KR20220096574A - 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치는 관통홀이 형성된 도체; 상기 도체가 중심부에 배치되도록 상기 도체를 감싸고 상단부 및 하단부가 개방된 본체; 상기 도체의 관통홀에 삽입되어 상기 도체와 접촉되는 가동도체; 상기 가동도체의 상단부에 연결되고 상기 가동도체를 이동시키는 가동로드; 상기 본체의 상부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 접지쉴드; 상기 본체의 중심부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 고압쉴드; 상기 본체의 하부 내측에 설치되고 상기 가동도체의 하부가 내부로 삽입되며 내부 하측에 상기 가동도체의 하단부와 접촉되는 고정접점부가 마련되고 상기 본체의 하단부를 밀폐하는 진공차단기를 포함할 수 있다.

Description

전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치{Switchgear with built-in shield for electric field relaxation}

본 발명은 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치에 관한 것이다.

개폐장치(switchgear)는 전압원으로부터 연장되는 회로를 개폐할 수 있다. 즉 개폐장치는 회로에서 과전류 또는 단락전류와 같은 이상전류의 발생에 대응하여, 회로를 개폐할 수 있다. 이에 따라, 개폐장치가 이상전류로부터 설비 및 인명을 보호할 수 있다.

이와 같은 종래의 개폐장치에는 대한민국 공개특허 제10-2012-0067836호 '가스절연　개폐기'가 있다.

종래기술은 접지　개폐기　단자에 삽입되어 수동핸들 삽입구에 수동핸들의 삽입을 방지하는 인터록 핀, 단로기 및 상기 접지　개폐기에서 공통으로 사용되며, 인터록 핀을 자화력으로 흡입시켜 수동핸들을 수동핸들 삽입구에 삽입 또는 삽입 불가하게 하는 인터록 마그네틱 및 전원과 상기 인터록 마그네틱 사이에 배치되며, 상기 인터록 핀이 자화력에 의하여 상부로 흡입되면 스위칭 상태가 변경되는 도어 열림 한계 스위치를 포함하도록 마련되었다.

종래기술은 전기적 절연 내력과 소호 특성을 갖는 육불화황가스(SF6)와 같은 절연가스에 의해 절연되므로, 종래기술로 선정하였다.

하지만, 육불화황가스는 지구 온난화를 가중시키는 부작용 때문에 그 사용이 제한되고 있어 현재 절연가스로 육불화황가스 대신 질소가스 또는 건조공기와 같은 대체 절연가스로 대체하고자 하는 연구가 활발히 진행중이다. 그러나 현재까지 알려진 다른 대체 절연가스의 절연성능은 육불화황가스에 비해 상당히 열등한 문제점이 있다. 이에 따라 대체 절연가스의 적용시 가스절연개폐장치(100)의 절연 성능을 확보할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는 대체 절연가스의 사용시 절연 성능을 확보할 수 있는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치는 관통홀이 형성된 도체; 상기 도체가 중심부에 배치되도록 상기 도체를 감싸고 상단부 및 하단부가 개방된 본체; 상기 도체의 관통홀에 삽입되어 상기 도체와 접촉되는 가동도체; 상기 가동도체의 상단부에 연결되고 상기 가동도체를 이동시키는 가동로드; 상기 본체의 상부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 접지쉴드; 상기 본체의 중심부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 고압쉴드; 상기 본체의 하부 내측에 설치되고 상기 가동도체의 하부가 내부로 삽입되며 내부 하측에 상기 가동도체의 하단부와 접촉되는 고정접점부가 마련되고 상기 본체의 하단부를 밀폐하는 진공차단기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체의 상측부의 측부에는 돌출형성되는 플랜지가 마련될 수 있다.

또한, 상기 플랜지에는 외부와 상기 접지쉴드를 연결시키는 접지쉴드 인써트가 마련될 수 있다.

또한, 상기 플랜지에는 상기 본체를 폐쇄함 또는 외함에 연결시키기 위한 접지 인써트가 마련될 수 있다.

또한, 상기 접지쉴드는 원통형상으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 접지쉴드는 양단부가 각각 외측방향으로 연장되거나 구부러지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 접지쉴드는 원형 고리 형상으로 마련되고, 단면이 링 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 고압쉴드는 일단부가 상기 도체에 접촉되고, 원통 형상으로 마련되며, 타단부가 외측방향으로 구부러지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 본체의 하단으로부터 하측방향으로 연장형성되고 하단부가 개방되며 일측부에 모선 인출홀이 형성된 몸체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치는 본체의 상측부 내측에 접지쉴드가 마련되고 본체의 중심부 내측에 고압쉴드가 마련되어, 대체 절연가스의 사용시에도 절연 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치는 가동로드의 길이를 줄일 수 있으므로, 가동로드의 무게를 줄여 동작 특성과 내구성을 향상시켜 개폐장치의 신뢰도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 투입상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 개방상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 투입상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 개방상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 개방상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 고압쉴드를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 하부 고압쉴드를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 가동도체가 하사점에 위치하여 진공 차단기가 투입된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 가동도체가 상사점에 위치하여 진공 차단기가 개방된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 가동도체가 하사점에 위치하여 진공 차단기가 투입된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 가동도체가 상사점에 위치하여 진공 차단기가 개방된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치의 가동도체가 상사점에 위치하여 진공 차단기가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치(10)는 도체(100), 본체(200), 가동도체(300), 가동로드(400), 접지쉴드(500), 고압쉴드(600) 및 진공 차단기(700)를 포함할 수 있다.

도체(100)는 중심부에 관통홀이 형성된 기둥형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 도체(100)에는 고압의 전류 또는 전압이 흐를 수 있다.

본체(200)는 절연물로 마련될 수 있다. 그리고 본체(200)는 도체(100)가 중심부에 배치되도록 도체(100)를 감싸고 상단부 및 하단부가 개방될 수 있다. 다시 말해, 본체(200)는 도체(100)에 사출성형되어 도체(100)의 측부를 감쌀 수 있다. 또한, 본체(200)는 절연 성능을 유지하면서 기계적인 강도를 확보할 수 있다. 그리고, 본체(200)의 상측부는 폐쇄함 또는 외함(T')과 연결되어 접지처리 될 수 있고, 본체(200)의 중심부 및 하측부에서는 고전압이 형성될 수 있다. 정리하면, 본체(200)의 상측부는 접지부, 중심부 및 하측부는 고압부로 분리할 수 있다.

그리고, 본체(200)의 상측부의 측부에는 돌출형성되는 플랜지(210)가 마련될 수 있다. 플랜지(210)에는 적어도 하나 이상의 접지 인써트(I)가 형성될 수 있다. 접지 인써트(I)는 플랜지(210)가 폐쇄함 또는 외함(T')에 고정되는데 이용될 수 있다. 또한, 접지 인써트(I)는 본체(200)의 강도를 완화할 수 있다.

또한, 본체(200)의 상측부 내측에는 전계를 완화하는 접지쉴드(500)가 설치될 수 있다. 그리고, 플랜지(210)에는 접지쉴드 인써트(Ca)가 마련될 수 있다. 접지쉴드 인써트(Ca)는 접지쉴드(500)와 연결되고, 외부와 접지쉴드(500)를 연결시킬 수 있다. 다시 말해, 접지쉴드 인써트(Ca)는 접지쉴드(500)의 접지 접속부로 사용될 수 있다.

가동도체(300)는 도체(100)의 관통홀에 삽입되어 도체(100)와 접촉될 수 있다. 다시 말해, 가동도체(300)는 도체(100)의 관통홀에 삽입되어 도체(100)와 접촉되는 상태로 이동될 수 있다. 그리고, 가동도체(300)는 하부가 진공 차단기(700)에 삽입된 상태로 가동로드(400)에 의해 이동되어 진공 차단기(700) 내에서 하부 도체(700)와 접촉되거나 하부 도체(700)로부터 이격될 수 있다.

가동로드(400)는 가동도체(300)의 일단부에 연결될 수 있다. 그리고 가동로드(400)는 본체(200)를 기준으로 가동도체(300)를 상측 또는 하측으로 이동시킬 수 있다. 그리고, 가동로드(400)는 절연체로 마련될 수 있다.

접지쉴드(500)는 본체(200)의 일측부 내측에 설치되어 전계를 완화할 수 있다. 좀 더 자세히 말하자면, 접지쉴드(500) 근처에서 등전위선의 간격이 멀어질 수 있다. 그리고, 접지쉴드(500)는 본체(200)의 상측부, 즉 저압부에 위치한 플랜지(210)와 폐쇄함 또는 외함(T')의 연결부분, 가동로드(400), 기타 부품의 돌출부 등 전계 취약부를 완화할 수 있다. 또한, 접지쉴드(500)는 대체 절연가스 내 전계강도를 낮출 수 있어, 대체 절연가스의 사용시에도 절연 성능을 확보할 수 있다. 다시 말해, 접지쉴드(500)는 대체 절연가스에서 발생될 수 있는 집중 전계를 접지쉴드(500)로 이동시켜 전계를 완화할 수 있다.

도 2를 참고하면, 접지쉴드(500)는 원통형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 접지쉴드(500)의 양단부가 각각 외측방향으로 구부러지도록 형성되어, 전계 완화가 더욱 향상될 수 있다.

도 5을 참고하면, 접지쉴드(500)는 원형 고리 형상으로 마련됨으로써, 원통형상에 비해 적은 공간을 소모할 수 있다. 또한, 접지쉴드(500)의 단면은 링 형상으로 형성되어, 전계 완화가 더욱 향상될 수 있다.

고압쉴드(600)는 본체(200)의 타측부 내측에 설치되어 전계를 완화할 수 있다. 또한, 고압쉴드(600)는 대체 절연가스 내 전계강도를 낮출 수 있어, 대체 절연가스의 사용시에도 절연 성능을 확보할 수 있다. 다시 말해, 고압쉴드(600)는 대체 절연가스에서 발생될 수 있는 집중 전계를 고압쉴드(600)로 이동시켜 전계를 완화할 수 있다.

고압쉴드(600)는 일단부가 도체(100)에 접촉되고, 원통 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 고압쉴드(600)는 타단부가 외측방향으로 구부러지도록 형성되어 전계 완화가 더욱 향상될 수 있다.

또한, 고압쉴드(600)는 도체(100), 본체(200) 및 가스가 만나는 삼중점(P)에서의 전계를 완화할 수 있다. 여기서, 삼중점(P)(triple point)은 전계가 집중되는 부분이다.

그리고, 고압쉴드(600)는 본체(200)의 하측부, 즉 고압부에 위치한 도체(100), 도체(100)와 가동도체(300)의 접촉부분, 가동로드(400), 삼중점(P) 등 전계 취약부를 완화할 수 있다.

따라서, 접지쉴드(500) 및 고압쉴드(600)를 통해 대체 절연가스의 사용시에도 절연 성능을 확보할 수 있다.

또한, 접지쉴드(500) 및 고압쉴드(600)를 통해 절연 성능을 확보할 수 있으므로, 폐쇄함(미도시)의 크기를 유지하거나 줄일 수 있어, 소요 비용을 감소시킬 수 있다.

그리고, 본체(200)의 상측부와 하측부 사이의 거리를 줄일 수 있어, 가동로드(400)의 길이를 줄일 수 있으므로, 가동로드(400)의 무게를 줄여 동작 특성과 내구성을 향상시켜 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치(10)의 신뢰도를 높일 수 있다.

진공 차단기(700)는 본체(200)의 하부 내측에 설치되고 가동도체(300)의 하부가 내부에 삽입될 수 있다. 그리고, 진공 차단기(700)는 내부 하측에 가동도체(300)의 하단부와 접촉되는 고정접점부(710)가 마련될 수 있다. 또한, 진공 차단기(700)는 본체(200)의 하단부를 밀폐할 수 있다.

정리하면, 가동도체(300)와 고정접점부(710)가 접촉될 시 진공 차단기(700)는 투입상태가 될 수 있고, 가동도체(300)와 고정접점부(300)가 이격될 시 진공 차단기(700)는 개방된 상태가 될 수 있다.

도 3, 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치(10)는 몸체(800)를 포함할 수 있다.

몸체(800)는 본체(200)의 하단으로부터 하측방향으로 연장형성되고 하단부가 개방되며 일측부에 모선 인출홀(800h)이 형성될 수 있다.

그리고, 몸체(800)는 하단부가 탱크(T)에 연결되어 접지될 수 있다. 또한, 몸체(800)의 상부 내측에는 하부 고압쉴드(600a)가 설치될 수 있고, 몸체의 하부 내측에는 하부 접지쉴드(500a)가 설치되어 전계를 완화할 수 있다.

또한, 하부 접지쉴드(500a)는 접지쉴드(500)와 동일한 형상으로 마련될 수 있고, 길이가 더 짧은 형상으로 마련될 수도 있다.

도 7을 참고하면, 하부 고압쉴드(600a)는 상, 하부가 개방된 관형상에서 일측부에 관이 연결된 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 하부 고압쉴드(600a)는 하단부 및 일측 단부가 외측방향으로 구부러지도록 형성되어 전계 완화가 더욱 향상될 수 있다.

부가적으로, 본체(200)측은 가동로드(400)를 통해 진공 차단기(700)를 켜거나 끌 수 있으므로 구동부를 나타낼 수 있고, 몸체(800)측은 고정부를 나타낼 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치(10)는 본체(200)의 상측부 내측에 접지쉴드(500)가 마련되고 본체(200)의 중심부 내측에 고압쉴드(600)가 마련되어, 대체 절연가스의 사용시에도 절연 성능을 확보할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10 : 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치
100 : 도체 200 : 본체
210 : 플랜지 300 : 가동도체
400 : 가동로드 500 : 접지쉴드
500a : 하부 접지쉴드 600 : 고압쉴드
600a : 하부 고압쉴드 710 : 고정접점부
700 : 진공 차단기 800 : 몸체
800h : 모선 인출부 Ca : 접지쉴드 인써트
I : 접지 인써트 P : 삼중점
T : 탱크 T': 폐쇄함 또는 외함

Claims (9)

1. 관통홀이 형성된 도체;
   상기 도체가 중심부에 배치되도록 상기 도체를 감싸고 상단부 및 하단부가 개방된 본체;
   상기 도체의 관통홀에 삽입되어 상기 도체와 접촉되는 가동도체;
   상기 가동도체의 상단부에 연결되고 상기 가동도체를 이동시키는 가동로드;
   상기 본체의 상부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 접지쉴드;
   상기 본체의 중심부 내측에 설치되어 전계를 완화하는 고압쉴드;
   상기 본체의 하부 내측에 설치되고 상기 가동도체의 하부가 내부로 삽입되며 내부 하측에 상기 가동도체의 하단부와 접촉되는 고정접점부가 마련되고 상기 본체의 하단부를 밀폐하는 진공차단기를 포함하는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 본체의 상측부의 측부에는 돌출형성되는 플랜지가 마련되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 플랜지에는 외부와 상기 접지쉴드를 연결시키는 접지쉴드 인써트가 마련되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 플랜지에는 상기 본체를 폐쇄함 또는 외함에 연결시키기 위한 접지 인써트가 마련되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 접지쉴드는 원통형상으로 마련되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 접지쉴드는 양단부가 각각 외측방향으로 연장되거나 구부러지도록 형성되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 접지쉴드는 원형 고리 형상으로 마련되고, 단면이 링 형상으로 형성되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 고압쉴드는 일단부가 상기 도체에 접촉되고, 원통 형상으로 마련되며, 타단부가 외측방향으로 구부러지도록 형성되는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 본체의 하단으로부터 하측방향으로 연장형성되고 하단부가 개방되며 일측부에 모선 인출홀이 형성된 몸체를 포함하는 전계완화용 쉴드가 내장된 개폐장치.

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