KR20100135599A - 조작에너지가 저감된 가스절연 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1아크접점; 상기 제1아크접점과 접촉 또는 개리되는 제2아크접점; 및 가스차단기의 차단동작시 아크를 소호하기 위해서 분사되는 압축가스를 안내하는 노즐;을 포함하고, 상기 노즐은 차단동작시 고정되는 고정부를 형성하는 가스차단기를 제공한다. 상기 구성에 의해서, 회로에 사고가 발생한 경우에 수행되는 차단동작시에 중량이 많이 나가는 노즐을 움직이지 않도록 함으로써 차단동작에 소요되는 에너지양이 감소되는 효과가 발생한다.

가스차단기, 개로상태, 투입상태, 고정부, 노즐, 실린더

Description

조작에너지가 저감된 가스절연 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER OF REDUCED OPERATING ENERGY}

본 발명은 가스차단기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가스차단기가 높은 전압 및 큰 전류를 차단하기 위해서 용량이 증가함에 따라서 매우 높은 압력과 동작속도가 필요하게 되고, 이때 필요한 조작에너지를 저감하기 위한 가스차단기 구조에 관한 것이다.

일반적으로 가스차단기는 송전선로 상에 설치되어 송전선로가 정상상태에서는 기기 및 선로를 점검을 위한 개폐동작을 하고 송전선로가 이상상태에서는 고장전류를 차단하여 선로 및 부하기기를 안전하게 보호하는 역할을 수행한다. 특히, 초고압 전력계통에서는 지락 단락 등 이상상태에서의 사고전류를 안전하게 차단함으로써 계통보호를 하는 기기로 가혹한 전류 차단 조건인 이상상태에서, 사고전류 차단을 위해서 절연력이 우수한 소호 가스를 압축하고 전류 차단시 발생하는 아크 소호를 위해 높은 상기 압축가스를 압력으로 노즐을 통해 분사된다.

도 1은 종래기술에 따른 가스차단기의 투입상태 단면도이며, 도 2는 도 1의 가스차단기의 개로상태 단면도이다.

상기 도면을 참조하여 종래의 가스차단기를 보면, 사고 전류가 발생한 경우 차단작용을 수행하는 차단부는 전류차단시 움직이지 않는 부분인 고정부와 전류차단시 움직이는 부분인 가동부로 이루어진다. 이때, 상기 고정부는 고정아크접점(1), 고정주접점(3)으로 구성되고, 가동부는 노즐(2), 가동아크 접점(4), 실린더(5), 팽창실(7), 조작기 연결부(9)로 구성된다. 그리고, 전류차단을 위하여 조작장치의 에너지에 의하여 가동부 전체가 움직이고, 이때 상기 압축실(8)이 압축되어높은 압력의 기체가 팽창실(7)을 통해 노즐(2)로 분사됨으로써 높은 사고 전류를 차단하게 된다. 그리고, 접촉하고 있던 접점이 개방되는 순간에 발생하는 아크, 즉 고정아크접점(1)과 가동아크접점(4)사이에 발생하는 아크는 상기 압축실에서 분사되는 기체에 의해서 소호된다.

도 1의 투입상태 및 도 2의 개로상태를 참조하여 이러한 차단동작에 대해서 설명하면, 가스차단기는 트립 신호에 따라 조작기와 연결된 조작기 연결부(9)를 통해 화살표 방향으로 힘이 전달되어 고속의 트립운동이 시작되고 압축실(8)의 부피가 고속으로 줄어들면서 압축실(8)내의 압력이 상승한다. 고정아크 접촉자(1)와 가동아크 접촉자(4)가 분리되는 순간 이들 아크접촉자 사이에 아크가 발생하고 이때 발생한 아크를 소호하기 위해 압축실(8)내의 압축가스가 노즐(2)를 통해 아크를 향해 분사되어 아크를 소호하여 전류를 차단하게 된다.

그런데, 송전선로에 설치되는 초고압 가스차단기의 경우 높은 전압하에서 동작하며, 송전선 사고시 발생하는 사고전류 차단 및 절연회복을 위해서는 가동부 부분이 매우 빠른 속도로 이동하여야만 한다. 이때 매우 빠른 속도로 이동하기 위해 서는 가동부 부분의 질량에 비례하여, 이들을 움직이게 하는 매우 큰 에너지가 조작장치에서 전달되어야만 한다.

종래 가스차단기에서 전류를 차단하기 위해 조작장치가 움직이어야만 하는 부분은 가동부 즉 노즐(2), 가동아크 접점(4), 실린더(5), 팽창실(7), 조작기 연결부(9)이다. 그리고, 운용되는 계통의 전압이 높아질 수록 사고전류 차단을 위해 높은 가스 압력이 필요하며, 따라서 이 고압의 가스를 유지하기 위해서는 가동부 부분의 크기가 매우 커지게 되고, 이에 따라 이들의 동작을 위해서는 다시 매우 큰 조작장치가 필요하게 된다. 즉, 초고압 차단기의 정격전압이 상승함에 따라 차단시 요구되는 동작에너지 지나치게 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 가스차단기의 차단동작시 소요되는 에너지가 감소한 가스차단기를 제공하기 위한 것이며, 차단동작시 움직이는 가동부의 질량을 감소시킴으로써 차단동작시 필요한 조작에너지를 감소시킨 가스차단기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제1아크접점; 상기 제1아크접점과 접촉 또는 개리되는 제2아크접점; 및 가스차단기의 차단동작시 아크를 소호하기 위해서 분사되는 압축가스를 안내하는 노즐;을 포함하고, 상기 노즐은 차단동작시 고정되는 고정부를 형성하는 가스차단기를 제공한다.

발명은 상기 구성에 의해서, 회로에 사고가 발생한 경우에 수행되는 차단동작시에 중량이 많이 나가는 노즐을 움직이지 않도록 함으로써 차단동작에 소요되는 에너지양이 감소되는 효과가 발생한다.

그리고, 상기 노즐의 일단에는 차단동작시 압축가스가 팽창하는 실린더가 구비되고, 상기 고정부는 상기 실린더를 포함하는 가스차단기를 제공한다.

그리고, 상기 차단동작시 조작기로부터 필요한 동력을 전달받는 조작기 연결부, 상기 제1아크접점을 둘러싸고 형성되는 주접점; 및 상기 조작기 연결부와 상기 주접점을 연결하는 절연링크;를 더 포함하는 가스차단기를 제공한다.

또한, 상기 조작기 연결부는 절연링크를 통해서 상기 주접점과 연결되어 있는 가스차단기를 제공한다.

또한, 상기 실린더의 일측면에는 압축가스가 저장된 압축실이 구비되고, 차단동작시 상기 압축실은 상기 조작기 연결부에 의해서 압축되며, 상기 압축실을 구성하는 피스톤을 더 포함하고 상기 피스톤은 조작기 연결부에 연결되어 있는 가스차단기를 제공한다.

본 발명은 상기 구성에 의해서 차단동작시 움직이는 구동부의 질량을 줄일 수 있고, 따라서 차단동작시 소요되는 에너지가 감소하는 유리한 효과가 발생한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명한다. 다만, 종래기술의 구성과 대응되는 부위 또는 종래기술의 동작과 대응되는 동작 등에 대해서는 발명의 특징을 명확히 하기 위해서 생략한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스차단기의 투입상태 단면도이며, 도 4는 도 3의 가스차단기가 개로상태인 단면도이다.

본 발명의 가스차단기의 구성을 보면, 제1아크접점(11), 주접점(12)으로 구성되어 차단동작시 그림에서 보아 왼쪽으로 움직이는 제1가동부; 그리고 노즐(13), 제2아크접점(14), 실린더(15)로 구성되어 전류의 차단동작시에 움직이지 않고 고정되어 있는 고정부; 그리고 절연링크(16), 압축실의 일단을 형성하는 피스톤(18), 조작기(미도시)와 연결되어 조작기의 동력을 전달하는 조작기 연결부(19)로 구성되는 제2가동부;를 포함한다. 상기 조작기 연결부(19)는 차단동작시 조작기의 동력을 전달받아서 상기 제1 및 제2가동부를 도 3에서 보아 왼쪽(이하 '차단방향'이라고 함)으로 움직이도록 작동한다.

본 발명의 가스차단기가 투입상태에서 개로상태로 동작하는 동작원리를 보면, 도 3에서와 같이 차단부 투입상태에서 사고전류 등의 원인으로 인하여 차단기 조작장치로부터 차단동작에 필요한 에너지가 조작기 연결부(19)로 전달된다. 그러면, 조작기 연결부(19)와 연결된 압축실 피스톤(18)이 화살표 방향(도 3의 그림에서 보아 왼쪽방향)으로 이동하여 압축실(17)을 압축함으로써 사고 전류 차단을 위하여 소호매질인 기체의 압력을 높인다. 상기 절연링크(16)의 일단부 둘레에는 연결수단(16a)에 의해서 조작기 연결부(19)에 연결되어서, 상기 조작기 연결부(19)가 차단동작시 왼쪽으로 움직일 때 함께 움직이게 된다. 이와 같이 동작하여 차단동작시 제2가동부를 구성하는 절연링크(16), 피스톤(18) 및 조작기 연결부(19)가 차단방향으로 움직이게 된다.

그리고, 상기 절연링크(16)의 타단부 둘레에는 주접점(12)과 접촉되어 상기 차단동작시 제2가동부와 함께 움직이게 하도록 한다. 이를 위해서 제1가동부의 주접점(12)에는 단턱이 형성되고 상기 단턱에 상기 절연링크(16)의 타단부가 접촉하게 하여, 차단동작시 상기 단턱을 이용하여 상기 절연링크(16)가 상기 주접점(12)을 도 3의 왼쪽으로 가압하게 할 수도 있다. 또는 상기 절연링크(16)의 타단부에 주접점(12)을 결합수단에 의해 고정시킬 수도 있을 것이다. 이와 같이 하여, 차단동작시 조작기 연결부(19)의 차단동작 움직임을 상기 절연링크(16)를 통해서 상기 주접점(12)으로 전달되고, 또한 상기 주접점(12)과 연결된 제1아크접점(11)으로 전달됨으로써, 차단동작시 제1가동부를 구성하는 제1아크접점(11)과 주접점(12)이 차 단방향으로 움직이게 된다. 그리고, 가스차단기에서 고정부를 이루는 노즐(13), 제2아크접점(14), 실린더(15)는 상기 차단동작시 움직이지 않게 된다. 그러므로, 가스차단기의 부분 중에서 상당한 중량을 차지하고 있는 고정부 부재가 움직이지 않는 상태에서 가동부재만이 움직여서 차단동작이 이루어지게 되어 이때 소요되는 에너지가 감소하게 되는 것이다.

종래 구조의 차단기의 경우 사고전류 차단을 위해서는 노즐, 제2아크접점, 실린더 등이 압축실의 피스톤 및 조작기 연결부와 함께 움직이게 되고, 이때 움직이는 부분의 질량이 매우 무거워 빠른 속도의 동작을 위해서는 큰 에너지의 조작장치를 사용해야 하였다. 그러나, 본 발명의 구조는 기존 구조의 차단기와는 다르게 사고전류 차단을 위해 움직이는 부분의 질량을 저감시켜 빠른 속도의 동작시에도 적은 에너지를 사용하는 조작장치가 가능한 것이다.

그리고 차단동작시, 제2가동부와 연결된 절연링크(6)을 통하여 제1가동부인 제1아크접점(11)이 제2가동부와 동일한 방향인 차단방향으로 이동하며, 이때 제1아크접점(11)과 제2아크접점(12)이 서로 분리되면서 아크가 발생하며, 이때 발생된 아크는 압축실(17)에서 압축된 가스의 압력에 의하여 소호되게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 가스차단기의 투입상태 단면도이며,

도 2는 도 1의 가스차단기의 개로상태 단면도이며,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스차단기의 투입상태 단면도이며,

도 4는 도 3의 가스차단기가 개로상태인 단면도이다.

Claims (6)

1. 제1아크접점;

   상기 제1아크접점과 접촉 또는 개리되는 제2아크접점; 및

   가스차단기의 차단동작시 아크를 소호하기 위해서 분사되는 압축가스를 안내하는 노즐;을 포함하고,

   상기 제2아크접점 및 상기 노즐은 차단동작시 고정되는 고정부를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐의 일단에는 차단동작시 압축가스가 팽창하는 실린더가 구비되고,

   상기 고정부는 상기 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
3. 제 2 항에 있어서,

   차단동작시 필요한 동력을 전달받는 조작기 연결부를 더 포함하고,

   차단동작시, 상기 조작기 연결부에 의해서 상기 제1아크접점은 상기 제2아크접점으로부터 개리되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1아크접점을 둘러싸고 형성되는 주접점; 및

   상기 조작기 연결부와 상기 주접점을 연결하는 절연링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 실린더의 일측면에는 압축가스가 저장된 압축실이 구비되고, 차단동작시 상기 압축실은 상기 조작기 연결부에 의해서 압축되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 압축실의 일부를 구성하며, 상기 조작기 연결부에 연결되어 있는 피스톤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스차단기.

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