KR20130133554A - 가스절연개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 제1가동부 몸체; 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부; 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드; 상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체; 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부; 상기 고정측 지지대에 대한 상기 제2접점부의 이동을 발생시키는 링크부; 상기 제2접점부의 직선운동을 유도하는 유도부;를 포함하여 구성된다.

Description

가스절연개폐장치{GAS INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 가스절연개폐장치(gas insulated switchgear)에 관한 것으로, 초고압 차단부의 아크 접점에 대한 극간 거리를 작은 공간 내에서 충분히 확보하고 접점의 이동경로를 명확하게 형성되도록 하여 마찰력을 감소시키고 내구성을 증가시키는 가스절연개폐장치에 관한 것이다.

최근 변전소 등에서는 고전압 변전설비를 구성하는 개폐기구 중에서도 높은 절연성을 가지는 육플루오르화황 가스(SF6)를 사용하는 가스절연개폐장치(GIS)를 많이 채용하고 있다.

가스절연개폐장치는 송전, 변전 및 대규모 배전 전력계통에 있어서 수 천 볼트에서 수 만 볼트의 고전압 전로를 개폐 또는 접지하거나 선로의 분기, 감시 등의 용도로 사용되는 전력기기로서, 고전압 선로의 개폐시 발생하는 아크의 소호 및 교류의 극(POLE)간 전기적 절연을 위해서 육플루오르화황(SF6)와 같은 절연가스를 봉입한 탱크 내에 개폐 및 접지 장치를 수납시킨 스위치기어(SWITCHGEAR)이다. 그에 따라 사고시 발생되는 차단전류를 안전하게 소호하고 극간에 발생되는 과도회복 전압에도 절연성능을 유지함으로써 전력계통이나 전력기기를 보호하게 된다.

종래의 일반적인 가스절연개폐장치의 차단부는 가동측과 고정측의 두 부분으로 나누어진다. 가동측에는 로드에 연결된 제1접점, 노즐 및 실린더가 구비되어 있으며, 고정측에는 제2접점이 구비되어 있다. 여기서 상기 실린더 내부에는 압축실이 구비되어 있으며, 압축실 내부에는 절연가스가 채워져 있다.

이러한 가스절연개폐장치는 통전시에는 제1접점과 제2접점이 접촉된 상태에 있다. 하지만, 차단시에는 로드의 움직임에 연동되어 제1접점이 제2접점으로부터 이탈된다. 또한, 로드의 움직임에 연동되어 실린더가 이동되며 내부의 압축실에 채워진 절연가스가 압축되고, 압축된 절연가스는 노즐을 통해 제1접점과 제2접점의 이탈지점으로 분사되어 접점 분리시 발생하는 아크를 소호하게 된다.

한편, 최근에는 이러한 가스절연개폐장치의 차단성능을 향상시키기 위하여, 고정측의 제2접점도 제1접점으로부터 멀어지는 방향으로 상대운동을 하도록 하여 접점간의 분리속도를 향상시키고 접점간의 극간 거리를 증가시키는 기술이 사용되고 있다.

도 1은 제2접점도 이동하여 접점이 양방향으로 이동 가능하도록 되어 있는 가스절연개폐장치의 차단부를 보여준다. 도 1을 참고하면, 가스절연개폐장치의 차단부는 도 1의 좌측에 위치하는 제1접점이 구비된 제1가동부와 우측에 위치하는 제2접점이 구비된 제2가동부로 구성된다.

제1가동부는 중공형 몸체(10) 내부에 이동가능한 실린더(11)가 구비되어 있다. 실린더의 단부측에는 노즐(12)이 구비되어 있으며, 노즐에 인접하여 제1접점(13)이 구비되어 있다. 상기 실린더(11), 노즐(12) 및 제1접점(13)은 몸체(10)의 후방측으로 연장된 제1로드(14)에 연결되어 일체로 상기 몸체(10)에 대해 이동된다.

상기 실린더(11)에는 압축실(15)이 형성되어 있으며, 압축실(15) 내부에는 절연가스가 채워져 있다. 상기 압축실은 제1로드에 연동되는 실린더의 이동에 의해 체적이 줄어들며, 내부의 절연가스가 압축될 수 있다. 압축된 절연가스는 압축실과 연통된 노즐을 통해 제1접점(13)측으로 분사된다.

제2가동부는 상기 제1가동부와 마주하는 위치에 중공형 몸체(20)를 구비하고 있다. 상기 몸체(20) 내부에는 제2접점(21)이 구비되어 있다. 하지만, 여기서 제2접점(21)은 상기 몸체에 대해 완전히 고정되어 있는 것은 아니고, 소정의 거리를 이동할 수 있다.

한편, 상기 제2가동부의 몸체(20)에는 상기 노즐(12)에 연결되어 제1가동부의 제1로드에 연동되어 일체로 이동될 수 있는 제2로드(22)가 구비되어 있다. 상기 제2로드(22)는 상기 제2가동부의 몸체(20)에 대해 이동가능하게 구비되어 있어서, 제1로드에 연동되어 제2가동부의 몸체에 대해 이동하게 된다.

상기 제2로드(22)에는 돌출된 연결핀(22a)이 돌출되어 있으며, 상기 돌출된 연결핀(22a)에는 회전링크(23)가 연결되어 있다. 상기 회전링크(23)는 제2가동부 몸체(20)에 대해 고정된 회전축(23a)을 중심으로 회동할 수 있다. 상기 회전링크(23)의 일단에는 후크(23b)가 형성되어 있고, 타단에는 상기 제2접점(21)의 단부(21a)측에 연결되는 연결링크(24)가 회동가능하게 연결되어 있다. 상기 후크(23b)에는 전술한 연결핀(23a)이 삽입되어 제2로드와 회전링크를 연결한다.

도 1의 양방향 이동이 가능한 가스절연개폐장치는 다음과 같이 작동된다. 정상상태에서 가스절연개폐장치는 제2접접(21)과 제1접점(13)이 접촉된 상태이다. 여기서 이상상태가 되어 사고전류를 차단할 때에는, 제1로드(14)가 화살표 방향으로 이동하게 된다.

제1로드(14)의 화살표방향 이동에 의해 실린더(11), 제1접점(13) 및 노즐등이 일체로 이동된다. 여기서 실린더(11)의 이동에 의해 압축실(15)의 체적이 감소하여 내부의 절연가스가 압축된다. 압축된 절연가스는 압축실과 연통된 노즐(12)을 통해 제1접점(13) 및 제2접점(21)측으로 분사된다.

한편, 제1로드(14)의 이동에 연동되어 제2로드(22)도 도 1의 좌측을 향하는 화살표 방향으로 이동되고, 제2접점(21)도 상대적으로 도 1의 우측을 향하는 방향으로 이동된다.

보다 구체적으로, 노즐에 연결되어 일체로 이동하는 제2로드(22)의 이동에 연동되어 연결핀(22a)에 접촉된 후크(25b)에 의해 회전링크(25)가 회전축(23a)를 중심으로 시계방향으로 회전하게 된다.

연결링크(24)는 상기 회전링크(25)의 회전에 연동되어 이동되고, 제2접점(21)은 상기 연결링크에 의해 도 1의 우측방향으로 직선운동을 하게 된다. 즉, 회전링크(25)의 회전운동이 연결링크(24)에 의해 제2접점(21)의 직선운동으로 전환된 것이다.

도 1에서는 최종적인 차단상태를 보여준다. 제1로드(14)의 이동에 의해 제1접점(13)은 도 1의 좌측으로 이동되고, 회전링크의 회전에 의해 제2접점(21)은 도 1의 우측으로 이동되어, 제2접점(21)은 제1접점(13)과 완전히 분리되고 이격되어 차단상태가 되었다.

여기서 접점간의 분리시에 아크가 발생되고, 전류가 차단이 되면 제2접점과 제1접점간에 과도 회복전압이 발생된다. 이러한 과도 회복전압은 절연을 파괴하여 차단성능을 저하시킬 수 있다. 따라서, 차단시에 제2접점과 제1접점간의 극간 거리를 충분히 확보하는 것이 가스절연개폐장치의 차단성능 향상에 중요한 기술적 문제점이 된다.

하지만, 종래의 양방향으로의 접점이동을 이용한 가스절연개폐장치에 의하는 경우, 접점간의 극간 거리 또는 접점의 스트로크를 충분히 확보하기 위해서는 가스절연개폐장치의 크기가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 회전식 링크를 사용하기 때문에 제2접점의 직선운동 변환을 위한 링크의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 회전운동을 직선운동으로 전환시켜야 하기 때문에, 제2접점의 이동시에 직선 정렬이 흐트러지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차단시 발생하는 아크에 의한 절연파괴를 방지하기 위해 접점간의 극간거리를 보다 증가시키되 가스절연개폐장치의 크기를 증가시키지 않을 수 있는 구조의 가스절연개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 제2접점의 직선운동을 발생시키되 제2접점이 직선 정렬 운동이 이루어질 수 있도록 유도하여, 내구성 저하를 방지하고 차단성능을 향상시켜 신뢰성이 높은 가스절연개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 기술적인 구성을 가진다.

본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 제1가동부 몸체; 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부; 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드; 상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체; 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부; 상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부의 이동을 발생시키는 링크부; 상기 제2접점부의 직선운동을 유도하는 유도부;를 포함하여 구성된다.

상기 링크부는, 상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드; 상기 제2가동부 몸체에 고정된 브라켓; 상기 제2로드의 이동에 의해 상기 브라켓에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 제1링크;와 상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크;를 포함한다.

상기 유도부는 상기 브라켓에 형성된 직선형 가이드이고, 상기 제2링크는 상기 유도부를 따라 유도되어 상기 제2접점부의 직선운동을 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2로드에는 걸림핀이 구비되고, 상기 제1링크에는 상기 걸림핀에 접촉 및 분리되는 후크를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 측면은 상기 링크부의 후크가 구비된 제1링크에 의해 작은 링크 길이에도 불구하고 충분한 제2접점의 스트로크를 발생시킬 수 있다. 또한, 제2접점의 이동시에 회전하는 링크에 의한 제2접점의 이동 방향의 틀어짐을 직선형 가이드를 통해 방지할 수 있으며, 그에 따른 링크부의 내구성 저하를 방지할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 가스절연개폐장치는 제2접점의 스트로크를 결정하는 링크부의 구성을 효율적으로 형성하여, 장치의 크기를 크게 하지 않으면서도 제2접점의 스트로크를 늘여서 접점간의 간극거리를 늘일 수 있어서, 아크에 의한 절연파괴를 방지하고 차단성능을 높이는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 가스절연개폐장치는 제2접점의 이동시에 회전하는 링크에 의한 제2접점의 이동 방향의 틀어짐을 방지하여 직선형 가이드를 통해 방지할 수 있어서, 가스절연개폐장치의 내구성을 보다 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 가스절연개폐장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예의 개략도.
도 3은 도 2의 실시예의 동작을 보여주는 동작도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예를 보여준다. 본 발명의 가스절연개폐장치의 일 실시예는, 제1가동부와 제2가동부의 두 부분으로 나뉜다.

도 2를 참고하면, 상기 제1가동부는 중공형 몸체(100), 상기 몸체(100) 내부에 이동가능하게 구비되는 실린더(110), 상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부(130), 상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드(140) 및 실린더의 단부측에 구비되는 노즐(120)을 포함하여 구성된다. 상기 실린더(110), 노즐(120) 및 제1접점부(130)는 제1가동부 몸체(100)의 후방측으로 연장된 제1로드(140)에 연결되어 일체로 상기 몸체(100)에 대해 이동된다.

상기 실린더(110)에는 압축실(150)이 형성되어 있으며, 압축실(150) 내부에는 절연가스가 채워져 있다. 상기 압축실은 제1로드에 연동되는 실린더의 이동에 의해 체적이 줄어들며, 내부의 절연가스가 압축될 수 있다. 압축된 절연가스는 압축실과 연통된 노즐(120)을 통해 제1접점부(130)와 후술할 제2접점부(210)측으로 분사된다.

제2가동부는 상기 제1가동부 몸체(100)와 마주하는 제2가동부 몸체(200), 상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부(210), 상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부의 이동을 발생시키는 링크부 및 상기 제2접점부의 직선운동을 유도하는 유도부를 포함하여 구성된다.

상기 제2가동부 몸체(100)는 상기 제1가동부와 마주하는 위치에 중공형으로 형성되어 있다. 상기 몸체(200) 내부에는 제2접점부(210)가 구비되어 있다. 하지만, 여기서 제2접점부(210)는 상기 몸체에 대해 완전히 고정되어 있는 것은 아니고, 소정의 거리를 이동할 수 있다.

상기 제2접점부(210)의 단부에는 상기 몸체(200)에 대해 회동 등을 통해 제2접점부를 이동시키도록 하는 링크부가 연결되어 있다. 상기 링크부는 몇 가지 구성들이 결합되어 이루어진다. 도 2를 참고하면, 상기 링크부는 상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드(220), 상기 제2가동부 몸체에 고정된 브라켓(260), 상기 제2로드의 이동에 의해 상기 브라켓에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 제1링크(250)와 상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크(230)를 포함하여 구성된다.

상기 제2로드(220)는 상기 제2가동부의 몸체(200)에 이동가능하게 구비된다. 또한, 상기 제2로드(220)는 상기 노즐(120)에 연결되어 제1가동부의 제1로드(210)에 연동되어 일체로 이동될 수 있다.

상기 제2로드(220)에는 걸림핀(240)이 구비되어 있으며, 상기 걸림핀(240)은 후술할 제1링크(250)에 구비되는 후크(251)에 접촉 및 분리되어 제1링크가 몸체(200)에 대해 회동되도록 한다.

상기 브라켓(260)은 상기 몸체(200)에 대하여 고정되어 있는 구성이다. 상기 브라켓(260)은 도 2의 실시예에서 중공형 몸체(200) 내부에 사각 단면을 가지도록 형성되어 있다. 하지만, 이는 하나의 실시예에 불과하고, 상기 몸체(200)에 고정되어 제2접점부(210)가 이동될 수 있고 후술할 제1링크(250)가 회동될 수 있는 위치를 형성할 수 있으면 본 발명의 브라켓(260)에 해당될 수 있다.

상기 제1링크(250)는 상기 제2로드(220)에 돌출되어 있는 걸림핀(260)과 접촉되어 브라켓에 고정된 회전축(252)을 중심으로 회전하게 된다. 구체적으로 상기 제1링크(250)의 일단에는 후크(251)가 형성되어 있으며, 상기 후크(251)는 상기 걸림핀(260)에 걸릴 수 있게 후크 형상으로 형성되어 있다.

한편 상기 제2접점부의 단부에는 슬롯(231)이 형성된 제2링크(230)가 구비되어 있다. 여기서 상기 제1링크(250)의 타단에는 상기 슬롯(231)을 따라 이동될 수 있는 연결핀(253)이 구비되어 있다.

상기 브라켓(260)에는 상기 제1링크의 회동한계를 설정해주기 위한 제1스토퍼(261)와 제2스토퍼(262)가 구비될 수 있다. 상기 제1스토퍼(261)는 상기 회전축(253)의 어느 일측에 이격되어 돌출되어 있으며, 상기 제2스토퍼(262)는 상기 회전축(253)의 타측에 이격되어 돌출되어 있다. 그에 따라 상기 후크 형태의 제1링크(250)가 회동시에 양측으로 회동한계를 설정해 준다. 이는 과도한 제1링크의 회동에 의한 제2접점부 및 기타 장치들의 파손을 방지하여 내구성을 향상시키기 위한 구성이다.

상기 브라켓(260)에는 유도부가 형성된다. 도 2에서 상기 유도부는 상기 브라켓에 형성된 직선형 가이드이다. 즉, 도 2를 참고하면 상기 유도부는 상기 제2접점부의 이동경로를 따라 평행하게 형성된 두 개의 홈 형태의 가이드(263a,263b)로 형성되어 있다.

여기서 상기 제2링크의 양측면에는 상기 홈 형태로 형성된 두 개의 가이드(263a,263b)에 각각 수용될 수 있는 돌기가 형성될 수 있다. 그에 따라 상기 제2링크는 상기 홈 형태의 유도부를 따라 유도되어 상기 제2접점부의 직선운동을 유도하게 된다.

도 3은 이러한 제2접점부의 직선운동을 유도하는 과정을 보여준다. 도 3의 (a)에서는 차단동작의 초기상태를 보여준다. 초기에는 제2접접부(210)와 제1접점부(130)가 접촉된 상태이다. 또한, 제1링크(250)도 제2로드의 걸림핀(260)과 접촉되지 않은 상태이다. 여기서 제1로드가 도 3의 (a)에서 좌측방향으로 이동하게 된다.

도 3의 (b)에서는 제1로드(140)의 이동에 의해 제1접점부(130) 및 노즐 등이 이동되어, 접점간에 분리된 상태를 보여준다. 여기서, 제1로드의 이동에 연동되어 제2로드(220)도 이동되고, 고정되어 있는 제2접점부(210)가 상대적으로 도 3의 (a)의 우측방향으로 이동된 것처럼 도시되어 있다. 또한, 제2로드(220)의 이동에 의해 제1링크(250)의 후크(251)가 걸림핀(260)에 걸리게 되고, 제1링크(250)는 회전축(252)을 중심으로 회전하게 된다.

여기서, 제1링크의 연결핀(253)이 제1링크와 같이 회전하게 되고, 연결핀(253)은 상대적으로 제2링크(230)의 슬롯(231)을 따라 슬라이딩 되며 제2접점부를 도 3의 우측 방향으로 당기게 된다. 즉, 제1링크(250)의 회전운동이 슬롯(231)과 연결핀(253)에 의해 제2접점부(210)의 직선운동으로 전환된 것이다. 여기서 상기 제2접점부는 제2링크가 연결된 유도부의 가이드(262a,263b)를 따라 직선운동이 유도된다. 이는 제1링크의 회전에 따른 제2접점부에 발생할 수 있는 이동경로의 틀어짐을 방지하게 된다.

도 3의 (c)에서는 최종적인 차단상태를 보여준다. 제1링크(250)를 회전시킨 제2로드의 걸림핀(260)은 제2로드의 이동에 따라 제1링크의 후크(251)로부터 이탈되고, 제2접점부(210)는 제1접점부(130)과 완전히 이격된 상태로 분리되어 있다.

전술한 양방향으로의 접점이동을 이용한 가스절연개폐장치는 접점간의 분리시에 링크의 회전에 의해 접점간의 분리 거리를 증가시키게 된다. 그에 따라 상기 링크부의 후크가 구비된 제1링크에 의해 작은 링크 길이에도 불구하고 충분한 제2접점부의 스트로크를 발생시킬 수 있다. 이에 따라 극간 거리를 충분히 확보하여 가스절연개폐장치의 절연파괴를 방지할 수 있고, 차단성능을 향상시키게 된다.

또한, 상기 구성의 측면은 제2접점의 이동시에 회전하는 링크에 의한 제2접점의 이동 방향의 틀어짐을 직선형 가이드를 통해 방지할 수 있으며, 그에 따른 링크부의 내구성 저하를 방지할 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

100 : 제1가동부 몸체 110 : 실린더
120 : 노즐 130 : 제1접점부
140 : 제1로드 150 : 압축실
200 : 제2가동부 몸체 210 : 제2접점부
220 : 제2로드 230 : 제2링크
231 : 슬롯 240 : 걸림핀
250 : 제1링크 260 : 브라켓
263a,263b : 유도부의 가이드

Claims (4)

1. 제1가동부 몸체;
   상기 제1가동부 몸체에 이동 가능하게 구비되는 제1접점부;
   상기 제1접점부를 상기 제1가동부 몸체에 대해 이동시키는 제1로드;
   상기 제1가동부 몸체와 마주하는 제2가동부 몸체;
   상기 제2가동부 몸체 내부에서 이동 가능하게 구비되며 상기 제1접점부에 접촉 및 분리될 수 있는 제2접점부;
   상기 제2가동부 몸체에 대한 상기 제2접점부의 이동을 발생시키는 링크부;
   상기 제2접점부의 직선운동을 유도하는 유도부;를 포함하는,
   가스절연개폐장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링크부는,
   상기 제2가동부 몸체 내부에 이동가능하게 구비되고 상기 제1로드에 연동되어 일체로 이동되는 제2로드;
   상기 제2가동부 몸체에 고정된 브라켓;
   상기 제2로드의 이동에 의해 상기 브라켓에 고정된 회전축을 중심으로 회동되는 제1링크;와
   상기 제2접점부에 연결되어 상기 제1링크의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 슬롯을 구비한 제2링크;를 포함하는,
   가스절연개폐장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유도부는 상기 브라켓에 형성된 직선형 가이드이고,
   상기 제2링크가 상기 유도부를 따라 유도되어 상기 제2접점부의 직선운동이 유도되는 것을 특징으로 하는,
   가스절연개폐장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2로드에는 걸림핀이 구비되고,
   상기 제1링크에는 상기 걸림핀에 접촉 및 분리되는 후크를 구비한 것을 특징으로 하는, 가스절연개폐장치.

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