KR920002564B1 - 진공인터럽터(interrupter) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공인터럽터(INTERRUPTER)

제1도는 본 발명에 관계하는 종자계 인가 방식 진공인터럽터의 종단면도.

제2도는 제1도에 표시된 가동 복합전극의 종단면도.

제3도는 제2도에 표시된 가동 복합전극의 분해사시도.

제4도는 전압이 84kV의 조건하에서 측정된 접촉 전극의 직경(D)와 한계 차단전류치(I)와의 관계를 표시하는 도면.

제5도는 제2도의 가동 복합전극의 변형예에 관계하는 복합전극의 종단면도.

제6도는 제2도의 가동 복합전극의 다른 변형예에 관계하는 복합전극의 종단면도.

제7a도 내지 제7d도는 아아크 확산부 구성용 복합 금속의 실시예 A₁의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고 그중에서 제7a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제7b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제7c도는 조직의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제7d도는 조직중에 용침(溶浸)한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제8a도 내지 제8d도는 아아크확산부 구성용 복합 금속의 실시예 A₂의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고 그중에서 제8a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제8b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제8c도는 조직의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제8d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제9a도 내지 제9d도는 아아크 확산부 구성용 복합 금속의 실시예 A₃의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고 그중에서 제9a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제9b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제9c도는 조직의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제9d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제10a도 내지 제10d도는 접촉부 구성용 복합금속의 실시예 C₁의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그중에서 제10a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제10b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제10c도는 조직중의 몰리브덴의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제10d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제11a도 내지 제11d도는 접촉부 구성용 복합금속의 tlftldP C₂의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그중에서 제11a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제11b도는 조직중의 몰리브덴 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제11c도는 조직중의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제11c도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제12a도 내지 제12d도는 접촉부 구성용 복합금속의 실시예 C₃의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그중에서 제12a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제12b도는 조직중의 몰리브덴 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제12c도는 조직중의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제12d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제13a도 내지 제13d도는 아아크 확산부 구성용 복합 금속의 대표에 A₄의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그 중에서, 제13a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제13b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제13c도는 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제13d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제14a도 내지 제14d도는 아아크 확산부 구성용 복합 금속의 대표에 A₇의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그중에서, 제14a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제14b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제14c도는 조직중의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제14d도는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면이다.

제15a도 내지 제15e도는 아아크 확산부 구성용의 복합금속의 대표에 A₁₀의 조직을 X선 마이크로 애널라이저에 의해서 촬영한 사진이고, 그 중에서, 제15a도는 조직의 이차전자상을 도시한 도면이고, 제15b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제15b도는 조직중의 철의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제15c도는 조직중의 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제15d도는 조직중에 니켈의 특성 X선 상을 도시한 도면이고, 제15e는 조직중에 용침한 구리의 특성 X선상을 도시한 도면이다.

본 발명은 대전력 전송로, 예를들면 교류의 대전력 전송로에 사용되는 진공인터럽터에 관한 것으로, 특히 진공인터럽터의 진공용기 내의 한쌍의 접촉전극이 접촉 또는 분리될 때에 이들 접촉전극 사이에 형성되는 아아크(arc)에 그 축의 세로방향에 평행한 자계(이하에서는 종자계로 부름)를 인가하고 이에 의해서 전류 차단능력을 증대시킨 종자계 인가방식의 진공인터럽터에 관한 것이다.

근년에 전력 공급망의 확장에 따른 전송로의 대전류화 및 고전압화에 대처하기 위하여 대전류 차단능력 및 절연내력을 한층 더 크게 하는 것이 진공인터랍터의 과제로 되어 있다.

이 과제를 해결하기 위해서 사용되는 종자계 인가방식의 진공인터럽터는 한쌍의 접촉전극을 가지며 접촉전극이 분리됐을 때 인가된 종자계에 의해서 균일하게 분포되어 있는 아아크를 접촉전극 사이에 형성되는 공간에 가두어 버리고 그것에 의해서 접촉전극의 집중 아아크에 의한 국부과열을 방지하고 전류 차단능력 및 절연내력을 증대시키는 것이다.

따라서 상기한 접촉전극 자체는, (1) 통전저항이 작은것, (2) 대전류 차단능력이 큰 것, (3) 절연내력이 큰것, (4) 내용착성(耐溶着性)이 좋은 것, (5) 전전 전류 (leading current) 및 후진전류 차단능력이 큰 것, (6) 차단전류치가 작은 것, (7) 내소모성이 큰 것, 등의 조건을 동시에 만족시킬 것이 요구된다.

그러나 현재의 기술수준에서는 이들 전체의 조건을 동시에 만족시키는 접촉전극은 제안되어 있지 않다.

예를들면 주지의 종자계 인가방식 진공인터럽터의 접촉전극으로서 구리로 형성되고 중심방향으로 연설된 복수개의 슬리트를 가지는 원판형의 것이 존재하고 있다. 이 슬리트를 가지는 원판형 접촉전극은 와(渦)전류의 발생이 적고 인가되는 종자계를 약화시키지 않는 점에서 일정한 효과를 얻고 있다.

그러나 구리의 인장강도가 20kgf/㎟(196.1 MPA)이고 작은 복수의 슬리트가 존재하고 있기 때문에 원판형 접촉전극의 기계강도가 극히 작아지기 때문에 진공인터럽터의 투입 및 차단 조작시에 한쌍의 접촉전극에, 가해지는 기계적 충격과 대전류에 의한 전자기력에 의한 접촉전극의 변형을 방지하기 위해서 접촉전극의 두께 및 중량이 불가피하게 증대된다.

또 슬리트의 엣지부분에 아아크 및 전계가 집중하고 접촉전극간의 절연내력, 특히 대전류 차단후의 절연내력(이하, 동적 절연내력이라 칭함)이 저하함과 동시에 접촉전극의 소모가 많아진다(U.S-3,946,179A 참조).

또한 종자계 인가방식 진공인터럽터의 접촉전극이 아닌 아아크 회전구동방식의 진공인터립의 접촉전극으로서, 예컨데, 미량의 저융점·고중기압을 지닌 재료를 구리에 함유시킨 합금으로 구성되고 저전압 또는 대전류용으로서 구성된 접촉전극, 예컨대 US-3,246,979A에 개시되어 있는 바와같이 구리에 0.5중량%의 비스무스를 함유시킨 합금(이하, Cu-0.5Bi 합금이하 칭함)으로 구성된 것 또는 US-3,596,027A에 개시되어 있는 것들이 알려져 있다.

상술한 Cu-0.5Bi 합금으로 만들어진 접촉전극처럼 미량의 저융점·고증기압을 지닌 재료를 구리에 함유시킨 합금으로 제작된 접촉전극은 대전류 차단능력이 비교적 우수하고 통전 저항이 비교적 작고, 내용착성이 양호한 반면 절연내력, 특히 동적 절연내력이 현저하게 저하하는 결점을 가진다.

특히 Cu-0.5Bi 합금으로 제작된 한쌍의 접촉전극의 차단 전류치는 10A로 비교적 높고, 그 때문에 전류차단시에 유해한 차단 서어지(surge)가 발생하는 일이 있다.

따라서 Cu-0.5Bi 합금으로 제작된 한쌍의 접촉전극은 전류의 후진 차단능력이 낮아 우수하지 못하고 유도부하측 회로의 전기 기기의 절연파괴를 야기할 염려가 있었다.

상술한 미량의 저융점·고증기압을 지닌 재료를 구리에 함유시킨 합금으로 제작된 접촉전극의 결점이 제거를 목적으로 한 것으로서 구리와 고융점·저증기압을 지닌 재료의 합금으로 제작된 접촉전극, 예컨데 US3,811,839호에 개시되어 있는 바와같이 20중량%의 구리와 80중량%의 텅스텐의 합금(이하, 20Cu-80

)합금이라 칭함)으로 제작된 것 또는 GB-2,024,257A에 개시되어 있는 것들이 알려져 있다.

상술한 20Cu-80

합금으로 제작된 접촉전극처럼 구리와 고융점·저증기압을 지닌 재료의 합금으로 제작된 접촉전극은 정적 절연내력이 크지만 대전류 차단능력이 낮아지는 결점을 가진다.

따라서 본 발명의 목적은 대전류 차단능력 및 절연내력이 큰 종자계인가방식 진공인터럽터를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기계적 충격 및 전자기력에 의한 충격에 대해서 저항력이 크로 따라서 내구성이 뛰어난 접촉전극을 가진 종자계 인가방식의 진공인터럽터를 제공하는 것이다.

이들 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 진공인터럽터은 분리가능한 한쌍의 접촉전극와 이들 접촉전극을 포위하고 전체로서 전기 절연성을 가지는 진공용기의 한쌍의 접촉전극의 적어도 한쪽의 일부를 구성하고 다른쪽의 접촉전극과 접촉 및 분리가능하고 IACS(이하, 동일하다)로 20~60% 도전율을 가지는 재료로 구성된 접촉부와 한쌍의 접촉전극의 접촉시에 다른쪽 접촉전극으로부터 분리되도록 접촉부와 전기적 및 기계적으로 접합되고 IACS로 2~30%의 %도전율을 가지는 재료로 구성된 아아크 확산부 및 분리된 접촉전간에 형성되는 아아크에 종자계를 인가하는 수단으로 구성된다.

이하에서 첨부된 제1도 내지 제15도를 참조해서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1도에 표시되어 있는 바와같이 본 발명의 제1실시예의 진공인터럽터는 유리 또는 알루미늄 세라믹스로 형성되고 또한 Fe-Ni-Co 합금 또는 Fr-Ni 합금제의 금속부재(1)을 통해서 용접 또는 납땜에 의해 길이방향으로 연결된 동일한 형상의 두개의 절연부재(2)와 이들 절연부재(2)의 두 오프닝 외단에 금속부재(1)을 통해서 기밀하게 용접 도는 납땜에 의해서 부착된 오스테나이트계(系)스텐레스 강으로 형성되는 한쌍의 금속 플레이트(3)으로 주요부분이 구성되고 내부가 고진공(高眞空), [예를들면 5X 1^-5Torr(13.4 MPa)로 배기된 진공용기(4)를 가지고 이 진공용기(4)내에 한쌍의 고정 및 가동 가능한 복합전극(5) 및 (6)이 포함된다.

이들 고정 및 각종 가능한 복합전극(5) 및 (6)을 둘러싸는 대체로 원통형의 금속제어 아아크 시일드(7)가 두개의 절연부재(2)의 두 오프닝 내단에 설치된 금속부재(1)에 기밀하게 용접 또는 납땜에 의해서 이들 금속부재(1)에 기계적 및 전기적으로 접합되어 있다.

또한 한쌍의 금속플레이트(3)에는 두 절연부재(2)의 두 오프닝외단에 설치된 금속부재(1)의 엣지에 전계가 집중하는 것을 완화하는 금속제의 엣지 시일드(8)가 용접 또는 납땜에 의해서 접합되어 있다.

복합전극(5) 및 (6)에 각각 전기적 및 기계적으로 결합된 고정 및 가동 가능한 리이드봉(棒)(9) 및 (10)에서는 각각 축 시일드(11) 및 벨로우즈 시일드(12)가 설치되어 있다.

그리고 아아크 시일드(7), 엣지 시일드(8), 축 시일드(11) 및 벨로우즈 시일드(12)는 전부 오스테나이트계 스텐레스강으로 제작된다.

상기 복잡전극(5) 및 (6)은 동일한 구성을 가지기 때문에 아래에서는 가동 가능한 복합전극(6)에 대해서 설명한다.

제2도 내지 제3도에 도시되어 있는 바와같이 복합전극(6)은 가동 가능한 접촉전극(13)과 이 접촉전극(13)이 이면에 전기적 및 기계적으로 납땜에 의해 접합된 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 이 코일전극용 전기 리이드부재(14)로 부터 떨어져 위치하고 가동 리이드봉(10)의 내측단부에 전기적 및 기계적으로 납땜에 의해 결합된 코일전극(15)와 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 코일전극(15) 사이에서 이들 코일전극용 전기 리이드부재(14) 및 코일전극(15)의 중앙부를 기계적으로 결합하고 전기적으로 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 코일전극(15)을 대체로 절연하는 스페이서(16)과 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 코일전극(15) 사이에서 이들 코일전극용 전기 리이드부재(14) 및 코일전극(15)의 주변부를 전기적으로 접속하는 구리로 성형된 원주형 전기커넥터(17)와 코일전극(15)의 보강부재(18)로 구성되어 있다.

이하에서 전기한 각 구성부재를 순차적으로 자세히 설명한다.

제2도 및 제3도에 도시한 바와같이 가동 접촉전극(13)은 두께가 얇고 그 상부에 접촉부(19)가 위치하여 원추형을 이루며, 접촉부(19) 및 접촉부(19)가 위치하여 원추형을 이루며, 이 접촉부(19)와 전기적 및 기계적으로 납땜에 의해 접합된 아아크 확산부(20)구성되어 있다. 상기 접촉부(19)는 20~60%의 %도전율(IACS)을 가지는 재료에 의해서, 예컨대 20~70중량%의 구리와 5~70중량%의 크롬과 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 제작되어 있다.

이 경우에 접촉부(19)는 두께가 얇은 원판형으로 제작하여 Cu-0.5Bi 합금으로 구성된 접촉부와 같은 정도의 접촉저항을 가지도록 구성되어 있다.

또한 접촉부(19)는 두께가 얇고 그 엣지부가 테이퍼 성형된 원판형이고 아아크 확산부(20)의 표면측 중앙부에 형성된 원형 리세스(21)에 납땜에 의해 부착하고 아아크 확산부(20)의 표면에서 돌출되어 있다.

접촉부(19)의 직경은 가동 접촉전극(13)에 발생하는 외전류를 가급적 감소시키기 위하여 아아크 확산부(20)의 직경의 20~60%가 되도록 설정되어 있다.

상기한 아아크 확산부(20)은 10~20%, 특히 10~15%의 %도전율을 가지는 재료, 예컨데 구리, 철 및 크롬을 함유하는 재료로 구성되어 있다.

이 재료로서는 예컨데 약 30kgf/㎟(294MPA)의 인장강도를 지니며, 50중량%의 구리와 50중량%의 오스테나이트계 스텐레스강, 예를들면 SUS 304, SUS 304, L, SUS 316 또는 SUS 316 L(JIS 규격이고 이하 동일함)으로 형성되는 복합금속 및 30kgf/㎟(294 MPa)의 인장강도를 가지며, 50중량%의 구리와 25중량%의 크롬으로 형성되는 복합금속을 들 수 있다.

또한 아아크 접속부(20)는 그 표면이 접촉부(19) 표면의 경사면에 연속하도록 두께가 얇고 엣지가 테이퍼 성형된 형상이고, 이면측 중앙부에 코일전극용 전기 리이드부재(14)의 고리형 허브(hub)(22)가 끼워지는 원형 리세스(23)을 가진다.

상기한 가동 접촉부(13)의 중앙부의 두께는 고정 및 가동 접촉전극(24) 및 (13)의 통전시 발생되는 주율열을 고려해서 10mm이하로 설정되어 있다.

상기한 코일전극용 전기 리이드부재(14)는 보통 그 외경이 가동접촉전극(13)의 직경보다 작고, 예를들어 구리, 은, 구리합금 또는 은합금과 같은 고도전율을 갖는 재료로 구성되어 있다.

이 재료의 도전율은 아아크 확산부(20)을 구성하는 재료의 도전율보다도 대단히 높다.

제3도에 도시되어 있는 바와같이 코일전극용 전기 리이드부재(14)는 허브(22)와 이 허브(22)로부터 반대방향으로 연설된 두개의 웹(25)과 각 웹(25)의 외단으로부터 동일방향으로 돌설된 동일한 두개의 외주방향의 브릿지(26)를 가진다.

따라서 상술한 바와 같이 허브(22), 각각의 웹 및 브릿지(26)는 가동접촉전극 (13)의 이면에 전기적 및 기계적으로 납땜에 의해 접합되어 있다.

각각의 브릿지(26)의 앞쪽 끝단의 이면에는 전기 커넥터(17)의 단부를 끼워서 납땜에 의해 부착시키기 위한 원형 리세스(27)가 형성되어 있다.

코일전극용 전기 리이드부재(14)는 주울열에 의해 가동접촉전극(13)의 높은 온도상승을 초래하는 전류의 거의 대부분을 코일전극용 전기 리이드부재(14)속에 흐르게 함으로써 가동접촉전극(13)의 온도상승을 억제하기 위한 것이다.

상기한 코일전극(15)은 종자계를 발생하기 위한 것이고, 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 마찬가지로 구리, 은, 구리합금 또는 은 합금과 같은 높은 도전율의 재료로 구성되어 있고 제3도에 도시된 바와같이 원형허브(28)와 이 허브(28)로부터 외측으로 연설된 두개의 웹(29)과 각 웹(29)의 외단으로부터 동일방향으로 연설된 두개의 동일한 분할 터언부(30)를 가진다.

이들 분할터언부(30)의 연설방향은 코일전극용 전기 리이드부재(14)의 외주방향의 브릿지(26)의 연설방향에 대하여 반대가 된다.

각 분할터언부(30)의 앞쪽 끝단과 웹(29)의 외단과의 사이에는 갭(31)이 설치되어 있다.

각 분할터언부(30)의 앞쪽 끝단에는 전기 커넥터(17)의 일부를 끼워서 납땜에 의해 부착시키기 위한 홀(32)이 설치되어 있다.

상기 허브(28)의 표면에는 스페이서(16)의 일단측(一端側)의 외향플랜지 (16a)를 끼워서 납땜에 의해 부착시키기 위한 원형 리세스(33)가 설치되고 이면측에는 허브(28)에 의해, 가동 리이드봉(10)의 내측단부를 끼워서 납땜에 의해 부착시키기 위한 원형 리세스(34)가 설치되어 있다.

제3도에 도시된 코일전극(15)은 1/2터언형의 것이지만 이것에 한정되지 않고 1/3터언형, 1/4터언형 도는 1터언형의 것도 좋다. 상기한 스페이서(16)는 코일전극용 전기 리이드부재(14)의 코일전극(15)을 격리시킨 상태에서 가동접촉전극(13)과 코일전극(15)을 강하게 결합시킨다.

스페이서(16)는 기계강도가 크고 납땜에 의한 부착성이 양호하며 더구나 이 스페이서(16)를 통해서 코일전극용 전기 리이드부재(14)와 코일전극(15)이 통전되지 않도록 도전율이 작은 재료로 구성되어 있다.

따라서 예를들면 스텐레스강 도는 인코넬이 사용된다.

또한 스페이서(16)는 양단에 외향플랜지(16a)를 가지는 원통형상이고 이들 외향플랜지(16a)에 의해 코일 전극용 전기 리드부재(14)의 허브(22) 및 코일전극(15)의 허브(28)에 납땜에 의해 부착된다.

보강부재(18)는 스페이서(16)과 마찬가지로 기계강도가 크고 또한 도전율이 작은 부재, 예컨대 스텐레스강으로 구성되어 있다.

또한 보강부재(18)는 가동리이드봉(10)의 외주면에 납땜에 의해 부착된 허브(35)와 이 허브(35)로부터 중심방향으로 연설된 복수개의 지지아암(36)과 이들 지지아암(36)의 외단과 일체로 형성되고 플랜지를 가지는 두개의 림(37)으로 구성되어 있다.

림(37)은 코일전극(15)의 분할터언부(30)에 납땜에 의해 부착되어 있다.

본 발명의 제1실시예에 따라서 접촉부의 외경은 아아크 확산부의 직경의 20%로 설정되고 또한 접촉부는 50중량%의 구리와 10중량%의 크롬과 40중량%의 몰리브덴의 복합금속에 의해서 구성되고 마이크 확산부는 50중량%의 구리와 50%중량%의 SUS 304호 형성되는 복합금속에 의해서 구성된 한쌍의 접촉전극을 가지는 종자계 인가방식 진공인터럽터와 Cu-0.5Bi 합금에 의해서 구성되고 또한 외주부로부터 중심방향으로부터 뻗어 있는 6개의 직선 슬리트를 가지는 원판형의 한쌍의 접촉전극을 가지고 더우기 1/4터언형의 코일을 가지는, 종래의 종자계 인가방식 진공인터럽터(US-3,946,179 참조)와 성능비교 시험이 실시됐다.

이 시험의 여러 결과는 아래와 같다.

1) 대전류 차단능력

전압이 정격 84KV의 조건하에서 각 접촉전극의 직경 D(mm)를 변화시키고 한계차단전류치 I(kA)를 측정했다.

이 결과를 제4도에 도시한다.

제4도에서 종축에 한계차단 전류치 I를 도시하고 접촉전극의 직경(D)는 횡측에 표시한다.

선 A는 본 발명의 진공인터럽터에 있어서의 한계차단 전류치(I)와 접촉전극의 직경(D)와의 관계를 도시하고 선(B)는 종래의 진공인터럽터에 있어서의 한계차단 전류치(I)와 접촉전극의 직경(D)와의 관계를 도시한다.

제4도에서 알 수 있는 방화같이 본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터는 종래의 진공인터럽터에 비해서 2-2.5배의 대전류 차단능력을 가진다.

2) 절연내력

JEC-181의 시험법에 따라서 본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터의 전극간 갭을 3mm로 유지하고 종래의 진공인터럽터의 전극간 갭을 10mm로 해서 두 진공인터럽터의 내전압을 측정한 결과 두 진공인터럽터는 종래의 진공인터럽터보다 3배정도 강한 절연내력을 가진다.

본 발명의 제1실시예와 관련하여 종래의 진공인터럽터의 대전류 차단전후의 내전압을 각각 측정한 결과 본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터의 경우에 그 대전류 차단후의 내전압치는 대전류 차단전의 내전압치의 약 80%정도 낮아지고 종래의 진공인터럽터의 경우에는 그 대전류차단후의 내전압치는 대전류 차단전의 내전압치의 약 30%정도로 낮아졌다.

3) 내용착성

본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터의 접촉전극의 내용착성은 종래의 진공인터럽터의 접촉전극이 내용착성의 80%에 달했다.

그러나 이 정도의 내용착성의 저하는 실용상 거의 문제가 없다. 필요한 경우에는 접촉전극을 분리시킬 때 작용되는 힘을 약간 증가시켜주면 된다.

4) 소전류의 후진차단능력

본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터의 차단전류치는 종래의 진공인터럽터의 차단전류치의 40%정도이기 때문에 차단서어지는 거의 문제가 되지 않는다.

또한 상기 차단전류치는 소전류의 후진차단을 시험하기 위하여 100회 이상의 전극 개폐후에 측정하여도 변화하지 않는다.

5) 소전류의 전진차단능력

본 발명의 제1실시예에 관계하는 진공인터럽터는 종래의 진공인터럽터에 비해서 두배의 충전전류(콘덴서 혹은 무부하 전송로의)를 차단할 수 있다.

제5도에는 본 발명의 제1실시예의 변형예에 관계하는 복합전극(40)이 도시되어 있다.

이 복합전극(40)은 중앙부에 원형홀(42)이 형성된 아아크 확산부(41)와 이 홀(42)에 끼워지고 제2도에 도시된 접촉부(19)로 구성되는 접촉전극(43)과 고리형 허브(44)를 가지는 코일전극용 전기 리이드부재(45)로 구성되는 점에서 가동 복합전극(6)과 구조상 다르다.

이 경우에는 스페이서(16)의 길이를 크게 하는 것이 바람직하다.

허브(44)의 표면은 납땜에 의해 접촉부(19)의 이면에 전기적 및 기계적으로 접합되고 허브(44)의 외주면은 납땜에 의해서 홀(42)의 측벽면에 전기적 및 기계적으로 접합되어 있다. 이 복합전극(40)에 의하면 접촉부(19)의 코일전극용 진기리이드부재 (45) 사이의 전기저항은 제2도에 도시된 복합전극(6)의 전기저항보다도 적게되는 이점이 있다.

제6도에 본 발명의 제1실시예의 다른 변형예의 복합전극(50)이 도시되어 있다.

이 복합전극(50)은 제5도에 도시된 아아크 확산부(41)와 이 아아크 확산부(41)의 홀(42)에 끼워지고 두께가 두껍게 형성된 접촉부(51)로 구성되는 접촉전극(52)을 가지는 점에서 제2도의 가동접촉전극(6)과 구조상 다르다.

접촉부(51)의 이면은 납땜에 의해서 제2도에 도시된 코일전극용 전기 리이드부재(41)의 허브(22)에 전기적 및 기계적으로 접합되고 접촉부(51)의 외주면은 납땜에 의한 부착에 의해서 홀(42)의 벽면에 전기적 및 기계적으로 접합된다.

복합전극(50)은 제5도에 도시된 복합전극(40)과 동일한 장점을 지닌다.

상기한 제1실시예 및 변형예에 있어서는 각 접촉전극의 배후에 종자계 인가용 코일전극이 설치되어 있다.

그러나 본 발명의 진공용기의 외부에 종자계 인가수단을 설치한 것(예컨데 US-3,283,103A 참조), 종자계 인가용 코일의 일단을 접촉전극의 배면중앙과 직접 접속한 형의 것(예컨데 US-3,935,406참조) 및 한쌍의 접촉전극을 둘러싸도록 코일을 설치한 형의 것 (예컨데 GB-1,264,490A 참조)들 등에도 적용할 수가 있다.

또한 본 발명은 표면이 평탄한 아아크 확산부와 이 표면 중에에서 돌출되어 있는 접촉부로 구성된 접촉전극을 가지는 형의 것에도 적용할 수 있다.

이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시예는 제1도에 도시된 한쌍의 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13)의 접촉부(19)의 구성재료 및 아아크 확산부(20)의 구성재료중 적어도 한쪽을 변경함으로서 얻어진 변형예이다.

제7a도 내지 제7d도, 제8a도 내지는 제8d도 및 제9a도 제9d도는 본 발명의 제2 내지 제10실시예에 관계하는 아아크 확산부 구성용 복합금속의 조직을 도시하고 있다.

본 발명의 제2 내지 제10실시예에 의하며 아아크 확산부(20)는 5~30%의 %도전율, 30kgf/㎟(249 MPa)이상의 인장강도 및 100~170Hv(하중 1kgf(9.81N)하에서, 이하 동일함)의 강도를 가지는 재료에 의해서 구성되고, 예컨데, 20~70중량%의 구리와 5~40중량%의 크롬과, 5~40중량%의 철로 형성되는 복합금속으로 구성되어 있다.

이 복합금속의 제조방법은 크롬과 철의 혼합분말을 확산 결합시켜서 형성한 다공질 기재에 용융된 구리를 용침시키는 방법(이하 용침법이라 칭함)과 구리와 크롬과 철의 혼합분말을 가압 성형하여 획득한 압분체를 구리의 융점(약 1083℃) 보다 낮은 온도 또는 구리의 융점 이상이며 철의 융점(약 1537℃) 보다 낮은온도에서 소결시키는 방법(이하 소결법이라함)이 있다.

이들 용침법 및 소결법에 대해서 설명한다. 각 금속분말은 모두다 -100 멧슈의 것이 사용됐다.

[제1용침법]

먼저 최종 조성비는 크롬이 5~40중량%, 철리 5~49중량%로 되고 합계 30~80중량%가 되도록 조정된 소정량(예컨데 가공된 접촉 전극 1개분에 상당함)의 크롬분말과 철분말이 기계적 수단에 의해 혼합된다.

이어서 획득한 혼합분말은 크롬, 철 및 구리의 어느 것과도 반응하지 않는 재료, 예컨대 알루미나세라믹스로 형성된 원형의 단면을 지니는 용기에 수용되고 상기한 혼합분말 상에 고형의 구리제가 놓여진다. 이어서 용기중의 혼합분말과 고형의 구리재는 5×10^-5Torr(6.67MPa)의 가압진공중에서 먼저 1000℃로 10분간 가열된다(이하 크롬-철 확산 결합공정이라칭함). 이에 의해서 크롬과 철의 다공질기재가 얻어진다.

이어서 다공질기재와 고형의 구리재는 1100℃에서 10분간 가열된다. 이에 의해서 용융한 구리가 다공질기재에 용침된다(이하 동용침공이라함). 냉각후 소망의 아아크 확산부 구성용 복합금속이 얻어진다.

[제2용침법]

우선 제1용침법의 경우와 마찬가지로 조정된 크롬분말과 철분말이 기계적 수단으로 혼합된다.

이어서 얻어진 혼합물은 제1용침법의 경우와 동일한 용기에 수용되고 비산화성 분위기(예컨대 5×10^-5Torr(6.67MPa) 이하의 압력의 진공분위기, 수소개스 분위기 또는 알곤개스 분위기)에서 철의 융점보다 낮은 온도(예컨대 600℃~1000℃)에서 일정시간(예컨대 5~60분 정도)가열된다.

이에 의해서 크롬과 철의 다공질 물질을 얻을 수 있다. 이어서 크롬-철 확산 결합공정의 경우와 동일 또는 다른 비산화성 분위기(예컨대 5×10^-5Torr(6.67MPa) 이하의 압력의 진공분위기)에서 상기한 다공질 기재상에 고형의 구리재가 놓여지고, 이들 다공질 기재 및 고형의 구리재는 구리의 융점 이상이고 또한 다공질 기재의 융점보다 낮은 온도(예를들면 1000℃)에서 5~20분 정도 가열되고 그에 의해서 용융된 구리가 다공질 기재에 용침된다.

냉각 후에 소망하는 아아크 확산부 구성용 복합금속이 얻어진다. 제2용침법에 의하면 크롬-철 확산결합 공정에 있어서 상기한 용기중에 고형의 구리재가 놓여져 있지 않기 때문에 구리의 융점(1083℃)이상, 또한 철의 융점(1537℃)보다 낮은 온도로 크롬분말 및 철분말을 가열하여 크롬과 철의 다공질 기재를 얻을 수 있다.

또한, 제2용침법의 크롬-철 확산 결합공정은 수소개스, 질소개스 또는 알곤개스 이용하여 다양한 비산화성 분위기에서 수행하고, 구리용침 공정은 진공도를 인하하여 아아크 확산부를 구성하는 복합 금속의 탈개스를 실시해도 좋다.

상기한 용침법에 있어서는 비산화성 분위기로서는 가열보호 유지할때에 아아크 확산부 구성용 복합금속의 탈개스가 동시에 실시되는 장점이 있기 때문에 진공쪽이 다른 비산화성 분위기보다도 적합하다.

그러나 비산화성 분위기로서 환원개스 또는 불활성 개스를 사용해도 하등의 문제가 없는 아아크 확산부 구성용 복합금속을 얻을 수 있다.

또한 크롬-철 확산결합에 필요한 가열온도와 보호유지시간은 진공로 또는 다른 개스로의 조건과 작업성등을 고려하고 동시에 아아크 확산부 구성용 복합금속으로서 소망의 재성질을 만족시키도록 결정된다.

예를들면 가열온도가 600℃이면 보호유지시간은 5분간으로 결정된다. 크롬입자 및 철입자의 직경은 -60 멧슈(250㎛ 이하)이면 족하다. 그러나 입자직경의 상한이 저하함에 따라서 각 금속입자의 균일한 분산은 일반적으로 보다 곤란하게 되고 또 각 금속입자는 보다 산화하기 쉽게되기 때문에 그 취급이 한층 더 번거롭게 되는 동시에 사용시에는 사전처리를 필요로 한다.

다른 한편 각 금속입자의 직경이 60멧슈보다 큰 경우에는 각 금속입자를 확산 결합시킬때에 상기 입자들의 확산거리가 증대하기 때문에 가열온도를 높이거나 또는 가열시간을 길게하는 것이 필요하게 되어 크롬-철 확산결합공정의 생산성이 저하하게 된다.

따라서 각 금속입자의 직경의 상한은 여러가지 조건을 감안해서 선정된다. 상기한 용침법에 있어서 크롬입자 및 철입자의 반경을 -100멧슈로 한 이유는 이들 금속입자의 균일한 분산을 얻을 수 있고 보다 양호한 확산결합이 획득 가능해서 아아크 확산부를 구성하는 우수한 제특성을 가지는 복합금속이 얻어지기 때문이다.

크롬입자와 철입자와의 양호한 상호 확산이 이루어지지 않는 경우에는 두금속의 결점이 상호보완되지 않고 두금속의 장점도 발휘되지 않는다.

특히 각 금속입자의 직경이 60멧슈보다 커지는 경우에는 접촉 전극의 절연내력을 작게하는 구리가 아아크 확산부의 표면을 점유하는 비율이 현저하게 커지던가 또는 직경이 커진 크롬입자, 철입자 및 크롬-철 합금입자가 아아크 확산부의 표면에 나타나기 때문에 크롬, 철 및 구리의 각각의 결점이 각 금속의 장점보다 뚜렷해진다.

[소결법(燒結法)]

우선 제1용침법의 경우와 마찬가지로서 조정된 크롬분말과 철분말 및 구리가 기계적 수단으로 균일하게 혼합된다.

이어서 획득된 혼합분물은 소정의 용기에 수용되고 조정의 압력(예컨대 2000~5000kgf/㎠[196.1~490.4MPa)]으로 가압 성형하여 압분체를 형성한다.

이어서 획득된 압분체는 용기에서 꺼내진 후, 비산화성 분위기(예컨대 5×10^-5Torr 이하의 압력의 진공 분위기, 수소개수분위기, 질소개스분위기 또는 알곤개스분위기)에서 구리의 융점보다 낮은 온도, 예컨대 1000℃에서 또는 구리의 융점 이상이며 철의 융점보다 낮은 온도, 예컨대 1100℃에서 일정시간(예컨대 5~60분 정도)가열 보호유지된다.

이에 의해서 압분체는 소결되어 아아크 확산부 구성용 복합금속이 형성된다. 소결법에 있어서의 비산화성 분위기 및 각 금속입자의 직경의 선정조건은 용침법의 경우와 동일하며 또한 소결법에 있어서의 압분체의 소결에 필요한 가열온도와 부호 유지시간의 선정조건은 용침법에 있어서의 다공질 기재의 제조경우와 동일하다.

이하에서 X선 마아크로 애널라이저로 촬영한 사진인 제7a도 내지 제7d도, 제8a도 내지 제8d도 및 제9a도 내지 제9d도에 입각해서 상기한 제1용침법에 의해서 제조된 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 조직을 설명한다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 대표적 실시예 A₁은 구리가 50중량%, 크롬이 10중량%, 및 철이 40중량%로 함유된 조성을 가진다.

제7a도에는 실시예 A₁의 금속조직의 이차전자상이 도시되어 있다. 제7b도에는 분산하여 확산된 크롬의 특성 X선상이 도시되어 있고 섬(island)의 형상으로 점재하는 회색부분이 크롬이다.

제7c도는 분산하여 확산된 철의 특성 X선상이 도시되어 있고 섬의 형상으로 점재하는 백색 혹은 회식부분이 철이다.

제7d도는 용침한 구리의 특성 X선상이 도시되어 있고 백색부분이 구리이다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₂는 구리가 50중량%, 크롬이 25중량%, 철이 25중량%로 함유된 조성을 가진다.

제8a도, 제8b도, 제8c도 및 제8d도는 각각 제7a도, 제7b도, 제7c도 및 제7d도와 동일한 상을 도시하는 도면이다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₃는 구리가 50중량%, 크롬이 40중량%, 철이 10중량%로 함유된 조성을 가진다.

제9a도, 제9b도, 제9c도 및 제9d도는 각각 제7a도, 제7b도, 제7c도 및 제7d도와 동일한 상을 도시하는 도면이다.

상기한 제7a 내지 제7d도, 제8a도 내지 제8d도, 및 제9a도 내지 제9d도에서 명백한 것처럼 크롬과 철은 금속조직 전체가 균일하게 분산하고 또한 서로 확산 결합해서 괴상화한 다수의 섬이 형상부분을 형성하고 있다.

이들 섬의 형상부분은 금속조직의 전체에 걸쳐서 균일하게 연결되어 크롬과 철로 형성되는 다공질 기재를 구성하고 이 다공질 기재의 빈 홀에 구리가 용침하고 이에 의하여 복합금속의 강고한 조직을 구성하고 있다.

제10a도 내지 제10d도, 제11a도 내지 제11d도 및 제12a도 내지 제12d도는 본 발명의 제2 내지 제10실시예에 관계하는 접촉부(19)를 구성하는 복합금속의 조직을 도시하고 있다.

본 발명의 제2 내지 제10실시예에 의하여 접촉부(19)는 20~60%이 %도전율 및 120~180Hv의 강도를 가지는 재료에 의해서 구성되고 예를들어 20~70중량%의 구리와 5~70%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성되어 있다.

이 접촉부 구성용 복합금속의 경우와 대체로 동일한 방법에 의해섬 제조된다. 이하에서 제7a도 내지 제7d도와 마찬가지로 X선마이크로 애널라이저로 촬영한 사진인 제10a도 내지 제10d도, 제11a도 내지 제11d도 및 제12a도 내지 제12d도에 입각해서 상술한 제1용침법과 대체로 동일한 방법에 의해서 제조된 접촉부 구성용 복합금속의 조직을 설명한다.

접촉부 구성용 복합금속의 실시예 C₁은 구리가 50중량%, 크롬이 10중량% 및 몰리브덴이 40중량%의 조성을 가진다.

제10a도는 실시예 C₁의 금속조직의 이차전자상을 도시한 도면이다.

제10b도는 분산하여 확산된 크롬의 특성 X선상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 회색 혹은 백색의 부분이 몰리브덴이다.

제10d도는 용침한 구리의 특형 X선상을 도시한 도면으로서 백색부분이 구리이다.

접촉부 구성용 복합금속의 실시예 C₂는 구리가 50중량%, 크롬이 40중량%, 몰리브덴은 10중량%로 함유된 조성을 가진다. 제12a도, 제12b도, 제12c도 및 제12d도는 각각 제10a도, 제10b도, 제10c도 및 제10d도와 같은 상을 도시한 도면이다.

상기한 제10a도 내지 제10d도, 제11a도 내지 제11d도는 및 제12a도 내지 제12d도에서 명백한 것처럼 크롬과 몰리브덴은 조직전체에 걸쳐서 균일하게 분산하고 또한 서로 확산결합해서 괴상화한 다수의 섬의 형상부분을 형성하고 있다.

이들 섬의 형상부분은 금속조직의 전체에 걸쳐서 균일하게 연결되어 크롬과 몰리브덴으로 형성되는 다공질 기재를 구성하고 이 다공질 기재의 빈홀에 구리가 용침하고 이에 의하여 복합금속의 강고한 조직이 구성된다.

상기한 아아크 확산부 구성용 복합금속은 실시예 A₁, A₂및 A₃은 시험에 의해서 8~10%의 도전율, 30kgf/㎟(294MPa) 이상의 인장강도 및 100~170Hv의 강도를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.

다른 한편에서는 상기한 접촉부 구성용 복합금속의 실시예 C₁, C₂및 C₃은 시험에 의하여 40~50%의 도전율 및 120~180Hv의 강도를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 제11실시예에 관계하는 제1비교예의 접촉부는 20Cu-80

합금으로 구성되고 제2비교예에 관계하는 접촉부는 Cu-0.5Bi 합금으로 구성되어 있다.

이상과 같이 도시되고 설명된 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₁, A₂및 A₃와 접촉부 구성용 20Cu-80

합금 및 Cu-0.5Bi합금은 직경 100mm의 두께를 지니고 대체로 에지가 테이퍼 성형된 원판형으로 형성되며, 함께 조합되어서 11개의 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같은 접촉전극로서 구성된다.

그리고 이와 같이 구성된 한쌍의 접촉전극을 제1도에 도시된 종자체인가 방식 진공인터럽터에 조입한 후 이 진공 인터럽터의 재성능에 대한 검증을 실시하였다. 검증의 재결과는 아래와 같다. 설명은 실시예 A₂로 제작한 아아크 확산부와 실시예 C₁로 제작된 접촉부로 구성된 접촉 전극을 가지는 본 발명의 제5실시예의 진공인터럽터에 대해서 실시한다.

본 발명의 제2~제4실시예 및 제6~제12실시예의 접촉 전극의 아아크 확산부와 접촉부는 각각 제2실시예가 실시예 A₁과 C₁, 제3실시예가 실시예 A₁과 C₂, 제4실시예가 실시예 A₁과 C₃, 제6실시예가 실시예 A₂과 C₂, 제7실시예가 실시예 A₂과 C₃, 제8실시예가 실시예 A₃과 C₃로 구성되어 있다.

본 발명의 제2~제4실시예 및 제6~제10실시예의 진공인터럽터의 재성능이 본 발명의 제5실시예의 진공인터럽터의 재성능과 상이하는 경우에는 그때마다 상이한 점을 특기한다.

6) 대전류 차단능력

1.2~1.5m/s의 차단속도로 JEC-181에 따르는 12kV의 정격전압(단, 재기(再起)전압은 21kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 60kA의 전류를 차단할 수 있었다.

또한 3.0m/s의 차단속도로 JEC-181에 따르는 84kV의 정격전압(단, 재기전압은 143kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 50kA의 전류를 차단할 수 있었다.

상기한 대전류 차단능력시험의 결과를 제1표에 도시한다.

이 제1표에는 본 발명의 제2~제12실시예에 관계는 접촉 전극의 아아크 확산부와 접촉부 및 같은 치수의 아아크 확산부와 접촉부로 형성되는 한쌍의 접촉전극을 가지는 제1~제8비교예의 진공 인터럽터의 대전류 차단 능력시험의 결과도 도시되어 있다.

제1~제8비교예의 접촉 전극의 아아크 확산부와 접촉부는 각각 제1실시예가 실시예 A₂와 20 Cu-80

합금, 제2실시예가 실시예 A₂와 Cu-0.5 Bi합금, 제3비교예가 구리로 된 원형판과 실시예 C, 제4실시예가 구리로 된 원형판과 20 Cu-80

합금, 제5비교예가 구리로 된 원형판과 Cu-0.5 Bi합금, 제6비교예가 6개의 중심방향의 슬리크트를 가지는 구리로 된 원형판과 실시예 C₁, 제7비교예가 제6비교예의 것과 동일한 구리로 된 원형판과 20 Cu-80

합금, 제8비교예가 제6비교예의 것과 동일한 구리로 된 원형판과 Cu-0.5 Bi합금으로 구성되어 있다.

제1~제8비교예의 종자계 인가방식 진공인터럽터는 제2도 및 제3도에 도시된 코일전극용 전기 리이드부재를 가지지 않고 아아크 확산부의 이면의 외주부의 코일전극의 분할 터입부의 앞쪽단부가 전기 커넥터에 의해서 접속된 유형의 것이다.(US-3,946,179참조)

[표 1]

7) 절연내력

전극간의 갭을 3mm로 유지하여 JEC-181의 시험법에 의거하여 임펄스 (impulse) 내전압 시험을 실시한 결과 120kV(단, 분산 ±10kV)의 +, 의 임펄스의 내전압치를 나타내었다.

또한, 정격 12kV로 60kA의 전류를 10회 차단한 후에 동일한 임펄스 내전압시험을 실시한 경우에도 동일한 내전압치를 나타내었다.

또한 정격 12kV로 80kA의 전진 소전류를 통진하고 100회 연소개폐한 후에 동일한 임펄스 내전압 시험을 실시한 경우 대체로 동일한 내전압치를 나타내었다.

본 발명의 제5실시예의 진공인터럽터의 정격 84kV에서의 임펄스 내전압시험의 결과를 표 2에 도시한다.

이 표 2에서는 제1~제8비교예의 진공인터럽터의 임펄스 내전압 시험의 결과도 도시되어 있다.

[표 2]

8) 내용착성

IEC정격 단시간 전류 규격에 의거하여 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13)는 130kgf(1275N)의 힘으로 가압되고, 이들 고정및 가동접촉전극(24) 및 (13) 사이에 25kV의 전류가 3초간 통전된 후에 200kgf(1961N)의 힘으로 문제없이 분리되었다.

접촉 저항의 증가는 2~8%의 범위에 불과하였다.

또한 IEC정격 단시간 전류 규격에 따라서 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13)은 1000kgf(9807N)의 힘으로 가압되고, 이들 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13) 사이에서 50kA의 전류가 3초간 통전된에 200kgf(1961N)의 힘으로 문제없이 분리되었다. 그후의 접촉 저항의 증가는 0~5%의 범위에 불과하였다. 따라서 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13)은 실용상 양호한 내용착성을 구비함을 확인할 수 있었다.

9) 후진 소전류 차단능력

JEC-181의 후진 소전류 차단시험 규격에 따라서 고정 및 가동접촉전극(24) 및 (13) 사이에 전압은 83×

, 전류치는 30A의 시험전류가 통전됐다.

차단전류치는 평균 3.9A(단 표준편차 δR=0.96, 표본수 n=100)였다.

본 발명의 제6 및 제7실시예에 관계하는 진공인터럽터의 차단전류치는 각각 평균 3.7A(σn=1.26, n=100) 및 평균 3.9A(σn=1.5, n=100)였다.

10) 전진 소전류 차단능력

JEC-181의 전진 소전류 차단시험 규격에 따라서 전압은

, 전류치는 80A의 시험전진 소전류가 고정 및 가동 접촉전극(24) 및 (13) 사이에 인가되고 10,000회 연속개폐시험이 실시됐다. 아아크는 발생하지 않았다. 그리고 아아크 확산부 구성용 복합금속의 조성비에 관해서 아래의 사실이 판명됐다.

구리가 20중량% 미만인 경우에는 전류 차단능력이 현저하게 저하했다. 또한 구리가 70중량%를 초과하는 경우에는 아아크 확산부의 기계강도 및 절연내력이 현저하게 저하함과 동시에 아아크 확산부의 도전율이 크게 되어서 전류차단능력이 현저하게 저하했다.

크롬이 5중량% 미만의 경우에는 아아크 확산부의 도전율이 커져서 전류차단능력 및 절연내력이 현저하게 저하했다. 또한 철이 40중량%를 초과할 경우에는 아아크 확산부의 기계강도가 현저하게 저하했다.

철이 5중량% 미만의 경우에는 아아크 확산부의 기계강도가 현저하게 저하했다.

또한 철이 40중량%를 초과하는 경우에는 전류 차단능력이 현저히 저하했다. 접촉부 구성용 복합금속의 조성비에 대해서도 아래의 사실이 판명됐다. 구리가 20중량% 미만의 경우에는 접촉부의 도전율이 현저히 저하하는 동시에 접촉저항이 현저히 커졌다.

또한, 구리가 70중량%를 초과하는 경우에는 차단 전류치가 현저하게 커지는 동시에 내용착성 및 절연내력이 현저하게 저하했다. 크롬이 70중량%를 초과하는 경우에는 접촉부의 도전율 및 기계강도가 현저하게 저하했다.

몰리브덴이 5중량% 미만인 경우에는 절연내력이 현저하게 저하했다. 또한 몰리브덴이 70중량%를 초과하는 경우에는 접촉부의 기계강도가 현저하게 저하하는 동시에 차단 전류치가 현저하게 커졌다.

본 발명의 제2 내지 제10실시예에 의하면 아아크 확산부의 인장 강도의 향상에 의한 접촉전극의 두께 및 중량을 현저히 작게할 수 있는 한편, 접촉전극의 내구성을 크게 향상시킬 수가 있었다.

또한 아아크 확산부가 저도전율로 되기 때문에 와전류를 현저히 작게할 수가 있고 슬리트를 설치할 필요가 없기 때문에 접촉전극의 기계강도가 현저하게 향상된다.

또한 아아크 확산부는 경도가 높고 또한 각 성분이 균일하게 분산된 복합금속으로 제작되어 있고, 또한 아아크 확산부에 슬리트가 설치되어 있지 않기 때문에 아아크 확산부 및 접촉부의 과도한 용융이 방지되어 상기 아아크 확산부 및 접촉부의 소모를 대폭으로 저감시킬 수가 있고 회복전압 특성을 향상시킬 수 있으며 많은 회수로 차단한 후의 절연내력의 저하가 차단전의 절연 내력의 10~20%정도로 억제할 수 있으며 차단 전류치도 작게할 수 있다.

제13a도 내지 제13d도, 및 제14a도 내지 제14d도는 본 발명의 제11 내지 제28실시예에 관계하는 아아크 확산부 구성용 복합금속의 조직을 도시하고 있다.

본 발명의 제11 내지 28실시예에 의하면 아아크 확산부(20)는 30~70중량%의 자성스텐레스강과 30~70중량%의 구리로 형성되는 복합금속으로 구성되어 있다.

자성스텐레스강으로서는 예를들면 페라이트계 스텐레스강 및 말틴사이트계 스텐레스강을 들 수 있다. 페라이트계 스텐레스강으로서는 SuS 405, Sus 429, SuS 430, SuS 430 F 및 SuS 434를 들 수 있다.

말틴시이트계 스텐레스강으로서는 SuS 405, SuS 410, SuS 416,Sus 420, SuS 431 및 SuS 440C를 들 수 있다.

30~70중량%의 자성스텐레스강과 30~70중량%의 구리로 형성되는 상기한 복합금속은 30kgf/㎟(294MPa)이상의 인장강도와 100~180Hv의 경도를 가진다. 또한 이 복합금속은 페라이트계 스텐레스강을 사용했을 경우에는 3~39%의 %도전율을 가지며 말레사이트계 스텐레스강을 사용했을 경우에는 4~30%의 도전율을 가진다.

본 발명의 제11 내지 제28실시예의 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속은 제1용침법과 대체로 동일한 방법에 의해서 제조된다.

본 발명의 제11 내지 제28실시예의 접촉전극의 접촉부(19)는 본 발명의 제2~제10실시예의 접촉전극의 접촉부의 경우와 마찬가지로 복합금속으로 구성된다. 제9 및 제10비교예의 접촉전극의 접촉부는 Cu-0.5 Bi 합금으로 구성되고 또한 제11 및 제12비교예의 접촉전극의 접촉부는 20 Cu-80

합금으로 구성된다.

이하에서 X선마이크로 애널라이저로 촬영한 사진인 제13a도 내지 제13d도, 및 제14a도 내지 제14d도에 입각해서 제1용침법과 대체로 동일한 방법으로 제조된 아아크 확산부 구성용 복합금속의 조직을 설명한다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 대표적 실시예 A₄는 페라이트계 스텐레스강 SuS 434가 50중량%, 구리가 50중량% 포함된 조성을 가진다. 제13a도는 실시예A4의 금속조직의 이차전자상을 도시한 도면이다. 제13b도는 분산된 철의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 백색부분이 철이다.

제13c도는 분산된 크롬의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 회색의 부분이 크롬이다.

제13d도는 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 백색부분이 구리이다.

이들 13a도 내지 제13d도에서 명백한 것처럼 페라이트계 스텐레스강 SuS 434의 입자가 서로 결합해서 다공질 기재를 구성하고 이 다공질 기재의 빈 홀에 구리가 용침되고 그에 의해서 아아크 확산부 구성용 복합금속의 강고한 조직이 구성되어 있다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₇은 말틴사이트계 스텐레스강 SuS 410이 50중량%, 구리가 50중량%로 포함된 조성을 가진다.

제14a도, 제14b도, 제14c도 및 제14d도는 각각 제13a도, 제13b도, 제13c도 및 제13d도와 동일한 상을 도시한 도면이다.

이들 제14a도 내지 제14d도에 도시된 복합금속의 조직도 제13a도 내지 제13d도에 도시된 것과 동일한 것이다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₅는 페라이트계 스텐레스강 SUS 434가 70중량%, 구리가 30중량%로 포함된 조성을 가진다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₆는 페라이트계 스텔레스강 SUS434가 30중량%, 구리가 70중량%로 포함된 조성을 가진다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₈은 말틴사이트계 스텔레스강 SUS 410이 70중량%, 구리가 30중량%로 포함된 조성을 가진다. 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₉는 말 XLS사이트계 스텐레스강 SUS 410이 30중량%, 구리가 70중량%로 포함된 조성을 가진다.

이들 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₅, A₆, A₈및 A₉도 제1용침법과 대체로 동일한 방법에 따라서 제조된다.

이상과 같이 도시되고 설명된 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₄내지 A₉및 접촉부 구성용 복합금속의 상기한 실시예 C₁내지 C₃의 % 도전율을 측정한 결과는 각각 실시예 A₄, 5~15%, 실시예 A₅, 10~30%, 실시예 A₆, 5~15%, 실시예 A₇, 4~8%, 실시예 A₈, 40~50%, 실시예 C₁, 40~50%, 실시예 C₂, 50~50%, 실시예 C₃, 40~50% 이다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₄의 인장강도 및 경도를 측정한 결과 각각 30kgf/㎟(294MPa) 및 100~180Hv있다.

이어서 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 실시예 A₄내지 A₈과 접촉부 (19) 구성용 복합금속의 실시예 C₁내지 C₃은 각각 본 발명의 제2-제 12실예의 아아크 확산부 및 접촉부와 동일한 형상으로 형성되고 한쌍의 접촉전극으로서 본 발명의 시제2~제10실시예의 경우와 동일한 검증이 실시됐다. 이 검증결과는 아래와 같았다.

실시예 A₄로 제작된 아아크 확산부와 실시예 C₁으로 제작된 접촉부로 구성된 접촉 전극을 가지는 본 발명의 제11실시예의 진공인터럽터에 대해서 설명한다.

본 발명의 제12 내지 제28실시예의 진공인터럽터 접촉 전극의 아아크 확산부와 접촉부는 각각 제12실시예가 실시예 A₄와 C₂, 제13실시예가 실시예 A₄와 C₂, 제13실시예가 실시예 A₄와 C₃, 제14실시예가 실시예 A₄와 C₁, 제15실시예가 실시예 A₅와 C₂, 제16실시예가 실시예 A₅와 C₃, 제17실시예가 실시예 A₁와 C₁, 제18실시예가 실시예 A₆와 C₃, 제19실시예가 실시예 A₆와 C₃, 제20실시예가 실시예 A₇와 C₁, 제21실시예가 실시예 A₇와 C₂, 제22실시예가 실시예 A₃와 C₃, 제23실시예가 실시예 A₈와 C₁, 제24실시예가 실시예 A₈와 C₂, 제25실시예가 실시예 A₈와 C₃, 제26실시예가 대표예 A₄와 C₁, 제27실시예가 실시예 A₄와 C₂, 제28실시예 A₄와 C₃, 제9비교예가 실시예 A₄와 Cu-0.5Bi 합금, 제10비교예가 실시예 A₇과 Cu-0.5Bi 합금, 제11비교예가 실시예 A₄와 20Cu~80

합금, 및 제12비교예가 실시예 A₇과 20Cu~80

합금을 사용하였다.

본 발명의 제12 내지 제28실시예의 진공인터럽터의 재성능이 본 발명의 제11실시예의 진공인터럽터의 재성능과 상이할 경우에는 그 때마다 상이한 점을 특기한다.

11) 대전류 차단능력

1.2~1.5m/s의 차단속도로 JEC-181에 의거하여 12kV의 정격전압(단, 재기전기압은 21kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 63kA의 전류를 차단할 수 있었다.

또한, 3.0m/s의 차단속도로 JEC-181에 의거하여 84kV의 정격전압(단, 재기전기압은 143kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 52kA의 전류를 차단할 수 있었다.

본 발명의 제11 내지 제28실시예에 관계하는 진공인터럽터의 대전류 차단능력의 시험결과를 제3표에 표시한다.

[표 3]

12) 절연내력

전극간 갭을 30mm로 유지해서 JEC-181의 시험법에 따라서 임펄스 전압시험을 실시한 결과 400kV(단, 분산 ±10kV)의 +, -의 임펄스 내전압치를 표시했다.

또한 정격 12kV로 63kV의 대전류를 10회 차단한 후 동일한 임펄스 내전압시험을 실시한 경우에도 동일한 내전압치를 표시했다.

또한 정격 12kV로 80A의 전진 소전류를 통전하고 100회 연속 개폐한 후에 동일한 임펄스 내전압 시험을 실시했을 경우에도 대체로 동일한 내전압치를 표시했다.

본 발명의 제11실시예 및 제9 내지 제12비교예의 진공인터럽터를 정격 84kV로 임펄스 내전압 시험을 한시험 결과를 제4표에 도시한다.

[표 4]

13) 내용착성

8)항의 경우와 동일하다.

14) 후진 소전류 차단능력

JEC-181의 후진소전류 차단시험 규격에 따라서 고정 및 가동 접촉전극(24) 및 (13) 사이에 전압은 84×

,전류치는 30A인 시험전류가 통전됐다.

차단전류치는 평균 3.9A(σ_n=0.96, n=100)였다.

본 발명의 제12, 제15, 제18, 제21, 제24 및 제27실시예의 진공인터럽터의 차단전류치는 평균 3.7A(σ_n=1.26, n=100)였다.

본 발명의 제 13, 제19,제22, 제25, 제28 실시예의 진공인터럽터의 차단전류치는 평균 3.9A(σ_n=0.96, n=100)였다.

15) 전진 소전류 차단능력

10)항의 경우와 동일하다.

그리고 본 발명의 제11실시예 내지 제28실시예의 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 자성스텐레스강이 30중량% 미만으로 포함될 경우에는 도전율이 커지고 와전류의 발생량이 현저하게 증대하는 한편 아아크 확산부(20)의 기계강도 및 내구성이 저하하기 때문에 아아크 확산부(20)를 두껍게 형성하지 않으면 안되었다.

또한 포함된 자성 스텐레스강이 70중량%를 초과한 경우에는 차단성능이 현저하게 저하했다.

본 발명의 제11 내지 제28실시예에 의하면 본 발명의 제2 내지 제10실시예의 경우와 동일한 장점이 존재한다.

제15a도 내지 제15d도는 본 발명의 제29 내지 제37실시예의 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 조직을 도시한 도면이다.

본 발명의 제29 내지 제37실시예의 아아크 확산부(20)는 30~70중량%의 오스테나이트계 스텐레스강과 30~70중량%의 구리로 형성된 복합금속으로 구성되어 있다.

오스테나이트계 스텐레스강으로서는 예를들면 SUS304, SUS304L, SUS316 및 SUS316L를 사용할 수가 있다.

30~70중량%의 오스테나이트계 스텐레스강과 30~70중량%의 구리로 형성되는 상기한 복합금속은 4~30% 도전율과 30kgf/㎟(294MPa) 이상의 인장강도와 100~180Hv의 강도를 가진다.

본 발명의 제29 내지 제37실시예의 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속은 제1용침법과 대체로 동일한 방법에 의해서 제조된다.

본 발명의 제29 내지 제37실시예의 접촉전극의 접촉부(19)는 본 발명의 제2~제10실시예의 접촉전극의 접촉부의 경우와 동일한 조성의 복합금속으로 제작된다.

이하에서 X선 마이크로 애널라이저로 촬영한 사진인 제15a도 내지 제15e도에 입각해서 아아크 확산부 구성용 복합금속의 조직을 설명한다.

아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 실시예 A₁₀는 오스테 나이트계 스텐레스강 SUS304가 50중량%, 구리가 50중량%로 포함된 조성을 지닌다.

제15a도는 실시예 A₁₀의 금속조직의 이차전자상을 도시한 도면이다.

제15b도는 분산된 철의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 백색부분이 철이다.

제15c도는 분산된 크롬의 X선 상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 회색부분이 크롬이다.

제15d도는 분산된 니켈의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 섬의 형상으로 점재하는 회색부분이 크롬이다.

제15e도는 용침한 구리의 특성 X선 상을 도시한 도면으로서 백색부분이 구리이다.

이들 제15a도 내지 제15e도에서 명백한 것처럼 오스테나이트계 스텐레스강 SUS304의 입자가 서로 결합해서 다공질 기재를 구성하고 이 다공질 기재의 빈 홀에 구리가 용침되고 그에 의해서 복합금속의 강고한 조직이 구성되어 있다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₁₁은 오스테나이트계 스텐레스강 SUS304가 70중량%, 구리가 30중량%로 포함된 조성을 가진다.

아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 12는 오스테나이트계 스텐레스강 SUS304가 30중량%, 구리가 70중량%로 포함된 조성을 가진다.

이상과 같이 도시 및/또는 설명한 아아크 확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₁₀내지 A₁₂의 % 도전율을 측정한 결과 실시예 A₁₀, 5~15%, 실시예 A₁₁, 4~8%, 실시예 A₁₂, 10~30% 였다.

이어서 아아크 확산부(20) 구성용 복합금속의 실시예 A₁₀내지 A₁₂의 접촉부(19) 구성용 복합금속의 실시예 C₁내지 C₃은 각각 본 발명의 제2~제10실시예의 아아크 확산부 및 접촉부와 동일한 형상으로 형성되고 접촉 전극으로서 본 발명의 제2~제10실시예의 경우와 동일한 검증이 실시됐다.

이 검증결과는 아래와 같다.

실시예 A₁₀으로 제작된 아아크 확산부와 실시예 C₁으로 제작된 접촉부로 구성된 접촉 전극을 가지는 본 발명의 제29실시예의 진공인터럽터에 대해 설명한다.

본 발명의 제30 내지 제37실시예의 접촉전극의 아아크 확산부와 접촉부는 각각 제30실시예가 실시예 A₁₁과 C₁, 제33실시예가 실시예 A₁₁과 C₂, 제34실시예가 실시예 A₁₁과 C₃, 제35실시예가 실시예 A₁₂과 C₁, 제36실시예가 실시예 A₁₂과 C₂및 제37실시예가 실시예 A₁₂과 C₃으로 제작된다.

본 발명의 제30 내지 제37실시예의 진공인터럽터의 재성능이 본 발명의 제29실시예의 진공인터럽터의 재성능과 다른 경우에는 다른점을 특기한다.

16) 대전류 차단 능력

1.2~1.5m/s의 차단속도로 JEC-181에 의거하는 12kV의 정격전압(단, 재기전압은 21kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 60KA의 전류를 차단할 수가 있었다.

또한, 3.0m/s의 차단속도로 JEC-181에 의거 gkdu 84KV의 정격전압(단, 재기전압은 143kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 50KA의 전류를 차단할 수가 있었다.

본 발명의 제29 내지 37실시예의 진공인터럽터의 대전류 차단 능력 시험의 결과를 표 5에 도시한다.

이 표 5에는 본 발명의 제29 내지 제37실시예의 접촉 전극의 아아크 확산부 및 접촉부와 동일한 치수의 아아크 확산부 및 접촉부로 형성되는 한쌍의 접촉전극을 가지는 제13 및 제14비교예의 진공인터럽터의 대전류차단능력 시험의 결과도 도시되어 있다.

제13 및 제14비교예의 접촉전극의 아아크 확산부와 접촉부는 각각 제13비교예에서는 실시예 A₁₀과 20Cu~80

합금, 및 제14비교예에서는 실시예 A₁₀과 Cu~0.5Bi 합금으로 제작되어 있다.

[표 5]

17) 절연내력

전극간 갭을 30mm로 유지해서 JEC-181의 시험법에 따라서 임펄스 내전압 시험을 실시한 결과 400kV(단, 분산 ±10kL)의 +, -의 임펄스 내전압치를 나타냈다.

또한 정격 12kV로 60KA의 대전류를 10회 차단한 후 동일한 임펄스 내전압 시험을 실시한 경우에도 동일한 내전압치를 표시했다.

또한 정격 12kV로 80kV의 전진 소전류를 통전하고 100회 연속 개폐한 후에도 동일한 임펄스 내전압 시험을 실시한 경우에 대체로 동일한 내전압치를 표시했다.

본 발명의 제29실시예의 진공인터럽터와 제13 및 제14비교예의 진공인터럽터의 임펄스 내전압 시험의 결과를 표 6에 도시한다.

[표 6]

18) 내용착성

8)항의 경우와 동일하다.

19) 후진 소전류 차단능력

JEC-181의 후진소전류 차단시험 규격에 따라서 고정 및 가동 접촉전극(24) 및 (13) 사이에 전압은 84×

, 전류치는 30A인 시험전류가 통전됐다.

차단전류치는 평균 3.9A(σ_n=0.96, n=100)였다.

본 발명의 제30, 제33 및 제36실시예에 관계하는 진공인터럽터의 차단전류치는 평균 3.7A(σ_n=1.26, n=100)였다.

본 발명의 제31, 제34 및 제37실시예에 관계하는 진공인터럽터의 차단전류치는 평균 3.9A(σ_n=1.26, n=100)였다.

20) 전진 소전류 차단능력

10)항의 경우와 동일하다.

그리고 본 발명의 제29실시예 내지 제37실시예에 관계하는 아아크 확산부 구성용 복합금속의 오스테나이트계 스텐레스강이 30중량% 미만의 경우에는 도전율이 크게 되고 와전류의 발생량이 현저하게 증대하는 한편 아아크 확산부(20)의 기계강도 및 내구성이 저하하기 때문에 아아크 확산부(20)를 두껍게 형성하지 않으면 안되었다.

다른 한편에서는 오스테나이트계 스텐레스강이 70중량%를 초과한 경우에는 차단성능이 현저하게 저하했다.

본 발명의 제29 내지 제37실시예의 진공인터럽터에 의하면 종래의 종자계인가 방식 진공인터럽터보다도 대폭으로 향상한 전류 차단 능력을 가지고 제13비교예의 진공인터럽터의 절연능력에 필적하는 크기와 절연내력을 가진다.

본 발명의 제38 내지 제40실시예에 의하면 아아크 확산부(20)는 10~90중량%의 면적 점유율로 이 아아크 확산부(20)를 측방향으로 관통한 다수의 홀을 가지는 오스테나이트계 스텐레스강의 다공 조직과 이 다공조직에 용침한 구리 또는 은으로 형성되는 복합금속으로 구성되어 있다.

이 복합금속은 5~30중량%의 도전율과 30kgf/㎟(294MPa) 이상의 인장강도와 100~180Hv의 경도를 가진다.

본 발명의 제38 내지 제40실시예의 아아크 확산부 구성용 복합금속은 아래에 기술하는 방법에 의해서 제조된다.

[제3용침법]

먼저 오스테나이트계 스텐레스강, 예컨대 SUS304 또는 SUS316으로 형성되고 외경이 0.1~10mm, 두께가 0.01~9mm인 복수개의 파이프가 비산화성 분위기중(예컨대 진공중, 수소개스중, 질소개스중 또는 알곤개스중)에서 이 오스테나이트계 스텐레스강의 융점보다 낮은 온도로 가열되고 원형단면을 가지는 다공부재로서 일체로 결속되도록 서로 접합된다.

이어서 얻어진 원형단면의 다공부재는 상기 오스테나이트계 스텐레스강, 구리 및 은의 어느 것과도 반응하지 않는 재료(예컨대 알루미나세라믹스)로 제작된 용기에 수용되고 비산화성 분위기 중에서 각 파이프 및 서로 이웃하는 파이프 사이의 중공부에 구리 또는 은이 용침된다.

냉각후에 소망하는 아아크 확산부 구성용 복합금속을 얻을 수 있었다.

[제4용침법]

제3용침법에 있어서의 파이프 대신에 면적 점유율로 10~90%의 많은 구멍을 가지는 오스테나이트계 스텐레스강판이 사용되고 제3용침법과 동일한 공정을 거쳐서 소망하는 아아크 확산부 구성용 복합금속을 얻을 수 있었다.

본 발명의 제38 내지 제40실시예에 관계하는 아아크확산부 구성용 복합금속은 5~9%의 %도전율과 30kgf/㎟(294MPa) 이상의 인장강도와 100~180Hv의 경도를 가진다.

본 발명의 제38 내지 제 40실시예의 접촉 전극의 접촉부는 본 발명의 제2 내지 제10실시예의 접촉 전극의 접촉부의 경우와 동일한 조성의 복합금속으로 제작되어 있다.

아아크확산부 구성용 복합금속의 실시예 A₁₃는 오스테나이트계 스텐레스 SUS304가 60중량%, 구리가 40중량%로 포함된 조성을 가진다.

아아크확산부(20)의 구성용 복합금속의 실시예 A₁₃과 접촉부(19) 구성용 복합금속의 상기 실시예 C₁내지 C₃은 각각 본 발명의 제2실시예에 관계하는 아아크확산부 및 접촉부와 동일한 형상으로 형성되고 접촉전극으로서 본 발명의 제2 내지 제10실시예의 경우와 동일한 검증이 실시됐다.

본 발명의 제38실시예 내지 제40실시예의 접촉 전극의 아아크확산부와 접촉부는 각각 제38실시예가 실시예 A₁₃과 C₁, 제39실시예가 실시예 A₁₃과 C₂, 및 제40실시예가 실시예 A₁₃과 C₃으로 제작된 것을 설명한다.

본 발명의 제39 및 제40실시예의 진공인터럽터의 재성능이 본 발명의 제38실시예의 진공인터럽터의 재성능과 다른 경우에는 그때마다 다른점을 특기한다.

21) 대전류 차단능력

1.2~1.5mm의 차단속도로 JEC-181에 의거한 12kV의 정격전압(단, 재기전압은 21kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 45kA의 전류를 차단할 수 있었다.

또한 3.0m/s의 차단속도로 JEC-181에 의거한 84kV의 정격전압(단, 재기전압은 143kV)으로 차단시험을 실시한 결과 진공인터럽터는 30KA의 전류를 차단할 수 있었다.

본 발명의 제38 내지 제40실시예의 진공인터럽터의 대 전류 차단 능력의 시험결과를 표 7에 도시한다.

이 표 7에는 제3 내지 제8비교예와 동일한 치수의 접촉전극을 가지는 제15 내지 제16비교예의 진공인터럽터의 대전류 차단능력 시험의 결과도 도시되어 있다.

그리고 제15 내지 제16비교예의 접촉 전극의 아아크확산부와 접촉부는 각각 제15비교예가 실시예 A₁₃과 20Cu~80

합금, 및 제15비교예가 A₁₃과 Cu~0.5 Bi 합금으로 제작되어 있다.

[표 7]

12) 절연내력

전극간 갭을 30mm로 유지해서 JEC-181의 시험법에 따라서 임펄스 내전압 시험을 실시한 결과 400kV(단, 분산 ±10kV)의 +, -의 임펄스 내전압치를 나타냈다.

또한 정격 12kV로 65KA의 대전류를 10회 차단한 후 동일한 임펄스 내전압 시험을 표시했다.

또한 정격 12kV로 80A의 전진 소전류를 통전하고 100회 연속 개폐한 후 동일한 임펄스 내전압 시험을 실시한 경우에도 대체로 동일한 내전압치를 나타냈다.

본 발명의 제38실시예와 제15 및 제16비교예의 진공인터럽터의 임펄스 내전압 시험의 결과를 표 8에 도시한다.

[표 8]

13) 내용착성

8)항의 경우와 동일하다.

24) 후진 소전류 차단능력

9)항의 경우와 동일한 시험의 결과 본 발명의 제38, 제39 및 제40실시예의 진공인터럽터는 각각 평균 3.9A(σ_n=0.96, n=100), 평균3.7A(σ_n=1.26, n=100) 및 평균 3.9A(σ_n=1.5, n=100)였다.

25) 전진 소전류 차단능력

10)항의 경우와 동일하다.

그리고 본 발명의 제38 내지 제40실시예의 아아크확산부 구성용 복합금속에 있어서 오스테나이트계 스텐레스 강판에 형성된 다수의 길이 방향의 관통홀의 면적점유율이 10% 미만의 경우에는 전류 차단능력이 현저하게 저하하고 이 홀의 면적 점유율이 90%를 초과하는 경우에는 아아크 확산부의 기계 강도 및 진공인터럽터의 절연내력이 현저하게 저하했다.

본 발명의 제38 내지 제40실시예의 진공인터럽터는 본 발명의 다른 실시예의 진공인터럽터에 비해서 특히 대전류 차단능력이 뛰어나다.

본 발명의 종자계인자 방식 진공인터럽터는 그 접촉전극의 접촉부가 20~70중량%의 구리와, 5~70중량%의 크롬과 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 제작되는 한편 접촉전극의 아아크확산부가 아래에 열거되는 재료로 제작되는 경우 대전류 차단 능력, 절연내력, 내용착성 및 후진 및 전진 소전류 차단 능력의 면에서 종래의 종자계 인가 방식 진공인터럽터 보다도 뛰어나다.

아아크확산부 구성재료로서 % 도전율 2~3%, 인장강도 49kgf/㎟(481MPa)이상 및 경도 200Hv의 오스테나이트계 스텐레스 강, 예를들면 SUS304 또는 SUS316, %도전율 약 2.5%, 인장강도 49kgf/㎟(481MPa) 이상 및 경도 190Hv의 페라이트계 스텐레스 강, 예를들면 SUS405, SUS429, SUS430F, 또는 SUS434, % 도전율 약 3.0%, 인장강도 60kgf/㎟(5881MPa) 이상 및 경도 190Hv의 말틴사이트계 스텐레스강, 예를들면 SUS403, SUS416, SUS420,SUS431 또는 SUS440C, %도전율 약 5~9%, 인장강도 30kgf/㎟(2941MPa) 이상 및 경도 100~180Hv의 복합금속으로서 아아크확산부를 길이 방향으로 관통한 면적점유율 10~90%의 복수개의 홀을 가지는 자성재료인 철, 니켈, 코발트 또는 이들의 합금재에 구리 또는 은이 용침된 것, % 도전율이 2~30%이고 5~40중량%의 철과 5~40중량%의 크롬과 1~10중량%이 몰리브덴 또는 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~30%이고, 5~40중량%이 철과 5~40중량%의 크롬과 총 1~10중량%에 달하고 둘중 하나의 금속이 적어도 0.5중량% 만큼 함유되는 몰리브덴 및 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~25%이고, 29~70중량%의 오스테나이트계 스텐레스강과 1~10중량%의 몰리브덴 또는 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~25%이고, 29~70중량%의 페라이트계 스텐레스강과 1~10중량% 몰리브덴 또는 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~30%이고, 29~70중량%의 말틴사이트계 스텐레스 강과 1~10중량%의 몰리브덴 또는 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~30%이고, 29~70중량%의 오스테나이트계 스텐레스강과 총 1~10중량%에 달하고 둘중 하나의 금속이 적어도 0.5중량% 만큼 함유되는 몰리브덴과 텅스텐 및 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, %도전율이 3~30%이고, 29~70중량%의 말틴사이트계 스텐레스강과 총 1~10중량%에 달하고 둘 중 하나의 금속이 적어도 0.5중량% 만큼 함유되는 몰리브덴 및 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속, 및 %도전율이 3~25%이고, 29~70중량%의 페라이트계 스텐레스강과 총 1~10중량%에 달하고 둘 중 하나의 금속이 적어도 0.5중량% 만큼 함유되는 몰리브덴 및 텅스텐과 나머지 부분은 구리로 형성되는 복합금속을 들 수 있다.

이상 열거한 복합금속은 제1, 제2, 제3 또는 제4용침법 또는 소결법과 대체로 동일한 방법으로 제조된다.

Claims (24)

1. 각 접촉전극이 원판형의 아아크확산부(20) 및 이 아아크확산부(20)의 아아크형상면의 중앙부에 돌설된 접촉부(19)로 구성되는 분리 가능한 한쌍의 접촉전극(13, 24)과, 상기 접촉전극(13, 24)을 포위하고 전기 절연성을 갖는 진공용기(4)와, 상기 한쌍의 접촉전극(13, 24)이 분리될때 이들 접촉전극(13, 24)간에 형성되는 아아크에 길이방향으로 자계(14, 30)를 인가하는 수단을 가지는 진공인터럽터에 있어서, 상기 한쌍의 접촉전극(13, 24)중 적어도 한쪽 접촉전극(13)의 아아크확산부(20)가 IACS로 2~30%의 %도전율을 갖는 재료로 제조되고 상기 적어도 한쪽의 접촉전극(13)의 접촉부(19)가 IACS로 20~60%의 %도전율을 갖는 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
2. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 20~70중량%의 구리, 5~40중량%의 철 및 5~40중량%의 크롬으로 형성되는 복합금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
3. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 구리, 철 및 크롬을 함유하는 재료로 구성되고, 상기 접촉부(19)가 구리, 크롬 및 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
4. 제3항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 IACS로 10~15%의 %도전율을 가지는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
5. 제3항에 있어서, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~7중량%의 크롬 및 5~7중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
6. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 30~70중량%의 구리 및 30~70중량%의 비자성 스텐레스강으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
7. 제5항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 30~70중량%의 구리 및 30~70중량%의 비자성스텐레스강으로 형성되는 복합금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
8. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 30~70중량%의 구리 및 30~70중량%의 자성스텐레스강으로 형성된 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
9. 제8항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 30~70중량%의 구리 및 30~70중량%의 페라이트계 스텐레스강으로 형성된 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
10. 제8항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 30~70중량%의 말틴사이트계 스텐레스강으로 형성된 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
11. 제8항에 있어서, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~7중량%의 크롬 및 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
12. 제9항에 있어서, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~70중량%의 크롬 및 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
13. 제10항에 있어서, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성된 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
14. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 10~90중량%의 면적점유율로 이 아아크확산부(20)를 축방향으로 관통한 복수개의 홀을 갖는 비자성스텐레스강의 조직에 구리가 용침되어 형성되는 복합금속으로 구성되고, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~70중량%의 몰리브덴 및 5~70중량%의 크롬으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
15. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 10~90중량%의 면적점유율로 이 아아크확산부(20)를 축방향으로 관통한 복수개의 홀을 갖는 자성스텐레스강의 조직에 구리 또는 은이 용침되어 형성되는 복합금속으로 구성되고, 상기 접촉부(19)가 20~70중량%의 구리, 5~70중량%의 크롬 및 5~70중량%의 몰리브덴으로 형성되는 복합금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
16. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부가 % 도전율 2~3%의 오스 테나이트계 스텐레스강으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
17. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부가 % 도전율 약 2.5%의 페라이트계 스텐레스강으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
18. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부가 % 도전율 약 3.0%의 말틴사이트계 스텐레스강으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
19. 제1항에 있어서, 상기 종자계인가수단(14), (15)이 상기한 아아크확산부(20)의 배후에 설치된 코일전극(15)과, 이 코일전극(15)과 전기적으로 접속되고 상기 아아크확산부(20)의 재료보다도 도전율이 높은 재료로 구성되고, 이 아아크확산부(20)의 배면에 기계적 및 전기적으로 접합된 코일 전극용 전기리이드부재(14)로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
20. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 a) 구리의 융점 보다 낮은 융점을 가지는 적어도 한가지의 금속에 -60 맷슈의 분말과 구리의 괴를 함께 용기안에 위치시키는 공정과, b) 비산화성 분위기에서 상기 금속분과 상기 구리의 괴를 구리의 융점보다 낮은 온도로 가열보호 유지하고 금속분말로 부터 다공질기재료를 제조하는 공정과, c) 비산화성 분위기에서 얻어진 다공질기재와 구리의 괴를 구리의 융점이상이며, 또한 다공질기재의 융점보다 낮은 온도로 가열 보호 유지하고 용융한 동을 다공질기재에 용침시키는 공정으로 제조된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
21. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 d) 구리의 융점 보다 낮은 융점을 가지는 적어도 한가지의 금속의 -60 맷슈의 분말을 용기안에 위치시키는 공정과, e) 비산화성 분위기에서 상기 금속분말을 이 금속의 융점보다 낮은 온도로 가열보호 유지하여 다공질기재를 제조하는 공정과, f) 상기한 용기내에서 얻어진 다공질기재와 구리의 괴를 함께 위치시키는 공정과, g) 비산화성 분위기에서 다공질기재와 구리의 괴를 구리의 융점이상이며 또한 다공질기재의 융점보다 낮은 온도로 가열보호 유지하고, 용융한 구리를 다공질기재에 용침시키는 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
22. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 h) 구리와 구리의 융점보다 낮은 융점을 갖는 다른 금속과의 -60 맷슈의 혼합분말을 가압형성해서 압분체를 제조하는 공정과, i) 비산화성 분위기에서 상기 압분체를 상기 다른 금속의 융점보다 낮은 온도로 소결하는 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
23. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 j)비산화성 분위기에서 구리의 융점보다 높은 융점을 갖는 금속으로 구성되고 병치된 복수개의 파이프를 이 금속의 융점보다 낮은 온도로 가열 보호유지하면서 상호 결합시켜서 다공질기재를 제조하는 공정과, k) 상기 다공질기재와 고형의 구리를 함께 위치시키는 공정과 l) 비산화성 분위기에서 다공질기재의 융점보다 낮은 온도로 가열보호 유지시켜 용융한 구리를 다공질기재에 용침시키는 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
24. 제1항에 있어서, 상기 아아크확산부(20)가 구리의 융점보다 높은 융점을 가지는 금속으로 제조되는 홀이 형성된 판과 고형의 구리재를 함께 구리의 융점이상이며 또한 홀이 형성된 판을 구성하는 금속의 융점보다 낮은 온도로 가열 보호 유지하여 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.

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