KR20160040903A - 가스절연개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GIS의 접지스위치 개폐기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 싱글 기어 및 이중 관통 랙 기어의 구동장치로 이루어져 구조가 컴팩트하고 작동의 일관성이 유지되는 GIS의 접지스위치 개폐기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치는 상부에는 접지스위치가 설치되고, 우측에는 단로기가 설치되는 탱크를 포함하는 가스절연개폐장치에 있어서, 상기 탱크의 내부에 설치되는 하우징; 상기 하우징에 수평으로 관통하여 설치되는 절연구동축; 상기 절연구동축의 일단에 결합되어 상기 하우징에 내장되는 구동기어; 상기 하우징에 수직으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 접지스위치에 접속 또는 분리되는 수직가동도체; 상기 수직가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 상하이동하는 수직랙; 상기 하우징에 수평으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 단로기에 접속 또는 분리되는 수평가동도체; 및 상기 수평가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 좌우이동하는 수평랙;을 포함하여 구성된다.

Description

가스절연개폐장치 {Gas Insulated Switchgear}

본 발명은 가스절연개페장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단로기/접지스위치 유닛(DS/ES unit)에 단일 기어와 이중 랙을 이용한 구조를 채용하여 크기가 컴팩트하고 절연성능이 향상되는 가스절연개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연개폐장치(Gas Insulated Swichgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐할 때 또는 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.

이러한 가스절연개폐장치(GIS)는 일반적으로 고압전원으로부터 수전하는 부싱(Bushing Unit), 가스회로차단기(Gas Circuit Breaker, CB), 단로기(Disconnector Switch) 접지스위치(Earthing Switch), 가동부, 제어부 등으로 구성되어 있다.

여기서, 접지스위치(Earthing Switch)는 차단기 양단에 설치되어 보수 점검 시 수동으로 주회로를 접지하는 역할을 하며, 기기 보수나 점검시 도체에 잔류되어 있는 전류를 제거하는 기기이다. 단로기(Disconnector)는 기기 점검시 부하전류를 제거한 후 회로를 격리하도록 하기 위한 장치이다.

도 1에 종래기술에 따른 가스절연개폐장치의 단로기/접지스위치(DS/ES)의 단면도가 도시되어 있다. 종래기술에 따른 가스절연개폐장치는 지지도체(3)에 하우징(8)이 고정되어 있으며, 하우징(8)에는 절연회전축(1), 가동도체(2), 기어(4) 등이 설치된다. 즉, 하우징(8)에는 외부로부터 구동력을 받아 회전하는 절연회전축(1), 절연회전축(1)의 단부에 결합되는 기어(4), 수평이동하면서 단로기(6) 또는 접지스위치(7)에 접촉하거나 분리되는 가동도체(2)가 설치되어 있다. 절연회전축(1)이 회전하면 기어(4)가 따라서 회전하게 되고 기어(4)에 맞물려 있는 랙(5)이 직선 운동을 함에 따라 랙(5)에 결합되어 있는 가동도체(2)가 움직이도록 되어 있다. 기어(4)가 정방향으로 회전하면 랙(5)이 오른쪽으로 이동함에 따라 가동도체(2)는 접지스위치(7)로부터 분리된 후 단로기(6)에 접속되고, 기어(4)가 역방향으로 회전하면 랙(5)이 왼쪽으로 이동함에 따라 가동도체(2)는 단로기(6)로부터 분리된 후 접지스위치(7)에 접속된다.

그런데, 종래기술에 따른 가스절연개폐장치는 직선형으로 형성된 DS/ES 구조에 의해 절연회전축(1) 및 기어(4)의 회전량이 많이 소요되게 되며 접속 또는 분리에 소요되는 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다. 또한, 직선형으로 길게 형성되는 가동도체(2)는 공간을 많이 점유하게 되어 소형화에 난점이 있으며, 전계강도가 높아 절연성능에도 악영향을 미치게 된다.

본 발명과 관련한 선행기술로 대한민국 공개특허 제10-2012-0125910호 '섹터기어 및 이를 포함하는 개폐장치'를 참조할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 단로기/접지스위치 유닛(DS/ES unit)에 단일 기어와 이중 랙을 이용한 구조를 채용하여 크기가 컴팩트하고 절연성능이 향상되는 가스절연개폐장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치는 상부에는 접지스위치가 설치되고, 우측에는 단로기가 설치되는 탱크를 포함하는 가스절연개폐장치에 있어서, 상기 탱크의 내부에 설치되는 하우징; 상기 하우징에 수평으로 관통하여 설치되는 절연구동축; 상기 절연구동축의 일단에 결합되어 상기 하우징에 내장되는 구동기어; 상기 하우징에 수직으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 접지스위치에 접속 또는 분리되는 수직가동도체; 상기 수직가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 상하이동하는 수직랙; 상기 하우징에 수평으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 단로기에 접속 또는 분리되는 수평가동도체; 및 상기 수평가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 좌우이동하는 수평랙;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 하우징에는 상기 수직가동도체가 삽입될 수 있는 수직관통홀과 상기 수평가동도체가 삽입될 수 있는 수평관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관통홀과 상기 수평관통홀은 서로 교차하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직가동동체는 상기 수평가동도체의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직랙은 상기 수직가동도체의 하부에 돌출하여 연장 형성되는 연장부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평가동도체에는 슬라이딩홀이 형성되어 상기 구동기어가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평가동도체에는 길이방향을 따라 상하로 관통되는 수직랙 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 수평랙에는 장공이 형성되어 상기 장공에 상기 수직랙이 삽입될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에 의하면 가스절연개폐장치의 단로기/접지스위치 유닛에 있어서 단일 기어와 이중 랙 구조를 채용함에 따라서 구동기어의 회전량을 감소시켜 개폐시간을 짧게 되는 효과가 있다.

또한, 구조가 컴팩트하여 점유공간이 감소되는 효과가 있다.

더불어, 가동도체의 크기가 감소하면서 전계강도가 감소하여 절연성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가스절연개폐장치의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 정단면도로서 단로기가 접속된 상태이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 정단면도로서 접지스위치가 접속된 상태이다.

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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 정단면도로서 단로기가 접속된 상태이고, 도 3은 도 2의 평단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 정단면도로서 접지스위치가 접속된 상태이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치는 상부에는 접지스위치(11)가 설치되고, 우측에는 단로기(12)가 설치되는 탱크(10)를 포함하는 가스절연개폐장치에 있어서, 상기 탱크(11)의 내부에 설치되는 하우징(20); 상기 하우징(20)에 수평으로 관통하여 설치되는 절연구동축(25); 상기 절연구동축(25)의 일단에 결합되어 상기 하우징(20)에 내장되는 구동기어(30); 상기 하우징(20)에 수직으로 슬라이딩 가능하게 관통하여 설치되어 상기 접지스위치(11)에 접속 또는 분리되는 수직가동도체(35); 상기 수직가동도체(35)의 내부에 결합되어 상기 구동기어(30)에 맞물려 상하이동하는 수직랙(40); 상기 하우징(20)에 수평으로 슬라이딩 가능하게 관통하여 설치되어 상기 단로기(12)에 접속 또는 분리되는 수평가동도체(45); 및 상기 수평가동도체(45)의 내부에 결합되어 상기 구동기어(30)에 맞물려 좌우이동하는 수평랙(50);을 포함하여 구성된다.

도 2에서 볼 때, 탱크(10)의 상부에는 접지스위치(11)가 설치되고 탱크(10)의 우측에는 단로기(12)가 설치된다.

탱크(10)의 내부 중앙부에 하우징(20)이 설치된다. 하우징(20)은 후술하는 수직가동도체(35), 수평가동도체(45), 구동기어(30), 수직랙(40), 수평랙(50) 등을 수용하게 된다.

하우징(20)은 하부지지도체(24)에 의해 하부스페이서(55)에 고정적으로 설치될 수 있다. 하부지지도체(24)는 관체로 형성될 수 있다.

하우징(20)에는 수평으로 절연구동축(25)이 연결된다. 절연구동축(25)은 외부로부터 전달되는 동력에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.

절연구동축(25)의 단부에는 구동기어(30)가 결합된다. 하우징(20)의 수평방향 일측으로는 장착홀(21)이 형성되어 이 장착홀(21)에 구동기어(30)가 설치된다. 구동기어(30)는 절연구동축(25)의 회전에 따라 함께 움직인다. 별도로 도시하지는 않았지만 실시에에 따라서는 구동기어(30)와 장착홀(21) 사이에 베어링이 개재될 수도 있다.

하우징(20)에는 수직으로 관통하는 수직관통홀(22)과 수평으로 관통하는 수평관통홀(23)이 교차하도록 형성된다.

수직가동도체(35)가 상기 수직관통홀(22)에 삽입 설치된다. 수직가동도체(35)는 수직관통홀(22)을 따라 상하로 이동하여 접지스위치(11)에 접촉되거나 분리될 수 있다. 수직가동도체(35)의 중심부에 길이방향을 따라 수직랙 삽입홀(36)이 형성된다.

수직랙(40)이 수직가동도체(35)의 수직랙 삽입홀(36)에 설치된다. 수직랙(40)은 수직가동도체(35)에 고정적으로 결합됨에 따라서 수직랙(40)이 움직이면 수직가동도체(35)도 함께 움직이게 된다. 수직랙(40)은 수직가동도체(35)의 하부에 돌출하여 연장되는 연장부(41)를 이룬다. 수직랙(40)의 연장부(41)는 상기 구동기어(30)에 맞물리게 되고 이에 따라 수직랙(40)이 구동기어(30)의 구동력을 받아 움직이게 된다.

수평가동도체(45)가 상기 수평관통홀(23)에 삽입 설치된다. 수평가동도체(45)는 수평관통홀(23)을 따라 좌우로 이동하여 단로기(12)에 접촉되거나 분리될 수 있다.

수평가동도체(45)의 중심부에 길이방향을 따라 수평랙 삽입홀(46)이 형성된다. 수평랙(50)이 수평가동도체(45)의 수평랙 삽입홀(46)에 설치된다. 수평랙(50)은 수평가동도체(45)에 고정적으로 결합됨에 따라서 수평랙(50)이 움직이면 수평가동도체(45)도 함께 움직이게 된다. 수평랙(50)은 상기 구동기어(30)에 맞물려서 구동기어(30)의 구동력을 받아 움직이게 된다.

수평가동도체(45)에는 길이방향을 따라 상하로 관통되는 수직랙 관통홀(48)이 형성된다. 또한, 수평랙(50)에는 중심부에 길이방향을 따라 장공(51)이 형성된다. 상기 수직랙 관통홀(48)과 장공(51)을 통해 수직랙(40)이 관통하게 된다. 따라서, 도 2에서 볼 때, 수직랙(40)과 수평랙(50)은 서로 교차하지만 서로 간섭을 일으키지 않게 된다.

수평가동도체(45)의 측면에 길이방향을 따라 슬라이딩홀(47)이 형성된다. 구동기어(30)가 상기 슬라이딩홀(47)을 따라 움직이게 된다. 구동기어(30)의 기어 부분은 수평가동도체(45)의 내부에 놓여지게 된다.

구동기어(30)는 수직랙(40)과 수평랙(50)을 동시에 가동시키게 된다. 이때, 수직랙(40)은 상하방향으로 움직이며 수평랙(50)은 좌우방향(수평방향)으로 움직이게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치의 작동을 살펴보기로 한다.

구동기어(30)가 정방향(반시계방향)으로 움직이는 경우, 수평랙(50)은 우측으로 움직이게 되고, 이에 따라 수평가동도체(45)가 우측으로 움직이게 되어 단로기(12)에 접속된다. 이때, 수직랙(40)은 하방으로 움직이게 되고, 이에 따라 수직가동도체(35)가 하방으로 움직이게 되어 접지스위치(11)로부터 분리된다. 결국, 도 2의 상태가 된다.

구동기어(30)가 역방향(시계방향)으로 움직이는 경우, 수직랙(40)은 우측으로 움직이게 되고, 이에 따라 수평가동도체(45)가 우측으로 움직이게 되어 접지스위치(11)에 접속된다. 이때, 수평랙(50)은 하방으로 움직이게 되고, 이에 따라 수평가동도체(45)가 하방으로 움직이게 되어 단로기(12)로부터 분리된다. 결국, 도 4의 상태가 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 탱크 11 접지스위치
12 단로기 20 하우징
21 장착홀 22 수직관통홀
23 수평관통홀 24 하부지지도체
25 절연구동축 30 구동기어
35 수직가동도체 36 수직랙 삽입홀
40 수직랙 41 연장부
45 수평가동도체 46 수평랙 삽입홀
47 슬라이딩홀 48 수직랙 관통홀
50 수평랙 51 장공
55 하부스페이서

Claims (8)

1. 상부에는 접지스위치가 설치되고, 우측에는 단로기가 설치되는 탱크를 포함하는 가스절연개폐장치에 있어서,
   상기 탱크의 내부에 설치되는 하우징;
   상기 하우징에 수평으로 관통하여 설치되는 절연구동축;
   상기 절연구동축의 일단에 결합되어 상기 하우징에 내장되는 구동기어;
   상기 하우징에 수직으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 접지스위치에 접속 또는 분리되는 수직가동도체;
   상기 수직가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 상하이동하는 수직랙;
   상기 하우징에 수평으로 슬라이딩 가능하게 관통 설치되어 상기 단로기에 접속 또는 분리되는 수평가동도체; 및
   상기 수평가동도체의 내부에 고정결합되어 상기 구동기어에 맞물려 좌우이동하는 수평랙;을 포함하는 가스절연개폐장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 수직가동도체가 삽입될 수 있는 수직관통홀과 상기 수평가동도체가 삽입될 수 있는 수평관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 수직관통홀과 상기 수평관통홀은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 수직가동동체는 상기 수평가동도체의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 수직랙은 상기 수직가동도체의 하부에 돌출하여 연장 형성되는 연장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 수평가동도체에는 슬라이딩홀이 형성되어 상기 구동기어가 삽입되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 수평가동도체에는 길이방향을 따라 상하로 관통되는 수직랙 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 수평랙에는 장공이 형성되어 상기 장공에 상기 수직랙이 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.

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