KR100452882B1 - 가스절연 고장구간 자동 개폐기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연 고장구간 자동 개폐기에 관한 것이다.

본 발명은 슬라이드 이동하는 접지 스위치에 의해 개,폐,접지 되도록 구비된 개폐기 본체가 불활성 절연가스인 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크내에 구비된 가스절연 고장구간 자동 개폐기에 있어서, 조작핸들의 회전력이 매커니즘을 통해 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크 내부에 케이싱으로 감쌓인 회전단자부를 회전시켜 내주연부에 구비된 고정단자로 부터 분리되면서 단전되도록 하고, 동시에 고정단자와 회전단자 사이에 발생되는 아아크가 케이싱내로 유입되는 6불화황 가스에 의해 소호되도록 구성되어져 사고발생시 특정지역으로 공급되는 전기를 신속하게 차단하여 피해를 줄일 수 있도록 하고, 단전시 고정단자와 회전단자 사이에서 발생되는 고온의 아아크를 신속하게 소호함으로써 단자가 열화로 인해 융해 및 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

가스절연 고장구간 자동 개폐기{Gas Insulated Switchgear}

본 발명은 가스절연 고장구간 자동 개폐기에 관한 것으로서, 특히 고압의 배전선로를 흐르고 있는 전기를 단전시켜 개보수의 공사를 용이하게 하고, 사고발생시 특정지역으로 공급되는 전기를 차단하는 개폐기의 고정단자와 가동단자를 슬라이드방식에서 로터리방식으로 교체함으로써, 개폐기의 부피를 줄여 제작 및 운반 그리고 설치작업을 간단하게 하여 효율성을 높이도록 하고, 아울러 고정단자에 접속되어 있는 가동단자가 고정단자로 부터 이격됨과 동시에 분리되는 양측의 단자 사이로 6불화황가스가 신속하게 유입되도록 함으로써, 발생되는 고온의 아아크를 신속하게 소호시켜 단자가 열화로 인해 융해 및 파손되는 것을 방지하여 장기간 사용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 감시제어용(계기, 계전기, 조정기 등) 및 주회로기기(차단기, 단로기 등)의 어느 하나 또는 복수를 구조물(개방 또는 폐쇄)에 장착하거나 수용하여 배선를 통해 감시제어 및 보수보안상 가장 유효한 형태로 추린 기기를 배전반이라 하며, 이러한 배전반은 전력의 발전, 송전, 변전에서부터 수전, 배전 및 전동기 제어에 이르기까지 전력의 수급이 필요한 모든 부분에 필요한 장치로서 간단한 것에서부터 복잡한 용도의 것까지 또 기술진보에 의한 혁신도 포함해서 그 종류는 매우 다양하게 구비되어 있다.

우리나라의 배전방식은 3상 4선식 다중접지방식으로 지락사고가 발생할 경우, 중성선에 흐르는 지락전류가 단락전류보다 클 수 있는 문제가 있으며, 지락사고를 변전소의 차단기와 배전선로에 설치된 리클로저(RECLOSER)와 협조하여 고장구간만을 신속, 정확하게 차단 혹은 개방하여 고장의 확대를 방지하고 그 피해를 최소 화시키기 위하여 변전계통에서는 부하용량 4000[kVA] 이하의 분기점 또는 수용가 인입구에는 고장구간 자동개폐기가 설치되어 있다.

이러한 고장구간 자동개폐기는 지중선로 배전계통의 부하를 차단하기 위한 것으로서, 3상 단일조작 탱크형은 탱크 내부에서 개, 폐, 접지를 할 수 있는 개폐기 본체와 제어함 및 외함 등으로 구비되고, 개폐기 본체에는 각 회로별로 슬라이드 이동하는 접지 스위치가 구비되어 있으며, 접지 스위치의 동작 상태를 외부에서 쉽게 확인할 수 있도록 구비되어 있다.

또한, 개폐기의 각 부분은 조작시에 기계적 응력 및 단락시의 전자력에 충분히 견디며 중력, 진동 등에 의하여 저절로 개폐되지 않고 개폐기의 어느 곳에서도 물이 고일 수 있는 부분이 없도록 구비되어 있다.

또한, 개폐기에 접근 또는 조작시 인체에 안전이 충분히 보장되고, 개폐기의 조작상태를 용이하게 식별할 수 있는 구조로 되어 있다.

그리고 탱크의 내부가 무색 무미,무취 ,무독의 불활성 고절연가스인 SF6(6불화황) 가스로 채워져 있음으로써, 절연 및 아아크 소호능력이 제공되어 열화가 방지되도록 구비되어 있다.

그러나 이와 같은 구조를 갖는 자동개폐기는 제어함의 일측에 구비된 조작구를 이용하여 조작할 경우, 개폐기 본체내에 있는 접지 스위치가 슬라이드식으로 이동하여 단속과 접속이 됨으로써 그 구조가 커지는 문제점이 있었다.

또한, 단속시 소호능력을 충분히 발휘하기 위해서는 접지 스위치의 주위에 있는 불화황가스의 농도가 다른 곳에 비해 짖게 되어야 하나 탱크의 내부에 불화황 가스가 균일하게 채워져 있음으로써, 절연 및 아아크 소호능력이 낮아져 열화가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 변전계통의 분기점 이나 수용가 인입구측에 설치된 개폐기의 접속단자인 고정단자와 가동단자를 슬라이드방식에서 로터리방식으로 교체함으로써, 개폐기 몸체의 부피를 줄여 제작 및 운반 그리고 설치작업을 간단하게 하도록 하여 그 효율을 높이도록 하고, 또한 가동단자가 고정단자로 부터 이격됨과 동시에 외부로 부터 분리되는 양측의 단자 사이로 6불화황가스가 신속하게 유입되도록 함으로써, 발생되는 고온의 아아크를 신속하게 소호시켜 단자가 열화로 인해 융해 및 파손되는 것을 방지하여 장기간 사용할 수 있는 가스절연 고장구간 자동 개폐기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 슬라이드 이동하는 접지 스위치에 의해 개,폐,접지 되도록 구비된 개폐기 본체가 불활성 고절연가스인 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크내에 구비된 가스절연 고장구간 자동 개폐기에 있어서, 조작핸들의 회전력이 매커니즘을 통해 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크 내부에 케이싱으로 감쌓인 회전단자부를 회전시켜 내주연부에 구비된 고정단자로 부터 분리되면서 단전되도록 하고, 동시에 고정단자와 회전단자 사이에 발생되는 아아크가 케이싱으로 유입되는 불화황 가스에 의해 소호되도록 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 고장구간 자동 개폐기를 제공함에 그 목적이 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 개폐기의 사시도.

도 2는 도 2의 A-A선 단면도.

도 3은 도 2의 B-B선 단면도.

도 4는 도 3의 A부 확대시의 요부 단면도.

도 5a,b는 도 3의 C-C선 단면도로서, 회전단자가 단락되는 상태를 도시한 작동 상태도.

도 6a,b는 도 3의 D-D선 단면도로서, 회전단자가 단락되는 과정에서 고정단자와 회전단자 사이로 가스가 유입되는 상태를 도시한 작동 상태도.

도 7은 본 발명에 다른 자동 개폐기의 케이싱 내부를 도시한 분해 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10:탱크 22:매커니즘

24:조작핸들 30:고정단자

40:회전단자부 42:튜브부재

42a:삽입공 44:축

44a:분할핀 46a:스페이서

46b:접속부재 46c:핀

48:블레이드 50:케이싱

52,52a:격벽 54,54a:공간부

58,58a:가스유입 가이드

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 가스절연 고장구간 자동 개폐기(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 그 외부는 미도시한 다수개의 인입케이블과 인출케이블을 연결 접속하기 위한 접속부재(12,14)가 6불화항 가스가 채워진 탱크(10)의 상부에 구비되어 있고, 탱크(10)의 전면에는 매커니즘(22)이 내장된 상태로 매커니즘(22)의 동작상태 및 그 위치가 표시되며, 또한 이를 조작하는 조작핸들(24)이 구비된 제어함 (20)으로 구성되어 있다.

또한, 탱크(10) 내부에는 다수개의 고정단자(30)와 회전단자(40)를 갖는 케이싱(50)이 수평방향으로 내설되어 있고, 케이싱(50)의 중앙에 회전 가능하게 구비된 회전단자(40)는 메커니즘(22)의 출력측에 기구적으로 연결되도록 구비되어 있고, 회전단자(40)의 일측은 후술하는 제어함(20)의 전면에 구비된 연결위치표시지침(26)에 연결되도록 구성된다.

여기에서, 상기 탱크(10)는 내부에 소정의 공간이 제공되는 가운데 기밀이 유지되도록 구비된 것으로서, 그 상부는 다수개의 인입케이블과 인출케이블을 접속하는 과정에서 이웃한 케이블과의 적정한 거리를 확보하기 위한 방안으로 중앙을 기준으로 양측으로 벌어지는 형태로 구비되어 있다.

또한, 상기 탱크(10)의 하부는 탱크내로 6불화황 가스를 주입하거나 그 내부에 구비된 단자들의 점검 및 교체를 용이하게 하도록 하기 위해 주입구 내지는 점검구(16)가 구비되어 있다.

상기 제어함(20)은 상기 탱크(10)의 전면이나 일측에 체결수단으로 고정된 것으로서, 그 내부에 구비된 다수개의 매커니즘(22)이 외부로 노출되는 것을 방지하면서 외부로 부터 이물질 등이 앉거나 빗물 등에 의한 부식을 방지하여 원활하고도 용이한 조작이 되도록 구비되어 있다.

또한, 제어함(20)의 전면 일측에는 조작핸들(24)이 구비되어 있으나 이 조작핸들(24)은 수동조작을 통해 제어함(20)의 내부에 구비된 매커니즘(22)을 작동시킬 수 있도록 오픈핸들(24a)과 클로즈 핸들(24b)로 양측에 구비되어 있다.

그리고 전면에는 카운터(27)와 연결위치표시지짐(26) 및 내부의 압력을 표시하는 압력표시구(28)가 구비되어 탱크(10)와 제어함(20) 내부의 정보를 외부에서 알 수 있도록 구비되어 있다.

상기 케이싱(50)은 내부가 원통형의 공간이 제공되는 가운데 두개로 분리된 것을 체결부재을 이용하여 하나로 결합 고정하되, 그 중앙에 회전단자부가 회전 가능하게 구비된 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 내면에 반원형태를 갖는 다수의격벽(52,52a)에 의해 수개의 분리된 공간부(54,54a)가 제공되도록 구비된 케이스 몸체(56)와, 상기 공간부(54,54a)의 내주연부 일측에 내,외부를 관통하여 삽입 고정된 고정단자(30)를 갖는 분리된 상태로 2개가 1쌍이 되도록 구비되어 있다.

또한, 2개가 1쌍으로 이루어지는 가운데 고정단자(30)가 형성된 내주연부의 일측에는 확관되는 형태를 갖는 가스유입 가이드(58,58a)가 일체로 형성되어 있다.

상기 회전단자부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스 몸체(56)의 길이에 해당하는 길이를 갖는 중공의 튜브부재(42)와, 상기 튜브부재(42)의 일측단에 매커니즘(22)의 출력측에 연결되도록 구비된 축(44)과, 후술하는 튜브부재(42)에 형성된 삽입공(42a)에 삽입된 다수개의 회전단자(46)와, 튜브부재(42)와 회전단자(40) 사이에 구비되어져 케이스 몸체(56)의 공간부내로 6불화황 가스를 신속하게 유입시키도록 구비된 블레이드(48)로 구성된다.

여기에서, 상기 튜브부재(42)는 다수개의 회전단자(40)들 사이로 전기가 흐르는 것을 방지하기 위해 절연체로 형성되어 있으며, 소정의 위치에 동일한 형태를 갖는 삽입공(42a)이 관통되도록 형성되어 있다. 상기 튜브부재(42)는 FRP재로 형성하는 더욱 바람직하다.

상기 튜브부재(42)의 일측단에 연결된 축(44)은 축(44)과 분리되는 것을 방지하기 위해 축(44)의 단부가 튜브부재(42)의 내부에 삽입된 상태로 분할핀(44a)을 이용하여 고정되도록 구비되어 있다.

상기 회전단자(46)는 케이스 몸체(56)의 중앙에 회전 가능하게 구비되는 튜브부재(42)에 고정된 것으로서, 양방향으로 소정의 각도 내에서 왕복 이동이 가능하도록 구비되어 있으며, 고정단자(30)의 양측면에 맞닿도록 형성되어 있다.

이러한 회전단자(40)는 소정의 두께를 갖는 스페이서(46a)의 양측면으로 상기 고정단자(30)의 양측면에 접속되는 접속부재(46b)를 핀(46c)과 핀의 형태를 갖는 고정수단(46c-1)으로 고정되어 있고, 상기 접속부재(46b)의 자유단이 스페이서 (46a)의 자유단 보다 소정의 길이로 돌출되도록 형성되어 고정단자(30)의 양측에 접속되도록 구비되어 있다.

상기 블레이드(48)는 튜브부재(42)와 연동되면서 발생되는 압력으로 인해 가스유입 가이드(58,58a)를 통해 6불화항 가스가 신속하게 케이스 몸체(56)의 공간부(54,54a)로 유입되도록 함으로써, 고정단자(30)와 회전단자(40) 사이에 발생되는 아아크를 신속하게 소호하도록 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 5a∼6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5a는 회전단자가 고정단자에 접속되어 있는 상태로서, 이때에는 인입케이블과 인출케이블을 연결되어 있어 배전선로 상에 고압의 전기가 흐름으로써 전기를 사용할 수 있게 된다.

이러한 상태에서 지락사고가 발생하게 됨과 동시에 그 피해를 최소화하기 위해서는 그 고장구간만을 신속하고, 정확하게 차단시켜야 하는데, 이때 제어함(20)의 일측에 노출된 상태로 있는 조작핸들 중 절연된 걸고리봉을 이용하여 오픈핸들 (24a)을 하부로 잡아당기면 이와 연결된 매커니즘(22)이 동작을 하게 된다.

또한, 매커니즘(22)의 출력측에 축(44)으로 연결된 화전단자부(40)의 튜브부재(42)가 도 6b에 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 이동하면서 회전단자(40)의 접속부재(46b) 사이에 삽입된 상태로 접속되어 있던 고정단자(30)와 이격이 됨과 동시에 단락이 됨으로써 인입케이블과 인출케이블을 통해 흐르고 있던 전원이 차단되어 그 피해를 줄일 수 있게 된다.

한편, 회전단자(40)의 접속부재(46b)와 고정단자(30)가 이격됨과 동시에 고온의 아아크가 발생되는데 이 아아크는 도 6a,b에 도시된 바와 같이, 튜브부재(42) 및 회전단자(40)에 걸쳐지도록 구비된 블레이드(48)가 케이스 몸체(56)에 복수개의 격벽(52,52a) 사이로 제공되는 공간부(54,54a)에 거의 동일한 폭을 갖도록 구비되어 있음으로써, 튜브부재(42)가 회전함과 동시에 같이 연동된다.

즉, 펌프의 안내깃이 회전하면서 발생되는 압력과 같이 내부가 저압 내지는 진공상태가 됨에 따라 외부에 있는 6불화황 가스가 케이스 몸체(56)의 내주연부에 형성된 가스유입 가이드(58,58a)를 통해 신속하게 유입됨으로써 고정단자(30)와 회전단자(40) 사이에 발생되는 아아크를 신속하게 소호하게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 변전계통의 분기점 이나 수용가 인입구측에 설치된 개폐기의 접속단자인 고정단자와 가동단자를 슬라이드방식에서 로터리방식으로 교체함으로써, 개폐기의 부피를 줄여 제작 및 운반 그리고 설치작업을 용이하게 할 수 있도록 하고, 또한 가동단자가 고정단자로 부터 이격됨과 동시에 외부로 부터 분리되는 양측의 단자 사이로 6불화황가스가 신속하게 유입되도록 함으로써, 발생되는 고온의 아아크를 신속하게 소호시켜 단자의 단부가 열화로 인해 융해 및 파손되는 것을 방지하여 장기간 사용할 수 있도록 한 것이다.

Claims (3)

1. 슬라이드 이동하는 접지 스위치에 의해 개,폐,접지 되도록 구비된 개폐기 본체가 불활성 고절연가스인 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크내에 구비된 가스절연 고장구간 자동 개폐기에 있어서,

   조작핸들(24)의 회전력이 매커니즘(22)을 통해 6불화황 가스로 채워져 있는 탱크(10) 내부에 케이싱(50)으로 감쌓인 화전단자부(40)를 회전시켜 내주연부에 구비된 고정단자(30)로 부터 분리되면서 단전되도록 하고, 동시에 고정단자(30)와 회전단자(40) 사이에 발생되는 아아크가 케이싱(50)으로 유입되는 불화황 가스에 의해 소호되도록 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 고장구간 자동 개폐기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이싱(50)은 소정의 공간부(54,54a)가 제공되도록 반원형태를 갖는 다수의 격벽(52,52a)으로 구획되어지고, 공간부(54,54a)의 내주연부 일측에 내외부를 연결하도록 고정단자(30)가 구비된 케이스 몸체(56)를 1쌍 구비하여 체결부재로 연결하되, 일측의 케이스 몸체(56)의 내주연부에는 가스유입 가이드(58,58a)가 일체로 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 고장구간 자동 개폐기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 화전단자부(40)는 절연체로 형성된 가운데 다수개의 삽입공(42a)을 일체로 갖는 중공의 튜브부재(42)와;

   상기 튜브부재(42)의 일측단에 분할핀(44a)으로 연결되어 매커니즘(22)의 줄력측에 연결된 축(44)과;

   소정의 두께를 갖는 스페이서(46a)의 양측면에 접속부재(46b)를 핀(46c)과 고정수단(46c-1)으로 고정하되, 상기 접속부재(46b)의 자유단이 스페이서(46a)보다 소정의 길이로 돌출되도록 형성하여 고정단자(30)의 양측에 접속되도록 구비된 회전단자 (40)와;

   상기 회전단자(40)가 상기 삽입공(42a)에 삽입되어져 고정되도록 하고, 상기 튜브부재(42)와 연동되면서 6불화항 가스를 케이스 몸체(56)의 공간부(54,54a)내로 가스유입 가이드(58,58a)를 통해 유입되도록 튜브부재(42)의 양측으로 노출된 회전단자(46)에 연결된 평판형태를 갖는 블레이드(48)로 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 고장구간 자동 개폐기.