KR20080081294A

KR20080081294A - 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스

Info

Publication number: KR20080081294A
Application number: KR1020087015712A
Authority: KR
Inventors: 리차드 지. 스미스; 자슨 알. 보구스즈; 마이클 지. 엔니스; 게리 더블유. 하데스티; 토마스 이. 코반코; 리차드 피. 미코스즈; 앤드류 디. 피스터; 로이 티. 스완선; 케이스 4세 벤슨
Original assignee: 에스 앤드 시이 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-09-09
Also published as: CN101317244B; EP1964143B1; EP1964143A2; US8824116B2; BRPI0619363B1; CA2893589C; AU2006320816B2; CA2630689A1; WO2007064489A3; EP2372741B1; EP2372741A1; US8334738B2; AU2006320816A1; WO2007064489A8; US20080309437A1; CN101317244A; WO2007064489A2; BRPI0619363A2; CA2630689C; US20120166103A1

Abstract

폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는 작동기에 연결되는 회로 차단기를 포함한다. 상기 작동기는 회로 차단기를 개방하기 위한 개방력을 발생시키고 또한 상기 회로 차단기를 폐쇄하기 위한 복원력을 발생시키는 적어도 하나의 힘 발생 요소를 포함한다. 상기 디바이스는 일단 개방되면 접촉부를 개방되게 유지시키기 위하여 상기 작동기를 결합시키는 래치를 또한 포함한다. 양호한 장치에서, 상기 디바이스는 재폐쇄 프로세스를 포함하는 자동 작동 모드와 비-재폐쇄 작동 모드를 구비한다. 또한, 상기 디바이스는 각 폴트 전류 차단 작동를 가진 소비된 수명 퍼센트를 예측하기 위하여 폴트 전류 또는 진공 차단기 작동의 변수 및/또는 진공 차단기 모니터 특성 수명을 결정하는 방법을 양호하게 포함한다. 소비된 누적 퍼센트 수명이 또한 결정될 수 있으며, 수명 만료는 소비된 누적 퍼센트 수명을 기초로 하여서 예측될 수 있다.

폴트 차단, 디바이스, 회로 차단기, 래치, 진공 차단기, 수명 만료

Description

폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스{FAULT INTERRUPTING AND RECLOSING DEVICE}

본 발명은 폴트 차단(fault interrupting) 및 재폐쇄 디바이스(reclosing device)의 진공 폴트 차단기의 수명 만료(end-of-life) 또는 달리 말해 잔존 작동 수명(remaining operational life)을 결정하기 위한 방법을 또한 포함하는 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스에 관한 것이다.

폴트 차단 디바이스는 전력 분배 시스템에서 폴트 상태를 분리시키기 위한 작용을 한다. 폴트 상태 소거(clearing)시에, 몇몇의 폴트 차단 디바이스는 상기 회로를 재폐쇄하기 위하여 작동가능하다. 전력 분배 시스템(power distribution system)에서의 폴트는 몇가지 원인으로 발생할 수 있고, 종종 일시적이다. 상기 폴트의 검출 및 분리는 폴트의 결과로서 상기 시스템에 대한 손상을 완화시킨다. 하드웨어 구성품의 대체가 없이 폴트에 뒤따라서 회로를 재폐쇄하기 위한 능력은, 몇몇 경우에 작동자가 개입되지 않으면서 상기 전력 분배 시스템이 정상의 작동으로 빠르게 복귀하도록 한다.

결합된 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는, 상기 폴트된 라인 또는 라인들(faulted line or lines)을 재폐쇄하기 위하여 폴트 차단 이후에, 작동하거나 또는 작동되도록 설계될 수 있다. 재폐쇄에 뒤따라서, 상기 폴트가 소거되지 않는다 면, 상기 디바이스는 폴트를 검출할 것이며, 상기 폴트를 고립시키기 위하여 상기 회로를 개방하도록 다시 작동한다. 폴트가 영구적인 것으로 결정될 때에, 상기 폴트 차단 디바이스는 상기 회로를 고립시키고 또한 재폐쇄 시도를 방지하기 위하여 작용하여야만 한다.

몇몇 형태의 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는 회로 차단 및 이어지는 재폐쇄 작용을 수행하기 위하여 진공 차단기(vacuum interrupter)를 합체시킨다. 전류 차단 작동 동안에, 상기 진공 차단기의 접촉부가 개방되기 때문에, 상기 접촉면은 부식되고, 몇몇 이러한 재료는 상기 차단기의 절연 하우징 위에 침착된다. 접촉부의 마모는 각각의 작동에서 발생하고, 따라서, 상기 진공 차단기는 한정된 수의 폴트 전류 차단 작동만을 할 수 있다. 상기 폴트 차단 작동의 수는 설계 정보 및 그 의도되는 적용을 기초로 하여서 특정의 폴트 보호 디바이스 용으로 규정될 수 있다. 상기 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는 작동의 수를 트랙하기 위한 카운터(counter)를 포함할 수 있다.

진공 차단기가 할 수 있고 또한 상기 차단기를 합체하는 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스도 가능한 차단 사이클의 실제수는 차단된 폴트 전류의 특징을 포함하는 다수의 작동 특징들과, 상기 진공 차단기의 다수의 작동 특징들의 수에 의존한다. 예를 들면, 재료의 부식 및 상응하는 접촉부의 부식은 상기 차단되는 전류가 증가할 때에 더욱 더 퍼지게 된다. 따라서, 상기 폴트 차단 디바이스의 수명을 한정하는 사이클의 수는, 규정된 수명에 걸쳐서, 그리고 이것의 정격 전류 차단 능력상, 상기 디바이스의 보다 적절한 작동을 보장하도록 신중하게(conservatively) 설 정된다. 그러나, 상기 실질적인 디바이스가 최대 폴트 전류 근처에서 듀티 차단(duty interrupting)을 더물게 보게 된다면, 이러한 점은 디바이스가 실질적인 잔존 작동 수명으로 대체되도록 할 수 있다. 이와 유사하게, 제때에 대체되지 않는 디바이스는 궁극적으로 상기 폴트를 소거할 수 없으며, 비정합(mis-coordination)을 발생시키고 전력이 없이 보다 많은 고객을 발생시킨다.

폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는, 작동기에 연결되는 진공 폴트 차단기, 아크 스피너 차단기(spinner) 등과 같은 회로 차단 디바이스를 포함한다. 상기 작동기는, 예를 들면 회로 차단기의 접촉부를 개방시키기 위한 개방력을 발생시키기 위하여 회로를 개방하도록 상기 회로 차단기를 작동하기 위한 작동력을 발생시키고, 또한 상기 회로를 폐쇄하기 위하여 회로 차단기를 폐쇄하기 위한 복원력(restoring force)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 힘 발생 소자(force generating element)를 포함한다. 상기 작동기는 상기 접촉부를 개방하기 위하여 솔레노이드와 같은 전자기 작동기 및, 상기 접촉부를 폐쇄하기 위한 스프링을 포함할 수 있다. 상기 디바이스는 회로 차단기의 상태를 보유하기 위하여 상기 작동기와 결합하는 전기기계적인 래치(electormechanical latch)와 같은 래치를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 회로가 폐쇄될 때에 상기 진공 차단기의 접촉부를 폐쇄로 유지하며, 상기 회로가 개방될 때에 상기 접촉부를 개방으로 유지시킨다.

상기 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는, 또한 피봇 장착 및 장착 해제 래치를 또한 포함한다. 상기 피봇 장착 및 해제 래치는 상기 장착 구조체(mounting structure)의 트러니온(trunnion)을 결합시킨다. 상기 디바이스와 관련된 상기 라인 세그먼트(line segment) 위에서 지속적인 폴트(persistent fault)를 검출할 때에, 상기 래치는 디바이스를 해제함으로써, 이것은 연결된 위치로부터 분리된 위치로 해제될 수 있다. 상기 연결된 위치에서, 상기 디바이스는 전력 분배 시스템의 소스와 부하에 물리적으로 연결된다. 상기 분리된 위치에서, 상기 디바이스는 상기 전력 분배 시스템의 공급부(supply) 및 부하(load) 중의 적어도 하나로부터 분리된다. 또한, 상기 분리되거나 또는 해제된 위치에서, 상기 디바이스의 상태를 시각적으로 구별하여서 상기 디바이스와 관련된 폴트된 라인 세그먼트를 결정하는 것이 가능하다.

도 1은 전력 분배 시스템의 소스 및 부하를 연결하기에 작동가능하게 세트되거나 또는 연결된 위치에서 폴트 차단 재폐쇄 디바이스를 도시하는 도면.

도 2는 도 1에 도시된 폴트 차단 디바이스의 저면도.

도 3은 도 1의 폴트 차단 재폐쇄 디바이스의 하우징 내에 배치되는 작동 소자를 도시하는 도면.

도 4는 도 1에 도시된 폴트 차단 디바이스의 래치 조립체(latch assembly)를 도시하는 도면.

도 5는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스의 작동 및 제어 소자를 도시하는 블록 다이아그램.

도 6은 기계적인 래칭 메카니즘을 합체시키는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스를 도시하는 도면.

도 7은 진공 폴트 차단기의 작동 수명을 결정하기 위한 방법을 도시하는 플로우챠트.

도 1에서, 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스(100)는 제 1 탭(tap)(104) 및 제 2 탭(106)을 포함하는 하우징(102)을 포함한다. 상기 하우징(102), 제 1 탭(104) 및 제 2 탭(106)은 상기 디바이스(100)가 컷아웃 장착부(cutout mounting) 또는 다른 적절한 장착부로 통상적으로 언급되는 장착부와 같은 장착부(110)에 연결되도록 형성된다. 상기 장착부(110)는 상기 전력 분배 시스템의 라인에 대하여 상기 장착부(110)를 지지하기 위하여, 상기 장착부(110)가 폴(pole) 또는 다른 구조체(도시하지 않음)에 고착되도록 하는 지지체(112)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 탭(104)은 상기 장착부(110)의 공급 커플링(114)에 고정될 수 있고, 상기 제 2 탭은 상기 장착부(110)의 부하 커플링(116)에 고정될 수 있다. 상기 공급 커플링(114)은 상기 전력 분배 시스템의 공급부에 상기 탭(104)을 전기적으로 연결하는 접촉부(122)에 대하여 상기 탭(104)을 정렬하도록 상기 디바이스(100)의 정렬 부재(120)를 결합하는 정렬 부재(118)를 포함할 수 있다.

상기 부하 장착부(116)는 상기 장착부(110)에 고정되는 트러니온(124)을 포함할 수 있다. 상기 트러니온(124)은 그 내부에서 슬라이딩 접촉/피봇 부재(126)가 배치되는 채널(125)을 포함하도록 형성된다. 상기 부재(126)는, 예를 들면 소정 수의 실폐된(failed) 재폐쇄 시도 이후에, 상기 장착부(110)로부터 상기 디바이 스(100)를 해제하도록 공급되는 해제 메카니즘(128)의 부분으로서 연결된다.

도 1은 상기 디바이스가 상기 컷아웃 장착부(110)를 통한 전력 분배 시스템의 공급측(114)과, 부하측(116) 양쪽에 전기적으로 연결되는 연결 위치에서의 디바이스를 도시한다. 상기 디바이스는 또한 분리된 위치에 배치될 수 있다. 상기 디바이스(100)는 훅크 링(132)을 포함한다. "핫 스틱(hot stick)" 또는 다른 적절한 절연된 공구 및, 제한되지 않고 상기 디바이스(100)가 작동되지 않는 것을 보장하는 것을 포함하는 뒤따르는 모든 안정 지시 및 경고를 사용하여서, 기술자는 훅크 링을 잡을 수 있으며, 상기 컷아웃 장착부(110)로부터 이격되게 밀어서, 상기 탭(104)이 상기 스트랩(122)으로부터 분리되도록 한다. 상기 스트랩(122)은 일반적으로 탭(104)에 대하여 안착되며, 이러한 힘은 상기 디바이스(100)가 연결된 상태로 보유되도록 하며 전기적인 도전성을 보장하도록 하는 통상적인 작동에서 충분하다. 그러나, 힘을 상기 훅크 링(132)에 적용시킴으로써, 상기 탭(104)은 상기 스트랩(122)으로 부터 분리될 수 있다. 일단 분리되면, 상기 디바이스(100)는 상기 컷아웃 장착부(110)로부터 이격되게 상기 피봇(130)에 대하여 자유롭게 회전한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수직으로 장착되면, 중력은 상기 디바이스(100)가 피봇(130)에 대하여 분리된 위치로 회전하도록 작용할 것이다. 상기 훅크 링(132)은 또한 상기 디바이스(100)가 도 1에 도시된 연결된 위치로 이동하도록 한다.

상기 디바이스(100)는 이후에 설명되는 바와 같이 자동 모드에서 작동할 것이다. 이러한 자동 모드에서, 폴트 검출시에, 상기 디바이스(100)는 상기 전력 분배 시스템으로부터 분리가 없이, 상기 폴트를 격리시키기 위하여 개방하도록 작 동한다. 상기 디바이스(100)는 한 번 이상 재폐쇄하기 위하여 시도할 수 있다. 상기 재폐쇄 이후에 폴트가 더 이상 검출되지 않는다면, 상기 디바이스(100)는 폐쇄된 채로 남는다. 그러나, 상기 폴트가 지속된다면, 상기 디바이스(100)는 다시 개방된다. 소정 수의 재폐쇄 시도 이후에, 상기 해제 메카니즘은 상기 장착부(110)로부터 상기 디바이스(100)를 해제하도록 작용하고, 따라서 상기 디바이스가 도 1에 도시된 연결 상태로부터 떨어져서 분리된 상태로 되도록 한다.

몇몇 적용에서, 상기 재폐쇄 작용을 할 수 없게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 제 1 폴트 검출시, 상기 디바이스는 상기 장착부로부터 해제되거나, 또는 "떨어져서", 분리된 위치로 된다. 기술자가 상기 작동 모드(operating mode), 자동 모드(AUTO) 또는 비 재폐쇄(non-reclosing)(NR)를 설정하도록 허용하기 위하여, 선택기(136)(도 2)가 제공된다. 예를 들면, 상기 선택기(136)는 링을 구비할 수 있으므로, 상기 선택기(136)는 그라운드 또는 버킷 트럭(bucket truck)으로부터 핫 스틱 또는 다른 적절한 공구를 사용하여서 작동될 수 있다. 사이클 카운터(138)가 또한 제공될 수 있다. 상기 사이클 카운터(138)는 전체 차단 사이클의 표시를 제공하고, 따라서 상기 디바이스가 언제 서비스 또는 교체, 폴트 작동성의 기록 및, 디바이스 및/또는 시스템 성능의 통계 분석(statistical analysis)용 데이터를 요구할 것인지의 표시를 제공한다.

도 3에서, 상기 디바이스(100)는 회로 차단 디바이스(140)를 포함한다. 상기 회로 차단 디바이스(140)는, 예로서 진공 차단기 및 아크(arc) 스피너 차단기를 포함하는 어떠한 적절한 디바이스가 될 수 있다. 상기 회로 차단기(140)는 절연 커플링(142)에 의해서 솔레노이드(144)에 연결될 수 있다. 상기 솔레노이드(144)는, 폴트 전류의 결과로서, 상기 회로 차단 디바이스(140)를 작동시키기 위하여 상기 커플링(142)에 개방력, 예를 들면 진공 차단기의 접촉부 위에 개방력을 발생시키기 위하여 사용되는 라인-투-로드 전류(line-to-load current)를 유도하는 제 1의 주 코일(146)로 형성될 수 있다. 상기 회로 차단 디바이스가 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이, 진공 차단기이라면, 상기 진공 차단기(140)가 정격(전류)를 초과하는 폴트 전류를 차단하도록 하는 축방향 자기장 코일(141)을 포함할 수 있다.

상기 솔레노이드(144)는 솔레노이드(144), 해제 래치 및 제어 전자부품(도 3에 도시하지 않음)을 작동하기 위한 캐패시터(capacitor)와 같은 저장 디바이스(도시하지 않음)에 전기 에너지를 제공하기 위한 변환기 소스(transformer source)로서 사용될 수 있는 제 2 코일 권선부(148)를 또한 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드(144)는 또한 스프링(149)을 포함할 수 있다. 상기 스프링(149)은, 예를 들면 상기 접촉부를 폐쇄되게 가압함으로써, 상기 회로 차단기를 폐쇄 또는 연결된 상태로 복귀시키기 위하여 상기 커플링(142) 위에 폐쇄력을 제공한다. 하나 이상의 스프링이 제공될 수 있다. 예를 들면, 폐쇄력을 제공하기 위하여 제 1 스프링이 사용될 수 있으며, 상기 접촉부가 접촉되게 유지하도록 하기 위하여 편향력을 제공하도록 제 2 스프링이 사용된다. 따라서, 상기 디바이스(100)는 개방력(여기된 코일) 및 폐쇄력(스프링)을 제공하기 위하여 작동가능한 솔레노이드(144)를 포함한다.

핀 또는 다른 적절한 커플링(152)은 상기 솔레노이드 플런저(150)를 레버(154)에 연결한다. 상기 레버(154)는 피봇점(156)에 대하여 피봇하기 위하여 브라켓(bracket)(도시하지 않음) 내에 장착된다. 상기 레버(154)에 대한 솔레노이드 플런저(150)의 커플링은 상기 솔레노이드(144)에 대한 솔레노이드 플런저(150)의 신장 및 수축시에 상기 레버(154)의 피봇 운동을 발생시킨다.

도 3 및 도 4에서, 상기 디바이스(100)는 래치 조립체(160)를 또한 포함할 수 있다. 상기 래치 조립체(160)는 하우징(102) 내에 고정되고, 제 1 래칭부(latching portion)(162) 및 제 2 래칭부(163)를 포함하는 통상적으로 "C"자형 또는 클로형(claw shape) 구조체를 가진다. 상기 래치 조립체(160)는 한 쌍의 전기적으로 제어가능한 "말굽(horsehshoe)" 자석(164 및 165)(자기 고정자 피스(magnetic stator piece))으로 필수적으로 구성되며, 이들의 각 단부 위치는 상기 제 1 래칭부(162) 및 제 2 래칭부(163)를 형성한다. 그 내부에 상기 레버(154)의 아마추어(168)가 배치되는 슬롯(167)을 형성할 수 있도록 상기 자석(164 및 165)은 서로 이격된다. 상기 아마추어(168) 그 자체는 자기적으로 될 수 있거나, 또는 자기 재료로 제조될 수 있으며, 또는 도시된 바와 같이, 상기 단부는 자석 인서트(69)를 포함할 수 있다.

상기 자석 고정자(164 및 165)는 규정된 위치에서 이들 사이에 배치된 자기 재료(174)를 구비하는 "C"자형 또는 "말굽"형의 투자성 부재(170 및 172)를 결합함으로써 형성된다. 코일(176)은 상기 자기 재료(174)와 결합된다. 상기 코일(176)은 전류를 수용하기 위하여 상기 제어 전자 부품(도시하지 않음)에 연결되고, 이 전류의 영향은 자기 재료(174)의 자기장을 중성화시키는 것이다. 상기 코일에 전류가 없다면, 상기 자기 재료(174)는 상기 작동기와 회로 차단기의 상태에 따라서, 상기 제 1 또는 제 2 래칭부(162 및 164) 중의 어느 하나에서 상기 레버(154)를 유지하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 래칭부(162 및 164) 내에서 상기 부재(170 및 172)에 의하여 분할되는 자기장을 발생시키도록 작용한다. 상기 자기 재료는 다른 것보다는 상기 "C"자형 일단부에 보다 근접하게 배치될 수 있으므로, 이것의 상대 위치에 의해서, 상기 자석 인서트(insert)(아마추어)(169)에 적용되는 자기력은, 예를 들면 164인 다른 것보다는 예를 들면 162인 하나의 래칭부에서 보다 크게 될 수 있다. 상기 코일 내에서 전류의 적용은 상기 제 1 및 제 2 래칭부(162 및 164)에서 자기장을 중성화시키기 위하여 작용함으로써, 상기 솔레노이드(144)의 작용하에서, 상기 회로 차단 디바이스는 폐쇄 또는 연결된 상태로부터 개방 또는 분리된 상태로 구동될 수 있거나, 또는, 상기 복귀 스프링((149)의 작용하에서, 상기 회로 차단 디바이스는 개방 또는 분리된 상태로부터 상기 폐쇄 또는 연결된 상태로 구동될 수 있다. 이것은 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

상기 솔레노이드(144)가 회로 폐쇄 위치 또는 연결된 상태에 있을 때에, 상기 단부(168)는 제 1 래칭부(162)에 인접하게 배치된다. 코일(176)에 전류가 없으면, 자기장은 그러한 경우가 있는 바와 같이, 상기 단부(168) 및/또는 자기 인서트(169)에 보유력을 발생시키는 상기 제 1 래칭부(162)에 존재하게 된다. 상기 보유력은 상기 단부(168)의 이동을 저지하고, 따라서 상기 레버(154)는 상기 회로 폐쇄 위치에서 이것과 상기 솔레노이드(144)를 래칭시킨다. 폴트 전류의 검출시에, 상기 솔레노이드(144)는 상기 회로 차단 디바이스(140)를 개방시키기 위하여 상기 솔레노이드 플런저(150) 상에 힘을 발생시킨다. 동시에, 상기 제어 전자부품은 상기 레버(154)를 해제시키는 자기장을 중성화시키는 상기 코일(176)에 전류를 인가한다. 상기 회로 차단기를 개방시키는 것과 관련하여서 상기 솔레노이드 플런저(150)의 축방향 이동은 상기 레버(154)를 회전시키도록 함으로써, 상기 단부(168)는 상기 제 2 래칭부(164)에 인접하게 배치된다. 상기 전류는 자기장을 복원시키는 코일(176)로부터 제거됨으로써, 상기 제 2 래칭부(164)는 상기 단부(168)위에 힘을 발생시키고, 이것은 단부(168)의 이동을 저지시키며, 상기 회로 개방 위치 또는 분리 상태에서 상기 레버(154) 및 상기 솔레노이드(144)를 래치시킨다. 상기 에너지 저장 수단으로부터 추출되는 에너지를 최소로 하기 위하여, 상기 레버(154)의 이동중 어떠한 점에서도 전류는 상기 코일(176)로부터 제거될 수 있다. 상기 피봇(156)에 대하여 상기 단부(168) 위에 작용되는 자기를 구비함으로써 제공되는 기계적인 장점과 조합하는 상기 자석의 힘은, 상기 스프링에 의하여 발생되는 폐쇄력을 저지시키는데에 충분함 힘을 제공한다. 물론, 다른 실시예에서 링키지(linkage), 기어의 다양한 조합 또는 다른 힘 배율 장치가 사용될 수 있다.

상기 회로 차단 디바이스를 폐쇄하기 위하여, 상기 자기장을 중성화시키도록 상기 코일(176)에 전류가 다시 인가된다. 상기 자기장이 중성화될 때에, 상기 레버(154)는 자유롭게 이동하고, 상기 회로 차단 디바이스(140)를 폐쇄 위치 또는 연결 상태로 가압하기 위한 충분한 강도를 구비한다. 일단 상기 단부(168)가 상기 제 2 래칭부(164)로부터 실질적으로 분리된다면, 상기 코일(176) 내의 전류는 종결 되어서, 상기 자기장 및 상기 보유 자기력을 복원시킨다. 상기 레버(154)는 상기 제 1 래칭부(162)에 접촉되어서 다시 래치된다. 따라서, 상기 래치 조립체(160)는 상기 회로 개방 위치/분리 상태 및 상기 회로 폐쇄 위치/연결 상태에서 상기 솔레노이드(144)의 래칭을 제공한다. 이렇게 요구되는 기계적인 장점 및 자석 강도는 특정의 적용을 위하여 결정된다. 예를 들면, 상기 기계적인 장점과 조합되는 상기 래치 조립체(160)는 상기 솔레노이드 작용력보다 더 큰, 즉 상기 솔레노이드 작용력의 2배 이상의 유지력을 제공할 수 있다.

가요성의 도전성 스트랩(도시하지 않음)은 상기 제 1 코일(146) 및 제 2 코일(148)에 전력을 제공하기 위하여 상기 솔레노이드(144)에 상기 회로 차단기(140)의 이동 접촉부(162)로부터 연결될 수 있다. 또한, 상기 가요성 스트랩은 상기 솔레노이드(144)에 폴트 전류를 연결시킬 수 있다. 폴트 전류가 존재할 때에, 상기 솔레노이드 코일(146)을 통과하는 상기 폴트 전류는 상기 회로 차단기를 개방/분리 상태로 구동하기에 충분한 축방향 힘을 발전시킨다. 일단 개방된다면, 상기 회로 차단기(140)는 상기 레버(154) 위에 작용하는 래치(160)의 래칭 능력에 의하여 개방 유지된다.

도 3에서 도시하지 않은 제어기는 폴트 검출시에 상기 자기 재료(174)의 자기장을 부인하기 위하여 상기 코일(176)을 여기시키도록 작동가능함으로써, 상기 솔레노이드(144)가 개방 상태로 상기 회로 차단기(140)를 구동시키도록 한다. 또한, 상기 제어기는 상기 스프링(149)의 작용하에서 상기 회로 차단기(140)가 폐쇄되도록 하기 위하여 상기 자기 재료(174)의 자기장을 부인시키도록 상기 코일(176) 을 여기시키도록 작동가능하다. 일단 접촉부가 폐쇄되면, 상기 회로 차단기(140)는 다시 도전되고, 전류는 상기 스트랩에 의해 상기 솔레노이드 코일에 연결된다. 상기 폴트 전류가 지속된다면, 상기 디바이스(100)는 상기 회로를 개방시키도록 다시 작용한다.

상기 제어기는, 예를 들면 상기 재폐쇄 시도들 사이에서 지연을 제공하고 재폐쇄 시도들의 수를 카운트하기 위하여, 상기 재폐쇄 시도들을 제공하고 이를 유지하기 위하여 작동가능하다. 상기 재폐쇄 시도들의 수가 임계값(threshold value)을 초과한다면, 상기 디바이스(100)는 탈락되도록 될 수 있다. 또한, 제어기는 상기 제어기의 해제가 상기 회로 개방 위치에서 성공적인 래칭을 여전히 보장하면서 상기 차단기의 접촉에서 최소한의 아크 시간(arcing time)을 발생시킬 때까지 상기 솔레노이드를 또한 구속할 수 있다.

상기 해제 메카니즘(128)은 작동기(182)에 아암(180)에 의해서 연결되는 슬라이딩 접촉/피봇 부재(126)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 부재(126)는 트러니온(124) 내에 배치되고, 상기 디바이스(100)는 상기 접촉부(104)가 접촉부(122)와 결합하지 않을 때에 상기 트러니온(124)에 대하여 피봇할 수 있다. 상기 제어기는 상기 작동기(182)가 상기 트러니온(124) 내에서 상기 부재(126)를 구동시키도록 작동가능함으로써, 예를 들면 상기 트러니온(124)에 대하여 상기 장착부(110)를 피봇시킴으로써 상기 장착부(110)로부터 상기 디바이스(100)를 해제시킨다. 일단 상기 디바이스(100)가 탈락되면, 상기 영속적인 폴트가 교정된 이후에, 상기 훅크 링(132)을 결합하고 상기 디바이스(100)를 연결된 상태로 다시 이동시키 기 위하여, 핫 스틱 또는 다른 적절한 공구를 사용하여 기술자가 상기 디바이스(100)를 다시 연결시키는 것이 필요하다.

상기 회로 차단기(140)가 폐쇄/연결 상태로 있을 때에 상기 디바이스(100)를 상기 장착부(11)로부터 해제시키는 것을 방지하기 위하여, 상기 해제 메카니즘(128)은 상기 디바이스(100)에 장착되고 클립(186)에 의하여 해제 메카니즘(188)에 연결되는 래치(184)를 포함한다. 상기 클립(186)은 이것의 이동의 몇몇 점에서 상기 해제 부재(188)를 결합하기 위하여 도시된 반 강성 링크(semi-rigid link) 또는 다른 장치가 될 수 있다. 상기 해제 부재(188)는 이것과의 이동을 위하여 상기 솔레노이드 플런저(150)에 연결된다. 상기 회로 차단기(140)가 폐쇄 상태로 있으면, 상기 래치(184)는 상기 장착부(110)로부터 상기 디바이스(100)를 해제시키도록 하는 이것의 이동을 방지하는 부재(126)를 결합한다. 상기 래치(184)는 상술한 바와 같이 상기 부재(188)와 상기 플런저(150)의 래칭에 의하여 그 위치에 유지된다. 상기 플런저(150)의 이동에 의하여 발생되는 바와 같이, 상기 회로 차단기가 개방/분리 상태에 있으면, 상기 부재(188)는 래치(184)를 부재(126)로부터 해제시키는 플런저(150)와 이동하게 된다.

도 5의 블록 다이아그램은 상기 회로 차단기(140)에 기계적으로 연결된 솔레노이드(144)를 도시한다. 또한, 상기 솔레노이드(144)는 캐패시터, 일련의 캐패시터, 배터리 또는 연료 전지와 같은 에너지 저장 디바이스(190)에 연결된다. 상기 래치(160)를 해제시키기 위하여 코일(176)을 여기시키는 것은 물론, 차단 작동의 수를 모니터하기 위하여, 제어기(192)는 상기 솔레노이드에 연결된다. 또한, 상기 제어기(192)는 필요하다면 탈락시키기 위하여 상기 작동기(182)에 연결된다. 마지막으로, 상기 제어기(192)는 상기 카운터(138)에 연결된다.

하나의 가능한 작동 로직에 따라서, 상기 디바이스(100)는 주어진 연속 전류(A)를 공칭적으로 흐르게할 수 있으며, 상기 연속 정격 전류 폴트 소거(clear) 능력의 5배 내지 40배를 제공하도록 형성될 수 있다. 폴트 임계값 이상의 폴트 전류는 상기 솔레노이드(144)가 회로 차단기(140)를 개방하기 위하여 작동하도록 한다. 임계값 아래의 전류는 회로 차단기(140)를 개방시키는 솔레노이드(144)의 작동을 발생시키지 않는다.

폴트 전류의 검출시에, 상기 디바이스(100)는 상기 제 1의 검출된 폴트 전류를 소거시키기 위하여 작동한다. 그 다음, 상기 제어기는 재폐쇄 전략을 구현할 수 있다. 예를 들면, 비교적 빠른 재폐쇄가 일어날 수 있다. 폴트가 남아 있게 된다면, 시간 지연은 제 2 재폐쇄 시도 이전에 구현될 수 있다. 상기 제 2 재폐쇄 시도 이후에 폴트가 지속된다면, 상기 디바이스(100)는 해제되거나 또는 "탈락(drop out)"될 수 있다. 상기 재폐쇄 전략, 시도의 횟수 및 지연 간격이 미리 설정될 수 있다. 또한, 재폐쇄 전략을 프로그래밍하도록 인터페이스(interface)가 상기 제어기(192)에 제공될 수 있다. 상기 회로 차단기(140)가 미리 설정된 수의 작동을 완료하거나, 또는 몇몇 다른 "수명 만료" 상태가 상기 제어기(192)에 의하여 검출되는 것을 인식하면, 상기 제어기(192)는 재폐쇄 전략을 차단할 수 있고, 개방 이후에 상기 유닛이 탈락되거나 분리되도록 한다. 이러한 방법에서, 상기 디바이스(100)는 이것의 능력이 손상되어 버려 개선조치 작용 또는 완전한 대 체(outright replacement)가 요구된다는 명확한 지시(positive indication)를 제공한다.

상기 디바이스(100)는 약 25 lbs(10kg) 이하의 중량으로 형성될 수 있으므로, 보다 크거나 또는 보다 작은 버전이 의도되는 적용을 기초로 하여서 구상될 수 있을 지라도, 상기 디바이스는 기술자가 버켓 트럭(bucket truck)에 의해서 설치할 수 있다. 상기 디바이스(100)의 폴트 차단 및 재폐쇄 능력은 연장된 차단의 수를 크게 감소시키거나 또는 최소로 할 수 있다. 일시적인 차단의 영향은 최소로 될 수 있고, 상기 디바이스(100)는 다운스트림 장치(downstream equipment), 예를 들면 변형기 휴즈(transformer fuse)를 보유할 수 있다.

도 6은 폴트 차단 재폐쇄 디바이스(200)를 도시한다. 유사한 도면 부호는 도 1에 도시된 디바이스(100)와 관련하여서 설명된 바와 같이 유사한 요소를 나타낸다. 상기 디바이스(200)는 상기 디바이스(100)와 실질적으로 동일한 방법으로 작동하지만, 이것은 상기 디바이스(100)의 영구자석(160)의 형상을 대체하는 기계적인 래칭 메카니즘(202)을 합체시킨다.

폴트 전류에 반응하여서, 상기 솔레노이드(144)는 상기 회로 차단기(140)의 접촉부를 개방하기 위하여 작동한다. 상기 래칭 시스템(200)은 상기 솔레노이드(144)를 스프링(149)에 의하여 제공되는 힘으로 인하여 상기 접촉부를 폐쇄시키는 것으로부터 방지하는 제 1 래치(204) 및 제 2 래치(206)를 포함한다. 상기 래치들(204 및 206)은 상기 솔레노이드 축(152)의 축방향 운동에 반응하여서 작동가능한 구동기(208)에 연결된다. 상기 구동기(208)가 상기 솔레노이드(144)로부터 상기 축(152)의 축방향 이동을 이격되게 반시계 방향으로 회전시킬 때에, 일련의 이중으로 작용하는 리프 스프링(leaf spring)(210)은 상기 구동기(208)에 고정된 회전 스프레더(spreader)(212)를 통하여 힘이 축적된다. 상기 리프 스프링(210)에 의하여 발생되는 힘은 아암(214)을 반시계방향으로 회전시킨다. 상기 아암(214)의 회전은 대시포트(dashpot)(216)에 의하여 저지된다. 상기 대시포트(216)는 잡아당기는 방향으로 작용하는 타이머로서 사용된다. 상기 리프 스프링(210)이 상기 대시포트(26)의 힘과 균형을 이룰 때에, 로드(220)는 상기 제 2 래치(206)를 이동시키고 이에 따라 상기 주 래치(204)를 해제시킨다. 상기 스프링(149)에 저장된 에너지는 상기 회로 차단기(140)를 폐쇄하고, 상기 메커니즘(200)은 이것의 상부 스트로크 위치(stroke position)로 복귀한다. 상기 진공 차단기가 메커니즘(200)을 리셋하기 위하여 상기 스프링(148)에 의해 폐쇄될 때에만 결합되는 급속 복귀 메커니즘이 사용될 수 있다.

지속적인 폴트가 발생한다면, 스프링-질량계(spring-mass system)(226)에 의하여 작동되는 회전 캠(224)은 상기 작동기(182) 및 구동 부재(228) 사이의 위치내로 이동한다. 상기 캠(224)은 상기 구동 부재(228)가 부재(126)를 구동하기 위하여 상기 작동기(182)를 결합하도록 한다. 상기 래치(184)가 해제됨으로써, 상기 작동기(182)와 상기 구동 부재(228)의 결합은 상기 디바이스(200)를 상기 장착부(110)로부터 해제시킨다. 상기 장착부(110)로부터 상기 디바이스(200)의 해제는 상기 회로가 개방된다는 것을 시각적인 지시로 제공한다. 그러나, 상기 회로 차단기(140)를 완전하게 폐쇄하는 스프링(145) 상에 어떠한 폴트도 발생하지 않는다면, 상기 회로 차단기(140)는 폐쇄되고 상기 디바이스(200)는 리셋된다. 또한, 한번만의 록아웃(lockout) 특징이 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 디바이스(100)와 같은 폴트 차단 및 폐쇄 디바이스는 사이클 카운터(cycle counter)(138)를 포함할 수 있다. 상기 사이클 카운터(138)는 전체 차단 사이클의 표시를 제공하고, 따라서 상기 디바이스가 언제 서비스 또는 교체, 폴트 작동의 기록 및 상기 디바이스 및/또는 시스템 성능의 통계 분석을 위한 데이터를 요구할 것인지의 표시를 제공한다. 진공 폴트 차단기용으로 공지된 바와 같이, 각각의 차단 사이클은 상기 진공 폴트 차단기의 다른 내부면에 대한 접촉 재료 부식 및 재분배를 발생시킨다. 또한, 상기 차단된 폴트 전류의 다양한 특징들 및/또는 상기 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스의 작동은, 재료 부식 및 상응되는 접촉부의 열화의 정도에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 상기 디바이스의 작동 사이클의 고정된 수의 대안으로서, 상기 진공 차단기의 수명 만료/남아 있는 작동 수명을 채택가능하게 예견하기 위하여, 상기 디바이스(100)와 같은 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스의 매개 변수 모니터링 및 처리 능력을 이용하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 다시 도 5를 참조로 하면, 상기 디바이스(100)와 같은 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스는 제어기(192)를 포함할 수 있다. 상기 제어기(192)의 메모리내에서 폴트 차단 및 회로 재폐쇄를 하기 위하여 상기 디바이스(100)의 작동에 영향을 주는 제어 프로그램을 포함하는 것에 부가하여서, 상기 제어기(192)는 상기 폴트를 소거하기 위하여 차단된 폴트 전류의 다양한 특성들 및/또는 매개 변수들 및/또는 상기 디바이스(100)의 관련된 작동의 특성들 및/또는 매개변수들을 모니터링하기 위한 제어 프로그램을 포함하고 구현할 수 있다. 상기 제어 프로그램은 디바이스 작동, 작동 수명의 결정 및/또는 다른 기능성에 영향을 주기 위하여 본원에서 기재된 바와 같이 제어가 작동하도록 하는 저장된 소프트웨어, 펌웨어(firmware), 적용되는 특정 하드웨어 또는 어떤 적절한 수단에 의하여 상기 메모리내에 저장될 수 있다.

이러한 제어 프로그램의 하나의 가능한 실시예에서, 상기 제어부(192)는 만료 수명의 계산을 제공하기 위하여 폴트 전류 특성 및 장치 작동 특성과 같은, 적어도 하나의 잠재적인 몇몇의 예견되는 매개 변수를 관찰한다. 이러한 예시적인 실시예를 위하여, 상기 제어부(192)는 시스템의 주파수 폴트 전류의 크기 및, 폴트 전류의 차단에 바로 앞서는 전류 사이클의 전류 피크의 비대칭 비율(ratio of the asymmetry)을 측정, 트랙 또는 모니터할 수 있다. 이러한 폴트 전류 특성에 부가하여서, 상기 제어기(192)는 상기 폴트 전류 차단 작동의 소거 시간과 같은 하나 이상의 디바이스 작동 특성들을 모니터할 수 있다. 그 다음, 적응 예견 수명 만료(end-of-life)(EOL)는 이들 매개 변수를 기초로 하여서 결정될 수 있다. 상기 예견되는 EOL은 폴트 크기 및, 상기 폴트 전류 차단의 소거 시간에 대하여 결정되고, 이러한 값은 상기 제어부(192)의 메모리로 유지될 수 있거나, 또는 비휘발성 방법(non-volatile manner)으로 상기 디바이스(100) 내에 보유된다.

합계된 폴트 전류 크기, 비대칭 비율 및, 예견되는 폴트 전류 차단으로부터 예견되는 EOL을 위하여 실험적으로 증명되는 모델링으로 얻어지는 임계까지의 소거 시간 곱의 관계는 식(1)으로 나타난다.

여기에서:

= 제거된 DC 오프셋을 가지는 미리 차단되는 RMS 폴트 전류(A)

= 폴트(A)에 선행하는 전류 사이클의 가장 포지티브한(positive) 피크의 비대칭값

= 폴트(A)에 선행하는 전류 사이클의 가장 네거티브한(negative) 피크의 비대칭값

= 폴트 전류 차단 소거 시간(들)

= 작동 수

= 수행된 작동 수

= 실험적으로 결정되는 수명 상수

다른 실시예에서, 상기 정보는 누적되게 수집될 수 있고, 반복 접근(iterative approach)을 사용하여서 처리될 수 있다. 식(2)는 폴트 전류 크기, 비대칭 비율 및, 반복적인 방법에서 선행하는 폴트 전류 차단으로부터의 소거 시간 곱 사이의 관계를 나타낸다.

여기에서, 등식의 값은 상술한 바와 같다.

다양한 값, 즉 소비된 단일 작동 퍼센트 수명, 소비된 최대 단일 발생 퍼센트 수명, 소비된 누적 퍼센트 수명 등을 결정하기 위하여, 부가의 인자(factor)가 고려될 수 있다. 예를 들면, 인자들은 회로 차단의 시간에서 전류에 존재하는 비대칭 정도를 포함할 수 있다. 비대칭 정도를 정하는 것은 60 Hz 전류의 피크값에 대하여 상기 DC 전류 크기를 표준화함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 전체의 비대칭적인 RMS 값이 발생될 수 있다. 또한, 이러한 인자들은 폴트 소거 시간을 포함할 수 있다. 전류가 상기 진공 차단기의 개구를 지나 연속적으로 흐르는 시간을 평가하고, 이것을 규정된 최대 시간과 비교하는 것은, 상기 진공 차단기가 이것의 유용한 전류 차단 서비스 수명의 종결에 도달한 것의 표시를 제공할 수 있다. 이러한 실시예에서, 이러한 결정하기 위한 소거 시간 임계값은 적절한 마진(appropriate margin)을 제공하기 위하여 상기 디바이스용의 규정된 최대 소거 시간보다 더 작게 설정될 수 있다. 또한, 부가의 수학적인 모델 및 계산은 상기 다양한 인자와, 거듭 제곱 법칙식(power law formulae), 또는 밑 e의 지수식(base e exponential formulae)을 포함하는 진공 차단기의 유용한 전류 차단 서비스 수명사이의 관계를 규정하기 위하여 고려될 수 있다.

상기 제어부(192)는 최대의 단일 폴트 퍼센트 수명크기, 즉 마지막의 몇몇 폴트 전류 차단 이벤트로부터 하나의 폴트에 의하여 소비 수명의 최대 퍼센트의 기록을 얻기 위하여 작동가능할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(192)는 마지막 N이벤트상에서 데이터를 보유할 수 있고, 여기에서 N은 정수이다. 상기 N의 값이 임의적이지만, 통계적으로 유의하도록 충분하게 크게 되어야만 한다. 하나의 가능한 실시예에서, 상기 N값은 16, 그러나 공지된 바와 같이, 이것은 어떠한 통계상의 유의값도 될 수 있다. 상기 값은 시스템에서의 변화(즉, 이용가능한 폴트 전류에서의 증가 또는 상기 폴트의 비대칭을 변화시키는 부하 특성의 변화), 또는 상기 디바이스(100) 그 자체를 상기 시스템의 다른 부분으로 재배치시키는 것을 허용하기에 충분하게 크야만 한다.

그 다음, 상기 제어부(192)는 상기 진공 차단기가 유사한 크기의 부가적인 이벤트의 미리 정해진 수에 견디기 위하여 상기 디바이스(100) 용의 충분한 잔존 수명을 가지는지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 어떠한 작동 횟수도 상기 적용을 기초로 하여서 사용될 수 있을지라도, 상기 제어부(192)는 2개 이상의 작동이 진공 차단기의 유용한 잔존 수명을 초과하는지를 계산할 수 있다. 상기 진공 차단기가 2개의 부가적인 이벤트를 소거하도록 작동하기 위한 충분한 수명을 갖지 않는다면, 상기 디바이스(100)는 다음의 폴트 이벤트에서 이것의 EOL를 신호 보낼 것이다. 상기 디바이스(100)는 관련된 통신 능력을 사용하는 이것의 EOL를 신호보낼 수 있다. 이것은, 부가적으로 또는 대안적으로 탈락될 수 있어서, 상술한 바와 같이, 상기 디바이스를 대체시키기 위한 요구를 신호보낼 것이다.

도 7은 잔존하는 작동 수명, 즉 폴트 차단 및 재폐쇄 디바이스의 EOL를 결정하기 위한 예시적인 작동 시이퀀스를 나타낸다. 블록 200에서, 상기 디바이스는 설치되어서 이것의 장착부에서 작동적으로, 즉 여기된다. 블록 202에서, 폴트 전류가 검출되고, 상기 디바이스가 작동되는데, 즉 폴트를 소거하기 위하여 진공 차 단기는 이것의 접촉부를 개방하도록 한다. 블록 204에서, 사용된 단일 작동 퍼센트 수명이 결정된다. 상기 사용된 수명의 단일 작동 퍼센트은 식(3)을 기초로 하여서 결정될 수 있다.

단일 작동 퍼센트 수명 사용값은, 통계적이거나 또는 다른 시스템의 모니터링 이유 뿐만 아니라 아래에 설명되는 바와 같이 사용하기 위하여 마지막 N 작동용으로 보유될 수 있다. 또한, 소비 누적 퍼센트 수명이 블록 204에서 결정되고, 이것은 상기 식 (1) 또는 식(2)에 따라서 결정될 수 있다.

다음, 상기 디바이스가 규정상 서비스에서 남아 있기에 충분한 잔존 수명을 가지는지를 결정한다. 하나의 접근은 소비된 누적 퍼센트 수명(즉, 상기 식(1) 또는 (2))의 값)이 임계값을 초과하는지를 결정하기 위하여 비교를 할 수 있다. 또한, 상기 디바이스가 특정의 특징 중 하나 이상의 폴트를 차단하기 위하여 충분한 잔존 수명을 가지는지를 결정하기 위하여 비교가 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 디바이스가 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명의 미리 정해진 발생수를 차단하기에 충분한 수명을 가지는지를 결정하기 위하여 테스트가 설정될 수 있다. 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명은, 예를 들면 실험적으로 결정되거나 또는 동적으로 결정될 수 있는 미리설정된 값(preset value)이 될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명은, 예를 들면, 선행하는 N작동으로부터, 식(3)에 따라서 계산된 상기 단일 작동 퍼센트 수명 사용값을 취하고 이들 값중 최대값을 선택함으로써 설정된다. 그 다음, 이것은 상기 디바이스가 설정된 수, 예를 들어 2개의 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명의 발생을 차단하기에 충분한 수명을 가지는지를 결정할 수 있다.

도 7에 도시된 예시적인 방법에서, 블록 206에서는, 상기 사용된 상기 최대의 단일 작동 퍼센트 수명은 선행하는 16 폴트 차단용으로 계산된 상기 최대의 단일 작동 퍼센트 수명값을 취함으로써 결정될 수 있다. 그 다음, 블록 208에서, 상기 잔존 디바이스 수명은 예를 들면 다음의 식에 따라서 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명 사용값의 2배와 비교된다.

블록 208에서의 참 결과는, 상기 디바이스의 잔존 수명이 사용된 최대 단일 작동 퍼센트 수명의 2배보다 더 크다는 것을 신호보낸다. 상기 디바이스는 정상 작동으로 남아 있을 수 있으며, 상기 방법은 반복된다. 그러나, 거짓 결과는 상기 디바이스가 EOL 작동 모드 내로 위치되는 것을 발생시킨다. 이러한 모드에서, 다음 폴트 전류의 발생시에, 블록 210에서, 상기 디바이스는 폴트를 소거하기 위하여 작동할 것이고, 그러나 이것은 이것의 EOL를, 블록 212에서 예를 들면 위치 탈락에 의해서 신호보내게 되어 있다.

예를 들면 다음번에 발생하는 폴트 소거로 영구적인 탈락 상태의 결과로 되는 간단하게 예측되는 디바이스 EOL에 부가하여서, 상기 다양한 결정값, 예를 들어, 소비된 단일 작동 퍼센트 수명, 소비된 최대 단일 발생 퍼센트 수명, 소비된 누적 퍼센트 수명 등은 이벤트에 대한 몇몇의 적응 디바이스 응답중의 어떠한 것을 트리거(trigger)하기 위하여 사용될 수 있고, 이러한 이벤트들이 여전히 발생하는 동안에서 조차도 가능하다. 하나의 이러한 응답은 단일 차단 이벤트의 상기 소거 시간이 진공 차단기 내의 고장을 나타내는 미리 규정된 시간 한계를 지나갔다면 상기 진공 차단기의 폐쇄를 트리거할 것이다. 상기 디바이스를 폐쇄되게 유지하는 것, 즉 상기 디바이스내의 진공 차단기를 폐쇄되게 유지하는 것은, 상류 시스템 보호 디바이스가 폴트를 소거하기 위하여 작동하도록 할 것이다.

두 번째 가능한 반응은 EOL 신호보내기, 예를 들면, 상기 디바이스의 탈락, 그 뒤에 따라서, 충분한 전류가 발생되거나 및/또는 상기 EOL 한계가 초과할 수 있도록 충분히 긴 소거 시간을 경험하는 폴트 전류 차단 이벤트를 시작할 수 있을 것이다. 탈락을 하지 않고 진공 차단기의 개방에 뒤따르는 탈락 작용은 탈락 작동을 위하여 상기 작동 메카니즘을 셋업하기 위하여 상기 진공 차단기를 먼저 폐쇄하는 것을 요구할 것이다. 상기 탈락 작동을 포함하지 않는 진공 차단기 개방에 뒤따르는 상기 탈락 작용은, 요구되는 탈락 힘을 발생시키기 위하여 상기 작동 메카니즘을 구동하도록 용량성 저장 에너지를 사용하여서 구현될 수 있다. 또한, 다른 적절한 메카니즘의 작은 충전 또는 작동의 폭발(detonation)은 요구되는 힘을 제공할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경 및 다른 형태로 될 수 있지만, 몇몇 실시예는 예를 들면 도면 및 본원의 실시예로 도시된다. 그러나, 이러한 설명은 본 발명을 설명되는 특정 형태로 제한하는 의도는 아니고, 그 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위 에 의하여 한정되는 모든 변경, 대체 및 등가물을 커버하고자 한다.

본원에서, 용어가 "본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ' '는 여기에서 ....를 의미한다는" 문장을 사용하거나, 또는 유사한 문장을 사용하여서 본원에 명백히 한정되지 않는다면, 이것의 분명하거나 또는 통상적인 의미 이상으로 명백히 또는 암시적으로 상기 용어의 의미를 제한하는 의도는 없고, 이러한 용어는 본원의 어떠한 섹션(청구범위의 용어와는 다른)에서도 이루어지는 어떠한 언급도 기초로 하여서 범위로 제한하는 것으로 해석되지 말아야만 한다. 본원의 말미에서 청구범위에서 인용되는 어떠한 용어도 단일 의미와 일치되는 방법으로 본원에서 언급되는 한, 독자를 혼동시키지 않기 위해서만의 명료함을 위하여 이루어지고, 이러한 청구범위 용어는 암시적이거나 또는 다르게 단일 의미로 제한하는 의도는 아니다. 청구범위의 요소가 어떠한 구성의 상세한 설명이 없이 단어 "수단" 및 작용을 설명함으로써 제한되지 않는다면, 어떠한 청구범위의 요소 범위가 35 U.S.C §112, 6번째 단락의 적용을 기초로 하여서 해석되는 것은 아니다.

Claims

폴트 차단 재폐쇄 디바이스로서,

소스와, 전력 분배 시스템의 부하 사이에서 연결되며, 폐쇄, 연결 상태 및 개방, 분리된 상태를 가지는 회로 차단기와;

상기 회로 차단기에 연결되며, 상기 회로 차단기를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로, 또한 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 구동시키기 위한 작동력을 상기 회로 차단기상에 발생시키도록 채택되는 작동기 및;

상기 작동기에 연결된 래치를 포함하고,

폐쇄 상태의 회로 차단기에서, 상기 래치는 상기 회로 차단기의 개방을 발생시키도록 폴트 전류가 존재할 때까지 상기 작동기를 폐쇄 상태로 유지시키고, 개방 상태의 회로 차단기에서, 상기 래치는 상기 회로 차단기를 개방 상태로 유지시키며, 디바이스는 재폐쇄 프로세스를 포함하는 자동 작동 모드와 비-재폐쇄 작동 모드(non-reclosing mode of operation)를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 자동 작동 모드는 차단-재폐쇄-차단-탈락 프로세스를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 비 재폐쇄 모드는 차단-탈락 프로세스를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 자동 모드와 비-재폐쇄 모드를 구현하기 위하여 상기 작동기의 작동을 제어하도록 상기 작동기에 연결되는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 4에 있어서,

미리 결정된 상태를 검출한 이후에, 상기 작동기를 비 재폐쇄 모드로 제어하기 위한 리소스(resource)를 또한 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 5에 있어서,

상기 미리 결정된 상태는 미리 결정된 작동수 또는 수명 만료 상태를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 래치는 기계적인 링키지 조립체를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

피봇 및 해제 래치를 포함하고, 상기 피봇 및 해제 래치는 장착 구조체의 트러니온을 결합하도록 채택되며, 상기 디바이스는 상기 트러니온 내에서 상기 피봇에 대하여 피봇가능하게 되어 있으며, 상기 해제 래치는 디바이스를 해제에 대하여 고정시키는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 8에 있어서,

상기 작동기에 연결되어서, 상기 해제 래치를 결합하고 해제하기 위하여 상기 작동기와 이동가능한 해제 부재를 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 8에 있어서,

상기 해제 래치는 영구 자석 및 코일을 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 1에 있어서,

작동기는 개방력을 제공하기 위한 솔레노이드와, 폐쇄력을 제공하기 위한 스프링을 포함하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
폴트 차단 재폐쇄 디바이스로서,

소스와, 전력 분배 시스템의 부하 사이에서 연결되며, 폐쇄, 연결 상태 및 개방, 분리 상태를 가지는 회로 차단기와;

상기 회로 차단기에 연결되며, 상기 회로 차단기를 폐쇄 상태로부터 개방된 상태로, 또한 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 구동시키기 위한 작동력을 상기 회로 차단기상에 발생시키도록 채택되는 작동기 및;

상기 작동기에 연결된 래치를 포함하고,

폐쇄 상태의 회로 차단기에서, 상기 래치는 상기 회로 차단기의 개방을 발생시키도록 폴트 전류가 존재할 때까지 상기 작동기를 폐쇄 상태로 유지시키고, 개방 상태의 회로 차단기에서, 상기 래치는 상기 회로 차단기를 개방 상태로 유지시키며, 상기 래치는 작동기를 결합하도록 채택된 자석 및 상기 자석에 연결된 코일을 포함하고, 상기 코일은 자석의 자기장을 선택적으로 취소하기에 작동가능한 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 12에 있어서,

상기 래치는 제 1 위치로부터 제 2 위치로 상기 작동기 축의 축방향 이동에 반응하여서 피봇하기 위하여 상기 작동기에 연결되는 레버를 포함하고, 상기 영구 자석은 상기 제 1 위치 및 제 2 위치 각각에서 상기 레버를 결합하는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
청구항 13에 있어서,

상기 영구 자석은 제 1 래칭부와 제 2 래칭부를 포함하고, 상기 레버가 제 1 위치에 있을 때에 상기 레버는 제 1 래칭부와 정렬되며, 상기 레버가 제 2 위치에 있을 때에 레버는 제 2 래칭부와 정렬되는 폴트 차단 재폐쇄 디바이스.
진공 차단기의 수명 만료를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,

검출된 각각의 폴트 전류를 위하여, 차단될 상기 폴트 전류와 관련된 적어도 하나의 변수 또는, 상기 폴트 전류를 차단하기 위하여 진공 차단기의 작동을 모니터링하는 것;

상기 진공 차단기용으로서, 상기 폴트 전류를 차단하는 것과 관련된 단일 작동 퍼센트 수명 소비값을 결정하기 위하여 적어도 하나의 매개 변수를 사용하는 것;

상기 진공 차단기용으로서 소비된 누적 퍼센트 수명을 결정하는 것을 포함하고,

상기 소비된 누적 퍼센트 수명은 검출된 각각의 폴트 전류에 상응하는 각각의 단일 작동 퍼센트 수명 소비값의 누적이 되는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 소비된 누적 퍼센트 수명은 미리 정해진 수명 상수에 대한 단일 작동 퍼센트 수명 소비값 각각의 누적의 비를 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 소비된 누적 퍼센트 수명은, 다수의 폴트 전류의 폴트 전류를 발생시키기 위하여 마지막용의 단일 작동 퍼센트 수명 소비값과, 상기 폴트 전류를 발생시키기 위하여 마지막을 제외하고 다수의 검출된 폴트 전류 각각을 위한 단일 작동 퍼센트 수명 소비값 각각의 누적의 합을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 적어도 하나의 변수는, 폴트 전류의 크기, 폴트 전류의 비대칭 및, 폴트 전류 차단 소거 시간으로 구성된 매개 변수 그룹으로부터 선택되는 매개 변수를 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 적어도 하나의 변수는, 프리-인터럽션(pre-interruption) RMS 폴트 전류; 제거되는 DC 오프셋을 가지는 프리-인터럽션 RMS 폴트 전류; 상기 폴트 차단에 선행하는 전류 사이클의 가장 포지티브한(most positive) 피크의 비대칭값; 상기 폴트 차단에 선행하는 전류 사이클의 가장 네그티브한 피크의 비대칭값; 폴트 전류 차단 소거 시간; 작동수; 전체 작동수 및 미리결정된 작동수로 구성된 매개 변수 그룹으로부터 선택되는 매개 변수를 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비값을 결정하는 것과, 상기 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비값이 잔존 수명값을 초과하는지를 결정하는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 진공 차단기의 수명 만료의 신호를 보내는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 소비된 상기 최대 단일 작동 퍼센트 수명이 상기 잔류 수명값을 초과하는 것을 결정한 이후에, 다음의 폴트 소거 이벤트 시에 상기 진공 차단기의 수명 만료의 신호를 보내는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 22에 있어서,

상기 진공 차단기의 수명 만료의 신호를 보내는 것은, 관련된 폴트 보호 디바이스가 이것의 작동 장착부로부터 탈락되도록 하는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 잔존 수명값은 상기 진공 차단기의 예견된 다수의 잔존 수명을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값은, 차단된 폴트 전류에 상응하는 한 세트의 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값으로부터 선택되는 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 24에 있어서,

상기 세트는 선행하는 N의 결정된 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값을 포함하고, 여기에서 N은 양의 정수인 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
청구항 15에 있어서,

최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값이 상기 진공 차단기의 잔존 수명값을 초과할 때에, 전력 분배 시스템 내에서 다른 폴트 보호 디바이스의 작동과, 상기 진공 차단기를 합체시키는 폴트 보호 디바이스의 작동을 통합조정하는(coordinating) 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 결정 방법.
진공 차단기의 수명 만료를 적응성으로 예측하는 방법으로서,

폴트 전류 크기, 폴트 전류 비대칭 또는 진공 차단기 소거 시간을 포함하는 각각의 검출된 폴트 전류용 매개 변수를 모니터링하는 것과;

상기 모니터된 매개 변수를 기초로 하여서 상기 진공 차단기용 수명 만료값을 계산하는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 28에 있어서,

상기 수명 만료값과 미리결정된 값의 비교를 기초로 하여서 상기 진공 차단기의 수명 만료의 신호를 보내는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 29에 있어서,

상기 진공 차단기의 수명 만료의 신호를 보내는 것은, 관련된 전력 분배 시스템으로부터 상기 진공 차단기를 작동가능하게 분리시키는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 29에 있어서,

상기 미리결정된 값은 다수의 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 31에 있어서,

상기 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값은, 차단된 폴트 전류에 상응하는 선행된 N 단일 작동 퍼센트 수명 소비값으로부터 선택되는 최대 단일 작동 퍼센트 수명 소비 값을 포함하고, 여기에서 N은 양의 정수(positive integer)인 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 28에 있어서,

상기 수명 만료값을 결정하는 것은, 누적 퍼센트 수명 소비 값을 결정하는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.
청구항 31에 있어서,

누적 퍼센트 수명 소비 값을 결정하는 것은, 상기 누적 퍼센트 수명 소비 값을 반복적으로 결정하는 것을 포함하는 진공 차단기 수명 만료 적응성 예측 방법.