KR820001400Y1 - 퍼퍼형(Puffer type) 가스차단기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

퍼퍼형(Puffer type) 가스차단기

제1도는 종래의 퍼퍼형 가스차단기를 나타낸 종단면도.

제2도는 개량한 차단부의 종단면도.

제3도는 본 고안의 1실시예에 의한 퍼퍼형 가스차단기의 종단면도.

제4도는 제3도의 요부 정면도.

제5도는 제4도와는 다른 실시예에 의한 요부 정면도이다.

본 고안은 금속용기내에 차단부가 배치된 퍼퍼형(Puffer type) 가스차단기에 관한 것이다.

이 종류의 차단기는, SF₆가스 등의 소호성(消弧性) 가스가 충전(充塡)된 원통상의 금속용기내에 이 용기로부터 전기적으로 절연하여 차단부를 배치하고 있다. 그리고 퍼퍼형의 차단부는 접촉자간의 개리 동작에 관련하여 불어 붙임용의 소호성 가스를 압축하는 압축장치를 갖추고 있으며, 이 압축장치에 의해 압축된 가스를 내뿜고 있지만 이것은 절연노즐에 의해 안내되어 오리피스(orifice)부로 부터 불어나오는 가스의 흐름이 된다.

따라서 소호에 기여한 가스는 금속용기로 향하게 된다. 그래서, 근년의 대전력(大電力) 계통에 사용되는 차단기는 차단시에 발생하는 높은 재기전압(再起電壓)으로 되게 되어 왔었다.

이 때문에 차단시에 발생하는 아아크에 대하여 소호성 가스를 내뿜어 소호하는 가스 차단기에서는 고전압인 가스나 소호성 가스의 절연 저하시의 소호에 요하는 아아크의 길이는 커져 차단부와 금속용 기간의 거리 즉, 금속용기의 지름이 문제가 된다.

이것을 도면에 의해 설명한다.

제1도는 종래의 퍼퍼형 가스차단기의 1예를 나타낸다. 내부에 소호성 가스가 충전(充塡)된 금속용기(1)는 거의 원통상으로 제작되어 있다. 이 금속용기(1)내에 배치되는 차단부는 절연 지지체(2)에 의해 금속용기(1)에서 전기적으로 절연되어 지지된다.

예를 들면, 금속용기(1)의 축방향 단을 봉하는 덮개(1a)의 내면에 취부된 절연지지통에 의해 지지된다.

이와 같이 하여 지지된 차단부의 양단은 부싱이라든가 가스 절연모선(絶緣母線)의 중심도체(3)에 의해 금속용기(1) 밖으로 도출된다.

절연지지체(2)의 우단에는 접속용 도체(4)가 접속되어 있으며 이 접속용 도체(4)에 부싱의 중심도체(3)를 전기적으로 접속하고 있다. 또한 접속용도체(4)에는 차단부의 고정 주접촉자(5) 및 고정아아크 접촉자(6)가 취부되어 있으며 이들을 포위한 시일드(7)가 접속용도체(4)의 플랜지(4a)에 볼트 등에 의해 취부되어 있다.

피스톤(8)과 실린더(9)로 이루어지는 압축장치는 예를 들면, 실린더(9)를 가동 요소로 하고 있으며, 이 실린더(9)에 고정 주접촉자(5)와 접촉하는 가동 주접촉자(10)와 고정아아크 접촉자(6)를 그 오리피스부에 감합된 절연노즐(11) 및 이 노즐 내에서 고정 아아크 접촉자(6)와 접촉하는 가동 아아크 접촉자(12)를 연결하고 있다. 이와 같은 각 접촉자와 압축장치 등으로 차단부가 구성되어 있다.

차단동작은 실린더(9)의 중심축(9a)을 우방으로 구동하는 것에 의해 압축장치내의 가스를 압축함과 동시에 주접촉자(7), (10) 사이와 그리고 아아크 접촉자(6), (12) 사이를 개리(開離)하여 행한다. 아아크 접촉자간의 개리에 의해 발생된 아아크는 압축장치로 부터 절연노즐(11)에 의해 안내된 가스의 내뿜움에 의해 소호된다.

이 소호에 기여한 가스의 최소한 일부는 절연노즐(11)의 오리피스부로 부터 내뿜어져 고정 주접촉자(5)내에 이른다.

일반적으로 고정 주접촉자(5)는 동일 원주상을 따라 배치된 복수의 지상편(指狀片)으로 이루어져 있으며 각 지상편 간에는 지름 방향의 접촉압을 발생하기 위하여 간격이 형성되어 있다.

그러나 시일드(7)는 주로 고정 양접측자(5), (6)의 대향측의 선단부의 전계집중을 완화할뿐만 아니라 금속용기(1) 사이의 전계를 완화하기 위하여 통상(筒狀)으로 형성된다.

이 때문에 고정 주접촉자(5)내로 내뿜어진 가스는 여기서 정체되어 극간(極間)의 절연회복에 악영향을 부여한다.

그래서 본 고안자들은 제2도에 나타낸 바와 같이 통상(筒狀)의 시일드(7)의 측벽에 개공(7a)을 형성하여 이 개공(7a)에 대응하는 부분을 피하여 고정 주접촉자(5)를 배치한다. 즉, 고정 주접촉자(5)는 정격전류에 맞는 통전 면적에 의해 그 지상편의 수가 정해지는 것이지만 각 지상편간에 가스 빼기에 쓰이는 간격을 형성하지 않고 지상편을 몇개의 블록으로 나눠 그 블록내의 지상편간의 간격을 될 수 있는 한 작게함으로써 블록간에 커다란 간격을 얻어 이 간격을 개공(7a)에 대응시켰다.

이렇게 함으로써 고정 주접촉자(5) 내에서의 가스의 정체를 방지할 수 있었다.

그렇지만 차단기는 소형화가 요구되고 있으며 이것에 대하여는 금속용기(1)의 소형화가 가장 커다란 효과를 기대할 수 있다. 예를 들면, 이 금속용기(1)의 지름은 시일드(7)와의 대향 절연 거리에 의해 정해지며 이들 양자간을 평등 전계로 하는 것에 의해 작은 절연거리로 높은 내압을 얻어 지름 방향으로 소형의 차단기가 된다.

그러나 제2도와 같은 대책에서는 시일드(7)와 금속용기(1)간의 절연거리는 정상상태에서의 절연내압과 그 외의 소호에 기여한 가스의 영향을 고려하지 않으면 안된다. 이 가스는 청정(淸靜)한 가스의 흐름과는 다르며 아아크에 의해 고온에서 이온화된 상태에 있기 때문에 절연 내력이 현저하게 저하되어 있다.

이와 같은 이유에 의해 제2도의 구조에 의한 대책에는 한계가 있었다.

본 고안은 이러한 점을 감안한 것으로, 그 목적으로 하는 것은 고정 주접촉자의 내부에서의 가스의 정체를 방지함과 동시에 금속용기의 지름을 축소하여 이것에 의해 소형의 가스차단기를 제공하는데 있다.

본 고안은 고정 주접촉자내를 그 축방향으로 흐르는 가스의 성분을 증대시켜 이 축방향의 가스의 유로중(流路中)에서 청정한 가스와의 치환(置換)을 행하는 것이다.

특히 종래예에 있어서의 접촉자간의 전위분포를 개선하는 시일드는 소위 전계 완화용으로서의 구성에 의해 내뿜는 가스의 흐름에 영향을 부여하지 않도록 즉, 전계완화로서의 기능을 추가하는 것에 의해 차단부의 성능을 더욱 개량하려고 하는 점에서 추가한 시일드가 이미 구비되어 있던 성능을 저하시키지 않도록 한 형상 및 위치를 취하고 있다.

이것에 대하여 본 고안에 의한 시일드는 적극적으로 가스의 흐름을 편향하는 기능을 갖는다.

이와 같이 하여 안내된 가스는 바람직스럽게는 이하에 나타낸 고정 접촉자측의 취부 구조에 의해 정체하지 않고 흐르게 되며 또한 이 흐름에 따라 금속용기의 소형화를 실현한다.

이하 본 고안을 도면에 의해 구체적으로 설명한다.

제3도는 1실시예에 의한 차단부를 나타낸 도면으로써 종래의 예와의 상이점은 고정측의 접촉자 근방의 구성에 있다.

금속용기(1)의 축방향단을 봉하는 덮개(1a)의 내면에 지지 고정되어 절연지지체(2)가 설치되어 있으며, 이 절연지지체(2)의 우단에는 접속용도체(4)의 좌단에 플랜지가 볼트(20)에 의해 고정되어 있다. 이 볼트(20)는 절연지지체(2)내에, 매입(埋入)된 금구(金具)(21)에 나합(螺合)되어 있으며, 이 금구(21)는 주방향(周方向)으로 복수개 매입되어 있다. 운전상태에서 접속용도체(4)는 100% 단위로 되고, 상기 금구(21)는 절연지지체(2)의 축방향의 전위분포를 혼란시킨다. 그래서 절연지지체(2)의 외주에는 전계 완화용의 통상의 시일드(22)를 설치하고 있다.

통상적으로 이 시일드(22)는 금구(21)의 좌단과 거의 동등한 위치에 있는 링모양의 도체이면 족하다.

그러나 여기서는 단(端)은 링이어도 좋지만 이 링에 전위(電位)를 부여하기 위하여 접속용도체(4)와 접속되는 부분은 통상 도체로 하고 있다.

따라서 이 시일드는 차폐체로서 겸용하고 있다. 이것은 후술하는 설명으로써 이해될 수 있듯이 통상의 시일드(22)를 전계완화용과 함께 절연지지체(2)의 연면(浴面)을 보호하는 수단으로서도 겸용하였기 때문이다. 그리고, 이 차폐시일드는 제3도의 점선(30)으로 나타낸 바와 같이 별도 설치하여도 좋다. 이때 시일드(7)의 축의 길이는 짧아진다. 시일드(7)의 좌방측단은 지지판(24)에서 절연지지체(2) 측으로 돌출하는 것이 좋다. 이것에 의해 시일드(7)보다 지름이 작은 접속용도체(4)와의 사이에 형성되는 공간을 적극적으로 배출용으로써 이용할 수 있으며 시일드(7)에서의 가스의 정체는 방지되며 공간부(29)를 크게 하였던 효과가 살려지게 된다. 또한 시일드(7)의 좌단을 절연지지체(2)의 우단으로 근접시켜 차폐시일드(22)의 통부(筒部)를 직원통(直圓筒)으로 하여 이것에 병행하도록 하면 시일드(7)내의 가스는 거의 직전되어 절연지지체(2)만을 위하여 사용되는 금속용기(1)의 좌단부 공간을 유효하게 활용할 수 있다.

접속용도체(4)의 우단에는 통전용도체(23), 지지판(24) 및 고정 아아크 접촉자(6)가 볼트와 너트로 된 나사장치(25)에 의해 고정되어 있다. 통전용도체(23)는 동(銅)이라든가 알루미늄재로 만들어지며 가이드겸 도체(26)를 지지 고정하고 있다.

가이드 겸 도체(26)에는 중심도체(3)가 삽입되어 있으며 전기적 통로가 형성되어 있다.

지지판(24)은 제4도에 나타낸 바와 같이 3개의 각(脚)으로 형성되어 있으며, 이 형상에 맞쳐진 고정 아아크 접촉자(6)의 기부(基部)(6a)로 하고 있다. 이것은 정격전류가 작은 예로서 지지판(24)의 각부(脚部)에 제3도의 볼트(27)로 취부하는 수의 고정 주접촉자(5)로서 족한 경우이다. 정격전류에 따른 고정 주접촉자(5)의 수에 따라 이 각부수(脚部數)를 증감한다. 그러나 고정 주접촉자(5)의 배치가상원(配置假想圓)(28)내에 배기공인 공간부(29)를 형성하도록 배려한다.

지지판(24)의 다른 예를 제5도에 나타낸다. 원판상에 복수의 공간부(29)를 형성한 것으로서 그 거의 전주(全周)를 따라 고정 주접촉자를 배치하는 경우 유효한 구조이다.

제3도의 그 외의 구성부분 즉, 차단부 가동부분은 종래예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

이하 차단동작을 설명한다.

실린더(9)의 중심축(9a)을 좌방으로 구동하는 것에 따라 피스톤(8)과 실린더(9)로 된 압축장치내의 가스를 압축하면서 우선 고정 주접촉자(5)로부터 가동 주접촉자(10)를 개리(開離)한후 고정 아아크 접촉자(6)로부터 가동 아아크 접촉자(12)를 개리한다. 이때에 발생한 아아크는 압축장치에서의 가스의 내뿜음을 받아 소호된다.

내뿜는 가스중 절연노즐(11)의 오리피스부로부터 내뿜어진 가스는 고정 주접촉자(5) 내로 들어가 통상의 시일드(7)에 의해 축방향으로 안내되면서 공간부(29)를 통하여 통상의 시일드(7)의 좌단과 통상의 차폐시일드(22)에 의해 안내되어 배출된다. 이와 같이 소호에 기여한 가스는 통상의 시일드(7)에 의해 안내되어 공간부(29)를 통과하기 때문에 아아크의 부사열(副射熟)의 영향으로부터 해방된 곳에서 금속용기(1)측으로 배출되고, 유로중의 신선한 가스에 닿아서 냉각되기 때문에 그 절연내력이 회복되어 금속용기(1)의 지름을 작게 하여도 절연적인 문제는 없다.

또한 시일드(7)를 통상으로 하는 것에 의해 절연노즐(11)과 시일드(7)의 우단간에 신선한 가스를 시일드(7)내로 끌어들어는 작용이 발생하여 소호에 기여한 가스는 신속하게 신선한 가스로 보내져 아아크 접촉자(6), (12) 사이에서 높은 절연내압이 얻어진다.

동시에 이것은 아아크가 접속되어 있는 시점에서 가스의 하류측에 신선한 가스를 들여보내는 것에 따라 소호성능을 높이게 된다.

그래서 차단기의 소형화를 도모하는 데는 접속용도체(4)의 축의 길이를 단축하는 것이다. 그렇지만 고정측의 접촉자를 절연지지체(2)에 의해 지지하는 방식에서는 접속용도체(4)의 축의 길이를 작게 하면 소호에 기여한 가스가 절연지지체(2)에 닿아 그 연면을 열화시킨다든가 정전기의 발생에 의해 먼지가 부착되어 절연지지체(2)에의 절연내압을 저하시켜 버린다.

그래서 차폐시일드(22)를 통상으로 하여 절연지지체(2)의 연면을 보호한다. 이것에 의해 접속용도체(4)나 고정측 접촉자의 측의 길이를 단축한 축방향으로 소형의 차단기가 실현될 수 있었다.

또한 본 실시예에서는 고정측 양접촉자를 절연지지체(2)에 지지시키는데 접속용도체(4)를 사용하는 한편 차단부의 단자를 금속용기(1) 밖으로 도출하는 중심도체(3)와 고정측 양접촉자간에 통전용도체(23)를 설치했기 때문에 매우 커다란 공간부(29)를 확보할 수 있었다.

제1도의 중래의 예에서는 통전용과 기계적 지지체로써 접속용도체(4)를 사용하고 있으므로 이것은 우선통전용에 적합한 재료를 선택하여 이것에 기계적인 강도를 가지게 하고 있었다.

따라서 본 실시예와 같은 면적인 커다란 공간부(29)를 형성하는데는 접속용도체(4)의 중공부(中空部)내를 통과하여 가스를 끌어들여 절연지지체(2)와 접속용도체(4) 사이를 유체적(流體的)으로 구분하여 접속용도체(4)의 두께방향으로 배출구를 형성하면 좋다.

본 실시예에서는 기계적 지지용과 통전용을 분리하여 접속용도체(4)와 통전용도체(23)를 설치했으므로 간단하게 충분한 면적의 공간부(29)를 확보할 수 있다.

또 다른 실시예로서 본 고안은 고정 주접촉자(5)를 갖지 않은 가스차단기에도 적용할 수 있다. 이때에 지지판(24)은 시일드(7)를 지지하는데 필요한 형상으로서 공간부(29)를 확보한다.

또한 접속용도체(4)는 종래의 예와 같이 통전용을 겸할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 고정 아아크 접촉자(6)의 외주를 포위하는 시일드(7)를 통상으로 함과 동시에 이 시일드(7)를 지지하는 지지판(24)에 시일드(7)의 축방향으로 연통하는 공간부를 형성하고, 고정 아아크 접촉자(6)를 지지하는 절연지지체(2)의 고정아아크 접촉자(6) 측단부에 차폐시일드(22)를 설치하여 이 차폐시일드(22)에 의해 절연지지체(2)의 연면을 보호했으므로 시일드(7)내를 신선한 가스로 치환하여 소호 성능과 극간 내압을 향상할 수 있음과 동시에 소호에 기여하여 절연내력 저하의 원인이 되는 가스가 직접 금속탱크(1)에 충돌하는 것을 방지하여 금속용기의 지름이 작은 즉, 소형의 가스차단기가 얻어진다.

Claims (1)

1. 소호성(消弧性)가스가 충전(充塡)된 금속용기(1)내에 일단을 금속용기(1)에 고정하고 있고, 그 타단은 접속용도체(4)를 개재하여 거의 동일한 축방향으로 설치한 고정 아아크 접촉자(6)를 지지 고정하고 있는 절연지지체(2)와, 이 고정 아아크 접촉자(6)에 대향하여 가동 아아크 접촉자(12)를 설치하여 양 접촉자(6), (12)간의 개리동작에 관련하여 압축장치에 의해 압축된 가스를 양 접촉자(6), (12)의 아아크로 내뿜는 퍼퍼형(Puffer type) 가스차단기에 있어서, 상기한 고정 아아크 접촉자(6)를 같은 축방향을 따라 포위하는 통상의 시일드(7)를 설치하여, 이 통상의 시일드(7)를 접속도체(4)에 고정한 지지판(24)에 고정하고 이 지지판(24)에 상기한 통상의 시일드(7)의 지름내에서 고정 아아크 접촉자(6)와 접속도체(4) 측의 양 공간을 축방향으로 연통하는 공간부(29)를 형성하여 절연지지체(2)의 고정 아아크 접촉자(6) 측단부에 차폐 시일드를 설치시켜 이 차폐시일드에 의해 절연지지체(2)의 연면(浴面)을 내뿜는 가스에 의해 보호한 것을 특징으로 하는 퍼퍼형 가스 차단기.