KR20190011771A - 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 - Google Patents

가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 Download PDF

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Abstract

가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1) 는, 주위 압력에서 절연 가스를 유지하기 위한 하우징 체적을 정의하는 하우징 (2); 하우징 체적 내에 배열된 제 1 아킹 콘택 (10) 및 제 2 아킹 콘택 (20) 으로서, 제 1 및 제 2 아킹 콘택들 (10, 20) 은 부하 차단 스위치 (1) 의 축 (12) 을 따라 서로에 대해 이동가능하고, 전류 차단 동작 동안 아크 (50) 가 형성되는 켄칭 영역 (52) 을 정의하는, 상기 제 1 아킹 콘택 (10) 및 제 2 아킹 콘택 (20); 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스를 주위 압력 (p0) 으로부터 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하기 위해 하우징 체적 내에 배열된 가압 챔버 (42); 및 전류 차단 동작 동안 가압 챔버 (42) 로부터 켄칭 영역 (52) 에 형성된 아크 (50) 상으로 가압된 켄칭 가스를 아음속 유동 패턴으로 블로잉하기 위해 하우징 체적 내에 배열된 노즐 시스템 (30) 을 포함한다. 노즐 시스템 (30) 은 축외 포지션으로부터 켄칭 영역 (52) 상으로 주로 방사상 안쪽으로 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열된 적어도 하나의 노즐 (33) 을 포함한다.

Description

가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치
본 발명의 양태들은 일반적으로 아크 소멸 (arc-extinguishing) 능력을 갖는 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (load break switch; LBS), 분배 네트워크, 환상 주요 유닛 (ring main unit; RMU), 또는 이러한 부하 차단 스위치를 갖는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어, 분배 네트워크에서의 이러한 부하 차단 스위치의 용도, 및 부하 차단 스위치를 사용하여 부하 전류를 차단하는 방법에 관한 것이다.
부하 차단 스위치들 (LBS) 은 400 A 내지 2000 A (rms) 의 범위에서 부하 전류를 스위칭하는 태스크에 할당된 가스 절연형 환상 주요 유닛들의 필수적인 부분을 구성한다. 전류를 스위칭할 때, 스위치는 서로 멀어지는 콘택들 (플러그 및 튤립) 의 상대적 이동에 의해 개방되어, 별도의 콘택들 사이에 아크가 형성될 수도 있다.
전형적인 부하 차단 스위치는 통상적으로 나이프 스위치, 또는 더 진보된 설계들에서는, 아크를 냉각하고 소멸하는 메커니즘 (예를 들어, 푸퍼 (puffer) 메카니즘) 을 사용한다. 푸퍼 메커니즘을 갖는 부하 차단 스위치에서, 켄칭 가스 (quenching gas) 는 압축 (푸퍼) 체적으로 압축되고 아크를 소멸하기 위해 튤립의 중앙을 통해 아크를 향해 방출된다. 이러한 유동의 일 예가 도 4 에 나타나 있으며 하기에서 더 상세하게 설명된다.
통상적으로, SF6 가 우수한 유전성 및 냉각 특성 때문에 켄칭 가스로서 사용된다. SF6 의 효율적인 냉각 특성들과 결합된 낮은 중단 (interruption) 전류는 LBS 에서 아크를 중단하기 위해 상대적으로 낮은 압력 증강 (build-up) 을 허용하며, 이는 전형적인 부하 차단기의 전반적인 설계 및 구동의 저비용 솔루션을 가능하게 한다.
WO 2013/153110 A1 은 52 kV 보다 큰 고전압에서 수 십 킬로암페어의 범위로 단락 전류를 중단하도록 설계된 고전압 가스 회로 차단기를 개시한다. 이러한 목적을 위해, 회로 차단기는 아크 블로잉 가스를 한정하고 이를 음속보다 높게 가속하기 위해 노즐 수축 또는 노즐 스로트 (throat) 를 제공하는 노즐 시스템에 가열 채널을 통해 유동적으로 연결되는 피스톤 구동형 가압 챔버 및/또는 자기 블라스팅 (self-blasting) 챔버를 포함하는, 소멸 가스 가압 (pressurization) 시스템을 갖는다. 이러한 회로 차단기는 고전압 송신 시스템, 특히 고전압 서브스테이션 (공기-절연형 또는 유전체-가스-절연형 스위치기어 어셈블리) 에 사용된다.
회로 차단기는 예를 들어, 수 100 A 의 상대적으로 낮은 정격 전류 및 예를 들어, 36 kV 까지 또는 24 kV 까지 또는 12 kV 까지의 상대적으로 낮은 정격 전압에서 전기 에너지를 분배하기 위해 설계되는, 환상 주요 유닛 (RMU; 이른바 2 차 중간 전압 장비) 의 부분을 형성하는 부하 차단 스위치와는 대조적이다. 부하 차단 스위치는 공칭 부하 전류만 그리고 통상적으로 최대 2 킬로암페어까지만 스위치 오프할 수 있다.
EP 2 958 124 A1 은 아크 소멸 절연 재료 몰딩 및 이를 사용한 가스 회로 차단기를 개시한다.
EP 1 916 684 A1 은 국부적으로 아음속 (subsonic) 유동을 제공하기 위한 제 1 스로트 및 제 2 스로트를 갖는 노즐 다음에 강한 초음속 (supersonic) 가스 팽창을 제공하기 위한 노즐 확산기 부분을 갖는 가스 절연형 고전압 회로 차단기를 개시한다.
WO 84/04201 는 아크 블로잉을 위한 피스톤 및 노즐 시스템을 갖는, 분배 전압을 위한 SF6 가스 부하 차단 스위치를 개시한다. 거기에서는, 피스톤의 빠른 모션이 아크를 켄칭하기 위해 콘택 로드들의 제 1 단부들 주위로 그리고 노즐을 통해 가스를 지향시키기 위해 피스톤에서 홀들을 통해 절연 가스의 블로우를 생성한다. 차단기 구동의 고속 동작 및 이에 따른 피스톤 모션을 인해, 밀폐 밀봉으로 인해, 그리고 SF6-가스 부하 차단 스위치의 작은 직경으로 인해, 높은 가스 압력 및 이에 따른 초음속 유동 조건들이 생성된다.
발명의 목적은 상대적으로 낮은 비용 및 컴팩트 설계를 적어도 어느 정도로 여전히 유지하면서, 어려운 조건들 하에서도 신뢰성있는 아크 소멸을 허용하는, 개선된 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치를 제공하는 것이다.
이러한 관점에서, 청구항 1 에 따른 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치, 그러한 차단 스위치를 포함하는 청구항 19 에 따른 분배 네트워크, 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어 (GIS) 의 환상 주요 유닛, 청구항 20 에 따른 부하 전류를 차단하는 방법, 및 청구항 24 에 따른 그러한 부하 차단 스위치의 용도가 제공된다.
발명의 제 1 양태에 따라, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치가 제공된다. 본 명세서에서 정의된 바와 같이, 부하 차단 스위치는 부하 전류를 스위치하는 능력을 갖지만, 단락 전류 중단 능력을 갖지 않는다. 부하 전류는 또한, 정격 전류 또는 공칭 전류로 지칭될 수도 있고, 예를 들어, 2000 A 까지, 바람직하게 1250 A 까지, 더 바람직하게 1000 A 까지일 수도 있으며, 이는 분배 네트워크들, 환상 주요 유닛들, 및 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어 (GIS) 에서 사용되는 통상적인 정격 전류이다. 다른 한편으로, 정격 전류는 1 A 초과, 바람직하게 100 A 초과, 더 바람직하게 400 A 초과일 수도 있다. AC 부하 차단기의 경우, 정격 전류는 본 명세서에서 rms 전류로 환산하여 표시된다.
본 명세서에서, 저 전압 또는 중간 전압은 최대 52 kV 까지의 전압으로 정의된다. 따라서, 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치는 최대 52 kV 의 정격 전압을 갖는다. 정격 전압은, 특히 최대 52 kV 일 수도 있거나, 최대 36 kV 가 바람직할 수도 있거나, 최대 26 kV 가 더 바람직할 수도 있거나, 또는 최대 12 kV 가 가장 바람직할 수도 있다. 전압 정격화는 적어도 1 kV 일 수도 있다.
부하 차단 스위치는, 주위 압력 (p0)(부하 차단 스위치의 정격 동작 압력, 즉 정상 상태 조건들 하에서 부하 차단 스위치 내측에 존재하는 주위 압력) 에서 절연 가스를 유지하기 위한 하우징 체적을 정의하는 하우징 (가스 인클로저); 하우징 체적 내에 배열된 제 1 아킹 콘택 (예를 들어, 핀 콘택) 및 제 2 아킹 콘택 (예를 들어, 튤립 콘택) 으로서, 제 1 및 제 2 아킹 콘택들은 부하 차단 스위치의 축을 따라 서로에 대해 이동가능하고 전류 차단 동작 동안 아크가 형성되는 켄칭 영역을 정의하는, 상기 제 1 및 제 2 아킹 콘택들; 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스 (막 가압된 절연 가스일 수도 있음) 를 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하기 위해 하우징 체적 내에 배열된 가압 챔버를 갖는 가압 시스템 (예를 들어, 버퍼 시스템) 으로서, 켄칭 압력 (pquench) 은 조건 p0 < pquench, 및 특히 pquench < 1.8*p0 를 만족하며, p0 는 주위 압력인, 상기 가압 시스템; 및 전류 차단 동작 동안 가압 챔버로부터 켄칭 영역에 형성된 아크 상으로 가압된 켄칭 가스를 아음속 유동 패턴으로 블로잉하기 위해 하우징 체적 내에 배열된 노즐 시스템을 포함한다. 유동 패턴이 초음속인지 또는 아음속인지는 켄칭 압력 (pquench) 과 주위 압력 (p0) 사이의 압력 차이에 의존한다. 본 명세서에서 정의된 바와 같이, 아음속 유동 패턴은 특히, pquench < 1.8*p0 인 조건 하에서 존재한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 본 명세서에 기재된 부하 차단 스위치를 사용하여 부하 전류를 차단하는 방법이 제공된다. 방법은, 부하 차단 스위치의 축을 따라 서로 상대적으로 멀리 제 1 아킹 콘택 및 제 2 아킹 콘택을 이동시켜, 켄칭 영역에 아크가 형성되는 단계; 켄칭 가스를 조건 p0 < pquench 을 만족하는 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하는 단계로서, p0 는 주위 압력인, 상기 켄칭 가스를 가압하는 단계; 및 노즐 시스템에 의해, 가압 챔버로부터 켄칭 영역에 형성된 아크 상으로 가압된 켄칭 가스를 아음속 유동 패턴으로 블로잉함으로써, 켄칭 가스를 축외 (off-axis) 포지션으로부터 켄칭 영역 상으로 주로 방사상 안쪽으로 블로잉하는 단계를 포함한다.
방법의 실시형태들에서, 아음속 유동 패턴은 전체 전류 차단 동작 동안 유지되고; 및/또는 초음속 유동 패턴은 모든 유형의 전류 차단 동작들 동안 유지되고; 및/또는 아음속 유동 패턴은 부하 차단 스위치 내측에서, 특히 노즐 시스템 내측에서, 또는 적어도 하나의 노즐 내측에서 유지되며; 및/또는 음속 유동 조건들은 전류 차단 동작의 임의의 순간에 그리고 부하 차단 스위치에 의해 수행될 매 전류 차단 동작에 대해 회피된다.
본 명세서에 기재된 실시형태들과 함께 조합될 수 있는 추가 이점들, 피처들, 양태들 및 상세들은 종속 청구항들 및 청구항 조합들, 설명, 및 도면들에서 개시된다.
첨부 도면들을 참조하여 발명이 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1c 는 전류 차단 동작 동안 다양한 상태들에서 발명의 실시형태에 따른 부하 차단 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 2 는 도 1a 내지 도 1c 의 부하 차단 스위치의 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스의 유동 패턴을 더 상세하게 나타낸다.
도 3 은 발명의 추가 실시형태에 따른 부하 차단 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 4 는 비교예에 따른 부하 차단 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 5 내지 도 9 는 또한 발명의 추가 실시형태들에 따른 부하 차단 스위치들의 개략적인 횡단면도들을 나타낸다.
이제, 다양한 양태들 및 실시형태들에 대해 참조가 이루어질 것이다. 각각의 양태 및 실시형태는 설명에 의해 제공되며 제한으로 의미되지 않는다. 예를 들어, 일 양태 또는 실시형태의 부분으로서 예시되거나 기재되는 피처들은 임의의 다른 양태 또는 실시형태에 대해 사용되거나 이와 함께 사용될 수 있다. 본 개시물은 그러한 조합들 및 수정들을 포함하는 것으로 의도된다.
발명의 일 양태에 따라, 노즐 시스템은 축외 포지션으로부터의 켄칭 영역 상으로 주로 방사상 안쪽으로 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열된 적어도 하나의 노즐을 포함한다. 적어도 하나의 (또는 각각의 노즐의) 축외 포지션은 축으로부터 미리 결정된 거리에 있으며, 미리 결정된 거리는 예를 들어 제 2 (튤립) 콘택의 적어도 내부 직경이다. 적어도 하나의 노즐은 제 1 (핀) 또는 제 2 (튤립) 콘택의 방사상 외측에 배열될 수도 있다.
발명의 일 양태에서, 노즐 시스템은 켄칭 가스를 위한 유동 패턴을 정의하고, 유동 패턴은 켄칭 가스의 유동이 실질적으로 정지하는 정체 지점, 정체 지점을 향해 주로 방사상 안쪽 유동의 상류 영역 (즉, 켄칭 가스의 유동 방향에서 정체 지점의 상류), 및 정체 지점으로부터 멀리 주로 축 방향으로 유동을 가속하는 하류 영역 (즉, 켄칭 가스의 유동 방향에서 정체 지점의 하류) 를 포함한다.
본 명세서에서, 주로 방사상 안쪽 유동은 스위치의 중심축에 대해 오프셋인, 즉 노즐 유출구 (outlet) 개구가 축과 어떠한 오버랩도 갖지 않도록 (또는 모든 노즐 유출구 개구들이 축과 어떠한 오버랩도 갖지 않도록), 노즐 유출구으로부터 생겨나는 유동이다. 일 양태에서, 적어도 하나의 노즐은 축 방향으로부터 45°초과, 예를 들어 60° 내지 120°, 바람직하게 70° 내지 110°, 더 바람직하게 75° 내지 105°의 입사각으로 축외 포지션으로부터 켄칭 영역 상으로 (특히 중심 축을 향해) 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열된다. 유동 방향은 노즐 유출구에서 주요 또는 평균 유동에 의해 정의된다.
마찬가지로, 정체 지점으로부터 멀리 유동의 주로 축 방향은 축에 대해 45°미만, 바람직하게 30°미만의 각도로, 축을 따라 실질적으로 지향되는 주요 또는 평균 유동에 의해 정의된다.
발명의 일 양태에서, 가압 시스템은 푸퍼 시스템이다. 거기서, 가압 챔버는 예를 들어, 전류 차단 동작 동안 푸퍼 챔버 내에서 켄칭 가스를 가압하기 위해 피스톤이 배열된, 푸퍼 챔버이다. 따라서, 발명의 관련된 양태에 따라, 노즐 시스템은 자기 블라스트 효과가 없는 푸퍼 유형 노즐 시스템이다. 선택적으로, 제 1 또는 제 2 아킹 콘택은 이동가능하고, 피스톤은 제 1 또는 제 2 아킹 콘택과 함께 이동가능한 반면, 푸퍼 챔버의 다른 (나머지) 부분은 전류 차단 동작 동안 푸퍼 챔버를 압축하기 위해 고정된다.
발명의 일 양태에서, 절연 가스는 (예를 들어, 100 년의 간격에 걸쳐) SF6 보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는다. 절연 가스는 예를 들어, 탄화수소 또는 유기플루오르 화합물과의 혼합물에, CO2, O2, N2, H2, 공기, N2O 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 백그라운드 가스 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 유전체 절연 매체는 건조 공기 또는 기술적 공기를 포함할 수도 있다. 유전체 절연 매체는 특히 플루오로에테르, 옥시란, 플루오로아민, 플루오로케톤, 플루오로올레핀, 플루오로니트릴 및 이들의 혼합물 및/또는 분해 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기플루오르 화합물을 포함할 수도 있다. 특히, 절연 가스는 탄화수소로서, 적어도 CH4, 퍼플루오르화된 및/또는 부분적으로 수소화된 유기플루오르 화합물 및 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 유기플루오르 화합물은 바람직하게 플루오로카본, 플루오로에테르, 플루오로아민, 플루오로니트릴 및 플루오로케톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고; 바람직하게 플루오로케톤 및/또는 플루오로에테르, 더 바람직하게 퍼플루오로케톤 및/또는 하이드로플루오로에테르, 더 바람직하게 4 내지 12 탄소 원자들을 갖는 퍼플루오로케톤, 및 더욱 바람직하게 4, 5 또는 6 탄소 원자들을 갖는 퍼플루오로 케톤이다. 특히, 퍼플루오로케톤은 C2F5C(O)CF(CF3)2 또는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온 (one) 및 CF3C(O)CF(CF3)2 또는 데카플루오로-3-메틸부탄-2-온 중 적어도 하나이거나 이를 포함한다. 절연 가스는 바람직하게 공기 또는 N2, O2 및/또는 CO2 와 같은 공기 성분과 혼합된 플루오로케톤을 포함한다.
특정 경우들에서, 위에 언급된 플루오로니트릴은 퍼플루오로니트릴, 특히 2 개의 탄소 원자 및/또는 3 개의 탄소 원자 및/또는 4 개의 탄소 원자를 함유하는 퍼플루오로니트릴이다. 보다 특별히, 플루오로니트릴은 퍼플루오로알킬니트릴, 구체적으로 퍼플루오로아세토니트릴, 퍼플루오로프로피오니트릴 (C2F5CN) 및/또는 퍼플루오로부티로니트릴 (C3F7CN) 일 수 있다. 가장 특별히, 플루오로니트릴은 ((CF3)2CFCN 에 따른) 퍼플루오로이소부티로니트릴 및/또는 (화학식 CF3CF(OCF3)CN 에 따른 퍼플루오로-2-메톡시프로판니트릴일 수 있다. 이들 중, 퍼플루오로이소부티로니트릴이 낮은 독성으로 인해 특히 바람직하다.
발명의 일 양태에서, 스위치의 정격 전압은 최대 52 kV 이다. 이러한 정격 전압은 또한 다음에 주어진 값들과 같은 스위치의 치수들 및 압력 체제에 반영될 수도 있다.
발명의 일 양태에서, 가압 시스템은 다음의 4 가지 조건들 (i, ii, iii, iv) 중 적어도 하나를 만족하는 켄칭 압력 (pquench) 으로 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스를 가압하기 위해 구성된다:
i. pquench < 1.8*p0, 더 바람직하게 pquench < 1.5*p0, 더욱 바람직하게 pquench < 1.3*p0.
ii. pquench > 1.01*p0, 특히 pquench > 1.1*p0;
iii. pquench < p0 + 800 mbar, 특히 pquench < p0 + 500 mbar, 더 바람직하게 pquench < p0 + 300 mbar, 및 가장 바람직하게 pquench < p0 + 100 mbar,
iv. pquench > p0 + 10 bar.
이미 이들 4 개의 조건들의 각각은 단독으로 그 자체로도 유리하지만, 부하 차단 스위치에서 아음속 가스 유동 패턴을 개선하거나 최적화하기 위해 다양한 조합(들)(예를 들어, i. 및 ii., 또는 i. 및 iii., 또는 ii. 및 iii. 및 iv., 또는 모두 함께) 로 유리하게 이행될 수도 있음이 강조된다.
조건 i 및 iii 의 제한 미만의 압력 차이는 켄칭 가스의 아음속 유동 패턴을 허용할 뿐만 아니라, 스위치의 요건들, 및 이에 따른 구동 비용을 낮게 유지한다. 그럼에도 불구하고, 조건들 i-iii 의 제한들은 본 명세서에 기재된 노즐 설계가 사용되는 한, 낮은 또는 중간 부하 차단 스위치의 정격화 내에서 합리적인 아크 소멸 특성들을 여전히 허용한다. 통상적으로, 부하 차단 스위치의 주위 압력 (p0) 은 p0 <= 3 bar, 바람직하게 p0 <= 1.5 bar, 더 바람직하게 p0 <= 1.3 bar 이다.
발명의 일 양태에서, 스위치는 다음의 치수들 중 하나 이상을 갖는다:
- 노즐이 5 mm 내지 15 mm 범위의 직경을 갖는다;
- 가압 체적 또는 가압 챔버가 40 mm 내지 80 mm 범위의 (방사상) 직경, 및 40 mm 내지 200 mm 범위의 최대 (축방향) 길이를 갖는다;
- 제 1 및 제 2 아킹 콘택이 150 mm 까지, 바람직하게 110 mm 까지, 및/또는 적어도 10 mm 의 최대 콘택 분리를 가지며; 그리고 특히 25 mm 내지 75 mm 범위의 최대 콘택 분리를 갖는다.
발명의 일 양태에서, 노즐은 예를 들어 노즐의 먼 팁에서, 절연 외부 노즐 부분을 포함한다.
발명의 일 양태에서, 제 1 콘택 및 제 2 콘택 중 적어도 하나는 켄칭 영역 상으로 블로잉되었던 켄칭 가스의 일부가 켄칭 영역으로부터 중공 섹션으로 유동하도록 배열된 개개의 중공 섹션을 갖는다. 개개의 콘택은, 예를 들어 튜브형 토폴로지를 가질 수도 있고, 그 후 중공 섹션은 내부 튜브 체적이다. 일 양태에서, 중공 섹션은 예를 들어 켄칭 체적으로부터 멀리 튜브 부분에서, 중공 섹션의 출구 측에서 유출구를 갖는다. 유출구는 하우징 체적의 벌크 체적 (주위 압력 영역) 에 연결될 수도 있다. 이로써, 중공 섹션은 중공 섹션으로 유동되었던 켄칭 가스가 유출구에서 주위 압력 영역으로 유동하도록 할 수도 있다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 콘택 양자는 각각 이러한 지오메트리를 갖는다. 이에 의해, 아크는 적은 에너지 입력으로 특히 효율적으로 소산될 수 있다. 발명의 추가 양태에 따라, 양자의 제 1 및 제 2 콘택 (핀 및 튤립 콘택) 은 유출구로서 작용하는 그들의 측부에서 하나 이상의 홀들을 가지며, 하나 이상의 홀들은 바람직하게 벌크 체적에 연결된다.
발명의 추가 양태에 따라, 부하 차단 스위치는 단일 모션 유형이며, 제 1 및 제 2 콘택 중 단 하나만이 이동가능하다. 가동 콘택은 구동 유닛에 의해 구동된다. 발명의 추가 양태에 따라, 제 1 콘택 (예를 들어, 핀 콘택) 은 고정되고, 제 2 콘택 (예를 들어, 튤립 콘택) 은 이동가능하다.
발명의 추가 양태에 따라, 노즐 시스템은 가동 콘택에 고정으로 접합되고 및/또는 가동 콘택과 함께 이동가능하고 및/또는 가동 콘택을 구동하는 구동 유닛에 의해 구동된다.
발명의 추가 양태에 따라, 제 1 및 제 2 콘택 중 하나는 튤립 콘택이고, 노즐 시스템의 노즐 (또는 각각의 노즐) 은 튤립 콘택 외측에서 방사상으로 배열된다. 발명의 추가 양태에 따라, 노즐의 내부 측은 튤립의 외부 측에 의해 형성된다. 발명의 추가 양태에 따라, 노즐의 외부 측은 절연 부분이고, 절연 부분은 바람직하게 노즐의 팁 부분이다.
발명의 추가 양태에 따라, 부하 차단 스위치는 제 1 및/또는 제 2 콘택을 각각 전기적으로 스크린하기 위해 제 1 및 제 2 필드 제어 엘리먼트들 중 적어도 하나를 더 포함한다. 필드 제어 엘리먼트들은 노즐 시스템과 상이하고 바람직하게 노즐로부터 이격된 방식으로, 예를 들어 노즐로부터 축방향으로 먼 쪽에서, 및/또는 노즐의 외측에서 방사상으로 배열된다.
추가 양태에 따라, 제 2 아킹 콘택은 파이프의 내측에 부착된 삽입물 (insert) 을 갖는 중공 파이프를 포함하고, 노즐 시스템은 가압 시스템으로부터 노즐로 연장하고, 특히 삽입물과 중공 파이프 사이의 공간에 의해 정의되는 채널을 포함하며, 선택적으로 가압 시스템은 중공 파이프의 외측에 배열되고, 선택적으로 중공 파이프는 켄칭 가스가 가압 시스템으로부터 채널로 전달되도록 하는 개구를 포함한다.
발명의 추가 양태에 따라, 본 명세서에 기재된 바와 같은 부하 차단 스위치를 갖는, 분배 네트워크, 환상 주요 유닛, 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어가 제공된다. 이들의 실시형태들에서, 부하 차단 스위치는 회로 차단기와 조합으로, 특히 진공 회로 차단기와 조합으로 배열된다.
발명의 추가 양태에 따라, 분배 네트워크, 환상 주요 유닛, 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어에서, 본 명세서에 개시된 부하 차단 스위치의 용도가 청구된다. 용도 실시형태들은, 분배 네트워크, 환상 주요 유닛 (RMU) 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어 (GIS) 에서 부하 전류를 차단하기 위해; 및/또는 부하 전류를 스위칭하기 위한 것이지만, 단락 전류를 중단하기 위한 것은 아닌 부하 차단 스위치를 사용하는 것; 및/또는 회로 차단기와 조합으로, 특히 부하 차단 스위치와 상이한 진공 회로 차단기와 조합으로 부하 차단 스위치를 사용하는 것을 포함한다. 다른 실시예로서 그리고 완전함을 위해 언급되는 바와 같이, (특정) 환상 주요 유닛 내측에 부가 회로 차단기 없이 배열된 부하 차단 스위치가 있는 것이 또한 가능하다.
도면들의 상세한 설명
도면들에 나타낸 실시형태들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별 실시형태들에 관해서는 단지 차이들만이 설명된다. 달리 특정되지 않으면, 일 실시형태에서의 부분 또는 양태의 설명은 또한, 다른 실시형태에서의 대응 부분 또는 양태에 적용된다.
도 1a 내지 도 1c 는 발명의 일 실시형태에 다른 중간 전압 부하 차단 스위치 (1) 의 횡단면도이다. 도 1a 에서, 스위치는 폐쇄 상태로, 도 1b 에서는, 아크 버닝에 의한 전류 차단 동작 동안 제 1 상태로, 그리고 도 1c 에서는, 전류 차단 동작 동안 제 2, 이후 상태로 나타낸다.
스위치 (1) 는 주위 압력 (p0) 에서 전기적으로 절연 가스로 채워지는 기밀 (gas-tight) 하우징 (미도시) 을 갖는다. 나타낸 컴포넌트들은 가스로 채워진 하우징 체적 내에 배열된다. 환언하면, 주위 압력 (p0) 은 백그라운드 압력이 부하 차단 스위치 (1) 내부에 채워지고 그 내측에 존재하고 있는 것을 의미한다.
스위치 (1) 는 고정 핀 콘택 (제 1 아킹 콘택)(10) 및 가동 튤립 콘택 (제 2 아킹 콘택)(20) 을 갖는다. 고정된 콘택 (10) 은 견고한 한편, 가동 콘택 (20) 은 튜브 부분 (24) 및 내부 체적 또는 중공 섹션 (26) 을 갖는 튜브 형 지오메트리를 갖는다. 가동 콘택 (20) 은 스위치 (1) 를 개방하기 위해 고정 콘택 (10) 으로부터 멀리 축 (12) 을 따라 이동될 수 있다.
스위치 (1) 는 추가로 켄칭 가스를 함유한 가압 챔버 (42) 를 갖는 푸퍼 유형 가압 시스템 (40) 을 갖는다. 켄칭 가스는 스위치 (1) 의 하우징 체적 내에 포함된 절연 가스의 일부이다. 가압 챔버 (42) 는 전류 차단 동작 동안 푸퍼 챔버 (42) 내에서 켄칭 가스를 압축하기 위해 피스톤 (46) 및 챔버 벽 (44) 에 의해 한정된다.
스위치 (1) 는 추가로 노즐 시스템 (30) 을 갖는다. 노즐 시스템 (30) 은 노즐 채널 (32) 에 의해 가압 챔버 (42) 에 연결된 노즐 (33) 을 포함한다. 노즐 (33) 은 중심축 (12) 에 대해 축외 배열되고 (그리고, 환언하면, 중심축 (12) 과 동축으로 배열되며), 보다 구체적으로는 튤립 콘택 (20) 외측에서 축방향으로 배열된다. 도 1a 내지 도 1c 의 실시형태에서, 측 (12) 을 중심으로 원을 따라 규칙적인 각도 간격들 (또는 방위각 위치들) 로 배열된 수개의 노즐들이 있으며; 용어 "노즐" 은 본 명세서에서 이들 노즐들 중 어느 하나를 지칭하며, 바람직하게는 노즐들의 각각을 지칭한다.
스위칭 동작 동안, 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 가동 콘택 (20) 은 고정 콘택 (10) 으로부터 멀리 축 (12) 을 따라 (도 1b 에서 우측으로) 구동부 (미도시) 에 의해 이동된다. 이로써, 아킹 콘택들 (10 및 20) 은 서로 분리되고, 아크 (50) 가 양자의 콘택들 (10 및 20) 사이의 켄칭 영역 (52) 에 형성된다.
노즐 시스템 (30) 및 피스톤 (46) 은 핀 콘택 (10) 으로부터 멀리 튤립 콘택 (20) 과 함께, 스위칭 동작 동안, 구동부 (미도시) 에 의해 이동된다. 가압 체적 (42) 의 다른 챔버 벽들 (44) 은 고정이다. 따라서, 가압 챔버 (42) 는 압축되고 그 내부에 함유된 켄칭 가스가 켄칭 압력 (pquench) 으로 되며, 이 압력은 가압 챔버 (42) 내에서 최대 총 압력 (전체, 즉 국부화된 압력 증강을 무시함) 으로서 정의된다.
노즐 시스템 (30) 은 그 후, 도 1b 에서 화살표들로 표시된 바와 같이, 가압 챔버 (42) 로부터 가압된 켄칭 가스를 아크 (50) 상으로 블로잉한다. 이러한 목적을 위해, 가압 챔버 (42) 로부터의 켄칭 가스는 채널 (32) 및 노즐 (33) 을 통해 아킹 구역 (52) 상으로 방출되고 블로잉된다.
노즐 (33) 은 도 1b 및 도 1c 에 표시된, 켄칭 가스의 유동 패턴을 정의한다: 켄칭 가스는 축외 포지션 (노즐 (33) 의 노즐 유출구) 으로부터 켄칭 영역 (52) 상으로 그리고 이에 따라 아크 (50) 상으로 주로 방사상 안쪽으로 유동한다.
적어도 하나의 노즐 (33) 에 의해 정의된 바와 같이, 주로 방사상으로 지향된 안쪽 유동은, 바람직한 양태에서, 노즐 (33) 이 축 방향으로부터 75° 와 105°사이의 입사각으로 축외 포지션으로부터 켄칭 영역 (52) 상으로 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열되는 것으로 설명될 수 있다.
도 2 는 켄칭 가스의 유동 패턴을 더 상세하게 나타낸다. 유동 패턴은 켄칭 가스의 유동이 본질적으로 정지하는, 정체 지점 (64) 을 포함한다. 보다 정확히, 정체 지점 (64) 은 켄칭 가스의 유동 패턴이 본질적으로 소실하는 속도를 갖는 영역으로서 정의된다. 양적 측면에서, 가스의 속도는 가스 속도의 크기 (Vgas) 가 부등식을 만족한다면, 본질적으로 소실한다.
Figure pct00001
식중
Figure pct00002
는 가압된 (켄칭) 가스 (가압 체적 (42) 에서의 최대 압력 (pquenching)) 과 분위기 가스 (벌크 압력 (p0)) 사이의 압력 차이이고;
Figure pct00003
는 압축 체적으로 (최대 압축에서) 가압된 (켄칭) 가스의 가스 밀도이며, 그리고 c 는 c < 0.2, 예를 들어 c = 0.01, 바람직하게 c = 0.1 범위에서 바람직하게 선택되는 미리 결정된 상수 계수이다.
본 명세서에서, 정체 지점 (64) 은 위의 부등식이 아크가 없는 동작 동안, 예를 들어, 전류가 없는 스위치의 개방 이동 동안 (무부하 동작), 켄칭 가스의 정상 상태 유동 동안 충족하는 영역으로서 정의된다. 위의 부등식은 바람직하게 아크의 부재에서 (특히 아크 생성 전류 없이) 정의된다.
정체 지점 (64) 은 따라서 영역을 기술한다. 부가적으로, 정체 지점 (64) 은 또한, 이 영역 내의 임의의 지점을 지칭할 수도 있고, 특히 이 영역의 중심을 지칭한다.
유동 패턴은 추가로 정체 지점 (64) 을 향해 (주로 방사상 안쪽) 유동의 상류 영역 (62), 즉 정체 지점 (64) 의 상류, 및 정체 지점 (64) 로부터 멀리 주로 축 방향으로 유동을 가속하는 하류 영역 (66), 즉 정체 지점 (64) 의 하류를 포함한다. 여기서, "상류" 및 "하류" 는 가스가 정체 지점 (64) 을 통해 이동했다는 것을 반드시 시사하지는 않는다.
바람직하게, 정체 지점 (64) 은 아킹 영역 (52) 과 오버랩하며, 더 바람직하게는 아킹 영역 (52) 내에 위치된다.
따라서, 켄칭 가스는 주로 방사상 방향으로부터 아킹 구역 (52) 을 향해 (상류 영역 (62)) 에서 유동함으로써, 감속한다. 아킹 구역 (52) 으로부터, 가스는 아킹 구역으로부터 멀리 주로 축 방향으로 (하류 영역 (66) 에서) 유동함으로써, 축방향으로 가속한다. 이러한 유동 패턴은 아크 (50) 의 횡단면 및 직경이 작게 제약되고 유지되는 압력 프로파일을 생성하는 장점이 있다. 이것과 아크 (50) 상으로의 축방향 블로잉은, 아크 (50) 의 강화된 냉각 및 소멸을 유도한다.
도 1a 내지 도 1c 및 도 2 에 나타낸 실시형태에서, 가스는 축 (12) 을 따라 2 개의 반대 방향에서, 정체 지점 (64) 의 하류로 가속한다: 노즐 시스템은 축 (12) 을 따라 정체 지점 (64) 의 반대 측들 상에서 2 개의 하류 영역들 (66) 을 정의한다. 이러한 아크 (50) 로부터의 이중 유동은 제 2 콘택 (20) 의 중공 체적 또는 중공 섹션 (26) 에 의해 가능해진다. 중공 섹션 (26) 은 켄칭 영역 (52) 상으로 블로잉되었던 켄칭 가스의 일부가 켄칭 영역 (52) 으로부터 중공 섹션 (26) 으로, 그리고 이로부터 중공 섹션 (26) 의 유출구를 통해 (도 1a 내지 도 1c 에서, 중공 섹션 (26) 의 우측에서) 부하 차단 스위치 (1) 의 벌크 하우징 체적으로 유동할 수 있도록 배열된다.
부하 차단 스위치 (1) 는 또한, 도면들에서 생략되고 본 명세서에서 기재되지 않은 공칭 콘택들, 구동부, 제어기 등과 같은 다른 부분들을 포함한다. 이러한 부분들은 종래의 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치와 유사하게 제공된다.
부하 차단 스위치는 가스 절연형 환상 주요 유닛의 부분으로서 제공될 수도 있고, 400 A 까지, 또는 심지어 2000 A (rms) 까지의 범위에서 부하 전류를 스위칭하기 위해 정격화될 수도 있다.
부하 차단 스위치를 위한 일부 가능한 어플리케이션들은 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 및/또는 스위치-퓨즈 조합 스위치; 또는 아크가 배제될 수 없는 설정에서의 중간 전압 디스커넥터 (disconnector) 이다. 이들 어플리케이션에 대한 정격 전압은 최대 52 kV 이다.
본 명세서에 기재된 유동 패턴을 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치에 적용함으로써, 그 열적 중단 성능이 현저하게 개선될 수 있다. 이것은 예를 들어, SF6 와 상이한 절연 가스와의 사용을 허용한다. SF6 는 우수한 유전체 및 아크 켄칭 특성을 가지며, 이에 따라 종래에 가스 절연형 스위치기어에 사용되었다. 하지만, 높은 지구 온난화 지수로 인해, 그러한 온실 가스들의 방출을 감소시키고 궁국적으로 온실 가스의 사용을 정지하며, 따라서 SF6 가 대체될 수 있는 대안의 가스들을 찾기 위한 많은 노력들이 있었다.
이러한 대안의 가스들은 이미 다른 유형의 스위치들에 대해 제안되었다. 예를 들어, WO 2014/154292 A1 은 대안의 절연 가스를 갖는 SF6 가 없는 스위치를 개시한다. SF6 는 아크를 냉각시키는 본질적인 능력으로 인해 매우 양호한 스위칭 및 절연 특성들을 갖기 때문에, 이러한 대안의 가스들로 SF6 를 대체하는 것은 기술적으로 도전이다.
본 구성은 대안의 가스가 SF6 의 중단 성능과 완전히 매칭하지 않더라도, 부하 차단 스위치에서 SF6 보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는 그러한 대안의 가스의 사용을 허용한다.
절연 가스는 바람직하게 100 년의 간격에 걸쳐 SF6 보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는다. 절연 가스는 바람직하게 CO2, O2, N2, H2, 공기, N2O, 탄화 수소, 특히 CH4, 퍼플루오르화된 또는 부분적으로 수소화된 유기플루오르 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 가스 성분을 포함한다.
유기플루오르 화합물은 바람직하게, 플루오로카본, 플루오로에테르, 플루오로아민, 플루오로니트릴, 플루오로케톤 및 이들의 혼합물 및/또는 분해 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게 플루오로케톤 및/또는 플루오로에테르, 더 바람직하게 퍼플루오로케톤 및/또는 하이드로플루오로에테르, 가장 바람직하게 4 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로케톤이다. 절연 가스는 바람직하게 공기 또는 N2, O2, CO2 와 같은 공기 성분과 혼합된 플루오르케톤을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 아크가 매우 효율적으로 냉각될 수 있도록 하는 유동 프로파일로 인해, 이러한 개선은 (푸퍼 챔버의 증가된 압력없이) 노즐에서 켄칭 가스의 압력 증강을 증가시키지 않으면서, 그리고 이에 따라 스위치의 구동에 대한 수요/비용 증가 없이 달성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 심지어 압력 증강이 감소될 수도 있다.
따라서, 발명의 일 양태에서, 가압 시스템 (40) 은 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스를 켄칭 압력 (pquench < 1.8*p0) 으로 가압하기 위해 구성될 수도 있으며, 여기서 p0 는 하우징의 벌크 체적에서의 절연 가스의 주위 (평형) 압력이고, pquench 는 또한, 가압 챔버에서 전류 차단 동작 동안, 켄칭 가스로서 지칭되는, 가압된 절연 가스의 (최대 전체) 압력이다. 켄칭 압력에 대한 이러한 조건은 켄칭 가스의 유동이 아음속이고, 보통 켄칭 가스를 가압하는 작업을 전달하는, 구동의 요건을 동시에 제한하는 것을 확실히 한다.
보다 바람직하게, 켄칭 압력은 pquench < 1.5*p0 또는 pquench < 1.3*p0 또는 심지어 pquench < 1.1*p0 를 만족한다. 다른 한편으로, 켄칭 압력은 바람직하게 pquench > 1.01*p0 을 만족하여, 압력 증강이 아크를 소멸시키기에 충분하다.
다른 양태에서, 켄칭 압력은 pquench < p0 + 800 mbar, 바람직하게 pquench < p0 + 500 mbar, 더 바람직하게 pquench < p0 + 300 mbar, 그리고 더욱 더 바람직하게 pquench < p0 + 100 mbar 을 만족한다. 다른 한편으로, 켄칭 압력은 바람직하게 pquench > p0 + 10 mbar 를 만족한다.
실시형태들에서, 하우징에서의 (벌크) 절연 가스의 주위 압력 (p0) 은 <= 3 bar, 더 바람직하게 p0 <= 1.5 bar, 더욱 더 바람직하게 p0 <= 1.3 bar 이다.
이러한 압력 조건들은 고 전압 회로 차단기들 (52 kV 보다 훨씬 높은 정격 전압) 에서의 통상적인 유동 조건과 매우 상이하다. 이러한 고 전압 회로 차단기들 (버퍼 및 자기 블라스트 유형) 에서, 아크의 냉각을 최대화하기 위해 유동 조건들은 초음속이다. 이로써, 훨씬 더 높은 압력 증강, 1.8*p0 보다 상당히 높은 (그리고 p0 + 800 mbar 보다 상당히 높은) pquench 이 필요하다. 이것은 이러한 고 전압 회로 차단기들의 구동 시 강한 요건들을 부과하며, 이는 여기서 고려된 저 전압 및 중간 전압 부하 차단기들을 위한 비용 관점으로부터 단점이거나 심지어 금지적이다. 이러한 저 및 중간 부하 차단기들은 회로 차단기들과는 완전히 상이한 어플리케이션들, 설계 및 마켓에 대해 완전히 상이한 유형의 스위치이다.
대조적으로, 본 출원은 최대 52 kV 의 전압으로 통상적으로 정격화되지만 더 높은 전압을 스위칭하는 것은 불가능하거나 이에 대해서는 정격화되지 않으며, 최대 2000 A 또는 심지어 최대 1250 A 의 전류로 정격화되고 더 높은 전류를 스위칭하는 것은 불가능하거나 이에 대해서는 정격화되지 않는, 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치에 관련된다. 특히, 부하 차단 스위치는 오류 전류를 중단하기 위해 정격화되지 않거나 이를 중단하는 것이 불가능하다. 구체적으로, 부하 차단 스위치는 단락 전류를 중단하기 위해 정격화되지 않거나 이를 중단하는 것이 불가능하다.
다음으로, 도 3 을 참조하여, 발명의 추가 실시형태에 따른 부하 차단 스위치가 설명된다. 이 실시형태는 제 2 콘택 (20) 의 중공 섹션 (26) 이 차단 엘리먼트 (27) 에 의해 차단된다는 점에서, 도 1a 내지 도 1c 의 것과 상이하다. 그 결과, 중공 섹션 (26) 은 이를 통한 켄칭 가스의 유도를 허용하지 않는다. 따라서, 도 3 의 실시형태에서, 켄칭 가스는 축 (12) 을 따라 일 방향으로만, 즉 다른 콘택 (도 3 에 도시되지 않은 제 1 콘택) 을 향해, 즉 도 3 에서 좌측으로, 정체 지점 (64) 의 하류로 (켄칭 영역 (52) 에서) 가속한다. 그럼에도 불구하고, 켄칭 영역 (52) 을 향하는 켄칭 가스의 주로 축방향 유입으로 인해, 가스 유동은 여전히 정체 지점 (64) 을 나타낸다.
도 3 의 실시형태의 다른 양태들은 도 1a 내지 도 1c 및 도 2 의 것과 유사하고, 이들의 상기 기재는 마찬가지로 도 3 의 실시형태에 적용된다.
도 4 를 참조하면, 비교예에 따른 종래의 부하 차단 스위치가 기재된다. 여기에서는, 켄칭 가스가 축 방향으로 아킹 영역 (52) 상으로, 축방향으로 배열된 노즐 (제 2 콘택 (20) 을 구성하는 튤립의 중심) 을 통해 그리고 축 방향 (12) 을 따라 연장하는 채널 (32') 을 통해 블로잉된다. 이러한 유동 패턴은 정체 지점 없이 주로 축방향 유동을 정의한다. 도 4 의 이러한 실시형태에서, 이것은 가압 체적 (42) 과 축방향 채널 (32') 을 연결함으로써 그리고 비축방향 채널을 차단함으로써, 예를 들어 차단 엘리먼트 (37) 에 의해 달성된다.
도 4 의 비교 경로에서, 켄칭 가스는 주로 축 방향으로부터, 특히 튤립 (제 2 콘택)(20) 의 중심으로부터, 아크 상으로 블로잉된다. 대응하여, 아크가 노즐 (33) 로부터 배출구를 통해 (여기서 도 4 에서 좌측으로) 밖으로 이동하게 된다. 축방향 유동으로서 또한 지칭되는, 이러한 도 4 의 종래 유동 토폴로지는 종래 기술의 부하 차단 스위치들에서 사용되었다. 압력 증강의 100 mbar - 200 mbar 및 SF6 가스로 허용가능한 아크 소멸 성능을 구현하고 생성하는 것이 간단하고 저렴하다.
도 1a 내지 도 4 의 상이한 설계들의 성능이 실험적으로 비교되었다. 즉, 부하 전류는 제 1 및 제 2 콘택들 (10 및 20) 을 통해 인가되었고, 플러그 (제 1 콘택 (10)) 는 제 2 콘택 (30) 으로 상대적으로 이동되고 이로부터 이격되었으며, 이에 의해 아크가 점화되었다. 동시에, 켄칭 가스가 가압되고 가압 체적 (42) 으로부터 방출되어 개개의 도 1b, 도 1c, 도 2, 도 3, 및 도 4 에 대해 상술한 바와 같이, 아크 (50) 를 소멸하기 위해 아크 영역 (52) 으로 유동하였다.
그 결과, 중단 전류의 동일한 레벨을 소멸하기 위해, 발명의 실시형태들 (도 1a 내지 도 3) 은 도 4 의 종래 설계와 비교하여 훨씬 더 작은 압력 (가압 체적에서의 과압력) 을 필요로 함을 알아내었다.
유사하게, 켄칭 가스로서 SF6 를 사용한 종래 스위치 (도 4) 에 관해서 주어진 압력 증강으로, 도 1a 내지 도 3 의 유동 프로파일은, 감소된 아크 켄칭 포텐셜을 갖는 대안의 가스가 켄칭 가스로서 사용되더라도, 여전히 전류를 열적으로 중단할 수 있다는 것을 알아내었다. 따라서, 주목으로서, 본 명세서에 기재된 부하 차단 스위치는 또한 켄칭 가스로서 SF6 와 함께 사용될 수 있음이 명백하다.
이러한 결과들은 본 발명에 따른 켄칭 가스 유동 패턴 및 노즐 설계에서의 변화에 의해 야기되는 이점들을 명확히 나타낸다. 이러한 최적화된 노즐 설계는 종래 설계와 비교하여 훨씬 더 효율적인 아크 냉각 및 켄칭 효율을 허용하며, 따라서 본 명세서에서 언급된 바와 같이 대안의 켄칭 가스에 의해 (예를 들어, 12 kV 까지, 24 kV 까지, 36 kV 까지, 또는 심지어 52 kV 까지의 전압으로 정격화된 전류를 위해) 부하 차단 스위치들의 가능한 정격화의 넓은 범위에 대해 부하 전류를 열적으로 중단하는 것을 가능하게 한다.
다음으로, 발명의 추가 실시형태에 따른 부하 차단 스위치가 설명된다. 다시, 임의의 다른 실시형태의 설명은 또한 달리 특정되지 않으면 이 실시형태에 적용될 수도 있다. 이 실시형태에서, 제 1 콘택은 핀이고, 제 2 콘택 (이동) 콘택은 튤립 유형 콘택이며, 이는 파이프의 내측에 부착된 삽입물을 갖는 중공 파이프를 포함한다. 노즐 시스템은 파이프와 삽입물 사이에 정의된 노즐 채널 및 노즐을 포함한다. 노즐은 도 1a 내지 도 1c 및 도 2 에 관하여 이미 기재된 바와 같이, 축외 포지션으로부터 켄칭 영역 상으로 주로 방사상 안쪽으로 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열된다. 이러한 도면들과는 상이하게, 가압 체적은 가압 체적으로부터 노즐 채널까지 유출구를 정의하는 파이프로부터 및/또는 노즐 채널의 방사상 외측에 있다. 파이프 또는 노즐 채널 측면에서의 홀들은 가압 체적으로부터 노즐 채널까지 유입구를 정의한다.
이러한 실시형태에 의하면, 전류 차단 동작은 도 1a 내지 도 1c 와 유사하게 수행된다: 제 1 콘택 및 피스톤이 제 1 콘택으로부터 멀리 구동부에 의해 이동되고, 가압 체적에서의 가스는 피스톤에 의해 가압되어 축외 포지션으로부터 아크를 향해 주로 방사상 안쪽으로 아킹 영역으로 유동한다. 아킹 영역에 도달한 후, 켄칭 가스는 도 1a 내지 도 1c 및 도 2 에 관하여 상술한 바와 같이, 2 개의 방향들 (이중 유동) 로 유동한다.
이 실시형태는 단지 부가 삽입물을 제공함으로써, 최소 수의 부분 및 이동 콘택의 비용 및 무게에서의 최소 증가로, 유리한 유동 패턴이 실현될 수 있도록 한다.
발명은 위에 나타낸 실시형태들에 제한되는 것이 아니라, 청구항들에 의해 정의된 범위 내에서 여러 방식들로 수정될 수도 있다. 예를 들어, 도 5 내지 도 9 는 발명의 추가 실시형태들에 따른 부하 차단 스위치들의 부가 변형들을 나타낸다. 여기서, 개개의 스위치들의 상부 절반 (축 (12) 위) 만이 나타나지만; 일반적으로 스위치들을 본질적으로 회전 대칭이다. 이러한 도면들에서, 참조 부호들은 다시 앞서 도면들의 것에 대응하고, 달리 특정되거나 나타내지 않으면, 그 설명도 또한 도 5 내지 도 9 에 적용된다. 이러한 도 5 내지 도 9 는 또한 다른 실시형태들과 함께 사용될 수 있는 일반적인 양태들을 도시한다.
도 5 는 중공 플러그 (10) 가 제 1 콘택 (10) 으로서 사용될 수 있어서, 축방향 배출 채널 (16) 이 중공 플러그 (10) 내에 정의되는 것을 도시한다. 이 설계는 하류 영역에서 켄칭 가스의 보다 효율적인 유동을 허용한다. 이 설계는 또한 아크 켄칭 효율을 악화시키지 않으면서 긴 노즐들 (33)(축방향으로 연장) 의 사용을 허용한다 이 설계는 도 5 에 나타낸 바와 같이 이중 유동 유형 스위치 (도 1a 내지 도 1c 및 도 2 참조) 에 또는 도 2 에 나타낸 단일 유동 유형 스위치에 모두 적용될 수 있다.
도 6 은 가압 시스템 (푸퍼 시스템) 의 피스톤 (44) 및/또는 노즐 시스템 (30) 이 제 2 아킹 콘택 (20) 과 공동으로 이동가능할 수 있는 것, 그리고 특히 피스톤 (44) 이 노즐 시스템 (30) 에, 구체적으로는 노즐 (33) 에 부착될 수 있는 것을 도시한다. 이 양태에 의하면, 제 2 아킹 콘택 (튤립)(20), 노즐 시스템 (30) 및 피스톤 (44) 은 함께 이동할 수도 있다.
일반적인 양태에 따라, 피스톤 (44) 및 가압 체적 (46) 은 스위치의 축외 포지션에 배열된다. 하지만, 도 7 은 대안의 양태에서, 피스톤 (44) 및 가압 체적 (46) 이 또한 스위치의 축 (12) 상에 배열될 수 있는 것을 도시한다. 그 후, 노즐 시스템 (30) 의 채널 (32) 은 가압 체적 (46) 으로부터 노즐 (33) 의 축외 포지션으로 연장한다.
도 7 은 추가로 중공 섹션 (26) 으로부터의 유출구 (48) 이 축상 (on-axix) 중공 섹션 (26) 으로부터 스위치 하우징의 벌크 체적으로 주로 방사상으로 연장할 수 있는 것을 도시한다.
도 8 은 제 2 아킹 콘택 (20) 이 고정일 수도 있는 한편, 제 1 아킹 콘택 (10) 은 이동가능할 수 있고; 노즐 시스템 (30) 은 고정 (제 2 아킹 콘택 (20) 에 부착) 이고; 피스톤이 제 1 아킹 콘택 (10) 과 공동으로 이동가능하고; 가압 시스템 (44, 46) 의 나머지가 고정일 수도 있는 것을 도시한다. 이러한 배열은 특히 낮은 이동 질량을 갖는 구성을 유도할 수도 있다.
도 9 는 일 실시형태에서, 양자의 아킹 콘택들 (10 및 20) 이 플러그일 수 있어서, 플러그-플러그 구성으로 서로 인접하는 것을 도시한다. 다른 양태로서, 제 1 아킹 콘택 (10) 는 고정인 대신, 스프링-장착형일 수도 있다. 제 2 아킹 콘택 (20) 은 노즐 시스템 (30) 과 공동으로 이동가능할 수도 있지만, 대안으로 본 명세서에 기재된 양태들 중 어느 하나에 따라 다른 구성이 가능하다.
실시형태들에서, 부하 차단 스위치 (1) 는 나이프 스위치이고; 또는 일반적으로 부하 차단 스위치 (1) 는 회전 콘택을 갖는 콘택 시스템을 갖는다. 대안의 실시형태에서, 부하 차단 스위치 (1) 는 하나의 축방향 가동 콘택 (단일 모션 유형) 을 갖는다. 이것의 추가적인 실시형태에 따라, 노즐 시스템 (30) 은 가동 콘택에 고정으로 접합되고 및/또는 가동 콘택과 함께 이동가능하며; 및/또는 가동 콘택을 구동하는 구동 유닛에 의해 구동된다.
실시형태들에서, 부하 차단 스위치 (1) 는 도면들에 나타내지 않은 공칭 콘택들이다. 통상적으로, 공칭 콘택들은 제 1 아킹 콘택 (10) 및 제 2 아킹 콘택 (20) 의 외측에서 방사상으로, 특히 노즐 (33) 의 외측에서 방사상으로 존재한다.
실시형태들에서, 부하 차단 스위치 (1) 는 제어기를 가지며, 특히 제어기는 데이터 네트워크에 연결되기 위해 네트워크 인터페이스를 가져서, 부하 차단 스위치 (1) 가, 데이터 네트워크로 디바이스 상태 정보를 전송하는 것 및 데이터 네트워크로부터 수신된 커맨드를 실행하는 것 중 적어도 하나를 위해 네트워크 인터페이스에 동작가능하게 연결되며, 특히 데이터 네트워크는 LAN, WAN, 또는 인터넷 (IoT) 중 적어도 하나이다. 따라서, 이러한 제어기를 갖는 부하 차단 스위치의 사용이 또한 개시된다.
실시형태들에서, 부하 차단 스위치 (1), 특히 노즐 시스템 (30) 은 전체 전류 차단 동작 동안 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되고; 및/또는 부하 차단 스위치 (1), 특히 노즐 시스템 (30) 은 모든 유형의 전류 차단 동작들 동안 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되고; 및/또는 부하 차단 스위치 (1), 특히 노즐 시스템 (30) 은 부하 차단 스위치 (1) 내측에서, 특히 노즐 시스템 (30) 내측에서 또는 적어도 하나의 노즐 (30) 내측에서, 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되며; 및/또는 부하 차단 스위치 (1), 특히 노즐 시스템 (30) 은 전류 차단 동작의 임의의 순간에 그리고 부하 차단 스위치 (1) 에 의해 수행될 매 전류 차단 동작에 대해 음속 유동 조건들을 회피 (즉, 오류 전류 또는 단락 전류의 중단을 배제) 하기 위해 설계된다.
실시형태들에서, 노즐 시스템 (30) 은 가압 챔버 (42) 에 노즐 (33) 을 연결하는 노즐 채널 (32) 을 포함하고; 특히 노즐 채널 (32) 은 제 1 또는 제 2 아킹 콘택 외측에 방사상으로 배열되고, 및/또는 노즐 채널 (32) 은 부하 차단 스위치 (1) 에서 축외 포지션으로 배열된다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 부하 차단 스위치 (1) 는 회로 차단기가 아니며, 특히 52 kV 보다 큰 고전압을 위한 회로 차단기가 아니고; 및/또는 가압 시스템 (40) 은 자기 블라스팅 효과를 제공하기 위해 가열 챔버가 없으며; 및/또는 부하 차단 스위치 (1) 는 회로 차단기와 조합으로, 특히 진공 회로 차단기와 조합으로 배열되도록 설계된다.

Claims (28)

  1. 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1) 로서,
    - 주위 압력 (p0) 에서 절연 가스를 유지하기 위한 하우징 체적을 정의하는 하우징 (2);
    - 상기 하우징 체적 내에 배열된 제 1 아킹 콘택 (10) 및 제 2 아킹 콘택 (20) 으로서, 상기 제 1 및 제 2 아킹 콘택들은 상기 부하 차단 스위치 (1) 의 축을 따라 서로에 대해 이동가능하고 전류 차단 동작 동안 아크 (50) 가 형성되는 켄칭 영역 (52) 을 정의하는, 상기 제 1 아킹 콘택 (10) 및 제 2 아킹 콘택 (20);
    - 상기 전류 차단 동작 동안 켄칭 가스를 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하기 위해 상기 하우징 체적 내에 배열된 가압 챔버 (42) 를 갖는 가압 시스템 (40) 으로서, 상기 켄칭 압력 (pquench) 및 상기 주위 압력 (p0) 은 p0 < pquench 관계를 만족하는, 상기 가압 시스템 (40); 및
    - 상기 전류 차단 동작 동안 상기 가압 챔버 (42) 로부터 상기 켄칭 영역 (52) 에 형성된 상기 아크 (50) 상으로 가압된 상기 켄칭 가스를 아음속 유동 패턴으로 블로잉하기 위해 상기 하우징 체적 내에 배열된 노즐 시스템 (30) 을 포함하고,
    - 상기 노즐 시스템 (30) 은 축외 포지션으로부터 상기 켄칭 영역 (52) 상으로 주로 방사상 안쪽으로 상기 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열된 적어도 하나의 노즐 (33) 을 포함하는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    최대 52 kV, 바람직하게 최대 36 kV, 더 바람직하게 최대 24 kV, 그리고 가장 바람직하게 최대 12 kV 의 정격 전압을 가지며; 및/또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 2000 A 까지, 바람직하게 1250 A 까지, 그리고 더 바람직하게 1000 A 까지의 범위에서 공칭 전류를 스위칭하기 위해 정격화되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1) 는 나이프 스위치이며, 또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 하나의 축방향 가동 콘택을 가지며, 특히 상기 노즐 시스템 (30) 이 상기 가동 콘택과 고정으로 접합되거나 함께 이동가능한, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1), 특히 상기 노즐 시스템 (30) 은 전체 전류 차단 동작 동안 상기 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되고; 및/또는
    상기 부하 차단 스위치 (1), 특히 상기 노즐 시스템 (30) 은 모든 유형의 전류 차단 동작들 동안 상기 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되고; 및/또는
    상기 부하 차단 스위치 (1), 특히 상기 노즐 시스템 (30) 은 상기 부하 차단 스위치 (1) 내측에서, 특히 상기 노즐 시스템 (30) 내측에서 또는 상기 적어도 하나의 노즐 (33) 내측에서, 상기 아음속 유동 패턴을 유지하기 위해 설계되며; 및/또는
    상기 부하 차단 스위치 (1), 특히 상기 노즐 시스템 (30) 은 상기 전류 차단 동작의 임의의 순간에 그리고 상기 부하 차단 스위치 (1) 에 의해 수행될 매 전류 차단 동작에 대해 음속 유동 조건들을 회피하기 위해 설계되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 시스템 (30) 은 상기 가압 챔버 (42) 를 상기 노즐 (33) 에 연결하는 노즐 채널 (32) 을 포함하고; 특히 상기 노즐 채널 (32) 은 상기 제 1 또는 제 2 아킹 콘택 외측에서 방사상으로 배열되고, 및/또는 상기 노즐 채널 (32) 은 상기 부하 차단 스위치 (1) 에서 축외 포지션으로 배열되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치는 분배 네트워크, 환상 주요 유닛 (RMU) 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어 (GIS) 에서 부하 전류를 차단하기 위해 설계되고; 및/또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 부하 전류를 스위칭하는 능력을 갖지만, 단락 전류 중단 능력은 갖지 않으며; 특히 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 공칭 콘택들을 포함하는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 시스템 (30) 은 상기 켄칭 가스에 대한 유동 패턴을 정의하고,
    상기 유동 패턴은,
    - 상기 켄칭 가스의 유동이 본질적으로 정지하는 정체 지점 (64),
    - 상기 정체 지점 (64) 을 향해 주로 방사상 안쪽 유동의 상류 영역 (62), 및
    - 상기 정체 지점 (64) 으로부터 멀리 주로 축 방향으로 유동을 가속하는 하류 영역 (66) 을 포함하는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 시스템 (40) 은 푸퍼 시스템이고 상기 가압 챔버 (42) 는 상기 전류 차단 동작 동안 푸퍼 챔버 (42) 내에서 상기 켄칭 가스를 압축하기 위해 배열된 피스톤 (46) 을 갖는 상기 푸퍼 챔버인, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노즐 (33) 은 상기 축 방향으로부터 45°내지 120°, 바람직하게 60°내지 120°, 더 바람직하게 70° 내지 110°, 그리고 가장 바람직하게 75° 와 105° 사이의 입사각으로 축외 포지션으로부터 상기 켄칭 영역 (52) 상으로 상기 켄칭 가스를 블로잉하기 위해 배열되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스는 100 년 간격에 걸쳐 SF6 보다 낮은 지구 온난화 지수를 가지며, 상기 절연 가스는 CO2, O2, N2, H2, 공기, N2O, 탄화수소, 특히 CH4, 퍼플루오르화된 또는 부분적으로 수소화된 유기플루오르 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부서 선택된 적어도 하나의 가스 성분을 포함하는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스는 특히, 플루오로에테르, 옥시란, 플루오로아민, 플루오로케톤, 플루오로올레핀, 플루오로니트릴, 및 이들의 혼합물 및/또는 분해 생성물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 유기플루오르 화합물과의 혼합물에, CO2, O2, N2, H2, 공기로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 백그라운드 가스를 포함하는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 시스템 (40) 은 상기 전류 차단 동작 동안 상기 켄칭 가스를 다음의 조건들 중 적어도 하나를 만족하는 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하기 위해 구성되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1):
    i. pquench < 1.8·p0, 더 바람직하게 pquench < 1.5·p0, 더욱 바람직하게 pquench < 1.3·p0.
    ii. pquench > 1.01·p0, 특히 pquench > 1.1*p0;
    iii. pquench < p0 + 800 mbar, 더 바람직하게 pquench < p0 + 500 mbar, 더욱 바람직하게 pquench < p0 + 300 mbar, 그리고 가장 바람직하게 pquench < p0 + 100 mbar,
    iv. pquench > p0 + 10 bar.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 1 kV 의 정격 전압을 갖고; 및/또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 1 A 초과, 바람직하게 100 A 초과, 그리고 더욱 바람직하게 400 A 초과의 전류에 대해 정격화되며; 및/또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 에서의 상기 주위 압력 (p0) 은 p0 <= 3 bar, 바람직하게 p0 <= 1.5 bar, 더 바람직하게 p0 <= 1.3 bar 인, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 (33) 은 절연 외부 노즐 부분을 포함하고; 및/또는
    상기 부하 차단 스위치 (1) 는 다음 치수들 중 하나 이상을 갖는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1):
    상기 노즐 (33) 은 5 mm 내지 15 mm 범위의 직경을 갖는다;
    상기 가압 챔버 (42) 는 40 mm 내지 80 mm 범위의 방사상 직경, 및 40 mm 내지 200 mm 범위의 최대 축방향 길이를 갖는다;
    상기 제 1 아킹 콘택 (10) 및 상기 제 2 아킹 콘택 (20) 은 150 mm 까지 또는 110 mm 까지 및/또는 적어도 10 mm 의 최대 콘택 분리를 가지며, 특히 25 mm 내지 75 mm 범위의 최대 콘택 분리를 갖는다.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 아킹 콘택 (10) 및 상기 제 2 아킹 콘택 (20) 중 적어도 하나는, 상기 켄칭 영역 (52) 상으로 블로잉된 상기 켄칭 가스의 일부가 상기 켄칭 영역으로부터 중공 섹션 (26) 으로 유동하도록 배열된 개개의 상기 중공 섹션 (26) 을 갖는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 중공 섹션 (26) 은 상기 중공 섹션 (26) 으로 유동된 상기 켄칭 가스가 상기 중공 섹션 (26) 의 출구 측에서 상기 부하 차단 스위치 (1) 의 하우징 체적의 주위 압력 영역으로 유출하도록 하기 위해 유출구를 갖는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1) 는 제어기를 가지며, 특히 상기 제어기는 데이터 네트워크에 연결되기 위해 네트워크 인터페이스를 가져서, 상기 부하 차단 스위치 (1) 가, 상기 데이터 네트워크로 디바이스 상태 정보를 전송하는 것 및 상기 데이터 네트워크로부터 수신된 커맨드를 실행하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 네트워크 인터페이스에 동작가능하게 연결되며, 특히 상기 데이터 네트워크는 LAN, WAN 또는 인터넷 (IoT) 중 적어도 하나인, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1) 는 회로 차단기가 아니고, 특히 52 kV 보다 큰 고전압을 위한 회로 차단기가 아니고; 및/또는 상기 가압 시스템 (40) 은 자기 블라스팅 효과를 제공하기 위해 가열 챔버가 없으며; 및/또는 상기 부하 차단 스위치 (1) 는 회로 차단기와 조합으로, 특히 진공 회로 차단기와 조합으로 배열되도록 설계되는, 가스 절연형 저 전압 또는 중간 전압 부하 차단 스위치 (1).
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 부하 차단 스위치 (10) 를 갖는 분배 네트워크, 환상 주요 유닛, 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어로서,
    특히 상기 부하 차단 스위치 (1) 가 회로 차단기와 조합으로, 구체적으로는 진공 회로 차단기와 조합으로 배열되는, 분배 네트워크, 환상 주요 유닛, 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어.
  20. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 부하 차단 스위치 (1) 를 사용하여 부하 전류를 차단하는 방법으로서,
    - 상기 제 1 아킹 콘택 (10) 및 상기 제 2 아킹 콘택 (20) 을 상기 부하 차단 스위치의 축 (12) 을 따라 서로 상대적으로 멀리 이동시켜, 상기 켄칭 영역 (52) 에 아크 (50) 가 형성되는 단계;
    - 상기 켄칭 가스를 상기 조건 p0 < pquench 을 만족하는 상기 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압하는 단계로서, 상기 p0 는 상기 부하 차단 스위치 (1) 내측의 주위 압력인, 상기 켄칭 가스를 가압하는 단계; 및
    - 상기 노즐 시스템 (30) 을 통해, 상기 가압 챔버 (42) 로부터 상기 켄칭 영역 (52) 에 형성된 상기 아크 (50) 상으로 가압된 상기 켄칭 가스를 아음속 유동 패턴으로 블로잉함으로써, 상기 켄칭 가스를 축외 포지션으로부터 상기 켄칭 영역 상으로 주로 방사상 안쪽으로 블로잉하는 단계를 포함하는, 부하 전류를 차단하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 켄칭 가스를 위한 유동 패턴은 상기 노즐 시스템 (30) 에 의해 정의되고, 상기 유동 패턴은,
    - 상기 켄칭 가스의 유동이 본질적으로 정지하는 정체 지점 (64),
    - 상기 정체 지점 (64) 을 향해 주로 방사상 안쪽 유동의 상류 영역 (62), 및
    - 상기 정체 지점 (64) 으로부터 멀리 주로 축 방향으로 유동을 가속하는 하류 영역 (66)
    의 형성을 포함하는, 부하 전류를 차단하는 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 켄칭 가스는 상기 전류 차단 동작 동안 다음의 4 가지 조건들 중 적어도 하나가 충족되도록 켄칭 압력 (pquench) 으로 가압되는, 부하 전류를 차단하는 방법:
    i. pquench < 1.8·p0, 더 바람직하게 pquench < 1.5·p0, 더욱 바람직하게 pquench < 1.3·p0.
    ii. pquench > 1.01·p0, 특히 pquench > 1.1*p0;
    iii. pquench < p0 + 800 mbar, 더 바람직하게 pquench < p0 + 500 mbar, 더욱 바람직하게 pquench < p0 + 300 mbar, 그리고 가장 바람직하게 pquench < p0 + 100 mbar,
    iv. pquench > p0 + 10 bar.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아음속 유동 패턴은 상기 전체 전류 차단 동작 동안 유지되고; 및/또는
    상기 아음속 유속 패턴은 모든 유형의 전류 차단 동작들 동안 유지되고; 및/또는
    상기 아음속 유동 패턴은 상기 부하 차단 스위치 (1) 내측에서, 특히 상기 노즐 시스템 (30) 내측에서 또는 상기 적어도 하나의 노즐 (33) 내측에서 유지되며; 및/또는
    음속 유동 조건들은 상기 전류 차단 동작의 임의의 순간에 그리고 상기 부하 차단 스위치 (1) 에 의해 수행될 매 전류 차단 동작에 대해 회피되는, 부하 전류를 차단하는 방법.
  24. 분배 네트워크, 환상 주요 유닛, 또는 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어에서 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 부하 차단 스위치 (1) 의 용도.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 분배 네트워크, 상기 환상 주요 유닛 (RMU) 또는 상기 2 차 분배 가스 절연형 스위치기어 (GIS) 에서 부하 전류를 스위칭하기 위한 용도.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    부하 전류를 스위칭하기 위한, 그러나 단락 전류를 중단하기 위한 것은 아닌 용도.
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1) 가 회로 차단기와 조합으로, 특히 진공 회로 차단기와 조합으로 배열되는 용도.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 차단 스위치 (1) 는 제어기를 가지며, 특히 상기 제어기는 데이터 네트워크에 연결되기 위해 네트워크 인터페이스를 가져서, 상기 부하 차단 스위치 (1) 가, 상기 데이터 네트워크로 디바이스 상태 정보를 전송하는 것 및 상기 데이터 네트워크로부터 수신된 커맨드를 실행하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 네트워크 인터페이스에 동작가능하게 연결되며, 특히 상기 데이터 네트워크는 LAN, WAN 또는 인터넷 (IoT) 중 적어도 하나인 용도.
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