KR20120097856A

KR20120097856A - 가스 차단기의 소호부

Info

Publication number: KR20120097856A
Application number: KR1020110017350A
Authority: KR
Inventors: 최종웅
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-05

Abstract

본 발명은 가스 차단기의 소호부를 제공한다. 상기 가스 차단기의 소호부는 내부 공간이 형성되고, 일단에 노즐이 형성되고 타단이 개구되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더의 내부 공간에 배치되며, 외력에 의하여 축 방향을 따라 유동되는 일정 길이의 로드와, 상기 노즐 측에 배치되도록 상기 로드의 일단에 마련되며, 가동 아크 접촉자와, 상기 가동 아크 접촉자의 외주를 에워싸도록 설치되는 보조 노즐을 갖는 가동부와; 상기 로드를 따라 유동 가능하도록 상기 로드에 끼워지고, 상기 압축 실린더의 내부 공간을 구획하는 가변 플레이트와; 상기 압축 실린더의 타단에 끼워져 지지하며, 상기 로드가 관통되는 지지대; 및 상기 가변 플레이트와 상기 지지대 사이의 공간에서, 상기 가변 플레이트와 상기 지지대를 서로 탄성 지지하는 탄성 부재를 구비한다. 따라서, 본 발명은 접점 분리시 발생되는 아크의 크기에 따라 가스 저장 영역의 용적이 가변 조절할 수 있다.

Description

가스 차단기의 소호부{INTERRUPTING PORTION OF GAS CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 가스 차단기의 소호부에 관한 것으로서, 접점 분리시 발생되는 아크의 크기에 따라 가스 저장 영역의 용적이 가변 조절되는 가스 차단기의 소호부에 관한 것이다.

일반적으로 가스 절연 개폐 장치나 가스 절연 차단기와 같은 가스 차단기는 전기 선로 상에 설치되어 정상적인 사용상태에서 인위적으로 선로를 개폐할 경우 또는, 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 경우 전류를 안전하게 차단하여 전력 계통 및 부하 기기를 보호하는 전기 기기로서, 상기와 같은 가스 차단기에서는 차단기가 트립작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호 가스를 노즐을 통해 분사시켜 트립 작동시 발생하는 아크를 소호시켜 준다.

도 1과 도 2는 종래의 가스 차단기의 소호부를 보여주는 단면도들이다.

도 1을 참조 하면, 종래의 가스 차단기의 소호부는 고정측과 가동측으로 구성된다.

상기 고정측은 축 방향을 따라 일정 길이를 이루는 고정 아크 접촉자(10)를 구비한다.

그리고, 상기 가동측은 내부에 일정 공간을 이루고, 일단에 노즐(21)이 형성되며, 타단이 개구되는 압력 실린더(20)와, 상기 압력 실린더(20)의 타단측에 끼워져 지지하는 지지대(30)와, 상기 압력 실린더(20)의 내부에 배치되는 가동 아크 접촉자(42)와, 상기 가동 아크 접촉자(42)의 외주를 에워싸도록 형성되는 보조 노즐(43)과, 상기 가동 아크 접촉자(42)와 상기 보조 노즐(43)이 단부에 고정되고 축 방향을 따라 일정 길이를 이루며 타단 측을 따라 상기 지지대(30)를 관통하고, 타단이 조작기의 연결 로드에 연결되는 로드(41)를 구비한다. 여기서, 상기 압력 실린더(20)의 내부 공간은 격벽(22)에 의하여 두 개의 공간(a,b)으로 분리되며, 노즐(21)측 공간은 가스 팽창실(a)이며, 지지대(30)측의 공간은 압력실(b)이다. 그리고, 상기 가동 아크 접촉자(42)와 보조 노즐(43)은 상기 가스 팽창실(a)에 노출되도록 상기 격벽(22)에 위치되며, 상기 로드(41)는 상기 격벽(22)을 관통하되 격벽(22)과 일체로 이루어지도록 설치된다.

여기서, 상기 고정측과 가동측은 서로 마주 보도록 설치된다. 즉, 상기 고정 아크 접촉자(10)와 가동 아크 접촉자(42)는 서로 동일 축 선에 배치된다.

상기의 소호부를 갖는 종래의 가스 차단기의 정상적인 통전 상태에서는 도 1과 같이 가동 아크 접촉자(42)가 고정 아크 접촉자(10)에 접속됨으로써 선로의 폐로상태가 유지된다.

상기와 같은 상태에서 차단기가 트립 되면, 조작기와 연결된 조작기 연결 로드에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립 동작이 시작되고 로드에 의해 조작기 연결 로드 및 로드(41)와 연결된 압축 실린더(20)와 가동 아크 접촉자(42)는 조작기 연결 로드의 이동방향을 따라 함께 이동된다.

이때, 압축실(b,격벽과 지지대의 사이 영역)의 용적은 압축 실린더(20)의 이동에 따라 급속히 줄어들고, 압축 실린더(20)의 이동에 의해 가동 아크 접촉자(42)가 고정 아크접촉자(10)에서 분리되면, 이들 사이에서 아크가 발생한다.

이때, 도 2에 도시되는 바와 같이 압축실(b) 내의 압축되어 있던 압축 가스는 체크 밸브(50)를 통하여 가스 팽창실(a)로 유동되고, 이 유동된 가스는 노즐(21)을 통해 아크방향으로 분사됨으로써, 아크는 소호되고, 전류는 차단된다.

여기서, 상기와 같은 차단기에서 높은 에너지의 아크를 신속하게 소호하여 차단기의 성능을 향상시키기 위해서 트립 속도인 조작기 연결 로드의 이동 속도를 향상시켜 압축실내의 가스압력을 증대시키고 분출되는 가스의 양을 증대시켜 주어야 한다.

이에 따라, 종래에는 트립속도를 향상시키고 분출되는 가스량을 증대시키기 위해 조작기의 출력을 증대시키고 압축실(b)의 운동거리인 행정거리를 늘려주었는데, 상기와 같이 조작기의 출력을 증가시키거나 차단기의 행정거리를 늘리는 경우 부품의 대형화가 요구되어 장치가 커지고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

또한, 종래의 소호부의 구조에서 보면, 가스 팽창실(a)과 압축실(b)의 용적은 고정된 격벽(22)에 의하여 일정 용적으로 가변 불능하게 설정된다.

따라서, 전류의 크기에 따라 아크 에너지가 가변됨에도 불구하고, 기설정되는 용적에 해당되는 압축실(b) 내에서 항상 동일한 압축을 통하여 가스를 압축하고, 트립시 가스 팽창실(a)로 유동시켜 분사되도록 하기 때문에, 전류의 크기에 대응하여 가스를 압축 및 가스 분사량의 조절을 용이하게 이룰 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고정 및 가동 접점 간의 분리시 발생되는 아크 에너지의 크기에 대응하여 가스를 압축 하고, 아크 소호를 위한 가스의 분사량을 가변 조절할 수 있는 가스 차단기의 소호부를 제공함에 있다.

바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 가스 차단기의 소호부를 제공한다.

상기 가스 차단기의 소호부는 내부 공간이 형성되고, 일단에 노즐이 형성되고 타단이 개구되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더의 내부 공간에 배치되며, 외력에 의하여 축 방향을 따라 유동되는 일정 길이의 로드와, 상기 노즐 측에 배치되도록 상기 로드의 일단에 마련되며, 가동 아크 접촉자와, 상기 가동 아크 접촉자의 외주를 에워싸도록 설치되는 보조 노즐을 갖는 가동부와; 상기 로드를 따라 유동 가능하도록 상기 로드에 끼워지고, 상기 압축 실린더의 내부 공간을 구획하는 가변 플레이트와; 상기 압축 실린더의 타단에 끼워져 지지하며, 상기 로드가 관통되는 지지대; 및 상기 가변 플레이트와 상기 지지대 사이의 공간에서, 상기 가변 플레이트와 상기 지지대를 서로 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함한다.

여기서, 상기 탄성 부재는, 링 형상의 탄성 스프링이며, 상기 가변 플레이트와 상기 지지재 사이의 공간에서, 상기 압축 실린더의 내벽에 밀착되도록 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탄성 부재는, 링 형상의 스프링이며, 상기 가변 플레이트와 상기 지지재 사이의 공간에 위치되는 로드의 외주에 외감될 수도 있다.

또한, 상기 가변 플레이트에는 상기 로드가 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 가변 플레이트의 상기 노즐측으로 노출되는 일면에는 상기 관통홀을 중심으로 일정 반경을 이루는 일정 깊이의 함몰부가 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축 실린더의 내주에는, 상기 가변 플레이트의 유동을 안내하도록 상기 가변 플레이트의 외주 일부가 끼워져 위치되는 안내홈이 더 형성될 수도 있다.

본 발명은 고정 및 가동 접점 간의 분리시 발생되는 아크 에너지의 크기에 대응하여 가스를 압축 하고, 아크 소호를 위한 가스의 분사량을 가변 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 가스 차단기에서의 선로가 통전 중인 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스 차단기의 트립 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 가스 차단기에서의 선로가 통전 중인 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 가스 차단기의 트립되고, 가스 팽창실이 팽창되는 것을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 가스 차단기에서의 가변 플레이트가 원위치로 복귀되는 것을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 가변 플레이트를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 가변 플레이트가 압축 실린더의 안내홈을 따라 유동되도록 배치되는 것을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 가스 차단기의 소호부를 설명하도록 한다.

도 3 및 도 4를 참조 하면, 본 발명의 가스 차단기의 소호부는 내부 공간을 이루고, 일단에 노즐(110)이 형성되며, 타단이 개구되는 압축 실린더(100)를 갖는다. 상기 노즐(110)은 상기 압축 실린더(100)의 일단으로부터 돌출되도록 형성된다.

그리고, 상기 압축 실린더(100)의 내부에는 가동부(200)가 배치된다. 상기 가동부(200)는 일정 길이의 로드(210)와, 상기 로드(210)의 일단에 마련되는 가동 아크 접촉자(220)와, 상기 가동 아크 접촉자(220)의 외주를 에워싸도록 형성되는 보조 노즐(230)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 가동부(200)는 상기 압축 실린더(100)의 내부에서 축 방향을 따라 배치되며, 상기 보조 노즐(230)은 상기 노즐(110)과 인접되도록 배치된다. 또한, 상기 로드(210)의 타단은 조작기의 연결 로드(미도시)와 연결될 수 있다.

그리고, 상기 압축 실린더(100)의 내부 공간에서 로드(210)를 따라 유동 가능하도록 가변 플레이트(240)가 로드(210)에 끼워져 설치된다. 도 6을 참조 하면, 상기 가변 플레이트(240)는 그 중앙에 로드(210)가 끼워지는 관통홀(241)이 형성되고, 그 외주는 압축 실린더(100)의 내주에 밀착되도록 배치된다. 따라서, 상기 가변 플레이트(240)는 압축 실린더(100)의 내부 공간에서 로드(210)를 따라 유동 가능한 상태를 이룰 수 있다.

그리고, 상기 압축 실린더(100)의 타단에는 지지대(300)의 일단이 끼워져 배치된다. 그리고, 상기 지지대(300)는 상기 로드(210)가 관통된다.

이에 따라, 상기 압축 실린더(100)의 내부 공간에서는 가변 플레이트(240)를 경계로 두 개의 공간(101,102)이 구획되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 가변 플레이트(240)에는 체크 밸브들(243)이 설치된다. 상기 체크 밸브(243)는 상기 두 개의 공간(101,102)을 일정압 이상인 경우에 어느 한 쪽의 공간으로 유통시키는 밸브이다.

바람직하게는, 상기 두 개의 공간(101,102) 중, 가변 플레이트(240)와 지지대의 일단과의 사이 공간은 압축실(102)이고, 노즐(110)과 가변 플레이트(240)의 사이 공간은 가스 팽창실(101)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축실(102) 내에는 탄성 부재(250)가 배치된다. 상기 탄성 부재(250)는 상기 가변 플레이트(240)와 상기 지지대(300)를 서로 탄성 지지하는 탄성 스프링인 것이 좋다. 바람직하게는 상기 탄성 스프링의 일단은 상기 가변 플레이트(240)에 고정되고, 타단은 상기 지지대(300)의 일단에 고정된다. 물론, 상기 탄성 부재(250)는 상기 탄성 스프링 이외에 가변 플레이트(240)와 지지대(300)를 서로 탄성 지지할 수 있고, 내열 및 내식, 내구성을 갖는 재질로 이루어진 부재일 수도 있다.

상기 탄성 스프링은 상기 압축실(102) 내에서 압축 실린더(100)의 내주측에 배치될 수도 있고, 상기 압축실(102) 내의 로드(210)에 외감되어 배치될 수도 있다.

이에 더하여, 도 6을 참조 하면, 상기 가변 플레이트(240)의 상기 노즐(110)측으로 노출되는 일면에는 상기 관통홀(241)을 중심으로 일정 반경을 이루는 일정 깊이의 함몰부(242)가 더 형성될 수 있다.

이에 더하여, 가변 플레이트(240)의 상단과 하단에는 압력 실린더(100)의 내주 사에서 기밀의 역할을 하는 실링 부재(O)가 더 설치될 수 있다. 상기 실링 부재(O)는 오-링일 수도 있으며, 이는 내열, 내식 및 내구성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수도 있다.

또한, 도 7을 참조 하면, 상기 압축 실린더(100)의 내주에는, 상기 가변 플레이트(240)의 유동을 안내하도록 상기 가변 플레이트(240)의 외주가 끼워져 위치되는 안내홈(120)이 더 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 가변 플레이트(240)가 외부 압력에 의하여 로드(210)를 따라 좌우로 유동하는 경우에 발생되는 틀어짐이 방지될 수도 있다.

이상, 상기와 같의 구성을 갖는 가스 차단기의 소호부의 작용을 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 가스 차단기에서의 선로가 통전 중인 상태를 보여주고 있다.

도 3을 참조 하면, 고정 아크 접촉자(10)는 축 방향을 따라 배치되며, 그 일단은 노즐(110) 내부로 삽입되어 로드(210) 일단에 설치된 가동 아크 접촉자(220)와 접촉된 상태를 이룬다.

도 4는 도 3의 가스 팽창실(101)이 팽창되는 것을 보여주고 있다.

이와 같은 상태에서, 도 4에 보여지는 바와 같이 조작기의 연결 로드가 도면 상 우측으로 이동되면, 연결 로드에 연결되는 로드(210) 역시 우측으로 이동된다. 따라서, 고정 아크 접촉자(10)와 가동 아크 접촉자(220)는 서로 분리되고, 이 분리되는 순간에 고정 아크 접촉자(10)와 가동 아크 접촉자(220)의 사이에서 아크가 발생된다.

상기와 같이, 아크가 발생되면, 아크 발생에 따른 아크 에너지에 의한 열팽창 압력이 가스 팽창실(101) 내부를 통하여 가변 플레이트(240)의 일면에 작용된다. 따라서, 상기 가변 플레이트(240)는 로드(210)를 따라 도면 상 우측으로 상기 열팽창 압력에 의하여 일정 거리 이동된다. 여기서, 상기 가변 플레이트(240)의 이동 거리는 상기 아크 에너지에 의한 열팽창 압력에 비례할 수 있다.

이어, 상기와 같이 가변 플레이트(240)가 우측으로 이동되면, 압축실(102)은 일정 압력 이상으로 압축되고, 가스 팽창실(101)은 일정 용적 이상으로 팽창될 수 있다. 이때, 가변 플레이트(240)와 지지대(300)를 서로 탄성 지지하는 탄성 부재(250)는 압축된 상태를 이루고, 이와 동시에 압축된 탄성 부재(250)는 가변 플레이트(240)를 원위치로 복귀시키킬 수 있는 복귀 탄성력을 가질 수 있다.

상기와 같이 압축실(102)이 압축되면, 압축실(102) 내부의 절연 가스는 가변 플레이트(240)에 설치된 체크 밸브(243)를 통하여 용적이 일정 이상으로 증가된 가스 팽창실(101)의 내부로 유동된다. 이와 같이 유동되는 절연 가스는 보조 노즐(230)과 노즐(110)의 사이 공간을 통하여 일정 분사압으로 분사되어 아크를 소호할 수 있다.

상기와 같이 아크가 소호된 이후에, 도 5에 보여지는 바와 같이, 가변 플레이트(240)는 압축된 탄성 부재(250)의 복귀 탄성력에 의하여 원위치로 복귀되고, 이에 따라, 가스 팽창실(101) 및 압축실(102)은 최초 용적을 이루는 상태를 유지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르는 가변 플레이트(240)는 아크 발생에 따르는 아크 에너지의 열팽창 압력에 의하여 로드(210)를 따라 이동되기 때문에, 실질적으로 가스 팽창실(101)에 노출되는 가변 플레이트(240)의 일면이 압력 작용면으로 작용된다. 이에 따라, 본 발명에서는 가변 플레이트(240)의 일면에서 관통홀(241)을 중심으로 일정 반경을 이루는 함몰부(242)를 형성함으로써, 압력 작용면의 면적을 증가시키어 더 용이하게 가변 플레이트의 이동이 실시될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 함몰부(242)는 가변 플레이트(240)의 관통홀(241)과 외주와의 사이 영역에 해당되기 때문에, 함몰부(242)에 압력 작용을 집중시킬 수도 있고, 이에 따라, 실질적으로 슬립이 일어나는 관통홀(241)과 로드(210) 및 가변 플레이트(210)의 외주와 가스 팽창실(101)의 내주로의 과도한 압력 작용점을 분산시킬 수도 있다.

그리고, 상기 가변 플레이트(240)의 외주 측 함몰부(242)의 내벽은 가변 플레이트(240)의 중심을 향하여 경사지게 형성된다. 따라서, 상기 경사진 부분(S)에 의하여 열팽창 압력의 작용점은 함몰부(242)로 집중될 수 있도록 유도될 수도 있다.

또한, 본 발명에서의 탄성 부재(250)는 코일 형상의 탄성 스프링으로서, 압축실(102)의 내부에서 압축실(102) 내주에 위치되도록 설치될 수도 있고, 압축실(102) 내부의 로드(210) 외주에 외감될 수도 있다. 또한, 상기 탄성 부재(250)는 상기의 두 가지의 예가 동시에 적용될 수도 있다. 후자의 경우에, 두 가지의 탄성 스프링이 적용됨에 따라서, 하나의 탄성 스프링이 변형되는 경우에도 다른 스프링으로 교체 시까지 안전 사고 없이 보조적 역할을 수행할 수 있는 잇점이 있다.

10 : 고정 아크 접촉자
100 : 압축 실린더
110 : 노즐
101 : 가스 팽창실
102 : 압축실
200 : 가동부
210 : 로드
220 : 가동 아크 접촉자
230 : 보조 노즐
240 : 가변 플레이트
241 : 관통홀
242 : 함몰부
243 : 체크 밸브
250 : 탄성 부재
300 : 지지대

Claims

내부 공간이 형성되고, 일단에 노즐이 형성되고 타단이 개구되는 압축 실린더;
상기 압축 실린더의 내부 공간에 배치되며, 외력에 의하여 축 방향을 따라 유동되는 일정 길이의 로드와, 상기 노즐 측에 배치되도록 상기 로드의 일단에 마련되며, 가동 아크 접촉자와, 상기 가동 아크 접촉자의 외주를 에워싸도록 설치되는 보조 노즐을 갖는 가동부;
상기 로드를 따라 유동 가능하도록 상기 로드에 끼워지고, 상기 압축 실린더의 내부 공간을 구획하는 가변 플레이트;
상기 압축 실린더의 타단에 끼워져 지지하며, 상기 로드가 관통되는 지지대; 및
상기 가변 플레이트와 상기 지지대 사이의 공간에서, 상기 가변 플레이트와 상기 지지대를 서로 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기의 소호부.
제 1항에 있어서,
상기 탄성 부재는, 링 형상의 탄성 스프링이며,
상기 가변 플레이트와 상기 지지재 사이의 공간에서, 상기 압축 실린더의 내벽에 밀착되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기의 소호부.
제 1항에 있어서,
상기 탄성 부재는, 링 형상의 스프링이며,
상기 가변 플레이트와 상기 지지재 사이의 공간에 위치되는 로드의 외주에 외감되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기의 소호부.
제 1항에 있어서,
상기 가변 플레이트에는 상기 로드가 관통되는 관통홀이 형성되고,
상기 가변 플레이트의 상기 노즐측으로 노출되는 일면에는 상기 관통홀을 중심으로 일정 반경을 이루는 일정 깊이의 함몰부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기의 소호부.
제 4항에 있어서,
상기 압축 실린더의 내주에는,
상기 가변 플레이트의 유동을 안내하도록 상기 가변 플레이트의 외주 일부가 끼워져 위치되는 안내홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기의 소호부.