KR20020069090A

KR20020069090A - 가스 차단기

Info

Publication number: KR20020069090A
Application number: KR1020010056334A
Authority: KR
Inventors: 이마무라마사오키; 가와모토히데오
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2002-08-29
Also published as: US6515248B2; JP2002245909A; US20020113040A1; JP4218216B2; CN1372287A; TW526507B; CN1179388C

Abstract

핫 가스에 의해 발생되는 용기내의 절연내력의 현저한 저하를 억제시키고 소형화시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하기 위해서, 본 발명은, 가동 개폐 기구부에 분리되어 흐르는 핫 가스를 배기 구멍(19b)으로부터 퍼퍼 챔버(26)의 후방에 형성된 가스 배기 챔버(28)의 퍼퍼 챔버(26)쪽과는 반대쪽을 향하여 배출시키고, 가스 배기 챔버(26)내에서 가스를 대류시켜, 그 온도 및 유속을 저하시키고, 배기 구멍(23b)을 거쳐 용기(4)의 내주면쪽을 향하여 배출하도록 설계된 가동 개폐 기구부의 핫 가스 배기 기구를 특징으로 한다. 이러한 구성은 용기(4)의 내주면으로 핫 가스를 직접 분출시켜 용기(4)내의 절연내력의 현저한 저하를 억제시킨다.

Description

가스 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 변전소, 개폐소등에 설치된 가스 차단기에 관한 것으로서, 특히, 고정 접촉자와 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크를 절연성 가스에 의해 감소시키는 퍼퍼형(puffer type) 가스 차단기에 관한 것이다.

퍼퍼형 가스 차단기의 가동 접촉자를 고정 접촉자로부터 분리시킬 때, 고온 플라즈마 상태의 아크가 그 사이에서 발생한다. 이것은 아크로 압축된 절연성 가스를 분출시켜 아크를 억제시키는 것을 필요로한다. 이러한 경우에, 절연성 가스는 아크에 의해서 가열되고 고온의 가스(이하, 핫 가스(hot gas)라 한다)로 변화된다; 그 후, 두 흐름으로 분리되어, 고정측과 가동측으로 분리되어 배출된다.

퍼퍼형 가스 차단기에서 핫 가스를 배출하는 구조, 특히, 가동측으로 배출하는 구조는 예를 들어, 일본국 특개평 제08-195149호 공보에 기재된다. 이러한 공보에 따르면, 가동측으로 가스를 배출하는 구조는 가동 샤프트의 중공 부분을 거쳐 흐르는 핫 가스가 가동 샤프트의 배기 구멍으로부터 퍼퍼 피스톤의 배기 구멍을 거쳐 용기의 내주면을 향하여 거의 수직으로 배출되도록 배기 가스 구조가 설계된다.

용기의 내주면상에 핫 가스를 직접 분출시킴으로써 용기내의 절연내력 (dielectric strength)이 현저히 저하되지 않도록, 상술된 가스 배기 구조의 퍼퍼형 가스 차단기는 다음 수단을 채택한다: 퍼퍼 피스톤의 배기 구멍과 용기의 내주면 사이에 원통형 실드가 설치된다. 대안적으로, 퍼퍼 피스톤의 배기 구멍으로부터 용기의 내주면까지의 거리를 크게 하기 위해서 직경이 큰 용기가 사용된다.

최근에는 가격경쟁에 따른 비용절감, 전기 발전소의 부지면적의 축소화 또는 지하 전기 발전소에 대한 적용요구 증대에 따른 설치면적의 저감등의 이유때문에, 가스 차단기에 대한 소형화 요구가 높아지고 있다. 그러나, 상기 언급된 가스 배기 구조를 갖는 퍼퍼형 가스 차단기는 실드의 방해로 인해 소형화될 수 없다. 따라서, 상기 실드가 제거된다 할지라도 용기내의 절연내력의 현저한 저하를 방지하기 위해서 퍼퍼형 가스 차단기가 요구된다.

본 발명의 대표적인 목적은 핫 가스에 의해 발생되는 용기내의 절연내력의 현저한 저하를 억제시킬 수 있고 소형화시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가스 차단기는 가동측으로 분리되어 흐른 후, 샤프트의 중공부를 거쳐 흘러 배출된 핫 가스를 대류시켜서 그 온도 및 유속을 저하시키고 용기의 내주면쪽으로 배출하도록 설계된 핫 가스 배기 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 차단기는 제1 및 제2배기 구멍을 설치함으로써, 가스 배기 챔버내로 배출된 가스가 분산되어 용기의 내측과 가스 배기 챔버의 외측 사이의 공간으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 차단기는 가스 배기 챔버에 배치된 배기 구멍을 갖고, 이러한 배기 구멍으로부터 배출된 가스가 용기의 내측과 가스 배기 챔버의 외측 사이의 공간으로 비스듬한 방향으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

이러한 핫 가스의 배기 구조에 따르면, 가동측으로 분리되어 흐른 후, 샤프트의 중공부를 거쳐 절연 로드쪽으로 흐르는 핫 가스는 가스 배기 챔버내로 배출된다. 핫 가스는 가스 배기 챔버내로 흐르고, 그 온도 및 유속이 저하된다. 저하된 온도 및 유속을 갖는 핫 가스는 제1 및 제2 배기 구멍을 향해 흐르고, 용기의 내주면으로 배출된다. 저하된 온도와 유속을 갖는 핫 가스는 제1 및 제2배기 구멍으로부터 배출되고, 동시에 용기의 내주면상에서 직접 분출될 핫 가스의 양을 제어할 수 있다. 이것은, 또한 용기내의 절연내력이 현저하게 저하되는 것을 억제시킨다.

상술된 바와 같이 배기 구멍이 배치되어 있으므로, 배기 구멍으로부터 용기의 내주면까지의 거리를 크게 잡을 수 있어, 용기의 내주면상에서 직접 분출될 핫 가스의 양을 제어할 수 있다. 이것은 또한 용기내의 절연내력이 현저하게 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 차단기 유닛의 내부 구조를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명의 제1실시예인 차단기의 전체 구성을 나타내는 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예인 차단기의 동작을 설명하고, 고정 주접촉자가 가동 주접촉자와 접촉되고, 고정 아크 접촉자가 가동 아크 접촉자와 접촉되는 폐쇄 상태를 나타내는 도면,

도 4는 도 3의 차단기에서 용기를 뺀 상태를 측면에서 본 도면,

도 5는 본 발명의 제1실시예인 차단기의 동작을 설명하고, 가동 주접촉자가 고정 주접촉자로부터 분리되고 가동 아크 접촉자가 고정 아크 접촉자로부터 분리된 개방 상태를 나타내는 도면,

도 6은 도 5의 차단기에서 용기를 뺀 상태를 측면에서 본 도면이다.

다음은 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 기술한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 퍼퍼형(puffer type) 가스 차단기의 구성을 도시한다. 본 실시예의 차단기는 차단 유닛이 3상(three phase)의 각각에 대해 분리된 소위 상 분리형(isolated phase type) 구조로 설계된다. 도면에서 참조부호(3)는 프레임을 나타낸다. 3상용 차단유닛(1)은 프레임(3)의 최상부위에 배치된다. 프레임의 한쪽 부분에는 한번의 조작으로 3상용 차단 유닛(1)의 개폐 기구부를 조작할 수 있는 조작기(2)가 설치된다.

차단 유닛(1)은 절연성 가스 및 소호(消弧)성 가스로서 6플루오르화 유황(이하에서, "SF₆"라 칭함)으로 채워진 용기(4)내의 차단기의 전기적인 접점을 구성하는 조작 개폐 기구부로 구성된다. 용기(4)는 금속제 탱크이며, 프레임(3)을 개재하여 접지된다. 상부로 비스듬한 방향으로 돌출된 분기점(4a 및 4b)은 수평으로 놓여진 가로로 긴 용기(4)의 최상부위의 2개의 지점에 설치된다. 부싱(5)은 분기점(4a및 4b )의 선단위에 설치된다.

부싱(5)은 송전선으로부터 차단 유닛(1)으로 전류를 인입하거나, 차단 유닛 (1)으로부터 송전선으로 전류를 인출하는 단자로 사용된다. 그것은 용기(4)내측으로부터 연장되고 자기 부싱 절연체(porcelain bushing isolator)(6)의 중심 샤프트상에 놓여진 중심 도체(7)로 이루어진다. 중심 도체(7)와 송전선 모두에 전기적으로 접속된 인입선 또는 인출선에 전기적으로 접속된 금속제 단자 금속구(8)가 자기 부싱 절연체(6)의 선단위에 설치된다. 자기 부싱 절연체(6)와 분기점(4a 및 4b) 사이의 경계위에서 전기장을 완화시키는 내부 실드(9)는 자기 부싱 절연체(6)와 중심 도체(7) 사이 및 자기 부싱 절연체(6)의 하부쪽위에 설치된다.

계기용 변류기(10)는 부싱(5)과 용기(4) 사이 및 분기점(4a 및 4b)의 외주변위에 설치된다. 계기용 변류기(10)는 중심 도체(7)에 인가된 전류를 시험하기 위해서 측정 계측기의 검출기로 이루어진다. 계기용 변류기(10)로 검출된 중심 도체(7)의 인가된 전류는 차단기의 제어기(도시 생략)에 입력된다. 차단기의 제어기는 입력 전류에 따라 차단기가 개폐되는지의 여부를 결정하고, 조작기(2)에 개폐 명령을 보내, 차단기의 전기적인 접점이 접촉(turn on) 또는 분리(turn off)되도록 조작기 (2)를 제어한다.

용기(4)내에 설치된 개폐 기구부는 절연 지지 부재(11)를 거쳐 용기(4)의 한쪽면(도면을 향하여 왼쪽)에 설치된 고정 개폐 기구부와 절연 지지 부재(15)를 거쳐 용기(4)의 다른쪽면(도면을 향하여 오른쪽)에 설치된 가동 개폐 기구부가 용기 (4)의 중심축 방향으로 서로 대향하여 배치되는 방식으로 구성된다.

절연 지지 부재(11)는 지지부(4c) 부근의 지점에 고정 지지된다. 중심 도체 (7)와 접속된 통전 부재(current carrying member)(12)는 절연 지지 부재(11)의 지지부(4c)와 반대쪽에 고정 지지된다.

통전 부재(12)는 도전성 원통형 부재이다. 상부로 돌출된 원통형 도체 접속부 (12a)는 그것의 최상부위에 장착된다. 중심 도체부(7)는 도체 접속부(12a)내부에 삽입되고 절연 지지 부재(11)의 지지부(4c)의 반대쪽 끝부는 도체 접속부(12a)에 고정된다.

본 발명에 따라서, 도체 접속부(12a)는 절연 지지 부재(11)에 의해 고정 지지된다; 즉, 통전 부재(12)는 용기(4)의 중심 샤프트의 상부에서 고정 지지된다. 핫 가스는 통전 부재(12)의 내주변을 통하여 가동 개폐 기구부의 반대 방향의 공간내로 배출될 수 있다. 또한, 핫 가스는 절연 지지 부재(11)에 직접 닿지 않도록 배출될 수 있다. 이것은 고정 개폐 기구부쪽에서 핫가스를 효율적으로 배출하도록 하며, 절연 지지 부재(11)의 절연 성능이 저하되는 것을 방지한다.

고정 주접촉자(13)는 절연 지지 부재(11)의 반대쪽에 있는 통전 부재(12)의 선단에 설치된다. 고정 주접촉자(13)는 원통형 접촉 전극이며, 가동 개폐 기구부쪽의 선단은 반지름 방향에서 내측으로 돌출된다. 지지부(12b)는 통전 부재 (12)의 내주변으로부터 반지름 방향에서 내측으로 돌출된다. 고정 아크 접촉자(14)는 지지부(12b)의 위치에서 고정 지지된다. 고정 아크 접촉자(14)는 용기(4)의 중심 샤프트 상에(또는 고정주접촉자(13)의 중심 샤프트상에) 장착된 막대 형상 접촉 전극이다. 그것은 지지부(12b)로부터 고정 주접촉자(13)의 선단까지 연장된다.

절연 지지 부재(15)는 원통형이고 용기(4)에 고정 지지된다. 끝부 커버(18)는 용기(4)의 다른쪽 단부에 설치된다.

조작기(2)로부터 연장되는 조작 로드(도시 생략)와 절연 로드(16)에 연결된 회전 샤프트 레버(17)는 끝부 커버(18) 내측에 배치된다. 절연 로드(16)는 용기(4)의 중심 샤프트상에 배치되고 절연 지지 부재(15)의 내경쪽을 통과하여 고정 개폐 기구부쪽을 향하여 연장된다. 그것은 조작 로드와 회전 샤프트 레버(17)를 거쳐, 조작기(2)의 조작력에 의해 용기(4)의 중심 샤프트 방향(수평 방향)으로 이동될 수 있다. 가동 샤프트(19)는 고정 개폐 기구부쪽상의 절연 로드(16)의 선단위에 설치된다. 용기(4)의 중심 샤프트 방향으로 연장된 중공부(19a)는 가동 샤프트(19)상에 형성된다.

용기(4)의 중심 샤프트 방향으로 이동할 수 있는 가동 아크 접촉자 (20)와 가동 샤프트(19)는 상기 가동 샤프트(19)의 고정 개폐 기구부의 상부에 설치된다. 가동 아크 접촉자(20)는 접촉 전극이며, 용기(4)의 중심 샤프트 방향에 대향하여 장착된 고정 아크 접촉자(14)로부터 연결 및 분리될 수 있도록 구성된다. 다시 말하자면, 이러한 구조는 다음 방식으로 놓여질 수 있다: 가동 샤프트(19)가 고정 개폐 기구부를 향하여 이동할 때, 가동 아크 접촉자(20)의 내주변과 고정 아크 접촉자(14)의 외주변이 서로 슬라이딩 접촉한다. 가동 샤프트(19)가 고정 개폐 기구부로부터 반대쪽으로 이동할 때, 가동 아크 접촉자(20)의 내주변은 고정 아크 접촉자 (14)의 외주변으로부터 분리된다.

용기(4)의 중심 샤프트 방향으로 이동하고, 가동 샤프트(19)와 일체로 형성된 퍼퍼 실린더(21)는 가동 샤프트(19)의 외주변상에 장착된다. 퍼퍼 실린더(21)는 도전성 부재로 이루어진 도전 부재이고, 외벽(외부 슬리브라고도 칭함) 및 내벽(내부 슬리브라고도 칭함)을 포함하는 2중 슬리브로 설치된다. 가동 주접촉자(27)는 퍼퍼 실린더(21)의 외주벽의 고정 개폐 기구부쪽 단부의 외주면위에 장착된다. 가동 주접촉자(27)는 접촉 전극이며, 용기(4)의 중심 샤프트 방향에 대향하여 설치된 고정 주접촉자(13)로부터 연결 및 분리될 수 있다. 다시 말하자면, 이러한 구조는 다음 방식으로 놓여질 수 있다: 가동 샤프트(19)와 함께 퍼퍼 실린더(21)가 고정 개폐 기구부를 향하여 이동할 때, 가동 주접촉자(27)의 외주변과 고정 주접촉자 (13)의 내주변은 서로 슬라이딩 접촉한다. 가동 샤프트(19)와 함께 퍼퍼 실린더 (21)가 고정 개폐 기구부로부터 반대쪽으로 이동할 때, 가동 주접촉자(27)의 외주변은 고정 주접촉자(13)의 내주변으로부터 반대방향으로 이동한다.

고정 개폐 기구부쪽의 퍼퍼 실린더(21)의 선단에는 가동 아크 접촉자 (20)의 외주변을 덮도록 절연 노즐(22)이 설치된다. 절연 노즐(22)은 원통형 부재이고, 퍼퍼 실린더(21)로부터 배출된 절연성 가스를 가동 아크 접촉자(20)의 선단쪽으로 유도하는 유로(22a)를 형성하도록 가동 아크 접촉자(20)의 외주변과 연결된다.

고정 개폐 기구부쪽의 절연 지지 부재(15)의 선단에는 중심도체(7)와 접속된 통전 부재(23)가 설치된다. 통전 부재(23)는 원통형 도전성 부재로서, 그 위에 원통형 도체 접속부(23a)가 상부로 돌출된 형태로 배치된다. 중심 도체(7)는 도체 접속부(23a)내에 삽입된다. 고정 개폐 기구부쪽의 통전 부재(23)의 선단에는 전기 접촉자 (24)가 설치된다. 전기 접촉자(24)는 원통형 접촉 전극이고, 고정 개폐 기구부쪽의 선단이 반지름 방향에서 내측으로 돌출하도록 반지름 방향쪽의 두께는 다른 부분쪽의 두께보다 더 크게 형성된다. 그것은 퍼퍼 실린더(21)의 외주벽의 외주면에 서로 슬라이딩 접촉하도록 구성된다.

통전 부재(23)의 내주면으로부터 반지름 방향에서 내측으로 돌출한 지지부 (23c)에 의해 절연 지지 부재(15)쪽 퍼퍼 피스톤(25)의 최상부 끝단이 고정 지지된다. 퍼퍼 피스톤(25)은 원통형 부재로서, 고정 개폐 기구부쪽의 선단이 반지름 방향에서 외측으로 돌출하도록 반지름 방향쪽의 두께는 다른 부분쪽의 두께보다 더 크게 형성된다. 그것은 퍼퍼 실린더(21)내측에 설치된다. 절연 지지 부재(15)쪽의 퍼퍼 피스톤(25)의 내경은 다른 부분의 내경보다 더 크게 형성된다.

퍼퍼 실린더(21) 및 퍼퍼 피스톤(25)에 의해 가동 샤프트(19)의 외주변에는 퍼퍼 챔버(26)가 형성된다. 퍼퍼 실린더(21)가 고정된 퍼퍼 피스톤(25)상에 대하여 작용할 때, 퍼퍼 챔버(26)에서는 절연성 가스인 SF₆가스가 압축된다. 퍼퍼 챔버 (26) 내에서 압축된 절연성 가스는 퍼퍼 챔버(26)의 절연 노즐(22)쪽에 설치되어 유로(22a)와 퍼퍼챔버(26)를 관통하는 배기 구멍(도시생략)을 거쳐 유로(22a)로 배출되어, 유로(22a)를 거쳐 고정 아크 접촉자(14)와 가동 아크 접촉자(20) 사이에 발생한 아크를 향하여 분출된다.

퍼퍼 챔버(26)의 후방, 즉 절연 지지 부재(15)쪽에는 통전 부재(23)와 접촉자 (24)로 구성된 가스 배기 챔버(28)가 설치된다. 가동측으로 분리되어 흐르는 핫 가스는 가동 샤프트(19)의 중공부(19a)를 거쳐 가스 배기 챔버(28)로 배출된다. 가동 샤프트(19)의 절연 로드(16)쪽에 중공부(19a)를 흐르는 핫 가스가 배출되는 배기 구멍(19b)이 수평면에 대하여 수직방향으로 반지름 방향의 2개의 지점에서 형성된다. 그것은 고정 기구부로부터 가동 기구부를 향하여 핫 가스가 배출되도록 비스듬한 방향으로 형성된다. 가스 배기 챔버(28)에 배출된 핫 가스가 대류되어 그 온도 및 유속이 저하된다. 핫 가스가 용기(4)의 내주면으로 배출되도록 상술된 방법으로 가동측에 배기 구조가 구성된다. 또한, 통전 부재(23)의 용기(4)의 내주면과 대향하여 위치된 주변벽의 퍼퍼 챔버(26)쪽상이며 절연 지지 부재(15)쪽의 퍼퍼 피스톤(25)의 내경이 다른 부분의 내경보다 더 큰 부분과 대향하는 부분에는, 가스 배기 챔버(28)내측의 핫 가스를 용기(4)의 내주면쪽으로 배출하는 배기 구멍(23b)이 반지름 방향으로 90° 간격을 이루어 4개의 지점에서 배치된다. 핫 가스는 가동 기구부로부터 고정 기구부 방향을 향하여 배출된다.

이하에서 설명되는 바와 같이 통전 부재(23)상에는 수평 방향으로 가스 배기 구멍(55)이 배치된다.

다음은 본 발명에 따른 가스 차단기의 동작, 특히, 폐쇄 상태에서 개방 상태에 이르는 동작을 설명한다.

도 3은 폐쇄상태를 도시한다. 도 4는 용기(4)를 포함하지 않는다는 것을 제외하고 도 3과 동일하며, 측면에서 본 도면이다.

이러한 상태에서, 고정 주접촉자(13)는 가동 주접촉자(27)와 접촉하고, 고정 아크 접촉자(14)는 가동 아크 접촉자(20)와 접촉된다. 따라서, 부싱(5)의 한쪽, 예를 들어 고정 개폐 기구부쪽으로부터 차단기 내에 인입된 전류는 금속제 단자 금속구(8)와 중심도체(7)로부터 통전 부재(12)를 거쳐 고정 주접촉 자(13)와 고정 아크 접촉자(14)로 흐른다. 고정 주접촉자(13)와 고정 아크 접촉 자(14)로 흐르는 전류는, 고정 주접촉자(13)와 고정 아크 접촉자(14)에 접촉되어 있는 가동 주접촉자 (27)와 가동 아크 접촉자(20)로 흐른다. 가동 주접촉자(27)와 가동 아크 접촉자 (20)로 인입된 전류는 퍼퍼 실린더(21), 접촉자(24) 및 통전 부재(23)로부터 부싱 (5)의 다른쪽(가동 개폐 기구부쪽)의 중심 도체(7)및 금속제 단자 금속구(8)를 거쳐 차단기 밖으로 인출된다. 이러한 상태하에서, 가스 배기 챔버(28)쪽위의 가동 샤프트(19)의 배기 구멍(19b)의 개구부는 퍼퍼 피스톤(25)의 내주면에 의해 폐쇄된다.

가스 배기 챔버(28)에는 수평방향으로 서로 대향하는 위치에 2개의 가스 배기 구멍(55)이 배치된다. 가스 배기 구멍(55)으로부터 45°회전한 위치에서 배기 구멍(23b)은 반지름 방향으로 4개의 지점에 배치된다(도 3에서는 배기 구멍(23b)의 형상을 쉽게 이해할 수 있도록 그 단면이 의도적으로 도시되고 있다).

계통사고(system contengancy)로 인해, 차단기 내로 사고전류(fault current )가 흐르면, 계기용 변류기(10)에 의해 이 사고 전류가 검출된다. 이러한 검출은 차단기의 제어기가 조작기(2)에 차단기를 개방하는 조작명령을 보내도록 한다. 그 후, 조작기(2)가 개방동작을 시작하여, 절연 로드(16)가 고정 개폐 기구부쪽과는 반대쪽으로 이동하여, 차단기가 개방되기 시작한다.

도 5는 개방 상태를 도시한다. 도 6은 용기(4)가 포함되지 않는다는 것을 제외하고 도 5와 동일하며, 측면에서 본 도면이다(도 5에서는, 배기 구멍(23b)의 형상을 쉽게 이해할 수 있도록 그 단면이 의도적으로 도시되고 있다).

개방상태에서, 가동 주접촉자(27)는 고정 주접촉자(13)로부터 분리되고, 고정 아크 접촉자(14)는 가동 아크 접촉자(20)와 접촉한다. 이러한 경우에, 퍼퍼 실린더(21)는 가동 개폐 기구부쪽에 위치된다. 퍼퍼 챔버(26)에서는 절연성 가스가 압축된다.

절연 로드(16)가 가동 개폐 기구부쪽과 반대쪽으로 이동할 때, 퍼퍼 실린더 (21)는 가동 개폐 기구부쪽으로 이동한다. 이것은, 퍼퍼 챔버(26) 내의 절연성 가스가 더욱 압축되어 고압이 되게한다. 가스 배기 챔버(28)쪽에 있는 가동 샤프트 (19)의 배기 구멍(19b)의 개구부는 절연 지지 부재(15)쪽으로 이동하고 가스가 방출된다.

도 5에 도시된 바와 같이 가동 아크 접촉자(20)가 고정 아크 접촉자 (14)로부터 분리될 때, 고정 아크 접촉자(14)와 가동 아크 접촉자(20) 사이에는 아크(30)가 발생한다. 이러한 경우에, 퍼퍼 챔버(26)에서 압축된 절연성 가스가 유로(22a)를 거쳐 고정 아크 접촉자(14)와 가동 아크 접촉자(20) 사이의 위치로 유도되고 아크를 향해 분출된다. 그 후, 아크는 이러한 절연성 가스에 의해서 소호된다.

아크를 소호한 절연성 가스는 핫 가스로 변형되어, 고정 개폐 기구부와 가동 개폐 기구부로 분리 유도된다. 이러한 경우에, 차단기는 완전 차단 상태, 즉 도 5에 나타낸 바와 같이 고정 아크 접촉자(14)는 가동 아크 접촉자(20)의 내주면으로부터 분리된다.

고정 개폐 기구부로 유도된 핫 가스는 통전 부재(12)의 내주면을 거쳐 가동개폐 기구부쪽과는 반대쪽 공간으로 배출된다.

한편, 가동 개폐 기구부쪽으로 보내진 핫 가스는 가동 샤프트(19)의 중공부 (19a)를 거쳐 절연 로드(16)쪽으로 흐르고, 배기 구멍(19b)을 거쳐 가스 배기 챔버(28)에 배출된다. 이러한 경우에, 가스 배기 챔버(28)를 향하는 배기 구멍 (19b)의 개구부는 가동 샤프트(19)의 중공부(19a)와 예각을 이루도록 비스듬한 방향으로 형성되고, 고정 개폐 기구부로부터 가동 개폐 기구부로 핫 가스가 배출된다.

가스 배기 챔버(28)의 내부와 절연 지지 부재(15)의 내주변은 도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이 서로 연결된다. 그러나, 도 5 및 도 6에 도시된 상태하에서는 절연 로드(16)에 설치된 원고리형 폐쇄부재(shut-off member)(29)에 의해 절연 지지 부재(15)쪽 통전 부재(23)의 개구부가 폐쇄된다. 따라서, 가스 배출 챔버 (28)내에 배출된 핫 가스는 절연 지지 부재(15)의 내측으로 흐르지 않는다.

가스 배기 챔버(28) 내에 배출된 핫 가스는 가스 배기 챔버(28) 내를 대류함으로써, 그 온도 및 유속을 저하시키는 한편, 통전 부재(23) 및 배기 구멍(55)을 향하여 흘러, 배기 구멍(23b) 및 가스 배기 구멍(55)으로부터 용기(4)의 내주면쪽을 향하여 배출된다. 이러한 경우에, 배기 구멍(23b)은 용기(4)쪽의 개구부가 가스 배기챔버(28)쪽의 개구부보다 퍼퍼 챔버(26)쪽에 더 가깝게 위치하도록 비스듬한 방향으로 형성되어 있어, 그 온도 및 유속이 저하된 핫 가스는 고정 개폐 기구부쪽을 향하여 배출된다.

가스 배기 구멍(55)은 배기 구멍(19b)으로부터 90°회전한 위치에 배치된다.따라서, 배기 구멍(19b)에서 나온 핫 가스는 직접 가스 배기 구멍(55)으로부터 배출되지 않는다. 그것은 절연 지지 부재(15)와 용기(4)사이의 공간으로 배출된다.

본 실시예에 따르면, 가동 개폐 기구부로 흐르는 핫 가스는 배기 구멍(19b)으로부터 퍼퍼 챔버(26)의 후방에 형성된 가스 배기 챔버(28)의 퍼퍼 챔버(26)쪽과는 반대쪽을 향하여 배출된다. 가스 배기 챔버(28)에서 핫 가스를 대류시킴으로써, 그 온도 및 유속을 저하시킨 후, 배기 구멍(23b) 및 가스 배기 구멍(55)을 거쳐 용기(4)내로 가스가 배출된다. 종래에, 가스는 가스 배기 구멍(55)으로부터만 배출되었다. 배기 구멍(23b)의 추가는 배기 구멍(55)으로부터의 배기량을 제어하도록 한다. 또한, 그것은 용기(4)의 내주면상에서 가스를 직접 분출시킴으로써 용기(4)내의 절연내력의 현저한 저하를 억제한다. 이것은 핫 가스를 용기 내주면으로 직접 분출하는 것을 방지시키는 실드를 사용하지 않고, 용기(4)의 직경을 작게 할 수 있다. 이것은 가스 차단기를 소형화시킬 수 있다.

본 실시예는 저하된 온도 및 유속을 갖는 핫 가스를 배기 구멍(23b)을 거쳐 고정 개폐 기구부쪽을 향하여 배출하도록 한다. 이것은 배기 구멍(23b)으로부터 용기(4)의 내주면까지 핫 가스의 이동 거리를 줄일 수 있어, 용기(4)의 내주면으로 핫 가스를 직접 분출시키는 것을 억제시킬 수 있다. 이것은 또한 용기(4)내의 절연내력의 현저한 저하를 더욱 억제할 수 있어, 용기(4)의 직경을 더욱 작게 할 수 있고, 가스 차단기를 더욱 소형화시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 2개의 배기 구멍(19b), 2개의 가스 배기 구멍(55)과 4개의 배기 구멍(23b)은 동심원상에 배치된다. 이들 3가지 형태의 배기 구멍들은 상이한 위치에 배치되어 그것들의 위치는 서로 겹치지 않는다. 이것은 배기 구멍 (19b)으로부터 가스 배기 구멍(55) 또는 배기 구멍(23b)까지의 핫 가스의 이동 거리를 크게 할 수 있어, 가스 배기 챔버(28) 내에서 핫 가스가 대류되는 시간을 연장시킬 수 있다. 이것은 또한 용기(4) 내주면으로 핫 가스를 직접 분출시킴에 따라 용기(4)내의 절연내력의 현저한 저하를 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 용기(4)의 직경을 작게 할 수 있어, 가스 차단기를 소형화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 가스 배기 챔버내에서 핫 가스를 대류시켜, 그 온도 및 유속을 저하시킨 후, 용기의 내주면쪽을 향하여 핫 가스를 배출한다. 실드를 이용하지 않고, 용기 내주면으로 핫 가스를 직접 분출시킴으로써 용기내의 절연내력에 대한 현저한 저하를 억제할 수 있다. 이것은 용기의 직경을 작게하여, 가스 차단기를 소형화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 용기의 직경을 작게하여, 소형화된 가스 차단기를 제공할 수 있다.

Claims

절연성 가스를 포함하는 용기,

상기 용기 내에 설치된 고정 접촉자,

상기 고정 접촉자에 대향하여 설치되어, 상기 고정 접촉자와 분리될 수 있는 가동 접촉자,

절연 로드를 거쳐 전달된 조작기의 조작력에 의해 상기 가동 접촉자가 이동하도록 중공부가 설치된 샤프트,

상기 고정 접촉자와 상기 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크로 분출되도록 가스를 압축하기 위해 상기 샤프트의 외측에 설치된 퍼퍼 챔버,

상기 퍼퍼 챔버에서 압축된 상기 가스를 상기 아크로 안내하는 절연 노즐, 및

상기 퍼퍼 챔버의 후방에 설치된 가스 배기 챔버를 구비하며,

상기 샤프트의 상기 중공부로부터 배출된 상기 핫 가스를 상기 가스 배기 챔버에서 대류시켜, 그 온도 및 유속을 저하시킨 후, 상기 용기의 내주면으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
절연성 가스를 포함하는 용기,

상기 용기 내에 설치된 고정 접촉자,

상기 고정 접촉자에 대향하게 설치되어, 상기 고정 접촉자와 분리될 수 있는가동 접촉자,

절연 로드를 거쳐 전달된 조작기의 조작력에 의해 상기 가동 접촉자를 이동하도록 중공부를 갖는 샤프트,

상기 고정 접촉자와 상기 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크로 분출되도록 가스를 압축하기 위해 상기 샤프트의 외측에 설치된 퍼퍼 챔버,

상기 퍼퍼 챔버에 압축된 가스를 상기 아크로 안내하는 절연 노즐, 및

상기 퍼퍼 챔버의 후방에 설치된 가스 배기 챔버를 구비하며,

상기 가스 배기 챔버내로 배출된 가스를 상기 용기의 내측과 상기 가스 배기 챔버의 외측 사이의 공간에 배출하도록 제1배기 구멍이 설치되고,

상기 가스 배기 챔버의 상기 제1배기 구멍보다 상기 퍼퍼 챔버에 더 가까운 위치에 제2배기 구멍이 설치되고,

여기서, 상기 제2배기 구멍은 상기 가스 배기 챔버내에 배출된 상기 가스를 상기 가스 배기 챔버의 외측과 상기 용기의 내측 사이의 공간으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제2항에 있어서,

상기 제2배기 구멍은 상기 가스 배기 챔버내의 가스가 상기 고정 접촉자를 향하여 배출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

4개의 상기 제2배기 구멍은 상기 가스 배기 챔버 주위에 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
절연성 가스를 포함하는 용기,

상기 용기 내에 설치된 고정 접촉자,

상기 고정 접촉자에 대향하여 설치되고 상기 고정 접촉자와 분리될 수 있는 가동 접촉자,

절연 로드를 거쳐 전달된 조작기의 조작력에 의해 상기 가동 접촉자를 이동하도록 중공부를 갖는 샤프트,

상기 고정 접촉자와 상기 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크로 분출되도록 가스를 압축하기 위해 상기 샤프트 외측에 설치된 퍼퍼 챔버,

상기 퍼퍼 챔버에서 압축된 가스를 상기 아크로 안내하는 절연 노즐,

상기 퍼퍼 챔버의 후방에 설치된 가스 배기 챔버,

상기 가스 배기 챔버에 배치된 배기 구멍을 구비하며,

상기 배기 구멍으로 배출된 상기 가스는 상기 용기의 내측과 상기 가스 배기 챔버의 외측 사이의 공간으로 비스듬한 방향으로 배출되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제5항에 있어서,

제2배기 구멍은 상기 가스 배기 챔버에 설치되고, 상기 제2배기 구멍은 상기고정 접촉자로부터 볼 때 상기 배기 구멍보다 상기 가동 접촉자에 더 가까운 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제5항 또는 제6항에 있어서,

4개의 상기 배기 구멍이 상기 가스 배기 챔버 주위에 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.