WO2020091261A1 - 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치 - Google Patents

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김형진
임우승
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송풍 기구가 구비되어 아크 차단 성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 외함; 상기 외함의 내부에 설치되고, 하부에는 원주면을 따라 통기홀이 형성되는 실린더 부재; 및 상기 실린더 부재 내부에 삽입 설치되고, 구동부로부터 힘을 전달받아 전,후진 운동하여 개방시 상기 실린더 부재 내부의 공기를 접점부로 분사하는 피스톤 부재;를 포함한다.

Description

가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치
본 발명은 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송풍 기구가 구비되어 아크 차단 성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 관한 것이다.
일반적으로 가스절연개폐장치(Gas Insulated Swichgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐할 때 또는 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.
이러한 가스절연개폐장치(GIS)는 일반적으로 고압전원으로부터 수전하는 부싱(Bushing Unit), 가스회로차단기(Gas Circuit Breaker, CB), 단로기(Disconnector Switch) 접지스위치(Earthing Switch), 가동부, 제어부 등으로 구성되어 있다.
여기서, 접지스위치(Earthing Switch)는 회로의 일부에 설치되어 보수 점검 시 수동으로 주회로를 접지하는 역할을 하며, 기기 보수나 점검시 도체에 잔류되어 있는 전류를 제거하는 기기이다.
도 1에 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조가 나타나 있다.
외함(1) 내부에 단로기/접지스위치(DS/ES)(2)와 고속 접지 스위치(HSES)(5,9,10)가 설치된 것이 나타나 있다. 외함(1)의 외부에는 구동부 혹은 조작부(3)가 마련된다.
고속 접지 스위치(고속 접지 개폐기)는 고정부와 가동부로 크게 구분된다.
외함(1) 내부에 마련되는 도체(4)에 고정부(5)가 마련된다. 고정부(5)는 고정접점(5a)과 고정접점 홀더(5b)를 포함한다(도 2 참조).
가동부는 구동부(3)에 연결되어 회전하는 가동축(6), 가동축(6)에 크랭크 연결되는 커넥터 링크(7), 외함(1)의 내부에 고정 설치되는 가동접점 홀더(8a)와 가동접점(8b), 커넥터 링크(7)에 연결되어 전,후진 운동하면서 가동접점(8b)과 고정접점(5a)을 연결 또는 분리하는 가동자(8c) 등으로 구성된다. 또한, 가동부와 접지 단자(10)를 연결하기 위한 버스바(9)가 구비된다. 버스바(9)는 가동접점 홀더(8a)와 접지 단자(10)를 연결할 수 있다.
이와 같이, 고속 접지 스위치는 고정부와 이에 접촉 또는 분리되는 가동부로 구성되어 있으며, 주로 전원 인입단에 설치되어 선로의 전류를 방전시키는데 사용된다. 고속 접지 스위치는 정전 유도 전류 개폐 성능, 전자 유도 개폐 성능, 투입 능력(E1 class 2회), 단시간 통전 성능 등을 갖추어야 한다.
종래기술에 따른 고속 접지 스위치는 개폐 속도에 따라 성능이 좌우되며, 절연 가스의 종류에 따라 속도가 빨라도 차단 실패하는 경우가 발생한다. 예를 들어, 기중(air)에서의 차단은 SF6 가스중에서의 차단보다 차단 실패 가능성이 크다.
도 2 및 도 3에는 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도가 도시되어 있다. 도 2는 개방 상태를 나타내고, 도 3은 접지 상태를 나타낸다.
종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 구동부(3)에서 전달받은 동력에 의해 가동축(6)이 회전하고, 가동축(6)에 연결된 가동자(8c)가 전,후진 운동하면서 접지 회로를 연결(투입)(가동접점과 고정접점의 연결)하거나, 접지 회로를 분리(개방)(가동접점과 고정접점의 분리)한다.
투입 상태에서, 전류는 고정접점 홀더(5b), 고정접점(5a), 가동자(8c), 가동접점(8b), 가동접점 홀더(8a), 버스바(9), 접지 단자(10)를 통해 외부 접지로 흐른다.
그런데, 종래 기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 절연 가스의 종류에 따라 차단시 아크가 지속하는 시간(arcing time)이 길어지면서 차단 실패가 발생하기도 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 송풍 기구가 구비되어 아크 차단 성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 외함; 상기 외함의 내부에 설치되고, 하부에는 원주면을 따라 통기홀이 형성되는 실린더 부재; 및 상기 실린더 부재 내부에 삽입 설치되고, 구동부로부터 힘을 전달받아 전,후진 운동하여 개방시 상기 실린더 부재 내부의 공기를 접점부로 분사하는 피스톤 부재;를 포함한다.
또한, 상기 실린더 부재의 하면에는 길이 방향을 따라 상기 피스톤 부재가 이동할 수 있는 실린더홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 실린더 부재의 하부에는 원주면을 따라 통기홀이 복수 개 형성될 수 있다.
또한, 상기 피스톤 부재에는 중간부에 횡방향 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 피스톤 부재에는 상기 횡방향 홀로부터 하단부에 이르는 종방향 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 피스톤 부재의 중간부에는 고정판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 고정판은 상기 횡방향 홀의 하부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 고정판에는 복수 개의 판 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정판의 상부에 상기 피스톤 부재를 따라 슬라이딩 운동 가능하게 유동판이 배치될 수 있다.
또한, 상기 유동판의 외경은 고정판의 외경보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 유동판의 외경은 상기 유동판이 상기 고정판에 접촉되었을 때 상기 판 관통홀을 완전히 덮을 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유동판의 중앙부 홀에는 소정 높이의 가이드부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 실린더 부재와 피스톤 부재의 길이 방향은 수평 방향 이외의 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 의하면 개방시 고정부에 바람을 불어주는 송풍 기구가 구비되어 아크가 신속하게 소호되는 효과가 있다. 이에 따라, 절연 가스의 종류에 무관하게 아크 차단 성능이 확보된다.
여기서, 송풍 기구에 적용되는 피스톤 부재는 가동자에 일체로 형성되어 부품이나 점유공간의 특별한 증대 없이 아크 차단 성능이 향상된다.
또한, 송풍 기구는 고정판, 상기 고정판에 이격 가능하게 배치되는 유동판, 고정판 및 실린더 부재에 형성되는 공기 유동 홀에 의해 고정부에 분출하는 공기의 유동을 확보하면서도 가동자 역할을 하는 피스톤 부재의 이동 속도 저하는 방지한다.
도 1은 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용 상태를 나타낸다. 도 2는 개방 상태를 나타내고, 도 3은 투입(접지) 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다.
도 5는 도 4에서 고속 접지 스위치의 송풍 기구의 절개도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도이다. 각각, 도 6은 개방 상태, 도 7은 투입 작동 상태, 도 8은 투입 상태, 도 9는 개방 작동 상태를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도를 나타낸다. 각각, 투입 상태 및 개방 상태를 나타낸다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용도를 나타낸다. 각각, 투입 상태 및 개방 상태를 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
(제 1 실시예)
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치는 외함(10); 상기 외함(10)의 일부에 설치되는 가동축(17); 상기 가동축(17)에 이격 설치되는 실린더 부재(30); 상기 실린더 부재(30) 내부에 삽입 설치되고, 상기 가동축(17)에 연결되어 전,후진 운동하여 상기 실린더 부재(30) 내부의 공기를 접점부로 분사하는 피스톤 부재(20);를 포함하여 구성된다.
외함(enclosure, tank)(10)은 상자형으로 형성되어 단로기(Disconnect Switch)나 접지스위치(Earthng Switch) 등을 수용할 수 있다. 외함(10)은 상,하,좌,우,전,후 부분 중에서 어느 하나 이상이 개방될 수 있다. 외함(10)은 가스절연개폐장치를 구성하는 전체 외함의 일부일 수 있다. 외함(10)은 가스절연개폐장치를 구성하는 전체 외함의 여러 구획 중에서 어느 하나의 구획일 수 있다. 외함(10)은 도체 연결부(소켓)를 제외하고는 외부와 절연을 유지하도록 폐쇄적으로 제작될 수 있다.
외함(10)에서 개방된 부분에는 스페이서(11,12,13)가 각각 결합된다. 스페이서(11,12,13)는 외함(10)의 경계를 구분하고, 삽입되는(관통하는) 도체를 지지하는 역할을 한다.
외함(10) 내부에 도체(14,15)가 복수 개 설치된다. 도체(14,15)는 회로의 일부를 구성하거나 회로의 일부에 연결된다. 도체(14,15)는 스페이서(11,12,13)에 결합되어 지지된다. 도체(14,15)는 제1 스페이서(11)에 연결되는 제1 도체(14)와 제2 스페이서(12)에 연결되는 제2 도체(15)를 포함할 수 있다. 각 도체는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 3상 회로의 경우 각 도체(14,15)는 각각 세 쌍으로 구비될 수 있다.
제1 도체(14)와 제2 도체(15) 사이에 단로기/접지스위치(DS/ES)(16)가 구비된다.
외함(10)의 내부에 고속 접지 스위치가 구비된다. 고속 접지 스위치는 고정부(40)와 가동부(50)를 포함한다.
제1 도체(14)에 고속 접지스위치의 고정부(40)가 설치된다. 고속 접지스위치의 고정부(40)는 고정접점 홀더(41), 고정접점(42), 고정부 실드(43)를 포함한다(도 6 참조). 여기서, 고정접점(42)은 원형으로(방사상으로) 배열되는 복수 개의 칩으로 구성될 수 있다.
제1 도체(14)에 이격하여 가동부(50)가 설치된다. 가동부(50)는 가동축(17), 가동자 역할을 하는 피스톤 부재(20), 가동부 홀더(51), 가동접점(52)을 포함한다.
구동부(미도시)가 외함(10)의 외부에 구비된다. 구동부는 고속 접지 스위치를 작동시키기 위한 구동력을 제공한다.
외함(10)에 가동축(17)이 관통 설치된다. 가동축(17)은 상기 구동부에 연결된다. 가동축(17)은 구동부에서 전달되는 동력에 의해 회전한다. 여기서, 가동축(17)에는 제1 크랭크 레버(18)가 구비된다.
제1 크랭크 레버(18)에는 링크(19)가 연결된다. 링크(19)는 일단이 제1 크랭크 레버(18)에 연결되고, 타단이 피스톤 부재(20)에 연결된다. 링크(19)는 가동축(17)의 운동을 피스톤 부재(20)에 전달한다. 가동축(17)의 회전 운동은 제1 크랭크 레버(18) 및 링크(19)에 의해 피스톤 부재(20)의 직선운동으로 전환된다.
링크(19)에 피스톤 부재(20)가 연결된다. 피스톤 부재(20)는 전,후진 운동(상하 운동)한다. 피스톤 부재(20)는 바 형태의 도체로 구성된다.
외함(10)에 접지 단자(45)가 설치된다. 접지 단자(45)는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu) 등의 전기전도성이 우수한 재료로 제작될 수 있다. 접지 단자(45)는 외함(10)을 관통하여 삽입 설치된다. 즉, 접지 단자(45)의 내측단은 외함(10)의 내부에 배치되고, 접지 단자(45)의 외측단은 외함(10)의 외부에 배치된다. 접지 단자(45)는 접지 부싱(earth bushing)이라고도 한다. 접지 단자(45) 중에서 외함(10)의 외부에 노출되는 부분은 절연부재에 의해 보호될 수 있다. 접지 단자(45)의 외측은 외부 접지 단자(미도시)에 연결된다.
접지 단자(45)와 피스톤 부재(20)를 연결하는 버스바(46)가 마련된다.
버스바(46)의 일단부는 접지 단자(45)의 내측단에 연결되고, 버스바(46)의 타단부는 가동부 홀더(51)에 연결된다.
가동부(50)를 지지하기 위하여 지지부재(55)가 마련된다. 지지부재(55)는 외함(10)의 내부에 고정 설치된다.
가동부 홀더(51)는 지지부재(55)에 설치된다. 지지부재(55)에 가동부 홀더(51)가 관통 설치된다. 가동부 홀더(51)의 상단부에는 버스바(46)가 연결된다. 가동부 홀더(51)의 하단부에는 가동접점(52)이 구비된다. 가동접점(52)은 원형으로(방사상으로) 배열되는 복수 개의 칩으로 구성될 수 있다. 가동부 홀더(51)와 피스톤 부재(20) 사이에는 제1 웨어링(53)이 마련된다.
피스톤 부재(20)가 하방으로 이동하여 고정부(40)에 접촉하면, 제1 도체(14)에 잔류하는 전류는 고정부(40), 피스톤 부재(20), 가동접점(52), 가동부 홀더(51), 버스바(46), 접지 단자(45)를 거쳐 외부로 방출된다.
송풍 기구는 가동축(17)(이외에 구동부로부터 피스톤 부재에 힘을 전달하는 기구가 적용될 수 있다), 피스톤 부재(20), 실린더 부재(30), 고정판(60), 유동판(70)을 포함한다. 도 4 내지 도 6을 주로 참조한다.
지지부재(55)의 하부에 실린더 부재(30)가 설치된다. 실린더 부재(30)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 실린더 부재(30)에는 피스톤 부재(20)가 삽입되어 이동하는 공간을 제공한다. 피스톤 부재(20)는 실린더 부재(30)를 길이 방향으로 관통하여 직선 운동한다.
실린더 부재(30)의 상면은 개방되어 개방부(31)가 형성된다. 이 개방부(31)를 통해 피스톤 부재(20), 가동접점(52), 가동부 홀더(51), 고정판(60), 유동판(70) 등이 삽입 설치된다.
실린더 부재(30)의 하면에는 길이 방향(종방향)을 따라 피스톤 부재(20)가 이동(출입)할 수 있는 실린더홀(32)이 형성된다. 이때, 실린더홀(32)에는 제2 웨어링(35)이 구비될 수 있다. 피스톤 부재(20)는 제2 웨어링(35)에 의해 마찰을 줄이면서 실린더홀(32)을 통해 슬라이딩 운동한다.
실린더 부재(30)의 하부에는 원주면을 따라 방사상으로 통기홀(33)이 복수 개 형성된다. 통기홀(33)을 통해 실린더 부재(30) 외부의 공기가 실린더 부재(30)의 내부로 유입되거나 실린더 부재(30) 내부의 공기가 실린더 부재(30)의 외부로 유출된다.
피스톤 부재(20)는 원형 바 형태로 형성된다. 피스톤 부재(20)는 제1 크랭크 레버(18) 및 링크(19)를 통해 가동축(17)에 연결되어 전후진 운동한다. 피스톤 부재(20)는 고정판(60)과 유동판(70)을 이동시켜 공기를 송출시키는 동력을 제공한다. 또한, 피스톤 부재(20)는 가동접점(52)과 고정접점(42)을 연결할 수 있는 가동자 역할도 한다. 즉, 피스톤 부재(20)는 가동자에 일체로 형성된다.
피스톤 부재(20)에는 중간부에 횡방향 홀(lateral hole)(21)이 형성된다. 이에 따라, 실린더 부재(30) 내부에서 공기는 횡방향 홀(21)을 따라 이동할 수 있다. 여기서, 횡방향 홀(21)은 고정판(60)의 상부에 형성된다.
피스톤 부재(20)에는 상기 횡방향 홀(21)로부터 하단부에 이르는 종방향 홀(longitudinal hole)(22)이 형성된다. 이에 따라, 실린더 부재(30) 내부의 공기는 횡방향 홀(21) 및 종방향 홀(22)을 따라 실린더 부재(30)의 외부로 유출될 수 있다. 즉, 횡방향 홀(21)과 종방향 홀(22)은 공기의 유동 경로가 된다.
피스톤 부재(20)에는 고정판(60)이 설치된다. 고정판(60)은 피스톤 부재(20) 중간부에 설치된다. 고정판(60)의 장착을 용이하게 하기 위해 피스톤 부재(20)의 중간부는 단차 형성될 수 있다. 고정판(60)은 횡방향 홀(21)의 하부에 형성된다. 이에 따라, 고정판(60)이 상방으로 이동하면 실린더 부재(30) 내부에서 고정판(60)의 상부에 있던 공기가 횡방향 홀(21) 및 종방향 홀(22)을 통해 실린더 부재(30)의 외부(하부)로 유출된다.
고정판(60)은 실린더 부재(30) 내부에 구비되므로 피스톤 부재(20)가 종방향으로 직선 운동하는 경우 실린더 부재(30) 내부의 공기를 밀어 상부 또는 하부 방향으로 이동시키게 된다.
고정판(60)에는 복수 개의 판 관통홀(61)이 형성된다. 판 관통홀(61)은 실린더 부재(30)의 종방향을 따라 형성된다. 따라서, 피스톤 부재(20)가 종방향을 따라 직선 이동하는 경우 공기는 판 관통홀(61)을 따라 빠져나갈 수 있다.
고정판(60)의 외경은 실린더 부재(30) 내경에 근접하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 고정판(60)의 외주면을 따라 둘레홈(미부호)이 형성되고, 이 둘레홈에는 제3 웨어링(65)이 구비된다. 제3 웨어링(65)에 의해 고정판(60)은 실린더 부재(30) 내측면을 따라 원활하게 슬라이딩 이동한다.
고정판(60)의 상부에 유동판(70)이 배치된다. 유동판(70)은 고리(디스크) 형태의 판상으로 형성될 수 있다. 유동판(70)의 외경은 고정판(60)의 외경보다 작게 형성된다. 이에 따라, 유동판(70)은 실린더 부재(30)의 내측면과 마찰 없이 자유로이 이동 가능하다.
또한, 유동판(70)의 외경은 유동판(70)이 고정판(60)에 접촉되었을 때, 판 관통홀(61)을 완전히 덮을 수 있는 크기로 형성된다. 이에 따라, 피스톤 부재(20)가 하강할 때는 판 관통홀(61)을 통해 흐르는 공기의 압력에 의해 유동판(70)이 고정판(60)으로부터 이격될 수 있고, 피스톤 부재(20)가 상승할 때는 유동판(70)이 판 관통홀(61)을 폐쇄시킨 상태로 고정판(60)과 함께 이동한다.
유동판(70)은 중앙부 홀(미부호)이 형성되어 피스톤 부재(20)가 관통 설치된다. 유동판(70)은 피스톤 부재(20)를 따라 슬라이딩 이동한다.
유동판(70)의 중앙부 홀의 둘레를 따라 가이드부(71)가 형성된다. 가이드부(71)는 소정 높이의 벽으로 형성된다. 가이드부(71)는 유동판(70)이 피스톤 부재(20)를 따라 원활하게 슬라이딩 운동할 수 있도록 안내한다.
유동판(70)은 고정판(60)의 상부에 설치되어 자중에 의해 고정판(60)과 함께 상하 운동한다. 고정판(60)이 상방으로 이동하는 경우, 유동판(70)은 고정판(60)에 밀려 고정판(60)에 접한 채로 이동한다. 고정판(60)이 하방으로 이동하는 경우, 유동판(70)은 고정판(60)의 판 관통홀(61)을 통해 흐르는 공기의 압력에 의해 고정판(60)으로부터 소정 거리 이격된 상태로 하방으로 이동하게 된다. 고정판(60)의 이동이 멈추는 경우 공기에 의한 압력도 없으므로 유동판(70)은 고정판(60)에 접하게 된다.
전술한 실린더 부재(30)와 피스톤 부재(20)의 길이 방향(작동 방향)은 수평 방향 이외의 방향으로 형성된다. 바람직하게는 실린더 부재(30)와 피스톤 부재(20)의 길이 방향은 수직 방향으로 형성된다. 이에 따라, 투입 작용 혹은 개방 작용 완료시 즉 공기압의 작용이 없는 경우 유동판(70)은 고정판(60)에 접하여 판 관통홀(61)을 폐쇄한 상태에 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치의 작용을 살펴보기로 한다.
먼저, 투입 작용을 살펴보기로 한다.
도 6은 개방 상태를 나타낸다. 가동자의 역할을 하는 피스톤 부재(20)는 가동축(17)에 의해 상방으로 이동한 상태에 있으므로 피스톤 부재(20)는 고정접점(42)으로부터 분리된 상태에 있다. 즉, 가동접점(52)과 고정접점(42)의 연결은 분리되어 접지 회로는 개방된 상태에 있다.
피스톤 부재(20)의 하단부는 실린더 부재(30)의 실린더홀(32)의 위치에 놓이고 고정판(60)은 실린더 부재(30)의 상부에 놓인 상태에 있다. 유동판(70)은 고정판(60)의 상부에 접한 상태에 있다.
도 7은 투입 진행 상태를 나타낸다. 가동축(17)이 회전하여 피스톤 부재(20)는 하방으로 이동한다. 피스톤 부재(20)와 함께 고정판(60)이 하방으로 이동하면서 고정판(60) 하부의 공기는 통기홀(33)을 통해 실린더 부재(30)의 외부로 빠져나간다. 또한, 고정판(60) 하부의 공기는 판 관통홀(61)을 통해 상방으로 상방으로 이동하여 유동판(70)을 밀어올리는 힘으로 작용한다. 따라서, 유동판(70)은 고정판(60)으로부터 소정 거리 이격한 상태로 하방으로 이동하게 된다. 이와 같이 피스톤 부재(20)는 하방으로 이동할 때, 즉 투입시에 실린더 부재(30) 내부의 공기 중에서 고정판(60) 하부의 공기는 실린더홀(32) 및 판 관통홀(61)에 의해 빠져나가므로 피스톤 부재(20)에 작용하는 반작용은 최소화된다.
도 8은 투입 완료 상태를 나타낸다. 피스톤 부재(20)의 하단부는 고정접점(42)에 접하여 접지 회로는 연결 상태에 놓인다. 고정판(60)의 이동은 정지하여 유동판(70)은 고정판(60)의 상부에 접한 상태가 된다. 여기서, 고정판(60)의 위치는 실린더 부재(30)의 하단부에 가깝게 놓이지만, 실린더홀(32)의 위치보다는 상부에 놓인다.
다음으로, 개방 작용을 살펴보기로 한다.
도 8은 투입 상태를 나타낸다. 접지 회로는 연결된 상태에 있다. 유동판(70)은 고정판(60)의 상부에 접한 상태에 놓여 있다. 고정판(60)은 실린더 부재(30)의 하단부에 가깝게 그러나 실린더홀(32)의 위치보다는 상부에 배치되어 있다.
도 9는 개방 진행 상태를 나타낸다. 가동축(17)이 역방향으로 회전하여 피스톤 부재(20)는 상방으로 이동한다. 피스톤 부재(20)와 함께 고정판(60)이 상방으로 이동한다. 유동판(70)은 고정판(60)의 상부에 접한 상태에 있으므로, 고정판(60)의 판 관통홀(61)은 폐쇄된다. 따라서, 고정판(60) 및 유동판(70) 상부의 공기는 피스톤 부재(20)의 횡방향 홀(21) 및 종방향 홀(22)을 통해 실린더 부재(30)의 외부(하부)로 빠져나간다. 즉, 실린더 부재(30) 내부의 공기가 피스톤 부재(20)의 하부로 송출되면서 접점부, 특히 고정부(40)에 바람을 불어넣게 된다. 이에 따라, 피스톤 부재(20)와 고정접점(42)의 분리로 발생하는 아크를 소호하게 된다. 아크 차단 성능이 향상된다.
한편, 실린더홀(32)을 통해 실린더 부재(30) 외부의 공기가 실린더 부재(30) 내부로 유입되면서 고정판(60) 하부의 감압을 방지한다. 이에 따라, 피스톤 부재(20)의 이동 속도 저하를 방지한다.
개방 작용이 완료되는 경우 도 6과 같은 개방 완료 상태가 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치에 의하면 개방시 고정부에 바람을 불어주는 송풍 기구가 구비되어 아크가 신속하게 소호되는 효과가 있다. 이에 따라, 절연 가스의 종류에 무관하게 아크 차단 성능이 확보된다.
여기서, 송풍 기구에 적용되는 피스톤 부재는 가동자에 일체로 형성되어 부품이나 점유공간의 특별한 증대 없이 아크 차단 성능이 향상된다.
또한, 송풍 기구에는 고정판, 상기 고정판에 이격 가능하게 배치되는 유동판, 고정판 및 실린더 부재에 형성되는 공기 유동 홀에 의해 고정부에 분출하는 공기의 유동을 확보하면서도 가동자 역할을 하는 피스톤 부재의 이동 속도 저하는 방지한다.
(제2 실시예)
도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치를 설명하기로 한다.
이 실시예가 이전 실시예와 특히 다른 점은 피스톤 부재(160)가 가동자(120)와 별개로 구성된다는 점이다.
고정부 홀드(141), 고정접점(142), 고정부 실드(143)을 포함하는 고정부(140)가 제1 도체(114)에 설치된다.
가동부 홀드(151), 가동접점(152), 가동부 실드(153)을 포함하는 가동부(150)가 제1 지지부재(155)에 설치된다. 가동부(150)는 고정부(140)에 이격된 상태로 설치된다.
버스바(146)가 외함(110)에 설치된 접지 단자(접지 부싱)(145) 및 가동부 홀드(141)에 연결된다.
가동자(120)가 제1 크랭크 레버(117)를 거쳐 가동축(116)에 연결된다. 가동자(120)는 가동부(150)를 관통하여 설치된다. 가동자(120)는 가동축(116)의 회전에 의해 가동부(150)와 고정부(140)를 연결 또는 분리함으로써 접지 회로를 연결 또는 분리시킨다.
실린더 부재(130)가 제2 지지부재(156)(또는 제1 지지부재의 타부)에 설치된다. 실린더 부재(130)는 가동자(120)로부터 소정 거리 이격된 곳에 설치된다. 실린더 부재(130)의 하부에는 분사홀(131)이 형성된다. 분사홀(131)은 고정부(140)가 설치된 방향을 향하여 형성된다.
피스톤 부재(160)가 실린더 부재(130)에 삽입 설치된다. 피스톤 부재(160)는 가동축(116)에 설치되는 제2 크랭크 레버(118)에 연결되는 피스톤 로드(161)와 피스톤 로드(161)의 하단부에 결합되어 실린더 부재(130)의 내부에서 슬라이딩 운동하는 피스톤 판(162)을 포함한다.
제2 크랭크 레버(118)는 제1 크랭크 레버(117)의 반대 방향으로 돌출하여, 가동자(120)와 피스톤 부재(160)의 이동 방향은 서로 반대가 된다. 즉, 가동축(116)이 시계 방향으로 회전하는 경우, 가동자(120)는 하방으로 움직이고, 피스톤 부재(160)는 상방으로 움직인다. 이와 반대로, 가동축(116)이 반시계 방향으로 회전하는 경우, 가동자(120)는 상방으로 움직이고, 피스톤 부재(160)는 하방으로 움직인다.
이 실시예에서 개방 작용을 살펴보면 다음과 같다.
도 10과 같은 투입 상태에서 가동축(116)이 반시계 방향으로 회전하여 가동자(120)가 상방으로 이동하면 가동자(120)는 고정부(140)로부터 분리된다. 이에 따라, 접지 회로는 개방된다. 이때, 피스톤 부재(160)는 하방으로 이동하여 실린더 부재(130) 내부의 공기는 분사홀(131)을 통해 고정부(140)에 분사된다. 고정부(140)와 가동자(120) 사이에서 발생하는 아크는 분사홀(131)을 통해 분사되는 공기에 의해 소호된다.
(제3 실시예)
도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치를 설명하기로 한다.
이 실시예가 제1 실시예와 다른 점은 피스톤 부재(220)가 주회로인 제1 도체(214)에 연결되고, 고정부(240)가 접지 단자(245)에 연결된다는 점이다. 피스톤 부재(220), 실린더 부재(30)의 구성은 제1 실시예와 거의 동일하다.
피스톤 부재(가동자)(220)는 가동축(217)의 회전에 따라 가동부(250)와 고정부(240)를 연결 또는 분리하여 접지 회로를 연결 또는 분리시킨다.
고정판(260) 및 유동판(270)은 제1 실시예와 동일하게 피스톤 부재(220)에 설치된다.
이 실시예에서의 투입 및 개방 작용은 제1 실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 개방 작용시 피스톤 부재(160)에서 송출되는 공기에 의해 고정부(240)에 발생하는 아크가 소호된다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 외함;
    상기 외함의 내부에 설치되고, 하부에는 원주면을 따라 통기홀이 형성되는 실린더 부재; 및
    상기 실린더 부재 내부에 삽입 설치되고, 구동부로부터 힘을 전달받아 전,후진 운동하여 개방시 상기 실린더 부재 내부의 공기를 접점부로 분사하는 피스톤 부재;를 포함하는 가스절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 부재의 하면에는 길이 방향을 따라 상기 피스톤 부재가 이동할 수 있는 실린더홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 부재에는 중간부에 횡방향 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 피스톤 부재에는 상기 횡방향 홀로부터 하단부에 이르는 종방향 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피스톤 부재의 중간부에는 고정판이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고정판은 상기 횡방향 홀의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 고정판에는 복수 개의 판 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고정판의 상부에 상기 피스톤 부재를 따라 슬라이딩 운동 가능하게 유동판이 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유동판의 외경은 상기 고정판의 외경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유동판의 외경은 상기 유동판이 상기 고정판에 접촉되었을 때 상기 판 관통홀을 완전히 덮을 수 있는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 유동판의 중앙부 홀에는 소정 높이의 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 실린더 부재와 피스톤 부재의 길이 방향은 수평 방향 이외의 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치의 고속 접지 스위치.
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