KR200361989Y1 - 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진공차단기의 차단성능을 결정하는 진공밸브 구조에 관한 것이다.

이 같은 본 고안은, 상층부까지 깊게 가공되는 전류로에 의해 접점면 분할이 이루어진 전극 구조를 형성함으로써, 축방향 전자력의 세기를 보다 증대시킴은 물론, 아크가 소호되는 시점에서 전극내 와류의 발생 가능성을 억제시키면서 전류의 효과적인 차단을 통해 전력계통에 대한 진공차단기의 차단 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조를 제공한다.

Description

고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조{New high capacity vacuum interrupter of axial magnetic field}

본 고안은 진공차단기의 차단 성능을 결정하는 진공밸브 구조에 관한 것으로서, 특히 진공밸브내의 전극 구조를 개선하여 축방향 전자력의 세기를 보다 증대시킴은 물론, 아크(Arc)가 소호되는 시점에서 전극내 와류의 발생 가능성을 억제하면서 전류의 효과적인 차단을 통해 전력계통에 대한 진공차단기의 차단 성능을 보다 향상시키는 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조에 관한 것이다.

주지된 바와같이, 진공차단기는 주로 3.3㎸ 이상의 고압 전력계통에 설치되어 단락 사고 발생 등과 같은 이유로 부하 계통에 위험한 고전류가 유입되는 경우 사고 전류를 즉시 차단하여 전력 계통을 보호할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 상기 진공차단기에는 도 1에 도시된 바와같이 진공밸브(10)가 형성되는 되는데, 상기 진공밸브(10)는 사고 전류 발생 등으로 인해 진공차단기의 기구부(11)가 동작하여 진공밸브(10)내에서 복수개로 이루어진 전극(12)을 개방시킬 때 그 전극(12) 사이에서 발생하는 아크(Arc)를 적절히 소호하여 전류를 차단시키도록 하였다.

이때, 상기 전극(12)은 도 2 내지 도 11에서와 같이 여러 종류가 상용화되고 있다.

도 2 및 도 3은 진공밸브(10)의 접점에 특별한 형상을 가공하지 않은 평판형 전극(13)으로, 이는 전류 차단시 전극(13)의 접점면(13a)에서 발생하는 아크가 집중화되어 전극(13)의 표면을 국부적으로 가열시키는 문제점이 있어 차단 용량을 높이지 못하는 단점이 있다.

도 3 내지 도 7은 상기 도 2의 전극(13)에 나타난 문제점을 개선한 나선형의 전극(14)과 직교방식 자계를 이용한 집중형(concentrate)의 전극(15)을 도시한 것이지만, 이는 진공 중 전류 차단시 발생되는 금속성 아크가 전극(14)(15)의 접점면(14a)(15a)을 따라 회전할 수 있도록 하여 전극(14)(15)의 표면이 국부 가열되는 현상을 감소시키면서 전류의 차단 성능을 증대시키는 장점이 있는 반면, 7.2㎸ 40㎄ 이상의 고전류 차단이 쉽지 않은 기술적인 단점을 가지고 있다.

도 8 내지 도 11은 상용화된 축자계 방식으로 접점면(16a)(17a)을 4∼8등분하여 전류로(R)를 형성시킨 전극(16)(17)으로, 이는 아크에 축방향의 전자력을 가함으로써 고전류에서 아크가 집중화되는 현상을 근본적으로 막을 수 있는 장점이 있는 반면, 7.2㎸ 40㎄ 이상의 고전류 차단이 쉽지 않고, 축방향 전자력의 세기를충분히 증대하기 힘들며, 아크가 소호되는 시점에서 전극(16)(17)내의 와류 발생으로 역방향 자계가 형성되어 전극(16)(17)의 절연 내력 회복 전압이 저하되고, 재 점호가 발생되는 문제점을 가지고 있었다.

즉, 도 8 및 도 9의 코일형 전극(16)은 접점면(16a)을 코일 형태로 분할 가공함으로써 통전시 축방향의 전자력이 발생될 수 있도록 한 것으로, 이는 축방향 전자력 세기를 증대시키기 위해 전류로(R)가 회전하는 각도보다 증대될 수 있도록 해야 하나, 이 경우 전극(16)(17)의 가공이 매우 어려워지고 통전 용량이 감소될 수 있는 문제점이 있는 관계로 축방향 전자력의 세기를 증대하기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 도 10 및 도 11의 전극(17)은 접점면(17a)을 6등분 정도로 분할하여도 전류로(R)가 회전되는 각도를 약 80도 가까이 형성시킬 수 있어 도 8 및 도 9의 코일형 전극(16)에서 나타나는 문제를 어느 정도 해소할 수 있지만, 이 역시 고전류 차단에 문제없을 만큼 축방향 전자력의 세기를 증대하기는 어려웠다.

다시말해, 도 8 내지 도 11의 전극(16)(17)은 접점면(16a)(17a)을 4∼8등분하여 전류의 차단으로 발생되는 와류를 최소화하도록 하였지만, 전극(16)(17)의 상층부까지는 그 분할이 이루어지지 못하는 관계로 와류 방지의 한계성을 가질 수 밖에 없었던 것이다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 고안은, 상층부까지 깊게 가공되는 전류로에 의해 접점면 분할이 이루어진전극 구조를 형성함으로써, 축방향 전자력의 세기를 보다 증대시킴은 물론, 아크(Arc)가 소호되는 시점에서 전극내 와류의 발생 가능성을 억제시키면서 전류의 효과적인 차단을 통해 전력계통에 대한 진공차단기의 차단 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 진공차단기의 구조도.

도 2는 종래 평판형 전극의 구조를 보인 평면도.

도 3은 종래 평판형 전극의 접점 상태를 보인 측단면도.

도 4는 종래 나선형 전극의 구조를 보인 평면도.

도 5는 종래 나선형 전극의 접점 상태를 보인 측단면도.

도 6은 종래 집중형 직교자계 방식의 전극 구조를 보인 평면도.

도 7은 종래 집중형 직교자계 방식을 가진 전극의 접점상태를 보인 측단면도.

도 8은 종래 코일형 축자계 방식의 전극 구조를 보인 평면도.

도 9은 종래 코일형 축자계 방식을 가진 전극의 접점상태를 보인 측단면도.

도 10은 종래 집중형 축자계 방식의 전극 구조를 보인 평면도.

도 11은 종래 집중형 축자계 방식을 가진 전극의 접점상태를 보인 측단면도.

도 12는 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식의 전극 구조를 보인 평면도.

도 13은 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식을 가진 전극의 접점상태를 보인 측단면도.

도 14는 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식을 가진 복수개의 전극이 진공밸브에 적용된 상태의 구조도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10; 진공밸브 11; 기구부

22; 전극 22a; 접점면

R10; 전류로

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

참고로 종래 도면에서와 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 12는 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식의 전극 구조를 보인 평면도이고, 도 13은 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식을 가진 전극의 접점상태를 보인 측단면도이며, 도 14는 본 고안의 일실시예로 개량형 축자계 방식을 가진 복수개의 전극이 진공밸브에 적용된 상태의 구조도 이다.

도 12 내지 도 14에 도시된 바와같이, 사고 전류 발생 등으로 진공차단기의 기구부(11)가 동작할 때 복수개로 이루어진 전극(22)을 개방시키면서 그 전극(22)의 사이에서 발생되는 아크를 적절히 소호하여 전류를 차단시키는 진공밸브(10)의 구조에 있어서,

상기 전극(22)은 6등분의 접점면(22a)으로 분할 형성하되,

상기 분할된 접점면(22a)의 사이에는 전극(22)의 중심선으로부터 편심된 지점에 위치하는 전극(22)의 한쪽 모서리(A)에서 다른쪽 모서리(B)까지 가공되는 전류로(R10)를 형성함을 특징으로 한다.

다른 일면에 따라, 상기 전류로(R10)는,

축방향 전자력 세기를 증대시키도록 접점면(22a)에서 전극(22)의 상층부까지 90°∼ 110°범위내의 회전각도를 가지도록 형성함을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 고안의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 3.3㎸ 이상의 고압 전력계통에 진공차단기가 설치된 상태에서 단락 사고 발생 등과 같은 이유로 부하 계통에 위험한 고전류가 유입될 경우, 상기 진공차단기내의 기구부(11)가 동작하게 된다.

이때, 상기 기구부(11)의 동작으로부터 진공밸브(10)내에 형성된 복수개의 전극(22)은 개방되고, 상기 전극(22)의 개방으로부터 전류의 크기에 따라 상기 복수개로 이루어진 전극(22)의 사이에서는 플라즈마 상태의 고온 금속성 아크가 형성된다.

이때, 상기 전극(22)은 도 12 및 도 13에서와 같이 6등분의 접점면(22a)으로 분할 형성되는 한편, 각 분할된 접점면(22a)의 사이에는 접점면(22a)에서 전극(22)의 상층부까지 90°∼ 110°범위내 회전각도를 가지면서 축방향의 전자력 세기의 발생을 증대시키는 전류로(R10)가 형성되어 있는 바,

상기 전극(22)의 사이에서 발생되는 고온 금속성 아크는 전류로(R10)를 따라 발생되는 증대된 축방향 전자력 세기에 의해 차단전류가 높아지더라도 전류로(R10)에서 집중화되지 않고 고른 분포를 이루어게 된다.

따라서, 상기와 같이 전류로(R10)에서 고르게 분포되는 고온 금속성 아크에 의해 전극(22)의 표면에서는 위험한 국부 가열 발생이 제한됨은 물론, 와류 발생에 기인한 절연 회복 내력의 감소가 적절하게 제함됨으로써, 상기 진공차단기에서는 사고 전류를 즉시 차단을 통해 전력 계통을 보다 효과적으로 보호할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 상층부까지 깊게 가공되는 전류로에 의해 접점면 분할이 이루어진 전극 구조를 형성함으로써, 축방향 전자력의 세기를 보다 증대시킴은 물론, 아크가 소호되는 시점에서 전극내 와류의 발생 가능성을 억제시키면서 전류의 효과적인 차단을 통해 전력계통에 대한 진공차단기의 차단 성능을 보다 향상시키는 효과를 제공한다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 사고 전류 발생 등으로 진공차단기의 기구부가 동작할 때 복수개로 이루어진 전극을 개방시키면서 그 전극의 사이에서 발생되는 아크를 적절히 소호하여 전류를 차단시키는 진공밸브의 구조에 있어서,

   상기 전극은 6등분의 접점면으로 분할 형성하되,

   상기 분할된 접점면의 사이에는 전극의 중심선으로부터 편심된 지점에 위치하는 전극의 한쪽 모서리에서 다른쪽 모서리까지 가공되는 전류로를 형성함을 특징으로 하는 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류로는,

   축방향 전자력 세기를 증대시키도록 접점면에서 전극의 상층부까지 90°∼ 110°범위내의 회전각도를 가지도록 형성함을 특징으로 하는 고용량 신형 축자계 방식의 진공밸브 구조.