KR20110125547A

KR20110125547A - 진공 차단기

Info

Publication number: KR20110125547A
Application number: KR1020100045132A
Authority: KR
Inventors: 류재섭
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-21
Also published as: ES2618852T3; JP2011243569A; EP2387056A1; JP5243575B2; CN102243937A; EP2387056B1; US20110278262A1; KR101100708B1; US8698034B2; CN102243937B

Abstract

본 발명은 진공 차단기에 관한 것이다. 본 발명의 진공 차단기는, 메인쉴드와 서브쉴드가 중첩되도록 설치됨에 따라 등전위 분포를 완화시켜 절연내력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 쉴드의 끝단에 절곡부가 형성됨에 따라 각 쉴드의 끝단에 전계가 집중되는 것을 방지하여 전계값을 낮추고 이를 통해 절연 내력을 크게 향상시켜 절연파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

진공 차단기{VACUUM INTERRUPTER}

본 발명은 진공 차단기의 내부 쉴드에 관한 것으로, 특히 절연 내력 기준전압이 높은 진공 차단기와 그 진공인터럽터의 크기를 최소화 하기에 적당하도록 한 진공 차단기에 관한 것이다.

본 발명이 적용되는 진공 차단기의 내부 쉴드는 고압/초고압용 진공 차단기에 사용되는 것으로, 진공 차단기의 정격전압이 높아지게 되면 요구되는 절연 내력 레벨도 높아지게 되어 진공인터럽터의 길이가 길어지게 된다.

이러한 고압/초고압용 진공 차단기의 경우에는 기존에 센터 쉴드 하나만 있던 진공 차단기의 구조로는 절연내력의 향상에 한계가 있다. 이를 감안하여 최근에는 초고압용 진공 차단기의 절연 내력을 향상시켜 진공 차단기의 크기를 줄일 수 있는 내부 쉴드 구조가 소개되고 있다.

도 1은 일반적인 진공 차단기의 구조를 보인 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 진공 차단기는 절연용기(1)가 고정 플랜지(2)와 가동 플랜지(3)에 의하여 밀봉되고, 상기 절연용기(1)의 내부에는 고정전극(4)과 가동전극(5)이 접촉 가능하도록 대향되어 상기 절연용기(1)에 고정된 내부실드(6)의 내부에 수용되며, 상기 고정전극(4)의 고정축(4a)은 상기 고정 플랜지(2)에 고정 결합되어 외부와 연결되며, 상기 가동전극(5)의 가동축(5a)은 상기 가동 플랜지(3)에 미끄러지게 결합되어 외부와 연결되어 있다.

그리고 상기 가동전극(5)의 가동축(5a)에는 벨로우즈 실드(7)가 고정 결합되고, 상기 벨로우즈 실드(7)와 가동 플랜지(3)의 사이에는 벨로우즈(8)가 구비되어 상기 가동전극(5)과 가동축(5a)이 상기 절연용기(1)의 내부에서 밀봉된 상태로 이동 가능하게 설치되어 있다.

상기 내부 쉴드(6)는 양쪽 전극(4)(5)이 완전 개극되었을 때 대칭이 되는 곳에 위치하며, 차단 동작 시에 아크가 발생할 때 비산되는 금속증기가 흡착되어 상기 절연용기(1)의 내부 표면에 금속 증기가 부착되어 절연 내력이 감소하는 것을 방지하고 있다.

도 2는 종래 진공 차단기의 다른 예를 보인 종단면도이다.

도 2에 도시된 고압용 진공 차단기는 메인쉴드(11)의 축방향 양측에 각각 고정측 서브쉴드(12)와 가동측 서브쉴드(13)가 상기 메인쉴드(11)와 중첩되도록 추가 설치되는 것이다. 도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

이 경우, 상기 진공 차단기는 메인쉴드(11) 보다 서브쉴드(12)(13)의 전극 쪽 직경이 작게 형성되어 있다. 이러한 진공 차단기는 메인쉴드(11) 외에 서브쉴드(12)(13)를 설치함으로써 등전위 분포를 완화시켜 절연내력을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기와 같이 서브쉴드가 구비되는 진공 차단기는, 그 서브쉴드(12)(13)의 끝단이 직선으로 형성됨에 따라 도 3에서와 같이 상기 서브쉴드(12)(13)의 끝단에 전계의 집중이 발생하여 절연 파괴의 원인이 될 수 있다.

본 발명의 목적은, 정격전압이 높아져 진공 차단기의 길이가 길어지더라도 내부쉴드의 구성과 배치를 조절하여 전계 분포의 변화를 주는 동시에 전극의 모서리에서 강하게 발생하는 전계의 집중을 완화시켜 절연내력을 높일 수 있는 진공 차단기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 절연용기; 상기 절연용기의 양단을 밀봉하는 복수 개의 플랜지; 상기 절연용기의 내부에 고정 설치되는 고정전극; 상기 고정전극에 대향되게 배치되어 상기 절연용기에 대해 미끄러지게 설치되는 가동전극; 상기 고정전극과 가동전극을 수용하도록 상기 절연용기에 고정 결합되는 메인쉴드; 상기 메인쉴드의 축방향 일측에서 상기 절연용기에 고정 결합되는 고정측 서브쉴드; 및 상기 고정측 서브쉴드에 대향되도록 상기 절연용기에 고정 결합되는 가동측 서브쉴드;를 포함하고, 상기 메인쉴드의 끝단 또는 상기 고정측 서브쉴드의 끝단 또는 상기 가동측 서브쉴드의 끝단 중에서 적어도 어느 한 쪽 쉴드의 끝단에 절곡부가 형성되는 진공차단기가 제공된다.

여기서, 상기 절곡부는 상기 절연용기의 중심선 방향으로 형성되고, 상기 절곡부는 곡면진 단면 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드의 끝단이 상기 메인쉴드의 안쪽에 삽입되어 소정의 길이만큼 중첩되도록 형성되고, 양쪽 서브쉴드 사이의 간격은 양쪽 전극 사이의 간격보다 좁게 배치될 수 있다.

그리고 상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드는 상기 절연용기에 고정되는 중간부와, 상기 중간부의 직경보다 작게 형성되어 상기 메인쉴드에 삽입되는 제1 끝단부와, 상기 제1 끝단부의 반대쪽에 위치하고 상기 제1 끝단부의 직경보다는 크지만 상기 중간부의 직경보다는 작게 형성되는 제2 끝단부로 이루어질 수 있다.

또, 상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드는 상기 절연용기에 고정되는 중간부와, 상기 중간부의 직경보다 작게 형성되어 상기 메인쉴드에 삽입되는 제1 끝단부와, 상기 제1 끝단부의 반대쪽에 위치하고 상기 중간부의 직경과 동일하게 형성되는 제2 끝단부로 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 고정 플랜지와 가동 플랜지에 각각 고정 결합되는 고정측 엔드쉴드와 가동측 엔드쉴드가 더 구비되고, 상기 고정측 엔드쉴드와 가동측 엔드쉴드의 끝단들 중에서 적어도 어느 한 쪽 쉴드의 끝단에도 절곡부가 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 진공 차단기는, 메인쉴드와 서브쉴드가 중첩되도록 설치됨에 따라 등전위 분포를 완화시켜 절연내력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 쉴드의 끝단에 절곡부가 형성됨에 따라 각 쉴드의 끝단에 전계가 집중되는 것을 방지하여 전계값을 낮추고 이를 통해 절연 내력을 크게 향상시켜 절연파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 진공 차단기의 구조를 보인 종단면도,
도 2는 종래 진공 차단기의 다른 예를 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 진공 차단기에서 쉴드 주변의 전계 분포를 보인 도면,
도 4는 본 발명에 의한 진공 차단기를 보인 종단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 보조쉴드를 보인 사시도 및 종단면도,
도 7은 도 4에 따른 진공 차단기에서 쉴드 주변의 전계 분포를 보인 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명 진공 차단기의 다른 실시예를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 의한 진공 차단기의 내부 쉴드를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 진공 차단기의 내부를 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 의한 진공 차단기는, 세라믹으로 형성되고 양단이 개구된 원통모양의 절연용기(110)의 양단은 각각 고정 플랜지(121)와 가동 플랜지(122)에 의해 밀봉된다.

상기 절연용기(110)의 내부에는 고정전극(130)과 가동전극(140)이 서로 대향되게 배치된다. 상기 고정전극(130)은 그 고정전극(130)의 일측면에 연장된 고정축(131)에 의해 상기 고정 플랜지(121)를 관통하여 고정되고, 상기 가동전극(140)은 그 가동전극(140)의 일측면에 연장된 가동축(141)에 의해 상기 가동 플랜지(122)를 관통하여 미끄러지게 결합된다.

상기 절연용기(110)의 내부에는 상기 고정전극(130)과 가동전극(140) 을 수용하도록 메인쉴드(150)가 고정 결합되고, 상기 메인쉴드(150)의 축방향 양측에서는 고정측 서브쉴드(이하, 제1 서브쉴드)(161)와 가동측 서브쉴드(이하, 제2 서브쉴드)(165)가 상기 절연용기(110)에 고정 결합된다.

상기 메인쉴드(150)는 중간부의 직경(D1)이 상기 절연용기(110)의 내주면에 밀착되어 고정 결합되도록 그 절연용기(110)의 내경과 동일하게 형성된다. 상기 메인쉴드(150)의 양단부는 중간부위의 직경(D1) 보다는 작게 오무라져 형성된다. 그리고 상기 메인쉴드의 양단에는 상기 고정전극(130) 또는 가동전극(140) 쪽으로 기울어진 원호모양이나 또는 곡면모양으로 절곡부(151)이 형성되는 것이 전계의 집중을 막을 수 있어 바람직할 수 있다. 상기 절곡부(151)는 도면에서와 같이 절연용기(110)의 중심선 방향으로 절곡 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 절연용기(110)의 내주면 방향으로 형성될 수도 있다.

도 5 및 도 6에서와 같이, 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)는 서로 대칭되도록 형성된다. 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)의 중간부가 상기 절연용기(110)의 내주면에 밀착되어 고정 결합되도록 중간부 직경(D1)은 상기 절연용기(110)의 내경과 동일하게 형성되는 반면 그 양단부, 특히 상기 메인쉴드(150)와 대향되는 제1 끝단부들의 직경(D2)은 상기 메인쉴드(150)의 양단 내경과 일정 간격을 두고 일정 길이만큼 삽입될 수 있도록 상기 메인쉴드(150)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 그리고 상기 플랜지들(121)(122)에 대향되는 상기 서브쉴드(161)(165)들의 제2 끝단부들의 직경(D3)은 상기 중간부의 직경(D1)과 제1 끝단부의 직경(D2)의 중간 크기를 갖도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165) 사이의 거리(L1)는 상기 고정전극(130)과 가동전극(140) 사이의 거리(L2)보다 짧게 위치하도록 설치되어야 한다.

그리고 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)의 제1 끝단부들은 상기 고정전극(130) 또는 가동전극(140) 쪽으로 기울어진 원호모양이나 또는 곡면모양으로 절곡부(162)(166)이 형성되는 것이 전계의 집중을 막을 수 있어 바람직할 수 있다.

상기 절곡부(162)(166)는 도면에서와 같이 절연용기(110)의 중심선 방향으로 절곡 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 절연용기(110)의 내주면 방향으로 형성될 수도 있다.

상기 고정 플랜지(121)와 가동 플랜지(122)의 일측면들에는 각각 고정측 엔드쉴드(이하, 제1 엔드쉴드)(171)와 가동측 엔드쉴드(이하, 제2 엔드쉴드)(175)가 각각 고정 결합된다.

상기 제1 엔드쉴드(171)와 제2 엔드쉴드(175)는 모두 서브쉴드에 근접한 제1 끝단부가 상기 고정 플랜지(121)와 가동 플랜지(122)에 결합되는 제2 끝단부 보다 직경이 작아지도록 상기 고정축(131) 또는 가동축(141) 방향으로 오므라지게 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 엔드쉴드(171)와 제2 엔드쉴드(175)는 상기 제1 서브쉴드(161) 및 제2 서브쉴드(165)와 일정 간격만큼 이격되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 엔드쉴드(171)와 제2 엔드쉴드(175)의 끝단부들, 즉 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)에 대향되는 제1 끝단부에 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)의 끝단부들과 같이 상기 고정축(131) 또는 가동축(141) 쪽으로 기울어진 원호모양이나 또는 곡면모양으로 절곡부(172)(176)가 형성되는 것이 전계의 집중을 막을 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 상기 가동전극(140)의 가동축에(141)는 벨로우즈 실드(180)가 고정 결합되고, 상기 벨로우즈 실드(180)와 가동 플랜지(122)의 사이에는 벨로우즈(190)가 구비되어 상기 가동전극(140)과 가동축(141)이 상기 절연용기(110)의 내부에서 밀봉된 상태로 이동 가능하게 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 진공 차단기의 내부쉴드는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 진공 차단기는 상기 메인쉴드(150)의 축방향 양측에 각각 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)가 구비되어 그 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)가 상기 메인쉴드(150)와 중첩되도록 설치되고, 상기 제1 서브쉴드(161)와 제2 서브쉴드(165)의 제1 끝단부들, 즉 전극쪽 단부가 상기 메인쉴드(150) 보다 직경이 작게 형성됨에 따라 등전위 분포를 완화시켜 절연내력을 향상시킬 수 있다.

하지만 이 경우에도 상기 서브쉴드(161)(165)들의 전극쪽 끝단이 종래와 같이 직선으로 형성되는 경우에는 그 서브쉴드(161)(165)들 끝단에 전계가 집중되어 절연에 매우 불리할 수 있다. 이를 감안하여 본 발명에서와 같이 상기 메인쉴드(150)와 이에 대응하는 각 서브쉴드(161)(165)들의 전극쪽 끝단이 곡면지거나 원호 형상으로 절곡부(151)(162,266)들이 형성되는 경우에는 도 7에서와 같이 상기 메인쉴드(150)나 서브쉴드(161)(165)들의 끝단에 전계가 집중되는 것을 방지하여 전계값을 낮추고 이를 통해 절연 내력을 크게 향상시켜 절연파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 진공 차단기의 내부쉴드에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 서브쉴드들의 양단부가 중앙부의 직경보다 작게 형성되는 것이었으나, 본 실시예에서는 도 8 및 도 9에서와 같이 상기 서브쉴드(161)(162)들의 양단부 중에서 상기 전극쪽, 즉 상기 메인쉴드(150)에 중첩되는 제1 끝단부의 직경(D2)만 중앙부의 직경(D1)보다 작게 형성하고 제2 끝단부의 직경은 중앙부의 직경과 동일하게 형성하는 것이다.

이 경우, 상기 서브쉴드(161)(165)들의 등전위 분포를 완화시키는 효과는 거의 동일하면서도 상기 서브쉴드(161)(165)들의 형상이 단순하게 되어 그만큼 가공이 용이하게 될 수 있다.

130 : 고정전극 140 : 가동전극
150 : 메인쉴드 151 : 절곡부
161,165 : 서브쉴드 162,166 : 절곡부
171,175 : 엔드쉴드

Claims

절연용기;
상기 절연용기의 양단을 밀봉하는 복수 개의 플랜지;
상기 절연용기의 내부에 고정 설치되는 고정전극;
상기 고정전극에 대향되게 배치되어 상기 절연용기에 대해 미끄러지게 설치되는 가동전극;
상기 고정전극과 가동전극을 수용하도록 상기 절연용기에 고정 결합되는 메인쉴드;
상기 메인쉴드의 축방향 일측에서 상기 절연용기에 고정 결합되는 고정측 서브쉴드; 및
상기 고정측 서브쉴드에 대향되도록 상기 절연용기에 고정 결합되는 가동측 서브쉴드;를 포함하고,
상기 메인쉴드의 끝단 또는 상기 고정측 서브쉴드의 끝단 또는 상기 가동측 서브쉴드의 끝단 중에서 적어도 어느 한 쪽 쉴드의 끝단에 절곡부가 형성되는 진공차단기.
제1항에 있어서,
상기 절곡부는 곡면진 단면 형상으로 형성되는 진공 차단기.
제1항에 있어서,
상기 절곡부는 상기 절연용기의 중심선 방향으로 형성되는 진공 차단기.
제1항에 있어서,
상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드의 끝단이 상기 메인쉴드의 안쪽에 삽입되어 소정의 길이만큼 중첩되는 진공 차단기.
제4항에 있어서,
상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드 사이의 간격이 상기 고정전극과 가동전극 사이의 간격보다 좁게 배치되는 진공 차단기.
제4항에 있어서,
상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드는 상기 절연용기에 고정되는 중간부와, 상기 중간부의 직경보다 작게 형성되어 상기 메인쉴드에 삽입되는 제1 끝단부와, 상기 제1 끝단부의 반대쪽에 위치하고 상기 제1 끝단부의 직경보다는 크지만 상기 중간부의 직경보다는 작게 형성되는 제2 끝단부로 이루어지는 진공 차단기.
제4항에 있어서,
상기 고정측 서브쉴드와 가동측 서브쉴드는 상기 절연용기에 고정되는 중간부와, 상기 중간부의 직경보다 작게 형성되어 상기 메인쉴드에 삽입되는 제1 끝단부와, 상기 제1 끝단부의 반대쪽에 위치하고 상기 중간부의 직경과 동일하게 형성되는 제2 끝단부로 이루어지는 진공 차단기.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 플랜지와 가동 플랜지에 각각 고정 결합되는 고정측 엔드쉴드와 가동측 엔드쉴드가 더 구비되고, 상기 고정측 엔드쉴드와 가동측 엔드쉴드의 끝단들 중에서 적어도 어느 한 쪽 쉴드의 끝단에도 절곡부가 형성되는 진공 차단기.