KR20150134477A

KR20150134477A - 가스절연 차단기

Info

Publication number: KR20150134477A
Application number: KR1020140060930A
Authority: KR
Inventors: 정이식
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-02
Also published as: KR101605137B1

Abstract

차단 및 투입 동작시에 발생하는 열가스에 의해 부품이 파손되는 것이 방지되는 가스절연 차단기가 개시된다.
개시되는 가스절연 차단기는 열팽창실을 구비하는 가동접점과, 내측에 고정아크접점을 구비하는 고정접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 고정아크접점이 삽입되는 삽입구를 형성하는 복수의 연결팁을 포함하는 가동아크접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 가동아크접점을 감싸도록 구성되고 상기 열팽창실에 연결된 노즐을 포함하는 가스절연 차단기에 있어서, 상기 삽입구에 상기 고정아크접점이 삽입된 경우에, 상기 가동아크접점과 상기 노즐 사이로 유체의 유입이 방지되도록 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 서로 밀착되게 구성된다.
이러한 가스절연 차단기에 의하면, 열가스에 의한 부품 파손이 방지되어, 장치의 차단성능이 저하되는 정도가 현저하게 감소된다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

가스절연 차단기 {GAS INSULATED CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 가스절연 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단 및 투입 동작시에 발생하는 열가스에 의해 부품이 파손되는 것이 방지되는 가스절연 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 차단기는 송,변전 계통이나 전기회로에 있어서 부하를 개폐하거나 접지 및 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단하는 기기를 말한다.

이러한 가스절연 차단기는 아크(Arc)소호매질에 따라 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker), 오일차단기(OCB: Oil Circuit Breaker), 가스차단기(GCB: Gas Circuit Breaker) 등으로 분류된다.

그리고, 가스절연 차단기는 압력용기 내에 설치되는 절연물과, 상기 절연물의 내부에 주접점과 아크접점을 갖는 가동접점 및 고정 접점 등이 구비된다. 여기서, 가동접점과 고정접점의 주접점과 아크접점 간의 접점위치서 발생되는 아크를 소호시키게 된다.

이러한 차단기는 전류개폐설비에서 가장 핵심적인 기기로서, 차단성능이 가장 중요한 기능이며, 차단기의 차단성능을 결정하는데는 여러 가지 조건 및 변수가 있다.

특히, 가동아크접점은 차단 동작시 차단성능에 직접적으로 영향을 주는 핵심 부품으로서 차단 동작시 발생하는 아크에 견디면서 수십회의 정격 차단전류를 견딜 수 있어야 한다.

그러나, 차단기의 차단 및 투입 동작시 발생한 아크에 의해 차단기의 접점에는 열가스가 발생하게 되고, 이러한 열가스는 차단기 내의 접점 및 금속류 부품을 용융시켜 차단기의 차단성능을 저하시키는 원인이 된다.

따라서, 차단기의 차단성능을 유지하기 위해서는 열가스에 의한 용삭이 방지될 수 있는 차단기가 필요한 실정이다.

한편, 일반적으로 복합소호형 가스절연 차단기는 가동아크접점을 구성하는 복수의 연결팁과, 상기 연결팁의 외면을 감싸도록 구성된 노즐 간에 간격이 형성된다.

이러한 간격은 고정아크접점이 복수의 연결팁이 형성하는 삽입구에 투입되는 경우 연결팁과 고정아크접점이 압박결합되게 하기 위해 복수의 연결팁이 반경방향으로 소정각도로 휘어지며 삽입구가 확장될 수 있도록 하기 위해 확보되는 공간에 해당한다.

그러나, 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 연결팁과 노즐 간의 간격이 넓게 형성되므로, 열가스가 연결팁과 노즐 사이의 공간으로 유입되어, 금속재질인 연결팁을 용삭시키는 문제가 있다.

특히, 연결팁의 끝단에 용접결합된 아크메탈(예를 들어, 텅스텐)과 연결팁 간의 용접부위가 용삭되어 연결팁에서 아크메탈이 분리되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 열가스에 의한 부품파손이 방지되는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 열팽창실을 구비하는 가동접점과, 내측에 고정아크접점을 구비하는 고정접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 고정아크접점이 삽입되는 삽입구를 형성하는 복수의 연결팁을 포함하는 가동아크접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 가동아크접점을 감싸도록 구성되고 상기 열팽창실에 연결된 노즐을 포함하는 가스절연 차단기에 있어서, 상기 삽입구에 상기 고정아크접점이 삽입된 경우에, 상기 가동아크접점과 상기 노즐 사이로 유체의 유입이 방지되도록 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 서로 밀착되게 구성되는 가스절연 차단기를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 삽입구는 직경이 상기 고정아크접점의 외경보다 제1 직경차이만큼 작게 형성되고, 상기 가동아크접점은 외경이 상기 노즐의 내경보다 제2 직경차이만큼 작게 형성되며, 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 제1 직경차이와 상기 제2 직경차이가 서로 동일하도록 구성될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 노즐은 유체를 상기 가동아크접점의 선단부로 분사시키기 위해 상기 가동아크접점의 전단의 형상에 대응하여 내측으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 구비하고, 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 가동아크접점의 전단과 상기 돌출부의 상기 가동아크접점의 전단에 대향하는 대향부가 서로 소정의 이격거리를 가지도록 구성되고, 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 이격거리가 상기 제1 직경차이의 1/2이 되도록 구성될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 가동아크접점은 상기 복수의 연결팁의 몸체가 상기 가동아크접점의 반경방향으로 휘어지며 상기 삽입구의 직경이 확장될 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 가동아크접점은 상기 연결팁의 전단에 구비되는 아크메탈부를 포함할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 열가스에 의한 부품 파손이 방지되어, 장치의 차단성능이 저하되는 정도가 현저하게 감소된다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 'B'부분의 확대도.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 'B'부분의 확대도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 가동접점(110), 고정접점(120), 고정아크접점(130), 가동아크접점(140) 및 노즐(150)을 포함할 수 있다.

상기 가동접점(110)은 내부에 열팽창실(113)과 퍼퍼실(114)을 구비하는 실린더부(111)와, 상기 실린더부(111)의 내측에 배치되어 상기 퍼퍼실(114) 내에 수용된 가스를 열팽창실(113)로 분사시킬 수 있는 피스톤부(112)를 구비할 수 있다.

이러한 구성을 가지는 가동접점(110)은 투입 동작시 실린더부(111)가 후술할 고정접점(120)으로 투입되어 고정접점(120)과 함께 통전경로를 구성할 수 있고, 차단 동작시 실린더부(111)가 고정접점(120)에서 분리되어 전류를 차단할 수 있다.

그리고, 실린더부(111)의 투입 및 차단 동작시에 피스톤부(112)는 고정된다. 이르르 통해, 차단 동작시 실린더가 후퇴하고 피스톤부(112)의 위치가 고정되므로, 퍼퍼실(114)의 체적이 감소되어 퍼퍼실(114)에 수용된 가스가 열팽창실(113)로 분사될 수 있게 된다.

상기 고정접점(120)은 전체적으로 원통형상으로 구성될 수 있으며, 상기 가동접점(110)이 선단부에 삽입될 수 있는 도체로서, 가동접점(110)이 내측에 투입되어 가동접점(110)과 함께 통전경로를 구성할 수 있다.

상기 고정아크접점(130)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 고정접점(120)의 내측 공간에 구비되는 도체로서, 차단기의 투입 및 차단 동작시 점접에서 발생하는 아크가 이동하는 경로를 구성한다.

일 실시예에서, 고정아크접점(130)은 고정접점(120)의 내측 공간 중앙부에 고정접점(120)의 길이방향을 따라 나란히 배치되는 바 형상의 도체로 구성될 수 있다.

상기 가동아크접점(140)은 가동접점(110)에 구비되어 투입 동작시에는 고정아크접점(130)과 연결되고 차단 동작시에는 고정아크접점(130)에서 분리되며, 차단기의 투입 및 차단 동작시에 접점에서 발생하는 아크가 이동하는 경로를 구성한다.

일 실시예에서, 가동아크접점(140)은 가동접점(110)의 실린더부(111)의 전단에 구비되어 가동접점(110)과 거동이 일치될 수 있다.

이러한 가동아크점점은 고정아크접점(130)의 선단부가 삽입되는 삽입구를 형성할 수 있으며, 가동접점(110)의 동작에 따라 왕복 이동하여 고정아크접점(130)의 선단부에 연결 및 분리될 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 가동아크접점(140)은 도 1 및 도 2에 도신된 바와 같이 원형으로 배치되어 상기 삽입구를 형성하는 복수의 연결팁(142)과, 상기 연결팁(142)의 전단에 구비되는 아크메탈부(144)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 연결팁(142) 각각은 서로 소정간격 이격되어 원형으로 배치됨으로써, 전체적으로 원통형상을 구성할 수 있다. 일 예로, 연결팁(142)은 구리(Cu)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 연결팁(142)은 고정아크접점(130)이 삽입구에 삽입되는 경우에 몸체가 가동아크접점(140)의 반경방향으로 휘어지며 삽입구의 직경을 확장시킬 수 있다.

또한, 상기 아크메탈부(144)는 연결팁(142)의 전단에 구비되는 도체로서, 아크 전도성이 뛰어난 금속재질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 아크메탈부(144)는 텅스텐으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에서, 아크메탈부(144)는 고정아크접점(130)과 안정적인 접점을 확보하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 연결팁(142) 각각의 전단에서 가동아크접점(140)의 중심방향으로 볼록하게 돌출된 형상으로 구성될 수 있다.

한편, 아크메탈부(144)와 연결팁(142)은 서로 용접결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 접합방법을 통해 결합될 수 있다는 것은 자명하다.

그리고, 삽입구는 고정아크접점(130)이 삽입될 수 있는 공간을 의미하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)의 구조에서 상기 삽입구는 복수의 아크메탈부(144)가 형성하는 중공에 해당하며, 삽입구의 직경은 복수의 아크메탈부(144)가 형성하는 중공의 직경에 해당한다.

상기 노즐(150)은 가동아크접점(140)의 선단부에 구비되어 열팽창실(113)에 수용된 가스를 가동아크접점(140)과 고정아크접점(130) 사이(아크가 발생하는 부분)로 분사시킬 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 노즐(150)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 가동아크접점(140)의 둘레를 감싸는 원통형태의 이너노즐(151)과, 상기 이너노즐(151)과의 사이에 간격을 가지고 이너노즐(151)을 감싸도록 구성된 메인노즐(154)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 이너노즐(151)과 메인노즐(154) 사이의 간격은 분사유로(156)에 해당하며, 이너노즐(151)과 메인노즐(154)은 분사유로(156)의 배출단이 가동아크접점(140)의 선단부를 향하도록 구성되고, 유입단이 실린더부(111)의 열팽창실(113)에 연통되도록 구성된다.

이와 같은 노즐(150)은 차단 동작시 퍼퍼실(114)에서 열팽창실(113)로 분사된 절연가스가 고정아크접점(130)과 가동아크접점(140) 사이로 분사되는 경로와 차단 및 투입 동작시에 아크로 인한 열가스가 열팽창실(113)로 유입되는 경로를 구성할 수 있다.

한편, 일 실시예에서, 노즐(150)은 분사시키는 유체를 가동아크접점(140)의 선단부로 분사시킬 수 있도록 아크메탈부(144) 전단의 형상에 대응하여 내측으로 볼록하게 돌출된 돌출부(152)를 구비할 수 있다.

즉, 상기 돌출부(152)는 도 1 및 도 2에 도시되 바와 같이 분사유로(156)가 가동아크접점(140)의 선단부를 향하여 구부러지게 형성되도록 이너노즐(151)의 전단이 가동아크접점(140) 방향으로 볼록하게 돌출된 부분을 의미한다.

한편, 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)에서, 삽입구에 고정아크접점(130)이 삽입된 경우에 가동아크접점(140)과 이너노즐(151) 사이로 유체(예를 들어, 열가스)의 유입이 방지되도록 가동아크접점(140)과 이너노즐(151)은 서로 밀착되게 구성된다.

이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 삽입구의 직경이 고정아크접점(130)의 외경보다 제1 직경차이(2×T₁)만큼 작게 형성되고, 복수의 연결팁(142)이 형성하는 가동아크접점(140)의 외경이 이너노즐(151)의 내경보다 제2 직경차이(2×T₂)만큼 작게 형성된 경우, 가동아크접점(140)과 노즐(150)은 상기 제1 직경차이(2×T₁)와 상기 제2 직경차이(2×T₂)가 서로 동일한 크기가 되도록 구성될 수 있다.

이를 통해, 가동아크접점(140)의 삽입구에 고정아크접점(130)이 삽입되는 경우, 연결팁(142)이 고정아크접점(130)을 수용하기 위해 반경방향으로 휘어지면 연결팁(142)의 외측면이 이너노즐(151)의 내측면에 밀착될 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정아크접점(130)을 수용하기 위해 연결팁(142)이 변형되는 크기만큼만 이너노즐(151)과 연결팁(142) 간에 간격을 형성함으로써, 고정아크접점(130)이 가동아크접점(140)에 안정적으로 삽입되되 연결팁(142)과 이너노즐(151) 사이에 열가스가 유입될 수 있는 공간을 제거하여, 고정아크접점(130)의 내측면과 외측면이 열가스에 노출되어 용삭되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 일 실시예에서, 가동아크접점(140)과 노즐(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 가동아크접점(140)의 전단과 돌출부(152)에서 가동아크접점(140)의 전단에 대향하는 대향부 가 서로 소정의 이격거리(T₃)를 가지도록 구성된다.

이러한 이격거리(T₃)는 전술한 바와 같이 고정아크접점(130)이 삽입구에 삽입되는 경우 연결팁(142)이 휘어질 수 있도록 확보되는 공간에 해당한다.

여기서, 가동아크접점(140)과 노즐(150)은 상기 이격거리(T₃)가 제1 직경차이(2×T₁)의 1/2 크기가 되도록 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 가동아크접점(140), 고정아크접점(130) 및 노즐(150)이 상기 제1 직경차이(2×T₁), 제2 직경차이(2×T₂) 및 이격거리(T₃)가 T₁ = T₂ = T₃ 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.

이러한 경우, 가동아크접점(140)의 삽입구에 고정아크접점(130)의 삽입되면, 가동아크접점(140)의 전단과 이너노즐(151) 사이의 공간도 서로 밀착될 수 있기 때문에, 열가스에 노출되는 가동아크접점(140)의 면적을 더울 줄일 수 있다는 장점이 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 투입 동작시 가동아크접점(140)의 변형 정도를 고려하여 가동아크접점(140)과 노즐(150) 사이의 공간을 최소화하여, 열가스에 노출되는 가동아크접점(140)의 면적을 현저히 줄임으로써, 가동아크접점(140)이 열가스에 의해 용삭되는 것이 방지되고, 결과적으로, 장치의 차단성능이 저하되는 정도가 현저하게 감소된다는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

100: 가스절연 차단기 110: 가동접점
111: 실린더부 112: 피스톤부
113: 열팽창실 114: 퍼퍼(Puffer)실
120: 고정접점 130: 고정아크접점
140: 가동아크접점 142: 연결팁
144: 아크메탈부 150: 노즐
151: 이너노즐 152: 돌출부
154: 메인노즐 156: 분사유로

Claims

열팽창실을 구비하는 가동접점과, 내측에 고정아크접점을 구비하는 고정접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 고정아크접점이 삽입되는 삽입구를 형성하는 복수의 연결팁을 포함하는 가동아크접점과, 상기 가동접점에 구비되며 상기 가동아크접점을 감싸도록 구성되고 상기 열팽창실에 연결된 노즐을 포함하는 가스절연 차단기에 있어서,
상기 삽입구에 상기 고정아크접점이 삽입된 경우에, 상기 가동아크접점과 상기 노즐 사이로 유체의 유입이 방지되도록 상기 가동아크접점과 상기 노즐은 서로 밀착되게 구성되는 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 삽입구는 직경이 상기 고정아크접점의 외경보다 제1 직경차이만큼 작게 형성되고,
상기 가동아크접점은 외경이 상기 노즐의 내경보다 제2 직경차이만큼 작게 형성되며,
상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 제1 직경차이와 상기 제2 직경차이가 서로 동일하도록 구성된 가스절연 차단기.
제2항에 있어서,
상기 노즐은 유체를 상기 가동아크접점의 선단부로 분사시키기 위해 상기 가동아크접점의 전단의 형상에 대응하여 내측으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 구비하고,
상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 가동아크접점의 전단과 상기 돌출부의 상기 가동아크접점의 전단에 대향하는 대향부가 서로 소정의 이격거리를 가지도록 구성되고,
상기 가동아크접점과 상기 노즐은 상기 이격거리가 상기 제1 직경차이의 1/2이 되도록 구성된 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 가동아크접점은 상기 복수의 연결팁의 몸체가 상기 가동아크접점의 반경방향으로 휘어지며 상기 삽입구의 직경이 확장될 수 있도록 구성된 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 가동아크접점은 상기 연결팁의 전단에 구비되는 아크메탈부를 포함하는 가스절연 차단기.