KR820002493Y1 - 소호형 개폐기 - Google Patents

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내용 없음.

Description

소호형 개폐기

제1도 내지 제3도는 모두 본 고안의 1실시예를 표시한 도면으로서,

제1도는 요부단면도,

제2도 및 제3도는 동작 설명도이다.

제4도에서 제6도는 본 고안의 다른 실시예를 표시한 것으로서,

제4도는 폐극통전중의 요부단면도,

제5도 및 제6도는 차단동작중의 요부단면도이다.

제5도 및 제8도는 본 고안의 또다른 실시예를 표시한 것으로서,

제7도는 차단전의 요부단면도,

제8도는 차단동작중의 요부단면도이다.

제9도, 제10도는 각각 또다른 실시예를 나타내는 요부단면도로서, 차단전의 상태를 표시한 것이다.

본 고안은 SE₆가스등의 소호성 유체를 접촉자간의 아아크에 불어넣어 소호하는 개폐기에 관한 것이다.

이하 편의상 가스개폐기에 대하여 설명한다. 소호성 유체를 이용하여 전류를 개폐하는 기능을 가진 개폐기에서는 유체가 소호성에 우수한 것임은 물론인데, 아아크에 불어넣어 아아크의 확산, 냉각력의 증대를 도모하는 것이 일반적으로 유효한 수단이다. 따라서, 강력한 취부작용(吹付作用)을 얻기 위해서는 아아크 공간의 양단에 어떠한 수단에 의해 보다 높은 압력차이를 발생시키는 것이 필요하다.

그래서, 종래는 개폐동작에 연동하여 파퍼(puffer)장치를 작동시켜 압력차이를 발생시키는 소위 파퍼형 개폐기나, 압축기에 의해 항상 고압원을 유지하여 놓고 개폐동작을 할 때에 이와 연동하는 변장치(辨裝置)를 조작하는 2중 압력식으로 하는 것이 일반적이다.

이들의 파퍼형에서는 개폐동작에 연동하여 기계적으로 파퍼장치를 조작하기 때문에 큰 조작력을 필요로 한다. 또 이 조작력은 아아크전류가 크면 클수록 증대되기 때문에 보다 큰 조작력을 요하게 되는 것이다.

그러므로 조작기가 대형으로 되며 또 조작력을 전달하는 기구계의 강도요구가 증대되며, 또 개폐동작의 대부분을 점하는 무부하 혹은 소전류시의 개폐동작에 있어서는 파퍼부하가 매우 적어지므로 강력한 조작력(대전류 개폐에 필요한 함)을 가진 기구이므로 큰 잉여력이 생기게 되고 이로 인해서 이상가속(異常加速)되어 파퍼작용이 개폐전류에 대하여 지나치게 크며 특히 대용량형에서는 더욱 현저하게 전류절단(電流截斷)을 동반하는 이상전압을 발생시키는등 실용성이나 경제성이라는 점에서 난해한 여러 가지 문제가 있었다. 또 2중 압력식은 1압력계 구성이나 변장치 및 압축기등의 부속장치, 이들의 제어장치가 필요하게 되어 대형화되고 복잡하다는등 결점을 갖고 있다.

다시 최근에는 이상의 결점을 제거하여 간단하게 경제성이 우수한 자력소호형 개폐기가 있는데, 이는 아아크전압 자체에서 주위에 충만하는 소호성가스에 아아크에너지를 발산시켜, 소호성가스를 가열, 분해하여 생기는 승압작용으로 적당한 용적을 갖인 폐쇄공간내의 가스압력을 높여 놓고 아아크전류의 감소와 함께 아아크로서 폐쇄되어 있던 개구를 통해 공간내의 압력가스를 개방시켜 아아크를 소호하도록 구성되어 있다.

이와같은 것에 있어서는 차단전류가 비교적 클 경우에는 아아크에너지가 과대하게 되며, 여기에 관련하여 발생하는 압력도 대단히 높아진다. 이 압력상승은 아아크전압의 압력효과에 의해, 다시 아아크에너지를 증가하는 결과가 되고, 아아크에너지는 지수함수적(指數函數的)으로 증가한다.

이 아아크에너지는 공간내의 가스나 아아크공간내의 가스를 과도하게 가열시키므로 가스의 밀도를 저하시키고, 열전리를 촉진하며, 이온화입자가 증가하여 소호성능을 대폭적으로 저하시킨다. 또 아아크공간에 과대한 에너지가 주입되기 때문에 접촉자의 소호가 현저하고 구성부재에 적지않게 악영향을 주며, 실용성능을 저하시키는 등의 결점이 있었다.

본 고안은 이상 설명한 결함을 해소하도록 한 것으로서, 이하 도면과 함께 상세히 설명한다.

제1도 내지 제3도에 있어서, (1)은 SF₆가스등 소호성가스가 봉입되어 있는 용기, (2)는 용기(1)내에 설치된 소호실로서, 도전성 부재로 되고, 개구부(211)를 가진 소호실본체(21)와, 내아아크성 절연부재로 되고 소경부(221)(222)를 가진 압력실(22)를 구비하고 있다. (3)은 소호실본체(21)내에 설치된 고정접촉자, (4)는 고정접촉자(3)에 착탈자재하게 압력실을 관통하여 설치되며, 노오즐부(41), 통기로(42) 및 개구부(43)를 가진 통상(筒狀)의 가동접촉자이다.

여기서 가동접촉자(4)의 개구부(43)는 양접촉자의 폐극상태에 있어서 압력실(22)내로 개방되도록 구성되어 있다. 또 가동접촉자(4)는 소경부(221)에 미소간격을 두고 삽입되는데 실질적으로는 폐쇄상태로 볼 수가 있다.

그런데, 도시되어 있지 아니한 조작기에 트리프지령이 주어지면 이와 연동하여 가동접촉자(4)가 제2도에 표시한 바와같이 하강하고, 적당한 와이핑(wiping)칫수만큼 이동한 후, 양접촉자(3)(4)가 개극되고, 이 사이에 아아크가 발생한다. 이 아아크에 의해 주위의 가스는 고온도, 고압력으로 되며, 일부는 실선화살표로 표시한 바와같이 개구부(211)를 통하여 용기(1)내로 방출된다.

이로 인하여 아아크에너지는 확산되어 아아크공간내의 압력이 과잉상태로 되지 않도록 조정되며, 동시에 고온화가 억제된다. 이와같이 압력과 온도가 조절된 가스는 점선 화살표로 표시한 바와같이 노오즐부(41), 통기로(42), 개구부(43)를 지나 개구부(43)가 소경부(222)에 의해 폐쇄될때까지 압력실(22)내로 유입되고, 압력실(22)내의 압력이 소호하는데 필요한 적당한 값으로 승압된다.

이 상태에서는 아아크공간내의 가스는 다른 유로(流路)를 경유하여 압력실(22)내로 유입되는 일은 없다. 또, 이 상태가 끝날 무렵에서 양접촉자(3)(4)에서 소호하는데 필요한 거리로 확보되는 것이다. 다시 가동접촉자(4)가 제3도에 표시한 바와같이 하강하여 압력실(22)내로 노오즐부(41)가 개구되고, 개구부(43)가 용기(1)내로 개방된 다음, 아아크전류가 영(零)에 가까워지면, 개구부(211), 노오즐부(41)가 아아크의 폐쇄작용에서 해방되어 압력실(22)내의 저온고압가스가 실선 화살표로 표시한 바와같이 개방되어 아아크공간내의 가스를 효과적으로 확산시키기 때문에 아아크는 단시간에 신속하게 소호된다.

이와같이 구성되어 있으므로, 본 실시예는 아아크에너지가 과대하게 되지 않도록 아아크공간내의 압력상승을 억제함과 동시에 소호하는데 주요한 역할을 하는 압력원으로 되는 압력실내의 승압작용 시점이나 기간을 접촉자의 개극초기단계에 있어서 아아크에너지가 비교적 적은 즉 승압작용의 안전한 기간내에 설치하여 소호하는데 필요한 압력을 확보하는데 구성되어 있으므로 안전한 소호특성을 얻음과 동시에 대용량화할 수 있는등 우수한 성능의 개폐기로 된다.

제4도 내지 제6도는 본 고안의 다른 실시예를 표시한 것으로서, 가동접촉자(4)는 원주상인데 다른 부분은 제1도의 것과 동일하다. 이와같이 구성된 것에 있어서, 도시하지 아니한 조작기에 트리프지령이 주어져서 조작기가 동작을 개시하고, 이와 연동되어 있는 가동접촉자(4)가 하강 동작한다. 가동접촉자(4)는 그후 적당하게 설정된 와이핑칫수만큼 이동되어, 접촉자(3)(4)는 떨어지고 이사이에 제5도에 표시한 바와 같이 아아크가 발생한다.

이 아아크는 아아크공간내의 유체를 고온, 고압으로 하려고 하나 개구부(211)를 통하여 부분적으로 가압과 동시에 에너지는 용기(1)에 확산 방출되므로 아아크공간내의 온도는 억제된다. 다시 가동접촉자(4)가 하강동작하여 접촉자(3)(4)간의 개극거리가 중대하여 소호하는데 요하는 최적거리를 확보하게 된다.

이동안, 아아크공간내는 제5도에 표시한 바와같이 작용하여 유체는 화살표로 표시한 바와같이 흐르며, 아아크에너지가 이온화입자를 방출 확산시키고 있다. 이 최적거리가 되기전에 아아크공간은 압력실(22)가 연통되어 압력실(22)내의 압력을 높힌다.

다시 가동접촉자(4)가 하강하여 압력실(22)이 개방되어 아아크전류가 영으로 접근하게 되고, 개구부(211)가 아아크의 폐쇄작용에서 해방됨과 동시에 압력실(22)내의 고압유체는 확산되기 시작하고, 기히 아아크공간내의 유체를 유동 확산시키고 있는 흐름을 다시 가속시키며 개방초기의 유동(流動)이 정체(停滯)함이 없이 압력실(22)내의 유체를 배출 확산시키며 접촉자간을 신속, 원활하게 회복시켜 전류가 영이됨과 동시에 아아크를 확실하게 소호시킨다. (제6도 참조)

또 소호직후에 극간에 나타나는 재기전압의 엄격한 조건의 회로의 경우에도 아아크시간이 길어지지 않는 우수한 성능을 나타낸다.

본 실시예에서는 이상과 같이 구성되어 있으므로 아아크에너지가 과대하지 않도록 아아크공간내의 압력상승을 억제하고 공간에로의 승압작용의 작용싯점과 기간을 적당하게 선택하여 압력원으로 되는 공간내의 압력이 필요이상으로 과대하지 않고 아아크에너지가 최소로 되어 소형의 간단한 구성이며 또 성능이 우수한 실용성능이 높은 개폐기로 된다.

제7도와 제8도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸다. (2)는 소호실로서, 이는 소호실본체(21), 압력실(22), 플로우가이드(Flow guide)(23)등으로 성형되어 있다. 압력실(22)은 도전성재료로 구성되어 있는데, 중앙에 외부와 연통하는 연통공(223)이 형성되어 있다. (221)은 연통공(223)의 개구부이다. 플로우가이드(23)는 내아아크성의 절연재료로 되어있으며 가동접촉자(4)가 삽입되는 연통공(231)을 갖고 있으며, 고정접촉자(3)를 포위하면서 소호실본체(21)의 하부에 결합되어 있다. (5)는 폐극시에 가동접촉자(4)의 노오즐부(41)에 삽입되도록 설치된 도전성 아아크콘택트로서, 이는 압력실(22)의 연통공(223)에 연통되는 구멍(51)을 갖고 있으며, 노오즐(52)을 형성하고 압력실(22)에 결합되어 있다. 또 아아크콘택트(5)가 가동접촉자(4)에 삽입되어 있는 상태에서는 압력실(22)은 실질적으로 폐쇄상태에 있다.

이와같이 구성되어 있는 것에 있어서, 도시하지 않는 조각기이 트리프지령이 주어져 조작기의 동작에 연동하는 가동접촉자(4)가 하강운동을 개시하고 그후 접촉자(3)와 (4)는 개극되고, 이사이에 아아크를 발생한다. 이 아아크는 다시 가동접촉자(4)가 약간 움직이면 가동접촉자(4)와 아아크 콘택트(5)간에 전유(轉流)하고 가동접촉자(4)의 하강동작과 함께 아아크는 늘어나 아아크공간을 확대하면서 제8도에 도시한 바와같이 아아크 A는아아크압력에 의해 노오즐(41)(52)를 폐쇄하므로 압력실(22)내의 압력은 유료로(6)를 통해 아아크에 의해 높아진다. 이때 노오즐부(41)(52)에 있어서는 아아크공간에 생긴 고온도의 유체를 고속으로 배기하게 된다.

제8도에 있어서 화살표는 유체의 흐름을 표시한 것이다. 이 배기유체는 아아크의 하부가 가장높은 온도인데, 이온밀도가 높은 부분을 주위에서 포위하는 것과 같이 직접 충돌시키면서 용기(1)내에 양노오즐부를 통해 배출되므로 아아크공간에 잔류하는 에너지는 감소하며 따라서 공간의 온도상승을 억제하고 또 이온밀도를 감소하는 작용을 갖과 있다. 이 작용에 있어서도 압력실(22)내의 유체압력 상승이 달성된다. 이는 노오즐부(41)(52)에서어 질량유량(質量流量)이 적기 때문이다.

이 상태가 지속하여, 시간의 경과에 의해 아아크전류는 감소하게 되어 아아크에너지의 감소에 의한 아아크내 압력이나 온도의 급격한 저하를 일으킴과 동시에 압력실(22)내의 고압유체의 도움을 빌려서 아아크공간내에 잔유하는 고온, 이온화유체를 양노오즐부에 의해 고속도로서 배출하는 과정을 거쳐 곧 아아크전류가 영으로 되어 아아크는 소멸한다.

그 이후에도 압력실(22)내의 고온유체는 용기(1)내에서 압력평형이 될 때까지 아아크공간을 통해 계속 흘러 단시간에 아아크공간을 새로운 유체로 치환하므로 아아크소멸 후 높은 재기전압이 발생하는 것과 같은 회로차단기에 있어서도 우수한 성능을 나타낸다.

제7도의 실시예는 아아크공간에 유입하는 에너지를 아아크전류 단속중에서 배출되므로 배출유체의 온도는 평균화되며, 최고온도가 저하되므로 배기유체에 의해 고압층전부와 대지간극간에 있어서 차단후에 생략하는 등의 위험을 완화하게 된다.

그러므로 소형화가 가능하게되며 또 적지않게 사용되는 절연부재의 고온열화(劣化)를 적게할 수 있는 등의 잇점이 있다.

제9도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸다. (7)은 압력실(22)에 고정된 절연재로된 지지통으로서, 취부와 연통하는 연통공(71)과 개구부(72)를 갖고 있으며 중간접촉자(5)를 고정 보지하고 있다. 또 가동접촉자(4)의 노오즐부(41)선단이 중간접촉자(5)의 노오즐부(52)선단에서 떨어질때까지 압력실(22)내의 실질적으로 폐쇄되어 있다. 기타는 제7도의 실시예와 동일하다.

지금 도시되어 있지않은 조각기에 트리프지령이 주어져서 조작기의 동작에 연동하는 가동접촉자(4)가 하강동작하고, 접촉자(3)(4)가 폐극하게 되면 이사이에 아아크가 발생하다. 이 아아크는 중간접촉자(5)에 의해, 제한된 공간에서 발생하여 승압되며, 폐쇄된 압력실(22)내의 압력이 효과적으로 승압된다. 다시, 가동접촉자(4)가 하강하여 노오즐부(41)가 중간접촉자(5)에 의한 폐쇄상태를 풀때까지의 사이에 압력실(22)내의 압력은 아아크를 소호하는데 충분한 값으로 된다.

여기서 압력실(22)내의 압력상승은 계극후에 압력실(22)이 폐쇄되어 있는 기간에 의해 필요한 값으로 적당하게 결정되면 되고 특히 차단전류가 적을 경우에도 충분한 압력을 얻을 수가 있다. 다시 가동접촉자(4)가 하강하여 노오즐부(41)가 중간접촉자(5) 단부에서 떨어지므로써 압력실(22)의 폐쇄상태가 풀어지게 되나 아아크전류가 흐르고 있는 동안에는 압력실(22)내의 압력은 다시 상승하고 또 동시에 아아크에너지에 의한 압력의 일부는 노오즐부(41)를 통해 외부로 방출된다.

그다음 아아크전루의 최대치를 지나 감소과정으로 들어가면 아아크공간의 가스는 급격하게 온도가 저하되며 아아크내 압력이 저하하여 압력실(22)의 폐쇄가 해제된다. 이것과 함께 압력실(22)내의 고압가스는 아아크공간을 통해 양노오즐(41)(52)에서 급격하게 개방된다.

이 개방가스는 아아크의 발호점(發弧點)을 직접 통해 이온화입자를 신속하게 배출되고 아아크공간을 저온가스로 치환하여 아아크를 소호한다.

이와같이 구성된 것에 있어서는 압력실(22)의 폐쇄상태가 접촉자(3)(4)의 접촉점 근방에서 형성되므로써 개구부(43)를 항상 열어놓아도 위의 작용이 달성되므로 접촉부의 온도상승이 높아지는 근방을 저온가스가 대류작용에 의해 실선화살표로 표시한 바와같이 개구부(43), 노오즐부(52)를 지나 개구부(72)에 흐르므로 접촉부는 직접 냉각되고 정격전류가 증대한다.

제9도의 실시예는 고정, 가동접촉자가 소정치이상 떨어졌을 때 중간접촉자를 통해 소호실내의 유체를 용기내로 개방되도록 한 것으로 차단전류가 적을 경우에도 효율이 좋고 차단할 수가 있어 차단성능의 향상과 차단용량을 증대할 수가 있다.

제10도는 또 다른 본 고안의 다른 실시예를 나타낸다. (2)는 소호실로서, 자상 압력실(22)과 플로우가이드(23)를 갖고 있다. 압력실(22)은 아아크의 소호에 필요한 소호유체의 공급원으로 되고, 여기에 필요한 적당한 용적을 가지며, 원통형상의실(9)과 승압실(10)을 형성하고, 하단에 있어서 아아크공간에 통로(8)를 통해 개구되어 있다.

이 통로(8)는 항상 가동접촉자(3)에 의해 폐쇄되어 있으므로 실(9)에 포위되어 동축상에 배치된 원통형상의 승압실(10)에서 유로(11)를 통해 유입하는 소호유체에 의해 실(9)내는 효과적으로 승압된다. 실(9)는 가동접촉자(4)와 대항하여 접탈가능하게 형성된 고정접촉자(3)를 절연성 포위체(12)에 의해 일체적으로 장착한다. 또 고정접촉자(3)와 동심적으로 배치되어 중심부에 노오즐부(52)를 형성한 아아크콘택트(5)가 폐극시 가동접촉자(4)의 노오즐부(41) 내부에 돌출되도록 구성되어 있다.

이 아아크콘택트(5)는 압력실(22)에 고정되어 있다. (53)는 아아크콘택트(5)의 외부로 통하는 개구부이다. 노오즐부(52)는 아아크공간내에 개구되어 아아크전류가 크고 승압작용이 과잉으로 되는 경우에 압력실(22)내에 승압기간에 있어서 압력실(22)내의 압력이 과대하게 되지않도록 승압작용이 활발한 중심부의 고온, 고압유체를 용기(1)에 배출시켜 압력실(22)의 압력이 필요이상으로 높아지지 않도록 억제한다.

가동접촉자(4)가 하강하여 소호기간이 되면 전류가 감소되어 아아크공간내의 압력이 저하되며 압력실(22)내에 확보되어 있는 고압유체가 아아크공간내에 유입할 때 아아크유체가 최고온도로 되는 중심부를 신속하고 배출시켜 고압, 저온의 신선한 소호유체와의 치환을 촉진하므로 소호력을 높일뿐 아니라 소호부에 높은 재기전압이 발생하는 가혹한 조건에서도 우수한 성능을 나타낸다.

이와같이 구성된 것에 있어서 도면에 표시되지 않는 조작기에 트리프지령이 주어져 조작기는 동작하고 이것과 연동하는 가동접촉자(4)는 하강운동을 개시하며 고정접촉자(3)와는 적당한 와이핑칫수를 움직인후 떨어지고 이사이에 아아크를 발생시킨다. 아아크가 승압실(10)내의 유체를 급속하게 가열, 팽창시켜 실(9)과의 압력차이를 발생시키고 실(9)내로 유로(11)를 통하여 유체를 공급하므로 실(9)은 승압실(10)의 승압작용에 뒤따라서 압력이 상승한다.

가동접촉자(4)가 다시 하강하여 노오즐부(41)가 통로(8)로 개구될때까지 실(9)는 고압력으로 된다. 이 작용에 있어서 승압실(10)내의 승압유체는 적당한 크기의 노오즐부(52)를 통하여 배출되므로 승압실(10)내의 압력은 실(9)이 아아크소호에 필요로 하는 값을 항상 만족하도록 확보된다.

다시 가동접촉자(4)가 하강하여 노오즐부(41)가 통로(8)로 개구하고, 이것을 전후하여 개구부(43)가 용기(11)내로 개방되어, 최초의 아아크전류가 감소하기 시작하던 노오즐부(41)(52)는 아아크의 폐쇄작용에서 해방되어 아아크공간의 아아크유체는 양노오즐부(41)(52)에서 배출되어 급속하게 압력이 강하된다.

이것과 함께 실(9)에 보지되어 있던 고압, 저온의 유체는 아아크공간에 급속하게 유입되고 계속 흐름으로써 아아크를 신속하게 소호시키며 실(9)이 용기(1)의 압력과 같게되어 소호동작을 종료한다.

제10도의 실시에서는 조작력이 적고 넓은 전류범위에 걸쳐 우수한 성능의 것을 얻을 수가 있다.

이상 설명한 바와같이 본 고안은 소호성유체가 수납된 소호실, 이 소호실에 배치되어 적어도 한쪽이 이동되어 개폐가능한 한쌍의 접촉자, 위접촉자가 개곡하여 형성된 아아크에 의한 아아크에너지에 의해 승압된 소호성유체를 축적하는 위소호실에 설치된 압력실, 위의 승압된 소호성유체를 압력실에 축척함과 동시에 소호실에서 방출하는 개구부를 구비한 소호형 개폐기이며 이로인하여 압력실내의 과도한 압력상승을 억제할 수가 있다.

Claims (1)

1. 소호성유체가 소납된 소호실(2)과, 이 소호실(2)에 배치되고 적어도 한쪽이 이동되어 개폐할 수 있는 하쌍의 접촉자(3)(4)를 갖인 것에 있어서, 위 접촉자(3)(4)가 개곡되어 형성된 아아크에 의한 아아크 에너지에 의해 승압된 소호성유체를 축적하는 소호실(2)에 설치된 압력실(22), 위의 승압된 소호성유체를 압력실(22)에 축적함과 동시에 소호실(2)에서 방출하는 개구부를 구비한 소호형 개폐기.