KR20230099876A - 가스 차단기 - Google Patents

Abstract

가변형 파퍼 챔버를 가지는 가스 차단기가 개시된다. 가스 차단기는, 제1 실린더, 제1 실린더 내에서 이동 가능하게 설치되는 실린더 로드, 제1 실린더 내에 이동 가능하게 설치되어 제1 실린더 내에 가변형 압축실을 형성하고 실린더 로드의 이동에 따라 가변형 압축실의 볼륨을 가변시키는 가동 격벽, 및 실린더 로드의 이동에 따라 가변형 압축실의 볼륨이 가변되도록 가동 격벽을 제1 실린더에 링크시키는 링크 부재를 포함한다.

Description

가스 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER}

본 명세서는 가스 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변형 파퍼 챔버(Puffer chamber)를 가지는 가스 차단기에 관한 것이다.

가스 차단기는 아크를 소호하는 방식에 따라 파퍼 소호 방식(puffer type), 로터리 아크 소호 방식(rotating type), 열팽창 소호 방식(thermal expansion type), 복합 소호 방식(hybrid extinction type) 등으로 분류된다.

통상적인 가스 차단기에는 소호 가스로서 SF6 가스를 사용한다. 이 중에서 파퍼 소호 방식은 차단기가 고장 전류의 차단을 수행할 경우, 외부 구동력을 이용하여 차단부내 압축실의 소호 가스를 압축하여 극간으로 압축된 가스를 불어주면서 아크를 소호하는 방식이다.

열팽창 소호 방식은 고장 전류의 차단 시 발생하는 아크의 열을 열팽창 실에 축적하였다가, 축적된 열에 의해 상승된 압력을 극간으로 불어주는 방식이며, 이러한 2가지 방식을 복합적으로 결합한 방식이 복합 소호 방식이다.

복합 소호형 차단 방식은 적은 구동력(모터-스프링에 의한 구동력)을 이용하여 더 낮은 속도에서 초고압 대전류 차단을 수행할 수 있는 장점이 있어 근래 대부분의 차단기에 적용되고 있다.

최근 소호 가스로서 SF6를 대체하는 친환경가스가 대두되고 있으나 차단 성능이 SF6 대비 상대적으로 저하되어 보다 고도화된 가스 차단기 설계가 요구되고 있다.

기존 SF6 소호 가스를 사용하는 가스 차단기의 설계로는 친환경가스를 사용하여 사고전류를 정상적으로 차단할 수 없으며 파퍼 또는 열팽창 기능을 보다 향상시켜야 정상적인 차단이 가능하다. 하지만 이러한 설계는 가스 차단기의 크기가 커지기 때문에 기존의 SF6 가스 차단기를 공간적인 제약으로 대체하기 어려울 수 있는 단점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가변형 파퍼 챔버를 가지는 가스 차단기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 파퍼의 역할을 수행하는 압축실의 볼륨을 가변형으로 설계함으로써 파퍼의 기능을 향상시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 압축되는 가스량을 일반적인 고정형 압축실 구조대비 증대시켜 팽창실로 향하는 압축가스의 양을 증대시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하는데 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따른 가스 차단기는, 제1 실린더, 제1 실린더 내에서 이동 가능하게 설치되는 실린더 로드, 제1 실린더 내에 이동 가능하게 설치되어 제1 실린더 내에 가변형 압축실을 형성하고 실린더 로드의 이동에 따라 가변형 압축실의 볼륨을 가변시키는 가동 격벽, 및 실린더 로드의 이동에 따라 가변형 압축실의 볼륨이 가변되도록 가동 격벽을 제1 실린더에 링크시키는 링크 부재를 포함한다.

일 실시예에 따른 가스 차단기는, 파퍼의 역할을 수행하는 압축실의 볼륨을 가변형으로 설계함으로써 파퍼의 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 가스 차단기는, 압축되는 가스량을 일반적인 고정형 압축실 구조대비 증대시켜 팽창실로 향하는 압축가스의 양을 증대시킬 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 일 실시예에 따른 가스 차단기의 닫힘 상태를 나타내는 구조도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 열림 상태를 나타내는 구조도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 가변형 파퍼 챔버를 가지는 가스 차단기의 투시 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 닫힘 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 열림 상태를 나타내는 정단면도이다.

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.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가변형 파퍼 챔버를 가지는 가스 차단기를 설명하도록 한다.

본 발명은 파퍼의 역할을 수행하는 압축실의 볼륨을 가변형으로 설계함으로써 파퍼의 기능을 향상시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 압축되는 가스량을 일반적인 고정형 압축실 구조대비 증대시켜 팽창실로 향하는 압축가스의 양을 증대시킬 수 있는 가스 차단기를 제공하고자 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 가스 차단기의 닫힘 상태를 나타내는 구조도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 열림 상태를 나타내는 구조도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 가변형 파퍼 챔버를 가지는 가스 차단기의 투시 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 닫힘 상태를 나타내는 정단면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 가스 차단기의 열림 상태를 나타내는 정단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 가스 차단기(100)는, 제1 실린더(10), 제2 실린더(20), 실린더 로드(40), 가동 격벽(30), 및 링크 부재를 포함한다.

제1 실린더(10)는 실린더 로드(40)의 이동에 따라 이동하는 가동 격벽(30)의 이동에 의해 볼륨이 가변되는 가변형 압축실(110)을 형성한다.

제2 실린더(20)는 제1 실린더(10) 내에 고정 설치되고 팽창실(120)을 형성한다.

실린더 로드(40)는 제1 실린더(10) 및 제2 실린더(20) 내에서 이동 가능하게 설치된다. 실린더 로드(40)는 개방 또는 닫힘 상태에 따라 가동부에 의해 좌측 또는 우측 방향으로 이동한다.

가동 격벽(30)은 제1 실린더(10) 내에 이동 가능하게 설치되어 제1 실린더(10) 내에 가변형 압축실(110)을 형성하고, 실린더 로드(40)의 이동에 따라 가변형 압축실(110)의 볼륨을 가변시킨다.

링크 부재는 실린더 로드(40)의 이동에 따라 가변형 압축실(100)의 볼륨이 가변되도록 가동 격벽(30)을 제1 실린더(10)에 링크시킨다.

이러한 링크 부재는 제1 링크(50), 제2 링크(60), 제3 링크(60a) 및 링크 지지부(70)를 포함한다

제1 링크(50)는 일단이 가동 격벽(30)의 일측에 연결되고 타단이 제2 링크(60)에 연결된다.

제2 링크(60)는 일단이 제1 링크(50)에 연결되고 타단이 제3 링크(60a)에 연결된다. 제2 링크(60)는 일단과 타단 사이의 위치에 링크 지지부(70)와 체결을 위한 체결 홈이 형성된다.

제3 링크(60a)는 일단이 제2 링크(60)에 연결되고 타단이 실린더 로드(40)에 연결된다.

링크 지지부(70)는 일측이 제1 실린더(10)에 고정 설치되고 타측이 실린더 로드(40)의 이동에 따라 제2 링크(60)가 일정 각도 회전되도록 제2 링크(60)에 연결된다. 링크 지지부(70)는 제2 링크(60)의 체결 홈에 체결 핀을 통해 체결될 수 있다.

이와 같이 구성된 링크 부재는 닫힘 동작 시 가변형 압축실(110)의 볼륨이 기준 압축실 볼륨보다 커지도록 실린더 로드(40)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 가동 격벽(30)을 이동시킨다. 그리고, 링크 부재는 개방 동작 시 가변형 압축실(110)의 볼륨이 기준 압축실 볼륨보다 작아지도록 실린더 로드(40)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 가동 격벽을 이동시킨다.

가스 차단기(100)는 닫힘 상태에서 오픈 상태로 동작 시, 실린더 로드(40)의 이동에 따라 링크 부재에 의해 가동 격벽(30)이 이동하여 가변형 압축실(110)의 볼륨을 기준 압축실 볼륨보다 감소시켜, 팽창실(120)로 향하는 압축 가스의 양을 증대시킨다.

즉, 실시예에 따른 가스 차단기(100)는 파퍼의 역할을 수행하는 압축실의 볼륨을 가변형으로 설계한 것으로서 닫힘 상태에서 압축실의 볼륨을 크게 가변하고 사고 전류 차단을 위한 열림 동작 수행 시 압축실의 볼륨을 작아지게 하여 비가변형 대비 소호 가스의 압축량을 늘리도록 하여 파퍼의 기능을 향상시킨다.

보다 자세하게는, 실시예에 따른 가스 차단기(100)는 닫힘 상태에서 일반적인 압축실 볼륨보다 증가된 볼륨을 유지하고 있으며 사고 전류 차단을 위한 열림 동작 시 동작레버의 역할을 하는 실린더 로드(40)와 가변형 압축실(110)을 링크 부재로 연결하여 가변형 압축실의 볼륨을 일반적인 압축실 볼륨보다 감소시키는 구조이다.

이로 인해 실시예에 따른 가스 차단기(100)는 압축되는 가스량을 일반적인 고정형 압축실 구조대비 증대시켜 팽창실로 향하는 압축가스의 양을 증대시킬 수 있다.

즉,닫힘고 있다가 열림 아지도록 감소시켜 팽창실로 향하는 압축가스의 양을 증대시킴으로써 비가변형 대비 소호아크를 효율적으로 소호할 수 있다.

한편, 가스절연 개폐장치나 가스 차단기는 전기선로상에 설치되어 정상적인 사용상태에서 인위적으로 선로를 개폐할때 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로 이용된다.

이와 같은 가스 차단기에서는 차단기가 트립 작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호 가스를 노즐을 통해 분사시켜 트립 작동시 발생하는 아크를 소호시켜 준다.

한편, 소전류 차단의 경우에, 차단 전류에 의하여 발생하는 아크 에너지가 적기 때문에 팽창실에서 발생하는 열 가스의 팽창압력이 작다. 따라서 열팽창실의 압력보다 압축실에서 압축된 가스의 압력이 항상 크게 되어 체크밸브가 열리면서 팽창실을 거쳐 아크접점으로 가스를 밀어내면서 차단을 수행하게 된다.

대전류 차단의 경우에는 차단전류에 의한 아크 에너지가 크기 때문에 열 가스가 발생하게 되고 이렇게 발생한 열 가스는 열팽창실의 압력을 상승시킨다. 열팽창실의 압력이 압축실에서 만들어지는 가스의 압력보다 커지면 체크밸브는 압축실을 닫으면서 가스가 새어나오는 것을 방지한다. 차단기가 동작을 계속해서 아크 접점이 노즐목을 빠져나가게 되면 열팽창실의 팽창된 가스압력에 의하여 열 가스 분출이 이루어지면서 차단을 시작하게 된다.

팽창실의 열 가스가 분출되면서 압축실의 압력 보다 낮아지면 체크밸브가 열리게 되고 이때부터 압축실의 냉가스가 열 팽창실을 거쳐 아크 접점의 영역으로 공급되면서 차단을 수행하는 구조를 가진다.

복합 소호식 차단기의 경우, 소전류 차단의 경우에는 크게 문제가 되지 않지만, 대전류 차단의 경우에는 취약한 부분이 존재한다. 대전류 차단의 경우, 차단전류에 의하여 열가스가 발생하게 되고 이렇게 발생한 열 가스는 팽창실의 압력을 상승시킨다. 아크 접점이 노즐목을 빠져나가면서 차단이 이루어지는데 이때 팽창실의 압력에 의하여 가스가 노즐 밖으로 분출되면서 차단이 이루어진다. 열 가스가 분출되면서 압축실보다 압력이 낮아지면 닫혀진 체크밸브를 강제로 열리게 하고 압축실의 냉가스가 열팽창실을 거쳐 아크 접점의 영역으로 공급되면서 차단을 수행하는 구조를 가진다.

일 실시예에 따른 가스 차단기(100)는, 제1 실린더(10), 제1 실린더(10) 내에서 이동 가능하게 설치되는 실린더 로드(40), 제1 실린더(10) 내에 이동 가능하게 설치되어 제1 실린더(10) 내에 가변형 압축실(110)을 형성하고, 실린더 로드(40)의 이동에 따라 가변형 압축실(110)의 볼륨을 가변시키는 가동 격벽(30), 및 실린더 로드(40)의 이동에 따라 가변형 압축실(110)의 볼륨이 가변되도록 가동 격벽(30)을 제1 실린더(10)에 링크시키는 링크 부재(50, 60, 60a, 70)를 포함한다.

실시예에서, 링크 부재는 일단이 가동 격벽(30)의 일측에 연결되고 타단이 제2 링크(60)에 연결되는 제1 링크(50), 일단이 제1 링크(50)에 연결되고 타단이 제3 링크(60a)에 연결되는 제2 링크(60), 일단이 제2 링크(60)에 연결되고 타단이 실린더 로드(40)에 연결되는 제3 링크(60a), 일측이 제1 실린더(10)에 고정 설치되고 타측이 실린더 로드(40)의 이동에 따라 제2 링크(60)가 일정 각도

회전되도록 제2 링크(60)에 연결되는 링크 지지부(70)를 포함한다.

실시예에서, 제2 링크(60)는 일단과 타단 사이의 위치에 체결 홈이 형성되고, 링크 지지부(70)는 제2 링크(60)의 체결 홈에 체결 핀을 통해 체결된다.

실시예에서, 링크 부재는 닫힘 동작 시 가변형 압축실(110)의 볼륨이 기준 압축실 볼륨보다 커지도록 실린더 로드(40)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 가동 격벽(30)을 이동시킨다.

실시예에서, 링크 부재는 개방 동작 시 가변형 압축실(110)의 볼륨이 기준 압축실 볼륨보다 작아지도록 실린더 로드(40)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 가동 격벽을 이동시킨다.

실시예에서, 제1 실린더(10)에 고정 설치되고 팽창실을 형성하는 제2 실린더(20)를 더 포함한다.

실시예에서, 닫힘 상태에서 오픈 상태로 동작 시, 실린더 로드(40)의 이동에 따라 링크 부재에 의해 가동 격벽(30)이 이동하여 가변형 압축실(110)의 볼륨을 기준 압축실 볼륨보다 감소시켜, 팽창실(120)로 향하는 압축 가스의 양을 증대시킨다.

상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 가스 차단기(100)는, 파퍼의 역할을 수행하는 압축실의 볼륨을 가변형으로 설계함으로써 파퍼의 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 가스 차단기는, 압축되는 가스량을 일반적인 고정형 압축실 구조대비 증대시켜 팽창실(120)로 향하는 압축 가스의 양을 증대시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 가스 차단기는 친환경가스를 사용하여 사고 전류를 정상적으로 차단할 수 있으며 파퍼 또는 열팽창 기능을 보다 향상시킬 수 있어 정상적인 차단이 가능하다.

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: 가스 차단기 110: 가변형 압축실
120: 팽창실 10: 제1 실린더
20: 제2 실린더 30: 가동 격벽
40: 실린더 로드 50: 제1 링크
60: 제2 링크 60a: 제3 링크
70: 링크 지지부

Claims (7)

1. 제1 실린더;
   상기 제1 실린더 내에서 이동 가능하게 설치되는 실린더 로드;
   상기 제1 실린더 내에 이동 가능하게 설치되어 상기 제1 실린더 내에 가변형 압축실을 형성하고, 상기 실린더 로드의 이동에 따라 상기 가변형 압축실의 볼륨을 가변시키는 가동 격벽; 및
   상기 실린더 로드의 이동에 따라 상기 가변형 압축실의 볼륨이 가변되도록 상기 가동 격벽을 상기 제1 실린더에 링크시키는 링크 부재를 포함하는 가스 차단기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링크 부재는,
   일단이 상기 가동 격벽의 일측에 연결되고 타단이 제2 링크에 연결되는 제1 링크;
   일단이 상기 제1 링크에 연결되고 타단이 제3 링크에 연결되는 제2 링크;
   일단이 제2 링크에 연결되고 타단이 상기 실린더 로드에 연결되는 제3 링크;
   일측이 상기 제1 실린더에 고정 설치되고 타측이 상기 실린더 로드의 이동에 따라 상기 제2 링크가 일정 각도 회전되도록 상기 제2 링크에 연결되는 링크 지지부를 포함하는 가스 차단기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 링크는 일단과 타단 사이의 위치에 체결 홈이 형성되고,
   상기 링크 지지부는 상기 제2 링크의 상기 체결 홈에 체결 핀을 통해 체결되는, 가스 차단기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 링크 부재는, 닫힘 동작 시 상기 가변형 압축실의 볼륨이 기준 압축실 볼륨보다 커지도록 상기 실린더 로드의 이동 방향과 반대되는 방향으로 상기 가동 격벽을 이동시키는 가스 차단기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 링크 부재는, 개방 동작 시 상기 가변형 압축실의 볼륨이 상기 기준 압축실 볼륨보다 작아지도록 상기 실린더 로드의 이동 방향과 반대되는 방향으로 상기 가동 격벽을 이동시키는 가스 차단기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 실린더에 고정 설치되고 팽창실을 형성하는 제2 실린더를 더 포함하는 가스 차단기.
7. 제 5 항에 있어서,
   닫힘 상태에서 오픈 상태로 동작 시, 상기 실린더 로드의 이동에 따라 상기 링크 부재에 의해 상기 가동 격벽이 이동하여 상기 가변형 압축실의 볼륨을 기준 압축실 볼륨보다 감소시켜, 상기 팽창실로 향하는 압축 가스의 양을 증대시키는 가스 차단기.

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