KR20170004010A - 스위치 기어 - Google Patents

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KR20170004010A
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Abstract

본 발명에 관한 스위치 기어는, 케이스에 마련된 흡기부에 배치된 흡기 기구 장착체와, 상기 흡기 기구 장착체에 마련된 흡기구와, 상기 흡기구의 상기 케이스의 내부측에 배치되고, 상기 케이스 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락 사고 발생시에 상기 흡기구를 폐색하는 체크 밸브식 셔터와, 상기 체크 밸브식 셔터와 상기 케이스 내의 도전부와의 사이에 배치된 지락용 칸막이체를 구비한 것이다.

Description

스위치 기어{SWITCHGEAR}
본 발명은, 예를 들면 차단기 등 전력 기기가 수납된 금속 폐쇄형 스위치 기어에 관한 것이며, 특히 전류 정격(定格)이 크기 때문에, 주변 공기를 받아들여 환기를 행하는 급배기구(給排氣口)를 구비한 스위치 기어의 흡기구부(吸氣口部)의 구조에 관한 것이다.
금속 폐쇄형 스위치 기어로 대(大)전류 용량 정격인 것은, 주(主)회로 도체로의 통전(通電)에 의한 줄(Joule)발열이나 도체 주변의 구조물의 유도(誘導) 발열 등에 의해서, 도체 온도 및 주변의 공기 온도가 상승한다. 이 온도 상승을 일정한 레벨로 억제하기 위해서, 스위치 기어 주변의 외기(外氣)를 받아들여, 스위치 기어 내부의 대류(對流)에 의해 내부 공기 온도를 내리고 있다. 도체부 등을 일정한 온도 이하로 하기 위해서, 스위치 기어의 이면(裏面)이나 전면(前面)의 비교적 낮은 위치에 흡기구를 마련하고, 천정부에 배기구(排氣口)를 마련하여, 스위치 기어 내의 대류에 가하여, 흡배기구의 헤드차(head差)를 활용하여 환기 효율을 올리도록 고안한 구조를 취하는 것이 일반적이다.
스위치 기어의 운전시에서, 매우 희소(希小)하지만, 여러 가지의 원인에 의해 스위치 기어 내부의 주회로에서 전기 사고가 발생하는 경우가 있다. 전기 사고가 발생한 경우에는 그 부분에 아크(arc)가 발생하고, 그 아크 에너지에 의해, 급격한 내부 압력 상승 및 고온 고압 가스가 생긴다.
종래의 금속 폐쇄형 스위치 기어로, 비교적 소전류 정격인 것에서는, 일반적으로, 환기용 흡배기구를 마련하지 않으므로, 내부에 고온 고압 가스가 발생한 경우, 스위치 기어의 천정에 마련한 방압구(放壓口)로부터 방압판의 개방에 의해서만 고온 고압 가스가 반(盤) 밖으로 배출된다. 단, 대전류 정격의 스위치 기어에서는, 천정부의 방압구 및 환기용 배기구부 뿐만 아니라, 스위치 기어의 후면(後面) 혹은 전면(前面)에 마련한 흡기구로부터도, 고온 가스가 분출되게 된다.
사고시에서의 스위치 기어의 천정부의 환기용 배기구로부터의 고온 가스의 분출은, 원래, 사고시의 방압구를 마련하고 있으므로, 그곳으로부터 분출해도 문제 없지만, 스위치 기어의 이면 혹은 전면에 마련한 환기용 흡기구로부터의 고온 가스의 분출은 억제할 필요가 있다.
이 때문에, 예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 나타내는 것은, 스위치 기어의 사고시의 이상(異常) 내부 압력 상승에 의해 흡기구부에 마련한 체크(check) 밸브식 셔터가 내압의 상승을 따라 움직여 흡기구를 내측으로부터 폐색하도록 되어 있다. 이것에 의해, 고온 고압 가스가 통기로(通氣路)를 역류(逆流)하여, 스위치 기어 주위로의 방출을 방지하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허 제4937350호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허 제5017003호 공보
상술한 종래의 스위치 기어는, 일반적으로 스위치 기어 내에서 발생한 아크는 전원측으로부터 부하측으로 향해 이행(移行)하는 것이 알려져 있다. 발생한 아크가 신장하여 스위치 기어 내부의 접지 금속으로 지락(地絡)하기도 한다. 도 5 및 도 6에서 나타내어지는 형태의 경우, 미주(迷走, 정해진 통로 이외의 길로 달림)한 아크가, 체크 밸브식 셔터(14)를 경유하여 도 5에서 나타내는 개소(19)에서 지락을 일으키면, 도 6에서 나타내는 바와 같이 아크에 의한 지락 전류(20) 및 지락 전류(20)에 의해 생기는 자계(磁界)(21)의 영향으로, 플레밍(Fleming) 왼손의 법칙에 의해, 체크 밸브식 셔터(14)에 셔터 개방 방향의 힘(22)이 작용한다. 이 셔터 개방 방향의 힘(22)의 영향에 의해 체크 밸브식 셔터(14)가 본래의 폐쇄 동작을 행할 수 없어 흡기구(13)를 폐색하는 것이 불가능하여, 체크 밸브식 셔터(14)가 열려 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 스위치 기어 내의 충전부(充電部)로부터 체크 밸브식 셔터(14)까지의 거리를 확보하지 않으면 안되어, 스위치 기어의 치수가 커져 버리는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 아크의 영향을 완화하는 것에 의해, 체크 밸브식 셔터의 본래의 목적인, 셔터가 닫히는 것에 의해서, 스위치 기어의 내부 단락(短絡) 사고로 인해 발생한 고온 고압 가스를 흡기구로부터 스위치 기어의 외부로 유출하는 것을 저지하는 기능의 신뢰성을 향상시키는 스위치 기어를 제공하는 것이다.
　본 발명에 관한 스위치 기어는, 케이스에 마련된 흡기부에 배치된 흡기 기구 장착체와, 상기 흡기 기구 장착체에 마련된 흡기구(吸氣口)와, 상기 흡기구의 상기 케이스의 내부측에 배치되고, 상기 케이스 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락(短絡) 사고 발생시에 상기 흡기구를 폐색(閉塞)하는 체크(check) 밸브식 셔터와, 상기 체크 밸브식 셔터와 상기 케이스 내의 도전부(導電部)와의 사이에 배치된 지락용(地絡用) 칸막이체를 구비한 것이다.
또, 본 발명에 관한 스위치 기어는, 케이스에 마련된 흡기부에 배치된 흡기 기구 장착체와, 상기 흡기 기구 장착체에 마련된 흡기구와, 상기 흡기구의 상기 케이스의 내부측에 배치되고, 상기 케이스 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락 사고 발생시에 상기 흡기구를 폐색하는 체크 밸브식 셔터와, 상기 체크 밸브식 셔터와 상기 케이스 내의 도전부와의 사이에 배치된 지락용 프레임체를 구비한 것이다.
본 발명에 관한 스위치 기어에 의하면, 스위치 기어의 내부 단락 사고로 인해 발생한 고온 고압 가스를 흡기구로부터 스위치 기어의 외부로 유출하는 것을 저지하고 신뢰성의 향상을 도모할 수 있는 스위치 기어를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스위치 기어를 나타내는 단면 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
도 5는 종래의 스위치 기어에서의 지락(地絡) 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 종래의 스위치 기어에서의 지락 상태를 나타내는 측면도이다.
실시 형태 1.
이하, 본 발명의 실시 형태 1을 도 1 및 도 2에 근거하여 설명하지만, 각 도면에서, 동일, 또는 상당 부재, 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스위치 기어를 나타내는 단면 측면도이다. 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
이들 각 도면에 의해 스위치 기어의 내부 구성에 대해 설명한다. 접지 금속제의 케이스(1)의 내부는 복수의 컴파트먼트(compartment)로 구획되어 있다. 케이스(1)의 전방측(도면에서 좌측)의 상단(上段)에는, 접지 금속제의 격벽(1a)과 격벽(1b)에 의해 구획된 인출형의 차단기(2)가 수납되는 차단기 컴파트먼트(3)가 배치되어 있고, 이 차단기(2)는 스위치 기어의 정면측으로부터 인출 가능하게 되어 있다. 차단기 컴파트먼트(3)의 후벽(後壁)에는 상하로 소정의 간격을 두고 주(主)회로의 상단측 단로부(斷路部)(4a)와 하단측 단로부(4b)가 고정하여 마련되어 있고, 차단기(2)의 후면(後面)(도면에서 우측)으로 돌출된 접속 단자(도시하지 않음)와 착탈 가능하게 되어 있다. 차단기 컴파트먼트(3)의 상부는 제어 기기(도시하지 않음)가 수납되는 제어 기기 컴파트먼트(5)로 되어 있다.
차단기 컴파트먼트(3)의 배면측 상부는, 접지 금속제의 격벽(1a)과 격벽(1c)에 의해 구획되고, 절연물의 지지 인슐레이터(7)에 지지된 3상(相)의 모선(母線)(6)과, 모선(6)에 대응하여 마련된 분기(分岐) 도체(9)가 배치된 모선 컴파트먼트(8)로 되어 있다. 차단기(2)의 상단측에 접속된 상단측 단로부(4a)와 모선(6)이 분기 도체(9)에 의해 접속되어 수납되어 있다. 모선 컴파트먼트(8)의 후방 및 하부는 부하측의 케이블(10) 및 부하측 도체(11)가 수납되는 케이블 컴파트먼트(12)로 되어 있다. 케이블(10)은 일단부(10a)가 부하측 도체(11)에 접속되어 그 부하측 도체(11)를 매개로 하여 차단기(2)의 하단측에 접속된 하단측 단로부(4b)에 접속되고, 타단이 외부 케이블(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
케이스(1)에는 스위치 기어의 외부로부터의 흡기를 행하는 흡기부(30)가 예를 들면 케이블 컴파트먼트(12)의 하부 후벽(後壁)(스위치 기어의 하부 후면벽측)에 마련되어 있다. 케이스(1)에 마련된 흡기부(30)에는 흡기 기구 장착체(31)가 배치되고, 흡기 기구 장착체(31)에는 복수의 슬릿 모양의 풍창(風窓)으로 이루어지는 흡기구(吸氣口)(32)가 마련되어 있다. 흡기구(32)의 케이스(1)의 내부측에는, 흡기구(32)에 면(面)하여 케이스(1) 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락 사고 발생시에 흡기구(32)를 폐색하는 체크 밸브식 셔터(33)가 배치되어 있다. 체크 밸브식 셔터(33)의 흡기를 위한 개방 위치는 흡기 위치 지지체(34)에 의해 유지되어 있다. 체크 밸브식 셔터(33)와 케이스(1) 내의 도전부인 예를 들면 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)과의 사이에는, 지락용 칸막이체(35)가 배치되어 있다.
도 2는 도 1의 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다. 지락용 칸막이체(35)는 미주(迷走) 아크가 지락을 쉽게 일으키도록 도전성 금속판제의 재료가 바람직하다. 부하측 도체(11)에서 발생한 아크가 미주하여, 체크 밸브식 셔터(33)에 가까워졌을 때에는, 아크가 체크 밸브 셔터(33)가 아니라 지락용 칸막이체(35)를 경유하여 지락하기 때문에, 도 5 및 도 6에서 나타내는 바와 같은, 셔터 개방 방향의 힘(22)의 발생을 방지할 수 있다. 그 때문에, 지락용 칸막이체(35)와 케이스(1) 내의 도전부인 예를 들면 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)까지는, 필요한 절연 거리를 확보해 두면, 아크의 미주를 고려하여, 절연 거리 이상의 스페이스를 확보할 필요가 없게 되어, 스위치 기어의 컴팩트화를 도모할 수 있다.
지락용 칸막이체(35)에 의해 생기는 유체 저항이, 내부 단락 사고시의 고압 압력 전반(傳搬)에 영향을 주고, 체크 밸브식 셔터(33)의 폐쇄 동작에 지연을 일으키지 않도록, 지락용 칸막이체(35)에는 개구부(36)를 마련하고 있다. 이 개구부(36)가 너무 크면, 미주한 아크가 지락용 칸막이체(35)를 경유하여 지락하지 않고, 체크 밸브식 셔터(33)를 경유하여 지락해 버린다. 그 때문에 지락용 칸막이체(35)에는 미주한 아크가 경유하여 지락을 일으킬 수 있는 크기의 개구부(36)로 하고 있다.
또, 도 1에 나타내는 스위치 기어의 내부 구성은, 일례를 나타내는 것이며, 도면의 배치 구성으로 한정되는 것은 아니다. 도 1에서는, 흡기부(30)가 케이블 컴파트먼트(12)의 하부 후벽(스위치 기어의 하부 후면벽측)에 마련된 경우를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 도 1에서의 케이블 컴파트먼트(12)의 하부 좌측 전면(前面)측(스위치 기어의 하부 정면측)이나, 도 1에서의 케이블 컴파트먼트(12)의 하부 측면측(스위치 기어의 하부 측면측), 혹은 스위치 기어의 바닥면부에 구비되는 구성, 또 이들 이외의 구성이라도 좋다. 어느 경우도, 통상의 환기용의 흡기부(30)로서, 내부 단락 사고시에 고온 고압 가스가 그 흡기부(30)를역류하여 스위치 기어 외부로 배출할 우려가 있는 개소에 면(面)하여, 체크 밸브식 셔터(33)를 가지는 기구가 구비된 스위치 기어에 대해서, 아크가 체크 밸브식 셔터(33)에 주는 영향을 억제하기 위한 지락용 칸막이체(35)를 마련한 스위치 기어이다.
이상과 같이, 이 실시 형태 1에 의하면, 스위치 기어의 전면 혹은 후면 등에 흡기구(32)를 가지며, 내부 단락 사고시에 이 흡기구(32)를 폐색하는 체크 밸브식 셔터(33)를 구비하는 스위치 기어에서, 미주한 아크가 체크 밸브식 셔터(33)에는 경유하지 않고 지락용 칸막이체(35)에 경유하여 지락한다. 따라서, 체크 밸브식 셔터(33)에는 아크가 경유하지 않으므로, 체크 밸브식 셔터(33)가 열려 버리는 사상(事象)이 발생하지 않아, 상술한 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2와 비교하여, 체크 밸브식 셔터(33)의 동작의 신뢰성이 현저하게 향상되고, 또한, 스위치 기어를 컴팩트하게 하는 것이 가능해진다.
실시 형태 2.
본 발명의 실시 형태 2를 도 3에 근거하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 구조를 나타내는 것으로, 도 2에 나타내어지는 지락용 칸막이체(35) 대신에, 지락용 프레임체(37)를 체크 밸브식 셔터(33)와 케이스(1) 내의 도전부인 예를 들면 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)과의 사이에 배치한 것이다. 지락용 프레임체(37)는 도 3에 나타내는 바와 같이 수직 방향으로 연장되고 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)에 대해서 직교하는 방향으로 배치되며, 수직 방향으로 복수개 마련되어 있다. 이들 복수개의 지락용 프레임체(37)는 미주한 아크가 경유하여 지락을 일으킬 수 있는 간격으로 배치되어 있다.
이들 지락용 프레임체(37)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 내부 단락 사고시의 고온 고압 가스의 전반(傳搬)에 대한 유속 저항을 저감하는 유선형상으로 구성한 것에 의해, 지락용 프레임체(37)를 배치하는 것에 의해 생기는 유체 저항을 저감함과 아울러, 미주한 아크가 체크 밸브식 셔터(33)에는 경유하지 않고 지락용 프레임체(37)에 경유하여 지락한다.
따라서, 체크 밸브식 셔터(33)에는 아크가 경유하지 않으므로, 체크 밸브식 셔터(33)가 열려 버리는 사상이 발생하지는 않아, 상술한 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2와 비교하여, 체크 밸브식 셔터(33)의 동작의 신뢰성이 현저하게 향상되고, 또한, 스위치 기어를 컴팩트하게 하는 것이 가능해진다.
실시 형태 3.
본 발명의 실시 형태 3을 도 4에 근거하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 스위치 기어에서의 후면측을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 구조를 나타내는 것으로, 도 3에 나타내어지는 지락용 프레임체(37) 대신에, 지락용 프레임체(38)를 체크 밸브식 셔터(33)와 케이스(1) 내의 도전부인 예를 들면 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)과의 사이에 배치한 것이다. 지락용 프레임체(38)는 도 4에 나타내는 바와 같이 수직 방향으로 연장되고 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)에 대해서 평행하게 되는 방향으로 배치되고, 수평 방향으로 복수개 마련되어 있다. 이들 복수개의 지락용 프레임체(38)는 미주한 아크가 경유하여 지락을 일으킬 수 있는 간격으로 배치되어 있다.
이들 지락용 프레임체(38)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 내부 단락 사고시의 고온 고압 가스의 전반에 대한 유속 저항을 저감하는 유선형상으로 구성한 것에 의해, 지락용 프레임체(38)를 배치하는 것에 의해 생기는 유체 저항을 저감함과 아울러, 미주한 아크가 체크 밸브식 셔터(33)에는 경유하지 않고 지락용 프레임체(38)에 경유하여 지락한다.
따라서, 체크 밸브식 셔터(33)에는 아크가 경유하지 않으므로, 체크 밸브식 셔터(33)가 열려 버리는 사상이 발생하지는 않아, 상술한 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2와 비교하여, 체크 밸브식 셔터(33)의 동작의 신뢰성이 현저하게 향상되고, 또한, 스위치 기어를 컴팩트하게 하는 것이 가능해진다.
또, 케이스(1) 내의 도전부인 예를 들면 부하측 도체(11)에 접속된 케이블(10)과 평행하게 되는 방향으로 지락용 프레임체(38)를 배치하는 것에 의해, 지락을 쉽게 일으키게 되기 때문에, 지락용 프레임체(38)의 간격을 길게 할 수 있고, 체크 밸브식 셔터(33)의 동작의 신뢰성 향상을 염가로 실현할 수 있다.
또, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에서, 각 실시 형태를 자유롭게 조합시키거나, 각 실시 형태를 적절히, 변형, 생략하는 것이 가능하다.
[산업상의 이용 가능성]　
본 발명은, 체크 밸브식 셔터의 동작의 신뢰성이 향상되고, 또한, 컴팩트화를 도모할 수 있는 스위치 기어의 실현에 바람직하다.
1 : 케이스 10 : 케이블
30 : 흡기부 31 : 흡기 기구 장착체
32 : 흡기구 33 : 체크 밸브식 셔터
35 : 지락용 칸막이체 36 : 개구부
37 : 지락용 프레임체 38 : 지락용 프레임체

Claims (7)

  1. 케이스에 마련된 흡기부에 배치된 흡기 기구 장착체와, 상기 흡기 기구 장착체에 마련된 흡기구(吸氣口)와, 상기 흡기구의 상기 케이스의 내부측에 배치되고, 상기 케이스 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락(短絡) 사고 발생시에 상기 흡기구를 폐색(閉塞)하는 체크(check) 밸브식 셔터와, 상기 체크 밸브식 셔터와 상기 케이스 내의 도전부(導電部)와의 사이에 배치된 지락용(地絡用) 칸막이체를 구비한 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지락용 칸막이체는, 금속판제(金屬板製)인 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 지락용 칸막이체는, 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  4. 케이스에 마련된 흡기부에 배치된 흡기 기구 장착체와, 상기 흡기 기구 장착체에 마련된 흡기구와, 상기 흡기구의 상기 케이스의 내부측에 배치되고, 상기 케이스 밖으로부터의 흡기를 행함과 아울러 내부 단락 사고 발생시에 상기 흡기구를 폐색하는 체크 밸브식 셔터와, 상기 체크 밸브식 셔터와 상기 케이스 내의 도전부와의 사이에 배치된 지락용 프레임체를 구비한 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지락용 프레임체는, 내부 단락 사고시의 고온 고압 가스의 전반(傳搬)에 대한 유속 저항을 저감하는 유선형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 지락용 프레임체는, 상기 케이스 내의 도전부에 대해서, 직교하는 방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 지락용 프레임체는, 상기 케이스 내의 도전부에 대해서, 평행이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스위치 기어.
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