KR20140055553A - 가스절연개폐장치 차단기의 이중동작 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프링에 결합된 대칭구조를 가진 슬라이드 링크의 복원력에 의해 아크접점의 이동속도가 향상되어 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작이 보다 효과적으로 이루어지는 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 구성은 상기 노즐(40)의 상단 양측에 대칭적으로 설치되어 상기 작동로드(50)의 작동에 연동하여 상하로 이동하는 듀얼로드(70); 상측 아크접점(85)이 구비되고 상기 노즐(40)에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 상측 가동접촉자(80); 상기 상측 가동접촉자(80)의 상단에 설치되는 하우징(95); 상기 하우징(95)의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 탄성수단에 의해 좌우 대칭적으로 압축신장이 가능한 슬라이드 링크(90); 상기 슬라이드 링크(90)의 외측 단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각통(10)의 일부에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 링크(100);를 포함한다.

Description

가스절연개폐장치 차단기의 이중동작 구조{DUAL MOTION STRUCTURE OF CIRCUIT BREAKER FOR GIS}

본 발명은 가스절연개폐장치 차단기의 이중동작 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프링에 결합된 대칭구조를 가진 슬라이드 링크의 복원력에 의해 아크접점의 이동속도가 향상되어 가스절연개폐장치 차단기의 이중동작이 보다 효과적으로 이루어지는 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간 회로상에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐할 때 또는 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서, 트립작동시 압축실에서 압축된 절연성이 우수한 육불화황(SF6)가스와 같은 소호가스를 노즐을 통해 분사시켜 회로차단 동작시 발생하는 아크를 소호시켜 주게 된다.

일반적으로, 가스절연개폐장치의 차단기는 고정측과 가동측으로 이루어져 있으며, 이러한 구성의 차단기는 고정측이 실린더 내부에 고정되어 있고, 가동측이 외부조작장치에 의해 가동되면서 아크에 대한 소호기능이 이루어지도록 작동되었다. 그러나, 소호작업시에는 신속한 작동이 요구되고 이에 따라 이중동작 구조가 개발되었다.

도 1을 참조하면, 이러한 이중동작이 실현되는 원리가 도시되어 있다. 도 1은 종래기술에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 작동상태도로서, 도 1a는 투입 상태, 도 1b는 소호 상태, 도 1c는 개리상태를 순차적으로 나타내고 있다.

이상전류가 감지되어 하부의 가동측에 연결된 듀얼로드(1)가 하방으로 이동하면 제2가동접촉자(2)의 상단에 형성된 듀얼포크(3)에 일단이 결합되어 있는 듀얼레버(4)의 타단부가 듀얼로드(1)의 상부에 형성된 돌기(5)에 걸려 회전하면서 제2가동접촉자(2)를 상방으로 이동시키는 역할을 하도록 되어 있다.

듀얼레버(4)가 돌기(5)에 걸려 이중동작이 실행되는 구간이 짧아 실질적인 효과가 작고, 구조가 비대칭적이어서 불안정하다는 단점이 있다.

한편 링크를 활용하여 이러한 이중동작을 실현한 예로 대한민국 등록특허 제10-0618605호에 가스절연 차단기의 개폐장치가 공개되어 있다. 이 발명은 차단기의 차단 동작시 고정측 아크접촉자와 가동측 아크접촉자가 서로 반대방향으로 이동가능하고, 차단시 발생하는 아크 에너지가 가동측 아크접촉자에 고정측 아크접촉자로부터 분리되는 방향으로 부가되는 구동 에너지로 작용하여 회로차단조작에 소요되는 구동 에너지를 줄이면서 차단 성능을 향상시킬 수 있는 가스절연 개폐장치에 관한 것이다.

그러나, 이 발명은 제1가동 아크접촉자에 제1링크와 제2링크가 모두 구속되어 있어서 실질적으로는 노즐이나 제2가동 아크 접촉자 등 가동측 요인에 의해 운동이 구속된다는 한계가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 스프링에 결합된 대칭구조를 가진 슬라이드 링크의 복원력에 의해 아크접점의 이동속도가 향상되어 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작이 보다 효과적으로 이루어지는 구조를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치는 하측이 개방된 냉각통(10)이 마련되고, 상기 냉각통(10)의 하부에 압축실린더(20)가 마련되며, 상기 압축실린더(20)의 내부에는 하측 아크접점(35)이 구비된 하측 가동접촉자(30)가 형성되고, 상기 압축실린더(20)의 상단에 결합되고 상기 하측 가동접촉자(30) 상부에 이격되어 노즐(40)이 형성되며, 상기 하측 가동접촉자(30)를 상하로 작동시키기 위한 작동로드(50)가 상기 압축실린더(20) 하측에 결합되고, 상기 노즐(40)의 상단 양측에 대칭적으로 설치되어 상기 작동로드(50)의 작동에 연동하여 상하로 이동하는 듀얼로드(70); 상측 아크접점(85)이 구비되고 상기 노즐(40)에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 상측 가동접촉자(80); 상기 상측 가동접촉자(80)의 상단에 설치되는 하우징(95); 상기 하우징(95)의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 탄성수단에 의해 좌우 대칭적으로 압축신장이 가능한 슬라이드 링크(90); 상기 슬라이드 링크(90)의 외측 단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각통(10)의 일부에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 링크(100);를 포함한다.

여기서, 상기 노즐과 상기 듀얼로드 사이에는 듀얼로드 고정 플레이트가 더 포함될 수 있다.

한편, 상기 탄성수단은 좌우대칭형인 코일스프링인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조에 의하면, 스프링에 결합된 대칭구조를 가진 슬라이드 링크의 복원력에 의해 아크접점의 이동속도가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 작동상태도이다.
여기서, 도 1a는 투입 상태, 도 1b는 소호 상태, 도 1c는 개리상태를 순차적으로 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 작동상태도이다.
여기서, 도 2a는 투입 상태, 도 2b는 소호 상태, 도 2c는 개리상태를 순차적으로 나타내고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

본 발명의 실시 예가 적용되는 가스절연개폐장치용 소호장치는 하측이 개방된 냉각통(10)이 마련되고, 상기 냉각통(10)의 하부에 압축실린더(20)가 마련되며, 상기 압축실린더(20)의 내부에는 하측 아크접점(35)이 구비된 하측 가동접촉자(30)가 형성되고, 상기 압축실린더(20)의 상단에 결합되고 상기 하측 가동접촉자(30) 상부에 이격되어 노즐(40)이 형성되며, 상기 하측 가동접촉자(30)를 상하로 작동시키기 위한 작동로드(50)가 상기 압축실린더(20) 하측에 결합된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 작동상태를 도시한 것으로, 도 2a는 투입 상태, 도 2b는 소호 상태, 도 2c는 개리상태를 순차적으로 나타내고 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 구성은 상기 노즐(40)의 상단 양측에 대칭적으로 설치되어 상기 작동로드(50)의 작동에 연동하여 상하로 이동하는 듀얼로드(70); 상측 아크접점(85)이 구비되고 상기 노즐(40)에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 상측 가동접촉자(80); 상기 상측 가동접촉자(80)의 상단에 설치되는 하우징(95); 상기 하우징(95)의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 탄성수단에 의해 좌우 대칭적으로 압축신장이 가능한 슬라이드 링크(90); 상기 슬라이드 링크(90)의 외측 단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각통(10)의 일부에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 링크(100);를 포함한다.

소호장치 내에서 이중동작을 구현하기 위해서 상측 가동부와 하측 가동부로 나누어 구성된다. 하측 가동부는 전술한 압축실린더(20), 하측 가동접촉자(30), 노즐(40), 작동로드(50)를 포함하며, 상측 가동부는 상측 가동접촉자(80), 하우징(95), 슬라이드 링크(90), 링크(100)를 포함한다.

듀얼로드(70)는 상측 가동부 양측에, 정확하게는 노즐(40)의 상부에 고정 설치되어 상측 가동부의 외측에서 기둥 및 가이드 역할을 한다. 듀얼로드(70)는 상측 가동부 양측에 각각 대칭적으로 설치되는 한 쌍으로 이루어진다.

상기 듀얼로드(70)에는 중간부에 상단돌기(71) 및 하단돌기(72)가 소정길이로 이격하여 형성되어 링크(100)의 상하 작동범위를 제한하게 된다.

여기서, 상기 노즐(40)과 상기 듀얼로드(40)의 사이에는 듀얼로드(40)를 고정하는 듀얼로드 고정 플레이트(75)가 더 포함될 수 있다. 듀얼로드 고정 플레이트(75)가 별도로 설치됨으로써 듀얼로드(40)를 안착시킬 수 있는 안착부를 형성하기 용이하게 하고, 노즐(40)과는 독립적으로 부품을 구성할 수 있도록 하여 노즐(40) 및 듀얼로드(40)의 호환성을 증대시킨다.

듀얼로드 고정 플레이트(75) 및 듀얼로드(40)는 하측 가동부에 연동하여 상하로 움직이게 된다.

상측 가동접촉자(80)는 원통형으로 이루어지고 상기 노즐(40)의 내측에 삽입되어 상하로 슬라이딩 가능하게 마련된다.

상측 가동접촉자(80)의 하부에는 상측 아크접접(85)이 형성된다. 상측 아크접접(85)은 정상상태에서는 하측 가동부의 하측 아크접점(35)과 연결되어 정격전류를 유지함 전기를 전달하지만, 고장이나 과전류 발생시에는 작동로드(50)의 하단에 결합된 조작기(도시하지는 않음)의 구동에 의해 하측 가동부의 하측 아크접점(35)으로부터 분리되어 아크를 발생시키게 된다.

슬라이드 링크(90)가 내장된 하우징(95)이 상기 상측 가동접촉자(80)의 상단에 설치된다. 하우징(95)은 좌우 양측이 개방된 원통형 등으로 이루어지고, 대칭적으로 형성된다.

슬라이드 링크(90)가 하우징(95) 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 이 때, 슬라이드 링크(90)는 자기중심을 기준으로 하여 좌우대칭적으로 압축 및 신장이 가능하게 이루어진다. 이를 위해, 슬라이드 링크(90)는 한 쌍으로 구성되어 양측에 형성되고 그 사이에 탄성수단이 개재될 수 있다.

슬라이드 링크(90)의 가운데에 삽입되는 탄성수단으로는 코일스프링(93)이 사용될 수 있다. 코일스프링(93)은 좌우로 압축 또는 신장이 가능한 대칭형으로 형성된다. 물론 이외에도 다양한 공지기술의 탄성수단이 사용될 수 있다.

링크(100)가 슬라이드 링크(90)의 외측에 각각 회전 가능하게 결합된다. 링크(100)는 봉이나 관 또는 판상으로 형성되어 내측단이 슬라이드 링크(90)의 외측에 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해 슬라이드 링크(90)의 외측에는 결합돌기나 결합홈이 형성되고, 이 결합돌기나 결합홈과 링크(100)의 일단은 핀(97)이나 나사에 의해 관통 결합되어 관절부가 형성된다.

링크(100)의 중간부에는 힌지점(105)이 형성되어 상기 냉각통(10)의 일부에 고정 설치된다. 즉, 링크(100)는 힌지점(105)을 중심으로 회전되는 것이다.

한편, 링크(100)의 외측단은 듀얼로드(70)로까지 연장되어 상기 듀얼로드(70)의 상단돌기(71)와 하단돌기(72) 사이에 놓여진다.

링크(100)는 듀얼로드(70)가 상하로 이동시에 상기 듀얼로드(70)의 상단돌기(71) 또는 하단돌기(72)에 걸려서 이에 따라 움직이게 되는데, 한편으로는 링크(100)의 내측단이 슬라이드 링크(90)에 연결되어 있으므로 힌지점(105)을 중심으로 회전하며 링크(100)의 외측단은 상기 듀얼로드(70)의 움직임과 같은 방향으로 이동하게 되고, 링크(100)의 내측단은 외측단과 반대 방향으로 이동하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조의 작동에 대해 설명하기로 한다.

도 2a는 투입상태 즉 정상상태를 나타내고 있다. 이 때 고장이나 이상전류가 감지되어 조작기가 작동되어 작동로드(50)로부터 듀얼로드(70)에 이르기까지 하측 가동부가 일체로 하방으로 이동하게 되면, 듀얼로드(70)의 상단돌기(71)에 걸려있는 링크(100)는 외측단이 하방으로 이동하게 되고, 링크(100)의 내측단은 상방으로 이동하게 된다. 이 때, 링크(100)의 내측단에 결합된 슬라이드 링크(90)는 내측으로 슬라이딩되며 코일스프링(93)의 압축력을 받게 된다.

도 2b에 도시된 바와 같이 듀얼로드(70)의 상단돌기(71)가 링크(100)의 힌지점(105)과 평행한 위치에 가까워짐에 따라 링크(100)가 수평상태로 되고, 링크(100)의 내측단에 결합된 슬라이드 링크(90)는 내측으로 슬라이딩되어 코일스프링(93)의 압축력을 최대로 받게 된다.

듀얼로드(70)가 계속 하방으로 이동하여 듀얼로드(70)의 상단돌기(71)가 링크(100)의 힌지점(105) 위치보다 하측으로 이동하게 되면, 코일스프링(93)의 압축력을 받고 있던 슬라이드 링크(90)는 코일스프링(93)에 축적된 힘이 복원력으로 전환되어 외측으로 신장되는 힘을 받아 외측으로 슬라이딩된다. 이에 따라, 링크(100)는 힌지점(105)을 중심으로 회전하면서 링크(100)의 내측단은 상방으로 이동하는 힘을 받아 상승하고 링크(100)의 외측단은 하방으로 하강하게 된다. 링크(100)의 내측단이 상승함에 따라 슬라이드 링크(90) 및 상측 가동접촉자(80)도 따라서 상승하게 된다. 즉, 상측 가동접촉자(80)의 상방 이동이 가속되며 도 2c와 같은 상태에 이르는 것이다.

차단상태에서 투입상태로 이르는 작동은 위와 반대로 일어나게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 냉각통 20 압축실린더
30 하측 가동접촉자 40 노즐
50 작동로드 70 듀얼로드
71 상단돌기 72 하단돌기
80 상측 가동접촉자 85 상측 아크접점
90 슬라이드 링크 93 코일스프링
95 하우징 97 핀
100 링크 105 힌지점

Claims (3)

1. 하측이 개방된 냉각통이 마련되고, 상기 냉각통의 하부에 압축실린더가 마련되며, 상기 압축실린더의 내부에는 하측 아크접점이 구비된 하측 가동접촉자가 형성되고, 상기 압축실린더의 상단에 결합되고 상기 하측 가동접촉자 상부에 이격되어 노즐이 형성되며, 상기 하측 가동접촉자를 상하로 작동시키기 위한 작동로드가 상기 압축실린더 하측에 결합되어 있는 가스절연 개폐장치용 소호장치에 있어서,
   상기 노즐의 상단 양측에 대칭적으로 설치되어 상기 작동로드의 작동에 연동하여 상하로 이동하는 듀얼로드;
   상측 아크접점이 구비되고 상기 노즐에 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 삽입되는 상측 가동접촉자;
   상기 상측 가동접촉자의 상단에 설치되는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 탄성수단에 의해 좌우 대칭적으로 압축신장이 가능한 슬라이드 링크; 및
   상기 슬라이드 링크의 외측 단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각통의 일부에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 링크;를 포함하며,
   상기 듀얼로드에는 상기 링크의 상하 작동범위를 제한하는 상단돌기 및 하단돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐과 상기 듀얼로드 사이에는 듀얼로드 고정 플레이트가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 탄성수단은 좌우대칭형인 코일스프링인 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치용 소호장치의 이중동작 구조.

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