WO2020204388A1 - 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체 - Google Patents

직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체 Download PDF

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WO2020204388A1
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arc guide
circuit breaker
air circuit
side plate
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김일현
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엘에스일렉트릭(주)
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    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker.
  • an air circuit breaker In general, an air circuit breaker (ACB) is installed on a low-voltage distribution line and uses air as an extinguishing medium to conduct transmission, switching, and stopping of low-voltage system power, as well as overcurrent, short circuit, and ground fault accidents. It is a device that protects life and load by blocking the circuit when abnormal current such as, etc. occurs.
  • the DC air circuit breaker includes a circuit breaker internal extinguishing unit and a energizing unit.
  • the mechanical part of the product is operated by the relay to separate the fixed contact and the movable contact.
  • an arc occurs at the same time as the fixed contact and the movable contact are separated.
  • the arc generated accordingly is cooled and extinguished by moving from the fixed contact and the movable contact to the cooling plate by the Lorentz force (arc magnetic field driving force) generated orthogonally by the arc current and the magnetic flux density.
  • the arc guide is coupled to the arc chute assay, and the arc guide plays a role of inducing the arc to the center of the cooling plate so that the arc extinguishing occurs quickly.
  • An aspect of the present invention is to provide an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker capable of generating an arc magnetic field driving force by a magnetic field of a magnet and rapidly discharging the arc to the extinguishing unit through this.
  • Another aspect of the present invention is to provide an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker capable of preventing reverse flow of the arc by magnetizing the magnet to have different poles in the vertical direction where the arc guide is located at the bottom of the grid in the arc shoot assay.
  • Another aspect of the present invention is to provide an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker capable of maximizing an arc magnetic field driving force by maximizing the magnetic field size of a magnet inserted into an arc guide.
  • Another aspect of the present invention is to provide an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker capable of simultaneously securing small current blocking performance while shortening the arc duration.
  • the extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker includes a plurality of grids, a side plate coupled to both sides of the plurality of grids so that a plurality of the grids are spaced apart from each other, and the side plate and the plurality of An exhaust cover positioned above the grid of, an arc guide coupled to the side plate so as to be positioned below the plurality of grids, and a magnet coupled to the arc guide, wherein the magnet includes the plurality of grids and the arc guide.
  • Different poles are magnetized based on the top/bottom arrangement direction.
  • a magnet insertion groove in which the magnet is seated is formed in the arc guide, the magnet extends in a loading direction of the grid, and the magnet insertion groove is loaded on the grid. Can extend in any direction.
  • a side plate fixing part may be formed in the magnet insertion groove, and an arc guide fixing part corresponding to the side plate fixing part may be formed in the side plate.
  • the side plate fixing part and the arc guide fixing part may be formed of through holes.
  • the magnet is formed to extend in a longitudinal direction of the arc guide, a mounting hole corresponding to the through hole is formed, the arc guide fixing part, the mounting hole, and Further comprising a fixing member for coupling the side plate fixing portion, the magnet is seated in the magnet insertion groove by the fixing member, the arc guide is fixed to the side plate.
  • the magnet may have an S pole magnetized on the upper side and an N pole magnetized on the lower side.
  • the plate portion in which the magnet insertion groove of the arc guide is formed has a width of one side greater than that of the other side, and the magnet insertion groove has a width of one side greater than the width of the other side. It is formed, and the magnet coupled to the magnet insertion hole may have a width of one side being wider than that of the other side.
  • the magnet is made of a plurality, and a side plate fixing portion formed between the magnet insertion groove and a plurality of magnet insertion grooves in which the magnet is seated is formed in the arc guide, the The side plate is provided with an arc guide fixing portion corresponding to the side plate fixing portion.
  • the side plate fixing part and the arc guide fixing part may be formed of through holes.
  • the magnet may have an S pole magnetized on the upper side and an N pole magnetized on the lower side.
  • the arc guide is formed to extend from one side to the other in a longitudinal direction and to extend downward from one side
  • the magnet insertion groove includes one arc guide.
  • a first magnet insertion groove extending in a downward direction and a second magnet insertion groove extending from one side of the arc guide to the other are formed on the side, and the magnet corresponds to the first magnet insertion groove 2410a.
  • the grid has a downward slope formed so that the lower portion extends from the center toward both ends, and the arc guide further comprises a guide plate portion composed of an upward slope corresponding to the downward slope. Can be formed.
  • the arc magnetic field driving force is generated by the magnetic field of the magnet, and through this, the arc can be quickly discharged to the extinguishing unit.
  • the arc guide is located at the bottom of the grid in the arcshoot assay.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arc guide in the extinguishing unit structure shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a magnet in the extinguishing unit structure shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing an arc guide in the extinguishing unit structure shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing a magnet in the extinguishing unit structure shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing a DC air circuit breaker equipped with an extinguishing unit structure according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic first state diagram of the extinguishing unit structure according to the first embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a schematic second state diagram of use of the extinguishing unit structure according to the first embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 is a schematic first use state diagram of the extinguishing unit structure according to the second embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a schematic second state diagram of use of the extinguishing unit structure according to the second embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker according to a first embodiment of the present invention
  • the extinguishing unit structure 1000 secures a small current blocking performance in a DC air circuit breaker used in various DC blocking facilities including solar power generation facilities.
  • the extinguishing part structure 1000 includes a side plate 1100, a grid 1200, an exhaust cover 1300, an arc guide 1400, and a magnet 1500.
  • the grid 1200 is a cooling plate for dividing and cooling the incoming arc, and the grid 1200 is in a state in which a plurality of side plates 1100 located on both sides of the exhaust cover 1300 are spaced apart. Is loaded.
  • fixing protrusions 1210 are formed at both ends of the grid 1200, and through holes 1110 corresponding to the fixing protrusions 1210 are formed in the side plate 1100.
  • the grid 1200 has downward inclined portions 1220 so that the lower portion extends from the center toward both ends.
  • An exhaust cover 1300 is coupled to an upper portion of the side plate 1100, and an arc guide 1400 is coupled to a lower portion of the side plate 1100.
  • an arc guide fixing part 1120 and an exhaust cover coupling part 1130 are formed on the side plate 1100.
  • the exhaust cover 1300 is positioned above the side plate 1100 and a plurality of grids.
  • the exhaust cover 1300 is provided with a side plate coupling portion 1310 corresponding to the exhaust cover coupling portion 1130 of the side plate.
  • FIG. 1 shows that the side plate coupling portion 1310 is formed as a protrusion, and the exhaust cover coupling portion 1130 is formed as a through portion.
  • the arc guide 1400 is fixed to the side plate so as to be located under the plurality of grids 1200.
  • a magnet insertion groove 1410, a guide plate portion 1420, and a side plate fixing portion 1430 are formed in the arc guide 1400.
  • the magnet insertion groove 1410 has a shape corresponding to the magnet 1500.
  • the magnet insertion groove 1410 extends in the stacking direction of the grid 1200, and the guide plate portion 1420 extends toward the grid 1200.
  • a side plate fixing part 1430 may be formed in the magnet insertion groove 1410.
  • the guide plate portion 1420 may be formed of an upward inclined portion corresponding to the downward inclined portion 1220 of the grid 1200.
  • the side plate fixing part 1430 is for fixing the arc guide 1400 to the side plate 1100 and corresponds to the arc guide fixing part 1120.
  • the arc guide fixing part 1120 and the side plate fixing part 1430 may be formed of through holes.
  • the magnet 1500 is formed to extend in the longitudinal direction of the arc guide 1400, which is the loading direction of the grid, and is perpendicular to the extension direction, that is, in the upper/lower direction based on the arrangement direction of the grid 1200 and the arc guide 1400. Different poles are magnetized.
  • the S pole is magnetized with the first pole 1500a on the upper side
  • the N pole is magnetized with the second pole 1500b on the bottom.
  • the magnetic field driving force is increased to the maximum, thereby enabling rapid cooling and extinguishing of the arc.
  • a mounting hole 1510 is formed in the magnet 1500.
  • the mounting hole 1510 is formed to correspond to the side plate fixing part made of a through hole and the arc guide fixing part.
  • the arc guide 1400 may be formed in a plate portion in which the magnet insertion groove 1410 is formed, and the width of one side may be larger than the width of the other side. This takes into account the overall structure of the extinguishing unit structure 1000 mounted on the circuit breaker.
  • the magnet insertion groove 1410 corresponds to the above-described structure so that the width of one side is larger than the width of the other side.
  • the magnet 1500 coupled to the magnet insertion hole 1410 is also formed with a width of one side wider than that of the other side.
  • the extinguishing part structure 1000 further includes a fixing member 1600, and the fixing member 1600 couples the arc guide fixing part 1120, the mounting hole 1510, and the side plate fixing part 1430. Accordingly, the arc guide can be fixed to the side plate while the magnet is coupled to the arc guide.
  • the fixing member 1600 may have an insulating layer 1610 such as silicon formed on the outer periphery.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an extinguishing unit structure for a DC air circuit breaker according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic view showing an arc guide in the extinguishing unit structure shown in FIG. 4.
  • Fig. 6 is a configuration diagram schematically showing a magnet in the extinguishing unit structure shown in Fig. 4.
  • the extinguishing part structure 2000 differs from the extinguishing part structure 1000 shown in FIGS. 1 to 3 in that only the magnet and the magnet insertion groove 1410 for accommodating the magnet are different.
  • the extinguishing part structure 2000 includes a side plate 2100, a grid 2200, an exhaust cover 2300, an arc guide 2400, and magnets 2500a and 2500b.
  • the magnet includes a first magnet 2500a and a second magnet 2500b.
  • the side plate 2100, the grid 2200, and the exhaust cover 2300 are the same as the side plate 1100, the grid 2200 and the exhaust cover 2300 of the extinguishing unit structure 1000 according to the first embodiment described above. As described above, detailed descriptions are omitted.
  • the arc guide 2400 has a magnet insertion groove 2410, a guide plate portion 2420, and a side plate fixing portion 2430 formed therein.
  • the magnet insertion groove 2410 has a first magnet insertion groove 2410a into which the first magnet 2500a is inserted and a second magnet insertion groove 2410b into which the second magnet 2500b is inserted.
  • first magnet insertion groove 2410a and the second magnet insertion groove 2410b are formed in a region where the side plate fixing portion 2430 is not formed.
  • the arc guide 2400 is formed to extend in a longitudinal direction from one side to the other and to extend downwardly from one side. Accordingly, the arc guide 2400 has a first magnet insertion groove 2410a extending downwardly at one side and a second magnet insertion groove 2410b extending from one side to the other side.
  • the first magnet 2500a is formed to extend downwardly to correspond to the first magnet insertion groove 2410a
  • the second magnet 2500b is formed to extend in the longitudinal direction to correspond to the second magnet insertion groove 2410b. do.
  • the first magnet (2500a) and the second magnet (2500b) are perpendicular to the extending direction of the arc guide (2400), that is, different poles up and down based on the arrangement direction of the grid (2200) and the arc guide (2400). Is magnetized.
  • the S pole is magnetized as first poles 2500a' and 2500b' at the top
  • the N pole is magnetized as second poles 2500a” and 2500b” at the bottom.
  • the arc guide 2400 is fixed to the side plate 2100 by being coupled to the top 2120 and the side plate fixing part 2430.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing a DC air circuit breaker equipped with an extinguishing unit structure according to the present invention.
  • the extinguishing unit structures 1000 and 2000, the fixed conductor assay 3000, and the movable conductor assay 4000 are mounted on the main body of the DC air circuit breaker.
  • the movable conductor assay 4000 is mounted so as to face the fixed conductor assay 3000, and the extinguishing unit structures 1000 and 2000 are on top of the fixed conductor assay 3000 and the movable conductor assay 4000. It is positioned to extinguish the arc generated when the contact is separated.
  • FIG. 8 is a schematic first state diagram of the extinguishing unit structure according to the first embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a first embodiment of the DC air circuit breaker shown in FIG. 7 It is a schematic second state of use of the extinguishing part structure according to.
  • the magnitude of the arc magnetic field driving force is determined by the magnitude of the magnetic field of the magnet, and the direction is orthogonal to the magnetic field and the current direction.
  • Figure 9 (a) shows the driving force (F) when the direction of the current is drawn in the extension direction of the arc guide 1400
  • Figure 9 (b) is the extension direction of the arc guide 1400 It shows the driving force (F) when the direction of the current is drawn.
  • the arc magnetic field driving force acts in the lateral direction of the grid 1200, and as the arc magnetic field driving force F is formed, arc extinguishing is reduced. Not only is it done quickly, there is no reverse flow of the arc, and no arc stagnation occurs.
  • FIG. 10 is a schematic first state diagram of an extinguishing unit structure according to a second embodiment in the DC air circuit breaker shown in FIG. 7, and FIG. 11 is a second embodiment of the DC air circuit breaker shown in FIG. 7 It is a schematic second state of use of the extinguishing part structure according to.
  • the magnitude of the arc magnetic field driving force is determined by the magnitude of the magnetic field of the magnet, and the direction is orthogonal to the magnetic field and the current direction.
  • the arc magnetic field driving force F acts toward the grid 2200 as shown by the arrow based on the magnetic field distribution and the connection direction of the small current.
  • (a) of FIG. 11 shows the driving force (F) when the direction of current is drawn in the extending direction of the arc guide 2400
  • (b) of FIG. 11 is the extending direction of the arc guide 2400 It shows the driving force (F) when the direction of the current is drawn.
  • the arc magnetic field driving force acts in the lateral direction of the grid 1200, and as the arc magnetic field driving force F is formed, arc extinguishing is reduced. Not only is it done quickly, there is no reverse flow of the arc, and no arc stagnation occurs.
  • both the extinguishing unit structure 1000 according to the first embodiment of the present invention and the extinguishing unit structure 2000 according to the second embodiment of the present invention not only quickly extinguish the arc, but also the reverse flow of the arc.
  • the extinguishing unit structure 1000 has a magnet at the maximum size to maximize the arc magnetic field driving force
  • the extinguishing unit structure 2000 has a side plate fixing part 2430. Regardless of this, it is easy to mount a magnet, and this improves assembly and productivity.

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체는 복수의 그리드와, 상기 그리드가 이격된 상태로 복수개가 적재되도록 상기 복수의 그리드 양측부에 결합된 측판과, 상기 측판과 상기 복수의 그리드 상부에 위치되는 배기커버와, 상기 복수의 그리드 하부에 위치되도록 상기 측판에 결합된 아크 가이드와, 상기 아크 가이드에 결합되는 마그네트를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 복수의 그리드와 상기 아크 가이드의 상/하 배치방향을 기준으로 서로 다른 극이 착자된다.

Description

직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체
본 발명은 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 기중차단기(Air Circuit Breaker: ACB)는 저압 배전선로에 설치되어 공기를 소호 매질로 하여 저압 계통 전력의 송수전, 절체(switching) 및 정지 등을 계획적으로 수행하는 외에 과전류, 단락 및 지락사고 등의 이상전류 발생시 회로를 차단하여 인명 및 부하기기를 보호하는 기기이다.
보다 구체적으로, 종래기술에 따른 직류 기중 회로차단기는 차단기 내부 소호부와 통전부를 포함한다. 그리고 선로의 과전류, 단락 및 지락사고 등에 따른 이상전류가 발생될 경우, 계전기에 의해 제품의 기구부가 동작하여 고정 접점과 가동 접점이 분리된다.
또한, 고정 접점과 가동 접점이 분리됨과 동시에 아크가 발생한다. 이에 따라 발생된 아크는 아크전류와 자속밀도에 의해 직교하여 발생하는 로렌쯔 힘(아크 자계 구동력)에 의해 고정 접점과 가동 접점에서 냉각판으로 이동함으로써 냉각 및 소호가 이루어진다.
그리고 아크 가이드는 아크 슈트 어세이에 결합되고, 아크 가이드는 아크를 냉각판 중앙으로 유도하여 아크 소호가 신속히 이루어 지도록 하는 역활을 한다.
그러나, IEC 60947-3 ANNEX D 규격 기준 소전류 차단 시에는 작은 전류 및 자기장으로 인해 아크에서 매우 작은 자계구동력이 발생된다. 그리고 고정접점과 가동접점 사이에서 아크 정체 현상이 발생된다.
또한, 고온의 아크 정체 현상은 소호부와 통전부에 구조적, 전기적으로 심각한 손상을 입히고, 제품의 성능 저하 및 설비의 사고가 야기된다.
본 발명의 일관점은 마그네트의 자기장에 의해 아크 자계 구동력을 발생시키고, 이를 통해 아크를 신속하게 소호부로 배출할 수 있는 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 아크슈트 어세이에 아크 가이드가 그리드의 하부에 위치되는 상하방향으로 마그네트가 다른 극을 갖도록 착자시킴에 따라 아크의 역류를 방지할 수 있는 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 아크 가이드에 삽입되는 마그네트의 자기장 크기를 최대화시킴에 따라, 아크 자계 구동력을 최대화시킬 수 있는 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 아크 지속시간의 단축과 함께 소전류 차단 성능을 동시에 확보할 수 있는 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체는 복수의 그리드와, 상기 그리드가 이격된 상태로 복수개가 적재되도록 상기 복수의 그리드 양측부에 결합된 측판과, 상기 측판과 상기 복수의 그리드 상부에 위치되는 배기커버와, 상기 복수의 그리드 하부에 위치되도록 상기 측판에 결합된 아크 가이드와, 상기 아크 가이드에 결합되는 마그네트를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 복수의 그리드와 상기 아크 가이드의 상/하 배치방향을 기준으로 서로 다른 극이 착자된다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 아크 가이드에는 상기 마그네트가 안착되는 마그네트 삽입홈이 형성되고, 상기 마그네트는 상기 그리드의 적재방향으로 연장되고, 상기 마그네트 삽입홈은 상기 그리드의 적재방향으로 연장될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 마그네트 삽입홈에는 측판 고정부가 형성되고, 상기 측판에는 상기 측판 고정부에 대응되는 아크 가이드 고정부가 형성될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 측판 고정부와 상기 아크 가이드 고정부는 관통홀로 이루어질 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 마그네트는 상기 아크 가이드의 길이방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 관통홀에 대응되는 장착홀이 형성되고, 상기 아크 가이드 고정부, 상기 장착홀 및 상기 측판 고정부를 결합시키는 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재에 의해 상기 마그네트가 상기 마그네트 삽입홈에 안착된 상태로, 상기 아크 가이드는 상기 측판에 고정된다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 마그네트는 상부에 S극이 착자되고, 하부에 N극이 착자될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 아크 가이드의 마그네트 삽입홈이 형성된 판부는 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성되고, 상기 마그네트 삽입홈은 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성되고, 상기 마그네트 삽입홀에 결합되는 상기 마그네트는 일측의 너비가 타측의 너비보다 넓게 형성될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 마그네트는 복수개로 이루어지고, 상기 아크 가이드에는 상기 마그네트가 안착되는 복수의 마그네트 삽입홈과 상기 마그네트 삽입홈 사이에 형성된 측판 고정부가 형성되고, 상기 측판에는 상기 측판 고정부에 대응되는 아크 가이드 고정부가 형성된다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 측판 고정부와 상기 아크 가이드 고정부는 관통홀로 이루어질 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서,
상기 아크 가이드 고정부 및 상기 측판 고정부를 결합시키는 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재에 의해 상기 마그네트가 상기 마그네트 삽입홈에 안착된 상태로 상기 아크 가이드는 상기 측판에 고정될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 마그네트는 상부에 S극이 착자되고, 하부에 N극이 착자될 수 있다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 아크 가이드는 일측부에서 타측부로 길이방향으로 연장됨과 동시에 일측부에서 하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 마그네트 삽입홈은 상기 아크 가이드는 일측부에는 하방향으로 연장된 제1 마그네트 삽입홈과, 상기 아크 가이드의 일측부에서 타측부로 연장된 제2 마그네트 삽입홈이 형성되고, 상기 마그네트는 제1 마그네트 삽입홈(2410a)에 대응되도록 하방향으로 연장되도록 형성된 제1 마그네트와, 상기 제2 마그네트 삽입홈에 대응되도록 길이방향으로 연장되도록 형성된 제2 마그네트를 포함한다.
또한, 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체에 있어서, 상기 그리드는 하부가 중심부로부터 양단부를 향해 연장되도록 하향경사부가 형성되고, 상기 아크 가이드는 상기 하향경사부에 대응되는 상향경사부로 이루어진 가이드 판부가 더 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 마그네트의 자기장에 의해 아크 자계 구동력을 발생시키고, 이를 통해 아크를 신속하게 소호부로 배출할 수 있고, 본 발명의 다른 관점은 아크슈트 어세이에 아크 가이드가 그리드의 하부에 위치되는 상하방향으로 마그네트가 다른 극을 갖도록 착자시킴에 따라 아크의 역류를 방지할 수 있고, 아크 가이드에 삽입되는 마그네트의 자기장 크기를 최대화시킴에 따라, 아크 자계 구동력을 최대화 시킬 수 있고, 아크 지속시간의 단축과 함께 소전류 차단 성능을 동시에 확보할 수 있는 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 아크 가이드를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 마그네트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 아크 가이드를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 도 4에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 마그네트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소호부 구조체가 장착된 직류 기중 회로 차단기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서, 제1 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제1 사용상태도이다.
도 9는 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서, 제1 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제2 사용상태도이다.
도 10은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서, 제2 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제1 사용상태도이다.
도 11은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서, 제2 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제2 사용상태도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 아크 가이드를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 도 1에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 마그네트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
소호부 구조체(1000)는 태양광 발전 설비를 포함하는 여러가지 직류차단을 위한 설비에 사용되는 직류 기중 회로차단기에 소전류 차단 성능 확보한다.
도시한 바와 같이, 소호부 구조체(1000)는 측판(1100), 그리드(1200), 배기커버(1300), 아크 가이드(1400) 및 마그네트(1500)를 포함한다.
보다 구체적으로, 그리드(1200)는 유입되는 아크를 분할 및 냉각시키는 냉각판이고, 그리드(1200)는 배기커버(1300)를 기준으로 양측에 위치되는 측판(1100) 사이에 복수개가 이격된 상태로 적재된다.
이를 위해 그리드(1200)에는 고정돌기(1210)가 양단부에 형성되고, 측판(1100)에는 고정돌기(1210)에 대응되는 관통홀(1110)이 형성된다.
그리드(1200)는 하부가 중심부로부터 양단부를 향해 연장되도록 하향경사부(1220)가 형성된다.
측판(1100)의 상부에는 배기커버(1300)가 결합되고, 측판(1100)의 하부에는 아크 가이드(1400)가 결합된다.
이를 위해 측판(1100)에는 아크 가이드 고정부(1120)와 배기커버 결합부(1130)가 형성된다.
배기커버(1300)는 측판(1100)과 복수의 그리드 상부에 위치된다. 배기커버(1300)에는 측판의 배기커버 결합부(1130)에 대응되는 측판 결합부(1310)이 형성된다.
그리고 도 1은 이에 대한 일실시예로서 측판 결합부(1310)는 돌기로 형성되고, 배기커버 결합부(1130)는 관통부로 형성된 것을 도시한 것이다.
아크 가이드(1400)는 복수의 그리드(1200)의 하부에 위치되도록 측판에 고정된다.
또한, 아크 가이드(1400)에는 마그네트 삽입홈(1410), 가이드 판부(1420) 및 측판 고정부(1430)가 형성된다. 마그네트 삽입홈(1410)은 마그네트(1500)에 대응되는 형상으로 이루어진다.
또한, 마그네트 삽입홈(1410)은 그리드(1200)의 적재방향으로 연장되고, 가이드 판부(1420)가 그리드(1200)를 향하도록 연장된다.
마그네트 삽입홈(1410)에는 측판 고정부(1430)가 형성될 수 있다.
가이드 판부(1420)는 그리드(1200)의 하향경사부(1220)에 대응되는 상향경사부로 이루어질 수 있다.
측판 고정부(1430)는 아크 가이드(1400)를 측판(1100)에 고정하기 위한 것으로, 아크 가이드 고정부(1120)에 대응된다. 또한, 아크 가이드 고정부(1120)과 측판 고정부(1430)는 관통홀로 이루어질 수 있다.
마그네트(1500)는 그리드의 적재방향인 아크 가이드(1400)의 길이방향으로 연장되도록 형성되고, 연장방향의 직교방향 즉, 그리드(1200)와 아크 가이드(1400)의 배치방향을 기준으로 상/하에 서로 다른극이 착자된다.
이에 대한 일례로서, 도 3은 상부에 제1 극(1500a)으로 S극이 착자되고, 하부에는 제2 극(1500b)으로 N극이 착자된다.
상기한 바와 같이, 마그네트가 착자되고 아크 가이드(1400)에 결합됨에 따라, 자계 구동력은 최대한으로 증대되어 아크의 빠른 냉각 및 소호를 가능하게 된다.
또한, 마그네트(1500)에는 장착홀(1510)이 형성된다. 장착홀(1510)은 관통홀로 이루어진 상기 측판 고정부와 상기 아크 가이드 고정부에 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 아크 가이드(1400)는 마그네트 삽입홈(1410)이 형성된 판부에 있어서, 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성될 수 있다. 이는 차단기에 장착되는 소호부 구조체(1000)의 전체구조를 고려한 것이다.
또한, 마그네트 삽입홈(1410)은 상기한 구조에 대응되어 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성된다. 마그네트 삽입홀(1410)에 결합되는 마그네트(1500)도 일측의 너비가 타측의 너비보다 넓게 형성된다.
소호부 구조체(1000)는 고정부재(1600)를 더 포함하고, 고정부재(1600)는 아크 가이드 고정부(1120), 장착홀(1510) 및 측판 고정부(1430)을 결합시킨다. 이에 따라, 마그네트를 아크 가이드에 결합시킨 상태로 아크 가이드를 측판에 고정시킬 수 있다.
또한, 고정부재(1600)는 외주부에 실리콘 등의 절연층(1610)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 아크 가이드를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 6은 도 4에 도시한 소호부 구조체에 있어서, 마그네트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 소호부 구조체(2000)는 도 1 내지 도 3에 도시한 소호부 구조체(1000)과 비교하여 마그네트와 마그네트를 수용하는 마그네트 삽입홈(1410) 만이 상이하다.
보다 구체적으로, 소호부 구조체(2000)는 측판(2100), 그리드(2200), 배기커버(2300), 아크 가이드(2400) 및 마그네트(2500a, 2500b)를 포함한다.
마그네트는 제1 마그네트(2500a)와 제2 마그네트(2500b)를 포함한다.
그리고 측판(2100), 그리드(2200) 및 배기커버(2300)는 전술한 제1 실시예에 따른 소호부 구조체(1000)의 측판(1100), 그리드(2200) 및 배기커버(2300)와 동일하고 전술한 바 구체적인 설명은 생략한다.
아크 가이드(2400)는 마그네트 삽입홈(2410), 가이드 판부(2420) 및 측판 고정부(2430)가 형성된다. 마그네트 삽입홈(2410)은 제1 마그네트(2500a)가 삽입결합되는 제1 마그네트 삽입홈(2410a)과 제2 마그네트(2500b)가 삽입결합되는 제2 마그네트 삽입홈(2410b)이 형성된다.
또한, 제1 마그네트 삽입홈(2410a)과 제2 마그네트 삽입홈(2410b)은 측판 고정부(2430)가 형성되지 않은 영역에 형성된다.
아크 가이드(2400)는 일측부에서 타측부로 길이방향으로 연장됨과 동시에 일측부에서 하방향으로 연장되도록 형성된다. 이에 따라 아크 가이드(2400)는 일측부에는 하방향으로 연장된 제1 마그네트 삽입홈(2410a)이 형성되고 일측부에서 타측부로 연장된 제2 마그네트 삽입홈(2410b)이 형성된다.
제1 마그네트(2500a)는 제1 마그네트 삽입홈(2410a)에 대응되도록 하방향으로 연장되도록 형성되고, 제2 마그네트(2500b)는 제2 마그네트 삽입홈(2410b)에 대응되도록 길이방향으로 연장되도록 형성된다.
제1 마그네트(2500a)와 제2 마그네트(2500b)는 아크 가이드(2400)의 연장방향에 대한 직교방향 즉, 그리드(2200)와 아크 가이드(2400)의 배치방향을 기준으로 상/하에 서로 다른극이 착자된다.
이에 대한 일례로서, 도 6은 상부에 제1 극(2500a', 2500b')으로 S극이 착자되고, 하부에는 제2 극(2500a”, 2500b”)으로 N극이 착자된다.
그리고 제1 마그네트(2500a)는 제1 마그네트 삽입홈(2410a)에 삽입되고, 제2 마그네트(2500b)는 제2 마그네트 삽입홈(2410b)에 삽입된 상태로, 고정부재(2600)를 아크 가이드 고정부(2120)와 측판 고정부(2430)에 결합시켜 아크 가이드(2400)를 측판(2100)에 고정된다.
도 7은 본 발명에 따른 소호부 구조체가 장착된 직류 기중 회로 차단기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 직류 기중 회로 차단기의 본체에 소호부 구조체(1000, 2000), 고정 컨덕터 어세이(3000) 및 가동 컨덕터 어세이(4000)가 장착된다.
또한, 고정 컨덕터 어세이(3000)에 대향되도록 가동 컨덕터 어세이(4000)가 장착되고, 소호부 구조체(1000, 2000)는 고정 컨덕터 어세이(3000)와 가동 컨덕터 어세이(4000)의 상부에 위치되어 접점 분리시 발생되는 아크를 소호시킨다.
도 8은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서 제1 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제1 사용상태도이고, 도 9는 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서 제1 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제2 사용상태도이다.
도 8에 도시한 바와 같이 아크 가이드(1400)에 마그네트(1500)이 장착된 경우 화살표로 도시한 바와 같이, 소전류 차단시 자기장이 분포된다.
또한, 직류 기중 차단기 소전류 차단 상황에서의 마그네트 주위의 자기장은 균일하게 분포된다.
그리고 도 9에 도시한 바와 같이, 아크 자계구동력의 크기는 마그네트의 자기장 크기에 의해서 결정되며, 방향은 자기장과 전류 방향에 직교하게 된다
즉, 자기장 분포와 소전류의 접속방향을 기준으로 아크 자계 구동력(F)은 화살표로 도시한 바와 같이 그리드(1200)를 향해 작용한다. 또한, 도 9의 (a)는 아크 가이드(1400)의 연장방향으로 전류의 방향이 인출될 경우의 구동력(F)를 도시한 것이고, 도 9의 (b)는 아크 가이드(1400)의 연장방향으로 전류의 방향이 인입될 경우의 구동력(F)를 도시한 것이다.
결국, 자기장 분포와 소전류 접속 방향을 기반으로 소전류 차단 시, 아크 자계 구동력은 그리드(1200)의 측면 방향으로 작용하게 되고, 상기한 바와 같이 아크 자계 구동력(F)이 형성됨에 따라 아크 소호가 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 아크의 역류가 발생되지 않고, 아크 정체가 발생되지 않는다.
도 10은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서 제2 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제1 사용상태도이고, 도 11은 도 7에 도시한 직류 기중 회로 차단기에 있어서 제2 실시예에 따른 소호부 구조체의 개략적인 제2 사용상태도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 아크 가이드(2400)에 마그네트(2500)이 장착된 경우 화살표와 같이 소전류 차단시 자기장이 분포된다.
또한, 직류 기중 차단기 소전류 차단 상황에서의 마그네트 주위의 자기장은 균일하게 분포된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 아크 자계구동력 크기는 마그네트의 자기장 크기에 의해서 결정되며, 방향은 자기장과 전류 방향에 직교하게 된다
즉, 자기장 분포와 소전류의 접속방향을 기준으로 아크 자계 구동력(F)은 화살표로 도시한 바와 같이 그리드(2200)를 향해 작용한다. 또한, 도 11의 (a)는 아크 가이드(2400)의 연장방향으로 전류의 방향이 인출될 경우의 구동력(F)를 도시한 것이고, 도 11의 (b)는 아크 가이드(2400)의 연장방향으로 전류의 방향이 인입될 경우의 구동력(F)를 도시한 것이다.
결국, 자기장 분포와 소전류 접속 방향을 기반으로 소전류 차단 시, 아크 자계 구동력은 그리드(1200)의 측면 방향으로 작용하게 되고, 상기한 바와 같이 아크 자계 구동력(F)이 형성됨에 따라 아크 소호가 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 아크의 역류가 발생되지 않고, 아크 정체가 발생되지 않는다.
상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 소호부 구조체 (1000)와 제2 실시예에 따른 소호부 구조체(2000)는 모두 아크 소호가 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 아크의 역류가 발생되지 않고, 아크 정체가 발생되지 않는 구조로 이루어짐과 동시에, 소호부 구조체(1000)는 마그네트가 최대 크기로 확보되어 아크 자계 구동력이 최대화되고, 소호부 구조체(2000)는 측판 고정부(2430)과 무관하게 마그네트의 장착이 용이하고 이를 통해 조립성 및 생산성이 향상된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 복수의 그리드;
    상기 그리드가 이격된 상태로 복수개가 적재되도록 상기 복수의 그리드 양측부에 결합된 측판;
    상기 측판과 상기 복수의 그리드 상부에 위치되는 배기커버;
    상기 복수의 그리드 하부에 위치되도록 상기 측판에 결합된 아크 가이드; 및
    상기 아크 가이드에 결합되는 마그네트를 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 복수의 그리드와 상기 아크 가이드의 상/하
    배치방향을 기준으로 서로 다른 극이 착자된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 가이드에는 상기 마그네트가 안착되는 마그네트 삽입홈이 형성되고, 상기 마그네트는 상기 그리드의 적재방향으로 연장되고,
    상기 마그네트 삽입홈은 상기 그리드의 적재방향으로 연장된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 그리드는 하부가 중심부로부터 양단부를 향해 연장되도록 하향경사부가 형성되고,
    상기 아크 가이드는 상기 하향경사부에 대응되는 상향경사부로 이루어진 가이드 판부가 더 형성된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네트 삽입홈에는 측판 고정부가 형성되고, 상기 측판에는 상기 측판 고정부에 대응되는 아크 가이드 고정부가 형성된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 측판 고정부와 상기 아크 가이드 고정부는 관통홀로 이루어진
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 아크 가이드의 길이방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 관통홀에 대응되는 장착홀이 형성되고,
    상기 아크 가이드 고정부, 상기 장착홀 및 상기 측판 고정부를 결합시키는 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재에 의해 상기 마그네트가 상기 마그네트 삽입홈에 안착된 상태로, 상기 아크 가이드는 상기 측판에 고정된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네트는 상부에 S극이 착자되고, 하부에 N극이 착자된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 가이드의 마그네트 삽입홈이 형성된 판부는 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성되고,
    상기 마그네트 삽입홈은 일측의 너비가 타측의 너비보다 크게 형성되고, 상기 마그네트 삽입홀에 결합되는 상기 마그네트는 일측의 너비가 타측의 너비보다 넓게 형성된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그네트는 복수개로 이루어지고,
    상기 아크 가이드에는 상기 마그네트가 안착되는 복수의 마그네트 삽입홈과 상기 마그네트 삽입홈 사이에 형성된 측판 고정부가 형성되고,
    상기 측판에는 상기 측판 고정부에 대응되는 아크 가이드 고정부가 형성된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 측판 고정부와 상기 아크 가이드 고정부는 관통홀로 이루어지고,
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 아크 가이드 고정부 및 상기 측판 고정부를 결합시키는 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재에 의해 상기 마그네트가 상기 마그네트 삽입홈에 안착된 상태로 상기 아크 가이드는 상기 측판에 고정된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 마그네트는 상부에 S극이 착자되고, 하부에 N극이 착자된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 아크 가이드는 일측부에서 타측부로 길이방향으로 연장됨과 동시에 일측부에서 하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 마그네트 삽입홈은 상기 아크 가이드는 일측부에는 하방향으로 연장된 제1 마그네트 삽입홈과, 상기 아크 가이드의 일측부에서 타측부로 연장된 제2 마그네트 삽입홈이 형성되고,
    상기 마그네트는 제1 마그네트 삽입홈(2410a)에 대응되도록 하방향으로 연장되도록 형성된 제1 마그네트와, 상기 제2 마그네트 삽입홈에 대응되도록 길이방향으로 연장되도록 형성된 제2 마그네트를 포함하는
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 그리드는 하부가 중심부로부터 양단부를 향해 연장되도록 하향경사부가 형성되고,
    상기 아크 가이드는 상기 하향경사부에 대응되는 상향경사부로 이루어진 가이드 판부가 더 형성된
    직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체.
PCT/KR2020/003413 2019-04-05 2020-03-11 직류 기중 회로 차단기용 소호부 구조체 WO2020204388A1 (ko)

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