KR20130116745A - 진공회로차단기의 진공인터럽터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 차단기의 진공 인터럽터에 관한 것이다. 본 발명은, 상부용기와 하부용기 사이에 고정되는 쉴드고정판의 플랜지부 끝단에 원형 또는 원호형 또는 몰딩으로 전계 집중 방지부가 형성됨에 따라 상기 플랜지부의 끝단에 전계가 집중되는 것을 완화시킬 수 있고 이를 통해 상기 쉴드고정판과 외함 사이에 절연파괴가 발생되는 것을 방지하여 절연 내력을 향상시킬 수 있다.

Description

진공회로차단기의 진공인터럽터{VACUUM INTERRUPTER FOR VACUUM CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 진공 차단기의 진공 인터럽터에 관한 것으로, 특히 내부쉴드로 인한 전계의 집중을 방지하기 위한 진공 차단기의 진공 인터럽터에 관한 것이다.

일반적으로 진공회로차단기의 진공인터럽터는 전력계통에서 부하전류 또는 사고전류를 차단하기 위한 진공회로차단기 및 진공개폐기, 진공컨텍터 등에 적용되는 핵심 소호장치이다.

전력 수송 제어 및 전력계통의 보호역할을 담당하고 있는 진공회로차단기는 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.

도 1은 종래 진공 차단기의 진공 인터럽터를 보인 종단면도이다.

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

그리고 상기 가동전극(5)의 가동축(5a)에는 벨로우즈 쉴드(7)가 고정 결합되고, 상기 벨로우즈 쉴드(7)와 가동측 쉴캡(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 내부쉴드(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 도 1에 따른 진공 인터럽터에서 내부쉴드가 절연용기에 결합된 상태를 확대하여 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 내부쉴드의 전계 집중 현상을 보인 시뮬레이션 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 절연용기(1)는 상부용기(1a)와 하부용기(1b)로 이루어지고, 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b) 사이에 쉴드고정판(9)이 삽입되어 브레징으로 결합되어 있다. 그리고 상기 쉴드고정판(9)의 내주면에는 상기 내부쉴드(6)가 압입되어 고정되거나 또는 삽입된 후 브레이징으로 결합되어 있다.

상기 쉴드고정판(9)은 환형으로 형성되어 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b) 사이에 삽입되는 플랜지부(9a)와, 상기 플랜지부(9a)의 내주면에서 절곡 연장되어 상기 내부쉴드(6)가 삽입되어 결합되는 원통부(9b)로 이루어져 있다.

상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b)가 접하는 부위는 각각 모따기하여 형성되고, 상기 쉴드고정판(9)의 플랜지부(9a)는 상부용기(1a)와 하부용기(1b)의 외주면 보다 돌출되지 않는 길이로 형성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 진공 인터럽터에 있어서는, 상기 쉴드고정판(9)의 플랜지부(9a)가 편평하게 형성됨에 따라 진공 인터럽터가 투입된 상태에서 전압이 인가될 경우에 도 3에서와 같이 상기 플랜지부(9a)의 끝단면 부근에 전계가 집중되어 접지된 외함과의 사이에 절연 파괴가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 쉴드고정판의 끝단면 부근에서의 전계가 집중되는 현상을 완화시킬 수 있는 진공 차단기의 진공 인터럽터를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 절연용기; 상기 절연용기의 내부에 고정 설치되는 고정전극; 상기 고정전극에 대향되게 배치되어 상기 절연용기에 대해 미끄러지게 설치되고 상기 고정전극과의 대향면 사이에서 자계를 발생하는 가동전극; 상기 절연용기에 고정되는 쉴드고정판; 및 상기 쉴드고정판에 삽입되어 고정되는 내부쉴드;를 포함하고, 상기 절연용기는 복수 개가 길이방향으로 적층되어 결합되며, 상기 쉴드고정판은 그 외주단이 상기 절연용기들 사이에 삽입되어 고정되고, 상기 쉴드고정판의 외주단에는 전계 집중 방지부가 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터가 제공된다.

여기서, 상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단이 곡면지게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단이 일체로 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단에 조립하여 형성될 수 있다.

그리고, 상기 쉴드고정판은 상기 절연용기 사이에 삽입되어 고정되는 플랜지부를 포함하고, 상기 전계 집중 방지부는 상기 플랜지부를 기준으로 적어도 270°이상 원형으로 감기도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 전계 집중 방지부는 상기 절연용기와 쉴드고정판을 절연물로 몰딩하여 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 진공 차단기의 진공 인터럽터는, 상기 쉴드고정판의 플랜지부 끝단에 원형 또는 원호형 또는 몰딩으로 전계 집중 방지부가 형성됨에 따라 상기 플랜지부의 끝단에 전계가 집중되는 것을 완화시킬 수 있고 이를 통해 상기 쉴드고정판과 외함 사이에 절연파괴가 발생되는 것을 방지하여 절연 내력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 진공 차단기의 진공 인터럽터를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 진공 인터럽터에서 내부쉴드가 절연용기에 결합된 상태를 확대하여 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 내부쉴드의 전계 집중 현상을 보인 시뮬레이션 도면,
도 4는 본 발명에 따른 진공 차단기의 진공 인터럽터를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에 따른 진공 인터럽터에서 내부쉴드가 절연용기에 결합된 상태를 확대하여 보인 종단면도,
도 6은 도 5에 따른 내부쉴드의 전계 집중 현상을 보인 시뮬레이션 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 진공 차단기의 진공 인터럽터에서 전계 집중 방지부에 대한 다른 실시예들을 보인 종단면도.

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

도 4는 본 발명에 따른 진공 차단기의 진공 인터럽터를 보인 종단면도이고, 도 5는 도 4에 따른 진공 인터럽터에서 내부쉴드가 절연용기에 결합된 상태를 확대하여 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 진공 차단기의 진공 인터럽터는, 세라믹으로 형성되고 양단이 개구된 원통모양의 절연용기(1)의 양단은 각각 고정측 쉴캡(2)과 가동측 쉴캡(3)에 의해 밀봉된다. 상기 절연용기(1)는 상부용기(1a)와 하부용기(1b)가 길이방향으로 적층되어 결합되고, 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b)가 접촉되는 접촉면 사이에는 후술할 쉴드고정판(10)의 플랜지부(11)가 삽입되어 브레징으로 결합된다.

상기 절연용기(6)의 내부에는 고정전극(3)과 가동전극(4)이 서로 대향되게 배치된다. 상기 고정전극(3)은 그 고정전극(3)의 일측면에 연장된 고정축(3a)에 의해 상기 고정측 쉴캡(2)을 관통하여 고정되고, 상기 가동전극(4)은 그 가동전극(4)의 일측면에 연장된 가동축(4a)에 의해 상기 가동측 쉴캡(3)을 관통하여 미끄러지게 결합된다.

상기 절연용기(1)의 내부에는 쉴드고정판(10)이 고정 결합되고, 상기 쉴드고정판(10)에는 상기 고정전극(3)과 가동전극(4) 을 수용하도록 적어도 한 개 이상의 내부쉴드(6)가 금속의 원통모양으로 형성되어 고정 결합된다.

상기 쉴드고정판(10)은 반경방향으로 소정의 넓이를 갖는 환형으로 형성되어 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b) 사이에 삽입되는 플랜지부(11)와, 상기 플랜지부(11)의 내주면에서 축방향으로 연장 형성되어 상기 내부쉴드(6)가 삽입되는 원통부(12)와, 상기 플랜지부(11)의 외주단에는 전계의 집중을 방지하도록 형성되는 전계 집중 방지부(13)로 이루어진다.

상기 플랜지부(11)는 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b) 사이에 삽입되어 그 외주면은 상기 절연용기(1)의 외부에 노출되도록 형성된다. 그리고 상기 상부용기(1a)와 하부용기(1b)의 접촉면이 모따기 가공되어 상기 플랜지부(11)의 외주면이 밀폐용기(1)의 외주면보다 돌출되지 않도록 형성될 수 있다.

상기 전계 집중 방지부(13)는 상기 플랜지부(11)의 외주단이 소정의 원주각만큼 원형으로 말려져 형성될 수 있다. 상기 전계 집중 방지부(13)는 가급적 끝단이 발생되지 않거나 최대한 플랜지부(11)에 접하도록 적어도 270°이상 말리도록 형성되는 것이 전계 집중을 최소한으로 줄일 수 있어 바람직할 수 있다.

여기서, 상기 전계 집중 방지부(13)는 상기 플랜지부(11)의 외주단을 원형 또는 최대한 말린 원호형으로 말아 일체로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 별도의 전계 집중 방지부(13)를 형성하여 그 전계 집중 방지부(13)를 상기 플랜지부(11)에 나사나 볼트 또는 리벳과 같은 체결부재(14)를 이용하여 후조립할 수도 있다. 상기 체결부재(14)는 너무 촘촘하게 형성하는 경우 그 체결부재(14)에서 전계가 집중될 수 있으므로 대략 45°~90°의 간격을 두고 체결하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 전계 집중 방지부(13)는 도 8에서와 같이 원형으로 형성될 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 진공 차단기의 진공 인터럽터는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 내부쉴드(6)는 양쪽 전극(4)(5)이 완전 개극되었을 때 대칭이 되는 곳에 위치함에 따라 차단 동작 시에 아크가 발생할 때 비산되는 금속증기가 상기 내부쉴드(6)에 흡착되어 상기 절연용기(1)의 내부 표면에 금속 증기가 부착됨으로써 절연 내력이 감소하는 것을 방지하게 된다.

하지만, 상기 진공 인터럽터가 투입된 상태에서 전압이 인가되면 상기 쉴드고정판(10)의 플랜지부(11)를 따라 전계가 흘러 상기 절연용기(6)의 외부로 노출되는 플랜지부(11)의 끝단면 부분에 전계가 집중될 수 있으나, 본 실시예와 같이 상기 쉴드고정판(10)의 플랜지부(11) 끝단에 원형 또는 원호형으로 전계 집중 방지부(13)가 형성됨에 따라 도 6에서와 같이 상기 플랜지부(11)의 끝단에 전계가 집중되는 것을 완화시킬 수 있다. 이에 따라 상기 쉴드고정판(10)과 외함 사이에 절연파괴가 발생되는 것을 방지하여 절연 내력을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 진공 차단기의 진공 인터럽터에서 상기 전계 집중 방지부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 내부쉴드를 지지하는 쉴드고정판에서 절연용기의 외부로 노출되는 플랜지부의 끝단을 원형 또는 원호형과 같이 곡선지게 형성하여 전계의 집중을 완화시키는 것이었으나, 본 실시예는 도 9에서와 같이 상기 플랜지부(11)의 끝단을 절연물질로 감싸 몰딩함으로써 전계 집중 방지부(23)를 형성하는 것이다. 이 경우에도 상기 플랜지부(11)가 절연용기(1)와 같은 재질의 전계 집중 방지부(23)에 감싸짐에 따라 외부로 노출되지 않아 전계가 집중되는 것을 일정정도 완화시킬 수 있다. 이에 따라 상기 쉴드고정판(10)과 외함 사이에서의 절연파괴를 방지하여 절연 내력을 높일 수 있다.

1 : 절연용기 1a : 상부용기
1b : 하부용기 6 : 내부용기
10 : 쉴드고정판 11 : 플랜지부
12 : 원통부 13 : 전계 집중 방지부

Claims (6)

1. 절연용기;
   상기 절연용기의 내부에 고정 설치되는 고정전극;
   상기 고정전극에 대향되게 배치되어 상기 절연용기에 대해 미끄러지게 설치되고 상기 고정전극과의 대향면 사이에서 자계를 발생하는 가동전극;
   상기 절연용기에 고정되는 쉴드고정판; 및
   상기 쉴드고정판에 삽입되어 고정되는 내부쉴드;를 포함하고,
   상기 절연용기는 복수 개가 길이방향으로 적층되어 결합되며, 상기 쉴드고정판은 그 외주단이 상기 절연용기들 사이에 삽입되어 고정되고,
   상기 쉴드고정판의 외주단에는 전계 집중 방지부가 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단이 곡면지게 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단이 일체로 연장 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
4. 제2항에 있어서,
   상기 전계 집중 방지부는 상기 쉴드고정판의 외주단에 조립하여 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 쉴드고정판은 상기 절연용기 사이에 삽입되어 고정되는 플랜지부를 포함하고,
   상기 전계 집중 방지부는 상기 플랜지부를 기준으로 적어도 270°이상 원형으로 감기도록 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전계 집중 방지부는 상기 절연용기와 쉴드고정판을 절연물로 몰딩하여 형성되는 진공 차단기의 진공 인터럽터.

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