KR20160031643A

KR20160031643A - 가스절연 차단기

Info

Publication number: KR20160031643A
Application number: KR1020140121220A
Authority: KR
Inventors: 최인호
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-23
Also published as: KR101635418B1

Abstract

차단성능이 향상된 가스절연 차단기가 개시된다.
개시되는 가스절연 차단기는 고정접점; 상기 고정접점에 대향하여 배치되고, 이동되어 상기 고정접점에 전기적으로 연결 및 분리되는 가동접점; 상기 가동접점과 거동이 일치되도록 상기 가동접점에 구비되는 가동아크접점; 및 상기 가동아크접점에 연결 및 분리될 수 있도록 상기 고정접점에 구비되고, 상기 가동아크접점에서 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된 고정측 아크접점;을 포함한다.
이러한 가스절연 차단기에 의하면, 차단시에 고정측 아크접점이 가동아크접점으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하므로 절연거리가 증가되어, 차단성능이 향상되고, 제품의 규모가 축소될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

가스절연 차단기 {GAS ISOLATED CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 가스절연 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단성능이 향상된 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.

이와 같이 고장전류를 차단하는 장치인 가스차단기는 소호(消弧)를 위해 가스를 사용하는 것으로서, 두 접점 사이에서 발생하는 아크를 가스를 통해 소호하는 것이다.

이러한 가스차단기는 아크를 소호하는 방식에 따라 퍼퍼 소호방식(Puffer type), 로터리 아크 소호방식(Rotating type), 열팽창 소호방식(Thermal expansion type), 복합 소호방식(Hybrid extinction type) 등으로 분류되고, 통상적인 가스차단기에는 소호가스로 SF₆가 사용된다.

이 중에서 상기 퍼퍼 소호방식은 차단기가 고장전류의 차단을 수행할 경우, 외부 구동력을 이용하여 차단부내 압축실(퍼퍼실)의 소호가스를 압축하여 극간으로 불어주면서 아크를 소호하는 방식이다.

도 1은 종래의 기술에 의한 퍼퍼 소호방식이 적용된 가스절연 차단기가 투입된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 2은 도 1에 도시된 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기의 차단시 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 보면, 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 고정접점(10), 고정아크접점(20), 가동접점(30), 가동아크접점(40) 및 노즐(50)을 포함한다.

여기서, 상기 고정접점(10)은 위치가 고정된 도체로서, 후술할 가동아크접점(40)이 삽입 연결될 수 있는 내부공간을 구비한다.

상기 고정아크접점(20)은 상기 고정접점(10)의 내측에 구비되며, 상기 고정접점(10)에서 후술할 가동아크접점(40)을 향해 돌출된 봉 형상의 도체로 구성된다.

상기 가동접점(30)은 상기 고정접점(10)에 대향하도록 배치되며, 별도의 가동수단(미도시)에 의해 전후방향으로 왕복이동 가능하도록 구성된다. 이러한 가동접점(30)은 전진하여 고정접점(10)에 투입됨으로써 계통을 통전시킬 수 있고, 후퇴하여 고정접점(10)에서 분리됨으로써 계통을 차단시킬 수 있다.

이러한 가동접점(30)은 왕복이동 가능한 실린더부(31)와, 상기 실린더부(31)의 내부에 배치되며 위치가 고정된 피스톤부(32)와, 상기 피스톤부(32)와 실린더부(31) 사이에 형성되는 퍼퍼실(33)과, 상기 실린더부(31)의 전단에 형성되며 상기 퍼퍼실(33)과 연통되는 열팽창실(34)을 구비한다.

상기 가동아크접점(40)은 상기 가동접점(30)의 실린더부(31)의 선단부에 구비되어 가동접점(30)과 거동이 일치되는 부재로서, 상기 고정아크접점(20)이 삽입 연결될 수 있는 구조로 구성된다.

상기 노즐(50)은 유로가 열팽창실(34)과 연통되고, 분사구가 가동아크접점(40)의 선단부를 향하도록 구성된다.

이러한 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 차단시에 가동접점(30)의 실린더부(31)가 후퇴하여 고정접점(10)과 분리되고, 동시에, 고정아크접점(20)과 가동아크접점(40)도 서로 분리되게 된다.

이때, 실린더부(31)의 후퇴에 의해 퍼퍼실(33)의 체적이 감소되면, 퍼퍼실(33)에 충진되어 있던 절연가스가 열팽창실(34)로 유입된다.

또한, 열팽창실(34)로 유입된 절연가스는 노즐(50)을 통해 고정아크접점(20)과 가동아크접점(40) 사이로 분사되어, 고정아크접점(20)과 가동아크접점(40) 간에 발생하는 아크(Arc)를 소호시킨다.

여기서, 고정아크접점(20)과 가동아크접점(40)이 서로 분리될 때, 극간에 발생하는 아크로 인해 열가스가 발생하게 되고, 이러한 열가스는 극간 절연성능을 저감시키는 요인이 된다.

한편, 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 고정아크접점(20)의 위치가 고정되고 가동아크접점(40)만 이동하는 구조이므로, 고정아크접점(20)과 가동아크접점(40) 간의 절연거리가 충분히 확보되지 않으면, 열가스로 인해 절연파괴가 발생하게 되는 문제가 있다.

따라서, 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 극간 절연거리를 확보하기 위해 장치의 규모가 커지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 극간 절연거리를 증가시켜 절연성능이 향상되는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 고정접점; 상기 고정접점에 대향하여 배치되고, 이동되어 상기 고정접점에 전기적으로 연결 및 분리되는 가동접점; 상기 가동접점과 거동이 일치되도록 상기 가동접점에 구비되는 가동아크접점; 및 상기 가동아크접점에 연결 및 분리될 수 있도록 상기 고정접점에 구비되고, 상기 가동아크접점에서 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된 고정측 아크접점;을 포함하는 가스절연 차단기를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 고정측 아크접점은 상기 고정접점의 내측에 구비되며, 상기 가동아크접점 방향으로 형성된 개구를 구비하는 고정실린더; 및 상기 고정실린더의 내부에 삽입 배치되어 상기 고정실린더의 내부를 따라 왕복이동 가능한 가동피스톤부와, 상기 개구를 관통하여 돌출되도록 상기 가동피스톤부에서 연장되는 접점로드부를 포함하는 피스톤접점;을 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 접점로드부에는 선단부에서 상기 가동피스톤부까지 형성된 내부 가스 유로와, 상기 내부 가스 유로를 상기 고정실린더의 내부 공간과 연통시키는 가습 유입구가 구비될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 가스 유입구는 상기 가동피스톤부와 상기 개구 사이에 구비될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 고정실린더는 상기 가동피스톤부와 상기 개구 사이에 가스 유입공간을 구비할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 고정실린더는 외부에서 상기 가스 유입공간으로 기체를 유입시키는 체크밸브를 구비할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 고정측 아크접점은 상기 고정실린더의 내부에 구비되어 상기 가동피스톤부를 상기 개구 방향으로 탄성가압하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차단시에 고정측 아크접점이 가동아크접점으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하므로 절연거리가 증가되어, 차단성능이 향상되고, 제품의 규모가 축소될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기의 투입시 상태를 나타내는 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 차단시 상태를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 투입시 상태를 나타내는 측단면도.
도 4는 도 3에 도시된 가스절연 차단기의 차단시 상태를 나타내는 측단면도.

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 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기에 대해서 살펴본다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정접점(110), 가동접점(120), 가동아크접점(130), 고정측 아크접점(200) 및 노즐(150)을 포함할 수 있다.

상기 고정접점(110)은 전체적으로 원통형상으로 이루어진 도체로서, 후술할 가동접점(120)이 선단부에 삽입될 수 있도록 구성된다. 이러한 고정접점(110)은 후술할 가동접점(120)이 내측에 투입되어 가동접점(120)과 함께 통전경로를 구성할 수 있다.

상기 가동접점(120)은 고정접점(110)에 대향하여 배치되고, 이동되어 고정접점(110)에 전기적으로 연결 및 분리될 수 있다.

일 실시예에서, 가동접점(120)은 내부에 열팽창실(124)과 퍼퍼실(123)을 구비하는 실린더부(121)와, 상기 실린더부(121)의 내측에 배치되어 상기 퍼퍼실(123) 내에 수용된 가스를 열팽창실(124)로 분사시킬 수 있는 피스톤부(122)를 구비할 수 있다.

이러한 가동접점(120)은 투입시에 실린더부(121)가 고정접점(110)으로 투입되어 고정접점(110)과 함께 통전경로를 구성할 수 있고, 차단시에 실린더부(121)가 고정접점(110)에서 분리되어 전류를 차단할 수 있다.

그리고, 실린더부(121)의 투입 및 차단 동작시에 피스톤부(122)는 고정된다. 이를 통해, 차단 동작시 실린더가 후퇴하고 피스톤부(122)의 위치가 고정되므로, 퍼퍼실(123)의 체적이 감소되어 퍼퍼실(123)에 수용된 가스가 열팽창실(124)로 유입될 수 있게 된다.

상기 가동아크접점(130)은 가동접점(120)에 구비되어, 투입시에는 고정측 아크접점(200)에 연결되고, 차단시에는 고정측 아크접점(200)에서 분리되며, 차단기의 투입 및 차단 동작시에 극간에서 발생하는 아크가 이동하는 경로를 구성한다.

일 실시예에서, 가동아크접점(130)은 가동접점(120)의 실린더부(121)의 전단에 구비되어 실린더부(121)와 거동이 일치될 수 있다.

이러한 가동아크접점(130)은 전단에 후술할 고정측 아크접점(200)의 접점로드부(224)의 선단부가 삽입될 수 있는 삽입구를 구비할 수 있으며, 가동접점(120)의 동작에 따라 왕복 이동하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 고정측 아크접점(200)에 연결 및 분리될 수 있다.

상기 고정측 아크접점(200)은 고정접점(110)의 내측 공간에 구비되는 도체로서, 차단기의 투입 및 차단 동작시 접점에서 발생하는 아크가 이동하는 경로를 구성한다.

이러한 고정측 아크접점(200)은 투입 및 차단 동작시에 가동아크접점(130)에 연결 및 분리될 수 있으며, 가동아크접점(130)에서 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된다.

즉, 고정측 아크접점(200)은 접점부가 가동아크접점(130)에 대향하는 방향으로 후퇴될 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 고정측 아크접점(200)은 고정실린더(210) 및 피스톤접점(220)을 포함할 수 있다.

상기 고정실린더(210)는 내부에 후술할 피스톤접점(220)의 가동피스톤부(222)가 삽입되는 실린더형태의 부재로서, 고정접점(110)의 내측에 구비되며, 가동아크접점(130) 방향으로 형성된 개구(214)를 구비할 수 있다.

상기 피스톤접점(220)은 고정실린더(210)의 내부에 삽입 배치되어 고정실린더(210)의 내부를 따라 왕복이동 가능한 가동피스톤부(222)와, 상기 가동피스톤부(222)에서 고정실린더(210)의 전방으로 연장형성되어 개구(214)를 관통하여 돌출되는 접점로드부(224)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가동피스톤부(222)는 고정실린더(210)의 내부에 충진되는 유체의 압력에 의해 이동 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 접점로드부(224)는 내부 가스 유로(226)와 가습 유입구를 구비할 수 있다.

상기 내부 가스 유로(226)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 접점로드부(224)의 몸체 내부에 접점로드부(224)의 길이방향을 따라 형성되는 공간으로서, 접점로드부(224)의 선단부에서 가동피스톤부(222)까지 형성될 수 있다.

여기서, 접점로드부(224)와 가동아크접점(130) 사이에 생성되는 열가스가 상기 내부 가스 유로(226)로 유입될 수 있도록, 접점로드부(224)는 내부 가스 유로(226)의 전단이 개방되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 가스 유입구(228)는 내부 가스 유로(226)를 고정실린더(210)의 내부 공간과 연통시키는 통로를 구성할 수 있다. 이러한 가스 유입구(228)는 내부 가스 유로(226)를 통해 유입된 기체가 고정실린더(210) 내부로 유입되는 통로를 구성할 수 있다.

일 실시예에서, 가스 유입구(228)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 가동피스톤부(222)와 개구(214) 사이에 구비될 수 있다.

이를 통해, 차단시 가동아크접점(130)과 접점로드부(224) 사이에서 발생한 열가스는 내부 가스 유로(226)로 유입된 후 가스 유입구(228)를 통해 가동피스톤부(222)와 개구(214) 사이의 공간으로 주입되어 가동피스톤부(222)를 이동시킬 수 있다.

이때, 가동피스톤부(222)와 개구(214) 사이에 열가스가 주입될 수 있는 공간을 확보하기 위해, 일 실시예에서, 고정실린더(210)는 가동피스톤부(222)와 개구(214) 사이에 가스 유입공간(212)을 구비할 수 있다.

이러한 가스 유입공간(212)은 가동피스톤부(222)가 최전방으로 전진한 위치에서도 고정실린더(210)의 개구(214)측 내벽에 밀착되지 않고 내벽으로부터 이격되도록 구성되어 형성될 수 있다.

이를 위해, 일 실시예에서, 고정실린더(210)는 내부에 가동피스톤부(222)의 위치를 제한하는 단턱(216)을 구비할 수 있다.

상기 단턱(216)은 고정실린더(210)의 내측으로 돌출되어, 가동피스톤부(222)가 걸리도록 구성될 수 있다.

한편, 일 실시예에서, 고정실린더(210)는 가스 유입공간(212) 측에 체크밸브(230)를 구비할 수 있다.

상기 체크밸브(230)는 고정실린더(210) 외부의 기체가 가스 유입공간(212)으로 유입되는 방향으로는 개방되고, 가스 유입공간(212) 내부의 기체가 고정실린더(210)의 외부로 배출되는 방향으로는 폐쇄될 수 있다.

또한, 체크밸브(230)는 사용자의 조작에 의해 개방여부가 결정될 수 있는 타입으로 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 체크밸브(230)는 열가스가 가스 유입공간(212)으로 유입되어 가동피스톤부(222)가 이동하게 되는 경우, 고정실린더(210)의 외부 기체가 가스 유입공간(212)으로 유입될 수 있도록 하여, 가동피스톤부(222)를 이동시키기 위한 기체의 압력을 보강할 수 있다.

이때, 체크밸브(230)는 가스 유입공간(212) 내부의 기체가 고정실린더(210)의 외부로 유출되는 방향으로는 폐쇄되므로, 가스 유입공간(212)으로 유입되어 가동피스톤부(222)를 이동시키는 열가스의 압력을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)의 투입 동작시에 사용자는 체크밸브(230)를 양방향 모두 폐쇄시켜서 고정실린더(210) 외부의 기체가 가스 유입공간(212)으로 유입되지 않도록 함으로써, 피스톤접점(220)이 후퇴되지 않도록 피스톤접점(220)의 위치를 고정시킬 수도 있다.

한편, 일 실시예에서, 고정측 아크접점(200)은 고정실린더(210)의 내부에 가동피스톤부(222)를 개구(214) 방향으로 탄성가압하는 탄성부재(240)를 포함할 수 있다.

일 예로, 탄성부재(240)는 일단이 가동피스톤부(222)에 연결되고 타단이 고정실린더(210)의 내벽에 지지되는 압축스프링으로 구성될 수 있다.

이러한 탄성부재(240)는 가스 유입공간(212) 내부에 유입된 열가스의 압력이 해제되는 경우 가동피스톤부(222)와 접점로드부(224)를 원위치 시킬 수 있고, 차단기의 투입 동작시에 피스톤접점(220)이 후퇴되지 않도록 피스톤접점(220)의 위치를 고정시키는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 상기 노즐(150)은 가동아크접점(130)의 선단부에 구비되어, 열팽창실(124)에 수용된 가스를 가동아크접점(130)과 접점로드부(224) 사이(아크가 발생하는 부분)로 분사시킬 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 노즐(150)은 가동아크접점(130)의 둘레를 감싸는 원통형태의 이너노즐(151)과, 상기 이너노즐(151)과의 사이에 간격을 가지고 이너노즐(151)을 감싸도록 구성된 메인노즐(152)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 이너노즐(151)과 메인노즐(152) 사이의 간격은 노즐(150)에서 유체가 분사되는 경로인 분사유로(153)에 해당한다.

이너노즐(151)과 메인노즐(152)은 분사유로(153)의 배출단이 가동아크접점(130)의 선단부를 향하도록 구성되고, 유입단이 실린더부(121)의 열팽창실(124)에 연통되도록 구성된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)의 차단 동작에 대해서 살펴본다.

차단기의 차단시에 가동접점(120) 및 가동아크접점(130)이 후퇴하여 고정접점(110)과 고정측 아크접점(200)에서 분리되면, 극간에 아크가 발생하게 된다.

이때, 극간에 발생한 아크로 인해 가동아크접점(130)과 접점로드부(224) 주위에는 고압의 열가스가 발생하게 되고, 이러한 열가스 중의 일부는 접점로드부(224)의 내부 가스 유로(226)를 따라 유동한 후 가스 유입구(228)를 통해 가스 유입공간(212)으로 유입될 수 있다.

가동피스톤부(222)는 가스 유입공간(212)으로 유입된 열가스의 압력에 의해 후퇴하게 되며, 이로 인해, 접점로드부(224)가 가동아크접점(130)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 된다.

한편, 차단기의 투입시에 가스 유입공간(212)에 유입된 열가스는 내부 가스 유로(226)를 통해 외부로 모두 배출되므로, 가스 유입공간(212)의 압력이 낮아지고 탄성부재(240)의 탄성복원력으로 인해 피스톤접점(220)은 고정실린더(210)의 전방에 원위치되게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 차단시에 고정측 아크접점(200)이 가동아크접점(130)으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하므로 절연거리가 증가되어, 차단성능이 향상되고, 제품의 규모가 축소될 수 있다는 장점을 가진다.

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: 고정접점
120: 가동접점 121: 실린더부
122: 피스톤부 123: 퍼퍼실
124: 열팽창실 130: 가동아크접점
150: 노즐 151: 이너노즐
152: 메인노즐 153: 분사유로
200: 고정측 아크접점 210: 고정실린더
212: 가스 유입공간 214: 개구
216: 단턱 220: 피스톤접점
222: 가동피스톤부 224: 접점로드부
226: 내부 가스 유로 228: 가스 유입구
230: 체크밸브 240: 탄성부재

Claims

고정접점;
상기 고정접점에 대향하여 배치되고, 이동되어 상기 고정접점에 전기적으로 연결 및 분리되는 가동접점;
상기 가동접점과 거동이 일치되도록 상기 가동접점에 구비되는 가동아크접점; 및
상기 가동아크접점에 연결 및 분리될 수 있도록 상기 고정접점에 구비되고, 상기 가동아크접점에서 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된 고정측 아크접점;
을 포함하는 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 고정측 아크접점은,
상기 고정접점의 내측에 구비되며, 상기 가동아크접점 방향으로 형성된 개구를 구비하는 고정실린더; 및
상기 고정실린더의 내부에 삽입 배치되어 상기 고정실린더의 내부를 따라 왕복이동 가능한 가동피스톤부와, 상기 개구를 관통하여 돌출되도록 상기 가동피스톤부에서 연장되는 접점로드부를 포함하는 피스톤접점;
을 포함하는 가스절연 차단기.
제2항에 있어서,
상기 접점로드부에는 선단부에서 상기 가동피스톤부까지 형성된 내부 가스 유로와, 상기 내부 가스 유로를 상기 고정실린더의 내부 공간과 연통시키는 가습 유입구가 구비된 가스절연 차단기.
제3항에 있어서,
상기 가스 유입구는 상기 가동피스톤부와 상기 개구 사이에 구비된 가스절연 차단기.
제2항에 있어서,
상기 고정실린더는 상기 가동피스톤부와 상기 개구 사이에 가스 유입공간을 구비하는 가스절연 차단기.
제5항에 있어서,
상기 고정실린더는 외부에서 상기 가스 유입공간으로 기체를 유입시키는 체크밸브를 구비하는 가스절연 차단기.
제2항에 있어서,
상기 고정측 아크접점은 상기 고정실린더의 내부에 구비되어 상기 가동피스톤부를 상기 개구 방향으로 탄성가압하는 탄성부재를 더 포함하는 가스절연 차단기.