KR20140070367A

KR20140070367A - 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기

Info

Publication number: KR20140070367A
Application number: KR1020130130994A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 노무라; 마사노리 츠쿠시
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-06-10
Also published as: JP2014107181A; US20140146422A1; TW201432768A; CN103854887A; US9035729B2; CN103854887B; KR101513600B1

Abstract

조작 기구의 대형화를 억제하고, 간이한 구성으로 신뢰성이 높은 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기를 제공한다.
절연성 가스를 봉입한 밀봉 용기(1) 내에 차단부를 설치하고, 차단부는 고정부 및 가동부로 구성한다. 가동부에 고전압 도체(8)를 접속하고, 가동부를 구동하는 차단부측 절연 로드(21)를 조작기 케이스(61) 내에서 전동 액추에이터(32)를 구성하는 가동자(31)에 연결한다. 밀봉 용기(1) 내에 병렬 콘덴서(40)를 차단부와 전기적으로 병렬로 접속한다. 병렬 콘덴서(40)에는 가동 접점(42)이 전기적으로 접속되며, 가동 접점(42)은 콘덴서측 절연 로드(44)에 연결된다. 차단부측 절연 로드(21) 또는 가동자(31)는 조작기 케이스(61) 내에 걸어맞춤부(46)를 가지고, 콘덴서측 절연 로드(44)는 조작기 케이스(61) 내에서 걸어맞춤부(46) 보다 차단부로부터 먼 측에 피걸어맞춤부(43)를 가지고, 피걸어맞춤부(43)를 밀봉 용기(1)에 투입 스프링(45)으로 연결한다.

Description

병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER HAVING SHUNT CAPACITOR}

본 발명은, 전력 계통의 변전소나 발전소에서 이용되는 고전압 사양의 가스 차단기에 관한 것으로, 특히 전동으로 구동시켜 고전압을 차단하는 전동 구동 방식의 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기에 관한 것이다.

가스 차단기에 있어서, 전류 차단 후의 차단기 접촉자 간에 과도 회복 전압이 나타난다. 이 과도 회복 전압의 상승률은, 차단기의 차단 성능에 크게 영향을 준다. 과도 회복 전압의 상승률을 온화하게 하기 위해, 종래의 가스 차단기에서는, 소호실(消弧室)의 극간과 병렬로 콘덴서를 설치함으로써 차단 성능을 향상시키고 있었다.

특허문헌 1에는, 용기 내에 수납된 주(主) 차단부와, 당해 차단부에 콘덴서 접점부를 통하여 병렬로 접속된 콘덴서를 구비하고, 주 차단부를 개폐 조작하는 주 차단부용 조작 장치와 콘덴서 접점부를 개폐 조작하는 콘덴서 접점용 조작 장치를 설치한 차단기가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 차단기의 고정 접촉자에 대한 가동 접촉자의 이동 방향과 평행하게, 막대 형상으로 배치한 콘덴서를 구비하고, 당해 콘덴서의 가동 접촉자측에 위치하는 단부의 연장 부분을 고정 접점으로 하고, 당해 가동 접촉자를 조작하는 회동(回動) 레버의 가동측의 단부를 가동 접점으로 하는 단로부가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 차단기가 개시되어 있다.

일본국 공개특허 특개평9-161622 일본국 공개특허 특개평4-341718

특허문헌 1에 개시된 병렬 콘덴서가 있는 차단기에 있어서는, 주 차단부를 개폐 조작하는 주 차단부용 조작 장치와 콘덴서 접점부를 개폐 조작하는 콘덴서 접점용 조작 장치를 별도 설치하지 않으면 안 된다. 또한, 이들의 조작 장치를 제어하는 동작 지연 제어 장치를 설치하지 않으면 안 되기 때문에, 조작 기구가 대형화한다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 병렬 콘덴서가 있는 차단기에 있어서는, 회전 레버를 이용함으로써, 구성이 복잡하고도 대형화하고, 또한, 차단 동작에 대해 병렬 콘덴서의 접점 동작을 지연시키고 싶은 시간의 조정이 필요하게 된 경우에 유연하게 대응할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 차단기는 차단부의 개폐 동작을 반복하여 조합한 동작 패턴에 있어서도, 그 기능을 유지해야만 한다는 책무가 규격으로 정해져 있다. 이 동작 책무에는, 몇 개인가의 종류가 있으나, 그 중에, 차단부의 개로(開路) 동작의 0.3초 후에 다시 폐로(閉路) 동작을 행하고, 연속하여 즉시 개로하는 고속 재투입의 동작 책무가 있다. 특허문헌 2에 개시된 병렬 콘덴서가 있는 차단기에서는, 병렬 콘덴서의 접점 동작의 개폐를 0.3초 이내에 끝낼 필요가 있기 때문에, 고속 재투입을 실현하기 위해서는 조작력이 큰 조작기가 필요하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것이며, 조작 기구의 대형화를 억제하여, 간이한 구성으로 신뢰성이 높은 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기는, 절연성 가스를 봉입한 밀봉 용기와 조작기 케이스에 의해 차단기를 구성하고, 상기 밀봉 용기 내에 차단부를 설치하고, 상기 차단부는 고정부 및 당해 고정부에 이접(離接) 가능한 가동부로 구성하고, 상기 가동부에 고전압 도체를 접속한다. 상기 가동부에는 상기 가동부를 투입 방향 및 차단 방향으로 옮기는 차단부측 절연 로드가 부착되며, 상기 차단부측 절연 로드는 상기 조작기 케이스 내에서 전동 액추에이터를 구성하는 가동자에 연결된다. 상기 밀봉 용기 내에는 콘덴서가 상기 차단부와 전기적으로 병렬로 접속되며, 상기 콘덴서에는 가동 접점이 전기적으로 접속되고, 상기 가동 접점에는 콘덴서측 절연 로드가 부착되며, 상기 차단부측 절연 로드 또는 상기 가동자는, 상기 조작기 케이스 내에 걸어맞춤부를 가지고, 상기 콘덴서측 절연 로드는 상기 조작기 케이스 내에서 상기 걸어맞춤부보다 상기 차단부로부터 먼 측에, 상기 걸어맞춤부와 걸어맞추는 피걸어맞춤부를 가지고, 상기 피걸어맞춤부를 상기 밀봉 용기의 조작기측 단부에 투입 스프링으로 연결한다.

본 발명에 관련된 전동 구동 방식의 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기에 의하면, 단일의 조작 기구를 이용하고, 또한 간이한 구성을 이용하여, 차단시에 병렬 콘덴서의 접점의 지연 차단 동작을 실현할 수 있으므로, 차단기의 소형화 및 신뢰성의 향상을 실현할 수 있다.

또한, 단일의 조작 기구이나, 차단 동작과 병렬 콘덴서의 접점 동작의 연속 실행 유무를 제어에 의해 적절하게 사용할 수 있기 때문에, 조작력이 작은 조작기로 차단기의 고속 재투입을 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기의 개략도이다.
도 2는, 도 1의 가스 차단기에 있어서, 차단 직후의 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은, 도 1의 가스 차단기에 있어서, 병렬 콘덴서를 분리한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 전동 액추에이터의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 5는, 도 4의 전동 액추에이터의 Z방향에서의 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 전동 액추에이터의 다른 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 7은, 도 6의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 가스 차단기를, 실시예로서 나타낸 도면에 기초하여 설명한다.

[실시예 1]

실시예 1에 대하여, 도 1부터 도 5를 이용하여 설명한다. 도 1부터 도 3은 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기의 일례이다. 당해 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 관련된 차단부는, 사고 전류를 차단하기 위한 차단부와, 당해 차단부를 조작하기 위한 조작부로 크게 나뉜다. 도 1은 가스 차단기의 폐극 상태, 도 2는 가스 차단기의 개극 직후의 상태, 도 3은 가스 차단기의 병렬 콘덴서 분리 상태를 나타내고 있다.

차단부는, 도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이, SF₆ 가스가 봉입된 밀봉 용기(1)의 내부에 구성되며, 고정측과 가동측으로 크게 나뉜다. 차단부의 고정측은 밀봉 용기(1)의 조작부와 반대측의 단부에 설치된 절연 지지 스페이서(2)와, 절연 지지 스페이서(2)에 고정된 고정측 전극(3)에 의해 구성되며, 고정측 전극(3)과 밀봉 용기(1)는 절연 지지 스페이서(2)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.

차단부의 가동측에는, 밀봉 용기(1)의 조작부측의 단부에 설치된 절연 지지통(7)과, 절연 지지통(7)에 고정된 가동측 도체(4)가 있고, 가동측 도체(4)와 밀봉 용기(1)는 절연 지지통(7)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.

가동측 도체(4)에는, 고전압 도체(8)가 접속되어 있고, 전기적으로도 도통하고 있다. 가동측 도체(4) 중에는 가동 전극(6)이 설치되어 있고, 가동 전극(6)은 가동측 도체(4)에 지지되어 있으나, 도면 중 화살표 a의 방향(이하, a방향이라고 약칭한다.)으로는 자유도를 가지고 있어 a방향으로만 이동 가능한 구조로 되어 있다.

또한, 가동 전극(6)과 가동측 도체(4)는 서로의 접촉면을 통하여 전기적으로 도통하고 있다. 가동 전극(6)의 선단에는 노즐(5)이 설치되어 있고, 노즐(5)과 가동 전극(6)은 일체로 이동한다.

가동 전극(6)은 고정측 전극(3) 중에 투입할 수 있는 구조로 되어 있고, 도 1과 같이 가동 전극(6)이 고정측 전극(3)에 투입된 상태에서는, 가동 전극(6)과 고정측 전극(3)은 서로의 접촉면을 통하여 전기적으로 도통한다.

즉, 도 1의 상태에서는, 고정측 전극(3), 가동 전극(6), 가동측 도체(4) 및 고전압 도체(8)가 전기적으로 도통하므로, 고정측 전극(3)과 고전압 도체(8)의 사이에 전압을 인가하면 전류가 흐른다.

가동 전극(6)이 a방향 우측으로 이동하여 고정측 전극(3)과 멀어진 도 2의 상태에서는, 고정측 전극(3)과 고전압 도체(8)의 전기적인 연결은 끊어진다. 가동 전극(6)의 조작부측에는, 차단부측 절연 로드(21)가 접속되어 있고, 차단부측 절연 로드(21)는 절연 지지통(7)의 내측을 통하여 조작부에 접속된다.

조작부로부터의 조작력에 의해 차단부측 절연 로드(21)가 a방향으로 이동하면 가동 전극(6)도 추종하여 이동하므로, 가동 전극(6)을 움직여 고정측 전극(3)과 전기적으로 개방, 접속함으로써, 고정측 전극(3)과 고전압 도체(8)의 사이에 흐르는 전류의 차단 및 투입이 가능하다.

고전압 도체(8)의 주위에는, 고전압 도체(8)에 흐르는 전류를 검지하기 위한 전류 검출기로서 변류기(51)가 설치되어 있다.

상기의 차단부와 병렬로, 고정측 전극(3)으로부터 분기(分岐)된 도체(48)에 고정된 병렬 콘덴서(40)와, 고정 접점(41)과, 가동 접점(42)과, 조작부측으로부터 가동 접점(42)에 접속된 콘덴서측 절연 로드(44)를 가진다. 가동 접점(42)은, 가동측 도체(4)에 접속된 가이드 도체(47)에 지지되어 있고, 가동 접점(42)은 가이드 도체(47)와 전기적으로 도통한 채 a방향으로 이동 가능한 구조로 되어 있다.

조작부는 밀봉 용기(1)에 인접하여 설치되는 조작기 케이스(61) 내에, 전동 액추에이터(32)를 가지고 있고, 전동 액추에이터(32) 내에는, a방향으로 직선 동작하는 가동자(31)가 배치되어 있다.

가동자(31)는, 밀봉 용기(1)의 기밀을 유지한 채 구동할 수 있도록 설치되는 직선 시일부(62)를 통하여, 차단부측 절연 로드(21)에 연결되어 있다. 차단부측 절연 로드(21)는 가동 전극(6)에 연결되어 있다. 즉, 가동자(31)의 동작에 의해, 차단부에 있어서의 가동 전극(6)을 동작시키는 것이 가능하게 된다.

가동자(31)의 옆에는, 가동자(31)의 동작 축과 대략 평행한 동작 축을 가지는 콘덴서측 절연 로드(44)가 배치되어 있고, 콘덴서측 절연 로드(44)는, 밀봉 용기(1)의 기밀을 유지한 채 구동할 수 있도록 설치되는 직선 시일부(63)를 통하여 밀봉 용기(1) 내의 가동 접점(42)에 연결되어 있다. 즉, 콘덴서측 절연 로드(44)의 동작에 의해, 가동 접점(42)을 동작시키는 것이 가능하게 된다.

가동자(31)는 걸어맞춤부(46)를 가지고 있고, 가동자(31)가 차단부로부터 멀어지는 방향(a방향 오른쪽을 향해)으로 동작하는 스트로크의 도중에, 걸어맞춤부(46)가 피걸어맞춤부(43)에 걸어맞추어, 전동 액추에이터(32)의 조작력으로 콘덴서측 절연 로드(44)를 콘덴서(40)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, 걸어맞춤부(46)는 조작기 케이스(61) 내에 있어서 피걸어맞춤부(43)와 걸어맞출 수 있다면 차단부측 절연 로드(21)에 설치해도 된다.

즉, 차단부에 있어서, a방향 오른쪽을 향한 동작에서는, 스트로크의 도중으로부터 가동 전극(6)과 가동 접점(42)을 일체로 이동시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 2와 같이 가동자(31)의 걸어맞춤부(46)는, 차단 직후에는 피걸어맞춤부(43)를 누르지 않은 위치에 설치하지 않으면 안 된다.

피걸어맞춤부(43)는, 가동 접점(42)을 투입 상태로 유지하려고 하는 투입 스프링(45) 등의 탄성체에 의해, 밀봉 용기(1)의 조작기측 단부에 연결되어 있다. 가동자(31)를 a방향 왼쪽을 향해 동작시키면, 투입 스프링(45)의 탄성력에 의해, 가동 접점(42)이 고정 접점(41)과 접촉할 때까지 복귀한다. 또한, 투입 스프링(45)은 가동자(31)의 추력보다 약하고, 또한, 가동 접점(42)의 동작에 충분한 탄성력을 가지는 것을 선정할 필요가 있다.

또한, 투입 스프링(45)은, 콘덴서측 절연 로드(44), 가동자(31) 및 차단부측 절연 로드(21) 각각의 동작 축에 대해 대략 평행한 동작 축을 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 전동 액추에이터(32)로부터의 구동력을 효율 좋게 콘덴서측의 개폐 동작에 이용할 수 있다.

전동 액추에이터(32)는, 조작기 케이스의 표면에 설치되는 밀봉 단자(33)를 통하여, 전동 액추에이터(32)에 공급하는 구동 전류를 발생시키는 전원 유닛(34)과 전기적으로 접속되어 있다.

전원 유닛(34)은, 또한 제어 유닛(35)과 접속되며, 제어 유닛(35)으로부터의 지령을 받도록 형성되어 있다. 제어 유닛(35)은, 전동 액추에이터(32)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 전원 유닛(34)으로 보내고, 전원 유닛(34)은, 제어 유닛(35)으로부터 입력된 제어 신호에 따라, 전동 액추에이터(32)에 공급하는 구동 전류의 전류량이나 위상을 변화시킨다.

제어 유닛(35)은, 변전소나 발전소 내의 지령소와 접속되어 있고, 지령소로부터 입력되는 차단부의 투입 지령, 빼기 지령에 따라, 전원 유닛(34)으로부터 전동 액추에이터(32)에 공급하는 전류량이나 위상을 변화시켜, 차단기의 개폐 동작을 제어하는 기구로서 움직인다.

이하, 도 4 내지 도 5를 이용하여 전동 액추에이터(32)의 구조에 대하여 설명한다. 도 4는 전동 액추에이터(32)의 일례로, 도 5는 도 4에 나타낸 고정자(105)의 단면 형상을 Z방향으로부터 나타낸 도면이다.

전동 액추에이터(32)는, 예를 들면, 고정자(105)와 가동자(31)에 의해 구성된다. 고정자(105)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 자성체(103)와, 자성체(103)가 가지는 제 1 자극(101)과, 당해 제 1 자극(101)에 대향하여 배치되는 제 2 자극(102)과, 제 1 자극(101) 및 제 2 자극(102)의 외주에 설치되는 코일(104)에 의해 구성된다. 고정자(105)의 제 1 자극(101) 및 제 2 자극(102)의 사이에, 공극을 통하여 영구 자석(106) 및 당해 영구 자석(106)을 끼워 넣어 지지하는 자석 고정 부재(107)로 구성되는 가동자(31)를 배치하여 전동 액추에이터(32)를 구성하고 있다.

영구 자석(106)의 착자 방향은 Y방향(도 4 중, 상하 방향)이며, 서로 이웃하는 자석마다 번갈아 착자되어 있다. 또한, 자석 고정 부재(107)의 재질은 비자성의 재료이다.

가동자(31)는, 영구 자석(106)과, 제 1 자극(101) 및 제 2 자극(102)의 간격을 유지하기 때문에, Z방향 이외의 방향에 대한 움직임을 구속하는 기계적인 부품에 의해 지지된다. 고정자(105)와 영구 자석(106)이 상대적으로 Z방향으로 구동하기 때문에, 고정자(105)를 고정함으로써 영구 자석(106)을 포함하는 가동자(31)가 Z방향으로 이동한다.

구동을 할 때는, 코일(104)에 전류를 흐르게 함으로써 자계가 발생하여, 고정자(105)와 영구 자석(106)의 상대 위치에 따른 추력을 발생하는 것이 가능하게 된다. 또한, 고정자(105)와 영구 자석(106)의 위치 관계와, 코일(104)에 흐르게 하는 전류의 위상이나 크기를 제어함으로써, 추력의 크기 및 방향의 조정이 가능하게 된다.

가동자(31)의 동작 제어는, 개극 지령 및 폐극 지령이 제어 유닛(35)에 입력된 경우에 따라, 전원 유닛(34)으로부터 전동 액추에이터(32)에 전류를 통전하고, 전기 신호를 전동 액추에이터(32)에서 가동자(31)의 구동력으로 변환함으로써 행한다.

전동 액추에이터(32)는, 전류를 도통시킴으로써 조작력을 발생시키는 것으로, 복잡한 링크기구를 설치할 필요없이 스트로크의 전진 단(端) 위치, 후퇴 단 위치에 부가해, 스트로크 중간 위치의 합계 3지점 이상의 위치에서 가동 전극(6)을 정지시키는 것을 실현하고 있다.

또한, 상기의 설명은 어디까지나 일례이며, 전기 신호를 구동력으로 변환하여, 구동력의 크기나 방향을 제어 가능하며, 또한 스트로크의 전진 단 위치, 후퇴 단 위치, 스트로크 중간의 합계 3지점 이상의 위치에서 가동자를 정지 및 재구동 가능한 구조라면, 다른 타입의 전동 액추에이터를 이용해도 된다.

본 실시예에 적용하는 전동 액추에이터에 대하여 도 6, 7을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 3단위의 전동 액추에이터(32a, 32b, 32c)가 Z방향(가동 전극의 동작 축 방향)으로 늘어서서 배치된다. 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 1단위가 2개의 고정자로 구성되어 있고, 3단위의 전동 액추에이터는 합계 6개의 고정자로 이루어지나, 1단위가 1개 이상의 고정자로 구성되어 있어도 되며, 3단위의 전동 액추에이터는 그 3배수 개의 고정자로 구성되어도 된다.

전동 액추에이터(32a)에 대하여, 전동 액추에이터(32b)는 전기적 위상이 120° 벗어나 배치되며, 전동 액추에이터(32c)에 대해서는 전기적 위상이 240° 벗어나 배치된다.

이 전동 액추에이터 배치에 있어서, 각 전동 액추에이터의 코일(104)에 삼상 교류를 흐르게 하면 삼상의 리니어 모터와 동일한 동작을 실현할 수 있다. 3단위의 전동 액추에이터를 사용함으로써, 각 전동 액추에이터를 3개의 독립된 전동 액추에이터로서 개별적으로 전류를 제어하여 추력을 조정하는 것도 가능하게 된다.

각 액추에이터에 있어서의 코일에는, 제어 기구로부터 각각 다른 크기 또는 다른 위상의 전류를 주입할 수 있다. 하나의 방법으로는 하나의 교류 전원으로부터 공급되는 U, V, W의 삼상 전류를 나누어 공급하는 것이 생각된다. 이 경우, 복수의 전원을 구비할 필요가 없어, 간편하다. 또한, 이 경우, 상기한 밀봉 단자(33)를 공유해도 된다.

이하, 본 실시예에 있어서의 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기의 동작에 대하여 설명한다. 도 1에 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기의 폐극 상태를 나타낸다. 이 상태에서는, 제어 유닛(35)의 지령에 의해, 고정자(31)는 차단부측의 스트로크단에 유지되어 있고, 고정측 전극(3)과 가동측 도체(4)는 가동 전극(6)을 통하여 전기적으로 접속되어 주 회로를 형성하고 있다. 또한, 고정 접점(41)과 가동 접점(42)도 닫혀 있어, 병렬 콘덴서(40)가 주 회로에 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.

이 상태에서, 제어 유닛(35)에 지령소로부터의 빼기 지령이 입력되면, 제어 유닛(35)의 지령에 의해 전동 액추에이터(32)가 구동하고, 가동 전극(6)을 a방향 오른쪽을 향해 이동시켜 전기적으로 개방한다. 이 차단 동작 직후의 상태를 도 2에 나타낸다.

이 상태에서는, 가동자(31)의 걸어맞춤부(46)는, 아직 피걸어맞춤부(43)를 누르고 있지 않기 때문에, 가동 접점(42)은 이동하지 않고, 병렬 콘덴서(40)는, 극간에 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.

차단 동작시, 고정측 전극(3)과 가동 전극(6)이 멀어져도, 극간에는 아크가 발생하여, 전기적으로 연결된 채이기 때문에, 노즐(5)로부터 압축한 가스를 분사함으로써, 아크를 삭감하여 차단한다. 이와 같은 방식의 차단기에 있어서 차단을 성공시키기 위해서는, 차단이 성립한 직후에 발생하는 과도 회복 전압에 극간의 절연이 견딜 필요가 있다.

또한, 차단부의 극간과 병렬로 콘덴서를 접속하고, 과도 회복 전압의 시작을 무디게 하여, 차단 성능을 향상시키는 방법은, 종래부터 널리 채용되고 있으나, 구래의 방법에서는 콘덴서가 병렬로 접속된 상태가 유지되기 때문에, 차단 후에 콘덴서를 통하여 전류를 흘려보내 버린다. 차단 완료 후에 변류기가 콘덴서를 통한 전류를 검지해버리면, 차단의 성부(成否)가 불명해져, 변전소 내의 제어를 이상하게 해버릴 우려가 있다.

또한, 변전소의 작업에 있어서, 차단기에서 계통의 차단이 종료하고 있어 안전하다는 인식 하에서 작업을 행하고, 병렬 콘덴서를 통한 계통 전압의 인가에 의해 감전 사고를 일으켜버릴 위험성이 있다. 차단하는 전류가 큰 차단기일수록, 필요한 콘덴서의 용량도 커지기 때문에 병렬 콘덴서를 이용하는 리스크가 높아진다는 문제가 있다.

본 실시예에서는, 차단 성립 직후는 도 2의 상태를 유지하고, 병렬 콘덴서(40)에 의해, 차단 직후의 과도 회복 전압의 시작을 무디게 하여 재점호를 방해한다. 그 후, 과도 회복 전압이 받아들여진 후에, 제어 유닛(35)으로부터의 지령에 의해 전동 액추에이터(32)를 구동하고, 가동 전극(6)을 a방향 오른쪽을 향해 더 이동시킨다. 이 때, 가동자(31)의 걸어맞춤부(46)가, 피걸어맞춤부(43)를 눌러 이것에 연동하여 가동 접점(42)도 이동하고, 고정 접점(41)으로부터 가동 접점(42)이 분리된다.

또한, 동시에 투입 스프링(45)이 늘어나, 재투입시의 탄성력이 축적된다. 조작부측의 스트로크단까지 차단부를 개방한 상태를 도 3에 나타낸다. 이 동작에 의해, 병렬 콘덴서(40)가 주회로로부터 분리되므로, 병렬 콘덴서(40)를 통하여 전류가 흐르는 리스크는 해소된다.

종래, 가스 차단기의 조작부에는, 스프링의 탄성이나 압축유의 공급에 의해, 순간적으로 큰 추력을 얻는 것이 가능한, 스프링 조작기나 유압 조작기가 널리 이용되어지고 있으나, 차단부의 구동 속도는, 가동 부분으로 움직이는 관성력이나 슬라이딩면에 생기는 마찰력 및 차단부의 가동 부분이, 아크에 의해 가열된 SF₆ 가스로부터 받는 반력(反力)과, 조작기의 조작력의 균형에 의해 결정되기 때문에, 차단부의 동작 중에, 임의의 추력으로 변화시킬 수 없는 스프링 조작기나 유압 조작기에서는, 차단부의 구동 속도를 자유롭게 제어할 수 없다. 또한, 스프링이나 유압 실린더의 구조상, 스트로크의 도중에 동작을 정지, 재개시키는 것은 곤란하다.

하나의 스프링 조작기, 혹은 유압 조작기를 이용하여 본 실시예와 같은 차단 동작에 지연한 병렬 콘덴서의 접점 동작을 실현하기 위해서는, 링크기구 등의 조합에 의해, 조작기의 동작 스트로크의 전반에서 차단을 행하고, 계속되는 동작 스트로크의 후반에서 병렬 콘덴서의 접점을 여는 것과 같은 방법이 생각되나, 구조가 복잡해져 조작부가 대형화해버린다. 또한, 차단 동작에 대해 병렬 콘덴서의 접점 동작을 지연시키고 싶은 시간의 조정이 필요하게 된 경우에 조작부를 분해한 재조합이 필요하게 될 우려도 있다.

이에 대하여, 본 실시예와 같이 조작부에 전동 액추에이터(32)를 이용하면, 전동 액추에이터(32)에 공급하는 전류의 크기나 위상의 제어에 의해, 스트로크 도중에 가동자(31)의 동작을 가속, 감속할 수 있어, 임의의 위치에서 정지 상태를 임의의 시간 유지하는 것도 가능하다. 따라서 조작부도 소형이 되며, 차단 동작에 대해 병렬 콘덴서(40)의 접점 동작을 지연시키고 싶은 시간도 제어 유닛(35)으로부터의 지령 변경에 의해 대응할 수 있기 때문에, 조작부를 재설정하는 작업도 발생하지 않는다.

또한, 차단기는 차단부의 개폐 동작을 반복하여 조합한 동작 패턴에 있어서도, 그 기능을 유지해야 한다는 책무가 규격으로 정해져 있다. 이 동작 책무에는, 몇 개인가의 종류가 있으나, 그 중에, 차단부의 개로 동작의 0.3초 후에 다시 폐로 동작을 행하고, 연속하여 즉시 개로하는 고속 재투입의 동작 책무가 있다.

전술한 단일의 조작 기구와, 기구의 조합에 의해 병렬 콘덴서의 접점 지연 동작을 실현하는 방법에서는, 차단부의 개폐 동작과 병렬 콘덴서의 접점 동작이 연속하기 때문에, 병렬 콘덴서의 접점 동작의 개폐를 0.3초 이내에 끝낼 필요가 있어, 고속 재투입을 실현하기 위해서는 조작력이 큰 조작기가 필요하게 되는 문제가 있었다.

이에 대해, 본 실시예의 전동 액추에이터는, 단일의 조작 기구이나, 동작 스트로크 내에서, 가동자에 움직이는 추력의 크기, 방향을 자유롭게 제어할 수 있어, 차단 동작과 병렬 콘덴서의 접점 동작을 연속 실행하는 제어와, 병렬 콘덴서의 접점을 닫은 채 다시 차단부를 닫는 동작으로 이동하는 제어를 적절하게 사용할 수 있으므로, 조작력이 작은 조작기로 차단기의 고속 재투입을 실현할 수 있다.

콘덴서가 있는 가스 차단기에서, 차단 성공 후에 병렬 콘덴서를 분리하는 방법은, 종래도 발명되어지고 있었으나, 주 차단부를 동작시키기 위한 조작기와, 병렬 콘덴서 접점을 동작시키기 위한 조작기가 따로 필요하여, 설비가 대형화할 우려가 있었다.

본 실시예에 의한 방식에서는, 가동 접점(42)의 복귀에, 투입 스프링(45)은 필요하게 되나, 그 밖의 동작을 하나의 전동 액추에이터에 집약할 수 있기 때문에, 설비를 소형화할 수 있는 효과가 예상된다.

또한, 하나의 조작기로, 조작기의 동작 스트로크의 전반에서 차단을 행하고, 계속되는 동작 스트로크의 후반에서 병렬 콘덴서의 접점을 여는 기구부를 설치하여, 본 실시예와 동일한 효과를 얻는 방법은 종래도 발명되어지고 있었으나, 기구부의 구조가 복잡화해버린다. 이에 대하여 본 실시예에 의한 방식은, 구조가 간소하여 신뢰성을 향상할 수 있다는 이점이 있다.

즉, 전동 액추에이터 방식의 조작기에 의하면, 복잡한 링크 기구를 이용하지 않고, 스트로크의 전진 단 위치, 후퇴 단 위치 및 스트로크 도중의 임의의 1지점 이상의 위치에서 가동자를 자유롭게 정지하는 것이 가능한 효과로부터, 소형이면서 신뢰성이 높은 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기를 실현할 수 있다.

1: 밀봉 용기 2: 절연 지지 스페이서
3: 고정측 전극 4: 가동측 도체
5: 노즐 6: 가동 전극
7: 절연 지지통 8: 고전압 도체
21: 차단부측 절연 로드 31: 가동자
32: 전동 액추에이터 33: 밀봉 단자
34: 전원 유닛 35: 제어 유닛
40: 병렬 콘덴서 41: 고정 접점
42: 가동 접점 43: 피걸어맞춤부
44: 콘덴서측 절연 로드 45: 투입 스프링
46: 걸어맞춤부 47: 가이드 도체
48: 도체 51: 변류기
61: 조작기 케이스 62: 직선 시일부
63: 직선 시일부 101: 제 1 자극
102: 제 2 자극 103: 자성체
104: 코일 105: 고정자
106: 영구 자석 107: 자석 고정 부재

Claims

절연성 가스를 봉입한 밀봉 용기와 조작기 케이스에 의해 차단기를 구성하고,
상기 밀봉 용기 내에 차단부를 설치하고,
상기 차단부는 고정부 및 당해 고정부에 이접(離接) 가능한 가동부로 구성하고,
상기 가동부에 고전압 도체를 접속하고,
상기 가동부에는 상기 가동부를 투입 방향 및 차단 방향으로 옮기는 차단부측 절연 로드가 부착되고,
상기 차단부측 절연 로드는 상기 조작기 케이스 내에서 전동 액추에이터를 구성하는 가동자에 연결되며,
상기 밀봉 용기 내에는 콘덴서가 상기 차단부와 전기적으로 병렬로 접속되고,
상기 콘덴서에는 가동 접점이 전기적으로 접속되며,
상기 가동 접점에는 콘덴서측 절연 로드가 부착되고,
상기 차단부측 절연 로드 또는 상기 가동자는, 상기 조작기 케이스 내에 걸어맞춤부를 가지며,
상기 콘덴서측 절연 로드는 상기 조작기 케이스 내에서 상기 걸어맞춤부보다 상기 차단부로부터 먼 측에, 상기 걸어맞춤부와 걸어맞추는 피걸어맞춤부를 가지고,
상기 피걸어맞춤부를 상기 밀봉 용기의 조작기측 단부에 투입 스프링으로 연결한 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기.
제 1항에 있어서,
상기 가동자와, 상기 차단부측 절연 로드와, 상기 콘덴서측 절연 로드와, 상기 투입 스프링은, 각각 대략 평행하는 동작 축을 가지는 것을 특징으로 하는 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 전동 액추에이터는,
영구 자석 또는 자성 재료를 자기화 방향을 번갈아 반전시켜 복수개 늘어놓아 일체 형성한 가동자와,
상기 가동자를 상하로부터 끼워 넣어 배치한 제 1 자극 및 제 2 자극과, 상기 제 1 자극과 상기 제 2 자극을 연결하여 자속(磁束)의 경로를 형성하는 자성체와, 상기 제 1 자극과 상기 제 2 자극 각각에 감아 돌린 코일로 구성한 고정자와,
상기 고전압 도체를 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,
상기 전류 검출기에서 검출한 전류값에 따라 상기 코일에 공급하는 전류량을 변화시키는 제어 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기.
제 3항에 있어서,
상기 고정자의 1단위를 상기 가동자의 동작 방향으로 3의 정수배 배치하고,
상기 코일은 상기 서로 이웃하는 고정자의 1단위 마다, 120° 전기적 위상이 벗어난 배치이며, 상기 전동 액추에이터 각각의 코일에 삼상 교류를 흐르게 함으로써 삼상 리니어 모터로서의 동작을 실현 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 병렬 콘덴서가 있는 가스 차단기.