KR200254367Y1

KR200254367Y1 - 전력개폐장치용 조작기

Info

Publication number: KR200254367Y1
Application number: KR2020010025576U
Authority: KR
Inventors: 김유범
Original assignee: 김유범
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2001-12-01

Abstract

본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 플레이트에 고정설치된 모터와 다수의 기어와 트립 솔레노이드를 구비하여 모터와 트립 솔레노이드의 동작으로 투입스프링과 개방스프링의 축세 또는 감세로 래치의 체결 또는 해제가 이루어지고 래치의 체결과 해제에 의한 토글레버가 소정각도로 회전하게 되어 토글레버의 주축에 연결된 다수의 레버와 링크 및 샤프트축의 구동으로 가동 접점과 고정접점을 이격 또는 접촉하게 하는 토글-래치 방식의 원터치 투입, 개방 방식으로, 스프링 사점 방식의 조작기 보다 빠른 절체시간으로 전력계통에서 발생하는 선로사고 구간을 신속히 분리하여 전자동 배선시스템(KODAS; 한국형 배선자동화)에 용이하게 적용될 수 있는 장점이 있다. 또한 스테인레스 봉재 및 판재를 가공하여 제작하므로 오동작 발생가능성을 현저하게 감소시키는 장점이 있다.

Description

전력개폐장치용 조작기{THE MECHANISM FOR ELECTRIC POWER SYSTEM SPLITTING}

본 고안은 전력개폐장치용 조작기(메카니즘; MECHANISM)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터와 트립 솔레노이드 구동으로 발생하는 투입, 개방스프링 및 토션스프링의 탄성력을 통하여 래치를 체결 또는 해제하고 토글레버를 소정각 도로 회전시켜 차단기의 접점을 개폐함으로서, 선로고장구간을 신속하고 정확하게 분리 또는 투입시키는 전력개폐장치용 조작기에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장과 가정 등에 구비된 기계장치와 전기장치에 전력을 공급하기 위한 전력시스템인 송, 배전 전력계통에서는 수목접촉, 낙뢰, 차량사고, 바람, 열과 같은 외부의 물리적 접촉으로 전기 사고 즉, 선간 단락, 1선지락, 2선지락 등이 발생할 위험이 상시 존재한다. 전력계통 사고로 발생한 고장전류는 접속된 설비물에 전기적 또는 기계적인 손상을 가하게 되므로 고장이 발생한 선로구간은 신속하게 계통에서 분리시켜 사고를 수습하여야 한다.

따라서 고장전류에 의한 고장상태를 미리 분석하여 용량에 부합한 보호계전기, 차단기를 비롯한 전력개폐장치를 설치하여 선로사고 또는 고장수리후 회로를 신속하게 차단 또는 투입하는 것이 바람직하다.

고전압선로상에 구비된 배선 차단기, 단로기, 라인스위치, 부하개폐기 및 접촉기, 기타 전기기계는 전기적 접점이 설치되어 있어 접점의 개폐를 통하여 전기의 흐름을 연결, 차단하게 된다. 상기 접점을 통한 차단방식은 일반적으로 정상상태에서 접촉된 가동접점과 고정접점에서, 고장검출시 자동으로 가동접점이 고정접점에서 분리되어 전류를 차단하도록 한다.

여기서 상기 가동접점을 고정접점에 분리 또는 접촉시키는 역할을 조작기(메카니즘)가 담당하게 된다. 조작기는 GLBS(Gas Load Break), ASS(Automatic Sectionalizing Switch), ALTS(Auto Load Transformer Switch) 등의 전력개폐장치에 적용되는데, 접점의 개폐로 발생하는 아아크를 소호하기 위하여 전력개폐장치의 내부에는 절연유 또는 SF₆절연가스를 봉입하게 된다.

도 1은 종래의 조작기가 작동하는 흐름을 도시하고 있다. 종래 조작기의 구동방식은 하나의 토글 스프링의 사점동작 방식으로 이루어진다. 즉, 선로상에 이상이 없는 경우에는 조작기는 투입된 상태가 되며, 이때 토글스프링이 축세된 상태로 사점(Dead Point)에 도달하고 토글 스프링에 연결된 레버에 연결된 래치가 체결된 상태에서 가동접점이 고정접점에 접촉되어 전류가 정상적으로 흐르게 된다.

반면에 선로상에 고장이 발생하는 경우에는 조작기는 차단모드로 이동 되는데, 토글스프링이 역 축세되어 사점에 도달하고 연동되는 레버에 의해 래치가 해제되어 가동접점은 고정접점에서 분리되게 된다. 따라서 고장전류가 차단되어 전력계통상에 연결된 전기장치 및 기계장치로 고장전류의 인입이 방지되어 전기적 또는 기계적인 보호가 이루어진다.

그러나 종래의 조작기 구동방식은 토글스프링의 사점행정이 토글스프링의 스프링 차지(charge)시에 큰 구동력이 필요하게 되고 전력계통에 조작기의 투입과 개방에 따른 절체시간을 보장하기 위해서 구동단계가 복잡해지는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 조작기는 절체시간이 오래 걸리게 되어 차단이 지연되는 동안 사고전류가 전기장치로 유입되어 전력계통의 보호에 심각한 손상을 일으키는 문제점이 있었다. 또한 하나의 토글스프링이 사용되는 관계로 잦은 사용에 따른 응력감소와 절단 현상이 일어나게 되어 조작기가 더이상 투입 및 개방동작을 실행하지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플레이트에 고정설치된 모터와 다수의 기어와 트립 솔레노이드를 구비하여 모터와 트립 솔레노이드의 동작으로 개방스프링과 투입스프링의 축세 또는 감세로 래치의 체결 또는 해제가 이루어지고 래치의 체결과 해제에 의한 토글레버가 소정각도로 회전하게 되어 토글레버의 주축에 연결된 다수의 레버와 링크 및 샤프트축의 구동으로 가동 접점과 고정접점을 이격 또는 접촉하게 하므로서, 신속, 정확하게 전력계통상의 선로구간을 분리, 연결시키는 전력개폐장치용 조작기을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 조작기의 동작흐름도,

도 2는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예에 따른 분해 사시도,

도 3은 본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예에 따른 주요부 분해 사시도,

도 4는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예가 투입된 상태를 나타내는 구성도,

도 5는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예가 선로 고장구간을 차단한 상태를 나타내는 구성도,

도 6a는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예에 의한 트립 솔레노이드와 트립레버 어셈블리의 구성도,

도 6b는 상기 도 6a에서 트립 솔레노이드의 구동시 스프링 레버를 타설하도록 트립레버 어셈블리가 회전된 상태의 구성도,

도 7a는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기에 따른 일실시예에 의한 래치의 토글아암 해제 상태도,

도 7b는 상기 도 7a에서 래치가 토글아암을 해제 상태에서 체결 상태로 전환하는 상태도,

도 7c는 상기 도 7b에서 래치가 토글아암을 완전히 체결한 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 플레이트 2 : 모터

3 : 감속기어 4,4' : 구동핀

5,5' : 연결아암 6 : 회전축

7a,7b : 스프링 고리 8 : 스페이셔

9 : 토글아암 10,10' : 링크플레이트

11,11' : 보강판 12 : 토글아암 스토퍼

13 : 래치 13a : 돌설부

14 : 스토퍼핀 15 : 토션스프링

16 : 스프링 레버 16a : 걸림공

17 : 토글레버 17a : 취부홈

17b : 단턱 17c : 주축

18 : 투입스프링 19 : 개방스프링

20 : 트립 솔레노이드 21 : 트립레버 어셈블리

21a : 가이드홈 30 : 토글레버 스토퍼

31 : 스토퍼 지지대 40 : 수동 투입부

41 : 고정플레이트 42,42' : 기어

43 : 기어축

본 고안인 전력개폐장치용 조작기는, 고장구간을 개폐하는 전력개폐장치의 가동접점을 구동하는 조작기에 있어서,

체결공과 홈이 형성되고, 연결지지대를 통해 소정간격으로 결합설치된 적어도 둘 이상의 판상의 플레이트(1)와;

투입시에, 상기 플레이트(1)에 설치된 모터(2)와 다수의 감속기어(3)의 구동으로 회전하는 구동핀(4)과 그와 대향하는 구동핀(4')사이에 각각의 연결아암(5,5')을 통하여 회동되도록 결합설치된 회전축(6)과;

상기 회전축(6)에 일단부가 관통결합된 토글아암(9)의 타단부를 회전가능하도록 힌지결합하고, 상기 토글아암(9)의 회전범위를 제한하는 토글아암 스토퍼(12)를 소정지점에 설치한 한쌍의 링크플레이트(10,10')와;

절삭된 걸림면이 형성되어, 투입시에는 인입된 토글아암(9)의 끝단부가 상기 걸림면을 밀어 토글아암(9)을 고정하고, 개방시에는 상기 절삭면이 회전되어 고정된 토글아암(9)를 해제시키도록, 상기 링크플레이트(10,10')사이에 관통설치되며, 일단부가 링크플레이트(10')의 하면에 돌설된 래치(13)와;

상기 래치(13)의 돌설부(13a)에 고정결합되되, 걸림공(16a)이 형성되어 상기 링크플레이트(10,10')를 관통고정한 스토퍼핀(14)을 삽입하고, 상기 스토퍼핀(14)과 걸림공(16a)에 양단이 각각 걸리면서 상기 래치(13) 돌설부(13a)의 외주면에 설치된 토션스프링(15)의 탄성력을 통하여 회전 및 복원되어 상기 래치(13)를 회동시키는 스프링 레버(16)와;

일단부는 상기 링크플레이트(10,10')와 힌지결합되어 회동되고, 타단부에는 상기 플레이트(1)사이를 관통하여 회전가능하도록 설치된 주축(17c)을 형성하여, 상기 주축(17c)에 개폐장치의 가동접점에 연결된 샤프트축을 움직이도록 레버와 링크를 연결한 토글레버(17)와;

상기 회전축(6)과 플레이트(1) 외부의 탱크사이에 연결설치되되, 회전축(6)의 회전시 축세 또는 감세하는 투입스프링(18)과;

상기 회전축(6)과 상기 토글레버(17)사이에 연결설치되되, 회전축(6)의 회전시 축세 또는 감세하는 개방스프링(19)과;

상기 플레이트(1)에 설치되어 있되, 상기 플레이트(1)의 일측부에 설치된 트립 솔레노이드(20)에 연결되어 트립 솔레노이드(20)의 동작시 상기 스프링 레버(16)를 타설하여 상기 래치(13)를 회전시키는 트립레버 어셈블리(21)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 투입스프링(18)과 개방스프링(19)은 각각 관통홀이 형성된 스프링 고리(7a,7b)를 통하여 회전축(6)에 삽입연결되며, 상기 회전축(6)의 회전시 투입스프링(18)과 개방스프링(19)의 스프링 고리(7a,7b)와 토글아암(9)간에 각각 간섭을 일으키지 않도록 각각 소정거리 이격시키는 스페이셔(8)가 삽입되고, 상기 개방스프링(19)의 일단은 토글레버(17)와 링크플레이트(10,10')를 관통하는 연결부재에 삽입된 스프링 고리(7b)에 고정핀을 통하여 체결된 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 투입상태에서 체결된 래치(13)가 해제되어 개방상태로 전환하는 경우 개방스프링(19)의 탄성력에 의해 순간적으로 토글레버(17)가 회전시, 토글레버(17)의 일단에 형성된 주축(17c)에 샤프트축을 통하여 연결된 가동접점부가 파손되는 것을 방지하지 위하여 토글레버(17)의 회전을 소정범위로 제한하도록 플레이트(1)사이에 고정된 스토퍼지지대(31)에 토글레버 스토퍼(30)가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 상기 토글레버(17)에 스프링고리(7b)를 통하여 체결된 개방스프링(19)의 일단이 상기 토글레버(17)의 일면과 마찰되어 토글레버(17)의 회전력을 감소시키지 않도록 단턱(17b)이 형성되는 것을특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 상기 링크플레이트(10,10')로 삽입되는 토글아암(9)의 두께를 감소시켜 회전이 용이하도록 하고 상기 토글아암(9)의 일단부와 링크플레이트(10,10')간의 마찰을 감소시키도록 보강판(11,11')이 상기 링크플레이트(10,10')에 삽입설치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 수동투입부(40)를 더 포함하여 구성되어 있되, 상기 수동투입부(40)는 연결지지대를 통하여 설치된 고정플레이트(41)와 플레이트(1)사이에 수동으로 회전가능한 기어축(43))을 설치하고 상기 기어축(43)과 구동핀(4)에 기어(42,42')를 결합설치하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 스테인레스 봉재 및 판재를 사용하여 변형과 부식을 방지하여 오동작이 감소되는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 고안인 전력개폐장치용 조작기에 따른 바람직한 일실시예의 구성을 상세하게 설명한다. 도 2는 본 고안에 따른 일실시예의 분해 사시도이고 도 3은 도 2의 주요부에 대한 일실시예 분해 사시도이다.

도 2에서 도시된 바와 같이 세 개의 플레이트(1)이 각각 일정거리로 이격설치되어 있는데, 편의상 제1 플레이트, 제2 플레이트, 제3 플레이트으로 칭한다. 중앙에 설치된 제2 플레이트에는 절삭홈을 형성하여 모터(2)가 설치되고, 모터(2)의 토오크를 증가, 회전속도를 감속시켜 구동력을 전달하는 감속기어(3)가 제1 플레이트의 측면과, 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 설치된 구동핀(4)에 다수개 설치되어 있다. 제2 플레이트의 내측에는 고정플레이트(41)가 설치되어 있으며 상기 구동핀(4)이 수동으로 회전가능하도록 기어축(43)과 기어(42,42')가 연결설치되어 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이 제1, 2 플레이트 사이의 구동핀(4)과 제3 플레이트에 설치된 구동핀(4') 사이에는 연결아암(5,5')를 통하여 회전축(6)이 연결설치되어 있다. 상기 회전축(6)에는 스프링 고리(7a,7b)와 토글아암(9)이 설치되며 상기 연결아암(5,5'), 스프링 고리(7a,7b), 토글아암(9)사이를 일정거리로 각각 이격시키는 스페이셔(8)가 또한 삽입설치되어 있다.

그리고 상기 스프링 고리(7a,7b)를 통하여 투입스프링(18)과 개방스프링(19)이 각각 조작기 외측에 구비된 탱크와 토글레버(17)에 연결설치되어 있다. 본 실시예에서는 바람직하게 2개의 개방스프링(19)과 상기 개방스프링(19)보다 직경과 길이가 큰 1개의 투입스프링(18)을 설치하여 조작기의 투입, 개방에 따른 절체시간을 감소시키도록 하였다. 참고로 상기 투입, 개방스프링(18,19)은 조작기의 투입과 개방에 양쪽 스프링이 함께 작용하지만, 투입과 개방에 따른 스프링의 작용을 측정결과 투입 동작시에는 스프링(18)이, 개방 동작시에는 스프링(19)가 타 스프링 보다 주되게 작용함으로 스프링(18)은 투입스프링으로, 스프링(19)는 개방스프링으로 한다.

상기 회전축(6)에 관통홀을 형성하여 연결된 토글아암(9)의 타단부와, 보강판(11,11')이 내측에 설치된 마름모 형상의 링크플레이트(10,10')에는 체결공을 각각 형성하고, 상기 링크플레이트(10,10') 사이가 소정간격 이격시켜 연결하는 스페이셔를 관통시켜 상기 토글아암(6)이 스페이셔를 힌지축으로 하여 회전가능하도록 구성되어 있다. 그리고 링크플레이트(10,10')와 보강판(11,11')의 스페이셔들 사이에는 토글아암 스토퍼(12)가 설치되어 상기 토글아암(6)이 회전되어 링크플레이트(10,10') 사이로 인입시 링크플레이트(10,10')를 이탈하지 않도록 회전반경을 일정범위로 제한하고 있다.

토글아암(9)의 타단부에는 홈을 형성하여 상기 토글아암 스토퍼(12)로 스토핑이 용이하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 링크플레이트(10,10')의 마름모 형상은 링크플레이트(10,10')에 연결된 토글아암(9)과 토글레버(17)에 회전력을 용이하게 전달시키는 장점이 있다.

그리고 링크플레이트(10,10')사이에는 래치(13)와 스토퍼핀(14)이 평행하게 설치되어 각각 일단부가 링크플레이트(10')의 하면에 돌출되어 있으며, 상기 래치(13)의 돌설부(13a)에는 스프링 레버(16)가 일체로 결합되어 있다. 스프링 레버(16)에는 걸림공(16a)이 형성되어 상기 스토퍼핀(14)이 삽입되어 있으며, 상기 래치(13)의 돌설부(13a)에는 토션스프링(15)이 감겨 일단은 스토퍼핀(14)에, 타단은 걸림공(16a)에 탄설되어 있다.

따라서 토션스프링(15)의 탄성력에 의한 스프링레버(16)는 걸림공(16a)의 직경범위에서 회전되며 일체로 형성된 래치(13) 역시 걸림공(16a)의 직경범위에서 회전하여 토글아암(9)의 끝단부를 체결 또는 해제하게 된다. 또한 본 실시예에서는상기 토글아암(9)을 체결 가능하도록 링크플레이트(10,10')에 삽입된 래치(13)부분은 측면부를 절삭하여, 일면이 반원형의 원주면을 가지고 타면은 평평한 절삭단면을 가지도록 형성하였다. 또한 토글아암(9)의 끝단부를 하방으로 둥글게 절삭가공하여 상기 래치(13)의 절삭된 면을 양호하게 밀어 원주면에 체결되도록 구성하였다. 토글아암(9)과 래치(13)의 체결 및 해제에 대한 상세설명은 도 7을 통하여 이후 상세하게 설명한다.

상기 래치(13)가 토글아암(9)을 체결한 상태에서 해제하는 상태로 전환하기 위해서, 래치(13)에 연결된 스프링 레버(16)를 타설하여 래치(13)가 소정각도로 회전하게 하는 트립레버 어셈블리(21)가 설치되어 있다. 상기 트립레버 어셈블리(21)는 제3 플레이트의 내측면에 다수의 링크로 연결되어 있고 또한 일정범위로 회전가능하도록 제3 플레이트와 힌지축으로 결합되어 있다.

조작기가 투입상태에서는 스프링 레버(16)에 인접한 트립레버 어셈블리(21)의 타설용 링크와 스프링 레버(16)가 평행한 상태가 이루어지는데, 타설을 용이하게 하도록 링크의 끝단부를 적절하게 가공하는 것이 바람직하다.

개방시 트립레버 어셈블리(21)의 타설용 링크를 당기는 트립 솔레노이드(20)가 제3 플레이트의 내측면에 고정되어 있다. 본 실시예에서는 트립 솔레노이드(20)에 의하여 타설부위의 링크를 다른 링크에 형성된 가이드홈(21a)을 따라 이동하도록 구성하였고, 또한 트립 솔레노이드(20)의 구동없이 수동조작으로 상기 가이드홈(21a)이 형성된 링크가 상기 가이드홈(21a)에 체결된 타설링크를 이동시켜 스프링 레버(16)를 타설하도록 구성하였다. 트립 솔레노이드(20)와 트립레버 어셈블리(21)의 동작은 도 6을 통하여 이후 상세하게 설명한다.

링크플레이트(10,10')의 일단부는 연결부재를 힌지축으로 하는 토글레버(17)가 설치되는데, 토글레버(17)의 일단부에 형성된 취부홈(17a)에 링크플레이트(10)가 소정부분 삽입되고 상기 일단부의 하면부에 링크플레이트(10')가 평행하게 설치되어 연결부재를 통하여 토글레버(17)와 연결되어 있다.

또한 상기 토글레버(17)에는 개방스프링(19)의 일단을 체결하는 스프링 고리(7b)를 설치하되, 상기 스프링 고리(7b)는 링크플레이트(10,10')와 토글레버(17)의 연결부재 상단에 삽입되어 고정핀으로 결합되어 있다. 또한 상기 토글레버(17)에는 스프링 고리(7b)에 체결된 개방스프링(19)의 체결부가 토글레버(17)의 회전시 접촉되어 마찰을 일으키지 않도록 단턱(17b)이 형성되어 있으며, 또한 상기 토글레버(17)의 타단부는 제2 플레이트와 제3 플레이트사이를 관통하여 설치되며 토글레버(17)의 회전시 함께 회전하는 주축(17c)이 형성되어 있다. 그리고 상기 주축(17c)의 일단에는 가동접점을 이동시키는 샤프트축이 레버와 링크로 연결되며, 타단에는 조작기의 투입과 개방을 지시하는 표지판이 설치되어 있다.(도면 미도시)

그리고 투입상태에서 체결된 래치(13)가 해제되어 개방상태로 전환하는 경우 개방스프링(19)과 투입스프링(18)은 인장되어 탄성력을 가지고 있는데, 상기 탄성력에 의하여 순간적으로 토글레버(17)가 회전시, 토글레버(17)의 일단에 형성된 주축(17c)에 샤프트축을 통하여 연결된 가동접점부가 파손되는 경우가 발생하게 되므로, 이를 방지하지 위하여 토글레버(17)의 회전을 소정범위로 제한하도록 제2 플레이트와 제3 플레이트 사이에 평판형의 스토퍼 지지대(31)를 고정설치하고 상기 스토퍼지지대(31)에 토글레버 스토퍼(30)가 설치된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 고안인 전력개폐장치용 조작기에 따른 일실시예의 작용을 상세하게 설명한다.

도 4는 전력계통상에 이상이 없는 경우 선로를 개폐하는 차단기가 투입되도록 본 고안에 따른 조작기의 래치가 체결된 상태를 도시하고 있으며, 도 5는 전력계통상에 사고가 발생하여 고장전류가 흐르는 경우 차단기가 개방되도록 본 고안에 따는 조작기의 래치가 해제된 상태를 도시하고 있다.

도 4에서 도시된 바와 같이 초기 전력계통 선로에 이상이 없는 경우 조작기는 전력계통에 투입되어 전류를 각 전기 및 기계설비로 공급하는데, 이때는 래치(13)가 체결된 상태가 되며 토글아암(9)의 일단부가 링크플레이트(10,10')사이의 보강판(11,11')에 삽입되어 일측은 래치(13)에 의하여, 타측은 토글아암 스토퍼(12)로 지지고정되어 있다. 그리고 토글레버(17)는 플레이트(1)의 지지면과 평행한 상태로 위치하게 되어 주축(17c)에 의한 차단기의 가동접점과 고정접점이 접촉된 상태에 있게 된다. 투입상태에서는 개방스프링(19)은 감세상태이고 투입스프링은(18)은 축세상태에 있으나, 투입, 개방스프링(18,19)은 인장된 상태가 되어 탄성력이 걸려 있게 된다.

상기의 초기 투입상태에서 전력계통에 사고가 발생하는 경우, 차단기의 가동접점이 고정접점에서 떨어지도록 조작기는 래치(13)를 해제하여 개방모드로 전환하게 된다. 상기 전환과정을 설명하면 먼저 선로상에 사고가 발생하게 되면 IC칩이 내장된 제어반(도면 미도시)에서 고장전류를 감지하여 트립 솔레노이드(20)로 DC 24V의 전압을 인가한다. 상기 트립 솔레노이드(18)는 여자되어 트립상태가 되며 트립레버 어셈블리(21)를 끌어 당긴다.

도 6a와 도 6b는 각각 상기 트립 솔레노이드(20)와 트립 레버아세이(21)의 연결구성과 작용상태를 도시하고 있다. 도 6b에서 도시된 바와 같이 트립 솔레노이드(20)가 트립 레버아세이(21)의 타설 링크 일단를 당겨서 가이드홈(21a)을 따라 이동하고 타단은 제3 플레이트에 설치된 힌지축을 통하여 반대방향으로 이동하게 되어 인접한 스프링 레버(16)를 밀게 된다. 상기에서 트립레버 어셈블리(21)를 동작시킨 트립 솔레노이드(20)는 수축모드상태에서 원위치로 복구되며 트립레버 어셈블리(21) 또한 스프링 레버(16)를 타설하고 원위치로 이동하게 된다.

다음으로 스프링레버(16)는 토션스프링(15)과 걸림공(16a)에 삽입된 스토퍼핀(14)에 의하여 소정범위로 회전하고 따라서 래치(13) 역시 동일반경으로 회전하여 체결상태에서 해제상태로 전환하게 되며 토글아암(9)은 순간적으로 회전가능한 상태가 된다.

다음으로 회전축(6)과 토글레버(17) 및 회전축(6)과 탱크에 체결되어 걸려 있던 투입스프링(18)과 개방스프링(19)은 보유하고 있던 탄성력에 의하여 순간적으로 수축되어 회전축(6)과 토글레버(17)를 끌어당기게 된다. 이때 투입스프링(18) 또한 회전축(6)을 당기는 작용을 하나, 회전축(6)과 토글레버(17)을 동시에 당겨 개방모드로 전환시키는 주된 작용은 개방스프링(19)이 하게 된다.

따라서 회전축(6)은 정방향(도 4 반시계 방향)으로 회전하고 토글레버(17)역시 토글레버 스토퍼(30)의 위치지점까지 정방향으로 회전하게 된다. 또한 링크플레이트(10,10')도 회전을 일으켜 토글아암(9)과 연결된 링크플레이트 일단부가 역방향(도 4 시계 방향)으로 움직여 해제상태의 토글아암(9)이 링크플레이트(10,10')에서 외측으로 이탈된다. 토글아암(9)이 래치(13)에서 해제되는 순간 래치(13)와 스프링 레버(16)는 토션스프링(15)의 탄성력에 의하여 제자리로 복원된다.

또한 상기 토글레버(17)의 회전과 동시에 주축(17c)이 소정범위로 회전되어 차단기의 가동접점을 고정접점에서 이격시키게 된다. 순간적으로 가동접점이 고정접점에서 이격시 발생하는 스파크 또는 아아크는 봉입된 절연기체나 절연유에 의하여 소호된다.

상기의 과정으로 조작기는 투입상태에서 개방상태로 전환을 종료하게 되며 조작기의 개방상태는 도 5에 평면상으로 도시되고 있다.

도 5는 도 4에서 조작기가 개방상태로 전환된 경우를 도시하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 전력계통선로가 고장이 발생한 경우 고장수리을 위하여 조작기는 차단상태가 되는데, 이때는 래치(13)가 해제되어 토글아암(9)의 일단부가 링크플레이트(10,10')에서 이탈되어 있으며, 토글레버(17)는 플레이트(1)의 바닥 수평면에서 소정각도로 회전되어 있다.

전력계통상에 발생한 고장이 수리되면 차단기의 가동접점과 고정접점을 접촉시켜 전류가 공급되도록 조작기는 투입상태로 전환되어야 한다. 상기 전환과정을 설명하면 먼저 IC칩이 내장된 제어반에서 전류를 감지 비교하여 정상으로 전류가 흐르는 경우 모터(2)로 DC 24V의 구동전압을 인가하게 된다. 상기 제어반이 전류의이상여부를 감지하는 기술은 변류기 등의 공지기술을 통하여 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 모터(2)는 정방향(도 5 반시계 방향)으로 고속 회전하고 감속기어(3)를 통하여 발생한 저속, 고 토크가 구동핀(4)에 전달된다. 그리고 회전하는 구동핀(4)은 연결아암(5,5')에 연결된 회전축(6)과 타측 플레이트(1)상에 위치한 구동핀(4')을 반시계 방향으로 회전시키게 된다. 따라서 회전축(6)이 반시계 방향으로 회전하게 되므로 개방상태에서 개방스프링(19)과 투입스프링(18)은 동시에 축세 상태로 진행하게 되며 상기 회전축(6)에 연결된 토글아암(9)의 일단이 반시계 방향으로 회전하고 타단은 시계 방향으로 동작된다. 그리고 토글아암(9)의 타단과 스페이셔로 힌지결합된 링크플레이트(10,10')는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고 상기 링크플레이트(10,10')의 타단에 결합된 토글레버(17)는 링크플레이트(10,10')의 회전으로 토글레버 스토퍼(30)에서 이격되어 시계방향으로 회전하여 플레이트(1)의 바닥 수평면으로 근접하게 되고 투입스프링(18)과 개방스프링(19)은 더욱 축세되게 된다. 그리고 회전축(6)이 더욱 회전되면 토글아암(9)의 끝단부는 링크플레이트(10,10')로 삽입되어 래치(13)에 인접하게 된다.

다음으로 회전축(6)이 정점에 위치하면 개방, 투입스프링(18,19)은 최대로 인장되어 사점에 도달하게 된다.

다음으로 회전축이(6)이 정점을 지나고 따라서 투입, 개방스프링(18,19)은 사점을 지나면서 탄성력에 의하여 순간적으로 토글아암(9)은 링크플레이트(10,10')에 설치된 스프링 레버(16)와 래치(13)를 회전시켜 상기 래치(13)쪽으로 삽입되어 토글아암 스토퍼(12)로 지지고정되게 된다. 토글아암(9)과 래치(13)의 해제에서 체결되는 모습이 도 7a, 도 7b, 도 7c에서 상세하게 도시되고 있다.

도 7a는 래치의 토글아암 해제 상태도이고, 도 7b는 래치가 해제 상태에서 체결 상태로 전환하는 상태도이며, 도 7c는 래치가 완전히 체결상태로 전환된 상태도이다. 도 7b에 도시된 바와 같이 래치(13)의 절삭단면부에 인입된 토글아암(9)의 끝단이 접촉하여 밀게 되면 토글아암(9)의 끝단은 회전되는 래치(13)의 절삭면을 지나 래치(13)의 원주면에 고정체결된다. 반대로 스프링 레버(16)에 의하여 래치(13)의 원주면이 회전되어 상기 토글아암(9)의 끝단과 분리되면 토글아암(9)은 래치(13)에서 이탈되어 해제상태가 된다.

다음으로 토글레버(17)는 완전하게 플레이트(1)의 수평 바닥면으로 하강하면서 주축(17c)을 회전시켜 가동접점을 고정접점과 접촉시키게 되어 차단기는 전류를 전기, 기계설비로 안전하게 통전시킨다.

상기의 과정으로 조작기는 차단상태에서 투입모드로 전환을 종료하게 된다. 도 4는 조작기의 투입상태를 도시하고 있으며 투입상태에 대한 설명은 상기에서 설명한 관계로 반복설명은 생략한다. 본 실시예에서는 조작기의 개방과 투입에 따른 절체시간이 4.5~ 5sec가 되어 양호하게 고장구간을 분리, 투입하는 것이 확인 되었다.

본 고안인 전력개폐장치용 조작기의 일실시예의 각 구성소자는 바람직하게 다음과 같은 제조방식의 재질을 사용하여 부식과 변형에 따른 오동작을 방지하도록하였다.

토글아암은 정밀주조 제작방식으로 래치와 체결시 강도와 경도를 유지하여 변형이 없도록 하였고, 래치는 스테인레스 압출봉재를 정밀 자동화라인에서 가공하여 재질의 특성인 인성(질긴성질)이 유지되어 토글아암과 체결시 마모가 없어 1000회 동작시 마모도가 0.02㎜이내가 되도록 하였으며, 링크플레이트는 일반구조용 강재(SS41)을 프레스 금형으로 대량생산하고 칼라아연도금으로 표면처리하여 부식에 따른 오동작 방지와 상대 구조물과의 안정적인 체결력을 가지도록 하였다.

스프링 레버는 부식과 변형을 방지하여 안정되게 조작되도록 스테인레스 판재를 프레스금형으로 대량 생산하였고, 토션스프링은 스테인레스 304재질로 스프링용도로 사용시 작동의 안정성과 부식에 대한 신뢰성을 보장하도록 하였으며, 투입스프링은 스프링 강재를 조밀하게 제작하고 표면에는 부식방지를 위한 주석도금을 하여 변형과 조작력에 대한 안정성을 부여하였다. 즉, 1000회 동작시험후 조작력의 저하는 2% 미만으로 하여 개폐장치 투입시 접점의 안정적인 투입이 이루어 지도록 하였다.

개방스프링은 스프링강재를 사용하여 투입스프링과 같은 공법으로 제작하였고 개폐장치의 동작특성상 개방시간이 투입시간 보다 신속하여야 하므로 투입스프링의 조작응력 보다 50%가량 향상시켜 신속한 개방을 추구하였다. 토글레버는 강재를 이용한 정밀주조방식으로 제작하여 개폐장치의 동작시 전해지는 모든 충격을 감쇄할 수 있도록 하였으며, 기타 구성장치는 스테인레스 봉재 및 판재를 가공, 제작하여 변형, 부식으로 인한 오동작을 방지하였다.

참고로 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 상기의 구체적인 실시예로만 한정되지 아니하며, 본 고안의 상세한 설명과 청구범위와 도면의 기술적인 사상의 범위에서 변형가능함을 명백히 밝혀둔다.

상기와 같이 작용하는 본 고안인 전력개폐장치용 조작기는 토글-래치 방식의 원터치 투입, 개방 방식으로 스프링 사점 방식의 조작기 보다 빠른 절체시간으로 전력계통에서 발생하는 선로사고 구간을 신속히 분리하여 전자동 배선시스템(KODAS; 한국형 배선자동화)에 용이하게 적용될 수 있는 장점이 있다. 또한 스테인레스 봉재 및 판재를 가공하여 제작하므로 오동작 발생가능성을 현저하게 감소시키는 장점이 있다.

Claims

고장구간을 개폐하는 전력개폐장치의 가동접점을 구동하는 조작기에 있어서,

체결공과 홈이 형성되고, 연결지지대를 통해 소정간격으로 결합설치된 적어도 둘 이상의 판상의 플레이트(1)와;

투입시에, 상기 플레이트(1)에 설치된 모터(2)와 다수의 감속기어(3)의 구동으로 회전하는 구동핀(4)과 그와 대향하는 구동핀(4')사이에 각각의 연결아암(5,5')을 통하여 회동되도록 결합설치된 회전축(6)과;

상기 회전축(6)에 일단부가 관통결합된 토글아암(9)의 타단부를 회전가능하도록 힌지결합하고, 상기 토글아암(9)의 회전범위를 제한하는 토글아암 스토퍼(12)를 소정지점에 설치한 한쌍의 링크플레이트(10,10')와;

절삭된 걸림면이 형성되어, 투입시에는 인입된 토글아암(9)의 끝단부가 상기 걸림면을 밀어 토글아암(9)을 고정하고, 개방시에는 상기 절삭면이 회전되어 고정된 토글아암(9)를 해제시키도록, 상기 링크플레이트(10,10')사이에 관통설치되며, 일단부가 링크플레이트(10')의 하면에 돌설된 래치(13)와;

상기 래치(13)의 돌설부(13a)에 고정결합되되, 걸림공(16a)이 형성되어 상기 링크플레이트(10,10')를 관통고정한 스토퍼핀(14)을 삽입하고, 상기 스토퍼핀(14)과 걸림공(16a)에 양단이 각각 걸리면서 상기 래치(13) 돌설부(13a)의 외주면에 설치된 토션스프링(15)의 탄성력을 통하여 회전 및 복원되어 상기 래치(13)를 회동시키는 스프링 레버(16)와;

일단부는 상기 링크플레이트(10,10')와 힌지결합되어 회동되고, 타단부에는 상기 플레이트(1)사이를 관통하여 회전가능하도록 설치된 주축(17c)을 형성하여, 상기 주축(17c)에 개폐장치의 가동접점에 연결된 샤프트축을 움직이도록 레버와 링크를 연결한 토글레버(17)와;

상기 회전축(6)과 플레이트(1) 외부의 탱크사이에 연결설치되되, 회전축(6)의 회전시 축세 또는 감세하는 투입스프링(18)과;

상기 회전축(6)과 상기 토글레버(17)사이에 연결설치되되, 회전축(6)의 회전시 축세 또는 감세하는 개방스프링(19)과;

상기 플레이트(1)에 설치되어 있되, 상기 플레이트(1)의 일측부에 설치된 트립 솔레노이드(20)에 연결되어 트립 솔레노이드(20)의 동작시 상기 스프링 레버(16)를 타설하여 상기 래치(13)를 회전시키는 트립레버 어셈블리(21)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 투입스프링(18)과 개방스프링(19)은 각각 관통홀이 형성되된 스프링 고리(7a,7b)를 통하여 회전축(6)에 삽입연결되며, 상기 회전축(6)의 회전시 투입스프링(18)과 개방스프링(19)의 스프링 고리(7a,7b)와 토글아암(9)간에 각각 간섭을 일으키지 않도록 각각 소정거리 이격시키는 스페이셔(8)가 삽입되고, 상기 개방스프링(19)의 일단은 토글레버(17)와 링크플레이트(10,10')를 관통하여 힌지결합하는 연결부재에 삽입된 스프링 고리(7b)에 고정핀을 통하여 체결된 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 투입상태에서 체결된 래치(13)가 해제되어 개방상태로 전환하는 경우 개방스프링(19)의 탄성력에 의해 순간적으로 토글레버(17)가 회전시, 토글레버(17)의 일단에 형성된 주축(17c)에 샤프트축을 통하여 연결된 가동접점부가 파손되는 것을 방지하지 위하여 토글레버(17)의 회전을 소정범위로 제한하도록 플레이트(1)사이에 고정된 스토퍼지지대(31)에 토글레버 스토퍼(30)가 설치된 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 상기 토글레버(17)에 스프링 고리(7b)를 통하여 체결된 개방스프링(19)의 일단이 상기 토글레버(17)의 일면과 마찰되어 토글레버(17)의 회전력을 감소시키지 않도록 단턱(17b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 상기 링크플레이트(10,10')로 삽입되는 토글아암(9)의 두께를 감소시켜 회전이 용이하도록 하고, 상기 토글아암(9)의 일단부와 링크플레이트(10,10')간의 마찰을 감소시키도록 보강판(11,11')이 상기 링크플레이트(10,10')에 삽입설치된 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 상기 조작기는 수동투입부(40)를 더 포함하여 구성되어 있되, 상기 수동투입부(40)는 연결지지대를 통하여 설치된 고정플레이트(41)와 플레이트(1) 사이에 수동으로 회전가능한 기어축(43)을 설치하고 상기 기어축(43)과 구동핀(4)에 각각 기어(42,42')를 결합설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.
제 1항에 있어서, 스테인레스 봉재 및 판재를 사용하여 변형과 부식을 방지하여 오동작이 감소되는 것을 특징으로 하는 전력개폐장치용 조작기.