KR20010106810A - 가스절연 개폐기의 단로기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연 개폐기에 관한 것으로서, 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 고정자와 가동자의 소정위치로 유도되도록 한 것에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 탱크내의 일측에 설치된 제 1도체와, 탱크내의 하부에 설치된 제 2도체와, 상기 제 2도체의 고정자에 단로기를 접/단락 시키기 위해 가동자를 로딩시키는 기구부를 구비한 가스절연 개폐기에 있어서, 상기 가동자의 단부와 고정자의 일측에는 상기 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 두 소정부위로 유도하는 아크유도수단이 각각 구비됨을 특징으로 하는 가스절연 개폐기의 단로기가 제공된다.

Description

가스절연 개폐기의 단로기{Disconnecting switch of Gas Insulator Switchgear}

본 발명은 가스절연 개폐기(Gas Insulator Switchgear : GIS)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크가 상기 고정자와가동자의 소정위치로 유도되도록 구성한 가스절연 개폐기의 단로기에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 개폐기(GIS)는 옥ㆍ내외 변전소용으로, 사용조건하에서 정상 상태의 개폐뿐만 아니라 사고, 단락등의 이상상태에 있어서도 선로를 안전하게 개폐하여 계통을 적절히 보호하는 장치이며, SF₆가스로 충진밀폐된 철제용기 (Enclosure)내에 단로기(DS), 접지개폐기(ES), 차단기(CB)등의 개폐설비와 모선을 내장시킨 개폐장치이다.

일반적으로 가스절연 개폐기(GIS)는 금속제 밀폐용기(탱크)에 절연성능과 소호(消弧;arcextinguishing)기능이 우수한 SF₆가스를 절연매체로 사용하여 도체와 각종 보호기기들을 수납시켜 신뢰성을 향상시킨 수변전 설비로서, 각종기기 및 접속관들을 유니트화시켜 조합하므로써 전체적인 시스템을 구축하고 있다.

첨부된 도 1은 종래의 가스절연 개폐기의 단로기 내부구조를 도시한 단면도로서, 상기 가스절연 개폐기는 내부에 절연가스가 충진되어 있는 밀폐형의 탱크(1)와, 상기 탱크의 내부 일측에 절연 스페이서(2)에 의해 고정된 제 1 도체(3)와, 상기 탱크(1)의 내측 하부에 설치되어 단로기와 접/단락되는 제 2 도체(4)와, 단로기를 접/단락 시키기 위한 기구부(5)로 구성되어 있다.

한편, 상기 기구부(5)는 동력을 발생시키는 구동모터(50)와, 상기 구동모터의 동력에 의해 도면상 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 링크(51)와, 상기 링크의 회전동작에 따라 수직왕복운동하면서 상기 제 2 도체(4)의 고정자(6)와 접/단락되는 가동자(7)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 단로기의 개/폐로 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 단로기를 상기 제 2 도체(4)에 접속할때에는 기구부(5)를 이루고 있는 구동모터(50)를 구동시킴에 따라 링크(51)가 도 1의 위치로부터 도면상 시계방향으로 회전되고 이때 상기 링크에 연결된 가동자(7)가 수직하향으로 이동하여 그 이동경로상에 위치한 제 2 도체(4)의 고정자(6)에 투입되므로써 단로기는 전기적으로 폐로된 상태가 된다.

반대로, 개로상태로 전환할때는 상기 폐로진행동작의 역순으로 진행하면 된다.

하지만, 상기 가스절연 개폐기는 각종 기기들을 전기도체인 모선으로 연결하여 구성하고 있는데, 가스로 절연된 모선 및 기기는 대지간의 정전용량과 기기자체의 정전용량, 전압강하등으로 인하여 단로기를 접/단락시에는 300V 정도의 전압과 4000A 정도의 큰 전류를 개폐해야 한다.

따라서, 도 2에서와 같이, 상기 고정자(6)에 가동자(7)를 접/단락시 상기 가동자와 고정자 사이에는 아크가 발생하게 되고, 상기 아크에 의한 아크열로 인하여 상기 가동자와 고정자의 선단 접촉부가 용착되거나, 이때 발생하는 도전(導電)성 열가스에 의하여 절연파괴가 생기는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 종래에는 단로기의 개폐속도을 증대시키는 방법이 주로 사용됨에 따라 기구부의 외부에는 큰 동력을 발생시키는 전동스프링 조작장치나 공압실린더를 이용한 공기조작장치등을 구비하여 가동자의 개리속도를 고속으로하여 개폐하여 왔었다.

하지만, 상기와 같은 전동스프링 조작장치나 공압 실린더와 같은 과대한 동력 발생장치를 사용함으로써, 기기의 외형이 크게 되고, 재료비가 증가하며, 소음 공해등이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 고정자에 가동자를 접/단락시 발생하는 아크를 상기 고정자와 가동자의 소정위치로 유도되도록 하는 아크유도수단을 구비하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 가스절연 개폐기의 단로기 내부구조를 도시한 단면도

도 2는 도 1의 가동자와 고정자의 접/단락시 아크발생을 나타낸 상태도

도 3은 본 발명에 의한 가스절연 개폐기의 단로기 내부구조를 도시한 단면도

도 4는 도 3의 단로기의 폐로된 상태를 나타낸 상태도

도 5는 도 3의 가동자와 고정자의 접/단락시 아크발생을 나타낸 상태도

도면의 주요부분에 대한 설명

100:탱크(tank) 200:제 1도체

300:제 2도체 400:고정자

450:고정아크접촉자 500:가동자

550:가동아크접점 600:기구부

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 탱크내의 일측에 설치된 제 1도체와, 탱크내의 하부에 설치된 제 2도체와, 상기 제 2도체의 고정자에 단로기를 접/단락 시키기 위해 가동자를 로딩(loading)시키는 기구부를 구비한 가스절연 개폐기에 있어서, 상기 가동자의 단부와 고정자의 일측에는 상기 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 두 소정부위로 유도하는 아크유도수단이 각각 구비됨을 특징으로 하는 가스절연 개폐기의 단로기가 제공된다.

이하, 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예로서 그 기술구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 가스절연 개폐기의 구성을 나타낸 내부구조도이고, 도 4는 도 3의 단로기의 폐로된 상태를 나타낸 상태도이며, 도 5는 도 3의 가동자와 고정자 사이의 접/단락시 아크발생을 나타낸 상태도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 가스절연 개폐기는 탱크(100)내의 일측에 설치된 제 1도체(200)와, 탱크내의 하부에 설치된 제 2도체(300)와, 상기 제 2도체의 고정자(400)에 단로기를 접/단락 시키기 위해 가동자(500)를 로딩시키는 기구부(600)가 구비된다.

그리고, 상기 가스절연 개폐기의 단로기에서 상기 가동자(500)의 단부와 고정자(400)의 일측에는 상기 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 두 소정부위로 유도하는 아크유도수단이 각각 구비된다.

한편, 상기 아크유도수단은 상기 가동자가 삽입되기 위해 형성된 고정자(400)의 삽입홈(420) 하면에 위치한 바(bar)로 이루어진 고정아크접촉자 (450)와, 상기 가동자(500)의 단부에 위치한 링형상의 가동아크접점(550)이 각각 구비된다.

이 경우, 상기 고정아크접촉자(450)는 핀처럼 소정의 박판부재 일측에 돌출된 바(bar)가 형성된 부재로 구비되어, 상기 박판부재를 상기 고정자의 삽입홈(420) 하면에 스크류(430)를 이용하여 결합되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 가동자의 단부에는 상기 고정아크접촉자의 형상과 동일한 소정의 삽입공간(520)이 상기 가동자의 내부로 형성된다.

따라서, 상기 가동자와 고정자(400)의 접촉시 고정아크접촉자 (450)가 상기 가동자(500)의 내부로 삽입되도록 이루어짐과 더불어 상기 가동자가 하방향(도 3에서 아랫부분을 하방향으로 정의함)으로 최대한 이동시 상기 가동자와 고정자가 접면ㆍ일치되도록 구성되어진다.

한편, 상기 고정아크접촉자(450)와 가동아크접점(450)은 상기 가동자와 고정자 사이에 발생되는 아크에의해 쉽게 부식되거나 용손(鎔損)되지 않는 재질을 사용하며, 바람직하게는 내아크성이 우수한 동-텅스텐 합급의 재질이 사용된다.

이하, 상기와 같이 구성된 단로기의 개/폐로시 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 4에서와 같이, 상기 가동자(500)는 기구부(600)에서 전달되는 동력에 의해 도면상의 하방향으로 이동하여, 상기 고정자의 삽입홈(420)에 삽입됨으로써 상기 단로기는 전기적으로 폐로된 상태가 된다.

그리고, 개로시 동작과정은 상기 폐로과정의 반대과정으로 이루어진다.

한편, 상기 단로기의 개로시, 상기 고정자(400)와 가동자(500) 사이에는 계속 전기가 흘러 가려 하는데 이를 기계적인 작용력으로 접점이 강제로 떨어지도록 하고, 상기 두 부재사이의 공간에 절연 및 소호성능이 우수한 SF₆가스가 들어가서 전기가 흐르지 못하게 한다.

따라서, 상기 두 부재 사이에는 전기에너지에 의한 아크가 발생되고, 상기 단로기의 폐로시 상기 고정자에 가동자가 인접할 경우에도 상기와 같이 아크가 발생하게 된다.

한편, 일반적으로 한쌍의 통전성 부재 사이에 발생하는 아크는 두 통전성부재사이의 최단거리에서 발생하여 두 부재사이를 통전하려는 성질을 가지고 있다.

따라서, 도 5에서와 같이, 상기 고정자(400)에 가동자(500)가 접촉되기 직전과 고정자로부터 가동자가 단락된 시점의 경우, 상기 가동자와 고정자의 최단거리는 가동자의 단부에 위치한 가동아크접점(450)과 고정자의 고정아크접촉자(550)가 됨으로써, 가동자와 고정자의 접/단락시 상기 가동아크접점과 고정아크접촉자 사이에서 아크가 발생하게 된다.

또한, 상기 고정아크접촉자(450)는 피뢰침의 원리와 같이 전류를 한곳에 집중하는 역활을 함으로써, 아크가 고정아크접촉자로 원활하게 유도되도록 한다.

한편, 상기 고정아크접촉자(450)를 상단에 비해 하단의 직경 또는 폭을 크게하거나, 상기 고정접촉자와 상기 가동자의 고정접촉자 삽입공간(520)의 크기를 상이하게 구성함으로써 상기 가동자가 고정자에 원활히 삽입하도록 구비가능하다.

그리고, 상기 고정아크접촉자(450)를 별도로 가공하여, 고정자(400)에 스크류(430)로 체결함 없이 상기 고정자와 일체로 가공형성할 경우, 제작공정을 단순화 시킬 수 있음이 가능하다.

상기와 같이, 본 발명은 상기 단로기의 가동자에 가동아크접점과 고정자에 고정아크접촉자를 구비하여, 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 가동아크접점과 고정아크접촉자로 유도하도록 이루어진다.

따라서, 종래에 가동자와 고정자의 전부분에서 아크가 발생된데 반해, 본 발명은 내아크성의 동-텅스텐으로 이루어진 가동아크접점과 고정아크접촉자 사이로 아크가 유도됨으로써, 아크에 의한 고정자와 가동자의 용손(鎔損)이 일어나는 것을 해소할 수 있게 된다.

그리고, 상기 소정부위에서만 아크가 발생하게 되어 종래에 비해 발생되는아크의 발생량이 줄게 됨으로써, 아크에 의해 생성되는 도전성 이물질의 발생을 억제하여 절연파괴 현상을 해소할 수 있게 된다.

또한, 아크발생을 억제하기 위해 종래에 사용되던 전동스프링 조작장치나 공압 실린더와 같은 과대한 동력 발생장치가 불필요하게 되고, 대략 종래의 4분의 1정도의 조작력만으로도 가스 단로기의 본래의 기능과 사용 목적을 달성할 수 있음으로써 종래에 비해 경제적인 구성이 가능토록 한다.

Claims (2)

1. 탱크내의 일측에 설치된 제 1도체와, 탱크내의 하부에 설치된 제 2도체와, 상기 제 2도체의 고정자에 단로기를 접/단락 시키기 위해 가동자를 로딩시키는 기구부를 구비한 가스절연 개폐기에 있어서;

   상기 가동자의 단부와 고정자의 일측에는 상기 고정자에 가동자를 접/단락시 발생되는 아크를 상기 두 소정부위로 유도하는 아크유도수단이 각각 구비됨을 특징으로 하는 가스절연 개폐기의 단로기.
2. 제 1항에 있어서,

   아크유도수단은,

   상기 가동자가 삽입되기 위해 형성된 고정자의 삽입홈 하면에 설치된 바(bar)로 이루어진 고정아크접촉자와,

   상기 가동자의 단부에 위치한 링형상의 가동아크접점이 각각 구비됨을 특징으로 하는 가스절연 개폐기의 단로기.