KR20060116567A - 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치 - Google Patents

흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치 Download PDF

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KR20060116567A
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Abstract

본 발명은 고전압 가스절연 개폐장치의 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치에 관한 것으로서, 특히 차단 동작시 절연가스가 갖는 절연특성을 최대한 유지할 수 있도록 하기 위해 별도의 배출구를 통해 열가스를 배출하도록 하고 동시에 아크 세력을 약화시킬 수 있는 진공흡입부를 이용하며, 별도의 유입구를 통해 들어온 냉가스와 함께 차단시 발생하는 아크를 완전하게 소호시키므로서 절연회복특성 저하에 따른 재점호를 방지하고, 차단성능을 확보할 수 있도록 한 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치에 관한 것이다.
가스절연 개폐장치, 아크 소호장치, 열가스배출/차단부, 열가스 배출구, 냉가스통로, 소호가스배출구, 진공흡입부,

Description

흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치{H/V interruoter with suction type arc quenching system}
도 1은 본 발명의 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치를 보인 도면.
도 2의 a∼c는 본 발명 가스절연 개폐장치의 차단동작 수행시 아크에 의한 열가스의 배출 및 재유입 차단과 냉가스가 진공흡입부로 유입되는 상태를 보인 도면.
도 3의 a∼c는 본 발명에 적용된 진공흡입부의 구성 및 작동상태를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 차단동작 수행시 각 공간내 시간대별 압력변화를 보인 그래프.
도 5의 a∼f는 본 발명의 시간대별 동작상태를 보인 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 고정부측 도체, 2: 고정부측 아크접점,
3: 고정부측 주접점, 4: 열가스 배출/차단부,
6: 열가스 배출구, 7: 절연물,
8a,8b: 냉가스 통로, 9: 고압영역,
10: 가동부 아크접점, 11: 진고흡입부 냉가스 유입구,
13: 가동로드, 15: 가동부 주접점,
16,17a,17b: 소호가스 배출구, 18a,18b: 진공흡입부,
19: 가동부 연결 보조접점, 20: 가동부측 고정도체,
21: 냉가스 영역, 22: 소호가스 배출영역,
23: 열가스 배출영역,
본 발명은 고전압 가스절연 개폐장치의 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치에 관한 것으로서, 특히 차단 동작시 절연가스가 갖는 절연특성을 최대한 유지할 수 있도록 하기 위해 별도의 배출구를 통해 열가스를 배출하도록 하고 동시에 아크 세력을 약화시킬 수 있는 진공흡입부를 이용하며, 별도의 유입구를 통해 들어온 냉가스와 함께 차단시 발생하는 아크를 완전하게 소호시키므로서 절연회복특성 저하에 따른 재점호를 방지하고, 차단성능을 확보할 수 있도록 한 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 가스절연 개폐장치는 송,변전선로의 계통회로를 연결 또는 분리시키기 위해 사용되며, 이상전압 발생시나 지락 및 선로 단락시 고장전류를 완전하게 차단시키므로서, 사고범위를 제한할 수 있고 또한 2차, 3차 사고를 억제할 수 있도록 하는 매우 중요한 역할을 하게된다.
따라서, 가스절연 개폐장치의 차단성능을 향상시키므로서 신뢰성을 확보하는 것은 필연적이다.
이러한 고전압 가스절연 개폐장치의 대부분을 이루는 것은 퍼퍼(Puffer) 소호방식이다.
일부 개폐장치에서는 진공소호방식도 사용되고 있으나 이는 주로 소용량급에 적용되는 것이며, 근래에는 열팽창방식과 퍼퍼방식을 혼합한 복합소호방식이 적용되고 있으며, 이러한 기존의 고전압 가스절연 대용량 가스절연 개폐장치들의 배부분은 열가스를 불어서 아크를 소호하는 퍼퍼방식이 주류를 이루고 있다.
일반적으로 가스절연 개폐장치에서 절연매질로 사용되는 SF6 가스는 온도에 따른 절연회복특성이 매우 우수한 장점을 갖고 있다.
그러나, 아크 또는 압력상승에 의한 온도가 변화하면 SF6 가스의 절연회복특성이 떨어는 문제점이 발생하고 있었다.
이러한 문제점의 해결을 위해서는 고전압 가스절연 개폐장치의 차단성능을 확보하기 위하여 SF6 가스의 충진압력을 높이고 아크소호를 위한 퍼퍼의 가스분출속도 및 밀도와 극간거리를 확대시킬 필요가 있는 것이다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 차단 동작시 절연가스가 갖는 절연특성을 최대한 유지할 수 있도록 하기 위해 별도의 배출구를 통해 열가스를 배출하도록 하고 동시에 아크 세력을 약화시킬 수 있는 진공흡입부를 이용하며, 별도의 유입구를 통해 들어온 냉가스와 함께 차단시 발생하는 아크를 완전하게 소 호시키므로서 절연회복특성 저하에 따른 재점호를 방지하고, 차단성능을 확보할 수 있도록 한 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 구성을 도시한 것으로서,
고정부측 도체(1)의 선단부에 고정부측 주접점(3)이 형성되어 있고, 이와 대향되도록 가동부측 고정도체(20)가 형성됨과 동시에 이 가동부측 고정도체(20)의 일단에는 가동부 연결 보조접점(19)이 형성되어 있다.
상기 고정부측도체(1)와 가동부측 고정도체(20)의 사이에는 가동부주접점(15)이 전후진 가능하게 형성되며, 상기 가동부주접점(15)의 선단부에는 제 1 소호가스배출구(16)가 형성된다.
상기 제 1 소호가스배출구(16)는 아크 소호 후 진공흡입부(18a,18b)에 유입된 가스가 효과적으로 배출되도록 하는 기능을 갖게된다.
또한, 고정부측도체(1)의 중심부 내측에 고정부측 아크접점(2)이 형성되고, 상기 가동부 주접점(15)의 중심부에 형성된 가동로드(13)의 끝단부에 가동부 아크접점(10)이 형성된 구성이며, 상기 고정부측도체(1)의 중심부 끝단에는 아크를 소호하기 위한 냉가스가 진공흡입부로 효과적으로 유입될 수 있도록 하기 위한 제 1 및 제 2 냉가스 통로(8a,8b)를 구비한 절연물(7)이 확개된 형상으로 형성되어 있다.
상기한 제 1 및 제 2 냉가스통로(8a,8b)는 아크를 소호하기 위한 냉가스가 진공흡입부로 효과적으로 유입될 수 있도록 하는 기능을 갖는다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 냉가스통로(8a,8b)는 도 3 에 도시된 바와같이 입사각도(θ1) 및 제 1 진공흡입부(18a)로의 가스 발산각도(θ2)를 갖도록 고압영역(9)의 접선방향으로 접하도록 형성한다.
이를통해 제 1 가스통로(8a) 및 제 2 가스통로(8b)를 통해 유입된 냉가스가 고압영역(9)과 가동로드(13) 내부를 통하여 진공흡입부(18a)로 유입될때 일정방향으로 회전을 하도록 하여 아크 소호가 극대화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 고정부측 아크접점(2) 내측으로 삽입되거나 빠져나오도록 작동하는 가동로드(13)가 형성되며, 이 가동로드(13)의 도중에는 진공흡입부 냉가스 유입구(11)가 형성된다.
상기 가동주접점(15)의 내측으로는 그 끝단부가 가동로드(13)의 외주면에 결합되고 상기 절연물(7)과 동일한 단면구조를 갖도록 형성된 가동편(17)이 형성되고, 상기 가동편(17)상에는 제 2 및 제 3 소호가스배출구(17a,17b)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 절연물(7)과 가동편(17)이 밀착될때 그 사이공간으로 제 1 및 제 2 진공흡입부(18a,18b)가 형성되는데, 상기 진공흡입부(18a,18b)는 냉가스와 함께 아크가 유입되어 아크세력을 약화시킴에 따라 아크가 소호되도록 하는 기능을 갖는다.
한편, 상기 고정부측 아크접점(2)의 내측공간부는 고압영역(9), 고정부측 도체(1)의 외측부는 열가스배출영역(23), 고정부측도체(1)와 절연물(7)의 사이공간부는 냉가스영역(21), 가동부측 고정도체(20)와 가동편(17)의 사이에 형성된 공간은 소호가스배출영역(22)이다.
그리고, 상기 고정부측 아크접점(2)과 가동부 아크접점(10) 사이에서 발생한 아크에 의한 열가스의 배출 및 재유입을 막기위한 열가스배출구(6)를 구비한 열가스 배출/차단부(4)가 고정부측도체(1)의 중심부 내측에 형성된다.
도 2 의 (a)~(c)는 아크 소호시스템의 차단동작 수행시 아크를 효과적으로 소호시키는 작동상태를 도시한 것으로서,
아크 소호시스템의 차단 동작시 고정부측 아크접점(2)과 가동부 아크접점(10) 사이에서 발생된 아크에 의한 열가스가 가스배출/차단부(4)의 열가스 배출구(6)를 통해 배기된 후 아크를 소호하기 위한 냉가스가 가동로드(13)에 연결된 가동부 아크접점(10)의 진공흡입부 가스유입구(11)를 통하여 제 1 진공흡입부(18a)로 유입됨과 동시에 가스배출/차단부(4)가 배출된 열가스의 재유입을 차단하여 냉가스와 함께 진공흡입부(18a)로 유입된 아크세력을 약화시키므로서 아크가 효과적으로 소호될 수 있게되는 것이다.
한편, 도 4 는 고전압 가스절연 개폐장치의 차단동작 수행시 아크소호시스템의 고정부측 아크접점(2)과 가동부 아크접점(10) 사이에서 발생된 아크에 의한 고압영역(9)의 압력(P1), 냉가스영역(21)의 압력(P2), 제 1 진공흡입부(18a) 및 제 2 진공흡입부(18b)의 압력(P3) 및 가동로드(13)의 이동시간대별 압력(P4)변화를 나타낸다.
이하, 본 발명의 동작을 도 4 의 그래프에 표기된 각 시간대별(t0~t6)에 대응하여 설명하면 다음과 같다.
◆ 차단동작 ◆
[t0 ] 이 구간은 도 5 의 (a)와 같이 클로스된 상태이다.
[t0~t1] 이 구간은 도 5 의 (a)에서 도 5 의 (b)로 작동되는 것으로, 가동로드(13)의 이동으로 고정부와 가동부측 주접점(3,15)이 먼저 오픈된 후 고정부와 가동부측 아크접점(2,10)이 슬라이딩 이동한다. 또한 소호가스 배출구(17a,17b)는 닫혀있는 상태이고, 아직 아크발생은 없으며 진공흡입부(18a,18b)의 압력이 떨어지는 구간이다.
[t1] 아크접점(2,10)이 오픈되기 직전의 상태를 나타낸다.
[t2] 도 5 의 (c)와 같이 고정부와 가동부측 아크접점(2,10)이 오픈되기 시작하는 구간이다.
[t2~t3] 고정부와 가동부측 아크접점(1,10)이 오픈됨과 동시에 아크가 발생하고, 아크 에너지에 의하여 고압영역(9)의 압력이 급속히 증가하며, 열가스 배출/차단부(4)가 이동하면서 열가스 배출구(6)가 열리면서 아크에 의한 열가스가 열가스 배출영역(23)으로 배출된다. 아크가 지속되며 가동로드(13)의 고속이동으로 진공흡이부(18a,18b)의 압력을 계속 떨어지게된다.
[t3] 진공흡입부 냉가스 유입구(11)에 의한 진공흡입부(18a)가 오픈되기 직전상태이다.
[t4] 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부 냉가스 유입구(11)에 의한 진공흡 입부(18a,18b)가 오픈되기 시작한다.
[t4~t5] 압력차에 의해 냉가스 유입구(11)를 통해 저압의 진공흡입부(18a,18b)로 고압영역(9)의 가스가 유입되고, 열가스 배출/차단부(4)가 복귀하면서 열가스 l루구(6)가 닫힌다.
상기 가동로드(13)의 이동으로 냉가스 통로(8a)가 오픈되며 동시에 압력차에 의해 냉가스 유입구(11)를 통하여 진공흡입부(18a,18b)로 냉가스 영역(21)으로 가스가 유입된다.
또한, 냉가스 통로(8a)가 오픈된 후 가동로드(13)의 지속적인 이동에 따라 냉가스 통로(8b)가 오픈되며, 진공흡입부(18a,18b)는 가동로드(13)의 지속적인 이동으로 저압력상태가 유지되고, 냉가스통로(8a,8b)를 통하여 진공흡입부(18a,18b)로 냉가스영역(21)의 가스가 유입된다.
아크접점(2,10) 사이의 아크가 진공흡입부(18a)측으로 포함되고, 진공흡입부(18a)측에 포함된 아크의 세력이 저하되며, 진공흡입부(18a,18b)로 유입된 냉가스에 의해 아크가 소호된다.
이때 가동로드(13)는 계속 이동하여 진공흡입부(18a,18b)로 냉가스영역(21)의 가스가 지속적으로 유입되고, 진공흡입부(18a,18b)에 유입된 소호가스의 절연특성이 회복되기 시작한다.
[t5] 제 1 소호가스배출구(16)가 열리기 직전상태이다.
[t5~t6] 제 1 소호가스배출구(16)가 열리기 시작하고, 진공흡입부(18a,18b)에 유입된 가스의 절연특성이 회복된다.
[t6] 진공흡입부(18a,18b)의 압력상태가 회복되며, 차단동작이 완료된다.
◆ 투입동작 ◆
투입동작은 차단동작의 역순으로 이루어진다.
[t6] 차단(open)상태이다.
[t6~t5] 고정부측과의 연결을 위해 가동로드(13)가 이동하기 시작하며, 가동로드(13)의 복귀동작으로 제 1 소호가스배출구(16)가 서서히 닫힌다.
[t5] 제 1 소호가스배출구(16)가 닫힌상태이다.
[t5~t4] 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부(18a,18b)의 압력이 상승하게되고, 가동부 주접점(15)에 설치된 소호가스 배출구(17a,17b)가 열리며, 진공흡입부(18a,18b)의 압축가스를 소호가스배출구(17a,17b)를 통하여 배출한다.
또한 냉가스 통로(8a,8b)로 진공흡입부(18a,18b)의 압축가스가 배출되고, 진공흡입부(18a,18b)의 압축가스에 의해 열가스 배출/차단부(4)가 열리며, 열가스 배출/차단부(4)의 열가스배출구(6)로 진공흡입부(18a,18b)의 압축가스가 배출된다.
지속적인 가동로드(13)의 이동으로 냉가스통로(8a,8b)가 순차적으로 닫히게되고, 진공흡입부(18a,18b)의 진공흡입부 냉가스 유입구(11)가 닫히기 시작한다.
[t4] 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부(18a,18b)의 진공흡입부 냉가스 유입구(11)가 닫히기 직전상태이다.
[t3] 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부(18a,18b)의 진공흡입부냉가스 유입구(11)가 닫히게된다.
[t3~t2] 지속적인 가동로드(13)의 이동으로 가동로드(13) 측에 설치된 가동 아크접점(10)과 고정부측 아크접점(2) 사이의 극간거리가 근접하면서 아크발생 시작하며, 아크에너지에 의해 고압영역(9)의 압력이 상승한다.
열가스 배출/차단장치(4)의 열가스배출구(6)로 고압영역(9)의 압축가스가 배출되고, 지속적인 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부(18a,18b)를 통해 압축가스가 소호가스 배출구(17a,17b)를 통해 지속적으로 배출된다.
[t2] 가동아크접점(10)과 고정부측 아크접점(2)이 접촉하기 직전상태이며, 아크에너지에 의한 고압영역(9)의 압축가스는 열가스 배출/차단부(4)의 열가스 배출구(6)로 배출된다.
진공흡입부(18a,18b)의 압축가스는 소호가스배출구(17a,17b)로 지속적으로 배출된다.
[t1] 고정부측 아크접점 및 가동아크접점(2,10)이 접촉되고, 아크접점(2,10)의 접촉으로 아크가 자동소멸된다.
[t1~t0] 지속적인 가동로드(13)의 이동으로 아크접점(2,10)이 접촉된 후 일정시간 동안 슬라이딩 동작을 수행하여 고정부와 가동부측 주접점(3,15),이 접촉하게되며, 고압영역(9)의 잔여 압축가스는 열가스 배출/차단부(4)의 열가스 배출구(6)로 배출되고, 지속적인 가동로드(13)의 이동으로 진공흡입부(18a,18b)의 압축가스가 소호가스배출구(17a,17b)를 통해 지속적으로 배출된다.
[t0] 고압영역(9), 진공흡입부(18a,18b)의 압력상태가 회복되며, 투입동작이 완료된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 차단 동작시 절연가스가 갖는 절연특성을 최대한 유지할 수 있도록 하기 위해 별도의 배출구를 통해 열가스를 배출하도록 하고 동시에 아크 세력을 약화시킬 수 있는 진공흡입부를 이용하며, 별도의 유입구를 통해 들어온 냉가스와 함께 차단시 발생하는 아크를 완전하게 소호시키므로서 절연회복특성 저하에 따른 재점호를 방지하고, 차단성능을 확보할 수 있도록 한 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (5)

  1. 고정부측 도체(1)의 선단부에 고정부측 주접점(3)이 형성되어 있고, 이와 대향되도록 가동부측 고정도체(20)가 형성되며, 고정부측도체(1)의 중심부 내측에 고정부측 아크접점(2)이 형성되고, 상기 가동부 주접점(15)의 중심부에 형성된 가동로드(13)의 끝단부에 가동부 아크접점(10)이 형성된고전압 아크 소호장치에 있어서,
    상기 고정부측 아크접점(2)과 가동부 아크접점(10) 사이에서 발생한 아크에 의한 열가스의 배출 및 재유입을 막기위한 열가스 배출/차단부(4)가 고정부측도체(1)의 중심부 내측에 형성되며, 상기 열가스 배출/차단부(4)는 열가스배출구(6)를 구비한 것을 특징으로 하는 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 고정부측도체(1)의 중심부 끝단에는 아크를 소호하기 위한 냉가스가 진공흡입부로 효과적으로 유입될 수 있도록 하기 위한 제 1 및 제 2 냉가스 통로(8a,8b)를 구비한 절연물(7)이 확개된 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 및 제 2 냉가스통로(8a,8b)는 도 3 에 도시된 바와같이 입사각도(θ1) 및 제 1 진공흡입부(18a)로의 가스 발산각도(θ2)를 갖도록 고압영역(9)의 접선방향으로 접하도록 형성한 것을 특징으로 하는 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가동주접점(15)의 내측으로는 그 끝단부가 가동로드(13)의 외주면에 결합되고 상기 절연물(7)과 동일한 단면구조를 갖도록 형성된 가동편(17)이 형성되고, 상기 가동편(17)상에는 제 2 및 제 3 소호가스배출구(17a,17b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 절연물(7)과 가동편(17)이 밀착될때 그 사이공간으로 냉가스와 함께 아크가 유입되어 아크세력을 약화시킴에 따라 아크가 소호되도록 하는 제 1 및 제 2 진공흡입부(18a,18b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 흡입소호부를 갖는 고전압 아크 소호장치.
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