KR20130000677A

KR20130000677A - 진공 인터럽터의 전극 조립체

Info

Publication number: KR20130000677A
Application number: KR1020110061349A
Authority: KR
Inventors: 류재섭
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2013-01-03
Also published as: US20120325778A1; ES2543564T3; CN102842455A; CN102842455B; EP2538428B1; US9040862B2; EP2538428A1; JP5443546B2; JP2013008672A

Abstract

본 발명은 진공 인터럽터의 전극 조립체에 관한 것이다. 본 발명은, 지지부재가 코일 도체를 사이에 두고 접촉 지지판과 지지 전극판의 대부분을 축방향으로 지지하게 되므로, 상기 진공 인터럽터의 투입 동작 시에 발생하는 전극 조립체 사이에서의 충격력이 상기 지지부재에 골고루 분산되어 완화되면서 각 전극판과 코일 도체의 변형을 방지할 수 있다. 또, 지지부재가 각 전극판과 코일 도체에 삽입하여 고정하므로, 상기 지지부재를 통해 전류가 흐르는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 지지부재가 크고 넓어 조립의 간편성과 시간의 단축을 도모할 수 있다.

Description

진공 인터럽터의 전극 조립체{CONTACT ASSEMBLY FOR VACUUM INTERRUPTER}

본 발명은 진공회로 차단기에 적용되는 진공 인터럽터의 전극 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 진공회로 차단기의 진공 인터럽터는 전력계통에서 부하전류 또는 사고전류를 차단하기 위한 진공회로차단기 및 진공개폐기, 진공컨텍터 등에 적용되는 핵심 소호장치이다. 전력 수송 제어 및 전력계통의 보호역할을 담당하고 있는 진공회로 차단기는 차단용량이 크고 신뢰성과 안전성이 높으며, 작은 설치공간에도 거치할 수 있는 등의 많은 장점이 있어 중간전압에서 고전압까지 그 적용범위가 확대되어 가는 추세이다. 또, 산업설비의 대형화에 따라 차단기의 차단용량도 이에 비례하여 대용량화되어 가고 있는 추세이다.

진공회로 차단기의 진공 인터럽터는 사고전류차단시 그 내부의 전극구조를 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 자계를 이용하여 작동을 한다. 이 자계를 발생시키는 방식에 따라 진공 인터럽터는 크게 축자계 방식(axial magnetic field:AMF)과 횡자계 방식(radial magnetic field:RMF)으로 구분할 수 있다.

초고압 진공 인터럽터는 트립(Open)상태에서 고정자 전극과 가동자 전극 사이의 간격은 기존의 저고압 진공인터럽터와 비교하여 매우 크고, 투입 속도도 매우 빠르기 때문에 투입 시에 전극에 가해지는 충격량은 매우 크다. 이러한 충격은 전극의 지지구조가 충분하지 않을 경우에 접촉 전극판, 코일 도체 및 지지 전극판의 변형을 초래할 수 있고, 이러한 변형은 진공 인터럽터의 성능을 저하시킬 수 있다.

도 1은 종래 진공 인터럽터를 보인 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 진공 인터럽터는 절연용기(1)가 고정측 플랜지(2)와 가동측 플랜지(3)에 의하여 밀봉되고, 상기 절연용기(1)의 내부에는 고정전극 조립체(4)와 가동전극 조립체(5)가 접촉 가능하도록 대향되어 상기 절연용기(1)에 고정된 내부실드(6)의 내부에 수용되며, 상기 고정전극 조립체(4)의 고정축(4a)은 상기 고정측 플랜지(2)에 고정 결합되어 외부와 연결되며, 상기 가동전극 조립체(5)의 가동축(5a)은 상기 가동측 플랜지(3)에 미끄러지게 결합되어 외부와 연결되어 있다.

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

여기서, 상기 고정전극 조립체(4)와 가동전극 조립체(5)는 서로 대칭되도록 형성되므로 이하에서는 전극 조립체(10)라고 통칭하여 살펴본다. 도 2는 종래의 전극 조립체를 분해하여 보인 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 접촉 전극판(11)과 지지 전극판(12) 사이에 복수 개의 코일 도체(131,135)가 설치되고, 상기 접촉 전극판(11)과 코일 도체(131,135)의 사이 또는 상기 지지 전극판(12)과 코일 도체(131,135)의 사이에는 각각 도체 연결핀(14a~14d)이 설치되어 있다. 상기 접촉 전극판(11)과 코일 도체(131,135), 그리고 상기 지지 전극판(12)은 각각의 도체 연결핀(14a~14d)으로 연결되어 전류의 통전 경로를 형성하게 된다.

여기서, 상기 접촉 전극판(11)과 지지 전극판(12)은 와전류의 발생을 억제하기 위하여 방사상으로 슬릿(이하, 접촉 전극판에 형성되는 슬릿은 접촉측 슬릿, 지지 전극판에 형성되는 슬릿은 지지측 슬릿이라고 한다)(11a)(12a)이 형성되어 있다. 축자계 방식의 진공 인터럽터에서는 축방향 자속을 만들기 위하여 상기 접촉측 슬릿(11a)과 지지측 슬릿(12a)이 서로 어긋나게 설치되어 있다.

상기 도체 연결핀(14a~14d)의 사이에는 각각 지지핀(15a~15d)이 설치되어 투입시 발생되는 전극간 충격으로 인해 전극판(11)(12)이나 코일 도체(131,135)가 변형되는 것을 방지하고 있다. 상기 지지핀(15a~15d)은 접촉측 슬릿(11a)과 지지측 슬릿(12a)의 옆에 인접하도록 설치하여 충격에 의한 변형을 방지하도록 하고 있다.

도면중 미설명 부호인 중앙의 지지대 16은 접촉 전극판과 지지 전극판 사이에 설치되어 중앙부의 지지역할을 하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 진공 인터럽터의 전극 조립체에 있어서는, 지지핀(15a~15d)이 접촉측 슬릿(11a)과 지지측 슬릿(12a)의 근처에 설치하여 전극간 충격으로 인한 전극판(11)(12)의 변형을 억제하는 것이지만, 상기 접촉측 슬릿(11a)과 지지측 슬릿(12a)이 서로 어긋나게 형성됨에 따라 축방향을 기준으로 코일 도체(13)의 양쪽에 위치하는 지지핀(15a~15d)들이 서로 어긋나게 설치된다. 이에 따라 양쪽 전극 조립체(4,5)가 서로 접촉할 때 발생되는 충격이 가해지는 위치가 다르게 되어 전극 조립체(10)의 코일 도체(13)뿐만 아니라 접촉 전극판(11)과 지지 전극판(12)의 변형을 초래하는 문제점이 있었다.

또, 상기의 변형을 방지하기 위해 지지핀(15a~15d)의 수를 증가하는 경우에는 부품수가 증가되고 제조 공정에서 작업을 어렵게 만드는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 진공 인터럽터의 투입 동작시에 전극에 가해지는 강한 충격력에 의해 코일 도체나 접촉 전극판 또는 지지 전극판이 변형되는 것을 방지할 수 있는 진공 인터럽터의 전극 조립체를 제공하려는데 있다.

또, 상기의 변형을 방지하기 위해 부품수가 늘어나거나 제조 공정이 증가하게 되는 것을 미연에 방지할 수 있는 진공 인터럽터의 전극 조립체를 제공하려는데도 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 슬릿이 각각 형성되는 복수 개의 전극판; 상기 복수 개의 전극판 사이에 배치되는 코일 도체; 상기 전극판과 코일 도체 사이에 설치되어 전류의 통전 경로를 이루는 복수 개의 도체 연결핀; 및 상기 전극판과 코일 도체 사이에 설치되어 상기 코일 도체에 대해 전극판을 지지하는 복수 개의 지지부재;를 포함하고, 상기 복수 개의 지지부재는 축방향 투영시 적어도 일부가 서로 중첩되도록 형성되는 진공 인터럽터의 전극 조립체가 제공된다.

본 발명에 의한 진공 인터럽터의 전극 조립체는, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 코일 도체를 사이에 두고 접촉 지지판과 지지 전극판의 대부분을 축방향으로 지지하게 되므로, 상기 진공 인터럽터의 투입 동작 시에 발생하는 전극 조립체 사이에서의 충격력이 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재에 골고루 분산되어 완화되면서 각 전극판과 코일 도체의 변형을 방지할 수 있다.

또, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 각 전극판과 코일 도체에 삽입하여 고정하므로, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재를 통해 전류가 흐르는 것을 효과적으로 방지하여 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 크고 넓어 조립의 간편성과 시간의 단축을 도모할 수 있다.

도 1은 종래 진공 인터럽터를 보인 단면도,
도 2는 도 1에 따른 진공 인터럽터의 전극 조립체를 분해하여 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 전극 조립체를 분해하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에 따른 전극 조립체를 조립하여 보인 단면도,
도 5 및 도 6은 도 4에 따른 "I-I" 및 "II-II"선단면도,
도 7은 본 발명에 의한 전극 조립체의 다른 실시예를 보인 평면도.

이하, 본 발명에 의한 진공 인터럽터의 전극 조립체를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 전극 조립체를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 전극 조립체를 조립하여 보인 단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4에 따른 "I-I" 및 "II-II"선단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 전극 조립체를 갖는 진공 인터럽터는, 절연용기(1), 고정측 플랜지(2), 가동측 플랜지(3), 고정전극 조립체(4), 가동전극 조립체(5), 내부실드(6), 벨로우즈 실드(7), 벨로우즈(8) 등을 포함한다.

상기 고정전극 조립체(4)와 가동전극 조립체(5)는 축방향으로 대향되도록 위치하여 사고전류 발생시 상기 가동전극 조립체(5)가 축방향으로 이동하면서 상기 고정전극 조립체(4)로부터 분리됨으로써 사고전류를 해소시킨다.

여기서, 상기 고정전극 조립체(4)와 가동전류 조립체(5)는 서로 대칭되도록 형성되므로 이하에서는 종래와 같이 전극 조립체라고 통칭하여 살펴본다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전극 조립체는, 지지대(도 2에 도시)(16)의 상부에 접촉되고 다른 쪽 전극 조립체에 대향되는 접촉 전극판(110)과, 상기 접촉 전극판(110)과 소정의 간격을 두고 배치되며 상기 지지대(16)에 접촉되는 되는 지지 전극판(120)과, 상기 접촉 전극판(110)과 지지 전극판(120)의 사이에서 좌우 한 쌍으로 구비되는 복수 개의 코일 도체(131,135)와, 상기 접촉 전극판(110)과 코일 도체(131,135)의 사이에 구비되어 전류의 통전 경로를 형성하는 복수 개의 접촉측 도체 연결핀(이하, 제1 연결핀)(141,143)과, 상기 지지 전극판(120)과 코일 도체(131,135)의 사이에 구비되어 전류의 통전 경로를 형성하는 복수 개의 지지측 도체 연결핀(이하, 제2 연결핀)(142,144)을 포함한다.

상기 접촉 전극판(110)은 원판모양으로 형성되고, 와전류를 방지하기 위해 방사상으로 접촉측 슬릿(이하, 제1 슬릿)(111)이 원주방향을 따라 90°간격으로 형성된다. 그리고 상기 접촉 전극판(110)의 일측면, 즉 상기 코일 도체(131,135)에 대향되는 면에는 상기 제1 연결핀(141,143)들을 결합하기 위한 복수 개의 접촉측 핀홀(112)이 180°의 위상차를 두고 형성된다. 그리고 상기 접촉측 핀홀(이하, 제1 핀홀)(112)들의 사이에는 후술할 접촉측 지지부재(151,152)의 일측면이 삽입될 수 있도록 복수 개의 접촉측 고정홈(이하, 제1 고정홈)(113)이 형성될 수 있다.

상기 제1 고정홈(113)은 각각 원호 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 고정홈(113)은 도 5에서와 같이 상기 제1 슬릿(111)을 가로질러 형성될 수도 있다. 상기 제1 고정홈(113)이 제1 슬릿(111)을 가로질러 형성되는 경우에는 두 개의 접촉측 지지부재(151,152)가 좌우로 대칭되는 구조로 형성된다.

여기서, 상기 접촉측 지지부재(이하, 제1 지지부재)(151,152)는 제1 고정홈(113)의 형상과 동일한 형상으로 형성되고, 상기 접촉 전극판(110)에서 제1 연결핀(141,143)으로 전달되는 전류가 후술하는 지지측 지지부재(155,156)를 통해 다른 쪽 통전 경로로 전달되지 않도록 부도체 또는 전기저항이 매우 큰 금속으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제1 지지부재(151,152)는 맞은 편 전극 조립체가 접촉 전극판(110)에 접촉할 때 그 충격력을 견뎌 접촉 전극판(110)의 슬릿(111) 주변이 변형되지 않도록 소정의 강성을 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 지지 전극판(120)은 도 6에서와 같이, 상기 접측 전극판(110)과 유사한 형상으로 형성된다. 즉, 상기 지지 전극판(120)은 상기 제1 슬릿(111)과 대응되도록 지지측 슬릿(이하, 제2 슬릿)(121)이 형성되고, 상기 지지 전극판(120)의 일측면, 즉 코일 도체(131,135)와 대응되는 면에는 상기 접촉 전극판(110)의 접촉측 핀홀(112) 및 제1 고정홈(113)과 상응하도록 각각 지지측 핀홀(이하, 제2 핀홀)(122)과 지지측 고정홈(이하, 제2 고정홈)(123)이 형성된다. 다만, 상기 제2 슬릿(121)과 제2 핀홀(122)과 제2 고정홈(123)은 각각 상기 제1 슬릿(111)과 제1 핀홀(112) 및 제1 고정홈(113)과 축방향으로 일직선상에 위치하지 않고 서로 다른 통전 경로를 형성하여 축자계를 형성할 수 있도록 소정의 각도만큼 어긋나게 형성된다.

상기 코일 도체(131,135)는 도 5에서와 같이, 좌우 한 쌍의 원호 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 코일 도체(131,135)의 양단은 상기 접촉 전극판(110)의 슬릿(111)과 지지 전극판(120)의 슬릿(121) 사이에 위치하도록 결합된다. 상기 코일 도체(131,135)의 일측면, 즉 상기 접촉 전극판(110)의 제1 고정홈(113)과 대향되는 면에는 상기 제1 연결핀(141,143)들을 결합하기 위한 복수 개의 제1 코일측 핀홀(132)이 상기 접촉측 핀홀(즉, 제1 핀홀)(112)과 대응되도록 형성된다. 그리고 상기 제1 지지부재(151,152)의 타측면이 삽입되어 고정되도록 제1 코일측 고정홈(133)이 상기 제1 고정홈(113)과 대응되도록 형성된다.

상기 코일 도체(131,135)의 타측면, 즉 상기 지지 전극판(120)에 대응되는 면에는 상기 제1 코일측 핀홀(132)과 상응하는 제2 코일측 핀홀(136)이 형성되고, 상기 제2 코일측 핀홀(136)의 횡방향 사이에는 각각 제2 코일측 고정홈(137)이 형성된다. 상기 제2 코일측 고정홈(137)은 상기 지지측 고정홈(즉, 제2 고정홈)(123)에 상응하도록 형성된다. 하지만, 상기 제2 코일측 핀홀(136)은 상기 제1 코일측 핀홀(132)과 축방향으로 일직선상에 위치하지 않고 서로 다른 통전 경로를 형성하여 축자계를 형성할 수 있도록 소정의 각도만큼 어긋나게 형성된다. 마찬가지로 상기 제2 코일측 고정홈(137)도 상기 제1 코일측 고정홈(133)과 소정의 각도만큼 어긋나게 형성된다.

상기 지지 전극판(120)과 코일 도체(131,135)의 사이에는 지지측 지지부재(이하, 제2 지지부재)(155,156)가 구비된다. 상기 제2 지지부재(155,156)는 제1 지지부재(151,152)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 상기 제2 지지부재(155,156)는 상기 고정홈들이나 핀홀들과 마찬가지로 상기 제1 지지부재(151,152)와 축방향으로 소정의 각도만큼 어긋나게 형성된다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 진공 인터럽터의 전극 조립체는, 제1 지지부재(151,152)와 제2 지지부재(155,156)가 환형으로 형성되어 그 양 측면이 상기 접촉 전극판(110)과 코일 도체(131,135)의 일측면(도면에선, 상측면) 및 상기 지지 전극판(120)과 코일 도체(131,135)의 타측면(도면에선 하측면)에 각각 접촉되도록 설치되고, 상기 접촉 전극판(110)의 제1 슬릿(111)과 지지 전극판(120)의 제2 슬릿(121)을 일부를 가로질러 지지할 수 있도록 설치된다.

이렇게 하여, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 코일 도체를 사이에 두고 접촉 지지판과 지지 전극판의 대부분을 축방향으로 지지하게 되므로, 상기 진공 인터럽터의 투입 동작 시에 발생하는 전극 조립체 사이에서의 충격력이 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재에 골고루 분산되어 완화될 수 있고, 이를 통해 상기 전극조립체가 서로 빠른 속도로 접촉되더라도 접촉 전극판과 코일 도체, 그리고 지지 전극판이 충격에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지 할 수 있다.

또, 본 실시예에 의한 전극 조립체의 제1 지지부재와 제2 지지부재는 각 전극판에 브레이징하여 완전 접촉을 하지 않고 상기 접촉 전극판과 코일 도체 그리고 지지 전극판에 각각 홈을 형성하여 끼움 방식으로 결합하게 되므로, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재를 통하여 전류가 흐르는 것을 효과적으로 방지하여 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 본 실시예에 의한 전극 조립체는 넓은 지지부재를 사용함에 따라 종래와 같이 작은 지지핀을 사용하는 것에 비해 조립의 간편성과 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 진공 인터럽터의 전극 조립체가 다른 실시예를 가지는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 지지부재가 각각 두 개 한 쌍으로 형성되어 일부의 슬릿을 가로지르도록 설치되는 것이나, 본 실시예에서는 도 7에서와 같이, 상기 제1 지지부재(151,152)(153,154)와 제2 지지부재(미도시)가 제1 슬릿(111) 또는 제2 슬릿(미도시)들 사이에 각각 위치하도록 형성되는 것이다.

이 경우에는 네 개의 접촉측 지지부재(151~154)가 대각선 방향으로 대칭되는 구조로 형성된다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 전극 조립체는 와전류 통전 경로를 미연에 방지하여 전술한 실시예에 비해 차단기 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 전술한 실시예와 같이 상기 지지부재(151,152)(155,156)들이 슬릿(111)(121)을 가로지르도록 설치됨에 따라 투입시 상기 슬릿(111,121)들 주변의 변형을 효과적으로 방지할 수는 있다. 하지만, 상기 접촉 전극판(110) 또는 지지 전극판(120)에 와전류가 발생할 때 상기 지지부재(151,152)(155,156)가 와전류의 통전 경로로 작용될 수도 있다.

반면, 본 실시예와 같이, 상기 지지부재(151~154)들이 슬릿(111)을 가로지르지 않고 그 슬릿(111)들 사이에 위치하도록 설치되는 경우에는 상기 슬릿(111)에서의 변형에 대해서는 전술한 실시예에 비해 지지력이 낮을 수는 있지만 와전류 통전 경로로 작용하는 것을 방지할 수 있다.

110 : 접촉 전극판 111 : 제1 슬릿
112 : 제1 핀홀 113 : 제1 고정홈
120 : 지지 전극판 121 : 제2 슬릿
122 : 제2 핀홀 123 : 제2 고정홈
131,135 : 코일 도체 132,136 : 핀홀
133,137 : 고정홈 141~144 : 연결핀
151~156 : 지지부재

Claims

슬릿이 각각 형성되는 복수 개의 전극판;
상기 복수 개의 전극판 사이에 배치되는 코일 도체;
상기 전극판과 코일 도체 사이에 설치되어 전류의 통전 경로를 이루는 복수 개의 도체 연결핀; 및
상기 전극판과 코일 도체 사이에 설치되어 상기 코일 도체에 대해 전극판을 지지하는 복수 개의 지지부재;를 포함하고,
상기 복수 개의 지지부재는 축방향 투영시 적어도 일부가 서로 중첩되도록 형성되는 진공 인터럽터의 전극 조립체.
제1항에 있어서,
상기 지지부재 중에서 적어도 어느 한 개는 상기 전극판의 슬릿을 가로질러 위치하도록 형성되는 진공 인터럽터의 전극 조립체.
제1항에 있어서,
상기 지지부재 중에서 적어도 어느 한 개는 전극판의 슬릿 사이에 위치하도록 형성되는 진공 인터럽터의 전극 조립체.
제1항에 있어서,
상기 전극판과 코일 도체 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 홈이 형성되고, 상기 홈에 지지부재가 삽입되어 고정되는 진공인터럽터의 전극 조립체.
제1항에 있어서,
상기 전극판과 코일 도체 중에서 적어도 어느 한 개에는 지지부재가 용접 결합되는 진공 인터럽터의 전극 조립체.
제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
상기 코일 도체의 양쪽에 구비되는 양쪽 전극판의 슬릿은 축방향을 기준으로 서로 다른 선상에 형성되는 진공 인터럽터의 전극 조립체.