KR101045109B1

KR101045109B1 - 고체절연 스위치기어

Info

Publication number: KR101045109B1
Application number: KR1020080138496A
Authority: KR
Inventors: 유전희
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR20100079902A

Abstract

본 발명은 상부 또는 하부 인입출이 가능한 초고압용 고체절연 스위치기어를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 인입되는 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL); 상기 수전 패널과 전기적으로 접속되고, 계기용 변류기와 계기용 변압기를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공하는 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널; 상기 계기용 변압 변류기 패널과 전기적으로 접속되고 상별의 변위기(POTENTIAL TRANSFORMER)를 구비하는 계전 및 계측 패널; 및 고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 접속되는 배전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어가 개시된다.

고체절연 스위치기어, 상부 인입출, 하부 인입출, 수배전, MOF, 계전 및 계측

Description

고체절연 스위치기어{SOLID INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 고체절연 스위치기어(solid isulated switchgear)에 관한 것으로, 특히 상부 또는 하부 인입출이 가능한 초고압용 고체절연 스위치기어에 관한 것이다.

본 발명은 25.8 킬로볼트(kilo volts)(KV)의 초고압의 전력을 대규모 민간 전력수요처에서 수전 및 배전하는 분야에 이용되는 스위치기어에 관한 것이다.

이러한 초고압 수배전용 스위치기어로서는 종래에 SF6(6불화황) 가스절연 스위치기어가 통상 이용되어왔다. 그러나 초고압 선로의 단로, 차단 시 발생하는 아크를 신속히 소호하기 위해 스위치기어의 외함 내에 봉입되어 전기적 절연가스로서 SF6(6불화황) 가스가 지구온난화가스의 하나로 각국에서 사용이 규제되고 있는 문제점이 있다. 따라서 SF6(6불화황) 가스를 절연가스로서 이용하지 않고 예컨대 질소가스와 같은 다른 가스를 대체하거나 다른 절연방법이 모색될 필요가 있다.

또한 민간용 초고압 수배전용 스위치기어는 다양한 사용환경에 적합하도록 설계될 필요가 있으며, 대표적으로 수전과 배전의 전력을 공급하는 전력 케이블(cable)이 상부 인입 및 상부 인출되거나 하부 인입 및 하부 인출되어야 하 는 환경에 적합한 초고압 수배전용 스위치기어가 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과제를 해소하는 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 고체 절연되는 수배전 패널과, 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널, 계전 및 계측 패널을 가진 고체절연 스위치기어를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 전력 케이블이 상부 인입 및 상부 인출될 수 있는 고체 절연되는 수배전 패널과, 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널, 계전 및 계측 패널을 가진 고체절연 스위치기어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전력 케이블이 하부 인입 및 하부 인출될 수 있는 고체 절연되는 수배전 패널과, 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널, 계전 및 계측 패널을 가진 고체절연 스위치기어를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 일 목적은, 고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 인입되는 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL);

상기 수전 패널과 전기적으로 접속되고, 계기용 변류기와 계기용 변압기를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공하는 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널;

상기 계기용 변압 변류기 패널과 전기적으로 접속되고 상별의 계기용 변압기(POTENTIAL TRANSFORMER)를 구비하는 계전 및 계측 패널; 및

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 접속되는 배전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고체절연 스위치기어를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 발명의 다른 목적은, 고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 상부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 수직방향으로 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL);

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 상부로 인출하여 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 수직방향으로 접속되는 배전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고체절연 스위치기어를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 발명의 또 다른 목적은, 고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 하부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 수직방향으로 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL);

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 하부로 인출하여 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 수직방향으로 접속되는 배전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고체절연 스위치기어를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어는, 민간용 초고압의 고체절연가능한 수배전용 스위치기어로서, 절연가스의 사용이 없이 고체절연을 이용하므로 스위치기어 내 절연가스의 가스 압력을 주기적 검사하고 보충하는 유지관리가 불필요하며, 가스압력이 불필요하므로 스위치기어의 전체 용적이 축소될 수 있고, 국제적으로 사용이 규제되는 SF6가스를 사용하지 않아 친환경적이며 국제적으로 다양한 국가에서 요구하는 친환경적 요건을 만족하는 스위치기어를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어는, 전력을 수전하는 전력 케이블을 상부로부터 인입하고 전력을 배전하는 전력 케이블을 상부로 인출해야하는 스위치기어의 설치환경에 적합한 고체절연 스위치기어를 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스위치기어는, 전력을 수전하는 전력 케이블을 하부로부터 인입하고 전력을 배전하는 전력 케이블을 하부로 인출해야하는 스위치기어의 설치 환경에 적합한 고체절연 스위치기어를 얻을 수 있는 효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성과 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 고체절연 스위치기어는 도 1 내지 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같은 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어와 도 7 내지 도 10 및 도 12에 도시한 바와 같은 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어로 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상부 인입출 구조 및 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어는 수전 패널(INCOMING PANNEL)(10 또는 110)과, 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널(20 또는 120)과, 계전 및 계측 패널(일명 METERING PANNEL)(30 또는 130) 및 배전 패널(FEEDER PANNEL)(40 또는 140)을 포함한다.

수전 패널(INCOMING PANNEL)(10 또는 110)은 도 1, 도 3, 도 7 및 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 단로기(도 1 및 도 7의 부호 DS, 도 3의 부호 1, 도 9의 부호 111 참조)와, 고체절연 접지개폐기(도 1 및 도 7의 부호 ES, 도 3의 부호 2 및 도 9의 부호 112 참조)와, 고체절연 차단기(도 1 및 도 7의 부호 CB, 도 3의 부호 3, 4 및 도 9의 부호 113, 115 참조)를 구비하며, 인입되는 전력을 공급하는 전선(C1)과 수전을 위해 접속된다. 도 1 및 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이, 수전 패널(10 또는 110)은, 계기용 변압 변류기 패널(20 또는 120)에 전기적 으로 접속되는 상별 중간 전달 케이블(C2)의 주위에 설치되어 전류량을 검출하는 변류기(도 1 및 도 7의 부호 CT 참조)를 추가로 포함할 수 있다. 수전 패널(10 또는 110)은, 상별로 마련되어 낙뢰를 접지하는 피뢰기(도 1 및 도 7의 부호 LA, 도 3의 부호 7, 도 9의 부호 116 참조)를 추가로 포함한다. 상기 고체절연 단로기(도 1 및 도 7의 부호 DS, 도 3의 부호 1, 도 9의 부호 111 참조)와 고체절연 접지개폐기(도 1 및 도 7의 부호 ES, 도 3의 부호 2 및 도 9의 부호 112 참조)와 고체절연 차단기(도 1 및 도 7의 부호 CB, 도 3의 부호 3, 4 및 도 9의 부호 113, 115 참조)와 변류기(도 1 및 도 7의 부호 CT 참조) 및 피뢰기(도 1 및 도 7의 부호 LA, 도 3의 부호 7, 도 9의 부호 116 참조)는 3상 교류의 각각의 상에 대응되도록 3개가 마련된다.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널(20)는 수전 패널(도 1, 도 2 및 도 3의 부호 10 또는 도 7 또는 도 8의 부호 110 참조)과 전기적으로 접속되고, 내부에 잘 알려진 바와 같은 계기용 변류기(Current Transformer)와 계기용 변압기(Potential Transformer)를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 미 도시한 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공한다. 계기용 변압 변류기 패널(20)은, 수전한 예컨대 수십 내지 수백 킬로볼트(kilovolt)의 초고(전)압을 일반 전력량 계가 계량할 수 있는 수준인 220 볼트 수준으로 강압하여, 계기용 변류기를 통해서는 수전한 전력의 전류에 비례하는 검출 전류신호를 제공하고 계기용 변압기를 통해서는 수전한 전력의 전압에 비례하는 검출 전압신호를 제공한다.

도 1 및 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 계전 및 계측 패널(30)은 계기용 변압 변류기 패널(20)과 전기적으로 접속되고 상별의 변위기(POTENTIAL TRANSFORMER)(도1의 PT 및 도 5의 부호 36 참조)를 구비한다. 도 1 및 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 계전 및 계측 패널(30)은, 고체절연 단로기(32)와 고체절연 접지개폐기(31)를 추가로 포함한다.

배전 패널(40 또는 140)은 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 접속되고, 고체절연 단로기(도 1 및 도 7의 부호 DS, 도 6의 부호 42, 도 10의 부호 141 참조)와 고체절연 접지개폐기(도 1 및 도 7의 부호 ES, 도 6의 부호 43, 도 10의 부호 142 참조)와 고체절연 차단기(도 1 및 도 7의 부호 CB, 도 6의 부호 46, 도 10의 부호 145 참조)를 구비한다. 배전 패널(40 또는 140)은, 상별로 마련되어 낙뢰를 접지하는 피뢰기(도 1 및 도 7의 부호 SA, 도 6의 부호 47, 도 10의 부호 146 참조)를 추가로 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 고체절연 스위치기어중 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어의 구성과 작용에 대해서 도 1 내지 도 6 및 도 11를 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어(100)는 수전 패널(10)과, 계기용 변압 변류기 패널(20)과, 계전 및 계측 패널(30) 및 배전 패널(40)을 포함한다.

수전 패널(10)은 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 단로기(1)와 고체절연 접지개폐기(2)와 고체절연 차단기(4)를 구비하며, 상부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선 즉, 수전 케이블(C1)과 수전을 위해 수직방향으로 접속된다. 여기서, 고체절연 단로기(1)는 내부에 미도시되었지만 전원측에 접속되는 고정접촉자와, 모터와 감속기를 포함하는 구동부에 의해서 회전하는 절연샤프트, 절연샤프트에 형성된 나사부를 타고 상기 고정접촉자에 접촉하는 통전위치와 상기 고정접촉자로부터 분리되는 단로위치로 이동가능한 가동접촉자등을 포함하여 구성되고 외부가 에폭시(epoxy)와 같은 고체절연재로 주조 인클로징(mold enclosing)되어 외부로부터 전기적으로 고체절연되는 구성을 가진다. 이러한 구성과 작용에 대한 더욱 상세한 설명은 본 발명의 출원인이 2006년 5월 11일 출원하여 특허등록된 대한민국 특허 등록 제10-0753561호를 참조할 수 있다. 상기 고체절연 접지개폐기(2)는 내부에 미도시되었지만 대지에 접속(접지)되는 고정접촉자와, 모터와 감속기를 포함하는 구동부에 의해서 회전하는 절연샤프트, 절연샤프트에 형성된 나사부를 타고 상기 고정접촉자에 접촉하는 접지위치와 상기 고정접촉자로부터 분리되는 통전위치로 이동가능한 가동접촉자등을 포함하여 구성되고 외부가 에폭시(epoxy)와 같은 고체절연재로 주조 인클로징(mold enclosing)되어 외부로부터 전기적으로 고체절연되는 구성을 가진다. 이러한 구성과 작용에 대한 더욱 상세한 설명은 상기 특허 등록 제10-0753561호를 참조할 수 있다. 수전 패널(10)은 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 차단기(4)를 접점개폐 구동하는 액추에이터(3)을 포함하며, 액추에이터(3)는 바람직하게 코일(coil)의 전자기력을 이용하여 직선동력을 제공하는 영구자석 액추에이터로 구성될 수 있다. 상기 고체절연 차단기(4)는 에폭시와 같은 전기적 고체절연재에 의해 외부가 주조 인클로징되는 진공 인터럽터(vacuum interruper)로 구성될 수 있으며, 고체절연 차단기(4)를 구성하는 진공 인터럽터의 진공용기내 가동접점을 개폐위치로 직선구동하는 동력전달 레버(lever)가 상기 액추에이터(3)와 고체절연 차단기(4)사이에 접속되며, 상기 동력전달 레버도 전기적 고체절연재에 의해 외부가 주조 인클로징되어 고체절연되는 구성을 가진다. 이러한 액추에이터(3)와 고체절연 차단기(4)에 대한 더욱 상세한 구성과 작용은 본 발명의 발명자가 발명하고 본 발명의 출원인이 2006년 12월 29일 출원하여 등록한 대한민국 특허 등록 제10-0789447호를 참조할 수 있다. 수전 케이블(C1)을 통한 수전을 위해 수전 패널(10)은 케이블 접속함(8)을 포함한다. 케이블 접속함(8)은 내부에 전기적 통전을 위한 도체부를 가지고 외부가 고체 절연재로 싸인 함체로 구성되며, 상기 도체부는 고체절연 단로기(1)의 상기 고정접점측과 전기적으로 수평접속되는 수평 도체부와 수전 케이블(C1)과 수직접속되는 수직 도체부를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 수직 도체부와 수평 도체부는 견고한 접속을 위해 소켓(SOCKET)과 플러그(PLUG)의 형태로 마련될 수 있다. 이러한 케이블 접속함(8)의 내부는 상기 대한민국 특허 등록 제10-0753561호의 등록공보중 단로기베이스부분의 구성을 참조할 수 있으며 도시는 생략하기로 한다. 도 3에 있어서, 본 발명에 따른 수전 패널(10)은 낙뢰를 접지하기 위한 피뢰기(7)와, 수전 패널(10)과 계기용 변압 변류기 패널(20) 사이에 접속되어 전력 공급(전달)을 수행하는 중간 전달 케이블(C2)와, 중간 전달 케이블(C2)을 접속하기 위한 케이블 접속함(cable connector)(8')와, 피뢰기(7)를 접속하기 위한 피뢰기 접속함(9)을 포함한다. 여기서, 케이블 접속함(cable connector)(8')은 상기 케이블 접속함(8)과 동일한 구성을 가지며 다만 케이블 접속함(8)이 상방으로부터 접속되는 수전 케이블(C1)과의 접속을 위해 상방 을 향해 접속되는 자세를 가지는 데 반해 케이블 접속함(8')은 하방으로부터 접속되는 중간 전달 케이블(C2)을 접속하기 위해 하방을 향해 접속되는 자세를 가지는 차이점을 가진다. 피뢰기 접속함(9)도 케이블 접속함(8)과 동일하게 내부에 수직 도체부와 수평도체부를 갖고 외부가 고체절연재로 싸인 구조를 가지며, 대지에 접지된다. 한편, 미설명 부호 5는 상술한 수전 패널(10)의 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하는 프레임 외함(frame enclosure)이다.

상기와 같이 구성되는 수전 패널(10)에 있어서, 수전케이블(C1)을 통해 상부로부터 인입된 전류는 케이블 접속함(8)내의 도체부와 통전위치인 고체절연 단로기(1)의 내부 고정 및 가동접점과 도체부를 통해, 통전위치인 고체절연 접지개폐기(2)의 내부 고정 및 가동접점과 도체부를 경유하여, 역시 통전위치인 고체절연 차단기(4)를 통해 케이블 접속함(8')의 내부 도체부와 중간 전달 케이블(C2)를 통해 유출된다. 이때 고체절연 단로기(1)가 단로위치인 경우 내부 고정 및 가동접점이 분리되므로 전류의 통전이 고체절연 단로기(1)에서 차단되고 후단의 고체절연 접지개폐기(2) 등으로 전류의 흐름은 단절된다. 또한 고체절연 접지개폐기(2)가 접지 위치인 경우 전류는 접지로 흘러나가 버리며 후단의 고체절연 차단기(4) 등으로 흐르지 않는다. 또한, 액추에이터(3)이 고체절연 차단기(4)를 차단위치로 구동하는 경우, 전류의 흐름은 고체절연 차단기(4)에서 단절되고 후단의 케이블 접속함(8')과 중간 전달 케이블(C2)로의 전류 흐름은 차단된다.

한편, 도 4 및 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어의 구성부중 계기용 변압 변류기 패널(20)의 상세 구성과 작용을 설명한다.

계기용 변압 변류기 패널(20)은 중간 전달 케이블(C2)과 케이블 접속함(24)과 중간 접속함(23)과 계기용 변압 변류기(22)와 부싱(bushing)(21) 및 프레임 외함(25)를 포함한다.

중간 전달 케이블(C2)은 일단이 전술한 수전 패널(10)에 접속된 전력공급용 케이블로서 수전 패널(10)을 통해 인출되는 전력을 계기용 변압 변류기 패널(20)에 공급하도록 케이블 접속함(24)에 접속된다.

케이블 접속함(24)은 전술한 수전 패널(10)의 케이블 접속함(8)과 동일한 구조의 케이블 접속함으로서 마찬가지로 중간 전달 케이블(C2)과의 수직접속을 위한 수직 도체부와 측방의 중간 접속함(23)과의 수평접속을 위한 수평 도체부를 가지고 이들 수직 도체부와 수평 도체부는 각각 소켓과 플러그의 형태로 바람직하게 마련된다.

중간 접속함(23)은, 케이블 접속함(24)과 계기용 변압 변류기(22)사이에 접속되어 케이블 접속함(24)의 내부 도체부를 통해 전달된 전력을 계기용 변압 변류기(22)에 전달하기 위한 통전수단으로서, 주조형성되는 고체절연재 외함부내에 수평도체부로 이루어진 내부 도체부를 매입하여 구성된다. 중간 접속함(23)의 수평도체부도 케이블 접속함(24)과 계기용 변압 변류기(22)와의 접속시 용이한 이탈을 방지하도록 소켓과 플러그의 구조 즉, 일단부가 소켓형태이고 타단부는 플러그형태의 구조를 가진다.

계기용 변압 변류기(22)는 인입된 고전압 고전류의 전력을 외부의 전력량 계 가 계량할 수 있는 220볼트(Volt)수준의 전력으로 변환하여 출력하는 수단으로서, 미도시되었지만 내부에 고체절연재 외함 내에 교류 3상의 상별로 매입하여 마련되어 인입된 3상 전력을 후속 단계의 계전 및 계측 패널(30)에 전달하기 위한 전기적 경로를 제공하기 위한 3상 도체부와, 상기 고체절연재 외함 내에 교류 3상의 상별로 매입하여 마련되고 수전전압을 비례하는 저전압으로 강압하여 제공하는 계기용 변압기(Potential Transformer)와, 역시 상기 고체절연재 외함 내에 교류 3상의 상별로 매입하여 마련되고 수전전류에 비례하는 전류출력신호를 제공하는 계기용 변류기(Current Transformer)와, 이들 계기용 변압기와 계기용 변류기의 계량용 전압과 전류신호를 외부로 출력하는 출력단자를 포함한다.

부싱(bushing)(21)은 계기용 변압 변류기(22)의 3상 도체부와 접속되어 인입된 3상 전력을 후단의 계전 및 계측 패널(30) 및 배전패널(40)에 바이패스(bypass)하여 전달하기 위한 출력단으로서, 내부에 전기적 도체부가 매입된 절연재 외부피복부로 구성되고, 미 도시의 케이블을 통해 후단의 계전 및 계측 패널(30)에 전기적으로 접속된다.

프레임 외함(25)은 전술한 수전 패널(10)의 프레임 외함(5)과 마찬가지로 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하기 위한 수단으로 마련된다.

따라서, 계기용 변압 변류기 패널(20)에서는, 계기용 변압 변류기(22)를 이용하여, 수전된 전력의 사용량을 미도시의 전력량계에 제공하여 계측할 수 있도록 비례하는 저저압 및 저전류의 신호로 변환하여 제공한다.

한편, 도 1과 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 상부 인입출 형 고체절연 스 위치기어의 구성부중 계전 및 계측 패널(30)의 상세 구성과 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어의 구성부중 계전 및 계측 패널(30)은, 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 단로기(32)와, 고체절연 접지 개폐기(33)와, 계기용 변압기 접속함(34)과, 계기용 변압기(Potential Transformer)(36) 및 프레임 외함(35)을 포함하여 구성된다.

위에서 단로기(32)와, 접지 개폐기(33)는 전술한 수전 패널(10)의 고체절연 단로기(1) 및 고체절연 접지개폐기(2)의 구성와 동일한 구성과 작용을 가지므로 그에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

변위기 접속함(34)은 상기 고체절연 접지 개폐기(33)에 전기적으로 접속되어 상기 고체절연 접지 개폐기(33)로부터 제공되는 전력을 후속 단계의 계기용 변압기(36)로 전달하기 위해 내부에 전기적 도체가 매입되고 외부가 고체절연재로 주조된 외함부로 싸인 접속함으로서 전술한 케이블 접속함(8, 8', 9)과 유사한 구조로 구성될 수 있다. 변위기 접속함(34)은 3상 교류에 대응하게 3개가 구성될 수 있으며, 각각 내부에 도 5에는 미도시하였으나 회로 기호로서 도시한 도 1을 참조할 수 있는 파워 퓨즈(power fuse)를 구비하여 과전류 발생시 파워 퓨즈가 회로를 단절하여 후단의 계기용 변압기(36)를 보호하게 구성할 수 있다.

계기용 변압기(36)는 수전한 전력의 전압에 비례하며 계측을 위해 강압된 전압을 2차 측 출력전압으로서 제공하는 변압기로 구성된다. 이러한 계기용 변압기(36)는 3상 교류에 대응하게 3개가 구성될 수 있다.

프레임 외함(35)은 전술한 수전 패널(10)의 프레임 외함(5) 또는 계기용 변 압 변류기 패널(20)의 프레임 외함(25)과 마찬가지로 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하기 위한 수단으로 마련된다.

상부 인입출 형 고체절연 스위치기어의 구성부중 계전 및 계측 패널(30)에 있어서, 고체절연 단로기(32)를 이용해서 수전한 전력을 후위 단계(즉, 배전 패널)로 공급하거나 공급을 단절(단로 위치)할 수 있으며, 고체절연 접지 개폐기(33)를 이용하여 선로의 분기 또는 교체작업 등의 실행시 고체절연 단로기(32)가 단로 위치로 동작한 상태에서 잔여 전류를 접지하여 방전시킴으로써 작업자를 안전사고로부터 보호할 수 있고, 계기용 변압기(36)를 이용하여 현재 수전한 전력의 전압을 계측할 수 있다.

한편, 도 1과 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어의 구성부중 배전 패널(40)의 상세 구성과 작용을 설명한다.

배전 패널(40)은 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 단로기(42)와 고체절연 접지개폐기(43)와 고체절연 차단기(46)를 구비하며, 부하측에 전력을 공급하는 전선 즉, 배전 케이블(C3)과 배전을 위해 상부로부터 수직방향으로 접속되어 배전 전력은 배전 케이블(C3)을 통해 상부(상방)으로 인출된다.

배전 패널(40)은 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 차단기(46)를 접점개폐 구동하는 액추에이터(44)을 포함하며, 액추에이터(44)는 전술한 수전 패널(10) 내의 액추에이터(3)과 동일하게 구성될 수 있다. 배전 케이블(C3)을 통한 부하측으로의 배전을 위해 배전 패널(40)은 케이블 접속함(50)을 포함한다. 케이블 접속함(50)은 전술한 수전 패널(10) 내의 케이블 접속함(8)과 동일하게 구성될 수 있다. 도 6에 있어서, 본 발명에 따른 배전 패널(40)은 낙뢰를 접지하기 위한 피뢰기(47)와, 피뢰기(7)를 접속하기 위한 피뢰기 접속함(48)과, 피뢰기 접속함(48)과 케이블 접속함(50)사이를 고체절연되도록 전기적으로 접속하는 중간 접속함(49)을 포함한다. 배전 패널(40)은 또한 전력을 공급받기 위한 부싱(41)을 포함하며, 이러한 부싱(41)은 전술한 계기용 변압 변류기 패널(20) 및 계전 및 계측 패널(30) 내의 부싱(21, 31)과 동일한 구성을 가지고 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 계기용 변압 변류기 패널(20)을 통해 바이패스(bypass)된 수전전력이 계전 및 계측 패널(30)과 배전 패널(40)에 병렬로 공급되며, 이때 전력 공급은 부싱(41)을 통해 이루어진다. 한편, 미설명 부호 45는 상술한 배전 패널(40)의 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하는 프레임 외함이다. 전술한 패널 들의 설명에서 기설명한 구성부품의 상세 구성설명은 중복 설명을 피하기 위해 생략하기로 한다.

배전 패널(40)에 있어서 구성부품들의 동작을 설명하면 다음과 같다. 부싱(41)을 통해 고체절연 단로기(42)로 전력이 공급되면, 고체절연 단로기(42)의 위치 즉 통전 위치와 단로 위치에 따라 전력이 후단의 고체절연 접지개폐기(43)에 공급 또는 차단된다. 고체절연 접지 개폐기(33)를 이용하여 선로의 분기 또는 교체작업 등의 실행시 고체절연 단로기(32)가 단로 위치로 동작한 상태에서 잔여 전류를 접지위치로 동작(접지하여) 방전시킴으로써 작업자를 안전사고로부터 보호할 수 있고, 고체절연 차단기(46)의 위치 즉, 통전 또는 차단 위치에 의해 부하측으로의 배전이 이루어지거나 차단된다. 따라서 고체절연 단로기(42)가 통전 위치이고 고체절연 접지개폐기(43)는 접지위치가 아닌 통전위치이며, 고체절연 차단기(46)도 통 전 위치일 때 부싱(41)을 통해 공급된 전력은 고체절연 단로기(42), 고체절연 접지개폐기(43), 고체절연 차단기(46), 피뢰기 접속함(48), 중간 접속함(49), 케이블 접속함(50)을 통해 배전 케이블(C3)을 통해 부하측으로 인출(공급)된다.

한편, 도 7 내지 도 10과 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 구성과 작용을 설명한다.

도 7 및 도 8을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어(200)는 수전패널(110), 계기용 변압 변류기 패널(일명 MOF패널)(120), 계전 및 계측 패널(130), 배전패널(140)을 포함하여 구성된다.

도 7 및 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어(200)의 구성부인 수전 패널(110)은 고체절연 단로기(111)와 고체절연 접지개폐기(112)와 고체절연 차단기(115)를 구비하며, 하부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선, 즉 수전 케이블(C1)과 수전을 위해 수직방향으로 접속된다.

수전 패널(110)은 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 차단기(115)를 접점개폐 구동하는 액추에이터(113)을 포함하며, 수전 케이블(C1)을 통한 수전을 위해 케이블 접속함(117c)을 포함한다. 도 9에 있어서, 본 발명에 따른 수전 패널(110)은 낙뢰를 접지하기 위한 피뢰기(116)와, 수전 패널(110)과 계기용 변압 변류기 패널(120) 사이에 접속되어 전력 공급(전달)을 수행하는 중간 전달 케이블(C2)와, 중간 전달 케이블(C2)을 접속하기 위한 케이블 접속함(cable connector)(117a)와, 피뢰기(116)를 접속하기 위한 피뢰기 접속함(117b)을 포함한 다. 한편, 미설명 부호 114는 상술한 수전 패널(110)의 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하는 프레임 외함(frame enclosure)이다. 도 9에 도시한 본 발명에 따른 수전 패널(110)은 수전 케이블(C1)이 하부로부터 인입되어 접속되는 것을 제외하고는 도 3을 참조하여 전술한 수전 패널(10)과 구성과 동일하다. 따라서, 수전 패널(110)의 구성부품들에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

이와 같은 수전 패널(110)의 동작을 설명한다.

수전케이블(C1)을 통해 하부로부터 인입된 전류는 케이블 접속함(8)내의 도체부와 통전위치인 고체절연 단로기(111)의 내부 고정 및 가동접점과 도체부를 통해, 통전위치인 고체절연 접지개폐기(112)의 내부 고정 및 가동접점과 도체부를 경유하여, 역시 통전위치인 고체절연 차단기(115)를 통해 케이블 접속함(117a)의 내부 도체부와 중간 전달 케이블(C2)를 통해 유출된다. 이때 고체절연 단로기(111)가 단로위치인 경우 내부 고정 및 가동접점이 분리되므로 전류의 통전이 고체절연 단로기(111)에서 차단되고 후단의 고체절연 접지개폐기(112) 등으로 전류의 흐름은 단절된다. 또한 고체절연 접지개폐기(112)가 접지 위치인 경우 전류는 접지로 흘러나가 버리며 후단의 고체절연 차단기(115) 등으로 흐르지 않는다. 또한, 액추에이터(113)이 고체절연 차단기(115)를 차단위치로 구동하는 경우, 전류의 흐름은 고체절연 차단기(115)에서 단절되고 후단의 케이블 접속함(117a)과 중간 전달 케이블(C2)로의 전류 흐름은 차단된다.

본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어(200)에 있어서,

계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널(120)과, 계전 및 계측 패널(130)은 각각 도 4와 도 5를 참조하여 전술한 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어에 있어서 계기용 변압 변류기 패널(20) 및 계전 및 계측 패널(30)과 구성과 작용이 동일하므로 상세 구성 도면의 도시 및 이를 참조한 상세 설명은 중복을 피하기 위해서 생략하기로 한다. 계기용 변압 변류기(METERING OUT FIT, 약칭 MOF) 패널(120)은 상기 수전 패널(110)과 전기적으로 접속되고, 미도시한 계기용 변류기와 계기용 변압기를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 미도시한 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공한다. 계전 및 계측 패널(130)은 상기 계기용 변압 변류기 패널(120)과 전기적으로 접속되고 상별의 계기용 변압기(POTENTIAL TRANSFORMER)를 구비한다.

한편, 도 7 및 도10을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어(200)의 구성부인 배전 패널(140)의 상세 구성과 동작을 설명한다.

배전 패널(140)은 고체절연 단로기(141)와 고체절연 접지개폐기(142)와 고체절연 차단기(145)를 구비하며, 하부로 인출하여 전력을 공급하는 전선, 즉 배전 케이블(C2)과 배전을 위해 수직방향으로 접속된다.

배전 패널(140)은 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이 고체절연 차단기(145)를 접점개폐 구동하는 액추에이터(143)을 포함하며, 액추에이터(143)는 전술한 배전 패널(40) 내의 액추에이터(44)와 동일하게 구성될 수 있다. 배전 케이블(C3)을 통한 부하측으로의 배전을 위해 배전 패널(140)은 케이블 접속함(147a)을 포함한다. 케이블 접속함(147a)은 전술한 수전 패널(10) 내의 케이블 접속함(8)과 동일하게 구성될 수 있다. 도 10에 있어서, 본 발명에 따른 배전 패널(140)은 낙뢰를 접지하기 위한 피뢰기(146)와, 피뢰기(146)를 접속하기 위한 피뢰기 접속함(147b)을 포함한다. 배전 패널(140)은 또한 전력을 공급받기 위한 부싱(148)을 포함하며, 이러한 부싱(148)은 전술한 계기용 변압 변류기 패널(20) 및 계전 및 계측 패널(30) 내의 부싱(21, 31)과 동일한 구성을 가지고 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이 계기용 변압 변류기 패널(120)을 통해 바이패스(bypass)된 수전전력이 계전 및 계측 패널(130)과 배전 패널(140)에 병렬로 공급되며, 이때 전력 공급은 부싱(148)을 통해 이루어진다. 한편, 미설명 부호 144는 상술한 배전 패널(140)의 내부에 구성부품들을 수용하고 지지하는 프레임 외함이다. 전술한 패널 들의 설명에서 기설명한 구성부품의 상세 구성설명은 중복 설명을 피하기 위해 생략하기로 한다.

배전 패널(140)에 있어서 구성부품들의 동작을 설명하면 다음과 같다. 부싱(148)을 통해 고체절연 단로기(141)로 전력이 공급되면, 고체절연 단로기(141)의 위치 즉 통전 위치와 단로 위치에 따라 전력이 후단의 고체절연 접지개폐기(142)에 공급 또는 차단된다. 고체절연 접지 개폐기(142)를 이용하여 선로의 분기 또는 교체작업 등의 실행시 고체절연 단로기(141)가 단로 위치로 동작한 상태에서 잔여 전류를 접지위치로 동작(접지하여) 방전시킴으로써 작업자를 안전사고로부터 보호할 수 있고, 고체절연 차단기(145)의 위치 즉, 통전 또는 차단 위치에 의해 부하측으로의 배전이 이루어지거나 차단된다. 따라서 고체절연 단로기(141)가 통전 위치이고 고체절연 접지개폐기(142)는 접지위치가 아닌 통전위치이며, 고체절연 차단기(145)도 통전 위치일 때 부싱(148)을 통해 공급된 전력은 고체절연 단로기(141), 고체절연 접지개폐기(142), 고체절연 차단기(145), 케이블 접속함(147a)을 통해 배전 케이블(C3)을 통해 부하측으로 인출(공급)된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고체절연 스위치기어를 제공함에 따라서 국제적으로 사용이 규제되는 SF6가스를 사용하지 않아 친환경적이며 국제적으로 다양한 국가에서 요구하는 친환경적 요건을 만족하는 스위치기어를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 따라서 전력을 수전하는 전력 케이블을 상부로부터 인입하고 전력을 배전하는 전력 케이블을 상부로 인출해야하는 스위치기어의 설치환경에 적합한 고체절연 스위치기어를 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따라서, 전력을 수전하는 전력 케이블을 하부로부터 인입하고 전력을 배전하는 전력 케이블을 하부로 인출해야하는 스위치기어의 설치환경에 적합한 고체절연 스위치기어를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 구성을 각각의 패널과 회로 구성으로 보여주는 회로 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 구성을 각각의 패널과 입출력 전력 케이블의 외형으로 보여주는 정면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 수전 패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 MOF패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이며,

도 5는 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 계측 및 계전 패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 배전 패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이며,

도 7은 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 구성을 각각의 패널과 회로 구성으로 보여주는 회로 구성도이고,

도 8은 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 구성을 각각의 패널과 입출력 전력 케이블의 외형으로 보여주는 정면도이며,

도 9는 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 수전 패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이고,

도 10은 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어 중 배전 패널의 내부 구성을 보여주는 정면도이며,

도 11은 본 발명에 따른 상부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 외형을 전체적으로 보여주는 사시도이고,

도 12는 본 발명에 따른 하부 인입출 구조의 고체절연 스위치기어의 외형을 전체적으로 보여주는 사시도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1, 111, 141: 고체절연 단로기 2, 112, 142: 고체절연 접지개폐기

3, 44, 113, 143: 액추에이터(actuator)

4, 46, 115, 145: 차단기

5, 25, 35, 45, 114: 프레임 외함(frame enclosure)

7, 47, 116, 146: 피뢰기(lightning arrestor)

8, 8', 24, 50, 117a, 117c, 147a: 케이블 접속함(cable connector)

9, 48, 117b, 147b: 피뢰기 접속함

C1: 수전 케이블 C2: 중간 전달 케이블

C3: 배전 케이블 10, 110: 수전 패널(incoming pannel)

20, 120: 계기용 변압 변류기(MOF) 패널(MOF pannel)

21, 31, 41, 148: 부싱(bushing) 22: 계기용 변압 변류기(Metering Out Fit)

23, 49, 118: 중간 접속함 30, 130: 계전 및 계측 패널

31: 부싱 32, 42: 단로기

33, 43: 접지개폐기 34: 계기용 변압기(PT) 접속함

36: 계기용 변압기(Potential Transformer)

40, 140: 배전 패널(feeder pannel)

100: 상부 인입출 형 고체절연 스위치기어

200: 하부 인입출 형 고체절연 스위치기어

Claims

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고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 상부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 수직방향으로 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL);

상기 수전 패널과 전기적으로 접속되고, 계기용 변류기와 계기용 변압기를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공하는 계기용 변압 변류기 패널;

상기 계기용 변압 변류기 패널과 전기적으로 접속되고 상별의 계기용 변압기(POTENTIAL TRANSFORMER)를 구비하는 계전 및 계측 패널; 및

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 상부로 인출하여 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 수직방향으로 접속되는 배전 패널을 포함하고,

상기 수전 패널은,

상기 고체절연 단로기의 고정접점측과 전기적으로 수평접속되는 수평 도체부와 상기 전선과 수직접속되는 수직 도체부를 구비하며 외부가 고체 절연재로 싸인 함체로 구성되는 케이블 접속함을 포함하고,

상기 배전 패널은 상기 수전 패널의 케이블 접속함과 동일하게 구성된 케이블 접속함을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제5항에 있어서,

상기 수전 패널은,

상기 계기용 변압 변류기 패널에 전기적으로 접속되는 상별 중간 전달 케이블의 주위에 설치되어 전류량을 검출하는 변류기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제5항에 있어서,

상기 계전 및 계측 패널은,

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제5항에 있어서,

상기 수전 패널과 상기 배전 패널은,

상별로 마련되어 낙뢰를 접지하는 피뢰기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 하부로부터 인입되어 전력을 공급하는 전선과 수전을 위해 수직방향으로 접속되는 수전 패널(INCOMING PANNEL);

상기 수전 패널과 전기적으로 접속되고, 계기용 변류기와 계기용 변압기를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 전력량 계의 계량을 위한 수준으로 변환하여 제공하는 계기용 변압 변류기 패널;

상기 계기용 변압 변류기 패널과 전기적으로 접속되고 상별의 계기용 변압기(POTENTIAL TRANSFORMER)를 구비하는 계전 및 계측 패널; 및

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기와 고체절연 차단기를 구비하며, 하부로 인출하여 전력을 공급하는 전선과 배전을 위해 수직방향으로 접속되는 배전 패널을 포함하고,

상기 수전 패널은,

상기 고체절연 단로기의 고정접점측과 전기적으로 수평접속되는 수평 도체부와 상기 전선과 수직접속되는 수직 도체부를 구비하며 외부가 고체 절연재로 싸인 함체로 구성되는 케이블 접속함을 포함하고,

상기 배전 패널은 상기 수전 패널의 케이블 접속함과 동일하게 구성된 케이블 접속함을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제9항에 있어서,

상기 수전 패널은,

상기 계기용 변압 변류기 패널에 전기적으로 접속되는 상별 중간 전달 케이블의 주위에 설치되어 전류량을 검출하는 변류기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제9항에 있어서,

상기 계전 및 계측 패널은,

고체절연 단로기와 고체절연 접지개폐기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.
제9항에 있어서,

상기 수전 패널과 상기 배전 패널은,

상별로 마련되어 낙뢰를 접지하는 피뢰기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체절연 스위치기어.