KR20130102313A

KR20130102313A - 가스절연 개폐장치

Info

Publication number: KR20130102313A
Application number: KR1020120023461A
Authority: KR
Inventors: 김민형; 박해정; 신양범
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-17

Abstract

본 출원은 가스절연 개폐장치 기술에 관한 것으로, 가스절연 개폐장치는 외부로부터 공기가 유입되는 제1 개구와 상기 유입된 공기를 배출하는 제2 개구를 포함하는 외함; 상기 외함의 내부에 설치되며, 상기 유입되는 공기가 배출되는 방향을 따라 양 측면에 요철모양으로 형성된 복수의 립들(RIBs)을 부착하는 차단 구획부; 상기 차단 구획부의 상단에 배치되며, 상기 방향에 따라 상기 양 측면 상의 적어도 일부의 면에 형성되는 립들을 부착하는 모선 구획부; 및 상기 제1 개구를 통해 공기를 흡입하는 적어도 하나의 공기 흡입팬 및 상기 양 측면에 설치되어 상기 유입되는 공기를 배출하는 공기 배출팬들을 포함한다. 따라서 가스절연 개폐장치는 열 순환 구조를 제공하여 열 방출을 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

가스절연 개폐장치{GAS INSULATED SWITCHGEAR APPARATUS}

본 출원은 가스절연 개폐장치 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대전류가 흐를시 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 가스절연 개폐장치 기술에 관한 것이다.

가스절연변전소(Gas Insulated Substation, -絶緣變電所)는 변전소의 전기회로를 개폐하기 위해, SF6 가스 차단기를 설치한 변전소로써, 변전소에는 송전선, 배전선 등의 전기회로를 개폐하는 차단기가 설치되어 있는데, 차단기 내부에 사용된 절연물의 종류에 따라 유입차단기, 자기차단기, 공기차단기, 진공차단기, SF6 가스 차단기 등이 있다.

여기서, SF6 가스 차단기는 절연 내력이 우수한 SF6 가스를 충진한 차단기로, 옥외 철구형 변전소에 비해 5 내지 10%의 면적만으로도 충분히 설치가 가능하므로, 변전소를 소형화함으로써 설치 면적을 크게 줄일 수 있고, 독성이 없고 불연성인 SF6 가스를 사용하고 옥외 철구형 변전소와 달리 충전부가 밀봉되어 있으므로 기후의 영향을 거의 받지 않으며, 먼지나 증기 및 염해 등에 의한 절연물의 오손이 방지되어 안전도가 높다.

그리고, 차단용량이 크고 다루기 쉬우며, 유입차단기에 비해 기름처리를 하지 않아도 되는 이점이 있고, 차단부가 낮은 쪽에 위치하고 있어 내부를 점검하기 쉬우며, 단로기(斷路器), 피뢰기(避雷器), 계기용 변성기(變成器) 등의 고전압 기기를 금속 용기 안에 넣은 밀폐형 구조이기 때문에, 운전 소음이 낮아 시골이나 도심지 등 어느 곳에 설치해도 주위 환경과 잘 조화되며, 66kV 이상의 고전압 변전소에서 주로 사용된다.

이러한 SF6 가스 차단기는 가스절연 개폐장치(GIS: Gas Insulated Switchgear)라고도 하는데, SF6의 우수한 물리적, 전기적 성질을 응용하여 정상상태의 전류개폐뿐 아니라, 단락사고와 같은 이상상태에서도 안전하게 운전을 개폐하여 계통을 보호하는 변전기기 복합 기계장치로 사용되고 있다.

본 출원과 관련된 기술로는 한국특허공개공보 제10-2001-0110134호에 개시되어 있다.

본 출원은 가스절연 개폐장치 내의 열 순환 구조를 제공하여 열 방출을 효과적으로 수행할 수 있는 가스절연 개폐장치를 제공한다.

본 출원은 특히, 열 방출이 필요한 상황을 고려하여 동작될 수 있는 가스절연 개폐장치를 제공한다.

실시예들 중에서, 가스절연 개폐장치는 외부로부터 공기가 유입되는 제1 개구와 상기 유입된 공기를 배출하는 제2 개구를 포함하는 외함; 상기 외함의 내부에 설치되며, 상기 유입되는 공기가 배출되는 방향을 따라 양 측면에 요철모양으로 형성된 복수의 립들(RIBs)을 부착하는 차단 구획부; 상기 차단 구획부의 상단에 배치되며, 상기 방향에 따라 상기 양 측면 상의 적어도 일부의 면에 형성되는 립들을 부착하는 모선 구획부; 및 상기 제1 개구를 통해 공기를 흡입하는 적어도 하나의 공기 흡입팬 및 상기 양 측면에 설치되어 상기 유입되는 공기를 배출하는 공기 배출팬들을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 외함은 스테인레스와 스틸을 혼합한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 냉각부와 립들은 카본스틸의 재료로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 가스절연 개폐장치는 상기 차단 구획부 내에 흐르는 전류의 양이 기 설정된 전류의 양에 도달하는 경우 상기 공기 흡입팬 및 상기 공기 배출팬을 가동시키는 팬제어부를 더 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 가스절연 개폐장치는 상기 차단 구획부 내의 온도가 기 설정된 온도에 도달하는 경우 상기 공기 흡입팬 및 상기 공기 배출팬을 가동시키도록 제어하는 팬제어부를 더 포함 한다.

본 출원의 개시된 기술은 가스절연 개폐장치 내의 열 순환 구조를 제공하여 열 방출을 효과적으로 수행할 수 있다.

본 출원의 개시된 기술은 외함, 차단 구획부, 모선 구획부 및 케이블 콤파트먼트부의 구성으로부터 대전류가 흐를시 효과적으로 열방출을 수행 할 수 효과를 제공한다.

도 1 내지 도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 설명하는 도면들이다.
도 4는 도 1의 가스절연 개폐장치의 차단 구획부(120)를 설명하는 우측면도이다.
도 5는 도 1의 가스절연 개폐장치의 모선 구획부(130)를 설명하는 우측면도 이다.
도 6는 도 1의 가스절연 개폐장치의 동작을 설명하는 블록도이다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1, 도 2 및 도3은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치를 설명하는 도면들이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스절연 개폐장치(100)는 외함(110), 차단 구획부(120), 모선 구획부(130) 및 케이블 콤파트먼트부(140)를 포함한다.

외함(110)은 가스절연 개폐장치(100)의 외관을 제공하는 것으로, 육면체 형상으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 외함(110)은 열 방출을 위해 스틸(steel) 또는 스테인레스 재질로 제작될 수 있다.

또한, 외함(110)은 외부로부터 공기가 유입되는 제1 개구(113)와 유입된 공기가 배출되는 제2 개구(114)를 포함한다. 공기 순환을 위하여, 외함(110) 내부의 경우, 제1 개구(113)를 포함하는 제1 구획(111)과 양 측면에 형성된 제2 개구(114)를 포함하는 제2 구획(112)은 차단막(115)을 통해 분리될 수 있다.

차단 구획부(120)는 차단기(CB, Circuit Breaker)를 실질적으로 밀폐되는 방식의 수납 공간에 해당한다. 차단 구획부(120)는 제2 구획(112)에 배치되며, 제1 구획(111)으로부터 유입되는 공기가 배출되는 방향을 따라 양 측면에 형성된 복수의 립들(RIBs)(150)을 부착한다. 일 실시예에서, 차단 구획부(120)는 내부의 온도를 측정하는 온도센서(620)를 더 포함할 수 있다.

모선 구획부(130)는 모선(BB, Bushing Bar)을 실질적으로 밀폐되는 방식의 수납 공간에 해당한다. 모선 구획부(130)는 차단 구획부(120)의 상단에 배치되며, 차단 구획부(120)와 마찬가지로, 제1 구획(111)으로부터 유입되는 공기가 배출되는 방향을 따라 양 측면 상의 적어도 일부의 면에 형성된 복수의 립들(160)을 부착한다.

케이블 콤파트먼트부(140)는 적어도 하나의 공기 흡입팬(141)과 공기 배출팬(142)들을 포함하고, 케이블(미도시됨)을 수납하는 공간에 해당한다. 케이블 콤파트먼트부(140)는 차단 구획부(120)의 하단에 배치된다. 적어도 하나의 공기 흡입팬(141)은 제1 개구(111)를 통해 공기를 흡입하고, 제1 및 제2 구획들(111, 112) 경계에 배치될 수 있다. 공기 배출팬(142)은 케이블 콤파트먼트부(140)의 양 측면에 설치되고 공기 흡입팬(141)을 통해 유입되는 공기를 배출한다. 결과적으로, 적어도 하나의 공기 흡입팬(141)에서 흡입된 공기는 공기 배출팬(142)를 경유하여 차단 구획부(120)와 모선 구획부(130) 각각에 있는 복수의 립들(150, 160)을 따라 흐를 수 있다.

도 4는 도 1에 있는 차단 구획부를 설명하는 우측면도이다.

도 4를 참조하면, 차단 구획부(120)는 결합부(410), 복수의 립들(RIBs)(150), 접속부(420) 및 냉각부(430)를 포함한다.

결합부(410)는 정면으로 돌출되고, 가스절연 개폐장치(100)의 조작을 위한 패널을 배치할 수 있다.

복수의 립들(150)은 구획부(120)의 양 측면에 공기 흐름 방향(예를 들어, 상하 방향)으로 부착된다. 이는 차단 구획부(120)의 외부 면적을 증가시켜서 차단 구획부(120) 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 발산하도록 한다. 즉, 복수의 립들(150)은 차단 구획부(120)의 열발산 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이는 공기를 아래에서 위로 원활하게 흐르도록 하여 대전류의 흐름으로 인한 열방출을 효율적으로 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 립들(150)은 냉각 효과를 위해 스틸(steel) 재질로 형성될 수 있다. 다른 일 실시예에서, 복수의 립들(150)은 냉각 효과를 위해 카본스틸의 재료로 형성될 수 있다.

접속부(420)는 복수의 접속 돌출부들을 통해 제2 접속부(540)와 결합될 수 있다.

냉각부(430)는 후면에 돌출되고, 차단 구획부(120) 내부 온도로 인해 발생되는 열을 식히는데 도움을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 냉각부(430)는 냉각 플레이트로 구현될 수 있고, 열발산 성능을 위하여 카본스틸 또는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

도 5는 도 1에 있는 모선 구획부를 설명하는 우측면도이다.

도 5를 참조하면, 모선 구획부(130)는 결합부들(510), 립(RIB)(160), 냉각부(520), 제1 접속부(530), 제2 접속부(540)를 포함한다.

결합부(510)는 정면으로 돌출되고, 단로기(Disconnector)(미도시) 및 접지 개폐기(미도시)와 연결할 수 있다.

복수의 립들(160)은 모선 구획부(130)의 양 측면에 공기 흐름 방향(예를 들어, 상하 방향)으로 부착된다. 이는 모선 구획부(130)의 외부 면적을 증가시켜서 모선 구획부(130) 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 발산하도록 한다. 즉, 복수의 립들(150)은 모선 구획부(130)의 열발산 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이는 공기를 아래에서 위로 원활하게 흐르도록 하여 대전류의 흐름으로 인한 열방출을 효율적으로 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 립들(160)은 냉각 효과를 위해 스틸(steel) 재질로 형성될 수 있다. 다른 일 실시예에서, 복수의 립들(160)은 냉각 효과를 위해 카본스틸의 재료로 형성될 수 있다.

냉각부(520)는 상단에 배치되고, 모선 구획부(130) 내부 온도로 인해 발생되는 열을 식히는데 도움을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 냉각부(520)는 냉각 플레이트로 구현될 수 있고, 열발산 성능을 위하여 카본스틸 또는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

제1 접속부(530)는 모선 구획부(130)의 일 측면에 형성될 수 있으며, 복수의 접속 수용구들을 통해 별도의 외부기기와 결합될 수 있다.

제2 접속부(540)는 모선 구획부(130)의 하단에 형성되고, 복수의 접속 돌출부들을 통해 접속부(420)와 결합될 수 있다.

도 6는 도 1의 가스절연 개폐장치의 동작을 설명하는 블록도이다.

도 6에서, 팬제어부(610)는 가스절연 개폐장치(100) 내에 배치되고, 온도센서(620), 전류센서(630), 적어도 하나의 공기 흡입팬(141) 및 복수의 공기 배출팬들(142)을 전자적으로 연결한다.

온도센서(620)는 차단 구획부(120)의 내부에 설치되어 차단 구획부(120)의 내부 온도를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 측정된 온도는 디지털 값(예를 들어, 섭씨온도)으로 출력될 수 있다.

전류센서(630)는 차단 구획부(120)의 내부에 설치되어 차단 구획부(120)의 내부에 흐르는 전류의 양을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 측정된 전류의 양은 디지털 값(예를 들어, 암페어)으로 측정될 수 있다.

적어도 하나의 공기 흡입팬(141) 및 복수의 공기 배출팬들(142)은 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 여기에서는 생략한다. 이하, 팬제어부(610)의 제어 방식을 설명한다.

팬제어부(610)는 온도센서(620)로부터 차단 구획부(120) 내의 온도를 수신한다. 일 실시예에서, 팬제어부(610)는 필요에 따라 온도센서(620)로부터 온도 송신을 요청할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 온도센서(620)는 주기적으로 온도를 팬제어부(610)에 송신할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 온도센서(620)는 특정 임계 온도(즉, 시스템 설정자에 의하여 설정된 온도)를 넘어서는 경우에만 팬제어부(610)에 온도를 송신할 수 있다. 팬제어부(610)는 차단 구획부(120) 내의 온도가 특정 임계 온도 이상인 경우에는 공기 흡입팬(141) 및 공기 배출팬(142)을 작동시킬 수 있다.

또한, 팬제어부(610)는 전류센서(630)로부터 차단 구획부(120) 내에 흐르는 전류량을 수신한다. 일 실시예에서, 팬제어부(610)는 필요에 따라 전류센서(630)로부터 전류량 송신을 요청할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 전류센서(630)는 주기적으로 온도를 팬제어부(610)에 송신할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 전류센서(630)는 특정 임계 전류량(즉, 시스템 설정자에 의하여 설정된 전류량)을 넘어서는 경우에만 팬제어부(610)에 전류량을 송신할 수 있다. 펜제어부(610)는 차단 구획부(120) 내의 전류량이 특정 임계 전류량 이상인 경우에는 공기 흡입팬(141) 및 공기 배출팬(142)을 작동시킬 수 있다.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 가스절연 개폐장치 110 : 외함
111 : 제1 구획 112 : 제2 구획
113 : 제1 개구 114 : 제2 개구
115 : 차단막 120 : 차단 구획부
130 : 모선 구획부 140 : 케이블 콤파트먼트부
141 : 공기 흡입팬 142 : 공기 배출팬
150, 160 : 립들(RIBs) 410 : 결합부
420 : 접속부 430 : 냉각부
510 : 결합부 520 : 냉각부
530 : 제1 접속부 540 : 제2 접속부
610 : 제어부 620 : 온도센서
630 : 전류센서

Claims

외부로부터 공기가 유입되는 제1 개구와 상기 유입된 공기를 배출하는 제2 개구를 포함하는 외함;
상기 외함의 내부에 설치되며, 상기 유입되는 공기가 배출되는 방향을 따라 양 측면에 요철모양으로 형성된 복수의 립들(RIBs)을 부착하는 차단 구획부;
상기 차단 구획부의 상단에 배치되며, 상기 방향에 따라 상기 양측면 상의 적어도 일부의 면에 형성되는 립들을 부착하는 모선 구획부; 및
상기 제1 개구를 통해 공기를 흡입하는 적어도 하나의 공기 흡입팬 및 상기 양 측면에 설치되어 상기 유입되는 공기를 배출하는 공기 배출팬들을 포함하는 케이블 콤파트먼트부를 포함하는 가스절연 개폐장치.
제1항에 있어서, 상기 립들 각각은
카본스틸의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 차단 구획부 내에 흐르는 전류의 양이 기 설정된 전류의 양에 도달하는 경우 상기 공기 흡입팬 및 상기 공기 배출팬을 가동시키는 팬제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 차단 구획부 내의 온도가 기 설정된 온도에 도달하는 경우 상기 공기 흡입팬 및 상기 공기 배출팬을 가동시키도록 제어하는 팬제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
제1 위치에서 공기를 유입하는 제1 개구와 제2 위치에서 상기 유입된 공기를 배출하는 제2 개구를 포함하는 외함;
상기 외함과 이격적으로 설치되고 상기 제2 위치를 향해 상기 유입된 공기가 배출될 때 열 방출을 증가시키는 복수의 립들을 설치하는 복수의 구획부들; 및
상기 제1 위치에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 공기 흡입팬 및 상기 제2 위치를 향해 상기 유입된 공기를 이동시키는 복수의 공기 배출팬들을 포함하는 케이블 콤파트먼트부를 포함하는 가스절연 개폐장치.