WO2020242063A1 - 바이패스 스위치 - Google Patents

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WO2020242063A1
WO2020242063A1 PCT/KR2020/005411 KR2020005411W WO2020242063A1 WO 2020242063 A1 WO2020242063 A1 WO 2020242063A1 KR 2020005411 W KR2020005411 W KR 2020005411W WO 2020242063 A1 WO2020242063 A1 WO 2020242063A1
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WO
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bypass switch
contact
bus bar
movable
coupled
Prior art date
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PCT/KR2020/005411
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English (en)
French (fr)
Inventor
이경호
Original Assignee
엘에스일렉트릭(주)
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Priority to JP2021568639A priority patent/JP7242905B2/ja
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Priority to US17/612,059 priority patent/US12002638B2/en
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    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected

Definitions

  • the present invention relates to a bypass switch, and more particularly, to a bypass switch used in a submodule of ultra-high voltage direct current transmission.
  • High Voltage Direct Current is a transmission facility that converts AC power produced in a power plant into DC power at a power transmission station and transmits it, then reconverts it to AC at the receiving station to supply power.
  • Applying the DC transmission method has the advantage of significantly reducing transmission loss compared to AC transmission.
  • a converter In a high-voltage DC transmission system, a converter is required to convert electricity from AC to DC or DC to AC, and these converters are composed of a plurality of sub-modules.
  • the bypass switch is provided in a converter used for high voltage direct current (HVDC), a static synchronous compensator (STATCOM/Static Synchronous Compensator) or a reactive power compensator (Static Var Compensator (SVC)).
  • HVDC high voltage direct current
  • STATCOM/Static Synchronous Compensator static synchronous compensator
  • SVC reactive power compensator
  • the bypass switch is provided in a converter made of a combination of a plurality of sub-modules, and when an abnormality such as a failure of a sub-module is detected, the sub-module in which the failure has occurred is short-circuited to prevent the influence of the failure from spreading to other adjacent sub-modules It is a device to prevent.
  • FIGS. 1 and 2 show the configuration and operation of a bypass switch according to the prior art.
  • Figure 1 shows an open state (open state)
  • Figure 2 shows a closed state (closed state).
  • FIGGS. 1 and 2 show Korean Application No. 10-2016-0018051 "Bypass Switch” filed by the present applicant.)
  • the bypass switch is a case (1) provided between the first bus bar (6) and the second bus bar (7) spaced apart from each other, and the first bus bar (6) and the second bus bar (7). Is composed.
  • a fixed contact 22 connected to the first bus bar 6 and a movable contact connected to the second bus bar 7 to contact or separate from the fixed contact 22 ( moving contact) (21) is installed.
  • the fixed contact 22 and the movable contact 21 are constituent parts of the vacuum interrupter 2.
  • An actuator (inflator) 52 is provided as a driving source acting on the movable contact 21.
  • the actuator 52 provides power to move the movable contact 21 while exploding by an electric signal.
  • the actuator 52 is connected to the movable contact 21 via a pin 33, a latch plate 32, and a movable part extension rod 31.
  • the high-speed bypass switch quickly separates the failed sub-modules for continuous normal operation of the system. Its purpose is to maintain and protect the system by preventing the propagation of faults to other sub-modules.
  • Such a high-speed bypass switch maintains an open state in a normal state, and is quickly closed (closed) in case of a sub-module accident to provide a bypass circuit for the sub-module.
  • the maintenance of the open state is achieved by the magnetic force of the permanent magnet 4.
  • the latch plate 32 is attracted to the permanent magnet 4 by the magnetic force of the permanent magnet 4 installed adjacent to the actuator 52, so that the movable contact 21 maintains an open state separated from the fixed contact 22 Is done. Since the latch plate 32 is coupled to the movable contact 21 via the movable part extension rod 31, when the latch plate 32 is attracted to the permanent magnet 4, the movable contact 21 also moves and the fixed contact 22 ) From
  • the actuator 52 receives an external firing signal (electrical signal) and operates the micro gas generator to release a high-pressure gas, and the high-pressure gas drives the piston 51 mounted inside the actuator.
  • the latch plate 32 is separated from the magnet holder 41 to which the permanent magnet 4 is fixed.
  • the movable extension rod 31 connected to the latch plate 32 and the movable contact 21 of the vacuum interrupter 2 move together, and finally, the movable contact 21 and the fixed contact 22 of the vacuum interrupter 2 ) Contacts to conduct current.
  • Fig. 2 shows a path for conducting current i.
  • the spring 48 serves to push the movable contact 21 with a constant force while the contact portions 21 and 22 are closed. It serves to provide a contact pressure so that the contact portions 21 and 22 of the vacuum interrupter 2 are not separated due to contact repulsion force generated by the energized current and external vibration.
  • an actuator 52 which is a power source for the closing operation, is mounted adjacent to the second bus bar 7 through which a high-voltage current flows.
  • an insulation design is additionally required for the part where the actuator 52 is installed and an external device that transmits a firing signal, and noise due to a high voltage firing signal may increase.
  • a spring 48 for providing a contact pressure to the latch plate 32 is inserted between the latch plate 32 and the magnet holder 41. Therefore, it is difficult to exert sufficient contact pressure due to the limitation of the space in which the spring 48 is installed. Therefore, a spring with a large spring constant must be used to exert the necessary contact pressure.
  • a spring having a large spring constant (k) is difficult to manufacture and incurs a lot of cost.
  • the present invention has been conceived to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a bypass switch with improved insulation performance between an actuator and a bus bar.
  • Another object is to provide a spring operating space inside the movable extension rod, to facilitate the design or application of the spring.
  • the bypass switch includes a case in which a hollow part is formed therein; A first bus bar coupled to the front end of the case; A second bus bar coupled to the rear end of the case; A fixed contact installed in the hollow part and connected to the first bus bar; A movable contact installed in the hollow part and connected to the second bus bar to contact or separate from the fixed contact; An insulating cover coupled to a rear surface of the second bus bar and having a receiving portion therein; And a movable part extension rod installed in the receiving part and coupled to the movable contact. And an actuator installed at a rear portion of the insulating cover and providing power to move the movable portion extension rod.
  • the second busbar further includes a multi-contactor socket provided with a contactor connecting portion formed through a through hole, inserted into the contactor connecting portion, formed as a tube, and installed to surround and support the movable portion extension rod.
  • it further includes a multi-contactor disposed in close contact between the multi-contactor socket and the movable portion extension rod.
  • an end cover coupled to a rear portion of the insulating cover and having a groove-shaped mounting portion in which the actuator is installed is formed.
  • a fixing part having a stepped diameter so as to be expanded is provided at the front end of the insulation cover, and by a fastening member fastened to the fixing part, the insulation cover is integrally coupled to the second bus bar and the case.
  • a contact spring provided between the movable portion extension rod and the end cover to provide a contact pressure to the movable contact.
  • the end cover is inserted into the cover through hole of the insulating cover to form a central tube portion for supporting the contact spring.
  • the movable portion extension rod has a groove-shaped operating portion that is opened to the rear, and is provided on the front surface of the operating portion to receive the force of the contact pressure spring; further includes.
  • a permanent magnet coupled to the rear surface of the receiving portion;
  • a latch plate coupled to the movable part extension rod and sucked by the magnet in a normal state to separate the movable contact from the fixed contact.
  • it further includes an outer holder and an inner holder for supporting the permanent magnet on both sides of the permanent magnet.
  • outer holder and the inner holder, the insulating cover and the end cover are integrally coupled by a fastening member.
  • the mounting portion is provided with a cap for fixing the actuator.
  • a bypass switch includes a case in which a hollow part is formed; A first bus bar coupled to the front end of the case; A second bus bar coupled to the rear end of the case; A fixed contact installed in the hollow part and connected to the first bus bar; A movable contact installed in the hollow part and connected to the second bus bar to contact or separate from the fixed contact; A movable part extension rod installed on the second bus bar, coupled to the movable contact, and having a groove-shaped operation part opened to the rear; An actuator installed at a rear portion of the movable part extension rod and providing power to move the movable part extension rod; And a contact pressure spring installed on the operation unit and providing contact pressure to the movable contact.
  • the second busbar further includes a multi-contactor socket provided with a contactor connecting portion formed through a through hole, inserted into the contactor connecting portion, formed as a tube, and installed to surround and support the movable portion extension rod.
  • it further includes a multi-contactor disposed in close contact between the multi-contactor socket and the movable portion extension rod.
  • an insulating cover coupled to the rear surface of the second bus bar and having an open receiving portion; And an end cover coupled to a rear portion of the insulating cover and having a mounting portion on which the actuator is installed.
  • it further includes a push rod provided at the front end of the operation unit to receive force by the contact pressure spring.
  • it further comprises a magnetic latch for pulling the movable portion extension rod by magnetic force, the magnetic latch, the permanent magnet mounted on the rear surface of the receiving portion; And an outer holder and an inner holder supporting the permanent magnet.
  • the operation portion further includes a latch coupling portion having a stepped portion formed so as to extend the inner diameter, and a latch plate coupled to the latch coupling portion and sucked by the magnetic force of the permanent magnet.
  • a tube-shaped rod coupling portion that is inserted and coupled to the latch coupling portion is protruded from the latch plate.
  • an insulating push rod coupled to the rear end of the push rod and installed through the latch plate to receive the force of the actuator; further includes.
  • the push rod is installed spaced apart from the magnetic latch.
  • the rear end of the push rod is disposed in front of the front end of the magnetic latch.
  • the end cover is inserted into the cover through hole of the insulating cover to form a central tube portion for supporting the contact spring.
  • the front end portion of the central tube portion is disposed to protrude forward than the front end portion of the magnetic latch.
  • the mounting portion is provided with a cap for fixing the actuator.
  • an insulating cover is applied between the actuator serving as a power source for the closing operation of the movable contact and the second bus bar through which high-voltage current flows, thereby ensuring insulation. That is, the first busbar connected to the power source and the conductive part and the actuator part connected to the second busbar connected to the load are divided by an insulating cover to provide insulation.
  • the movable portion extension rod is formed in a cylindrical shape to provide a space for mounting and operating the contact pressure spring. Therefore, a special spring having a large spring coefficient is not required, and a commercial spring can be applied.
  • the contact pressure to the movable contact is improved, and the weight of the entire component is reduced.
  • the latch plate is installed so that a part of the movable part extension rod is inserted so as to be stably operated without shaking.
  • FIG. 1 and 2 are operational state diagrams of a bypass switch for a high-voltage power transmission module according to the prior art. 1 shows an open state, and FIG. 2 shows a closed state.
  • FIG 3 is a perspective view of a bypass switch for a high-voltage power transmission module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view of an insulating cover and an end cover in FIG. 4.
  • FIG. 6 and 7 are operational state diagrams of a bypass switch for a high-voltage power transmission module according to an embodiment of the present invention. 6 shows an open state, and FIG. 7 shows a closed state.
  • FIG. 3 is a perspective view of a bypass switch for a high-voltage power transmission module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3.
  • the bypass switch according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • the direction in which the first bus bar 110 is disposed is the front (front) based on the length direction of the case 120, and the direction in which the second bus bar 140 is disposed is the rear (rear). I will do it.
  • the bypass switch includes a case 120 having a hollow portion 128 formed therein; A first bus bar 110 coupled to a front end of the case 120 and connected to a power source; A second bus bar 140 coupled to the rear end of the case 120 and connected to a load; It is installed in the hollow part 128, the fixed contact 132 connected to the first bus bar 110 and the fixed contact 132 connected to or separated from the fixed contact 132 while being connected to the second bus bar 140 A vacuum interrupter 130 including a movable contact 134; An insulating cover 200 coupled to the rear surface of the second bus bar 140 and having a receiving portion 201 therein; And a movable part extension rod 160 installed in the receiving part 201 of the insulating cover 200 and coupled to the movable contact 134. And an actuator 220 installed at a rear portion of the insulating cover 200 and providing power to move the movable portion extension rod 160.
  • the case 120 forms the exterior of the bypass switch 100.
  • the case 120 may be formed of a cylindrical member.
  • the case 120 may be made of an insulating material.
  • the case 120 is formed with a hollow portion 128 in which other parts can be accommodated.
  • a vacuum interrupter 130 and a movable part extension rod 160 may be installed in the hollow part 128.
  • a plurality of ventilation holes 121 may be formed along the outer circumferential surface of the case 120.
  • the case 120 may be provided with a plurality of fixing parts 123 and 124 along the inner circumferential surface.
  • the fixing parts 123 and 124 are provided at both ends, respectively.
  • Screw holes 125 may be formed in the fixing parts 123 and 124, respectively.
  • the first bus bar 110 is provided.
  • the first bus bar 110 may be formed as a flat plate.
  • the first bus bar 110 is coupled to the front end of the case 120.
  • a plurality of first coupling holes 111 are formed in the first bus bar 110 at a position corresponding to the fixing part 123 of the case 120.
  • a fixed contact hole 112 for fastening the fixed contact 132 to the first bus bar 110 is formed in the center of the first coupling hole 111.
  • a first mounting hole 113 is formed in the first bus bar 110 to be fixedly connected to other components.
  • the first bus bar 110 is connected to a power source and becomes a conduction path through which current flows.
  • the first bus bar 110 is coupled to the case 120 by the first fastening member 115.
  • the first fastening member 115 is fastened to the first coupling hole 111 of the first bus bar 110 and the fixing part 123 of the case 120.
  • a second bus bar 140 is provided.
  • the second bus bar 140 may be formed as a flat plate.
  • the second bus bar 140 is coupled to the rear end of the case 120.
  • a plurality of second coupling holes 141 are formed in the second bus bar 140 at a position corresponding to the fixing part 123 of the case 120.
  • a second mounting hole 143 is formed in the second bus bar 140 to be fixedly connected to other components.
  • the second bus bar 140 is connected to a load and becomes a current through which current flows.
  • the second bus bar 140 is provided with a contactor connecting portion 145 formed through a through hole.
  • a multi-contactor 155 and a multi-contactor socket 150 are inserted into the contactor connection part 145.
  • the vacuum interrupter 130 includes a fixed contact 132 disposed at one end and a movable contact 134 disposed at the other end to contact or separate from the fixed contact 132.
  • the vacuum interrupter 130 may be installed inside the case 120.
  • the vacuum interrupter 130 is disposed in the hollow portion 128 of the case 120 and is protected and supported by the case 120.
  • the vacuum interrupter 130 is installed so that the outer circumferential surface thereof has a predetermined distance from the case 120 except for both ends on which the fixed contact 132 and the movable contact 134 are installed. That is, the inner diameter of the case 120 is formed larger than the outer diameter of the vacuum interrupter (130). Accordingly, the vacuum interrupter 130 may be cooled by air entering through the ventilation hole 121 of the case 120.
  • the fixed contact 132 is fixed to the first bus bar 110 by the fixed contact fastening member 116.
  • the movable contact 134 is coupled to the movable portion extension rod 160.
  • An insertion groove 135 is formed at the rear end of the movable contact 134.
  • a multi-contactor socket 150 is provided.
  • the multi-contactor socket 150 is inserted and installed in the contactor connection part 145.
  • the multi-contactor socket 150 may be formed in a circular tube shape.
  • the rear end portion of the multi-contactor socket 150 has a large diameter step to form a support portion 151 that is installed in contact with the rear surface of the second bus bar 140.
  • the multi-contactor socket 150 provides a space into which the movable part extension rod 160 is inserted, and supports the movable part extension rod 160 and the movable contact 134.
  • a contactor insertion groove 152 into which the multi-contactor 155 can be partially inserted is formed on an inner circumferential surface of the multi-contactor socket 150.
  • the contactor insertion groove 152 may be formed in a ring groove shape.
  • a multi-contactor 155 is provided.
  • a plurality of multi-contactors 155 may be provided.
  • the multi-contactor 155 is inserted and installed in the multi-contactor socket 150.
  • the multi-contactor 155 is inserted and installed into the contactor insertion groove 152 of the multi-contactor socket 150.
  • the multi-contactor 155 is provided to improve conduction performance between the multi-contactor socket 150 and the movable part extension rod 160.
  • the multi-contactor 155 closely supports the movable extension rod 160.
  • the multi-contactor 155 may be formed of an elastic conductor in order to stably maintain electrical coupling with the multi-contactor socket 150 even if the movable extension rod 160 moves.
  • Each of the multi-contactors 155 may be arranged as a plurality of leaf spring groups to form an annular shape (though not shown in detail).
  • the movable extension rod 160 is installed to pass through the multi-contactor socket 150 and is coupled to the movable contact 134.
  • the movable part extension rod 160 pushes the movable contact 134 to contact the fixed contact 132.
  • An extension rod protrusion 161 is protruded at a front end of the movable extension rod 160 and is inserted into the insertion groove 135 formed in the movable contact 134. Accordingly, the movable portion extension rod 160 and the movable contact 134 move integrally.
  • the movable part extension rod 160 is formed with a groove that is opened to the rear and an operation part 162 in which a component can be accommodated is formed. That is, the movable portion extension rod 160 is formed in a cylindrical shape. A push rod 170, a contact spring 175, and a latch plate 180 are inserted into the operation unit 162. The operation unit 162 provides a space in which the contact pressure spring 175 and the like can operate.
  • a push rod fixing groove 163 is formed at the front end of the operation unit 162 so that the coupling protrusion 171 of the push rod 170 is inserted and coupled.
  • a latch coupling part 164 having a wide inner diameter stepped is formed at the rear end of the operation part 162.
  • the latch plate 180 is coupled to the latch coupling part 164.
  • a push rod 170 is provided.
  • the push rod 170 moves according to the power generated by the actuator 220 to move the movable contact 134 through the movable part extension rod 160.
  • the push rod 170 has a pressing plate 172 for transmitting a force by contacting the front surface of the operation part 162 at the front end and a coupling protrusion 171 inserted into the push rod fixing groove 163 and protruding.
  • a coupling groove 173 into which the insulating push rod 185 is inserted is formed at the rear end of the push rod 170.
  • the push rod 170 is installed spaced apart from the magnetic latch 190. That is, the rear end of the push rod 170 is disposed in front of the front end of the magnetic latch 190. Accordingly, interference caused by the attraction of the push rod 170 and the magnetic latch 190 can be avoided.
  • a contact pressure spring 175 is provided.
  • the contact spring 175 is provided to apply pressure to the push rod 170.
  • the pressure applied by the contact spring 175 to the push rod 170 acts as a contact pressure for pressing the movable contact 134 via the movable extension rod 160.
  • the contact portions 132 and 134 are not separated by the external force generated by the contact portions 132 and 134 in the closed state by this contact pressure.
  • the contact spring 175 has a front end in contact with the pressing plate 172 of the push rod 170 and a rear end in contact with the central pipe part 211 of the end cover 210. Since the end cover 210 is fixedly installed on the insulating cover 200, the contact pressure spring 175 acts in a direction in which the push rod 170 is pressed.
  • a latch plate 180 is provided.
  • the latch plate 180 is fixed to the movable part extension rod 160 and sucked by the permanent magnet 195 to maintain the movable contact 134 in an open state separated from the fixed contact 132. It is preferable that the latch plate 180 is formed of a magnetic material.
  • a first through hole 181 is formed in the central portion of the latch plate 180.
  • a rod coupling portion 184 in a tubular shape is formed around the first through hole 181 in the latch plate 180.
  • the rod coupling portion 184 is formed to protrude to one surface (to the front) of the latch plate 180.
  • the rod coupling portion 184 of the latch plate 180 is inserted and coupled to the latch coupling portion 164 of the movable extension rod 160.
  • a portion of the rear end of the push rod 170 and a portion of the rear end of the contact spring 175 are inserted into the rod coupling portion 184 of the latch plate 180, that is, the first through hole 181.
  • An insulating push rod 185 is provided.
  • the insulating push rod 185 is coupled to the coupling groove 173 of the push rod 170 to move the push rod 170 by the explosive force of the actuator 220.
  • the insulating push rod 185 is formed of an insulating material to improve insulating performance between the push rod 170 and the magnetic latch 190.
  • a magnetic latch 190 is provided.
  • the magnetic latch is composed of an outer holder 191, an inner holder 197 and a permanent magnet 195.
  • the magnetic latch serves to suck the latch plate 180. It is preferable that the outer holder 191 and the inner holder 197 are formed of a magnetic material.
  • the outer holder 191 and the inner holder 197 are coupled to the rear surface of the receiving portion 201 of the insulating cover 200.
  • the outer holder 191 may be formed in a circular shape, and a square second through hole 192 may be formed in the center portion.
  • the inner holder 197 may be formed in a square shape, and a circular third through hole 198 may be formed in the center.
  • the permanent magnet 195 is fixed between the outer holder 191 and the inner holder 197.
  • the permanent magnet 195 may be composed of a flat magnet.
  • a plurality of permanent magnets 195 may be provided, for example, four.
  • One surface of the permanent magnet 195 is installed in contact with one surface of the second through hole 192 of the outer holder 191, and the other surface of the permanent magnet 195 is installed in contact with the outer surface of the inner holder 197, the outer holder 191 ) And the inner holder 197.
  • the permanent magnet 195 sucks the latch plate 180 in a normal state so that the movable contact 134 is kept in an open state separated from the fixed contact 132.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the insulating cover and the end cover in different directions. For further reference.
  • the insulating cover 200 is provided to improve the insulation between the actuator 220 and the conducting portion including the bus bars 110 and 140.
  • the insulating cover 200 is particularly provided for electrical insulation between the actuator 220 and the second bus bar 140. Accordingly, an insulation design for an external firing device is unnecessary, and a firing signal based on the ground is received, thereby reducing the probability of noise generation in the firing signal, thereby enabling an accurate and stable operation of the bypass switch.
  • the insulating cover 200 is disposed behind the second bus bar 140. Accordingly, the electric current flowing from the power source through the first bus bar 110 to the load through the second bus bar 140 is configured separately from the actuator 220 so that insulation between the electric current part and the actuator unit is sufficiently Is secured.
  • the insulating cover 200 may be formed in a cylindrical shape with an open front surface.
  • the receiving portion 201 of the insulating cover 200 includes a movable portion other than the movable contact 134, that is, the movable portion extension rod 160, the push rod 170, the contact spring 175, the latch plate 180, and the insulating push rod. (185) is accepted.
  • the front end 202 of the insulating cover 200 may be stepped so that the diameter is expanded. This is to facilitate assembly of the insulating cover 200 to the second bus bar 140.
  • a fixing part 203 that can be fixed to the second bus bar 140 is formed at the front end 202 of the insulating cover 200.
  • the insulating cover 200 is fixedly coupled to the second bus bar 140 by the second fastening member 148 fastened to the fixing part 203.
  • the end cover 210 and the outer holder 191 are fixed to the rear surface 205 of the insulating cover 200.
  • a cover through hole 206 is formed in the center portion of the rear surface 205 of the insulating cover 200.
  • a fixing hole 207 for fixing the end cover 210 and the holders 191 and 197 is formed in the rear surface 205 of the insulating cover 200.
  • the end cover 210 and the holders 191 and 197 are fixedly coupled to the rear surface 205 of the insulating cover 200 by a third fastening member 218.
  • the end cover 210 is coupled behind the insulating cover 200.
  • the end cover 210 is formed of an insulating material.
  • the end cover 210 serves to insulate between the contact spring 175 and the actuator 220.
  • the end cover 210 has a central pipe portion 211 protruding.
  • the central pipe part 211 is inserted into the cover through hole 206 of the insulating cover 200 to support the contact spring 175.
  • the front end portion of the central pipe portion 211 protrudes forward from the front end portion of the magnetic latch 190. Accordingly, interference caused by magnetic force between the push rod 170 and the contact spring 175 and the magnetic latch 190 can be avoided.
  • a groove-shaped mounting portion 215 is formed on the rear surface of the end cover 210.
  • the actuator 220 is installed on the mounting portion 215 from the rear surface of the end cover 210 and partially inserted into the central pipe portion 211.
  • the actuator 220 is an explosive power source. When an accident current occurs, the actuator 220 explodes by an external firing signal and pushes the insulating push rod 185 to generate power to move the movable contact 134.
  • the actuator 220 is also called an inflator because it generates power by gas pressure.
  • the actuator 220 is provided with a piston 221 to move forward by gas pressure during an explosion to push the insulating push rod 185.
  • the cap 230 is coupled to the rear portion of the actuator 220.
  • the cap 230 is inserted and coupled to the actuator mounting portion 215 to support the actuator 52.
  • FIGS. 6 and 7. 6 shows an open state
  • FIG. 7 shows a closed state.
  • the latch plate 180 In a normal state in which each sub-module operates normally, the latch plate 180 is sucked by the magnetic force of the magnetic latch 190 and is placed in contact with the holders 191 and 197. Accordingly, the movable part extension rod 160 connected to the latch plate 180 and the movable contact 134 connected to the movable part extension rod 160 also move to the rear, so that the contact parts 132 and 134 remain open.
  • a gas generator is operated to the actuator 52 to generate gas pressure.
  • the piston 221 pushes the insulating push rod 185 while moving forward by the gas pressure.
  • the push rod 170, the movable part extension rod 160, and the movable contact 134 are interlocked therewith to overcome the attractive force between the latch plate 180 and the permanent magnet 195 and move forward. Accordingly, the movable contact 134 contacts the fixed contact 132 to generate electricity.
  • the contact pressure spring 175 extends within the operation part 162 of the movable part extension rod 160 to provide a contact pressure to the contact parts 132 and 134.
  • an insulating cover is applied between the actuator serving as a power source for the closing operation of the movable contact and the second bus bar through which high-voltage current flows, thereby ensuring insulation. That is, the first busbar connected to the power source and the conductive part and the actuator part connected to the second busbar connected to the load are divided by an insulating cover to provide insulation.
  • the movable portion extension rod is formed in a cylindrical shape to provide a space for mounting and operating the contact pressure spring. Therefore, a special spring having a large spring coefficient is not required, and a commercial spring can be applied.
  • the contact pressure to the movable contact is improved, and the weight of the entire component is reduced.
  • the latch plate is installed so that a part of the movable part extension rod is inserted so as to be stably operated without shaking.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 바이패스 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고압 직류 송전의 서브모듈에 사용되는 바이패스 스위치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 스위치는 내부에 중공부가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 전단에 결합되는 제1 버스바; 상기 케이스의 후단에 결합되는 제2 버스바; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제1 버스바에 접속되는 고정 접점; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제2 버스바에 접속되어 상기 고정 접점에 접촉 또는 분리되는 가동 접점; 상기 제2 버스바의 후면에 결합되고, 내부에 수용부를 갖는 절연 커버; 및 상기 수용부에 설치되고, 상기 가동 접점에 결합되는 가동부 연장 로드; 및 상기 절연 커버의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하여 구성된다.

Description

바이패스 스위치
본 발명은 바이패스 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고압 직류 송전의 서브모듈에 사용되는 바이패스 스위치에 관한 것이다.
일반적으로 고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC)은 발전소에서 생산되는 교류 전력을 송전소에서 직류 전력으로 변환시켜서 송전한 후 수전소에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 송전 설비이다. 직류 송전 방식을 적용하면 교류 송전보다 송전 손실이 크게 감소하는 이점이 있다.
고압 직류 송전 시스템에는 전기를 교류에서 직류로 전환하거나 또는 직류에서 교류로 전환하기 위해서 컨버터가 필요하며, 이러한 컨버터들은 복수 개의 서브 모듈로 구성된다.
한편, 이러한 복수의 서브 모듈 중에서 일부에 고장이 발생하는 경우 정상적인 송전을 위해 고장난 서브 모듈을 송전 계통으로부터 배제하기 위한 구성 또는 장치가 필요하다.
이러한 용도로 사용되는 장치 중의 하나가 바로 바이패스 스위치이다. 바이패스 스위치는 고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC)에 사용되는 컨버터(Converter)에 구비되거나, 정지형 동기 보상기(STATCOM/Static Synchronous Compensator) 또는 무효전력 보상장치(Static Var Compensator,SVC) 등에 구비되어, 일부 부품의 고장시 고속으로 단락되도록 하는 고속 단락 바이패스 스위치로 사용된다.
즉, 바이패스 스위치는 복수의 서브 모듈의 조합으로 이루어진 컨버터에 구비되어, 어느 서브 모듈의 고장 등 이상이 감지되면 고장이 발생한 서브 모듈을 단락시켜 인접한 다른 서브 모듈에 고장에 의한 영향이 전파되는 것을 방지하는 장치이다. (초고압 직류 송전에서 서브 모듈 및 바이패스 스위치에 대한 작용 개요는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허 제10-1613812호 "초고압 직류 송전의 바이패스 스위치"를 참조할 수 있다.)
도 1 및 도 2에 종래기술에 따른 바이패스 스위치의 구성 및 작용도가 나타나 있다. 도 1은 개방 상태(open state)를 나타내고, 도 2는 닫힌 상태(closed state)를 나타낸다. (도 1, 도 2는 본 출원인이 출원한 대한민국 출원 제10-2016-0018051호 "바이패스 스위치"를 도시한 것이다.)
바이패스 스위치는 이격 설치되는 제1 버스바(6)와 제2 버스바(7), 상기 제1 버스바(6)와 제2 버스바(7) 사이에 구비되는 케이스(1)로 외형이 구성된다. 케이스(1) 내에는 제1 버스바(6)에 연결되는 고정 접점(fixed contact)(22)과 제2 버스바(7)에 연결되어 상기 고정 접점(22)에 접촉 또는 분리되는 가동 접점(moving contact)(21)이 설치된다. 여기서, 고정 접점(22)과 가동 접점(21)은 진공 인터럽터(2)의 구성 부품이다.
상기 가동 접점(21)에 작용하는 구동원으로서 액추에이터(인플레이터)(52)가 구비된다. 액추에이터(52)는 전기 신호에 의해 폭발하면서 가동 접점(21)을 움직이는 동력을 제공한다. 액추에이터(52)는 핀(33), 래치 플레이트(32) 및 가동부 연장 로드(31)를 거쳐 가동 접점(21)에 연결된다.
전술한 바와 같이, 고속 바이패스 스위치는 다수의 서브 모듈의 직렬조합으로 이뤄진 고압 직류 송전 시스템에서 서브 모듈의 내부 고장 등 이상이 감지되면 시스템의 지속적인 정상 동작을 위해 신속하게 고장난 서브 모듈을 분리시켜 인접한 타 서브 모듈로의 고장 전파를 방지하여 시스템을 유지하고 보호하는데 그 목적이 있다. 이러한 고속 바이패스 스위치는 정상 상태에서 개방 상태를 유지하고 있다가 서브 모듈 사고 시 신속히 투입(폐쇄)되어 해당 서브 모듈에 대한 우회로를 제공한다.
고속 바이패스 스위치에 있어서, 개방 상태의 유지는 영구자석(4)의 자기력에 의해 이루어진다. 액추에이터(52)에 인접하여 설치되는 영구자석(4)의 자기력에 의하여 래치 플레이트(32)가 영구자석(4)에 흡인되어 가동접점(21)은 고정접점(22)과 분리된 개방 상태를 유지하게 된다. 래치 플레이트(32)는 가동부 연장 로드(31)를 거쳐 가동접점(21)에 결합되어 있으므로, 래치 플레이트(32)가 영구자석(4)에 흡인되면 가동접점(21)도 이동하여 고정접점(22)으로부터 분리된다.
서브 모듈이 고장나는 경우, 액추에이터(52)는 외부의 점호 신호(전기 신호)를 받아 마이크로 가스 제너레이터가 작동하면서 고압의 가스가 방출되고, 이 고압의 가스가 엑츄에이터 내부에 장착된 피스톤(51)을 밀어냄으로써 래치 플레이트(32)를 영구자석(4)이 고정된 마그네트 홀더(41)로부터 분리시키게 된다. 이때 래치 플레이트(32)와 연결되어 있는 가동부 연장 로드(31) 및 진공인터럽터(2)의 가동접점(21)이 같이 움직이게 되며 최종적으로 진공인터럽터(2)의 가동접점(21)과 고정접점(22)이 접촉하여 전류 통전이 이뤄지게 된다. 도 2에 전류(i)의 통전 경로가 나타나 있다.
여기서, 스프링(48)은 접점부(21,22)가 닫힌 상태에서 가동접점(21)을 일정한 힘으로 밀어주는 역할을 한다. 통전 전류에 의해 발생하는 접점 반발력 및 외부의 진동 등으로 인해 진공인터럽터(2)의 접점부(21, 22)가 분리지지 않도록 접압력을 주는 역할을 한다.
그런데, 종래기술에 다른 고속 바이패스 스위치에 있어서 투입 동작의 동력원이 된는 액추에이터(52)가 고압의 전류가 흐르는 제2 버스바(7)에 인접하여 장착되어 있다. 이로 인해 액추에이터(52)거 설치된 부분 및 점호 신호를 보내주는 외부 장치에 대한 절연 설계가 추가로 필요하며, 고압의 점호 신호로 인한 노이즈 발생이 증가할 수 있다.
또한, 래치 플레이트(32)에 접압력을 제공하기 위한 스프링(48)이 래치 플레이트(32)와 마그네트 홀더(41) 사이에 삽입되어 있다. 따라서, 스프링(48)이 설치되는 공간의 제약으로 인해 충분한 접압력을 발휘하기 어렵다. 따라서, 필요한 접압력의 발휘를 위해 스프링 상수가 큰 스프링을 사용해야 한다. 스프링 상수(k)가 큰 스프링은 제작이 어려울 뿐만 아니라, 비용이 많이 발생한다. 또한, 스프링 상수가 큰 스프링을 사용하는 경우 작은 변형량(Δx)에도 접점가압력(F=k×Δx)의 변화가 크게 발생하여 바이패스 스위치의 가동접점(21)에 대한 스트로크 제어가 용이하지 않다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 액추에이터와 버스바 사이의 절연성능이 향상된 바이패스 스위치를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 가동부 연장 로드의 내부에 스프링 작동 공간을 제공하여, 스프링의 설계 또는 적용이 용이하도록 하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 바이패스 스위치는 내부에 중공부가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 전단에 결합되는 제1 버스바; 상기 케이스의 후단에 결합되는 제2 버스바; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제1 버스바에 접속되는 고정 접점; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제2 버스바에 접속되어 상기 고정 접점에 접촉 또는 분리되는 가동 접점; 상기 제2 버스바의 후면에 결합되고, 내부에 수용부를 갖는 절연 커버; 및 상기 수용부에 설치되고, 상기 가동 접점에 결합되는 가동부 연장 로드; 및 상기 절연 커버의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제2 버스바에는 관통홀로 형성되는 컨택터 접속부가 마련되고, 상기 컨택터 접속부에 삽입되고, 관으로 형성되어 상기 가동부 연장 로드를 감싸 지지하도록 설치되는 멀티 컨택터 소켓을 더 포함한다.
또한, 상기 멀티 컨택터 소켓과 상기 가동부 연장 로드 사이에 밀착 배치되는 멀티 컨택터;를 더 포함한다.
또한, 상기 절연 커버의 배후부에 결합되고, 상기 액추에이터가 설치되는 홈 형태의 장착부가 형성되는 엔드 커버;를 더 포함한다.
또한, 상기 절연 커버의 전단부에는 직경이 확장되도록 단차 형성되는 고정부가 마련되고, 상기 고정부에 체결되는 체결부재에 의해, 상기 절연 커버는 상기 제2 버스바 및 케이스에 일체로 결합된다.
또한, 상기 가동부 연장 로드와 상기 엔드 커버 사이에 구비되어 상기 가동 접점에 접압력을 제공하는 접압 스프링을 더 포함한다.
또한, 상기 엔드 커버에는 상기 절연 커버의 커버 관통홀에 삽입되어 상기 접압 스프링을 지지하는 중앙관부가 형성된다.
또한, 상기 가동부 연장 로드에는 후방으로 개방되는 홈 형태의 작동부가 형성되고, 상기 작동부의 전면에 구비되어 상기 접압 스프링의 힘을 받는 푸시 로드;를 더 포함한다.
또한, 상기 수용부의 후면에 결합되는 영구자석; 및 상기 가동부 연장 로드에 결합되고 정상 상태에서 상기 마그넷에 흡인되어 상기 가동 접점을 고정 접점으로부터 분리시키는 래치 플레이트;를 더 포함한다.
또한, 상기 영구자석의 양측면에서 상기 영구자석을 지지하는 외측 홀더 및 내측 홀더를 더 포함한다.
또한, 상기 외측 홀더와 내측 홀더, 절연 커버 및 엔드 커버는 체결 부재에 의해 일체로 결합된다.
그리고, 상기 장착부에는 상기 액추에이터를 고정하는 캡이 구비된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 바이패스 스위치는 내부에 중공부가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 전단에 결합되는 제1 버스바; 상기 케이스의 후단에 결합되는 제2 버스바; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제1 버스바에 접속되는 고정 접점; 상기 중공부에 설치되고, 상기 제2 버스바에 접속되어 상기 고정 접점에 접촉 또는 분리되는 가동 접점; 상기 제2 버스바에 설치되고, 상기 가동 접점에 결합되고, 후방으로 개방되는 홈 형태의 작동부가 형성되는 가동부 연장 로드; 상기 가동부 연장 로드의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터; 및 상기 작동부에 설치되고, 상기 가동 접점에 접압력을 제공하는 접압 스프링;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제2 버스바에는 관통홀로 형성되는 컨택터 접속부가 마련되고, 상기 컨택터 접속부에 삽입되고, 관으로 형성되어 상기 가동부 연장 로드를 감싸 지지하도록 설치되는 멀티 컨택터 소켓을 더 포함한다.
또한, 상기 멀티 컨택터 소켓과 상기 가동부 연장 로드 사이에 밀착 배치되는 멀티 컨택터;를 더 포함한다.
또한, 상기 제2 버스바의 후면에 결합되고, 전면이 개방된 수용부를 갖는 절연 커버; 및 상기 절연 커버의 배후부에 결합되고, 상기 액추에이터가 설치되는 장착부가 형성되는 엔드 커버;를 더 포함한다.
또한, 상기 작동부의 전단에 구비되어 상기 접압 스프링에 의해 힘을 받는 푸시 로드를 더 포함한다.
또한, 상기 가동부 연장 로드를 자력에 의해 끌어당기는 자석 래치를 더 포함하고, 상기 자석 래치는, 상기 수용부의 후면에 장착되는 영구자석; 및 상기 영구자석을 지지하는 외측 홀더 및 내측 홀더;를 포함한다.
또한, 상기 작동부에는 내경이 확장되도록 단차 형성되는 래치 결합부가 형성되고, 상기 래치 결합부에 결합되어 상기 영구자석의 자력에 흡인되는 래치 플레이트;를 더 포함한다.
또한, 상기 래치 플레이트에는 상기 래치 결합부에 삽입 결합되는 관 형태의 로드 결합부가 돌출 형성된다.
또한, 상기 푸시 로드의 후단에 결합되고 상기 래치 플레이트에 관통 설치되어 상기 액추에이터의 힘을 받는 절연 푸시 로드;를 더 포함한다.
또한, 상기 푸시 로드는 상기 자석 래치와 이격 설치된다.
또한, 상기 푸시 로드의 후단부는 상기 자석 래치의 전단부보다 전방에 배치된다.
또한, 상기 엔드 커버에는 상기 절연 커버의 커버 관통홀에 삽입되어 상기 접압 스프링을 지지하는 중앙관부가 형성된다.
또한, 상기 중앙관부의 전단부는 상기 자석 래치의 전단부보다 전방으로 돌출 배치된다.
그리고, 상기 장착부에는 상기 액추에이터를 고정하는 캡이 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 스위치에 의하면 가동 접점의 투입 동작의 동력원이 되는 액추에이터와 고압의 전류가 흐르는 제2 버스바 사이에 절연커버가 적용되어 절연성이 확보된다. 즉, 전원에 연결되는 제1 버스바와 부하에 연결되는 제2 버스바로 이어지는 통전부와 액추에이터 부분이 절연 커버에 의해 구분 구성되어 절연이 이루어진다.
이로 인해 액추에이터에 연결되는 외부 점호 장치에 대한 절연 설계가 불필요해지며, 액추에이터는 접지를 기준으로 한 점호 신호(전기 신호)를 받게 되어 점호 신호에 노이즈 발생확률이 줄어들어 바이패스 스위치는 정확하고 안정적인 동작을 하게 된다.
한편, 가동부 연장 로드가 실린더 형상으로 형성되어 접압 스프링 장착 및 작동을 위한 공간이 마련된다. 따라서, 스프링 계수가 큰 특수 스프링이 필요하지 않고 상용의 스프링이 적용될 수 있다.
이에 따라, 가동 접점에 대한 접압력이 향상되고, 전체 부품의 중량은 감소한다.
더불어, 바이패스 스위치의 속도를 향상시켜 투입 시간을 감소시키게 된다.
또한, 가동접점에 대한 스크로크 제어가 용이하다.
한편, 래치 플레이트는 상기 가동부 연장 로드에 일부가 삽입되도록 설치되어 흔들림없이 안정적으로 가동된다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 고압 송전 모듈용 바이패스 스위치의 작용 상태도이다. 도 1은 개방 상태, 도 2는 투입 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전 모듈용 바이패스 스위치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해사시도이다.
도 5는 도 4에서 절연 커버와 엔드 커버의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전 모듈용 바이패스 스위치의 작용 상태도이다. 도 6은 개방 상태, 도 7은 투입 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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전 모듈용 바이패스 스위치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 바이패스 스위치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에서 케이스(120)의 길이 방향을 기준으로 제1 버스바(110)가 배치되는 방향을 전면(전방)으로 하고, 제2 버스바(140)가 배치되는 방향을 후면(후방)으로 하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 스위치는 내부에 중공부(128)가 형성되는 케이스(120); 상기 케이스(120)의 전단에 결합되고 전원에 연결되는 제1 버스바(110); 상기 케이스(120)의 후단에 결합되고 부하에 연결되는 제2 버스바(140); 상기 중공부(128)에 설치되고, 상기 제1 버스바(110)에 접속되는 고정 접점(132) 및 상기 제2 버스바(140)에 접속된 채 상기 고정 접점(132)에 접촉 또는 분리되는 가동 접점(134)을 포함하는 진공 인터럽터(130); 상기 제2 버스바(140)의 후면에 결합되고, 내부에 수용부(201)를 갖는 절연 커버(200); 및 상기 절연 커버(200)의 수용부(201)에 설치되고, 상기 가동 접점(134)에 결합되는 가동부 연장 로드(160); 및 상기 절연 커버(200)의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드(160)를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터(220);를 포함하여 구성된다.
케이스(120)는 바이패스 스위치(100)의 외관을 형성한다. 케이스(120)는 원관형 부재로 형성될 수 있다. 케이스(120)는 절연 재질로 구성될 수 있다.
케이스(120)은 내부에 다른 부품이 수용될 수 있는 중공부(128)가 형성된다. 중공부(128)에는 진공 인터럽터(130)와 가동부 연장 로드(160)가 설치될 수 있다.
케이스(120)에는 외주면을 따라 복수 개의 통기홀(121)이 형성될 수 있다.
케이스(120)에는 내주면을 따라 복수 개의 고정부(123,124)가 마련될 수 있다. 고정부(123,124)는 양단부에 각각 마련된다. 상기 고정부(123,124)에는 나사홀(125)이 각각 형성될 수 있다.
제1 버스바(110)가 마련된다. 제1 버스바(110)는 평판으로 형성될 수 있다. 제1 버스바(110)는 케이스(120)의 전단에 결합된다.
제1 버스바(110)에는 케이스(120)의 고정부(123)에 대응하는 위치에 제1 결합홀(111)이 복수 개 형성된다.
제1 버스바(110)에는 고정 접점(132)을 체결하기 위한 고정 접점홀(112)이 제1 결합홀(111)의 중앙부에 형성된다.
제1 버스바(110)에는 다른 구성부품에 고정 연결하기 위한 제1 장착홀(113)이 형성된다.
제1 버스바(110)는 전원에 연결되어 전류가 흐르는 통전로가 된다.
제1 버스바(110)는 제1 체결부재(115)에 의해 케이스(120)에 결합된다. 제1 체결부재(115)는 제1 버스바(110)의 제1 결합홀(111)과 케이스(120)의 고정부(123)에 체결된다.
제2 버스바(140)가 마련된다. 제2 버스바(140)는 평판으로 형성될 수 있다. 제2 버스바(140)는 케이스(120)의 후단에 결합된다.
제2 버스바(140)에는 케이스(120)의 고정부(123)에 대응하는 위치에 제2 결합홀(141)이 복수 개 형성된다.
제2 버스바(140)에는 다른 구성부품에 고정 연결하기 위한 제2 장착홀(143)이 형성된다.
제2 버스바(140)는 부하에 연결되어 전류가 흐르는 통전로가 된다.
제2 버스바(140)에는 관통홀로 형성되는 컨택터 접속부(145)가 마련된다. 컨택터 접속부(145)에는 멀티 컨택터(155) 및 멀티 컨택터 소켓(150)이 삽입 설치된다.
진공 인터럽터(130)는 일단에 배치되는 고정 접점(132)과 타단에 배치되어 상기 고정 접점(132)에 접촉 또는 분리되는 가동 접점(134)을 포함한다.
진공 인터럽터(130)는 케이스(120)의 내부에 설치될 수 있다. 진공 인터럽터(130)는 케이스(120)의 중공부(128)에 배치되고, 케이스(120)에 의해 보호 및 지지를 받는다. 진공 인터럽터(130)는 고정 접점(132)과 가동 접점(134)이 설치된 양 단면을 제외하고 외주면이 케이스(120)와 소정의 간격을 갖도록 설치된다. 즉, 케이스(120)의 내경은 진공 인터럽터(130)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라, 진공 인터럽터(130)는 케이스(120)의 통기홀(121)을 통해 들어오는 공기에 의해 냉각이 될 수 있다.
고정 접점(132)은 고정 접점 체결 부재(116)에 의해 제1 버스바(110)에 고정된다.
가동 접점(134)은 가동부 연장 로드(160)에 결합된다. 가동 접점(134)의 후단부에는 삽입홈(135)이 형성된다.
멀티 컨택터 소켓(150)이 마련된다. 멀티 컨택터 소켓(150)은 컨택터 접속부(145)에 삽입 설치된다. 멀티 컨택터 소켓(150)은 원관 형태로 형성될 수 있다. 멀티 컨택터 소켓(150)의 후단부는 직경이 크게 단차 형성되어 제2 버스바(140)의 후면에 접촉 설치되는 지지부(151)가 형성된다. 멀티 컨택터 소켓(150)은 가동부 연장 로드(160)가 삽입되는 공간을 제공하고, 가동부 연장 로드(160) 및 가동 접점(134)을 지지한다.
멀티 컨택터 소켓(150)에는 내주면에 멀티 컨택터(155)가 일부 삽입될 수 있는 컨택터 삽입홈(152)이 형성된다. 컨택터 삽입홈(152)은 링홈 형태로 형성될 수 있다.
멀티 컨택터(155)가 마련된다. 멀티 컨택터(155)는 복수 개로 구비될 수 있다. 멀티 컨택터(155)는 멀티 컨택터 소켓(150)에 삽입 설치된다. 멀티 컨택터(155)는 멀티 컨택터 소켓(150)의 컨택터 삽입홈(152)에 삽입 설치된다. 멀티 컨택터(155)는 멀티 컨택터 소켓(150)과 가동부 연장 로드(160) 사이의 통전 성능을 향상시키도록 마련된다. 또한, 멀티 컨택터(155)는 가동부 연장 로드(160)를 밀착 지지한다. 멀티 컨택터(155)는 가동부 연장 로드(160)가 이동하더라도 멀티 컨택터 소켓(150)과 전기적으로 결합을 안정적으로 유지하기 위해서 탄성력 있는 전도체로 구성될 수 있다. 멀티 컨택터(155)는 각각 (상세히 도시하지는 않았지만) 환형을 이루도록 배치는 복수 개의 판 스프링 군으로 마련될 수 있다.
가동부 연장 로드(160)는 멀티 컨택터 소켓(150)을 관통하도록 설치되고 가동 접점(134)에 결합된다. 가동부 연장 로드(160)는 가동 접점(134)을 밀어 고정 접점(132)에 접촉되도록 한다.
가동부 연장 로드(160)의 전단에는 연장 로드 돌출부(161)가 돌출 형성되어 가동 접점(134)에 형성된 삽입홈(135)에 삽입 결합된다. 이에 따라, 가동부 연장 로드(160)와 가동 접점(134)은 일체로 움직인다.
가동부 연장 로드(160)에는 후방으로 개방되는 홈으로 형성되어 부품이 수용될 있는 작동부(162)가 형성된다. 즉, 가동부 연장 로드(160)는 실린더 형태로 형성된다. 작동부(162)에는 푸시 로드(170)와 접압 스프링(175) 및 래치 플레이트(180)가 삽입 설치된다. 작동부(162)는 접압 스프링(175) 등이 작동할 수 있는 공간을 제공한다.
작동부(162)의 전단에는 푸시로드 고정홈(163)이 형성되어 푸시 로드(170)의 결합돌기(171)가 삽입 결합된다.
작동부(162)의 후단에는 내경이 넓게 단차 형성되는 래치 결합부(164)가 형성된다. 래치 결합부(164)에는 래치 플레이트(180)가 결합된다.
푸시 로드(170)가 마련된다. 푸시 로드(170)는 액추에이터(220)에서 발생한 동력에 따라 움직여서 가동부 연장 로드(160)를 거쳐 가동 접점(134)을 움직이도록 한다.
푸시 로드(170)에는 전단부에 작동부(162)의 전면에 접촉하여 힘을 전달하는 가압판(172) 및 푸시로드 고정홈(163)에 삽입 결합되는 결합돌기(171)가 돌출 형성된다.
푸시 로드(170)의 후단부에는 절연 푸시 로드(185)가 삽입되는 결합홈(173)이 형성된다.
푸시 로드(170)는 자석 래치(190)와 이격 설치된다. 즉, 푸시 로드(170)의 후단부는 자석 래치(190)의 전단부보다 전방에 배치된다. 이에 따라, 푸시 로드(170)와 자석 래치(190)의 인력에 의한 간섭을 회피할 수 있다.
접압 스프링(175)이 마련된다. 접압 스프링(175)은 푸시 로드(170)에 압력을 작용하기 위하여 마련된다. 접압 스프링(175)이 푸시 로드(170)에 가하는 압력은 가동부 연장 로드(160)를 거쳐 가동 접점(134)을 가압하는 접압력으로 작용한다. 이 접압력에 의해 닫힌 상태에서 접점부(132,134) 발생하는 외력에 의해 접점부(132,134)가 분리되지 않게 된다.
접압 스프링(175)은 전단이 푸시 로드(170)의 가압판(172)에 접하고, 후단이 엔드 커버(210)의 중앙관부(211)에 접한다. 엔드 커버(210)는 절연 커버(200)에 고정 설치되므로, 접압 스프링(175)은 푸시 로드(170)를 가압하는 방향으로 힘이 작용한다.
래치 플레이트(180)가 마련된다. 래치 플레이트(180)는 가동부 연장 로드(160)에 고정되고 영구자석(195)에 흡인되어 가동 접점(134)을 고정 접점(132)으로부터 분리된 개방 상태로 유지하도록 한다. 래치 플레이트(180)는 자성체로 형성되는 것이 바람직하다.
래치 플레이트(180)에는 중앙부에 제1 관통홀(181)이 형성된다.
래치 플레이트(180)에는 제1 관통홀(181) 주변에 관 형태의 로드 결합부(184)가 형성된다. 로드 결합부(184)는 래치 플레이트(180)의 일면으로(전면으로) 돌출 형성된다.
래치 플레이트(180)의 로드 결합부(184)가 가동부 연장 로드(160)의 래치 결합부(164)에 삽입 결합된다.
래치 플레이트(180)의 로드 결합부(184)의 내부, 즉 제1 관통홀(181)에는 푸시 로드(170)의 후단부 일부 및 접압 스프링(175)의 후단부 일부가 삽입된다.
절연 푸시 로드(185)가 마련된다. 절연 푸시 로드(185)는 푸시 로드(170)의 결합홈(173)에 결합되어 액추에이터(220)의 폭발력에 의해 푸시 로드(170)를 이동시킨다. 절연 푸시 로드(185)는 절연 재료로 형성되어, 푸시 로드(170)와 자석 래치(190) 사이의 절연 성능을 향상시킨다.
자석 래치(190)가 마련된다. 자석 래치는 외측 홀더(191), 내측 홀더(197) 및 영구자석(195)으로 구성된다. 자석 래치는 래치 플레이트(180)를 흡인하는 역할을 한다. 외측 홀더(191)와 내측 홀더(197)는 자성체로 형성되는 것이 바람직하다.
외측 홀더(191)와 내측 홀더(197)는 절연 커버(200)의 수용부(201)의 후면에 결합된다.
외측 홀더(191)는 원형으로 형성되고, 중앙부에 사각형의 제2 관통홀(192)이 형성될 수 있다.
내측 홀더(197)는 사각형으로 형성되고, 중앙부에 원형의 제3 관통홀(198)이 형성될 수 있다.
영구자석(195)이 외측 홀더(191)와 내측 홀더(197) 사이에 고정된다. 영구자석(195)은 평판형 자석으로 구성될 수 있다. 영구자석(195)은 복수개, 예를 들면 4개가 구비될 수 있다. 영구자석(195)의 일면은 외측 홀더(191)의 제2 관통홀(192)의 일면에 접하고, 영구자석(195)의 타면은 내측 홀더(197)의 외면에 접하게 설치되어, 외측 홀더(191)와 내측 홀더(197)의 지지를 받는다.
영구자석(195)은 정상 상태에서 래치 플레이트(180)를 흡인하여 가동 접점(134)이 고정 접점(132)으로부터 분리된 개방 상태를 유지하도록 한다.
도 5에는 절연 커버와 엔드 커버의 다른 방향의 사시도가 나타나 있다. 추가로 참조하기로 한다.
버스바(110,140)를 포함하는 통전부와 액추에이터(220) 사이의 절연성을 향상시키기 위하여 절연 커버(200)가 마련된다. 절연 커버(200)는 특히 액추에이터(220)와 제2 버스바(140) 사이의 전기적 절연을 위하여 마련된다. 이에 따라, 외부 점호 장치에 대한 절연 설계가 불필요하며, 접지를 기준으로 한 점호 신호를 받게 되어 점호신호에 노이즈 발생확률이 줄어들어 바이패스 스위치의 정확하고 안정적인 동작을 하게 된다.
절연 커버(200)는 제2 버스바(140)의 후방에 배치된다. 이에 따라, 전원으로부터 제1 버스바(110)를 통해 들어온 전류가 제2 버스바(140)를 통해 부하로 흘러나가는 통전부가 액추에이터(220)로부터 구분 구성되어 통전부와 액추에이터부 사이의 절연이 충분히 확보된다.
절연 커버(200)는 전면이 개방된 원통 형태로 형성될 수 있다. 절연 커버(200)의 수용부(201)에는 가동 접점(134)을 제외한 가동부, 즉 가동부 연장 로드(160), 푸시 로드(170), 접압 스프링(175), 래치 플레이트(180), 절연 푸시 로드(185)가 수용된다.
절연 커버(200)의 전단부(202)는 직경이 확장되도록 단차 형성될 수 있다. 이는 절연 커버(200)를 제2 버스바(140)에 조립하기 용이하도록 하기 위한 것이다.
절연 커버(200)의 전단부(202)에는 제2 버스바(140)에 고정될 수 있는 고정부(203)가 형성된다. 고정부(203)에 체결되는 제2 체결부재(148)에 의해 절연 커버(200)는 제2 버스바(140)에 고정 결합된다.
절연 커버(200)의 후면(205)에는 엔드 커버(210)와 외측 홀더(191)가 고정된다. 절연 커버(200)의 후면(205)에는 중앙부에 커버 관통홀(206)이 형성된다. 절연 커버(200)의 후면(205)에는 엔드 커버(210) 및 홀더(191,197)를 고정하기 위한 고정홀(207)이 형성된다. 엔드 커버(210)와 홀더(191,197)는 제3 체결부재(218)에 의해 절연 커버(200)의 후면(205)에 고정 결합된다.
절연 커버(200)의 배후에 엔드 커버(210)가 결합된다. 엔드 커버(210)는 절연 재료로 형성된다. 엔드 커버(210)는 접압 스프링(175)과 액추에이터(220) 사이를 절연시키는 역할을 한다.
엔드 커버(210)에는 중앙관부(211)가 돌출 형성된다. 중앙관부(211)는 절연 커버(200)의 커버 관통홀(206)에 삽입 설치되어 접압 스프링(175)을 지지한다. 여기서, 중앙관부(211)의 전단부는 자석 래치(190)의 전단부보다 전방으로 돌출된다. 이에 따라, 푸시 로드(170) 및 접압 스프링(175)과 자석 래치(190) 사이의 자력에 의한 간섭을 회피할 수 있다.
엔드 커버(210)의 후면에는 홈 형태의 장착부(215)가 형성된다. 액추에이터(220)는 엔드 커버(210)의 배후면으로부터 장착부(215)에 설치되어 일부는 중앙관부(211)에 삽입된다.
액추에이터(220)는 폭발형 동력원이다. 액추에이터(220)는 사고 전류 발생시 외부의 점호 신호에 의해 폭발하여 절연 푸시 로드(185)를 밀어내어 가동 접점(134)을 움직이는 동력을 발생시킨다. 액추에이터(220)는 가스압에 의해 동력을 발생시키므로 인플레이터라고도 한다.
액추에이터(220)에는 피스톤(221)이 구비되어 폭발시 가스압에 의해 전방으로 이동하여 절연 푸시 로드(185)를 밀어낸다.
액추에이터(220)의 배후부에 캡(230)이 결합된다. 캡(230)은 액추에이터 장착부(215)에 삽입 결합되어 액추에이터(52)를 지지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 스위치의 작용을 살펴보기로 한다. 주로, 도 6 및 도 7을 참조하기로 한다. 도 6은 개방 상태, 도 7은 투입 상태를 나타낸다.
각 서브 모듈이 정상적으로 작동하는 정상 상태에서, 래치 플레이트(180)는 자석래치(190)의 자력에 의해 흡인되어 홀더(191,197)에 접촉한 상태에 놓인다. 이에 따라, 래치 플레이트(180)에 연결된 가동부 연장 로드(160) 및 가동부 연장 로드(160)에 연결된 가동 접점(134)도 후방으로 이동하여 접점부(132,134)는 개방된 상태를 유지한다.
따라서, 바이패스 스위치에는 전류가 흐르지 않는다.
어느 서브 모듈에 고장이 발생한 경우, 이러한 고장이 감지되어 외부에서 전기 신호가 입력되면 액추에이터(52)에 가스 제네레이터가 작동하여 가스압이 발생한다. 피스톤(221)이 가스압에 의해 전방으로 이동하면서 절연 푸시 로드(185)를 밀어낸다. 푸시 로드(170), 가동부 연장 로드(160), 가동 접점(134)은 이에 연동하여 래치 플레이트(180)과 영구자석(195) 사이의 인력을 이기고 전방으로 이동한다. 이에 따라, 가동 접점(134)이 고정 접점(132)에 접촉하여 통전이 일어난다.
즉, 바이패스 스위치에는 전류가 흘러 해당 서브 모듈을 배제하는 전류 우회로를 만들어준다.
한편, 접압 스프링(175)은 가동부 연장 로드(160)의 작동부(162) 내에서 신장되어 접점부(132,134)에 접압력을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 스위치에 의하면 가동 접점의 투입 동작의 동력원이 되는 액추에이터와 고압의 전류가 흐르는 제2 버스바 사이에 절연커버가 적용되어 절연성이 확보된다. 즉, 전원에 연결되는 제1 버스바와 부하에 연결되는 제2 버스바로 이어지는 통전부와 액추에이터 부분이 절연 커버에 의해 구분 구성되어 절연이 이루어진다.
이로 인해 액추에이터에 연결되는 외부 점호 장치에 대한 절연 설계가 불필요해지며, 액추에이터는 접지를 기준으로 한 점호 신호(전기 신호)를 받게 되어 점호 신호에 노이즈 발생확률이 줄어들어 바이패스 스위치는 정확하고 안정적인 동작을 하게 된다.
한편, 가동부 연장 로드가 실린더 형상으로 형성되어 접압 스프링 장착 및 작동을 위한 공간이 마련된다. 따라서, 스프링 계수가 큰 특수 스프링이 필요하지 않고 상용의 스프링이 적용될 수 있다.
이에 따라, 가동 접점에 대한 접압력이 향상되고, 전체 부품의 중량은 감소한다.
더불어, 바이패스 스위치의 속도를 향상시켜 투입 시간을 감소시키게 된다.
또한, 가동접점에 대한 스크로크 제어가 용이하다.
한편, 래치 플레이트는 상기 가동부 연장 로드에 일부가 삽입되도록 설치되어 흔들림없이 안정적으로 가동된다.
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 (24)

  1. 내부에 중공부가 형성되는 케이스;
    상기 케이스의 전단에 결합되는 제1 버스바;
    상기 케이스의 후단에 결합되는 제2 버스바;
    상기 중공부에 설치되고, 상기 제1 버스바에 접속되는 고정 접점;
    상기 중공부에 설치되고, 상기 제2 버스바에 접속되어 상기 고정 접점에 접촉 또는 분리되는 가동 접점;
    상기 제2 버스바의 후면에 결합되고, 내부에 수용부를 갖는 절연 커버; 및
    상기 수용부에 설치되고, 상기 가동 접점에 결합되는 가동부 연장 로드; 및
    상기 절연 커버의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하는 바이패스 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 버스바에는 관통홀로 형성되는 컨택터 접속부가 마련되고,
    상기 컨택터 접속부에 삽입되고, 관으로 형성되어 상기 가동부 연장 로드를 감싸 지지하도록 설치되는 멀티 컨택터 소켓을 더 포함하는 바이패스 스위치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 멀티 컨택터 소켓과 상기 가동부 연장 로드 사이에 밀착 배치되는 멀티 컨택터;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연 커버의 배후부에 결합되고, 상기 액추에이터가 설치되는 홈 형태의 장착부가 형성되는 엔드 커버;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 절연 커버의 전단부에는 직경이 확장되도록 단차 형성되는 고정부가 마련되고,
    상기 고정부에 체결되는 체결부재에 의해, 상기 절연 커버는 상기 제2 버스바 및 케이스에 일체로 결합되는 바이패스 스위치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 가동부 연장 로드와 상기 엔드 커버 사이에 구비되어 상기 가동 접점에 접압력을 제공하는 접압 스프링을 더 포함하는 바이패스 스위치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 엔드 커버에는 상기 절연 커버의 커버 관통홀에 삽입되어 상기 접압 스프링을 지지하는 중앙관부가 형성되는 바이패스 스위치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가동부 연장 로드에는 후방으로 개방되는 홈 형태의 작동부가 형성되고, 상기 작동부의 전면에 구비되어 상기 접압 스프링의 힘을 받는 푸시 로드;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수용부의 후면에 결합되는 영구자석; 및 상기 가동부 연장 로드에 결합되고 정상 상태에서 상기 영구자석에 흡인되어 상기 가동 접점을 고정 접점으로부터 분리시키는 래치 플레이트;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 영구자석의 양측면에서 상기 영구자석을 지지하는 외측 홀더 및 내측 홀더를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  11. 내부에 중공부가 형성되는 케이스;
    상기 케이스의 전단에 결합되는 제1 버스바;
    상기 케이스의 후단에 결합되는 제2 버스바;
    상기 중공부에 설치되고, 상기 제1 버스바에 접속되는 고정 접점;
    상기 중공부에 설치되고, 상기 제2 버스바에 접속되어 상기 고정 접점에 접촉 또는 분리되는 가동 접점;
    상기 제2 버스바에 설치되고, 상기 가동 접점에 결합되고, 후방으로 개방되는 홈 형태의 작동부가 형성되는 가동부 연장 로드;
    상기 가동부 연장 로드의 배후부에 설치되고, 상기 가동부 연장 로드를 움직이는 동력을 제공하는 액추에이터; 및
    상기 작동부에 설치되고, 상기 가동 접점에 접압력을 제공하는 접압 스프링;를 포함하는 바이패스 스위치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 버스바에는 관통홀로 형성되는 컨택터 접속부가 마련되고,
    상기 컨택터 접속부에 삽입되고, 관으로 형성되어 상기 가동부 연장 로드를 감싸 지지하도록 설치되는 멀티 컨택터 소켓을 더 포함하는 바이패스 스위치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 멀티 컨택터 소켓과 상기 가동부 연장 로드 사이에 밀착 배치되는 멀티 컨택터;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 버스바의 후면에 결합되고, 전면이 개방된 수용부를 갖는 절연 커버; 및
    상기 절연 커버의 배후부에 결합되고, 상기 액추에이터가 설치되는 장착부가 형성되는 엔드 커버;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 작동부의 전단에 구비되어 상기 접압 스프링에 의해 힘을 받는 푸시 로드를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가동부 연장 로드를 자력에 의해 끌어당기는 자석 래치를 더 포함하고, 상기 자석 래치는,
    상기 수용부의 후면에 장착되는 영구자석; 및
    상기 영구자석을 지지하는 외측 홀더 및 내측 홀더;를 포함하는 바이패스 스위치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 작동부에는 내경이 확장되도록 단차 형성되는 래치 결합부가 형성되고, 상기 래치 결합부에 결합되어 상기 영구자석의 자력에 흡인되는 래치 플레이트;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 래치 플레이트에는 상기 래치 결합부에 삽입 결합되는 관 형태의 로드 결합부가 돌출 형성되는 바이패스 스위치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 푸시 로드의 후단에 결합되고 상기 래치 플레이트에 관통 설치되어 상기 액추에이터의 힘을 받는 절연 푸시 로드;를 더 포함하는 바이패스 스위치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 푸시 로드는 상기 자석 래치와 이격 설치되는 바이패스 스위치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 푸시 로드의 후단부는 상기 자석 래치의 전단부보다 전방에 배치되는 바이패스 스위치.
  22. 제16항에 있어서, 상기 엔드 커버에는 상기 절연 커버의 커버 관통홀에 삽입되어 상기 접압 스프링을 지지하는 중앙관부가 형성되는 바이패스 스위치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 중앙관부의 전단부는 상기 자석 래치의 전단부보다 전방으로 돌출 배치되는 바이패스 스위치.
  24. 제14항에 있어서, 상기 장착부에는 상기 액추에이터를 고정하는 캡이 구비되는 바이패스 스위치.
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