KR101045158B1

KR101045158B1 - 초고압 가스 절연 차단기

Info

Publication number: KR101045158B1
Application number: KR1020080138528A
Authority: KR
Inventors: 윤정훈
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR20100079930A; US8304677B2; CN101770894B; CN101770894A; US20100163527A1

Abstract

본 발명은 초고압 가스 절연 차단기에 관한 것으로서, 가동 아크 접촉자 및 상기 가동 아크 접촉자와 맞물리는 고정 아크 접촉자; 상기 가동 아크 접촉자와 결합되는 실린더 로드; 상기 실린더 로드와 링크 기구를 통해 연결되며, 단부가 조작기와 연결되는 절연 로드; 및 상기 가동 아크 접촉자 및 상기 고정 아크 접촉자 사이에 소호 가스를 분사하기 위한 분사 노즐을 포함하며, 상기 링크 기구는 상기 절연 로드가 상기 실린더 로드로부터 멀어지도록 이동하는 경우에 절연 로드의 길이 방향으로 축소되어 상기 실린더 로드를 상기 절연 로드 측으로 끌어당기는 가스 절연 차단기가 제공된다.

가스 절연 차단기. 소호, 링크, 차단 속도.

Description

초고압 가스 절연 차단기{HIGH VOLTAGE GAS CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 초고압 가스 절연 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차단기의 차단 동작 시에 고정측 아크 접촉자와 가동측 아크 접촉자 사이에 소호 가스를 불어넣어 아크를 소호시키는 가스 절연 차단기에 관한 것이다.

가스 절연 개폐장치나 가스 절연 차단기는 전기선로상에 설치되어 정상적인 사용상태에서 인위적으로 선로를 개폐할 때 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 전력기기를 보호하는 전기 기기로서, 이와 같은 가스 절연 개폐장치에서는 개폐장치가 트립(Trip)작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호가스(예를 들어, 6불화황(SF₆) 가스)를 노즐을 통해 분사시켜 트립작동시 발생하는 아크를 소호시켜 주게 된다.

첨부한 도 1은 종래 가스 절연 차단기로서, 차단부의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 차단부의 작동상태를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 종래 가스 절연 개폐장치의 차단부는 고정측과 가동측으로 이루어져 있다.

상기 고정측은 제1 고정접촉자(1)와 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.

상기 가동측은 제2 고정접촉자(3)와, 상기 제2 고정접촉자(3) 내에 이동 가능하게 설치된 가동접촉자(4)와, 상기 가동접촉자(4) 내에 설치되어 압축실(6)을 형성하는 고정피스톤(5)과, 상기 가동접촉자(4)의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자(2)에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자(7)와, 상기 가동접촉자에 고정된 노즐(8)과, 상기 가동접촉자(4)의 로드(10)를 개폐장치의 조작기(도시하지 않음)에 연결하는 연결로드(9)로 구성되어 있다.

상기 개폐장치의 정상적인 통전 상태에서는 도 1과 같이, 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에 접속되어 선로는 폐로상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 상태에서 개폐장치가 트립되면 조작기와 연결된 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고, 로드(10)에 의해 연결로드(9)와 연결된 가동접촉자(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.

이때, 가동접촉자(4)와 고정피스톤(5)에 의해 형성된 압축실(6)의 용적은 가동접촉자(4)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되고 가동접촉자(4)의 이동에 의해 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에서 분리되는 순간부터 가동 아크접촉자(7)와 고정 아크접촉자(2) 사이에서 아크가 발생하게 되는데, 상기와 같이 아크가 발생할 때 도 2와 같이, 압축실(6) 내에 압축되어 있던 압축가스가 노즐(8)을 통해 아크방향으로 분사되므로 아크가 소호되고 전류는 차단되는 것이다.

한편, 상기 가동 아크접촉자(7)와 고정 아크접촉자(2)의 분리속도를 증가시 키고 충분한 절연 겨리를 확보하기 위해서 이중 구동 방식이 적용되었다.

첨부한 도 3은 종래 가스 절연 차단기로서, 이중 구동 방식이 적용된 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 작동상태를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 이중 구동 방식의 가스 절연 차단기는 트립 신호에 따라 조작기가 작동하고 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 노즐(8), 가동 아크접촉자(7), 가동접촉자(4), 실린더의 로드(10)가 도면상 우측방향으로 이동하고, 동시에 상기 노즐(8) 선단부에 연결된 역전 링크부(11)에 의해 고정 아크접촉자(2)가 가동측의 이동방향과 반대 방향(도면상 좌측방향)으로 이동한다.

즉, 상기 노즐(8) 선단부에 연결된 노즐측 링크(12)가 도면상 우측방향으로 이동하면, 이에 따라 회전 링크(13)는 고정핀(15)을 중심축으로 반시계 방향으로 회전한다.

상기와 같이 회전 링크(13)의 회전에 따라 이에 연결된 고정 아크 접촉자측 링크(14)는 도면상 좌측방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 고정 아크 접촉자측 링크(14)에 고정된 고정 아크접촉자(2)도 고정 아크 접촉자측 링크와 함께 도면상 좌측방향으로 이동한다.

즉, 상기와 같은 구조는 가동측의 이동력을 이용하여 상기 고정 아크접촉자(2)를 가동측의 이동방향과 반대방향으로 동일한 속도로 이동시킴으로써 분리 속도를 배증할 수 있고 충분한 절연 거리를 확보할 수 있게 한다.

본 발명은 종래의 초고압 가스 절연 차단기에 비해서 더욱 빠른 차단 속도 및 더욱 큰 절연 거리를 제공할 수 있는 초고압 가스 절연 차단기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 가동 아크 접촉자 및 상기 가동 아크 접촉자와 맞물리는 고정 아크 접촉자; 상기 가동 아크 접촉자와 결합되는 실린더 로드; 및 상기 실린더 로드와 링크 기구를 통해 연결되며, 단부가 조작기와 연결되는 절연 로드;를 포함하며, 상기 링크 기구는 상기 절연 로드가 상기 실린더 로드로부터 멀어지도록 이동하는 경우에 절연 로드의 길이 방향으로 축소되어 상기 실린더 로드를 상기 절연 로드 측으로 끌어당기는 가스 절연 차단기가 제공된다.

즉, 본 발명에서는 상기 링크 기구를 통해서 조작기에 의해 절연 로드를 이동시키면서 절연 로드와 실린더 로드 사이의 간격을 축소시키므로 차단 속도를 더욱 증대시킬 수 있고, 고정 아크 접촉자와 가동 아크 접촉자 사이의 절연 거리도 늘릴 수 있도록 한 것이다.

바람직하게는, 상기 가동 아크 접촉자 및 상기 고정 아크 접촉자 사이에 소호 가스를 분사하기 위한 분사 노즐을 추가적으로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 실린더 로드의 이동방향과 반대 방향으로 상기 고정 아 크 접촉자를 이동시키는 역전 링크를 추가적으로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 링크 기구는 마주하는 한 쌍의 꼭지점이 각각 상기 절연 로드 및 실린더 로드의 단부와 결합되는 4절 링크를 포함하며, 상기 4절 링크의 나머지 꼭지점은 각각 상기 링크 기구가 수용되는 케이스 내에 형성되는 한 쌍의 가이드 홈에 삽입되고, 상기 한 쌍의 가이드 홈 간의 간격은 상기 절연 로드 측이 상기 실린더 로드 측보다 크게 설정된다. 이를 통해서, 절연 로드의 이동시에 4절 링크의 상기 가이드 홈에 삽입된 꼭지점 간의 간격이 넓어지고 그와 연동되어 실린더 로드와 절연 로드 사이의 간격이 축소되게 된다.

상기 한 쌍의 가이드 홈 간의 간격은 상기 절연 로드 측으로 갈수록 점차 증가하도록 할 수 있고, 초기에는 일정 간격을 유지한 후 점차적으로 증가하도록 할 수도 있다.

본 발명은 또한, 케이스; 및 상기 케이스 내측에 내장되며, 가스 절연 차단기의 절연 로드와 조작기를 연결하는 링크 기구를 포함하며, 상기 링크 기구는 상기 절연 로드가 상기 조작기에 의해 가스 절연 차단기로부터 인출되도록 이동하는 경우에 절연 로드의 길이 방향으로 축소되는 가스 절연 차단기의 연결 기구를 제공한다.

이를 통해서, 기존의 가스 절연 차단기를 수정하지 않고 절연 로드측에 상기 연결 기구를 연결하는 것 만으로도 차단 속도 및 절연 거리를 증대시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 링크 기구는 상기 케이스 내측에 형성되는 한 쌍의 가이드 홈; 및 상기 한 쌍의 가이드 홈에 대향하는 꼭지점이 삽입되고, 나머지 한 쌍의 꼭지점은 가스 절연 차단기의 절연 로드 및 조작기와 각각 연결되는 4절 링크;를 포함하며, 상기 한 쌍의 가이드 홈 사이의 간격은 상기 절연 로드 측 보다 상기 조작기 측이 더 크게 설정할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 상기 링크 기구를 통해서 조작기에 의해 절연 로드를 이동시키면서 절연 로드와 실린더 로드 사이의 간격을 축소시키므로 차단 속도를 더욱 증대시킬 수 있고, 고정 접촉자와 가동 접촉자 사이의 절연 거리도 늘릴 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 절연 차단기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 절연 차단기의 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예는 도 3에서 설명한 가스 절연 차단기를 대상으로 한 것으로서 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

상기 실시예에서 가동 아크 접촉자(7)와 연결되는 실린더 로드(20)는 고정 피스톤(5)에 왕복이동 가능하게 설치되며, 상기 실린더 로드(20)의 단부에는 제1 내지 제4 링크 부재(22, 24, 26, 28)가 힌지를 통해 결합되어 형성되는 4절 링크의 제1 꼭지점(a)이 결합된다. 한편, 상기 제1 꼭지점(a)과 마주하는 제2 꼭지점(b) 은 절연 로드(30)의 단부와 결합된다. 따라서, 상기 실린더 로드(20)와 절연 로드(30)는 상기 4절 링크에 의해 서로 이격된 상태에서 결합된다.

그리고, 상기 4절 링크의 제3 및 제4 꼭지점(c, d)은 상기 제2 고정 접촉자(3)에 형성되는 한 쌍의 가이드 홈(32) 내에 끼워지며, 이로 인해서 상기 제3 및 제4 꼭지점(c, d)의 이동은 상기 가이드 홈(32)을 따라서 제한된다.

이제, 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다. 상기 절연 로드(30)의 타 단부는 조작기(미도시)와 연결되어 있어, 조작기에 의해 도 5에서 상향 또는 하향으로 이동될 수 있다. 만일, 상기 고정 아크 접촉자 및 가동 아크 접촉자를 분리하기 위해 상기 조작기가 상기 절연 로드(30)를 하향으로 이동시키면, 상기 4절 링크 및 그와 결합된 실린더 로드(20) 역시 하향으로 이동되면서, 상기 고정 아크 접촉자 및 가동 아크 접촉자가 서로 분리되게 된다.

이 때, 상기 상기 제3 및 제4 꼭지점(c, d)의 이동이 상기 가이드 홈(32)을 따라서 제한되므로 상기 4절 링크는 도 5에 도시된 형상으로부터 도 6에 도시된 형태로 변형되게 된다. 여기서, 상기 가이드 홈(32) 간의 간격은 하향으로 갈수록 멀어지므로 상기 제3 및 제4 꼭지점(c, d) 간의 간격도 멀어지게 되고 그에 따라 상기 제1 및 제2 꼭지점(a, b) 간의 간격은 좁아지게 된다. 이로 인해, 상기 실린더 로드(20)와 상기 절연 로드(30) 간의 간격도 좁아진다.

따라서, 상기 조작기에 의해 절연 로드(30)가 이동하는 거리에, 상기 4절 링크의 제1 및 제2 꼭지점(a, b) 간의 간격 축소분을 더한 거리만큼 상기 실린더 로 드(20)가 이동하게 되므로 실린더 로드(20)는 상기 절연 로드(30)에 비해서 더욱 빠른 속도로 이동하게 되고, 그로 인해서 상기 가동 아크 접촉자와 고정 아크 접촉자의 분리 속도가 향상된다. 아울러, 절연 로드(30)의 이동 거리보다도 더 큰 절연 간격도 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 가스 절연 접촉기에 결합되는 연결 기구의 형태로서도 적용할 수 있다. 즉, 내측에 가이드 홈이 형성된 케이스의 내부에 상기 4절 링크를 설치하여 하나의 연결 기구로서 구현한 후 상기 4절 링크의 제1 꼭지점을 도 3에 도시된 로드(10)의 단부에 결합하고, 제2 꼭지점을 조작기에 연결하는 예도 고려할 수 있다. 이를 통해서, 기존의 가스 절연 접촉기를 변경하지 않아도 차단 속도 및 절연 간격을 증가시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 가스절연 개폐장치로서, 차단부의 구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 차단부의 작동상태를 도시한 단면도이다.

도 3은 종래 가스절연 개폐장치로서, 이중 구동 방식이 적용된 구조를 도시한 단면도이다.

도 4는 도 3의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가스 절연 차단기의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 실시예의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

Claims

가동 아크 접촉자 및 상기 가동 아크 접촉자와 맞물리는 고정 아크 접촉자;

상기 가동 아크 접촉자와 결합되는 실린더 로드; 및

일측이 상기 실린더 로드와 연결되는 링크 기구;

상기 링크 기구의 타측과 연결되며, 단부가 조작기와 연결되는 절연 로드;를 포함하며,

상기 링크 기구는 상기 절연 로드가 상기 실린더 로드로부터 멀어지도록 이동하는 경우에 절연 로드의 길이 방향으로 축소되어 상기 실린더 로드의 단부와 상기 절연 로드의 단부 사이의 길이를 축소시키는 가스 절연 차단기.
제1항에 있어서,

상기 가동 아크 접촉자 및 상기 고정 아크 접촉자 사이에 소호 가스를 분사하기 위한 분사 노즐을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기.
제1항에 있어서,

상기 실린더 로드의 이동방향과 반대 방향으로 상기 고정 아크 접촉자를 이동시키는 역전 링크를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기.
제1항에 있어서,

상기 링크 기구는

마주하는 한 쌍의 꼭지점이 각각 상기 절연 로드 및 실린더 로드의 단부와 결합되는 4절 링크를 포함하며,

상기 4절 링크의 나머지 꼭지점은 각각 상기 링크 기구가 수용되는 케이스 내에 형성되는 한 쌍의 가이드 홈에 삽입되고,

상기 한 쌍의 가이드 홈 간의 간격은 상기 절연 로드 측이 상기 실린더 로드 측보다 큰 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기.
제4항에 있어서,

상기 한 쌍의 가이드 홈 간의 간격은 상기 절연 로드 측으로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기.
케이스; 및

상기 케이스 내측에 내장되며, 가스 절연 차단기의 절연 로드와 조작기를 연결하는 링크 기구를 포함하며,

상기 링크 기구는 상기 절연 로드가 상기 조작기에 의해 가스 절연 차단기로부터 인출되도록 이동하는 경우에 절연 로드의 길이 방향으로 축소되어, 조작기의 이동거리보다 절연 로드의 이동 거리를 증가시키는 가스 절연 차단기의 연결 기구.
제6항에 있어서,

상기 링크 기구는,

상기 케이스 내측에 형성되는 한 쌍의 가이드 홈; 및

상기 한 쌍의 가이드 홈에 대향하는 꼭지점이 삽입되고, 나머지 한 쌍의 꼭지점은 가스 절연 차단기의 절연 로드 및 조작기와 각각 연결되는 4절 링크;를 포함하며,

상기 한 쌍의 가이드 홈 사이의 간격은 상기 절연 로드 측 보다 상기 조작기 측이 더 큰 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기의 연결 기구.
제7항에 있어서,

상기 한 쌍의 가이드 홈 간의 간격은 상기 절연 로드 측으로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 가스 절연 차단기의 연결 기구.