KR20190102590A

KR20190102590A - 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치

Info

Publication number: KR20190102590A
Application number: KR1020180023148A
Authority: KR
Inventors: 이민수
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-09-04

Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉시블 버스바가 구비되어 동작 성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 외함; 상기 외함의 일부에 설치되는 가동축; 상기 가동축에 연결되어 전,후진 운동하는 가동자; 상기 외함의 타부에 설치되는 접지 단자; 일단은 상기 가동자에 연결되고, 타단은 상기 접지 단자에 연결되어 상기 가동자와 접지 단자 사이에서 굴신운동을 하는 플렉시블 버스바;를 포함하여 구성된다.

Description

가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치{High Speed Earthing Switch of Gas Insulated Switchgear}

본 발명은 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉시블 버스바가 구비되어 동작 성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 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.

도 1에 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조가 나타나 있다.

외함(1) 내부에 단로기/접지스위치(DS/ES)(2)와 고속 접지 스위치(HSES)가 설치된 것이 나타나 있다. 외함(1)의 외부에는 구동부 혹은 조작부(3)가 마련된다.

고속 접지 스위치는 고정부와 가동부로 크게 구분된다.

외함(1) 내부에 마련되는 도체(4)에 고정부가 마련된다. 고정부에는 고정접점(5)이 구비된다.

가동부는 구동부(3)에 연결되어 회전하는 가동축(6), 가동축(6)에 크랭크 연결되는 커넥터(7), 외함(1)의 내부에 고정 설치되는 가동접점 홀더(8)와 가동접점(9), 커넥터(7)에 연결되어 전,후진 운동하면서 가동접점(9)과 고정접점(5)을 연결 또는 분리하는 가동자(10) 등으로 구성된다. 또한, 가동부와 접지 단자(10)를 연결하기 위한 버스바(11)가 구비된다. 버스바(11)는 가동접점 홀더(8)와 접지 단자(10)를 연결할 수 있다.

도 2와 도 3에는 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도가 도시되어 있다. 도 2는 개방 상태를 나타내고, 도 3은 접지 상태를 나타낸다.

회로 통전시 접지 스위치는 도 2와 같은 개방 상태에 있다. 만일, 선로에 고장이 발생하면 고속 접지 스위치가 작동하게 된다. 구동부(3)에서 전달되는 동력에 의해 가동축(6)이 회전하고 이 힘은 커넥터(7)를 거쳐 가동자(10)에 전달된다. 가동자(10)가 전진운동하여 고정접점(5)에 투입된다(도 3). 이에 따라, 전류는 도체(4)로부터 고정접점(5), 가동자(10), 가동접점(9), 가동접점 홀더(8), 버스바(11), 접지 단자(10)를 거쳐 외부로 빠져나가게 된다.

그런데, 종래의 고속 접지 스위치는 가동자(10)가 가동접점(9), 가동접점 홀더(8), 버스바(11)에 항상 접촉이 되어 있어, 부품간 마찰이 발생하게 된다. 이에 따라 동작시 부하가 더 많이 소요되고, 고속 동작시 속도 저하 발생, 부품의 마모, 그리고 부품 마모로 인한 분진이나 부스러기(particle) 발생에 따른 절연파괴 등 여러 문제점이 발생하게 된다.

더불어, 가동부에 가동접점(9)이나 가동접점 홀더(8), 가동접점 홀더(8)에 고정되는 버스바(11) 등 많은 구성 부품이 소요된다. 이에 따른, 원가 상승 등의 문제점도 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 마찰력을 감소시켜 동작성능을 향상시키고, 부품 수를 감소시키는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 외함; 상기 외함의 일부에 설치되는 가동축; 상기 가동축에 연결되어 전,후진 운동하는 가동자; 상기 외함의 타부에 설치되는 접지 단자; 일단은 상기 가동자에 연결되고, 타단은 상기 접지 단자에 연결되어 상기 가동자와 접지 단자 사이에서 굴신운동을 하는 플렉시블 버스바;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 플렉시블 버스바는 일단이 상기 접지 단자의 내측단에 결합되고 강체로 형성되는 제1 바디와, 일단이 상기 가동자에 결합되고 플렉시블 부재로 형성되는 제2 바디로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 바디는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 바디는 상기 가동자에 소정거리 이격하여 평행하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 바디의 일부는 상기 제1 바디의 내부에 삽입 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 바디와 결합되어 상기 제2 바디의 운동을 안내하는 제1 가이드 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동자에 결합되어 상기 제2 바디의 운동을 안내하는 제2 가이드 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 바디는 'U'자 형태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 바디의 중첩되는 부분은 상기 가동자의 운동 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 의하면 플렉시블 버스바가 적용되어 가동자가 운동시 마찰이 발생하지 않으므로 속도 및 안정성이 향상된다.

또한, 부품간 마찰에 따른 분진이나 부스러기가 발생하지 않으므로 외함 내부의 청결성이 유지되고 절연 파괴 현상이 감소한다.

또한, 가동접점이나 가동접점 홀더 등의 부품이 제거되므로 부품 수가 감소하고 원가 절감이 일어난다.

도 1은 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 A부분 상세도로서, 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도이다. 도 2는 개방 상태를 나타내고, 도 3은 접지 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 내부도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 B부분 상세도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도이다. 도 5는 개방 상태를 나타내고, 도 6은 접지 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 내부도이다.

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 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 내부도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도로서, 개방 상태 및 접지 상태를 나타낸다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는, 외함(20); 상기 외함(20)의 일부에 설치되는 가동축(45); 상기 가동축(45)에 연결되어 전,후진 운동하는 가동자(50); 상기 외함(20)의 타부에 설치되는 접지 단자(55); 일단은 상기 가동자(50)에 연결되고, 타단은 상기 접지 단자(55)에 연결되는 플렉시블 버스바(flexible bus-bar)(60);를 포함하여 구성된다.

외함(enclosure, tank)(20)은 상자형으로 형성되어 단로기(Disconnect Switch), 접지스위치(Earthng Switch) 등을 수용할 수 있다. 외함(20)은 상,하,좌,우,전,후 부분 중에서 어느 하나 이상이 개방된 파이프 형태로 형성될 수 있다. 외함(20)은 가스절연개폐장치를 구성하는 전체 외함의 일부분일 수 있다. 외함(20)은 도체 연결부를 제외한 외부와 절연을 유지하도록 폐쇄적으로 구성될 수 있다.

외함(20)에서 개방된 부분에는 스페이서(21,22,23)가 각각 결합된다. 스페이서(21,22,23)는 외함(20)의 경계를 구분하고, 도체를 지지하는 역할을 한다.

외함(20) 내부에 도체(25,26)가 복수 개 설치된다. 도체는 각 스페이서(21,22,23)에 결합된다. 도체(25,26)는 제1 스페이서(21)에 연결되는 제1 도체(25)와 제2 스페이서(22)에 연결되는 제2 도체(26)를 포함할 수 있다. 각 도체는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 3상 회로의 경우 각 도체(25,26)는 각각 세 쌍으로 구비될 수 있다.

제1 도체(25)와 제2 도체(26) 사이에 단로기/접지스위치(DS/ES)가 구비된다.

제1 도체(25)에는 단로기 고정부(27)가 결합된다. 단로기 고정부(27)는 제1도체(25)의 일부에 고정적으로 결합된다. 단로기 고정부(27)는 도체로 구성된다.

외함(20)의 일부에는 접지스위치 고정부(28)가 설치된다. 접지스위치 고정부(28)의 말단부는 접지 단자(29)에 연결된다.

제2 도체(26)의 일부에는 가동부(30)가 마련된다. 가동부(30)에는 단로기 가동부(31)와 접지스위치 가동부(32)가 형성될 수 있다. 가동부(30)는 단로기 가동부(31)와 접지스위치 가동부(32)를 수용하는 도체 어셈블리 또는 도체 하우징으로 구성될 수 있다.

단로기 가동부(31)와 접지스위치 가동부(32)는 각각 파이프 형태로 형성되어, 내부에는 단로기 가동자(33)와 접지스위치 가동자(34)가 직선 운동 가능하게 설치될 수 있다. 단로기 가동자(33)와 접지스위치 가동자(34)는 소정의 각도(예를 들면 90도 또는 120도)를 갖도록 설치될 수 있다.

구동축(35)의 회전에 따라 단로기 가동자(33)와 접지스위치 가동자(34)는 직선 운동을 하게 된다. 단로기 가동자(33)가 전진하는 경우 단로기 가동자(33)는 단로기 고정부(27)에 접속하여 단로기 회로가 연결되고, 접지스위치 가동자(34)가 전진하는 경우 접지스위치 가동자(34)는 접지스위치 고정부(28)에 접속하여 접지 회로가 연결된다. 단로기 회로와 접지 회로는 선택적으로 연결된다.

외함(20)의 내부에 고속 접지 스위치가 마련된다.

제1 도체(25)의 타부에 고속 접지스위치 고정부(40)가 마련된다. 고속 접지스위치 고정부(40)에는 고정접점(41)이 구비된다.

구동부(미도시)가 외함(20)의 외부에 구비된다. 구동부는 고속 접지 스위치를 작동시키기 위한 구동력을 제공한다.

외함(20)의 내부에 가동축(45)이 회전 가능하게 설치된다. 가동축(45)은 상기 구동부에 연결된다. 가동축(45)은 구동부에서 전달되는 회전력에 의해 회전한다. 여기서, 가동축(45)은 크랭크축으로 구비된다. 즉, 가동축(45)은 회전운동을 병진운동으로 전환시키는 역할을 한다.

가동축(45)에는 커넥터(46)가 연결된다. 커넥터(46)는 가동축(45)의 회전운동을 병진운동으로 전환하여 가동자(50)에 전달하게 된다.

커넥터(46)에 가동자(50)가 연결된다. 가동자(50)는 전,후진 운동한다. 가동자(50)는 원통형으로 형성되는 도체로 구성된다.

외함(20)의 타부에 접지 단자(55)가 마련된다. 접지 단자(55)는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu) 등의 전기전도성이 우수한 재료로 제작될 수 있다. 접지 단자(55)는 외함(20)을 관통하여 삽입 설치된다. 즉, 접지 단자(55)의 내측단(55a)은 외함(20)의 내부에 배치되고, 접지 단자(55)의 외측단(55b)은 외함(20)의 외부에 배치된다. 접지 단자(55)는 접지 부싱(bushing)이라고도 한다.

접지 단자(55) 중에서 외함(20)의 외부애 노출되는 부분은 절연부재(56)에 의해 보호될 수 있다.

접지 단자(55)의 타단은 외부 접지 단자(57)에 연결된다.

접지 단자(55)와 가동자(50)를 연결하는 플렉시블 버스바(60)가 마련된다.

플렉시블 버스바(60)의 일단부는 접지 단자(55)의 내측단(55a)에 연결되고, 플렉시블 버스바(60)의 타단부는 가동자(50)에 연결된다. 플렉시블 버스바(60)의 타단부는 가동자(50)의 운동에 따라 함께 이동한다.

플렉시블 버스바(60)는 접지 단자(55)의 내측단(55a)에 결합되는 제1 바디(61)와 가동자(50)에 결합되는 제2 바디(62)로 구분 구성될 수 있다.

제1 바디(61)는 강체(rigid body)로 구성될 수 있다. 제1 바디(61)는 가동자(50)에 소정거리 이격하여 가동자(50)와 평행하게 설치될 수 있다. 제1 바디(61)의 일단은 접지 단자(55)의 내측단(55a)에 결합되고, 제1 바디(61)의 타단은 제1 도체(25)가 있는 방향을 향하여 연장될 수 있다. 도면에서는 가동자(50)의 상방에 소정거리 이격하여 가동자(50)와 같이 수평 방향으로 설치된 제1 바디(61)의 예가 나타나 있다. 제1 바디(61)는 전기 전도성이 우수한 재료로 제작되는 것이 바람직하다.

제2 바디(62)는 굴신운동이 가능한 플렉시블(flexible)한 재료로 구성된다. 제2 바디(62)의 일단은 제1 바디(61)에 결합되고, 제2 바디(62)의 타단은 가동자(50)에 결합된다. 제2 바디(62)는 'U'자 형태로 구부러진 상태로 설치될 수 있다. 제2 바디(62)는 일단이 제1 바디(61)에 고정되고, 타단이 가동자(50)에 고정된 상태로 가동자(50)의 운동을 따라 굴신운동을 하게 된다. 제2 바디(62)의 타단이 가동자(50)와 함께 움직임에 따라 제2 바디(62)의 중간부는 굴신운동을 하게 된다.

여기서, 제1 바디(61)는 원통형으로 형성되고, 제2 바디(62)의 일단은 제1 바디(61)의 내부에 삽입 결합될 수 있다. 이 경우에는 제2 바디(62)의 일단이 길게 형성되어 제1 바디(61)의 내부에 삽입 결합되므로 결합이 안정적으로 유지된다.

제2 바디(62)의 운동을 안내하고 제2 바디(62)를 지지하기 위하여, 가이드 플레이트(65,66)가 마련된다.

제1 가이드 플레이트(65)는 제1 바디(61)에 설치된다. 제1 가이드 플레이트(65)는 제1 바디(61)의 양측면(도면상 상하면) 중에서 가동자(50)로부터 멀리 위치한 측면에 설치되는 것이 바람직하다. 제1 가이드 플레이트(65)는 제2 바디(62)의 일단부의 굴신운동을 안내하고, 제2 바디(62)를 일측면을 지지한다. 가동자(50)가 투입되는 경우 제2 바디(62)는 굴신되어 제1 가이드 플레이트(65)에 접하는 면이 증가하게 된다.

제2 가이드 플레이트(66)는 가동자(50)에 설치된다. 제2 가이드 플레이트(66)는 가동자(50)와 제2 바디(62) 사이에 설치된다. 제2 가이드 플레이트(66)는 제2 바디(62)의 타단부의 운동을 보조한다. 접지 상태에서 개방 상태로 전환되어 가동자(50)가 후진운동하는 경우 제2 바디(62)는 굴신되어 제2 가이드 플레이트(66)에 접하는 면이 증가하게 된다.

제2 바디(62)는 가동자(50)의 운동을 따라 이동하기에 충분한 길이를 갖도록 마련된다. 제2 바디(62)는 'U'자형으로 설치될 수 있는데, 이때 중첩되는 부분은 가동자(50)의 운동 거리(행정 거리) 이상으로 길게 형성되어야 한다. 이는 가동자(50)의 운동 거리(스트로크 길이)에 대응하기 위하여 필수적이다. 일례로, 개방 상태에서 제2 바디(62)가 가동자(50)에 접하는 부분의 길이는 가동자(50)의 운동 거리 이상으로 길게 형성되어야 한다.

플렉시블 버스바(60)는 가동자(50)와 접지 단자(55)를 직접 연결하므로 종래기술에서와 같은 가동접점이나 가동접점 홀더와 같은 부품은 필요없게 된다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 다른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용을 살펴보기로 한다.

도 5와 같은 개방 상태에서, 가동자(50)는 고정접점(41)으로부터 분리되어 있다. 플렉시블 버스바(60)는 제2 바디(62)의 대부분이 제2 가이드 플레이트(66)에 접한 상태에 있다.

회로에 이상이 생기는 경우, 구동부가 작동하여 가동축(45)이 회전하고 커넥터(46)를 거쳐 가동자(50)는 전진 운동한다. 가동자(50)는 고정접점(41)에 접속되어 접지 회로가 연결된다. 이때, 플렉시블 버스바(60)의 제2 바디(62)는 가동자(50)를 따라 움직이므로 굴신 운동을 하게 된다. 제2 바디(62)의 타단이 가동자(50)를 따라 전진함에 따라 제2 바디(62)가 제1 가이드 플레이트(65)에 접하는 면이 증대하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 의하면 플렉시블 버스바가 적용되어 가동접점이나 가동접점 홀더와 같은 부품이 제거되므로 가동자가 운동시 주변 부품과의 마찰이 발생하지 않으며 이에 따라 동작 속도 및 안정성이 향상된다. 즉, 작동 효율성이 상승하고 에너지가 절감된다.

도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치가 도시되어 있다.

이 실시예에서 플렉시블 버스바(60)의 제1 바디(61A)는 꺽인 형태로 형성된다. 일례로, 제1 바디(61)는 접지 단자 결합부(61c), 경사부(61b), 가이드 플레이트 결합부(61a)로 구성되는 계단형으로 형성될 수 있다. 여기서, 가이드 플레이트 결합부(61a)는 접지 단자 결합부(61c)보다 가동자(50)로부터 보다 이격한 위치에 배치되도록 구성된다. 이에 따라, 가동자(50)와 제1 가이드 플레이트(65)의 사이에는 충분한 공간이 확보되어 제2 바디(62)의 움직임이 유연하고 원활하게 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 외함 21,22,23 제1,제2,제3 스페이서
25,26 제1,제2 도체 27 단로기 고정부
28 접지스위치 고정부 29 접지 단자
30 가동부 31 단로기 가동부
32 접지스위치 가동부 33 단로기 가동자
34 접지스위치 가동자 35 구동축
40 고속 접지 스위치 고정부 41 고정접점
45 가동축 46 커넥터
50 가동자 55 접지 단자
55a 내측단 56 절연부재
57 외부 접지 단자 60 플렉시블 버스바
61,62 제1, 제2 바디 65,66 제1,제2 가이드 플레이트

Claims

외함;
상기 외함의 일부에 설치되는 가동축;
상기 가동축에 연결되어 전,후진 운동하는 가동자;
상기 외함의 타부에 설치되는 접지 단자;
일단은 상기 가동자에 연결되고, 타단은 상기 접지 단자에 연결되어 상기 가동자와 접지 단자 사이에서 굴신운동을 하는 플렉시블 버스바;를 포함하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제1항에 있어서, 상기 플렉시블 버스바는 일단이 상기 접지 단자의 내측단에 결합되고 강체로 형성되는 제1 바디와, 일단이 상기 가동자에 결합되고 플렉시블 부재로 형성되는 제2 바디로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제2항에 있어서, 상기 제1 바디는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제2항에 있어서, 상기 제1 바디는 상기 가동자에 소정거리 이격하여 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제3항에 있어서, 상기 제2 바디의 일부는 상기 제1 바디의 내부에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제2항에 있어서, 상기 제1 바디와 결합되어 상기 제2 바디의 운동을 안내하는 제1 가이드 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제2항에 있어서, 상기 가동자에 결합되어 상기 제2 바디의 운동을 안내하는 제2 가이드 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제2항에 있어서, 상기 제2 바디는 'U'자 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
제8항에 있어서, 상기 제2 바디의 중첩되는 부분은 상기 가동자의 운동 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.