충분히 크기가 크다. 주접촉자들은 비교적 큰 공간을 한정하는데, 이러한 큰 공간은 상기 공간 내에 위치된 작은 크기의 병에 비해 가스 압력 하에 또는 진공 상태로 두기에는 더욱 곤란하다. 병은 고정 아크 생성 접촉자 및 이동 아크 생성 접촉자를 가지며, 이들 접촉자는 회로 차단기의 차단 전류를 견딜 필요가 없기 때문에 더 작은 크기로 된다.
프랑스 특허 출원 제89/13279호에서는, 이동 주접촉자와 이동 아크 생성 접촉자가 공통 종축 방향으로 연장되어, 피스톤과 실린더를 갖는 공압식 수단에 의해 상기 방향에 평행하게 병진 이동된다.
이러한 수단은 결점이 있다.
첫째로, 이동 주접촉자용 및 이동 아크 생성 접촉자용 공압식 액츄에이터들의 변위들을 동기화하는 전기 제어 밸브를 제공할 필요가 있다. 특히, 이동 주접촉자는 이동 아크 생성 접촉자가 개방되기 전에 과도 전압을 견디기에 충분한 변위를 성취해야 한다.
둘째로, 이동 아크 생성 접촉자의 행정 말기에서, 공압식 액츄에이터에 가스를 공급하기 위해 비교적 정교한 장치가 사용되지 않는다면, 회로 차단기를 높은 효율로 개방할 수 있는 충분한 가속도를 획득할 수 없다.
본 발명의 목적은 이동 접촉자들이 단순한 방식으로 동기화되는 몇몇 기계적 수단에 의해 작동되는 발전기 회로 차단기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은, 튜브형 고정 주접촉자와, 튜브형 고정 주접촉자에 대해 종축 방향으로 이동하는 튜브형 이동 접촉자와, 아크 생성 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하도록 역할하는 동기 수단을 포함하며, 주접촉자들은 고정 아크 생성 접촉자와 고정 아크 생성 접촉자에 대해 상기 종축 방향으로 이동하는 이동 아크 생성 접촉자를 갖는 진공 또는 가스 병이 내부에 배치된 공간을 한정하는 발전기 회로 차단기에 있어서, 동기 수단은 일단부가 고정 접촉편에 대해 힌지식으로 되어 있고 일차적으로는 이동 주접촉자와 함께 이동하며 이차적으로는 스프링에 의해 이동 아크 생성 접촉자와 함께 이동하도록 구속되어 있는 레버와, 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 가지며 트리거 부재용 활주 지지체로서 역할하는 램프(ramp)를 포함하며, 상기 트리거 부재는 트리거 부재가 램프의 수평 레벨들 중 하나의 수평 레벨 상에서 활주하는 동안 이동 아크 생성 접촉자가 이동하는 것을 방지하고, 상기 트리거 부재는 램프의 다른 하나의 수평 레벨 상에서 활주하면서 경사 중간부에 맞닿음으로써 이동 아크 생성 접촉자를 해제하는 것을 특징으로 하는 발전기 회로 차단기를 제공한다.
또한, 본 발명은, 튜브형 고정 주접촉자와, 튜브형 고정 주접촉자에 대해 종축 방향으로 이동하는 튜브형 이동 접촉자와, 아크 생성 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하도록 역할하는 동기 수단을 포함하며, 주접촉자들은 고정 아크 생성 접촉자와 고정 아크 생성 접촉자에 대해 상기 종축 방향으로 이동하는 이동 아크 생성 접촉자를 갖는 진공 또는 가스 병이 내부에 배치된 공간을 한정하는 발전기 회로 차단기에 있어서, 동기 수단은 일단부가 고정 접촉편에 대해 힌지식으로 되어 있고 일차적으로는 이동 아크 생성 접촉자와 함께 이동하며 이차적으로는 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 가지고 이동 주접촉자 내에 형성된 홈 내에서 안내되는 휘일에 의해 이동 주접촉자와 함께 이동하도록 구속되어 있는 레버를 포함하며, 이동 주접촉자의 이동은 휘일이 홈의 경사 중간부에 의해 안내될 때 레버를 피벗 이동시킴으로써 이동 아크 생성 접촉자의 이동을 동반하는 것을 특징으로 하는 발전기 회로 차단기를 제공한다.
본 발명의 회로 차단기의 2개의 이동 접촉자에 대해 공통인 레버는 단일 기계 제어를 이용하여 이들 이동 접촉자들의 병진 운동을 가능하게 함으로써 이동 접촉자를 이동시키기 위해 필요한 수단의 개수를 줄이는 것이 가능하다.
이동 주접촉자의 이동은 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 갖는 램프 또는 홈을 이용하여 간단한 방식으로 이동 아크 생성 접촉자의 이동에 대해 동기화된다. 아크 생성 접촉자는 경사 중간부의 구동력 하에서만 개방된다. 아크 생성 접촉자들은 아크 생성 접촉자가 개방되기 전에 과도 전압을 견디기에 충분한 주접촉자간 거리를 성취 가능하게 한다.
도1은 램프와 트리거 부재를 포함한 회로 차단기의 종방향 개략 단면도.
도2는 이동 주접촉자 내에 형성되어 2개의 휘일을 안내하는 한 쌍의 홈을 포함한 회로 차단기의 종방향 개략 단면도.
도3은 도2의 변형예를 도시하는 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
4 : 고정 접촉편
5 : 고정 접촉자
6 : 이동 접촉자
15C : 고정 아크 생성 접촉자
15D : 이동 아크 생성 접촉자
18 : 피벗
21 : 램프
29 : 홈
31 : 휘일
171, 172, 173 : 레버
본 발명의 다른 특징 및 이점은 도면에 도시된 2개의 실시예의 이하의 설명에 나타나 있다.
도1에서, 본 발명의 회로 차단기는 전기 라인의 위상 전도체 부분(1, 2)들 사이에 삽입된다. 전도체 부분(1, 2)은 회로 차단기의 고정 주접촉자(5)와 고정 접촉편(4)에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된다. 이러한 주접촉자 및 접촉편은 종축 방향 D로 이들에 대해 상대적으로 이동 가능한 주접촉자(6)와 상호 협동한다. 고정 주접촉자(5)와 이동 주접촉자(6) 사이의 상호 협동은 접촉 핑거 링(5A)에 의해 제공된다. 활주 접촉자(4A)는 고정 접촉편(4)과 이동 주접촉자(6) 사이에서의 상호 협동을 제공한다.
고정 주접촉자(5), 고정 접촉편(4), 이동 접촉자(6) 모두는, 진공 상태이거나 황 헥사플루오라이드 SF6등의 가스를 포함한 병(15)이 위치된 내부 공간을 형성하는 튜브 형상이다. 이러한 병은 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 활주하는 중앙 구멍(15C)을 갖는 금속 단부 벽(15B)이 제공된 원통형 절연 수납체(15A)를 구비한다. 병은 도시되지는 않지만 단부 벽(15B)에 고정된 아암에 의해 내부 공간 내의 고정된 위치에 유지된다. 병의 중앙 구멍은 벨로즈(bellows, 15E)에 의해 밀봉된다.
진공 또는 가스가 병의 내부에 제한되어 있기 때문에, 주접촉자들 사이에서 얻어진 압력은 양호하게는 대기압과 동일하다.
병은 병 내부에 장착된 고정 아크 생성 접촉자(15G)와 병 외부에 장착된 금속 접촉 핑거 링(15H)을 지지하는 금속 단부 벽(15F)에 의해 단부 벽(15B)에 대향한 단부에서 폐쇄된다.
이동 주접촉자(6)는 강성 로드(rod, 22)를 통해 레버(171)에 고정된다. 레버(171)의 일단부는 고정 접촉편(4)에 고정된 피벗(18) 주위에서 힌지 구조를 갖는다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)는 스프링(19)을 통해 동일한 레버(171)에 연결된다.
경사 중간부(21B)에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨(21A, 21C)을 갖는 램프(21)는 일단부가 레버(171)에 연결되어 있다.
스프링(23A) 상에 장착되고, 회로 차단기의 공간 내의 고정 평면(25) 내에 형성된 구멍(25A)을 통해 종축 방향 D에 대해 수직으로 병진 운동 가능한 후퇴 가능 캐치(23B)를 내장하는 프레임(23A)을 포함하는 트리거 부재(23)는 램프(21) 상에서 활주하며, 램프(21)와 고정 평면(25) 사이에서 압축된 스프링(23D)의 구동력 하에서 램프와 접촉 상태로 유지된다.
단일 제어부(도시 안됨)는 주접촉자(6)가 방향 D를 따라 병진 이동하도록 한다. 제어부를 이용하여 레버(171)를 회전시키는 것도 가능하다.
전술된 회로 차단기는 다음과 같이 작동한다.
개방할 때, 이동 주접촉자(6)의 화살표 O에 따른 방향 D로의 병진 이동은 로드(rod, 22)와 레버(171)를 통해 작용하여 램프(21)를 병진 이동시키며, 이는 램프의 수평 레벨(21A)을 따라 활주하는 프레임(23A)을 수반한다. 스프링(23C)과 스프링(23D)의 조합된 작동으로 인한 캐치(23B)의 돌출 위치는 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 방향 D에서 병진 이동하지 못하도록 하며 스프링(19)이 신장되게 한다.
이동 주접촉자(6)는 회로 차단기에 인가된 과도 전압에 견디기에 충분한 고정 주접촉자(5)로부터의 거리에 있게 되는 것에 해당하는 만큼 개방 행정 중 일부 행정을 따라 이동한다. 일단 이러한 거리만큼 이동되면, 프레임(23A)은 램프의 경사 중간부(21B)에 맞닿으며 그 후에 스프링(23D)의 구동력 하에서 램프의 수평 레벨(21C)을 따라 이동한다. 램프(21)의 2개의 수평 레벨들 사이의 오프셋(offset)은 캐치(23B)가 이동 아크 생성 접촉자(15D)로부터 후퇴할 수 있게 하며, 이는 그 후에 해제되어 스프링(19)의 구동력 하에서 신속하게 병진 이동한다.
폐쇄할 때, 이동 주접촉자(6)의 화살표 F에 따른 방향 D로의 병진 이동은 로드(22)와 레버(171)를 통해 작용하여 램프(21) 및 이동 아크 생성 접촉자(15D)를 병진 이동시킨다. 프레임(23A)은 램프의 수평 레벨(21C) 상을 활주하여, 경사 중간부(21B)에 맞닿아 수평 레벨(21A)로 이동한다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)와 고정 아크 생성 접촉자(15G)가 일단 접촉하게 되면, 캐치(23B)는 스프링(23C, 23D)의 조합된 작용력 하에서 고정 평면(25)으로부터 돌출된다. 그 후에, 이동 주접촉자(6)는 폐쇄 행정을 완료한다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)와 비교할 때 이동 주접촉자(6)의 추가 행정은 스프링(19)이 압축되도록 한다.
이러한 특별한 실시예에서, 회로 차단기는 여러 이점을 갖는다.
첫째로, 이동 주접촉자(6)의 병진 이동 속도는 부품들이 크기가 크기 때문에 비교적 느리며, 이동을 제어하기 위해 요구되는 기계적인 힘이 감소될 수 있다. 게다가, 이동 아크 생성 접촉자(15D)의 병진 이동은 비교적 빠르며, 따라서 아크 생성 접촉자가 방해 전류에 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
더욱이, 주접촉자들 사이에서 과도 전압을 견디기 위해 요구되는 거리는 램프의 수평 레벨의 길이에 의해 전기 라인의 공칭 전압의 함수로서 결정된다.
도2는 도1의 요소들과 공통인 요소에 동일한 도면 부호가 주어진 본 발명의 특별한 제2 실시예를 도시한다. 레버(172)의 일단부는 고정 접촉편(4)에 연결된 피벗(18) 주위에서 피벗 이동하기 위해 힌지 구조를 갖는다. 리세스(27)는 레버(172)가 이동 주접촉자(6)의 병진 이동을 방해하지 않고 통과하도록 이동 주접촉자(6)를 통해 형성된다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)는 강성 로드(24)를 통해 레버(172)에 고정된다.
한 개 또는 동일한 두 개의 홈(29)이 이동 주접촉자(6)의 측면의 두께 내에 형성되며, 도2의 평면에 의해 나타난 회로 차단기의 중간면 주위에 대칭적으로 배치된다. 각각의 홈은 각각의 경사 중간부(29B)에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨(29A, 29C)을 갖는다.
강성 로드(26)는 회로 차단기의 중간면에 대해 수직으로 배치되며 레버(172)에 단단히 연결되어 있다.
동일한 휘일(31)들이 강성 로드(26)의 2개의 단부에서 지지되며 2개의 홈(29)을 따라 안내된다.
전술된 회로 차단기는 이하와 같이 작동한다.
개방할 때, 이동 주접촉자(6)의 화살표 O에 따른 방향 D로의 병진 이동은 휘일(21)이 수평 레벨(29C)에서 홈을 따라 이동하도록 한다. 레버(172)는 이동 주접촉자(6)로부터 힘을 받지 않도록 되어 있다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 이동할 때 레버는 움직이지 않은 상태로 유지된다.
이동 주접촉자(6)는 회로 차단기의 과도 전압에 견디기에 충분한 고정 주접촉자(5)로부터의 거리에 있는 것에 해당하는 만큼 행정 중 일부 행정을 따라 이동한다. 일단 이러한 거리만큼 이동되면, 휘일(31)은 홈(29)의 경사 중간부(29D)에 도달한다. 이러한 영역에서, 휘일은 홈을 따라 계속 이동하지만 소정 각도 방향의 경로를 추종하여서 레버(172)를 회전시킨다. 레버(172)는 이동 아크 생성 접촉자(15D)를 강성 로드(24)를 통해 신속하게 병진 운동시킴으로써 이동 아크 생성 접촉자를 고정 아크 생성 접촉자(15G)로부터 분리시킨다.
이동 주접촉자가 개방 행정을 끝냈을 때, 휘일(31)은 수평 레벨(29A) 상의 홈을 따라 이동한다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 이동할 때 레버(172)는 움직이지 않는 상태로 유지된다.
폐쇄할 때, 이동 주접촉자(6)가 화살표 F를 따라 방향 D로 병진 이동함으로써 휘일(31)이 수평 레벨(29A) 상의 홈을 따라 이동하도록 한다. 레버는 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 이동할 때 이동 주접촉자(6)로부터 어떠한 힘도 받지 않도록 되어 있으며 움직이지 않은 상태를 유지한다.
그 후에 휘일은 홈(29)의 경사 중간부(29B)와 맞닿는다. 이러한 영역에서, 휘일은 홈을 따라 계속 이동하지만 각변위를 받게 되어서 레버(172)를 회전시키며 이동 아크 생성 접촉자(15D)를 고정 아크 생성 접촉자(15D)와의 밀접한 전기 접촉 상태로 신속하게 병진 이동시킨다.
이동 주접촉자(6)가 폐쇄 행정을 끝냈을 때 휘일(31)은 수평 레벨(29C) 상의 홈을 따라 이동함으로써 이동 주접촉자(6)가 이동 아크 생성 접촉자(15D)의 행정보다 긴 행정을 가질 수 있도록 한다. 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 이동할 때 레버(172)는 움직이지 않은 상태로 유지된다.
이러한 특별한 실시예에서, 회로 차단기는 경사 중간부(29B)의 경사에 의해 이동 아크 생성 접촉자(15D)의 속도와 가속도를 결정하는 이점을 갖는다.
도3은 이제 도면 부호 173으로 지시된 레버가 홈(29)을 형성하기 위해 대략 중앙 부분에서 절첩되고 절곡된 이전 실시예의 변형예를 도시한다. 레버 내의 절첩부는 홈(29)의 내부를 형성한다는 것을 알아야 한다.
이동 주접촉자(6)와 레버(173) 사이의 변위의 연결은 2개의 단부가 이동 주접촉자(6)에 고정된 강성 로드(26) 상에서 자유롭게 회전하도록 장착된 휘일(31)에 의해 제공된다.
이러한 개방 및 폐쇄에서의 회로 차단기의 작동은 도2에 도시된 실시예를 참조하여 기술된 것과 유사하다.
특히, 이동 주접촉자(6)의 이동은 홈(29)의 제1 부분(29A)을 따라 이동하는 휘일(31)의 구동력 하에서 레버(173)를 피벗 이동시킴으로써 이동 아크 생성 접촉자(15D)가 이동하도록 한다.
주접촉자(6)가 개방 행정을 끝내는 동안에 휘일(31)은 제1 부분(29A)에 대한 제2 부분(29B)의 경사 내에서의 변화 때문에 수평인 레벨을 차지하는 홈(29)의 제2 부분(29B)을 따라 이동한다. 이러한 방식으로, 레버(173)와 이동 아크 생성 접촉자(15D)는 움직이지 않은 상태를 유지한다.
이러한 변형예에서, 이동 주접촉자(6)를 구성하는 튜브는 작은 중량이므로 제어 에너지 요구량은 감소될 수 있다.
본 발명의 회로 차단기에서는 2개의 이동 접촉자에 대해 공통인 레버가 단일 기계 제어를 이용하여 이동 접촉자들을 병진 운동 시킬 수 있어서 이동 접촉자 이동에 필요한 수단의 개수를 줄일 수 있다.
Claims (3)
- 튜브형 고정 주접촉자와, 튜브형 고정 주접촉자에 대해 종축 방향으로 이동하는 튜브형 이동 접촉자와, 아크 생성 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하도록 역할하는 동기 수단을 포함하며, 주접촉자들은 고정 아크 생성 접촉자와 고정 아크 생성 접촉자에 대해 상기 종축 방향으로 이동하는 이동 아크 생성 접촉자를 갖는 진공 또는 가스 병이 내부에 배치된 공간을 한정하는 발전기 회로 차단기에 있어서, 동기 수단은 일단부가 고정 접촉편에 대해 힌지식으로 되어 있고 일차적으로는 이동 주접촉자와 함께 이동하며 이차적으로는 스프링에 의해 이동 아크 생성 접촉자와 함께 이동하도록 구속되어 있는 레버와, 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 가지며 트리거 부재용 활주 지지체로서 역할하는 램프를 포함하며, 상기 트리거 부재는 트리거 부재가 램프의 수평 레벨들 중 하나의 수평 레벨 상에서 활주하는 동안 이동 아크 생성 접촉자가 이동하는 것을 방지하고, 상기 트리거 부재는 램프의 다른 하나의 수평 레벨 상에서 활주하면서 경사 중간부에 맞닿음으로써 이동 아크 생성 접촉자를 해제하는 것을 특징으로 하는 발전기 회로 차단기.
- 튜브형 고정 주접촉자와, 튜브형 고정 주접촉자에 대해 종축 방향으로 이동하는 튜브형 이동 접촉자와, 아크 생성 접촉자들이 분리되기 전에 주접촉자들을 분리하도록 역할하는 동기 수단을 포함하며, 주접촉자들은 고정 아크 생성 접촉자와 고정 아크 생성 접촉자에 대해 상기 종축 방향으로 이동하는 이동 아크 생성 접촉자를 갖는 진공 또는 가스 병이 내부에 배치된 공간을 한정하는 발전기 회로 차단기에 있어서, 동기 수단은 일단부가 고정 접촉편에 대해 힌지식으로 되어 있고 일차적으로는 이동 아크 생성 접촉자와 함께 이동하며 이차적으로는 경사 중간부에 의해 상호 연결된 2개의 수평 레벨을 가지고 이동 주접촉자 내에 형성된 홈 내에서 안내되는 휘일에 의해 이동 주접촉자와 함께 이동하도록 구속되어 있는 레버를 포함하며, 이동 주접촉자의 이동은 휘일이 홈의 경사 중간부에 의해 안내될 때 레버를 피벗 이동시킴으로써 이동 아크 생성 접촉자의 이동을 동반하는 것을 특징으로 하는 발전기 회로 차단기.
- 제2항에 있어서, 홈은 레버의 대략 중앙의 절첩 및 절곡된 부분에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 발전기 회로 차단기.
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