KR20110079836A

KR20110079836A - 버스바 구간 스위치와 접지 스위치와 같은 2개의 스위치를 구비하고 이들 스위치의 가동접점에 공통하는 구동수단을 포함하는 전기 스위칭 장치

Info

Publication number: KR20110079836A
Application number: KR1020117010682A
Authority: KR
Inventors: 루카스 트레이
Original assignee: 아레바 티 앤 디 아게
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-07-08
Also published as: WO2010043604A1; EP2335262A1; FR2937177A1; FR2937177B1; CN102187417A

Abstract

본 발명은 버스바 구분 스위치와 접지 스위치와 같은 2개의 스위치를 포함하는 전기 스위칭 장치의 제어에 관한 것이다. 본 발명은 회전 제어 샤프트; 함께 힌지 결합된 2개의 레버를 각각 구비하는 2개의 토글부재를 포함하고, 힌지 결합된 레버(210, 2211)들 중의 하나가 제어 샤프트(220)에 연결되어 있고 다른 하나(2220, 2221 또는 2250, 2251)가 가동접점(200, 210)들 중 하나에 연결되어 있다. 본 발명의 기구는 각 가동접점(200, 210)이 그 폐쇄위치에 근접하거나 그 폐쇄위치에 있을 때 레버들의 피봇축(222, 223 또는 225 또는 225, 226)과 제어 샤프트의 회전축과의 정렬에 의해 구동 시 사점(死點)이 얻어지는 것을 가능하게 해준다.

Description

버스바 구간 스위치와 접지 스위치와 같은 2개의 스위치를 구비하고 이들 스위치의 가동접점에 공통하는 구동수단을 포함하는 전기 스위칭 장치{ELECTRIC SWITCHING APPARATUS PROVIDED WITH TWO SWITCHES, SUCH AS A BUSBAR SECTIONALISING SWITCH AND AN EARTHING SWITCH, AND INCLUDING A DRIVING MEANS COMMON TO THE MOBILE CONTACTS OF THE SWITHCES}

본 발명은 버스바 단로기(busbar disconnector)와 접지 단로기(grounding disconnector)와 같은 2개의 단속기(interrupter)를 갖는 스위치 장치의 분야에 관한 것이다.

더 구체적으로는, 본 발명은 단로기와 같은 각각의 단속기가 고정접점(stationary contact)과 직선 운동으로 이동가능한 접점으로 이루어지는 한 쌍의 접점을 포함하여 스위칭 작동 중에 서로 분리하기 위한 상기한 유형의 스위치 장치에 관한 것이다.

주로 적용되는 것은, 버스바 단로기와 접지 단로기가 절연 케이싱(insulating casing)들 내부에 배치되는 중전압 또는 고전압 스위치기어(switchgear)이며, 절연 케이싱의 각각에는 SF₆ 등의 유전성 기체(dielectric gas)가 보호 대기(protective atmosphere)조건하에 충진되어 있다.

이러한 유형의 장치에서 행해지는 기계적인 작동은 통상 독립적이며, 기계적 또는 전기적인 연동장치(interlocking device)에 의해 제어되는 2개의 별도의 기계 제어유닛에 의해 실시된다.

인원과 장비의 안전성을 보증하는 것을 목적으로 하는 이러한 연동장치는, 접지 단로기가 그 폐쇄상태에 있는 동안 버스바 단로기의 위치가 개방상태로 유지되게 함으로써 작동되는데, 이는 주회로(main circuit)에 전압이 있을 때 접지 단로기가 폐쇄되지 않아야 하기 때문이다.

종래에는, 버스바 단로기 및 접지 단로기와 같은 2개의 별도의 단속기 각각의 가동접점을 단일의 회전 제어 샤프트에 의해 작동시키는 것이 제안되어 왔다. 특히, 단일의 회전 샤프트에 의해 2개의 가동접점을 직선 운동으로 작동시키는 것이 알려져 있다.

EP 0 735 637 B1는 도 8 에 도시한 실시형태에서 2개의 버스바 단로기(25, 35; 29, 36)를 갖는 스위치 장치를 개시하고 있는데, 여기에서는 직선 운동으로 이동가능한 2개의 접점(35, 36) 각각은 일반적으로 직선 연결레버(42,43)를 통하여 단일 아암을 갖는 레버(45)에 연결되어 있다. 이 레버(45)는 그 자체가 회전 샤프트(21)에 고정되며, 회전 샤프트의 회전축은 접점(35, 36)의 직선 운동의 각각의 축의 교점에 위치되어 있다.

EP 1 082 791 B1는 도 2 에 도시한 실시형태에서 스위치 장치를 개시하고 있는데, 그 스위치 장치는 버스바 단로기(53, 31) 및 접지 단로기(55, 16)를 구비하고, 여기에서 직선 운동으로 이동가능한 2개의 접점(53, 55)은 각각 일반적으로 직선 형태인 연결로드(coupling rod) 또는 레버(74, 75)를 통하여 단일 아암을 갖는 레버(71)에 연결되어 있다. 이 레버(71)는 그 자체가 회전 샤프트(7)에 고정되며, 회전 샤프트의 회전축은 접점(53, 55)의 직선 운동의 각각의 축으로부터 거리(a1,a2)만큼 이격되어 있다.

EP 1 068 659 B1는 도 2에 도시한 실시형태에서 2개의 단속기(25, 22, 23; 24, 22, 23)를 갖는 스위치 장치를 개시하고 있는데, 여기에서는 직선 운동으로 이동가능한 단일의 접점(22)이 접점(22) 내에 배치된 핀(26)을 통하여 단일 아암을 갖는 레버(61)에 연결되어 있다. 이 레버(61)는 그 자체가 회전 가능한 샤프트(5)에 고정되며, 그 회전축은 가동접점(22)의 직선 운동의 축들로부터 이격되어 있다. 동력전달비(transmission ratio)(즉, 회전 가능한 샤프트(5)가 회전하는 스위프 각도(sweep angle)와 가동접점(22)의 선형 행정(linear stroke) 사이의 비율) 및, 힘의 평행 사변형(parallelogram)이 페쇄위치(즉, 가동접점(22)과 대응하는 고정접점(23) 또는 고정접점(24)과의 상호 결합 위치)들에 근접하여 최적화되지 않는다. 이러한 높은 비율은 샤프트(5)의 회전을 위하여 큰 토크를 가할 필요성이 있게 한다. 추가적으로, 반경 방향 힘은 폐쇄위치들에 근접하여 가동접점에 작용을 미치고, 이에 의해 가동접점(22)이 피봇(pivot)될 위험성이 생긴다.

상술한 문헌들에 개시된 스위치 장치들의 구조는, 가동접점들이 그 폐쇄위치에 있을 때, 즉 대응하는 고정접점들과 서로 결합하여 있을 때 회전 샤프트에 미치는 반력(reaction force)이 발생된다는 단점을 갖고 있다.

즉, 바람직하지 않는 하중이 회전 샤프트와 그 상류에서 회전 운동을 회전 샤프트에 인가하는 액츄에이터에 가해진다. 더구나, 상술한 장치들의 구조는 매우 높은 전압에서 사용하는 데 최적화되지 않는데, 이는 전동 요소들(즉, 샤프트, 레버 또는 레버들 및 연결레버)의 유전체 쉬라우딩(dielectric shrouding)이 달성하기 곤란하기 때문이다.

본 발명의 목적은 최근에 알려진 것으로 접지 단로기와 버스바 단로기와 같은 2개의 단속기를 갖고 그 액츄에이터 수단이 가동접점들에 공통되는 스위치 장치의 제어기구의 단점을 전체적으로 또는 부분적으로 완화시키는 데 있다.

특히, 본 발명의 목적은 회전 제어 샤프트와 직선 운동으로 이동가능한 각 접점 사이에서 힘 전달이 최적화되는 공통의 액츄에이터 수단을 구비하는, 상술한 유형의 스위치 장치용 제어기구를 제안하는 데 있다.

특히, 본 발명의 목적은 관련된 단로기의 폐쇄위치에 근접하여 최저값을 갖는 가변 구동비(variable drive ratio)(즉, 가동접점에 의해 직선으로 이동되는 거리와 회전 제어 샤프트에 의해 이동되는 각도 거리(angular distance) 사이의 비율)를 갖는 공통의 액츄에이터 수단을 구비하는, 상술한 유형의 스위치 장치용 제어기구를 제안하는 데 있다.

본 발명의 다른 특정 목적은 회전 제어 샤프트에 미치는 최대 토크가 낮고 또한 가동접점들의 직선 운동의 축을 횡단하여 밀고 나가도록 공통의 액츄에이터 수단을 구비하는, 상술한 유형의 스위칭 장치용 제어기구를 제안하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 크기가 작고 조립이 용이한 공통의 액츄에이터 수단을 구비하는, 상술한 유형의 스위치 장치용 제어기구를 제안하는 데 있다.

발명의 요약

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 접지 단로기와 버스바 단로기와 같은 적어도 2개의 단속기를 포함하고, 그 각각이 고정접점과 직선 운동으로 이동가능한 가동접점으로 이루어지는 한 쌍의 접점을 구비하여 스위칭 작동 시에 접점들을 서로 분리하는 스위칭 장치용 제어기구로서, 상기 제어기구는 2개의 단속기 중 하나의 단속기가 폐쇄되도록 하는 한편 다른 단속기가 개방되도록 하고 또한 그 반대로 작용하도록 하는 회전 제어 샤프트를 포함하고 가동접점들을 구동시키는 공통의 액츄에이터 수단을 포함하고, 상기 제어기구는 함께 힌지 결합된 2개의 레버를 각각 구비하는 2개의 토글 시스템(toggle system)을 구비하고, 힌지 결합된 레버들 중의 하나가 상기 제어 샤프트에 고정되어 있고 다른 하나가 가동접점들 중 하나에 연결되어 있고, 상기 기구는 각 가동접점이 그 폐쇄위치에 있거나 그 폐쇄위치에 근접하여 있을 때, 제어 샤프트의 회전축의 구조(arrangement) 및 상기 토글 시스템의 기하 형상(geometry), 길이 및 배치(disposition)가 상기 제어 샤프트의 회전축과 상기 레버들의 피봇축과의 정렬에 의해 구동 중에 사점(dead center point)을 얻을 수 있게 하여 주도록 구성되어 있는 스위치 장치용 제어기구를 제공한다.

폐쇄위치에 근접하여 또는 그 폐쇄위치에서 얻어지는 토글 효과 때문에, 이를테면 각 가동접점에 대해 자체 제동(self-braking) 또는 자체 차단(self-blocking)이 얻어진다. 그래서, 예를 들면 진동 또는 고전류에 기인하여 그 폐쇄위치에서 가동접점에 미치는 바람직하지 않은 반력은 제어 샤프트에 도달할 수 없다.

바람직한 변형예에 있어서, 제어기구는 각각의 토글 시스템에 대하여, 사점에서 또는 사점 직후에 제어로드(control rod)에 고정되는 레버의 운동을 차단하도록 배치된 단부 정지 맞댐부(end stop abutment)를 더 포함한다.

하나의 실시형태에 있어서, 상기 샤프트의 회전축은 가동접점들의 직선 운동의 축들의 교점에 실질적으로 배치되고, 공통의 액츄에이터 수단은 2개의 아암을 구비하되 제어 샤프트에 고정되는 부재를 포함하고, 상기 2개의 아암 각각은 자체가 가동접점에 힌지 결합되는 연결레버에 힌지 결합되며, 상기 토글 시스템 각각은 그 연결레버에 힌지 결합된 상기 부재의 하나의 아암으로 이루어진다.

유리하게는, 제어 샤프트에 고정되는 부재의 각 아암은 일반적으로 직선 형태로 이루어지며, 가동접점에 힌지 결합된 각 연결레버는 만곡된 형태로 이루어진다. 따라서, 각 연결레버와 그 크랭크 사이에 어떠한 기하학적인 간섭도 회피함으로써 가동접점에 대한 행정(stroke)이 비교적 길어질 수 있다. 즉, 구동부재의 각 아암과 각 연결레버가 일반적으로 직선 형태를 취할 수 있는 가상의 구조(supposed arrangement)에 비하여, 각 가동접점에 의해 실행되는 행정은 더 길다. 그 이유는, 회전 제어 샤프트의 각 스위프(angular sweep)가 180°까지 큰 회전각에 걸쳐 발생할 수 있기 때문이다.

다른 실시형태에 있어서, 제어 샤프트의 회전축은 가동접점의 직선 운동의 축들을 분리하는 최저값의 각 섹터(angular sector)로 상기 축들과 이격되어 있고 공통의 액츄에이터 수단은 주어진 가동접점에 대하여, 제어 샤프트에 고정되고 또한 연결레버에 고정되는 다른 레버에 힌지 결합되는 하나의 레버를 포함하고, 상기 연결레버 자체는 가동접점에 고정되며, 각각의 토글 시스템은 상기 하나의 레버와 다른 레버로 이루어져 있다.

제어 샤프트에 고정되는 레버는 유리하게는, 회전 중에 다른 레버가 들어갈 수 있는 내부 자유공간을 형성하는 U자형을 이루는 2개의 부분으로 이루어져 있으며, 회전 중에 자유공간 내의 그 존재에 의해 제어 샤프트가 240°정도의 각도를 통해 회전할 수 있게 된다.

U자형을 이루는 레버의 상기 2개의 부분은 공통의 모노블록 부재(monobloc member)로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또 다른 실시형태에 있어서, 제어 샤프트의 회전축은 가동접점의 직선 운동의 축들을 분리하는 최저값의 각 섹터로 상기 축들과 이격되어 있고, 공통의 액츄에이터 수단은 제어 샤프트에 고정되는 것으로 2개의 아암을 갖는 부재를 포함하는데, 상기 2개의 아암 각각은 중간레버에 힌지 결합되어 있고, 중간레버는 그 자체가 가동접점에 힌지 결합되는 연결레버에 간접적으로 연결되어 있으며, 각각의 상기 토글 시스템은 중간레버들 중 하나에 힌지 결합되는 상기 부재의 1개의 아암으로 이루어져 있다.

이러한 또 다른 실시형태에 있어서, 중간레버는 복귀레버를 구성하는 추가 부재에 의해 연결레버에 간접적으로 힌지 결합되어도 좋다.

바람직하게는, 가동접점의 직선 운동의 축들과, 2개의 토글 시스템의 제어 샤프트에 고정되는 2개의 레버는 실질적으로 공통 평면에 배치된다.

유리하게는, 각각의 토글 시스템에 있어서, 제어 샤프트에 고정되는 그 레버는, 가동접점이 그 직선 운동으로 이동하는 평면에서 실질적으로 회전 시에 제어력을 전달하도록 하기 위해 방향 전환하는 레버이다.

본 발명은 또한 적어도 1상(phase)에 대하여, 케이싱을 포함하는 스위치 장치를 구비하는 중전압 또는 고전압 가스 절연 스위치를 제공하는데, 상기 케이싱 내에는 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 상술한 종류의 2개의 단속기의 가동접점이 제어기구와 함께 적어도 부분적으로 장착되어 있다.

하나의 변형예에 있어서, 3상(phase) 각각에 대해, 스위치는 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 2개의 단속기의 가동접점이 적어도 부분적으로 장착되어 있는 케이싱과, 일체형으로 형성되는 제어 샤프트를 갖는 상술한 종류의 제어기구로서, 액츄에이터에 연결되고 또한 3개의 케이싱을 함께 연결하는 제어기구를 포함하는 스위치 장치를 갖는다.

또는, 3상 각각에 대해, 스위치는 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 2개의 단속기의 가동접점을 적어도 부분적으로 포함하고, 또한 3개의 별도 부재로 된 제어 샤프트를 갖는 상술한 종류의 제어기구로서, 상기 하나의 부재가 액츄에이터에 연결되고 또한 다른 2개의 부재 각각이 2개의 인접한 케이싱을 함께 연결하는 제어기구를 포함하는 스위치 장치를 갖는다.

본 발명의 특징과 이점들은 실시예에 의해서만 첨부한 도면을 참조하여 제시되는 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 수 있다.

도 1은 상(phase)들 중 하나(2A)가 단면으로 도시되어 있는 가스 절연 스위치(gas insulated switch; GIS)로서, 접지 단로기들이 그 폐쇄위치에 있는 접지위치에 있는 상태로 나타낸 부분 사시도.
도 1a는 도 1에 보여진 가스 절연 스위치의 다른 부분 사시도.
도 2는 본 발명의 스위치 장치(2A)의 일 실시형태로서, 그 장치가 중간위치에 있음을 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 실시형태로서, 그 장치가 개방상태(버스바 단로기와 접지 단로기 모두는 개방)에 있음을 나타낸 단면도.
도 4는 도 2에 도시한 실시형태로서, 그 장치가 폐쇄상태(버스바 단로기가 폐쇄)에 있음을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 스위치 장치(1A) 일부의 일 실시형태로서, 가동접점이 그 폐쇄상태의 사점에서 그 도달 직전의 위치에 있음을 나타낸 개략 사시도.
도 6은 본 발명의 스위치 장치(2A) 일부의 일 실시형태로서, 가동접점이 개방위치에 있음을 나타낸 개략 사시도.
도 6a는 도 7에 나타낸 장치 일부로서, 가동접점이 사점 폐쇄위치에서 그 도달 직전의 위치에 있음을 나타낸 개략 사시도.
도 7은 본 발명의 스위치 장치 일부의 실시형태로서, 그 장치가 개방위치에 있음을 나타낸 개략 사시도.
도 8 내지 도 10은 도 8에 도시한 바와 같은 스위치 장치로서, 각 도면이 상이한 스위칭 위치, 즉 개방위치, 접지위치 및 폐쇄위치를 각각 나타낸 측면도.
도 11은 도 8 내지 도 10에 도시한 스위치 장치로서, 회전 제어 샤프트의 구역에 있는 구성요소들을 나타낸 평면도.

아래에 설명된 도면들은 본 발명에 따른 것으로 단일 극(single pole)의 스위칭 작동을 실시하는 스위치 장치(2A)를 도시한 것이다. 아래에 설명된 스위치 장치의 구조는 다극 조합(multi-polar combination)의 각 극에 대해서도 반복될 수 있다는 점은 말할 나위 없다.

도 1 은 3개의 동일한 케이싱(2A, 2B, 2C)을 갖는 3상 스위치(three-phase switch)(1)의 일부를 도시한 것으로, 각각의 케이싱 내에 본 발명에 따른 스위치 장치가 수용된다. 3개의 동일한 상(phase)(2A, 2B, 2C)은 공통의 금속 케이싱 내부에 배치되고 도체(conductor)(4, 도 2 참조)에 의해 절연판에 고정되어 있다. 또한, 기계적 강화를 부여하기 위해 3개의 동일한 케이싱(2A, 2B, 2C)에 고정되는 절연바(insulating bar)(5)가 설치되어 있다.

도 1 내지 도 5에 도시한 실시형태에 있어서, 상기 상들 중 하나의 접지 단로기(20)와 버스바 단로기(21)는 실질적으로 공통 평면(common plane)에 배치되고 그들 사이에 90°각도를 이룬다. 버스바 단로기(21)에 대하여 접지 단로기(20)의 구조가 달라도 좋고, 즉 2개의 단로기가 그들 사이에 70°∼ 180°범위의 각도를 이루도록 하여도 좋다는 점은 말할 나위 없다.

하나의 상(phase)의 가동접점(200, 210) 및, 하나의 상(phase)의 액츄에이터 수단(22)(힘 전달 수단이라고 지칭되기도 함)은 공통의 케이싱(2A) 내에 배치된다. 각각의 가동접점(200, 210)은 각각 개구(200A, 210A) 안에서 슬라이딩되며, 이 개구는 그러한 목적을 위해서 케이싱(2A) 안에 형성되어 있다. 접지 단로기의 고정접점(201)들 각각은 도시하지 않은 금속 케이싱의 내부에 고정된다. 버스바 단로기들의 고정접점(211)들 각각은 도시하지 않은 도체에 고정된다. 이와 같은 가동접점(200, 210)과 액츄에이터 수단(22)의 구조는, 반력이 동일한 케이싱(2A, 2B, 또는 2C)에 의해 견디어낼 수 있게 하는데, 외부로터 가해지는 최대 반력을 제한한다. 공통의 금속 케이싱은 전류가 흐르는 요소(live element)(즉, 전압 하에 있는 요소)에 대한 전기 외장(electrical sheath)으로서 작용하며, 이는 유전체 저항을 증대시키고 부분 방전을 감소시킨다. 케이싱은 또한 각 도체로부터 가동접점들까지 전류를 전달하기 위한 전도성 요소로서 작용한다. 가동접점(200, 210)은 그 폐쇄위치에서 케이싱의 내부로 오게 된다.

도면들에서 보여지는 모든 실시형태에 있어서, 도시한 바와 같은 가동접점(200, 210)은 양단이 개방된 회전 중공(中空) 실린더의 형태로 되어 있다. 고정접점 또는 전극(201, 211)은 회전 중공 실린더의 형태로 되어 있되, 대응하는 가동접점(200) 또는 가동접점(210)을 향하여 있는 쪽에만 개방되어 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 주어진 단속기의 가동접점의 폐쇄위치를 근접시키는 것은 그것이 접지 단로기이든지 버스바 단로기이든지 간에 대응하는 고정접점(201) 또는 고정접점(211)에 가동접점(200) 또는 가동접점(210)을 적어도 부분적으로 삽입하는 것에 대응한다.

케이싱(2A, 2B) 또는 케이싱(2C), 가동접점(200, 210) 및 가동접점에 공통하는 액츄에이터 수단(22)의 일부(레버, 연결로드)를 갖는 각각의 스위치 장치(A, B, C)(즉, 각각의 상(phase))는 미리 조립될 수도 있고, 그에 따라 형성비용이 절감된다.

도면들에 도시한 모든 실시형태에 있어서, 가동접점(200, 210)에 대한 공통의 액츄에이터 수단(22)은 접지 단로기(20)를 폐쇄시킬 수 있게 하는 반면 버스바 단로기를 개방상태로 할 수 있게 하고 그 반대로도 할 수 있게 한다. 가동접점(200, 210)이 그 개방위치로 매우 작은 양만큼만 변위된다는 사실은 케이싱(2A, 2B 또는 2C)에 대한 공간 절약을 가져온다.

도 1 내지 도 4에 도시한 제1 실시형태에 있어서, 공통의 액츄에이터 수단(22)은 제어 샤프트(220)로 이루어져 있고, 이 제어 샤프트(220) 상에는 레버를 구성하는 2개의 아암(2210, 2211)을 갖는 부재(221)가 고정되어 있다. 이 레버(2210, 2211)는 일반적으로 직선 형태로 이루어져 있다. 2개의 레버(2210, 2211) 각각은 각각 연결링크(2220 또는 2221)와 함께 힌지점(피봇점)(222)에서 힌지 결합되어 있으며, 이 연결링크는 또한 연결레버이다. 레버(2220, 2221)는 만곡된 형태로 이루어져 있고, 만곡된 부분은 그 자체가 피봇점(223)에서 대응하는 가동접점(200, 210), 즉 각각 접지 단로기(20)와 버스바 단로기(21)의 가동접점에 힌지 결합되어 있다. 레버(2220, 2221)의 만곡 형상 때문에, 이러한 레버는 레버(2220)에 대한 도 4에 도시한 바와 같이, 가동접점(200, 210)의 개방위치에서 제어 샤프트(220) 주변에 배치된다. 이는, 제어 샤프트가 180°정도의 각도를 통해 회전(스위프(sweep))할 수 있게 하며, 이러한 회전각(각 스위프)에 대해, 그 위치의 범위에 관련된 가동접점들 각각의 소량의 직선 운동을 얻을 수 있게 한다.

본 실시형태에 있어서, 제어 샤프트(220)의 회전축(X)은 실질적으로, 가동접점(200, 210)의 직선 운동의 축들의 교점에 배치된다. 제어 샤프트(220)는 케이싱(위에 설명함)의 일부를 통해 외측으로 통과하면서 일체형(모노블록)으로 형성되는데, 이 샤프트는 먼저 3개의 케이싱(2A, 2B, 2C)에 의해 지지되고 그 다음으로 케이싱의 다른 부분에 의해 지지된다. 케이싱을 통과하는 제어 샤프트의 통로는 실링(sealing)되어 있다. 예를 들면 전자기계 타입의 액츄에이터(도시하지 않음)로서 샤프트(220)의 회전을 제어하는 액츄에이터는 케이싱의 외측에 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 연결레버(220, 2221) 중 하나와 함께 부재(221)의 아암(2210, 2211)으로 이루어지는 레버들의 각 쌍은 토글 시스템을 구성한다. 제어샤프트의 회전축과 토글 시스템의 기하 형상, 길이 및 배치는 예를 들어 각각의 가동접점(200, 210)이 상기 폐쇄위치에 근접하여 또는 상기 폐쇄위치에서 사점에 있을 수 있게 하는 정도의 것이다. 이 점에서, 레버들의 피봇축(22, 223)은 폐쇄위치에 근접하여 제어 샤프트(220)의 회전축(X)과 정렬되게 된다. 즉, 대응하는 가동접점(200, 210)이 그 폐쇄위치에 있을 때, 사점이 도달되거나 지나가버리게 된다(접지 단로기(20)가 대응하는 고정접점(201)에 결합되는 도 1과, 버스바 단로기(21)의 가동접점(210)이 대응하는 고정접점(211)에 결합되는 도 4 참조).

도 4는 기계적인 단부 정지 맞댐부(60, 61)를 개략적으로 나타낸 것으로, 그 각각은 사점이 도달된 직후에 제어 샤프트(220)에 고정되는 부재(221)의 레버 아암(2210, 2211) 중 각각의 레버 아암을 기계적으로 차단하도록 배치되어 있다. 그래서, 가동접점(200, 210)이 그 폐쇄위치에 있는 경우, 관련된 토글 시스템(2210, 2220; 2211, 2221)의 사점이 지나가버리게 되면 제어 샤프트(220)는 구속(arrest)된다. 레버 아암(2210 또는 2211)은 대응하는 단부 정지 맞댐부(60 또는 61)에 대해 결합하기 시작 직전에 구속된다. 가동접점(200, 210)이 그 폐쇄위치에 있을 때, 원하지 않는 작용력(applied force)(예를 들면 진동 또는 고전류 등에 기인함)을 받게 될 수도 있다. 다음으로, 그 가동접점은 후방으로 약간 이동됨으로써, 대응하는 레버 아암(2210 또는 2211)이 전방으로 회전되게 된다. 다음으로, 이 레버 아암은 대응하는 단부 정지 맞댐부에 의해 구속된다.

도 1 내지 도 5에 도시한 스위치 장치의 3개의 스위칭 위치(switching position)는 다음과 같다.

위치 1 : 접지 단로기(20) 폐쇄, 버스바 단로기 개방(도 1)

위치 2 : 접지 단로기(20) 개방, 버스바 단로기 폐쇄(도 3)

위치 3 : 접지 단로기(20) 개방, 버스바 단로기 폐쇄(도 4)

각각 도 1 내지 도 4에 도시한 실시형태에 있어서, 제어 샤프트(220)는 위치 1에서 위치 3으로 지나가기 위해 180°정도의 각 스위프를 갖는다.

2개의 레버 아암(2210, 2211)을 갖는 부재(221)는 제어 샤프트(22)의 중간 지지부에 고정되어도 좋다. 따라서, 이러한 중간 지지부는 대응하는 케이싱(2A) 내에서 구름베어링에 의해 회전하도록 장착된다.

제어 샤프트(220)는 절연재료로 형성되어도 좋고 복수의 부분 또는 세그먼트(segment)(220A, 220B)로 이루어져도 좋으며, 그 세그먼트의 길이는 2개의 인접한 상(phase)(2A, 2B, 또는 2B, 2C)이 이격되어 있는 거리에 실질적으로 대응한다. 제어 샤프트(220)는 3개의 부분 또는 세그먼트로 형성되고, 그 세그먼트의 각각(도시하지 않음)은 케이싱을 통하여 외부로 연장됨으로써 상술한 바와 같이 액츄에이터에 연결된다. 도시되어 있는 샤프트의 부분(220A, 220B)은 중간 지지부에 형성된 상보적인 형상의 오목부 내에 위치되는 육각형 단면의 단부(end portion)를 가져도 좋다.

레어 아암(2210, 2211)의 각각은 대응하는 가동접점(200 또는 210)의 직선 운동의 평면에서 힘을 전달하기 위해 전환(또는 요동)레버로서 배치된다. 이는 횡 방향 전달력이 토글 시스템과 그에 따라 부재(221)로부터 직선 운동으로 이동가능한 각 접점(200, 210)까지의 구동 트레인(drive train)에서 감소될 수 있게 해준다.

도 5에 도시한 실시형태에 있어서, 제어 샤프트(220)의 회전축(X)은 가동접점(200, 210)의 직선 운동의 2개의 축과 이격되어 있다. 2개의 레버(2210, 2211) 각각은 레버를 구성하는 중간레버(2251)와 함께 힌지점(피봇점)에서 힌지 결합되어 있다. 이 레버(2251)는 힌지점(222)에서 연결레버(2231)에 힌지 결합되어 있다. 연결레버(2231)는 대응하는 가동접점(200, 210)에 고정되어 있다.

각각의 레버(2261)는 직선 형태로 이루어져 있고 부재(221)의 아암(2210 또는 2211)에 의해 토글 시스템을 구성한다. 그래서, 직선 연결레버(2231)는 그 자체가 토글 시스템의 부분 없이 힘을 전달하는 목적에 소용된다.

도 5는 레버의 일반적인 형태가 U자 형태인 레버(2211)의 다른 변형예로서, 그 분지부(branch)(2211i, 2211j)의 단부가 회전축(X) 상에 배치되어 있는 상태를 나타낸 것이다.

도 5 내지 도 11에 도시한 실시형태에 있어서, 제어 샤프트는 단속된다. 즉 제어 샤프트는 복수의 세그먼트(220A, 220B)의 형태로 형성(도 11 참조)되는 반면, 제어 샤프트(220)에 고정되는 각각의 레버(2210, 2211)는 U자 형상으로 이루어져 있고 레버(2210, 2211)에 힌지 결합되는 레버(2250, 2251)는 회전 중에, U자 형상의 내부에 의해 형성된 자유공간을 지나가게 될 수도 있다. 제어 샤프트의 회전각은 증가되며 240°정도이다. 샤프트의 회전 운동과 가동접점의 직선 운동 사이에 형성되는 동력전달비(transmission ratio)가 증가되어 제어 샤프트에 인가된 토크가 감소된다.

관련된 단로기(20 또는 21)의 개방위치에서, 토글 시스템들 중 어느하나의 직선 레버(2210, 2250 또는 2211, 2251)는 정렬되게 되고, 그 피봇점(222, 225)은 제어 샤프트(220)의 회전축(X)과 정렬된다.

도 6 및 도 11은 제어로드(220)에 고정되는 레버(2210, 2211)의 또 다른 변형예를 나타낸 것으로, 그 각각이 본 발명에서 특징으로 하는 토글 시스템들의 일부를 구성한다. 본 변형예에서, 레버 (2210, 2211)는 일체형, 즉 모노블록으로 형성된다.

도 6 및 도 6a에 도시한 실시형태에 있어서, 2개의 중간 부재는 제어 샤프트(220)에 고정되는 각각의 레버(2210, 2211)와 연결레버(2220 또는 2221) 사이에 설치되며, 이 연결레버는 그 자체가 힌지점 또는 피봇점(도면에는 보이지 않음)에서 대응하는 가동접점(200, 210)에 힌지 결합되어 있다. 이러한 중간부재들 중 하나는 도 5에서 보여지는 변형예의 직선 레버(2250, 2251)와 동일하며, 토글 시스템의 제2 레버를 구성한다. 이러한 변형예에서, 중간부재들 중 다른 하나는 케이싱(2A) 내에서 그 자체의 회전축(Y)을 중심으로 회전하도록 장착되는 추가적인 레버(2260, 2261)로 이루어짐으로써, 운동 복귀 레버(motion return lever)를 구성한다. 그래서, 각각의 복귀 레버(2260, 2261)는 먼저 힌지점(226)에서 토글 시스템의 제2 레버(2250, 2251)에 힌지 결합되고, 그 다음으로 힌지점(222)에서 연결레버(2220, 2221)에 힌지 결합된다.

그러므로, 도 5, 도 6 및 도 6a에 도시한 실시형태에서의 토글 시스템은 서로 본질적으로 동일하다. 대조적으로, 도 6 및 도 6a에서의 변형예는 추가적인 복귀레버(2260, 2261)를 갖는다. 추가적인 복귀레버의 설치는 버스바 단로기(20)와 접지 단로기(21)에 대한 제어 샤프트의 회전축의 위치결정에 대하여 더 많은 디자인 선택의 자유를 제공한다. 덧붙여, A와 B 사이의 거리비(즉, 복귀레버의 아암들의 길이비)의 선택은 제2 레버(2251)와 대응하는 가동접점(210) 사이의 직선 운동의 비율이 변화될 가능성을 열어둔다. 그래서, 동일한 토글 시스템에서 2개의 레버(2211, 2251)의 길이를 감소시키는 것이 가능하다. 토글 시스템에서 레버(2211, 2251)를 짧게 할 가능성을 가진 채, 회전축의 위치결정의 더 큰 자유성은 케이싱 내에 본 발명의 공통의 액츄에이터 수단을 수용하는 데 필요로 하는 공간을 감소시킨다. 제어 샤프트(220)가 180°이상의 각 스위프를 가질 수 있도록 하기 위해, 레버(2210, 2211)는 도 5에 도시한 바와 같이 U자 형상으로 형성된다.

도 6 및 도 6a에 도시한 실시형태에 있어서, 제어 샤프트(220)가 스위칭 위치 1에서 스위칭 위치 3으로 지나가도록 하는 데 필요로 하는 각 스위프는 본 실시형태에서는 240°정도를 갖는다.

도 7 내지 도 11에 도시한 실시형태는 도 7에서처럼 2개의단로기(20, 21)의 가동접점(200, 210)과 고정접점(201, 211)과 함께 공통의 액츄에이터 수단 모두를 갖는 스위치 장치이다. 본 실시형태에서는, 제어 샤프트(220)에 고정되는 레버(2210, 2211)의 유리한 변형예를 예시한 것이다. 이와 같은 유리한 변형예에서, 2개의 토글 시스템의 2개의 레버(2210, 2211)는 일체형(또는 모노블록 부재)으로 함께 통합되어 있다. 제어 샤프트(220)의 디자인의 변형예 또한 제시되어 있다.

특히 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 여기에서 제어 샤프트는 수개의 별도의 부분으로 이루어져 있고. 이 부분 중 2개(220A, 220B)는 2개의 인접한 상(phase) 사이에 배치되어 있다. 특히, 하나의 샤프트 부분(220A)은 액츄에이터(도시하지 않음)로부터 토글 시스템의 2개의 레버(2210, 2211)를 포함하는 모노블록 부재(221)으로 회전을 전달한다. 다른 샤프트 부분(220B)은 2개의 레버(2210, 2211)를 포함하는 상기 부재(221)를 통하여 제1 샤프트 부분(220A)에 연결되어 있는데, 그 운동을 다음의 인접한 상(phase)으로 전달한다. 여기서 다시, 레버(2210, 2211)가 U자 형상으로 이루어져 있어 축(X)을 따라 2개의 샤프트 세그먼트 또는 부분(220A, 220B) 사이에 내부 자유공간을 형성함을 알 수 있다. 그래서, 레버(2250, 2251)는 그 회전 중에 이러한 자유공간으로 변위되는 것이 자유롭고, 그 결과 제어 샤프트(220)의 각 스위프가 증가된다.

본 실시형태에서의 장치에 의해 얻어지는 스위치 장치는 각각 다음과 같이 나타내진다.

도 9에서, 위치 2(접지 단로기(20) 개방, 버스바 단로기(21) 폐쇄)

도 10에서, 위치 1(접지 단로기(20) 폐쇄, 버스바 단로기(21) 개방)

도 11에서, 위치 3(접지 단로기(20) 개방, 버스바 단로기(21) 폐쇄)

본 발명에 의해 제시된 것으로 상술한 구조들의 이점은 다음과 같이 많다.

토글 효과에 기인하여, 가동접점이 그 폐쇄위치에 근접하여 또는 그 폐쇄위치에 있을 때 반력이 제어 샤프트에 도달하지 않는다.

본 발명의 스위칭 장치에 의해 필요로 하는 공간은 버스바 및 접지 단로기에 대해 현재 알려진 바와 같은 스위칭 장치에 비하여 감소된다.

본 발명의 장치에서의 제어 샤프트에 대해 필요로 하는 회전 토크는 현재 알려진 것들에 비하여 감소된다. 회전 토크는 문헌 EP 1 068 659 B1에서의 제어 샤프트에 대한 회전 토크에 비하여 적어도 2의 팩터(factor)만큼 감소된다.

본 발명의 장치에서의 가동접점에 대한 횡방향 작용력은 작다.

본 발명의 스위치 장치는 전체적으로 안전하고 고신뢰성으로 작동한다.

Claims

접지 단로기(grounding disconnector)(20)와 버스바 단로기(busbar disconnector)(21)와 같은 2개의 단속기를 포함하고, 상기 단속기 각각이 고정접점(201; 211)과 직선 운동으로 이동가능한 가동접점(200; 210)으로 이루어지는 한 쌍의 접점을 구비하여 스위칭 작동 시에 상기 접점들을 서로 분리하는 스위치 장치(2A, 2B, 2C)용 제어기구로서, 상기 제어기구는 상기 단속기들 중 하나의 단속기가 폐쇄되도록 하는 한편, 다른 하나의 단속기가 개방되도록 하고 또한 그 반대로 작용하도록 하는 회전 제어 샤프트를 구비하고 상기 가동접점들을 구동시키는 공통의 액츄에이터 수단(22)을 포함하고, 상기 제어기구는 함께 힌지 결합된 2개의 레버로 각각 이루어지는 2개의 토글 시스템(toggle system)(2210, 2220; 2211, 2221 또는 2210, 2250; 2211, 2251)을 구비하고, 힌지 결합된 레버(2210, 2211)들 중 하나의 레버가 상기 제어 샤프트(220)에 고정되어 있는 한편, 힌지 결합된 다른 하나의 레버(2220, 2221 또는 2250, 2251)가 상기 가동접점(200, 210)들 중 하나에 연결되어 있고, 상기 제어기구는 각 가동접점(200, 210)이 그 폐쇄위치에 있거나 그 폐쇄위치에 근접하여 있을 때, 상기 제어 샤프트의 회전축의 구조(arrangement) 및 상기 토글 시스템의 기하 형상(geometry), 길이 및 배치(disposition)가 상기 제어 샤프트의 회전축과 상기 레버들의 피봇축(222, 223 또는 222, 225 또는 225, 226)과의 정렬에 의해 구동 중에 사점(dead center point)을 얻을 수 있게 하여 주도록 구성되어 있는 스위치 장치용 제어기구.
제1항에 있어서,
각각의 토글 시스템에 대하여, 상기 사점에서 또는 상기 사점 직후에 제어로드(control rod)에 고정되는 상기 레버(2210, 2211)의 운동을 차단하도록 배치된 단부 정지 맞댐부(end stop abutment)를 더 포함하는 스위치 장치용 제어기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샤프트의 회전축(X)은 상기 가동접점들의 직선 운동의 축들의 교점에 실질적으로 배치되고, 상기 공통의 액츄에이터 수단(22)은 2개의 아암(2210, 2211)을 구비하되, 상기 제어 샤프트(220)에 고정되는 부재(221)를 포함하고, 상기 2개의 아암 각각은 그 자체가 상기 가동접점(200, 210)에 힌지 결합되는 연결레버(2220, 2221)에 힌지 결합되며, 상기 토글 시스템 각각은 그 연결레버에 힌지 결합된 상기 부재의 하나의 아암으로 이루어지는 스위치 장치용 제어기구.
제3항에 있어서,
상기 제어 샤프트에 고정되는 상기 부재의 각 아암은 일반적으로 직선 형태로 이루어지며, 가동접점에 힌지 결합된 각 연결레버는 만곡된 형태로 이루어지는 스위치 장치용 제어기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 샤프트(220)의 회전축은 상기 가동접점의 직선 운동의 축들을 분리하는 최저값의 각 섹터(angular sector)로 상기 축들과 이격되어 있고, 상기 공통의 액츄에이터 수단은 주어진 가동접점에 대하여, 상기 제어 샤프트(220)에 고정되고 또한 연결레버(2231)에 고정되는 다른 레버(2251)에 힌지 결합되는 하나의 레버를 포함하고, 상기 연결레버(2231) 자체는 상기 가동접점(2200, 210)에 고정되며, 각각의 토글 시스템은 상기 하나의 레버와 상기 다른 레버(2211, 2251)로 이루어져 있는 스위치 장치용 제어기구.
제5항에 있어서,
상기 제어 샤프트(220)에 고정되는 상기 레버(2211)는 회전 중에 상기 다른 레버(2251)가 들어갈 수 있는 내부 자유공간을 형성하는 U자형을 이루는 2개의 부분(2211i, 2211j)으로 이루어져 있으며, 회전 중에 그 내부 내의 존재에 의해 상기 제어 샤프트가 240°정도의 각을 통해 회전할 수 있는 스위치 장치용 제어기구.
제6항에 있어서,
U자형을 이루는 상기 레버(2211)의 상기 2개의 부분(2211i, 2211j)은 공통의 모노블록 부재(monobloc member)로 형성되어 있는 스위치 장치용 제어기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 샤프트(220)의 회전축은 상기 가동접점의 직선 운동의 축들을 분리하는 최저값의 각 섹터(angular sector)로 상기 축들과 이격되어 있고, 상기 공통의 액츄에이터 수단(22)은 상기 제어 샤프트(220)에 고정되는 것으로 2개의 아암(2210, 2211)을 갖는 부재(221)를 포함하고, 상기 2개의 아암 각각은 중간레버(2250, 2251)에 힌지 결합되어 있고, 상기 중간레버는 그 자체가 상기 가동접점(200, 210)에 힌지 결합되는 연결레버(2220, 2221)에 간접적으로 연결(2260, 2261)되어 있으며, 각 상기 토글 시스템은 상기 중간레버(2250, 2251) 중 하나에 힌지 결합되는 상기 부재의 1개의 아암으로 이루어져 있는 스위치 장치용 제어기구.
제8항에 있어서,
상기 중간레버(2250, 2251)는 복귀레버(2260, 2261)를 구성하는 추가 부재에 의해 상기 연결레버(2220, 2221)에 간접적으로 힌지 결합되는 스위치 장치용 제어기구.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동접점(200, 210)의 직선 운동의 축들과, 상기 2개의 토글 시스템의 상기 제어 샤프트에 고정되는 상기 2개의 레버(2210, 2211)는 실질적으로 공통 평면에 배치되는 스위치 장치용 제어기구.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 토글 시스템에 있어서, 상기 제어 샤프트에 고정되는 상기 레버(2210, 2211)는, 상기 가동접점이 그 직선 운동으로 이동하는 평면에서 실질적으로 회전 시에 제어력을 전달하도록 하기 위해 방향 전환하는 레버인 스위치 장치용 제어기구.
중전압 또는 고전압 가스 절연 스위치(GIS)로서,
적어도 1상(phase)에 대하여, 내부에 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 2개의 단속기의 가동접점(200, 210)이 적어도 부분적으로 장착되어 있는 케이싱(2A, 2B, 2C)을 포함하는 스위치 장치와 함께 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제어기구를 구비하는 중전압 또는 고전압 가스 절연 스위치.
제12항에 있어서,
3상(phase)(2A, 2B, 2C) 각각에 대해, 내부에 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 2개의 단속기의 가동접점이 적어도 부분적으로 장착되어 있는 케이싱(2A, 2B, 2C)을 포함하는 스위치 장치와, 일체형으로 형성되는 제어기구의 제어 샤프트로서, 액츄에이터에 연결되고 3개의 케이싱을 함께 연결하는 제어 샤프트를 포함하는 중전압 또는 고전압 가스 절연 스위치.
제12항에 있어서,
3상(phase)(2A, 2B, 2C) 각각에 대해, 내부에 버스바 단로기와 접지 단로기와 같은 2개의 단속기의 가동접점이 적어도 부분적으로 장착되는 케이싱(2A, 2B, 2C)을 포함하는 스위치 장치와, 3개의 별도 부재로 된 제어기구의 제어 샤프트를 구비하고, 상기 하나의 부재가 액츄에이터에 연결되고 다른 2개의 부재(220A, 220B) 각각이 2개의 인접한 케이싱(2A, 2B)을 함께 연결하는 중전압 또는 고전압 가스 절연 스위치.