KR20220145196A - 차단기 - Google Patents

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KR20220145196A
KR20220145196A KR1020210051956A KR20210051956A KR20220145196A KR 20220145196 A KR20220145196 A KR 20220145196A KR 1020210051956 A KR1020210051956 A KR 1020210051956A KR 20210051956 A KR20210051956 A KR 20210051956A KR 20220145196 A KR20220145196 A KR 20220145196A
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박지용
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엘에스일렉트릭(주)
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Abstract

차단기의 일 실시예는, 외함, 외함에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정부, 외함에 수용되고, 고정부에 대하여 이동하고, 고정접점과 통전 또는 통전오프되는 가동접점을 포함하는 가동부, 가동부에 구비되고, 고정접점과 가동접점의 통전으로 생성되는 아크에 의해 발생하는 용삭증기를 포함하는 소호가스를 수용하는 팽창실, 및 고정접점이 삽입되도록 구비되고, 소호가스가 팽창실로 유입되는 통로를 제공하는 노즐부를 포함할 수 있다.

Description

차단기{CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합소호 방식의 차단기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차단기는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서 주로 초고압(High Voltage)용으로 사용된다.
이러한 차단기는 예를 들어, 가스 차단기(Gas Circuit Breaker), 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear) 등이 있다.
차단기는 정상상태에서는 정격전류와 정격전압을 운전할 수 있는 통전성능과 절연성능이 유지되어야 하며, 이상상태에서는 사고전류를 차단할 수 있는 차단성능을 확보해야 한다.
차단기는 차단부의 구성과 차단방식에 따라 크게 퍼퍼(Puffer) 방식과 복합소호(Puffer-Assisted Self-Blast, PASB) 방식으로 나누어진다.
복합소호 방식의 초고압 차단기는 아크(arc)를 이용하여 압력상승을 유발시킨다. 이러한 방식의 차단기는 대전류 차단시 아크에 의해 용삭된 노즐 증기와 가열된 차단기의 내부기체를 팽창실로 흐르게 하여 팽창실의 압력을 상승시킨다. 이때, 용삭된 노즐증기와 내부기체의 혼합물은 소호가스로 기능한다.
전류 영점 시 즉, 완전히 통전오프되는 순간에는 압력이 높은 팽창실에서 아크 영역으로 가스를 분사시켜 아크를 소호한다. 노즐이 용삭되면 아크 소호에는 좋지만 장기적으로는 노즐의 내경이 커지면서 아크를 향해 분사되는 소호가스 압력이 작아지기 때문에 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 소호가스가 유동하는 노즐의 직경변화를 줄일 수 있는 구조를 가진 차단기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 소호가스의 아크에 대한 분사압력을 높일 수 있는 구조를 가진 차단기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
차단기의 일 실시예는, 외함, 외함에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정부, 외함에 수용되고, 고정부에 대하여 이동하고, 고정접점과 통전 또는 통전오프되는 가동접점을 포함하는 가동부, 가동부에 구비되고, 고정접점과 가동접점의 통전으로 생성되는 아크에 의해 발생하는 용삭증기를 포함하는 소호가스를 수용하는 팽창실, 및 고정접점이 삽입되도록 구비되고, 소호가스가 팽창실로 유입되는 통로를 제공하는 노즐부를 포함할 수 있다.
노즐부는, 아크에 의해 용삭되어 용삭증기를 생성하는 용삭부, 및 용삭부와 분리되어 배치되고, 용삭증기를 포함하는 소호가스를 팽창실로 안내하는 통로를 형성하는 안내부를 포함할 수 있다.
안내부는, 가동접점에 결합하고, 고정접점이 관통하도록 구비되는 제1피스, 및 제1피스와 마주보도록 구비되고, 고정접점이 관통하고, 제1피스와 함께 소호가스가 이동하는 통로를 형성하는 제2피스를 포함할 수 있다.
용삭부는, 제1피스에 결합하고, 고정접점이 관통하도록 구비되는 제1셀, 및 제2피스와 결합하고, 제1셀과 마주보도록 구비되고, 고정접점이 관통하도록 구비되는 제2셀을 포함할 수 있다.
제1피스는 고정접점의 관통위치를 중심으로 제1셀을 둘러싸도록 구비되고, 제2피스는 고정접점의 관통위치를 중심으로 제2셀을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
제2피스는, 제1피스의 일부를 둘러싸도록 구비되고, 제1피스와 함께 소호가스가 이동하는 통로를 형성하는 통로형성부, 및 통로형성부와 일체로 형성되고, 가동부의 이동을 가이드하는 가이드부를 포함할 수 있다.
가동부는 팽창실의 일부를 형성하고, 통로형성부가 결합되는 제1지지부를 구비하고, 고정부는 가이드부가 삽입되고, 가이드부의 이동을 지지하는 제2지지부를 구비할 수 있다.
용삭부는 PTFE(polytetra fluoroethylene) 재질로 형성되고, 안내부는 PTFE와 아크에 의한 용삭을 억제하는 첨가물이 혼합되어 형성될 수 있다.
첨가물은, 황화몰리브덴(MoS2), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 BN(Boron Nitride) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
본 발명에 차단기에서, 노즐부의 용삭부는 아크에 의해 용삭이 잘되는 재질로 형성되어, 아크에 의해 용삭증기가 효과적으로 발생하여, 팽창실에 유입되는 소호가스의 압력을 효과적으로 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차단기에서, 노즐부의 안내부는 아크에 의해 용삭이 잘되지 않는 재질로 형성되어, 아크에 의해 안내부가 형성하는 통로의 폭이 쉽게 넓어지지 않도록 함으로써, 아크를 향해 분사되는 소호가스의 분사압력을 효과적으로 높일 수 있다.
이러한 용삭부와 노즐부의 구조로 인해, 차단기의 아크 소호성능을 효과적으로 높일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차단기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차단기가 통전된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차단기가 통전오프되는 과정에서 소호가스가 팽창실로 유입되는 순간을 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 차단기가 통전오프되는 과정에서 소호가스가 팽창실로부터 분사되어 아크를 소호하는 순간을 나타낸 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차단기를 나타낸 단면도이다. 실시예에 따른 차단기는 외함(100), 고정부(200), 가동부(300), 팽창실(400) 및 노즐부(500)를 포함할 수 있다.
외함(100)은 고정부(200)와 가동부(300)를 포함하고, 상기 고정부(200)와 가동부(300)가 외부로 노출되지 않도록 하여, 이러한 노출로 인해 사고가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 외함(100)은 비교적 비용이 저렴하고 내성이 양호한 재질, 예를 들어, 철금속 재질로 형성될 수 있다.
한편, 외함(100)에는 전기적 절연을 위한 절연가스가 충진될 수도 있다. 절연가스는 예를 들어, 육플루오르화황(SF6) 가스로 구비될 수 있다. 절연가스는 외함(100)에 수용되는 고정부(200), 가동부(300) 등의 부품을 전기적으로 절연하고, 외함(100) 내부에 발생하는 아크(arc)의 발생 또는 확산을 억제할 수 있다.
고정부(200)는 상기 외함(100)에 수용되고, 고정접점(210)을 포함할 수 있다. 상기 고정부(200)는 이동하지 않도록 상기 외함(100)에 수용될 수 있다. 고정접점(210)은 전기가 흐르는 도선역할을 하고, 고정부(200)에 장착되는 매일(male) 형태로 구비될 수 있다.
가동부(300)는 상기 외함(100)에 수용되고, 상기 가동부(300)와 마주보도록 배치될 수 있다. 가동부(300)는 상기 고정부(200)에 대하여 이동하고, 상기 고정접점(210)과 통전 또는 통전오프되는 가동접점(310)을 포함할 수 있다.
상기 가동부(300)가 이동하므로, 가동부(300)에 장착되는 가동접점(310)도 가동부(300)와 함께 이동할 수 있다. 가동접점(310)은 피매일(female) 형태로 구비되고, 고정접점(210)과 마주보는 위치에 배치될 수 있다.
따라서, 고정접점(210)은 가동접점(310)에 삽입되어, 상기 차단기는 통전될 수 있다. 또한, 가동부(300)가 이동하여 고정부(200)로부터 멀어지면, 고정접점(210)은 가동접점(310)으로부터 빠지게 되고, 상기 차단기는 통전오프될 수 있다.
차단기의 통전오프는 전기계통에 사고가 발생하여 통전을 차단할 필요가 있을 경우에 행해지고, 전기계통이 정상적으로 작동하는 경우에는 차단기는 통전된 상태로 유지될 수 있다.
팽창실(400)은 상기 가동부(300)에 구비되고, 상기 고정접점(210)과 상기 가동접점(310) 사이에 생성되는 아크에 의해 발생하는 용삭증기를 포함하는 소호가스를 수용할 수 있다.
팽창실(400)은 상기 가동부(300)의 외곽에 공간을 가지는 챔버의 형태로 형성되고, 아크가 발생하는 부분인 고정접점(210)과 가동접점(310) 사이 즉, 극간과 연결되도록 구비될 수 있다. 팽창실(400)과 상기 극간을 연결하는 통로(1000)는 후술하는 노즐부(500)에 의해 형성될 수 있다.
팽창실(400)은 대체로 상기 가동부(300)를 둘러싸도록 구비될 수 있다. 따라서, 팽창실(400)의 공간은 대략적으로 중앙부가 없는 원기둥형태로 구비될 수 있다.
소호가스는 고정접점(210)과 가동접점(310) 사이에 발생하는 아크를 소호하는데 사용되는 가스이다. 소호가스는 아크에 의해 가열된 외함(100)의 고온기체와 아크의 고열에 의해 용삭 즉, 녹아서 증기가 된 고온의 용삭증기가 혼합된 가스이다.
이때, 외함(100)에 절연가스가 충진된 경우에는 상기 고온기체는 절연가스와 외함(100)에 존재하는 공기의 혼합물일 수 있다. 즉, 소호가스는 절연가스, 공기 및 용삭증기가 혼합되거나, 또는 공기 및 용삭증기가 혼합된 가스이다.
용삭증기가 소호가스에 포함되면, 소호가스의 아크 소호성능이 증가될 수 있다. 용삭증기는 전기절연성 재질로 형성되기 때문이다.
또한, 용삭증기가 소호가스에 포함되면, 용삭증기에 의해 소호가스의 밀도가 증가하므로, 가열상태의 고온의 소호가스는 매우 효과적으로 팽창할 수 있다. 따라서, 팽창실(400)에 용삭증기가 계속 유입되면, 팽창실(400)에 있는 소호가스의 압력은 크게 증가하고, 증가된 압력으로 인해 소호가스는 팽창실(400)에서 분사되어 극간에 남아있는 아크를 불어서 상기 아크를 소호할 수 있다.
한편, 아크는 고정접점(210)과 가동접점(310)이 서로 접촉하여 통전된 상태에서, 이들이 서로 떨어져 통전오프되는 순간에 발생할 수 있다. 즉, 고정접점(210)과 가동접점(310) 사이의 접촉이 해제되는 순간에 이들 사이를 전기적으로 연결하는 아크가 발생하고, 고정접점(210)과 가동접점(310)이 계속 서로 멀어지더라도 상기 아크는 지속적으로 유지될 수 있다.
한편, 외함(100)에 절연가스가 충진되더라도 고전압 및 고전류가 인가됨으로 인해, 통전오프시에는 고정부(200)와 가동부(300) 사이에 아크가 발생할 수 있다.
따라서, 실시예의 차단기에서는 소호가스을 이용하여 아크를 신속히, 그리고 효과적으로 소호하여 차단기의 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
노즐부(500)는 상기 고정접점(210)이 삽입되도록 구비되고, 소호가스가 상기 팽창실(400)로 유입되는 통로(1000)를 제공할 수 있다. 상기 노즐부(500)는 용삭부(510)와 안내부(520)를 포함할 수 있다.
용삭부(510)는 아크에 의해 용삭되어 용삭증기를 생성할 수 있다. 상기 용삭부(510)는 아크가 발생하는 가동접점(310)과 고정접점(210)의 극간에 인접한 위치에 배치되어 아크에 의해 일부가 용삭되어 고온의 용삭증기가 될 수 있다.
이때, 한번 발생하는 아크에 의해 용삭부(510)의 일부가 용삭되므로, 상기 용삭부(510)는 어느 정도 장기간 반복적으로 사용될 수 있다. 물론, 상기 용삭부(510)의 용삭정도가 심하여 더이상 사용될 수 없는 경우에는 용삭부(510)를 교체할 수 있다.
안내부(520)는 상기 용삭부(510)와 분리되어 배치되고, 용삭증기를 포함하는 소호가스를 상기 팽창실(400)로 안내하는 통로(1000)를 형성할 수 있다. 상기 안내부(520)에 의해 형성되는 통로(1000)는 차단기가 통전오프를 반복하여 아크가 반복적으로 발생하는 동안에 폭을 유지하는게 적절하다.
만약, 안내부(520)가 용삭되어 통로(1000)의 폭이 넓어지면, 아크를 소호하기 위해 팽창실(400)에서 아크를 향해 분사되는 소호가스가 아크가 있는 부위에서 분사압력이 낮아질 수 있다. 분사압력이 낮아지면 소호가스의 아크 소호능력이 저하될 수 있다.
따라서, 실시예의 차단기에서는 반복적인 통전오프 상황에서도 소호가스의 높은 아크 소호능력을 유지하기 위해 상기 통로(1000)의 폭을 일정하게 또는 가급적 넓어지지 않도록 하기 위해, 상기 안내부(520)의 아크에 잘 용삭되지 않는 재질로 형성하는 것이 적절하다.
반면, 전술한 바와 같이, 소호가스의 압력을 높이기 위해 용삭증기의 발생량을 높일 필요가 있고, 이에 따라 용삭부(510)는 안내부(520)에 비해 용삭이 잘되는 재질로 형성되는 것이 적절하다.
또한, 용삭부(510)와 안내부(520)를 포함하는 노즐부(500)는 차단기의 효과적인 동작을 위해 전기 절연성 재질로 구비되는 것이 적절하다. 따라서, 용삭부(510)와 안내부(520)의 재질에 대한 전술한 조건들을 만족시키기 위해, 상기 용삭부(510)와 안내부(520)는 동일한 재질을 베이스로 하고, 용삭부(510) 또는 안내부(520) 중 어느 하나에 첨가물을 혼합하여 상기 용삭부(510)와 안내부(520)가 각각 전술한 조건을 만족하도록 하는 것이 적절하다.
따라서, 일 실시예로 상기 용삭부(510)는 전기 절연성이 높은 재질인 PTFE(polytetra fluoroethylene) 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 안내부(520)는 PTFE와 아크에 의한 용삭을 억제하는 첨가물이 혼합되어 형성될 수 있다.
상기 첨가물은 황화몰리브덴(MoS2), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 BN(Boron Nitride) 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 상기 첨가물의 비율이 달라질수록 아크에 대한 용삭 저항성과 전기 절연성이 달라질 수 있다. 따라서, PTFE와 첨가물의 혼합비율은 안내부(520)에 요구되는 아크에 대한 용삭 저항성, 안내부(520)에 요구되는 전기 절연성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
실시예에서, 노즐부(500)의 용삭부(510)는 아크에 의해 용삭이 잘되는 재질로 형성되어, 아크에 의해 용삭증기가 효과적으로 발생하여, 팽창실(400)에 유입되는 소호가스의 압력을 효과적으로 높일 수 있다.
또한 실시예에서, 노즐부(500)의 안내부(520)는 아크에 의해 용삭이 잘되지 않는 재질로 형성되어, 아크에 의해 안내부(520)가 형성하는 통로(1000)의 폭이 쉽게 넓어지지 않도록 함으로써, 아크를 향해 분사되는 소호가스의 분사압력을 효과적으로 높일 수 있다.
이러한 용삭부(510)와 노즐부(500)의 구조로 인해, 차단기의 아크 소호성능을 효과적으로 높일 수 있다.
이하에서 차단기의 구조에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다. 안내부(520)는 제1피스(521)와 제2피스(522)를 포함할 수 있다. 제1피스(521)는 상기 가동접점(310)에 결합하고, 상기 고정접점(210)이 관통하도록 구비될 수 있다.
제1피스(521)는 가동접점(310)의 단부를 덮도록 상기 가동접점(310)에 장착되어 가동접점(310)이 다른 부품들과 부분적으로 전기적 절연이 되도록하고, 상기 제2피스(522)와 함께 소호가스가 이동하는 통로(1000)를 형성할 수 있다.
제2피스(522)는 상기 제1피스(521)와 마주보도록 구비되고, 상기 고정접점(210)이 관통하고, 상기 제1피스(521)와 함께 소호가스가 이동하는 통로(1000)를 형성할 수 있다.
제1피스(521)와 제2피스(522)는 팽창실(400)의 일부를 형성하도록 구비될 수 있다. 또한, 제1피스(521)와 제2피스(522)는 서로 이격되어 배치되고, 이렇게 이격되어 형성되는 공간이 소호가스가 이동하는 통로(1000)가 될 수 있다.
용삭부(510)는 제1셀(511)과 제2셀(512)을 포함할 수 있다. 제1셀(511)은 상기 제1피스(521)에 결합하고, 상기 고정접점(210)이 관통하도록 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1피스(521)에서 고정접점(210)이 관통하는 부위에 홈을 형성하고, 상기 홈에 제1셀(511)을 장착하여, 제1셀(511)은 제1피스(521)에 결합하는 형태로 구비될 수 있다.
제2셀(512)은 상기 제2피스(522)와 결합하고, 상기 제1셀(511)과 마주보도록 구비되고, 상기 고정접점(210)이 관통하도록 구비될 수 있다. 제2피스(522)에서 고정접점(210)이 관통하는 부위에 홈을 형성하고, 상기 홈에 제2셀(512)을 장착하여, 제2셀(512)은 제2피스(522)에 결합하는 형태로 구비될 수 있다.
이때, 제1셀(511)과 제2셀(512)은 아크에 의해 용삭되기 위해, 아크가 발생하는 부위인 고정접점(210)과 가동접점(310)이 서로 만나는 부위 즉, 극간에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1피스(521)는 상기 고정접점(210)의 관통위치를 중심으로 상기 제1셀(511)을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2피스(522)는 상기 고정접점(210)의 관통위치를 중심으로 상기 제2셀(512)을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 제1셀(511)과 제2셀(512)은 고정접점(210)과 가동접점(310)의 극간에 인접한 위치에 배치되어 아크에 의해 이들의 일부분이 용삭될 수 있다. 또한, 제1셀(511)과 제2셀(512)은 용삭에 의해 소모가 되어 교체되므로, 용이한 교체를 위해 각각 제1피스(521)와 제2피스(522)에 착탈가능하도록 구비되는 것이 적절하다.
제2피스(522)는 통로형성부(5221)와 가이드부(5222)를 포함할 수 있다. 통로형성부(5221)는 상기 제1피스(521)의 일부를 둘러싸도록 구비되고, 상기 제1피스(521)와 함께 소호가스가 이동하는 통로(1000)를 형성할 수 있다. 통로형성부(5221)와 제1피스(521)는 서로 이격되고, 이격된 공간이 소호가스가 이동하는 통로(1000)가 될 수 있다. 한편, 상기 통로(1000)는 상기 제1피스(521)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다.
가이드부(5222)는 상기 통로형성부(5221)와 일체로 형성되고, 상기 가동부(300)의 이동을 가이드할 수 있다. 가이드부(5222)는 고정부(200)에 구비되는 제2지지부(220)에 의해 지지되어 이동함으로써, 설정된 경로로 이동할 수 있다. 이에 따라 가동접점(310)을 포함하는 가동부(300) 전체는 가이드부(5222)에 의해 가이드되어 설정된 경로로 이동할 수 있다.
가동부(300)는 상기 팽창실(400)의 일부를 형성하고, 상기 통로형성부(5221)가 결합되는 제1지지부(320)를 구비할 수 있다. 통로형성부(5221)를 포함하는 제2피스(522)는 제1지지부(320)에 안정적으로 결합하여 고정부(200)에 대하여 이동할 수 있다.
고정부(200)는 상기 가이드부(5222)가 삽입되고, 상기 가이드부(5222)의 이동을 지지하는 제2지지부(220)를 구비할 수 있다. 도 1을 참조하면, 가이드부(5222)는 제2지지부(220)에 삽입되거나 상기 제2지지부(220)로부터 이격되도록 구비될 수 있다.
가동접점(310)과 고정접점(210)이 서로 접촉하여 통전되는 경우에는 가이드부(5222)는 제2지지부(220)에 삽입될 수 있다. 가동접점(310)과 고정접점(210)이 서로 이격되어 통전오프되는 경우에는 가이드부(5222)는 제2지지부(220)로부터 이격될 수 있다. 따라서, 상기 제2지지부(220)는 가이드부(5222)를 포함하는 가동부(300)가 고정부(200)에 대하여 설정된 경로로 이동하도록 지지할 수 있다.
이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여 소호가스가 아크를 소호하는 방식에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. 명확한 설명을 위해, 도 2 내지 도 4에서는 차단기의 구성 중 일부의 도시를 생략하였다.
도 2는 일 실시예에 따른 차단기가 통전된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 차단기가 통전된 상태에서는 고정접점(210)이 가동접점(310)에 삽입되어 이들이 서로 접촉된 상태를 유지한다.
전기계통에 이상이 발생하여 차단기에 의해 통전이 차단될 필요가 있으면, 가동접점(310)이 고정접점(210)에 대하여 이동하여 이들은 서로 이격되고 따라서 서로간의 접촉이 해제될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 차단기가 통전오프되는 과정에서 소호가스가 팽창실(400)로 유입되는 순간을 나타낸 단면도이다. 도 3 및 도 4에서 화살표는 소호가스의 유동방향 및 유동경로를 나타낸다.
통전오프를 위해 고정접점(210)과 가동접점(310)의 접촉이 해제되더라도, 이들 사이에 인가되는 고전압과 고전류로 인해 아크가 발생할 수 있다. 아크는 고정접점(210)과 가동접점(310)을 전기적으로 연결하고, 따라서, 고정접점(210)과 가동접점(310)의 접촉이 해제된 상태에서도 이들은 아크에 의해 통전된 상태를 유지할 수 있다.
아크에 의해 외함(100)에 있는 기체가 가열된다. 전술한 바와 같이, 상기 기체는 공기 또는, 절연가스가 충진되는 경우에 공기와 절연가스의 혼합물일 수 있다.
또한, 아크에 의해 용삭부(510) 일부가 용삭되어 용삭증기가 발생한다. 용삭증기와 기체가 혼합된 소호가스는 아크에 의해 가열되어 팽창하고 압력이 높아진다. 고압의 소호가스는, 도 3에서 화살표로 도시된 바와 같이, 아크가 발생하는 극간에서 팽창실(400)로 이동한다.
고온고압의 소호가스는 통로(1000)를 통해 유동하여 팽창실(400)에 저장된다. 도 3의 상태에서 아크에 의해 용삭증기는 계속 발생하고 소호가스는 계속 가열된다. 따라서, 팽창실(400)에서는 소호가스가 계속 유입되고, 팽창실(400)의 압력은 계속 증가한다.
팽창실(400)의 압력이 아크가 발생하는 극간부위의 압력보다 낮은 경우에 팽창실(400)로 소호가스가 계속 유입된다. 이러한 시기를 지나, 상기 극간부위가 팽창실(400)보다 압력이 낮아지게 되면 반대로, 소호가스가 팽창실(400)로부터 극간부위로 분사될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 차단기가 통전오프되는 과정에서 소호가스가 팽창실(400)로부터 분사되어 아크를 소호하는 순간을 나타낸 단면도이다. 극간부위가 팽창실(400)보다 압력이 낮은 상태가 되어 소호가스는 팽창실(400)로부터 극간부위로 분사된다. 극간부위로 분사되는 소호가스는 아크를 불어서 아크를 소호시킨다.
분사되는 소호가스에 의해 아크가 소호되면, 아크에 의해 고정접점(210)과 가동접점(310)이 통전된 상태는 종료되고, 차단기는 완전히 통전오프된다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 외함 200: 고정부
210: 고정접점 220: 제2지지부
300: 가동부 310: 가동접점
320: 제1지지부 400: 팽창실
500: 노즐부 510: 용삭부
511: 제1셀 512: 제2셀
520: 안내부 521: 제1피스
522: 제2피스 5221: 통로형성부
5222: 가이드부 1000: 통로

Claims (8)

  1. 외함;
    상기 외함에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정부;
    상기 외함에 수용되고, 상기 고정부에 대하여 이동하고, 상기 고정접점과 통전 또는 통전오프되는 가동접점을 포함하는 가동부;
    상기 가동부에 구비되고, 상기 고정접점과 상기 가동접점의 통전으로 생성되는 아크에 의해 발생하는 용삭증기를 포함하는 소호가스를 수용하는 팽창실; 및
    상기 고정접점이 삽입되도록 구비되고, 소호가스가 상기 팽창실로 유입되는 통로를 제공하는 노즐부
    를 포함하고,
    상기 노즐부는,
    아크에 의해 용삭되어 용삭증기를 생성하는 용삭부; 및
    상기 용삭부와 분리되어 배치되고, 용삭증기를 포함하는 소호가스를 상기 팽창실로 안내하는 통로를 형성하는 안내부
    를 포함하는,
    차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안내부는,
    상기 가동접점에 결합하고, 상기 고정접점이 관통하도록 구비되는 제1피스; 및
    상기 제1피스와 마주보도록 구비되고, 상기 고정접점이 관통하고, 상기 제1피스와 함께 소호가스가 이동하는 통로를 형성하는 제2피스
    를 포함하는,
    차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용삭부는,
    상기 제1피스에 결합하고, 상기 고정접점이 관통하도록 구비되는 제1셀; 및
    상기 제2피스와 결합하고, 상기 제1셀과 마주보도록 구비되고, 상기 고정접점이 관통하도록 구비되는 제2셀
    을 포함하는,
    차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1피스는 상기 고정접점의 관통위치를 중심으로 상기 제1셀을 둘러싸도록 구비되고,
    상기 제2피스는 상기 고정접점의 관통위치를 중심으로 상기 제2셀을 둘러싸도록 구비
    차단기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2피스는,
    상기 제1피스의 일부를 둘러싸도록 구비되고, 상기 제1피스와 함께 소호가스가 이동하는 통로를 형성하는 통로형성부; 및
    상기 통로형성부와 일체로 형성되고, 상기 가동부의 이동을 가이드하는 가이드부
    를 포함하는,
    차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가동부는 상기 팽창실의 일부를 형성하고, 상기 통로형성부가 결합되는 제1지지부를 구비하고,
    상기 고정부는 상기 가이드부가 삽입되고, 상기 가이드부의 이동을 지지하는 제2지지부를 구비하는,
    차단기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용삭부는 PTFE(polytetra fluoroethylene) 재질로 형성되고, 상기 안내부는 PTFE와 아크에 의한 용삭을 억제하는 첨가물이 혼합되어 형성되는,
    차단기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 첨가물은,
    황화몰리브덴(MoS2), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 BN(Boron Nitride) 중 적어도 하나인,
    차단기.
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