KR20200143547A - 가스절연개폐장치 - Google Patents

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KR20200143547A
KR20200143547A KR1020190069910A KR20190069910A KR20200143547A KR 20200143547 A KR20200143547 A KR 20200143547A KR 1020190069910 A KR1020190069910 A KR 1020190069910A KR 20190069910 A KR20190069910 A KR 20190069910A KR 20200143547 A KR20200143547 A KR 20200143547A
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

본 발명에 따른 가스절연개폐장치는 장치몸체;와, 상기 장치몸체에 구비된 아크접점을 구비하는 제1 접점부;와, 주모선과 전기적으로 연결되고, 상기 아크접점과의 상호작용으로 전로를 개방 또는 폐쇄하는 슬라이딩핀을 구비하는 제2 접점부;와, 상기 아크접점에 연결되고, 절연가스를 공급하는 가스공급부;와, 상기 아크접점 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점을 이동시켜 상기 아크접점과 상기 슬라이딩핀을 접촉 또는 접촉해제시키는 구동부; 및 상기 슬라이딩핀 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점이 이동됨에 의하여 상기 슬라이딩핀을 상기 아크접점의 반대방향으로 이동시키게 구비되는 차단가이드부;를 포함할 수 있다.

Description

가스절연개폐장치{Gas Insulated Switchgear}
본 발명은 가스절연개폐장치에 관한 것이다.
가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear)는 전기계통의 전원 측과 부하 측 간의 회로 사이에 설치되어 회로 상에 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.
주로 초고압(High Voltage)용에 사용되는 가스절연개폐장치는 정상상태에서는 전로를 폐쇄하여 정격전류와 정격전압을 운전할 수 있는 통전 성능과 절연 성능이 확보되어야 하며, 이상상태에서는 전로를 개방하여 사고전류를 차단할 수 있는 차단성능을 확보해야 한다.
가스절연개폐장치는 실린더 등의 액추에이터에서 전달되는 동력을 받아 한 쌍의 전극의 접점을 접촉해제하여 전로를 개방함으로써 사고전류를 차단할 수 있도록 구성된다.
가스절연개폐장치의 상기 접점이 접촉해제될 때, 상기 접점 사이에서는 아크(Arc)가 발생하므로 전극의 접점에는 SF6 등의 절연가스가 분사될 수 있게 구성되어 전기적 차단 및 아크 소호를 하게 된다.
이 과정에서 절연가스는 고온의 아크로부터 열을 흡수하며, 아크의 전기적 전도성을 제거하게 된다.
통상 위와 같은 원리로 동작하는 가스절연개폐장치는 한 쌍의 전극의 각 접점끼리 접촉해제시키는 속도를 향상시킴으로써 전로를 개방하고, 전류를 차단하는 속도를 향상시킬 수 있게 되며, 한 쌍의 전극의 각 접점의 접촉을 확실히 해제시킴으로써 동작의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
KR 10-2018-0057465 A (2018.05.30)
본 발명은 동력을 제공하는 액추에이터가 추가되는 것을 배제하면서 가스절연개폐장치의 전로 개방 속도를 향상시키고, 차단 속도를 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 가스절연개폐장치의 전로 개방 또는 폐쇄 동작의 신뢰성을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 가스절연개폐장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치는 장치몸체;와, 상기 장치몸체에 구비된 아크접점을 구비하는 제1 접점부;와, 주모선과 전기적으로 연결되고, 상기 아크접점과의 상호작용으로 전로를 개방 또는 폐쇄하는 슬라이딩핀을 구비하는 제2 접점부;와, 상기 아크접점에 연결되고, 절연가스를 공급하는 가스공급부;와, 상기 아크접점 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점을 이동시켜 상기 아크접점과 상기 슬라이딩핀을 접촉 또는 접촉해제시키는 구동부; 및 상기 슬라이딩핀 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점이 이동됨에 의하여 상기 슬라이딩핀을 상기 아크접점의 반대방향으로 이동시키게 구비되는 차단가이드부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단가이드부는, 상기 아크접점을 이동시키는 상기 구동부의 구동력에 의하여 상기 슬라이딩핀을 이동시킴으로써, 상기 슬라이딩핀과 상기 아크접점의 접촉해제 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩핀은, 내부에 마련된 중공부; 및 상기 중공부와 연결되어 상기 아크접점 방향으로 개방된 가스유로;를 구비하고, 상기 차단가이드부는, 상기 장치몸체에서 상기 슬라이딩핀을 지지하되, 상기 중공부를 복수의 공간으로 분리하고, 복수의 상기 공간의 체적을 변화시킴으로써 상기 슬라이딩핀의 접촉해제 속도를 증가시키게 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩핀은, 상기 중공부와 연결되고, 상기 아크접점의 이동방향으로 연속되게 구비된 이동홀;을 더 포함하고, 상기 차단가이드부는, 상기 장치몸체에 고정되어 상기 슬라이딩핀을 지지하고, 상기 이동홀을 통해 상기 슬라이딩핀의 상기 중공부에 인입되어 상기 중공부를 복수의 상기 공간으로 분리하는 지지부재;와, 상기 이동홀에 배치되어 상기 이동홀을 밀폐하고, 상기 슬라이딩핀 및 상기 지지부재에 의해 신장 또는 수축되게 제공되는 차단막; 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 가스공급부와 상기 슬라이딩핀을 연결 또는 연결해제 하여 상기 구동부의 구동력이 상기 슬라이딩핀에 전달되는 경로를 연결 또는 연결해제 하는 액추에이터부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스공급부는, 내부에 상기 절연가스가 수용되고, 상기 아크접점 및 상기 구동부에 연결된 실린더부재;와, 상기 실린더부재에 연결되고, 상기 아크접점의 외주에 배치되어 상기 절연가스를 공급하는 메인노즐부재; 및 상기 메인노즐부재의 외주에 배치되고, 상기 지지부재 방향으로 연장되어 상기 지지부재의 외주를 덮는 서브노즐부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중공부의 복수의 상기 공간은, 상기 가스유로와 연결되고, 상기 지지부재의 일측에 존재하는 제1 공간; 및 상기 제1 공간과 분리되게 상기 지지부재의 타측에 존재하고, 상기 구동부가 상기 실린더부재를 이동시키기 이전에 상기 제1 공간보다 큰 체적을 갖는 제2 공간;을 포함하되, 상기 제2 공간의 체적은, 상기 구동부가 상기 실린더부재를 이동시킴에 의하여 압축되었다가 상기 차단가이드부에 의해 팽창하여 상기 슬라이딩핀이 상기 아크접점의 반대방향으로 이동되는 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 액추에이터부는, 상기 아크접점과 마주보도록 상기 슬라이딩핀의 후방에 구비된 차단플레이트; 및 상기 서브노즐부재에 연결되고, 상기 차단플레이트방향으로 연장되어 상기 차단플레이트에 걸리게 제공되는 걸림부재;를 더 포함하되, 상기 걸림부재는, 상기 구동부가 상기 아크접점을 이동시키는 중에 상기 차단플레이트로부터 걸림 해제되어 상기 구동부의 구동력이 상기 슬라이딩핀에 전달되는 경로를 연결해제하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 차단플레이트는, 관통된 구멍인 걸림홀;을 포함하고, 상기 걸림부재는, 절곡되어 연장된 단부가 상기 걸림홀에 삽입되어 연장된 상기 단부가 상기 차단플레이트에 접촉하되, 상기 구동부가 상기 아크접점을 이동시키는 중에, 연장된 상기 단부가 상기 차단플레이트에 접촉해제 되게 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는, 외주가 상기 아크접점에서 멀어질수록 점차 넓어지고, 상기 서브노즐부재는, 상기 지지부재의 외주를 따라 벌어지게 제공되며, 상기 걸림부재는, 상기 지지부재의 상기 외주에 접촉함에 의하여 상기 장치몸체의 직경방향으로 벌어짐으로써 상기 단부가 상기 걸림홀에서 이탈되게 제공될 수 있다.
또한, 상기 걸림부재는, 탄성을 가진 재질로 구비될 수 있다.
또한, 상기 걸림부재는, 상기 서브노즐부재와의 연결부에 마련되고, 상기 장치몸체의 내면을 압박함에 의하여 상기 아크접점 방향으로의 이동을 제한하는 스토퍼;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단플레이트는, 외주가 상기 장치몸체의 직경방향으로 연장되어 상기 절연가스의 역류를 차단할 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩핀은, 상기 가스유로에 마련되어 상기 가스유로를 개방 또는 폐쇄하고, 상기 절연가스가 상기 중공부로 유입되는 것을 차단하는 차단밸브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단밸브는, 상기 가스유로의 형상에 의해 형성된 테슬라(Tesla) 밸브일 수 있다.
또한, 상기 가스유로는, 적어도 하나의 곡선부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는, 상기 걸림부재가 통과되게 상기 장치몸체의 길이방향으로 관통된 적어도 하나의 구동홀;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 동력을 제공하는 액추에이터의 추가 없이도 가스절연개폐장치의 전로 개방 속도 및 전류 차단 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 가스절연개폐장치의 전로 개방 또는 폐쇄 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이딩핀의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬라이딩핀의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 도 7의 작동 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬라이딩핀의 단면 및 작동 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하에서 설명하는 본 발명은 가스절연개폐장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스절연개폐장치에 사용되는 고압 회로차단기일 수 있다. 또한, 본 발명은 가스절연개폐장치 뿐만 아니라, 공기절연개폐장치의 경우도 포함한다.
도 1 내지 도 5에서 보이듯, 본 발명에 따른 가스절연개폐장치(100)는 전도성이 있는 재질로 된 장치몸체(110) 및 상기 장치몸체의 내부에서 주모선(미도시)과 전기적으로 연결된 아크접점(121)을 구비하는 제1 접점부(120)를 포함한다.
상기 아크접점(121)에는 제2 접점부(130)가 연동되는데 구체적으로는, 주모선(101)과 전기적으로 연결된 슬라이딩핀(131)이 상기 아크접점(121)에 접촉 또는 접촉해제되게 구비된다.
이때, 상기 제1 접점부(120) 및 상기 제2 접점부(130)는 가스절연개폐장치에서 보조접점에 해당하는 역할을 하며, 상기 장치몸체(110)의 이동에 의한 메인접점(미도시)들의 구동에 관한 사항은 종래기술에 의해 익히 알려진 것이므로 본 발명에서 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
슬라이딩핀(131)은 도체로 구비될 수 있고, 역시 도체로 마련되는 주모선 연결부(131a)를 포함하여 상기 주모선 연결부(131a)가 주모선(101)에 연결됨으로써 접점으로서의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 상기 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)이 접촉된 상태이면 전로가 폐쇄되어 전류가 통전되고, 상기 아크접점(121)과 슬라이딩핀이 접촉해제되면 전로가 개방되어 전류가 차단된다.
상기 아크접점(121)의 주변으로는 절연가스(일예로 SF6, CO2, O2 및 다른 혼합가스 등)를 수용하고, 상기 절연가스를 상기 아크접점(121) 및 슬라이딩핀(131) 측으로 공급하게 제공되는 가스공급부(140)가 마련된다.
가스공급부는 내부에 가스수용공간(141a)을 포함하고, 상기 아크접점(121)의 적어도 일부가 상기 가스수용공간에 존재하게 마련되는 실린더부재(141)를 포함한다.
상기 실린더부재(141)는 구동부(150)와 연결되어 상기 구동부에서 제공하는 동력에 의해 이동할 수 있게 구비된다.
구동부(150)는 상기 실린더부재(141) 및 상기 아크접점(121)에 연결된 구동로드(151)를 포함하며, 상기 구동로드(151)의 후방으로는 실린더(미도시)와 같이 동력을 제공하는 수단이 연결될 수 있다.
한편, 상기 실린더부재(141)의 후방으로는 일정 체적을 가진 퍼퍼실(144)이 마련되는데 상기 퍼퍼실(144)의 내부에는 절연가스가 존재한다. 그리고 구동부(150)의 동작에 의해 실린더부재(141)가 상기 퍼퍼실(144)을 압축 또는 팽창시키게 된다.
실린더부재(141)에는 상기 퍼퍼실로부터 절연가스가 이동할 수 있는 통로가 되는 가스구멍(미도시)이 존재할 수 있다.
따라서, 실린더부재(141)가 상기 구동부(150)에 의해 퍼퍼실(144)을 압축시킴에 의하여 상기 퍼퍼실(144) 내에 존재하는 절연가스가 상기 실린더부재(141)의 가스수용공간(141a)으로 이동해올 수 있다.
상기 가스공급부(140)는 상기 아크접점(121)의 외주에 연결된 메인노즐부재(142) 및 상기 메인노즐부재(142)의 외주에 존재하면서 상기 실린더부재(141)에 연결된 서브노즐부재(143)를 더 포함할 수 있다.
메인노즐부재(142)의 외주와 서브노즐부재(143)의 내주 사이의 공간으로는 가스수용공간(141a)에 존재하는 절연가스가 유동되며, 이 절연가스는 슬라이딩핀(131) 및 아크접점(121)의 접촉해제에 의해 발생한 아크를 소호한다.
서브노즐부재(143)의 단부는 슬라이딩핀(131) 방향으로 연장되고, 상기 서브노즐부재(143)의 내부에는 슬라이딩핀(131)의 적어도 일부가 삽입된다. 그리고 상기 슬라이딩핀(131)은 서브노즐부재(143)의 내부에서 상기 아크접점(121)과 접촉된 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 슬라이딩핀(131) 및 상기 가스공급부(140)에는 차단가이드부(160)가 연결된다. 상기 차단가이드부(160)는 상기 아크접점(121)을 이동시키는 상기 구동부(150)의 구동력을 이용하여 상기 슬라이딩핀(131)을 상기 아크접점(121)의 반대 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되며, 이에 의하여 별다른 구동 액추에이터 없이도 상기 슬라이딩핀(131)과 상기 아크접점(121)의 접촉해제 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 이에 의하여 차단속도를 향상시키고, 가스절연개폐장치의 전류 차단 동작의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다.
이하에서는 슬라이딩핀(131)과 차단가이드부(160)에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 슬라이딩핀(131)은 내부에 마련된 중공부(132) 및 상기 중공부(132)와 연결되며, 상기 슬라이딩핀(131)의 외부와 통하도록 개방된 가스유로(133)를 포함한다. 이때, 상기 가스유로(133)는 상기 아크접점(121) 방향으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 차단가이드부(160)는 상기 장치몸체(110)의 내부에서 상기 슬라이딩핀(131)을 지지하되, 상기 중공부(132)를 복수의 공간으로 분리하는 지지부재(161)를 포함한다.
그리고 상기 지지부재(161)는 상기 중공부(132)를 복수의 공간으로 분리함에 더불어 복수의 상기 공간의 체적을 변화시키고, 이에 의하여 슬라이딩핀(131)의 접촉해제 속도를 향상시키게 제공된다.
이를 위해 본 발명의 일 실시 예에서 상기 슬라이딩핀(131)은 상기 중공부와 연결되고, 상기 아크접점(121)의 이동방향으로 연속되게 구비된 이동홀(134)을 더 포함할 수 있다.
이동홀(134)은 구동부(150)의 이동방향으로 연속되는 구멍으로 제공될 수 있으며, 상기 지지부재(161)는 상기 이동홀(134)을 통해 상기 중공부(132)에 존재할 수 있게 된다.
이때, 상기 중공부(132)는 상기 지지부재(161)의 일측에 존재하면서 상기 가스유로(133)와 통하는 제1 공간(132a) 및 상기 지지부재(161)의 타측에 존재하면서 상기 가스유로(133)와 통하지 않는 제2 공간(132b)으로 나뉠 수 있다.
상기 제1 공간(132a)은 상기 제2 공간(132b)과 분리되는 공간이며, 상기 슬라이딩핀(131)과 아크접점(121)이 접촉하여 전류가 통전되는 상태에서는 상기 제1 공간(132a)의 체적은 상기 제2 공간(132b)의 체적보다 작게 제공된다.
제1 공간(132a) 및 제2 공간(132b)에는 공기(Air) 또는 가스(일 예로, 절연가스)가 채워져 있을 수 있다.
그리고, 상기 제2 공간(132b)의 체적은 상기 구동부(150)가 상기 실린더부재(141)를 이동시킴에 의하여 서서히 압축되었다가 상기 차단가이드부(160)의 후술되는 액추에이터부(163)에 의해 순간적으로 팽창하여 상기 슬라이딩핀(131)이 상기 아크접점(121)의 반대방향으로 이동되는 속도를 증가시키는 것에 기여하게 된다.
한편, 상기 차단가이드부(160)는 상기 이동홀(134)에 배치되어 상기 이동홀을 밀폐하고, 상기 슬라이딩핀(131) 및 상기 지지부재에 의해 신장 또는 수축되게 제공되는 차단막(162) 및 상기 가스공급부(140)의 서브노즐부재(143)에 연결되고, 상기 가스공급부와 상기 슬라이딩핀(131)을 연결 또는 연결해제 하여 상기 구동부의 구동력이 상기 슬라이딩핀(131)에 전달되는 경로를 연결 또는 연결해제 하는 액추에이터부(163)를 포함할 수 있다.
차단막(162)은 중공부(132)에서 유체가 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 하며, 지지부재(161)에 의해 가압되어 신장 또는 수축될 수 있는 자바라 형태를 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 차단막(162)은 가이드링(Guiding ring) 등의 다양한 형태로도 적용될 수도 있다.
또한, 상기 차단막(162)은 지지부재(161)를 기준으로 나누어진 형태로 제공될 수 있는데, 하나의 차단막(162)은 지지부재(161)의 일측과 상기 슬라이딩핀(131)의 일측에 연결되어 상기 슬라이딩핀(131)이 이동될 때, 상기 지지부재(161)에 의해 가압됨으로써 신장 또는 수축될 수 있고, 또 다른 하나의 차단막(162)은 지지부재(161)의 타측과 상기 슬라이딩핀(131)의 타측에 연결되어 상기 슬라이딩핀(131)이 이동될 때, 상기 지지부재(161)에 의해 가압됨으로써 신장 또는 수축될 수 있다.
즉, 도 1에서 지지부재(161)의 오른쪽에 존재하는 차단막(162)이 수축되면 상기 지지부재(161)의 왼쪽에 존재하는 차단막(162)은 신장되고, 지지부재(161)의 오른쪽에 존재하는 차단막(162)이 신장되면 상기 지지부재(161)의 왼쪽에 존재하는 차단막(162)은 수축되게 마련된다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 액추에이터부(163)는 상기 아크접점(121)과 마주보도록 상기 슬라이딩핀(131)의 후방에 연결된 차단플레이트(164) 및 상기 서브노즐부재(143)에 연결되고, 상기 차단플레이트(164) 방향으로 연장되어 상기 차단플레이트(164)에 걸리게 제공되는 걸림부재(165)를 포함할 수 있다.
걸림부재(165)는 탄성을 가진 재질로 구비되며, 상기 구동부(150)가 실린더부재(141)를 이동시킴에 의하여 상기 아크접점(121)을 이동시키는 중에 상기 차단플레이트로부터 걸림 해제되어 상기 구동부(150)의 구동력이 상기 슬라이딩핀(131)에 전달되는 경로를 연결해제 하는 역할을 한다.
보다 상세하게, 상기 차단플레이트(164)는 관통된 구멍인 걸림홀(164a) 및 주모선(101)이 슬라이딩핀(131)에 연결될 수 있게 하는 모선홀(도 2의 164b)을 포함한다.
또한, 상기 차단플레이트(164)의 단부는 상기 장치몸체(110)의 내면 방향으로 일정길이 연장되어 상기 차단플레이트(164)가 상기 장치몸체(110)의 내부 공간의 일정 구간을 차지하도록 구비될 수 있다.
이에 따라 상기 차단플레이트(164)는 추후 상기 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)의 접촉해제 시에 발생하는 고온의 열가스를 차단하고, 절연가스의 역류를 방지하는 역할을 수행할 수도 있게 된다.
뿐만 아니라, 상기 차단플레이트(164)는 상기 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)의 접촉해제 시에 발생하는 고온의 열가스 및 절연가스의 압력에 의해 아크접점(121)의 반대방향으로 밀리게 되기 때문에, 상기 차단플레이트(164)에 연결된 슬라이딩핀(131)이 아크접점(121)의 반대방향으로 이동시키는 속도를 향상시켜 차단 속도를 향상시키는 것에 기여할 수 있다.
한편, 상기 걸림부재(165)의 단부는 상기 차단플레이트(164)에 연결되는데 상기 걸림부재(165)의 단부에서부터 일정 구간은 절곡된 절곡부(165a) 및 상기 절곡부(165a)에 이어지는 연장부(165b)로 제공될 수 있다.
절곡부(165a) 및 연장부(165b)는 걸림홀(164a)을 통과하고, 상기 절곡부(165a)는 차단플레이트(164)의 표면에 접촉하여 상기 걸림부재(165)와 상기 차단플레이트(164)를 연결하여 구동부(150)의 동력이 차단플레이트(164)에도 전달될 수 있게 하는 역할을 한다.
또한 상기 걸림부재(165)는 상기 서브노즐부재(143)와의 연결부에 마련되는 스토퍼(166)를 더 포함하며, 상기 스토퍼(166)는 알루미늄과 같은 재질로 구비될 수 있는데, 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 지지부재(161)의 외주는 상기 아크접점(121)에서 멀어질수록 점차 넓어지게 구비되며, 상기 서브노즐부재(143)는 그러한 지지부재(161)를 내부에 수용하도록 그 입구가 상기 지지부재(161)의 외주를 따라 벌어지게 제공된다.
그리고 탄성을 가진 재질로 구비된 걸림부재(165)는 상기 지지부재(161)의 상기 외주에 접촉함에 의하여 상기 장치몸체의 직경방향으로 벌어짐으로써 상기 절곡부(165a)가 차단플레이트(164)에서 접촉해제되고, 절곡부(165a) 및 연장부(165b)가 상기 걸림홈(164a)에서 이탈되게 제공될 수 있다.
이때, 걸림부재(165)가 벌어지는 것에 간섭되지 않도록 상기 지지부재(161)에는 상기 걸림부재(165)의 길이 방향으로 상기 지지부재(161)를 관통하는 구동홀(167)이 마련될 수 있고, 상기 걸림부재(165)는 상기 구동홀(167)을 통과할 수 있다.
이처럼 상기 절곡부(165a) 및 연장부(165b)가 상기 걸림홈(164a)에서 이탈되면 구동부(150)의 구동력이 슬라이딩핀(131)에 전달되는 경로가 차단되며, 이에 의해 슬라이딩핀(131)의 제2 공간(132b)의 체적이 상기 제2 공간(132b) 내부에 존재하는 유체의 팽창에 의하여 순간적으로 팽창하며, 이는 슬라이딩핀(131)을 아크접점(121)의 반대방향으로 이동시키는 속도를 향상시키는 역할을 한다.
따라서, 상기 슬라이딩핀(131)이 아크접점(121)과 접촉해제되는 속도 및 전류 차단 속도를 향상시킬 수 있으며, 차단 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 창출할 수 있다.
도 6에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬라이딩핀(131)은 상기 가스유로(133)에 마련되어 상기 가스유로(133)를 개방 또는 폐쇄하고, 상기 절연가스가 상기 중공부(132)로 유입되는 것을 차단하는 차단밸브(135)를 더 포함할 수 있고, 상기 차단밸브(135)는 체크밸브로 제공될 수 있다.
그리고 상기 차단밸브(135)는 제1 공간(132a) 내지는 가스유로(133)에서 절연가스가 유출되는 것은 허용하면서도, 절연가스가 제1 공간(132a) 내지는 가스유로(133)로 유입되는 것은 방지하는 단방향 밸브일 수 있다.
또한, 일 실시 예에서는 도 7에서 보이듯, 상기 가스유로(133)의 형상에 의해서 테슬라(Tesla) 밸브를 구현할 수도 있는데 상기 가스유로(133)는 상기 중공부(132)에 이어지는 직선부(133a) 및 상기 직선부(133a)에 이어지는 적어도 하나의 곡선부(133b)를 포함할 수 있다.
테슬라 밸브는 일 방향으로의 유체의 이동이 가능하게 하는 채널로서 가스유로(133)를 상기와 같은 형상으로 가공하면, 방향 의존성 유동 저항을 가지게 된다.즉, 가스유로(133)로 유입되려고 하는 고온의 아크 및 절연가스는 도 8에서 보이듯, 곡선부(133b)의 형상에 의해 유동저항에 직면하며, 이에 의해 곡선부(133b)를 통과해 직선부(133a)로 유입되지 못하고 상기 곡선부(133b)를 돌아 다시 슬라이딩핀(131)의 외부로 배출되게 된다.
이에 따르면, 체크밸브와 같은 밸브 장치보다 높은 신뢰성을 구현할 수 있고, 다른 장치 구성품의 추가 없이도 아크 및 절연가스가 슬라이딩핀(131)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있게 된다.
또한 일 실시 예에서는 도 9에서 보이듯, 복수 개의 곡선부(133b)를 포함할 수도 있고, 복수 개의 상기 곡선부(133b)는 상, 하 대칭 구조를 가질 수 있다.
이에 의하면 가스유로(133)로 유입되려고 하는 고온의 아크 및 절연가스를 보다 확실히 차단할 수 있다.
그러나 곡선부(133b)의 개수는 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
이하에서는 도 1 내지 5를 참조로 하여 본 발명의 동작에 관해 설명하도록 한다.
먼저 도 1은 슬라이딩핀(131)과 아크접점(121)이 접촉하고, 전류가 통전된 상태로서 퍼퍼실(144)은 팽창되어 있다.
이때, 슬라이딩핀(131)에 연결된 주모선(101)은 슬라이딩핀(131)의 이동에 대응할 수 있도록 그 길이 변형이 가능한 플렉서블(Flexible)한 재질로 구비되거나 또는 아크접점(121) 방향으로 당겨지는 길이를 생각하여 여유있는 길이로 구비될 수 있다.
도 2에서 보이듯, 구동로드(151)가 이동하여 전로의 개방 동작이 시작되면 아크접점(121), 실린더부재(141), 메인노즐부재(142), 서브노즐부재(143), 걸림부재(165), 차단플레이트(164), 슬라이딩핀(131)이 상기 구동로드(151)가 움직이는 방향으로 움직인다.
그러면 제2 공간(132b)이 압축되어 제2 공간(132b)의 체적이 감소하며, 상기 제2 공간(132b)의 체적이 감소된 만큼 제1 공간(132a)의 체적이 증가한다.
이때, 걸림부재(165)가 차단플레이트(164)의 걸림홈(164a)에 삽입되어있음으로써 걸림부재(165)가 차단플레이트(164)와 결합을 유지하는 상태에서는 차단플레이트(164)와 걸림부재(165) 간의 결합력의 세기가 제2 공간(132b)에 존재하는 공기(Air) 또는 가스를 압축시키기에 충분하기에 충분해야 한다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 차단플레이트(164)와 걸림부재(165) 간의 결합력의 세기는 걸림부재(165)의 절곡부(도 1의 165a)에 이어지는 걸림부재(165)의 연장부(도 1의 165b)의 길이를 증가시킴에 의하여 증가시킬 수 있다.
차단플레이트(164)와 걸림부재(165) 간의 결합력은 추후 걸림부재(165)가 지지부재(161)의 외주에 걸리면서 걸림부재(165)의 탄성에 의해 장치몸체(110)의 직경방향으로 벌어지기 이전까지 유지된다.
구동로드(151)가 계속해서 움직이고, 도 3에서 보이듯, 걸림부재(165)가 지지부재(161)의 외주에 걸리게 되며, 그 순간에 상기 걸림부재(165)는 탄성에 의해 장치몸체(110)의 직경방향으로 벌어지게 된다.
그러면 걸림부재(165)는 차단플레이트(164)의 걸림홈(164a)에서 이탈되며, 차단플레이트(164)는 걸림부재(165)와의 연결이 해제된다. 따라서, 제2 공간(132b)에 존재하는 공기 또는 가스를 압축하고 있던 차단플레이트(164)와 걸림부재(165) 간의 결합력이 제거된다.
그러면 압축되었던 제2 공간(132b)이 급격하게 팽창하고, 상기 제2 공간(132b)의 내부에 존재하는 공기(Air) 또는 가스 역시 급격하게 팽창하여 슬라이딩핀(131)을 아크접점(121)의 반대방향으로 이동시키는 역할을 한다.
따라서, 구동로드(151)의 동작에 연계하여 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)의 접촉해제 동작을 더욱 신속하고 정확하게 할 수 있게 된다.
이에, 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)의 접촉이 해제되면 그 사이에는 아크가 발생하게 되고, 가스수용공간(141a)에 존재하는 절연가스가 분사되어 아크를 소호하게 된다.
이때, 아크는 슬라이딩핀(131)을 아크접점(121)의 반대방향으로 미는 역할을 할 수 있어 슬라이딩핀(131)이 아크접점(121)의 반대방향으로 이동되는 것을 도울 수 있다.
또한, 도 10에서 보이듯, 발생된 고온의 아크 및 절연가스의 이동은 차단플레이트(164)에 의해 차단될 수 있고, 차단플레이트(164)의 재질을 열용량이 크고, 열전도도가 큰 재질로 구비함으로써 고온의 아크를 냉각하도록 할 수도 있다.
이어, 도 4에서 보이듯, 구동로드(151)는 다시 실린더부재(141), 아크접점(121), 메인노즐부재(142) 및 서브노즐부재(143)를 슬라이딩핀(131) 방향으로 이동시킨다.
즉, 구동로드(151)는 도 5에서 보이듯, 걸림부재(165)가 차단플레이트(164)의 걸림홈(164a)에 다시 걸리는 위치까지 실린더부재(141), 아크접점(121), 메인노즐부재(142) 및 서브노즐부재(143)를 슬라이딩핀(131) 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 걸림부재(165)가 차단플레이트(164)의 걸림홈(164a)에 걸리는 순간에 아크접점(121)과 슬라이딩핀(131)도 접촉되어 전류가 통전되게 구비될 수 있다.
이처럼, 구동로드(151)의 움직임에 의해 위와 같은 동작을 반복할 수 있게 되며, 위와 같은 동작에 따라 본 발명은 구동 액추에이터를 추가하지 않으면서도 차단 속도를 향상시킬 수 있고, 차단 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 가스절연개폐장치 101 : 주모선
110 : 장치몸체 120 : 제1 접점부
121 : 아크접점 130 : 제2 접점부
131 : 슬라이딩핀 132 : 중공부
133 : 가스유로 135 : 차단밸브
140 : 가스공급부 141 : 실린더부재
142 : 메인노즐부재 143 : 서브노즐부재
144 : 퍼퍼실 150 : 구동부
151 : 구동로드 160 : 차단가이드부
161 : 지지부재 162 : 차단막
163 : 액추에이터부 164 : 차단플레이트
165 : 걸림부재 166 : 스토퍼
167 : 구동홀

Claims (16)

  1. 장치몸체;
    상기 장치몸체에 구비된 아크접점을 구비하는 제1 접점부;
    주모선과 전기적으로 연결되고, 상기 아크접점과의 상호작용으로 전로를 개방 또는 폐쇄하는 슬라이딩핀을 구비하는 제2 접점부;
    상기 아크접점에 연결되고, 절연가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 아크접점 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점을 이동시켜 상기 아크접점과 상기 슬라이딩핀을 접촉 또는 접촉해제시키는 구동부; 및
    상기 슬라이딩핀 및 상기 가스공급부에 연결되고, 상기 아크접점이 이동됨에 의하여 상기 슬라이딩핀을 상기 아크접점의 반대방향으로 이동시키게 구비되는 차단가이드부;
    를 포함하는 가스절연개폐장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단가이드부는,
    상기 아크접점을 이동시키는 상기 구동부의 구동력에 의하여 상기 슬라이딩핀을 이동시킴으로써, 상기 슬라이딩핀과 상기 아크접점의 접촉해제 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩핀은,
    내부에 마련된 중공부; 및
    상기 중공부와 연결되어 상기 아크접점 방향으로 개방된 가스유로;를 구비하고,
    상기 차단가이드부는,
    상기 장치몸체에서 상기 슬라이딩핀을 지지하되, 상기 중공부를 복수의 공간으로 분리하고, 복수의 상기 공간의 체적을 변화시킴으로써 상기 슬라이딩핀의 접촉해제 속도를 증가시키게 제공되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이딩핀은,
    상기 중공부와 연결되고, 상기 아크접점의 이동방향으로 연속되게 구비된 이동홀;을 더 포함하고,
    상기 차단가이드부는,
    상기 장치몸체에 고정되어 상기 슬라이딩핀을 지지하고, 상기 이동홀을 통해 상기 슬라이딩핀의 상기 중공부에 인입되어 상기 중공부를 복수의 상기 공간으로 분리하는 지지부재;
    상기 이동홀에 배치되어 상기 이동홀을 밀폐하고, 상기 슬라이딩핀 및 상기 지지부재에 의해 신장 또는 수축되게 제공되는 차단막; 및
    상기 가스공급부에 연결되고, 상기 가스공급부와 상기 슬라이딩핀을 연결 또는 연결해제 하여 상기 구동부의 구동력이 상기 슬라이딩핀에 전달되는 경로를 연결 또는 연결해제 하는 액추에이터부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스공급부는,
    내부에 상기 절연가스가 수용되고, 상기 아크접점 및 상기 구동부에 연결된 실린더부재;
    상기 실린더부재에 연결되고, 상기 아크접점의 외주에 배치되어 상기 절연가스를 공급하는 메인노즐부재; 및
    상기 메인노즐부재의 외주에 배치되고, 상기 지지부재 방향으로 연장되어 상기 지지부재의 외주를 덮는 서브노즐부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중공부의 복수의 상기 공간은,
    상기 가스유로와 연결되고, 상기 지지부재의 일측에 존재하는 제1 공간; 및
    상기 제1 공간과 분리되게 상기 지지부재의 타측에 존재하고, 상기 구동부가 상기 실린더부재를 이동시키기 이전에 상기 제1 공간보다 큰 체적을 갖는 제2 공간;을 포함하되,
    상기 제2 공간의 체적은,
    상기 구동부가 상기 실린더부재를 이동시킴에 의하여 압축되었다가 상기 차단가이드부에 의해 팽창하여 상기 슬라이딩핀이 상기 아크접점의 반대방향으로 이동되는 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    상기 아크접점과 마주보도록 상기 슬라이딩핀의 후방에 구비된 차단플레이트; 및
    상기 서브노즐부재에 연결되고, 상기 차단플레이트방향으로 연장되어 상기 차단플레이트에 걸리게 제공되는 걸림부재;를 더 포함하되,
    상기 걸림부재는,
    상기 구동부가 상기 아크접점을 이동시키는 중에 상기 차단플레이트로부터 걸림 해제되어 상기 구동부의 구동력이 상기 슬라이딩핀에 전달되는 경로를 연결해제하게 제공되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차단플레이트는,
    관통된 구멍인 걸림홀;을 포함하고,
    상기 걸림부재는,
    절곡되어 연장된 단부가 상기 걸림홀에 삽입되어 연장된 상기 단부가 상기 차단플레이트에 접촉하되, 상기 구동부가 상기 아크접점을 이동시키는 중에, 연장된 상기 단부가 상기 차단플레이트에 접촉해제 되게 제공되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    외주가 상기 아크접점에서 멀어질수록 점차 넓어지고,
    상기 서브노즐부재는,
    상기 지지부재의 외주를 따라 벌어지게 제공되며,
    상기 걸림부재는,
    상기 지지부재의 상기 외주에 접촉함에 의하여 상기 장치몸체의 직경방향으로 벌어짐으로써 상기 단부가 상기 걸림홀에서 이탈되게 제공되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 걸림부재는,
    탄성을 가진 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 걸림부재는,
    상기 서브노즐부재와의 연결부에 마련되고, 상기 장치몸체의 내면을 압박함에 의하여 상기 아크접점 방향으로의 이동을 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 차단플레이트는,
    외주가 상기 장치몸체의 직경방향으로 연장되어 상기 절연가스의 역류를 차단하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이딩핀은,
    상기 가스유로에 마련되어 상기 가스유로를 개방 또는 폐쇄하고, 상기 절연가스가 상기 중공부로 유입되는 것을 차단하는 차단밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차단밸브는,
    상기 가스유로의 형상에 의해 형성된 테슬라(Tesla) 밸브인 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가스유로는,
    적어도 하나의 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 걸림부재가 통과되게 상기 장치몸체의 길이방향으로 관통된 적어도 하나의 구동홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치.
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