KR200496186Y1 - 가스 절연 개폐 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은, 절연 매질에 의해 외부 케이스 및 상기 외부 케이스 내에 진공 인터럽터(vacuum interrupter)가 배치되며, 상기 진공 인터럽터를 나사로 결합하여 고정하는 절연 서포터 및 상기 나사의 둘레를 감싸며, 상기 나사로 상기 고전압에 대응하여 유입된 전하를 균일하게 확산시켜, 상기 절연 매질을 통하여 상기 외부 케이스로 상기 전하의 이동을 차단하는 쉴드 부재를 포함하는 가스 절연 개폐 장치를 제공한다.

Description

가스 절연 개폐 장치{Gas-insulated switch gear}
본 고안은 가스 절연 개폐 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 인터럽터가 고정되는 절연 서포터와 외부 케이스 사이에 절연 특정이 향상된 가스 절연 개폐 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가스 절연 개폐 장치에 포함된 진공 인터럽터는 진공기 내에 접점들을 설치하여 1000볼트(Volt)이상의 고전압 또는 수만볼트의 초고전압회로를 아크소호(arc extinguishing) 성능이 우수하게 개폐할 수 있어 고전압 또는 초고전압의 전력회로의 개폐를 위한 진공 회로차단기 또는 스위치기어(switchgear)의 핵심부품으로 주로 사용되고 있는 전력기기이다.
이러한 진공 인터럽터는 항상 고압의 전압이 충전되어 있으므로, 접지된 외부 케이스 내부에 절연된 상태로 고정되어야만 한다. 외부 케이스 내부에서의 진공 인터럽터의 고정은 절연 서포터에 의해 이루어진다. 상기 절연 서포터는 나사를 포함하는 체결 부재에 의해 진공 인터럽터가 절연 서포터에 고정된다.
한편, 고압이 충전되는 진공 인터럽터와 외부 케이스 사이에는 불활성 기체인 SF6를 충진하여 진공 인터럽터와 외부 케이스를 전기적으로 절연함으로써, 상기 진공 인터럽터의 고압의 전류가 외부 케이스에 전달되어 사고가 발생하는 것을 방지한다.
물론, 외부 케이스는 접지되어 있으므로, 진공 인터럽터와 외부 케이스가 도통하는 경우에도 진공 인터럽터로부터 유입되는 전류가 접지로 빠져 나간다. 그러나, 진공 인터럽터가 고압의 전압으로 충전되므로, 접지를 통해 전류가 빠져 나가는데 한계가 있었다. 따라서, 불활성 기체에 의해 진공 인터럽터와 외부 케이스를 전기적으로 절연해야만 한다.
그러나, 진공 인터럽터에는 다음과 같은 문제가 있다. 진공인터럽터와 외부 케이스를 전기적으로 절연하기 위해 사용되는 SF6는 유해가스이므로, 이를 절연매체로서 사용하는 경우 환경이 오염되는 문제가 있었다. 더욱이, SF6는 고가의 가스이므로 진공인터럽터의 비용을 증가되어, 절연 매체로 공기를 사용하는 추세이다.
하지만, 가스 절연 개폐 장치는 진공 인터럽터와 외부 케이스 사이에 공기(air)를 절연 매체로 사용하고 있으나, 진공 인터럽터와 절연 서포터를 체결하는 체결 부재, 즉 나사의 특정 부분, 예를 들어 뽀족한 부분에서 진공 인터럽터에 충전된 고전압에 대응하는 전하들이 밀집되어 절연 매체를 통과하여 외부 케이스와 도통됨으로써, 절연 특성이 낮아지는 문제가 발생되어 이를 구조적으로 해결하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
본 고안의 목적은, 진공 인터럽터가 고정되는 절연 서포터와 외부 케이스 사이에 절연 특정이 향상된 가스 절연 개폐 장치를 제공함에 있다.
본 고안의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 고안의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 고안의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 실용신안 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 고안에 따른 가스 절연 개폐 장치는, 절연 매질에 의해 외부 케이스 및 상기 외부 케이스 내에 진공 인터럽터(vacuum interrupter)가 배치되며, 상기 진공 인터럽터를 나사로 결합하여 고정하는 절연 서포터 및 상기 나사의 둘레를 감싸며, 상기 나사로 상기 고전압에 대응하여 유입된 전하를 균일하게 확산시켜, 상기 절연 매질을 통하여 상기 외부 케이스로 상기 전하의 이동을 차단하는 쉴드 부재를 포함할 수 있다.
상기 쉴드 부재는, 알루미늄 및 알루미늄 합금일 수 있다.
상기 쉴드 부재는, 상기 진공 인터럽터에 형성된 결합 홈에 결합될 수 있다.
상기 결합 홈은, 상기 나사의 회전 결합 시, 상기 쉴드 부재의 회전을 방지할 수 있다.
상기 쉴드 부재는, 상부가 타원형으로 형성될 수 있다.
상기 절연 서포터는, 상기 진공 인터럽터와 상기 나사로 결합되는 나사 결합부가 형성되며, 상기 쉴딩 부재는, 상기 나사 결합부의 상측에 접촉될 수 있다.
상기 쉴드 부재는, 상기 나사와 결합하기 위한 나사 산이 형성될 수 있다.
본 고안에 따른 가스 절연 개폐 장치는, 절연 매체로 환경에 무해하고 저가의 공기를 사용하며, 공기를 사용함에 있어 절연 서포터와 진공 인터럽터를 체결하는 체결부재를 감싸는 쉴드 부재를 형성함으로써, 체결 부재와 외부 케이스 즉, 진공 인터럽터와 외부 케이스 사이의 절연 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 고안에 따른 가스 절연 개폐 장치 중 외부 케이스를 제외한 구성에 대한 상부에서 바라본 상부면도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 나타낸 'A' 블록에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 확대도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 고안을 설명함에 있어서 본 고안과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 고안에 따른 가스 절연 개폐 장치 중 외부 케이스를 제외한 구성에 대한 상부에서 바라본 상부면도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 절연 개폐 장치(100)는 진공 인터럽터(110), 절연 서포터(120), 나사(130) 및 쉴드 부재(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 가스 절연 개폐 장치(100)는 진공 인터럽터(110), 절연 서포터(120), 나사(130) 및 쉴드 부재(140)를 내부에 수납하는 외부 케이스(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
진공 인터텁터(110)는 정상전류를 통전하고 고장전류를 차단하기 위한 것으로서, 가동도체가 좌우로 수평이동하거나, 상하로 수직이동하여 차단 및 투입 동작을 수행할 수 있다.
진공 인터럽터(110)는 절연 용기(112), 가동 전극(미도시) 및 고정전극(미도시)를 포함할 수 있다.
먼저, 절연 용기(112)는 진공 인터럽터(110)의 구성부품들을 수용하는 용기로서 전기적 절연재인 세라믹(ceramic) 재료로 구성되지만, 절연성이 좋은 다양한 재질이 사용될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다. 또한, 절연용기(112)는 길이방향의 양단이 개방된 원통형으로 구성되지만, 이에 한정되는 것이 아니라 양단이 개방된 사각형상이나 오각형상과 같은 다각형상도 가능할 것이다.
상기 가동 전극은 로드와 레버 또는 링크 등의 동력전달수단에 접속되어, 상기 동력전달수단으로 전달되는 동력에 의해서 직선이동이 가능한 도전재 전극으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 전력회로의 부하 측에 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 가동 전극은 상기 고정 전극과 마주보는 일단부에 가동 접점(미도시)이 형성되며, 상기 가동 접점은 도전성과, 전류차단 특성 및 높은 내전압 성능을 가지는 금속재로 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
상기 고정 전극은 위치가 고정된 전극으로써, 상기 가동전극과 마주보게 배치되고, 예를 들어 전력회로의 전원 측에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 상기 고정 전극은 상기 가동 전극과 마주하는 일단부에 고정 접점(미도시)이 형성되며, 도전성과 전류차단 특성 및 높은 내전압 성능을 가지는 금속재로 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 절연 용기(112)에는 내부에 상기 가동 전극 및 상기 고정 전극을 수납하는 수납 부재가 구비될 수 있으며, 상기 수납 부재는 상기 가동 전극이 상기 고정 전극으로부터 분리될 때 발생하는 아크 및 주변의 금속증기로부터 절연 용기(112)의 내벽을 보호할 수 있다.
절연 서포터(120)는 진공 인터럽터(110)를 고정시켜 지지하며, 상기 외부 케이스 내부에 고정될 수 있다. 즉, 절연 서포터(120)는 상기 외부 케이스의 내부에서, 진공 인터럽터(110)과 상기 외부 케이스 사이에 배치되며, 진공 인터럽터(110)가 상기 외부 케이스의 내부에 고정시킬 수 있다.
이때, 절연 서포터(120)는 상기 외부 케이스 내부에 접착제, 나사 등과 같은 체결 장치에 의해 고정될 수 있으며, 상기 외부 케이스 내부에 아웃서트 몰딩(outsert moulding) 방식에 의해 부착 고정될 수도 있다.
절연 서포터(120)는 진공 인터럽터(110)를 지지하여 상기 외부 케이스 내부에 고정시킬 수만 있다면 어떠한 형상으로도 형성될 수 있으며, 본 고안에서 절연 서포터(120)는 진공 인터럽터(110)를 감싸도록 형성될 수 있다.
절연 서포터(120)는 에폭시 등과 같은 절연성이 좋은 재질로 구성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다. 또한, 절연 서포터(120)와 상기 외부 케이스 사이에는 절연 매질, 즉 공기(air)로 충진될 수 있으며, 상기 절연 매질은 절연 서포터(120)와 상기 외부 케이스를 전기적으로 절연할 수 있다.
이때, 절연 서포터(120)는 나사(130)에 의해 진공 인터럽터(110)와 결합되도록 하는 나사 결합부(124)가 형성될 수 있다. 즉, 나사 결합부(124)는 진공 인터럽터(110)가 절연 서포터(120)에 고정 지지되도록 할 수 있다.
여기서, 나사(130)는 나사 머리가 원형으로 형성될 수 있으나, 상기 나사 머리가 제조 공정상 뽀족한 부분이 형성될 수 있으며, 상기 나사 머리의 뽀족한 부분은 고전압을 충전하는 진공 인터럽터(110)를 통하여 전달된 전하가 밀집되어, 절연 서포터(120)와 상기 외부 케이스 사이에 충진된 절연 매질를 통하여, 진공 인터럽터(110)와 상기 외부 케이스의 사이의 절연을 파괴할 수 있다.
이때, 쉴드 부재(140)는 나사(130)의 둘레를 감싸며 나사(130)로 상기 고전압에 대응하여 유입된 상기 전하를 균일하게 확산시켜, 상기 절연 매질을 통하여 상기 외부 케이스로 상기 전하의 이동을 차단하여, 결과적으로 진공 인터럽터(110)와 상기 외부 케이스 사이의 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 쉴드 부재(140)는 진공 인터럽터(110)에 형성된 결합 홈(미도시)에 적어도 일 부분이 결합되며, 진공 인터럽터(110)의 표면 및 나사 결합부(124)에 접촉될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 쉴드 부재(140)는 나사(130)와 결합하기 위한 나사 산(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 진공 인터럽터(110)의 상기 결합 홈은 쉴드 부재(140)의 적어도 일부분이 결합되어, 나사(130)가 쉴드 부재(140)에 회전 결합되는 경우에 쉴드 부재(140)의 회전을 방지할 수 있다.
그리고, 쉴드 부재(140)는 나사(130)의 나사 머리가 내부에 위치되며, 상기 나사 머리 위에 절연재로 코팅할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 쉴드 부재(140)는 절연성이 낮은 공기가 절연 매질로 사용되는 경우, 진공 인터럽터(110)와 상기 외부 케이스 사이의 공간에서 나사(130)의 나사 머리, 즉 선단이 돌출되어 기체방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 기체방전은 절연매질, 즉 공기로 채워진 진공 인터럽터(110)와 상기 외부 케이스를 전하에 의해 도통되어 진공 인터럽터(110)에서 상기 외부 케이스로 전류가 흐르게 된다. 상기 외부 케이스는 접지되어 있지만, 진공 인터럽터(110)로부터 유입되는 전하에 의한 전류는 고압전류이므로 이를 접지시키는 데에는 한계가 있으며, 그 결과 전하 유입으로 인해 사고가 발생할 수 있게 된다.
따라서, 쉴드 부재(140)는 나사(130)로 유입된 전하를 확산시킴으로써, 전하에 따른 전류가 상기 외부 케이스로 흐르지 않도록 방지할 수 있다.
쉴드 부재(140)는 전하를 확산시킴으로써, 전계에 의한 방전을 방지함으로써, 낮은 절연특성을 가진 공기를 절연 매질로서 사용하는 것에 의해 발생할 수 있는 문제를 미연에 해결할 수 있게 된다.
한편, 상술한 설명에서는 쉴딩 부재(126)를 금속재질로 구성하여 나사(130)로 유입되는 전하를 확산시킴으로써, 전계를 차단(shielding) 또는 약화하도록 하여, 상기 외부 케이스로 전하의 이동에 따른 기체 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 쉴드 부재(140)는 상부가 타원형으로 형성됨으로써, 전하의 확산 시 어느 한 쪽으로 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 나타낸 'A' 블록에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 확대도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 쉴드 부재(140)는 나사(130)의 나사 머리와 평행을 이루도록 나사(130)에 결합될 수 있다.
이때, 쉴드 부재(140)는 나사(130) 보다 두께가 두꺼우며, 진공 인터럽터(110)에 형성된 결합홈(h)에 일부분이 결합되어, 결합력을 증대시킬 수 있으며, 진공 인터럽터(110)의 표면에 접촉될 수 있다.
쉴드 부재(140)는 나사(130)로 이동되는 전하를 확산시켜 나사(130)의 나사 머리 끝부분에 집중되는 전하로 인하여 발생되는 외부 케이스(미도시)와의 전하 이동을 방지 또는 차단할 수 있다.
이때, 쉴드 부재(140)는 단면에서 모서리 부분에 각을 이루는 것으로 나타내었으나, 곡률을 이루도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 쉴드 부재(140)는 절연 서포터(120)의 나사 결합부(124)와 접촉되어 고정될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 4를 참조하면, 쉴드 부재(140)는 나사(130)의 나사 머리가 내부에 위치되게 홈이 크게 형성될 수 있다.
즉, 도 4에 나타낸 쉴드 부재(140)는 도 3에 나타낸 쉴드 부재(140)와 유사하지만, 나사(130)의 나사 머리가 내부에 노출되도록 함으로써, 도 3에 나타낸 쉴드 부재(140)와 나사(130) 사이의 조립 공차에 의해 나사(130)의 나사 머리가 돌출되지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.
본 고안의 다양한 변형예나 본 고안을 기초로 용이하게 창안할 수 있는 구조 등도 본 고안의 범위에 포함되어야만 할 것이다. 따라서, 본 고안의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 실용신안 청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
100: 가스 절연 개폐 장치 110: 진공 인터럽터
120: 절연 서포터 130: 나사
140: 쉴드 부재

Claims (7)

  1. 절연 매질에 의해 외부 케이스 및 상기 외부 케이스 내에 진공 인터럽터(vacuum interrupter)가 배치되는 가스 절연 개폐 장치에 있어서,
    상기 진공 인터럽터를 나사로 결합하여 고정하는 절연 서포터; 및
    상기 나사의 둘레를 감싸며, 상기 나사로 고전압에 대응하여 유입된 전하를 균일하게 확산시켜, 상기 절연 매질을 통하여 상기 외부 케이스로 상기 전하의 이동을 차단하는 쉴드 부재를 포함하고,
    상기 절연 서포터는, 상기 나사에 의해 상기 진공 인터럽터와 결합되어 고정지지하는 나사 결합부가 형성되며, 상기 쉴드 부재는, 상기 진공 인터럽터의 표면 및 상기 나사 결합부의 상측에 접촉되고, 상기 나사의 나사 머리가 내부에 위치되며, 상기 나사 머리 위에 절연재가 코팅되며,
    상기 쉴드 부재는, 상기 절연 매질로 공기가 사용되는 경우 기체방전이 발생되는 것을 방지하도록, 상기 진공 인터럽터와 상기 외부 케이스 사이의 공간에서 상기 나사 머리가 돌출되어 형성되는,
    가스 절연 개폐 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드 부재는,
    알루미늄 및 알루미늄 합금인,
    가스 절연 개폐 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드 부재는,
    상기 진공 인터럽터에 형성된 결합 홈에 결합되는,
    가스 절연 개폐 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결합 홈은,
    상기 나사의 회전 결합 시, 상기 쉴드 부재의 회전을 방지하는,
    가스 절연 개폐 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드 부재는,
    상부가 타원형으로 형성된,
    가스 절연 개폐 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드 부재는,
    상기 나사와 결합하기 위한 나사 산이 형성된,
    가스 절연 개폐 장치.
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