KR101100710B1 - 지중배전 선로용 차단기 - Google Patents

지중배전 선로용 차단기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중배전 선로용 차단기에 관한 것으로, 외관을 형성하는 본체; 상기 본체 내부에 구비되고, 부하를 개폐하는 차단용 진공인터럽터와 접지를 위한 접지용 진공인터럽터를 내부에 수용한 에폭시 수지성형품으로 이루어진 진공차단 소호부; 상기 진공차단 소호부 일측에 돌출되어 형성되는 주회로 접속인터페이스; 및 상기 진공차단 소호부의 타측에서, 상기 주회로 접속인터페이스와 같은 방향으로 돌출되어 형성되는 모선 접속인터페이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주회로 접속인터페이스 및 모선 접속인터페이스는 차단기 본체의 전면으로 돌출되어 형성되며, 상기 차단용 진공인터럽터와 상기 접지용 진공인터럽터는 상기 주회로 접속인터페이스에 연결된 접속용도체의 상하 양방향에 배치되며, 수전한 전압을 일정 수준으로 강압하는 전원용PT; 및 상기 전원용PT에 일단이 연결되고, 타단은 모선쪽에 연결되는 전원용PT 접속재;를 더 포함하고, 상기 전원용PT 접속재는 가운데 부분이 플렉서블한 재질로 이루어진다.

Description

지중배전 선로용 차단기{CIRCUIT BREAKER FOR UNDERGROUND DISTRIBUTION LINE}
본 발명은 지중배전 선로에 설치되어 선로분기 또는 선로구분용으로 사용되는 부하개폐기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 절연물질인 에폭시나 실리콘 등을 이용하여 도전부를 절연처리하고 소호부는 진공인터럽터를 적용한 지중배전 선로용 차단기에 관한 것이다.
일반적으로, 발전소에서 생산된 전기는 송전선로를 통하여 초고압으로 장거리 송전되며, 이러한 초고압 송전전압은 변전소에서 배전전압(약 22.9kV)으로 강압된 상태에서 배전계통을 통하여 수용가에게 공급된다. 이런 전력계통중에서 배전계통은 가공배전계통과 지중배전계통으로 구분되어 운영되고 있다. 지중배전 선로용 차단기란, 이러한 송,배전 전력계통 중에서, 지중배전 계통의(국내의 예로는 22.9kV)의 지중선로 상에서 선로를 분기하거나 또는 부하를 개폐하는 경우, 또는 사고를 감지하여 계통에서 분리하기 위한 기기이다.
배전계통에 적용되는 이러한 차단기는 3상 고압 배전 선로 상에서 다수의 회로에 연결되어 사고전류의 차단 및 부하를 개폐해야 하기 때문에 3상 일체형 스위치를 한 대의 제품에 3~4개 이상을 탑재하는 다회로 차단기로 사용하게 됨에 따라 각 스위치간 그리고 각 상간 절연을 하기 위해 SF6가스를 사용한다. 그리고, 스위치를 고정하고 가스를 채우기 위해, 탱크를 만들어 스위치를 고정하고 가스를 채우게 된다. 그리고 스위치를 조작하기 위한 기구부가 탱크 외부에 고정된다. 또한, 탱크 내부의 도체를 외부의 케이블과 연결하기 위해 부싱이 사용되며 제품 전체는 스틸로 만들어져서 접지로 연결되어 사용자의 안전을 확보해주는 구조로 되어 있다. 이러한 구조로 이루어진 기존의 지중배전 선로용 차단기는 SF6가스를 사용하기 때문에 가스절연 부하개폐기라고도 한다.
전력수요의 증가에 따라 가스절연 부하개폐기의 사용이 급증하고 있으며 이와 더불어 SF6가스의 사용량도 증대되고 있는 실정이다. 그러나, SF6가스는 교토의정서에서 온실효과가 이산화탄소의 23900배 이므로 온난화 가스로 지정되어 전세계적으로 사용 규제가 이루어 지고 있으며 국내 또한 예외없이 SF6가스 대체물질 개발 및 친환경 대체절연 기법의 개발이 시도되고 있다.
이하에서는 종래의 가스절연 부하개폐기의 일반적인 구성에 대해서 살펴본다.
도 1은 종래기술에 따른 가스절연 부하개폐기의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 스위치 및 부스바가 연결된 상태를 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 1의 구성중 소호부의 모습이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 가스절연 부하개폐기는, SF6가스를 내장하여 외관을 이루는 탱크(1)와 부하개폐기를 투입,개방,접지 등의 위치로 조작하는 매커니즘부(2)와 탱크 내부의 소호부의 도체에 충전된 전류를 접지시켜주는 안전 장치인 접지 몰드콘(3)과, 본체의 전압을 이용하여 자체 제어 전원을 공급하는 장치(4)와 본체의 전원용 부싱을 연결하여 주는 절연 케이블(5)과, 각 스위치의 R,S,T상을 연결하여 주는 커먼 부스바(6) 등을 포함한다. 그리고, 탱크 내부의 도체가 탱크의 내부에서 외부로 인출될 때, 탱크와 절연을 유지하고, 동시에 가스가 누출 되지 않도록 기밀을 유지하면서 외부로는 수용가 측으로 가는 케이블과 연결되는 부싱(7) 및 부하를 개폐할 때 발생하는 아크를 소호할 수 있도록 아크 소호 능력을 갖은 소호부(8)가 구비된다. 가동측 도체(9)는 커먼 부스바로 인입된 전류를 고정측 도체에 연결 또는 개방하여 전류의 통전을 조절하고, 도면번호 10은 커먼 부스바 연결용 부스이다.
도 3의 소호부를 보면, 주회로 고정측 도체(11)는 부싱과 연결되어 있고, 접지회로 고정측 도체(12)는 접지 부싱과 연결되어 있다. 이때, 상기 가동측 도체(9)가 접지회로 고정측 도체(12)와 연결되면 회로에 충전된 전류를 방전시키게 된다.
종래의 가스절연 부하개폐기는, 탱크(1) 내부에 3~4개의 소호부(8)가 배열되어 있으며, 각 스위치별로 삼상(R,S,T)이 커먼 부스바로 연결되고, 소호부의 가동축은 메카니즘부과 연결되어 투입, 개방, 접지 등의 구동을 하게 된다. 메카니즘부는 각 스위치별로 탱크의 외부에 부착되어 있고 소호부의 상태(투입, 개방, 접지)를 알 수 있도록 표시기가 부착되어 있다. 탱크 내부는 SF6가스로 채워져있어 소호부가 부하를 개방할 때 발생하는 아크를 소호시켜주고 내부의 도체 간 절연을 유지하게 된다. SF6가스의 주입압력은 6~10psi이고 내부에서 사고전류 발생시 고압에 의한 탱크의 파열로 인한 인명피해를 막기 위해 방폭판이 탱크 하부에 장착되어 있다.
그런데, 종래의 가스절연 부하개폐기는 다음과 같은 문제가 있었다. 첫째, 지구온난화에 영향을 주는 SF6가스를 사용하고 있어서 향후 사용량에 제한을 받아야 한다는 것이며, 둘째, 고압가스를 담고 있는 탱크 내부에서 단락 사고 발생 시 순간 압력 상승으로 폭발의 우려가 있고 이경우 대기중으로 오염된 가스의 방출이 불가피하다. 세째, 가스 압력에 따라 절연 및 소호 능력에 영향을 받으므로 가스 누설에 대한 유지관리가 수반되어야 함에 따라 유지관리비가 소요되게 된다. 네째, 소호부를 제작함에 있어서 통전부와 절연부 그리고 아크 소호부를 구성하기 위해 많은 부품을 조합하여야 하므로 조립 시간이 과다하게 소요된다. 다섯째, 하나의 탱크내부에 다수의 회로가 밀봉되어 있는 구조로, 내부의 간단한 유지보수에도 탱크 전체를 분해해야 하는 유지 보수의 어려움이 있다. 여섯째, 탱크내부에서 각 상간 및 상대지간의 절연은 전적으로 가스의 절연력에 의존하고 있으므로, 지락 또는 상간 단락의 경우에 내부의 국부적인 절연문제가, 제품전체에 파급되어 제품이 전체적으로 사용 불가능한 상태가 될 수 있다.
본 발명의 목적은, 접지부가 포함된 차단기 소호부의 절연을 에폭시 수지로 성형하여 개별적인 한 상의 차단소호부를 형성하여, 차단소호부 3개를 하나의 메커니즘 링크부와 조합하여 하나의 회로에 대한 차단유닛을 구성하고, 이렇게 구성된 차단유닛 다수개를 조합하여, 형성된 지중배전선로용 차단기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 차단소호부는 차단용 진공인터럽터와 접지용 진공인터럽터를 하나씩 구비하며, 상기 두개의 진공인터럽터가 하나의 에폭시절연 진공차단소호부를 형성하여, 각 상의 차단소호부가 독립적으로 구성됨으로써 유지보수시에도 문제가 발생한 차단소호부의 부분 교체로 유지보수 비용 및 시간을 최소화 할 수 있는 지중배전선로용 차단기를 제공하는 것이다.
본 발명은 외관을 형성하는 본체; 상기 본체 내부에 구비되고, 부하를 개폐하는 차단용 진공인터럽터와 접지를 위한 접지용 진공인터럽터를 내부에 수용한 에폭시 수지성형품으로 이루어진 진공차단 소호부; 상기 진공차단 소호부 일측에 돌출되어 형성되는 주회로 접속인터페이스; 및 상기 진공차단 소호부의 타측에서, 상기 주회로 접속인터페이스와 같은 방향으로 돌출되어 형성되는 모선 접속인터페이스;를 포함하는 지중배전 선로용 차단기를 제공한다.
상기 주회로 접속인터페이스 및 모선 접속인터페이스는 차단기 본체의 전면으로 돌출되어 형성되며, 상기 차단용 진공인터럽터와 상기 접지용 진공인터럽터는 상기 주회로 접속인터페이스에 연결된 접속용도체의 상하 양방향에 배치된다.
또한, 수전한 전압을 일정 수준으로 강압하는 전원용PT; 및 상기 전원용PT에 일단이 연결되고, 타단은 모선쪽에 연결되는 전원용PT 접속재;를 더 포함하고, 상기 전원용PT 접속재는 가운데 부분이 플렉서블한 재질로 이루어진다.
상기 전원용PT 접속재는, 모선쪽에 연결되는 모선연결부; 상기 전원용PT에 접속되는 전원용PT연결부; 및 상기 모선연결부와 전원용PT연결부를 서로 연결시키는 중간연결부;로 이루어지고, 상기 중간연결부는 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 지중배전 선로용 차단기는, 차단소호부를 에폭시 몰딩하고 SF6가스를 사용하지 않음으로써 환경친화적이고, 접지용 진공인터럽터는 접지 부스바와의 연결이 용이하도록 하는 등 접속인터페이스를 개선하여 제작 및 유지보수를 간단히 할 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 가스절연 부하개폐기의 개략적인 사시도이며,
도 2는 도 1의 스위치배열 및 부스바 연결상태를 보여주는 일부 사시도이며,
도 3은 도 1의 구성중 소호부의 모습이며,
도 4는 본 발명에 따른 지중배전 선로용 차단기의 정면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 지중배전 선로용 차단기의 측면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 지중배전 선로용 차단기에 포함되는 진공차단 소호부의 단면이며,
도 7은 본 발명의 전원용PT 접속재의 모습이며,
도 8은 상기 전원용PT 접속재가 체결된 모습이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
본 발명의 지중배전 선로용 차단기는 고압 선로 상에서 사고전류를 차단하여 계통에서 분리하여 부하를 개폐하고 선로를 분기하는 주회로 차단접점과 각상의 차단스위치에 한쌍으로 접지스위치가 일체형으로 성형되어 있으며, 다수의 회로를 구성하여 각각의 회로별 전압, 전류의 검출기능과 개폐/차단 기능을 갖고, 스위치의 상간, 각 스위치 간의 절연 유지와 사고전류의 차단 및 부하 개폐시의 아크 소호 기능과 각 상의 스위치 외부가 완벽하게 접지처리되어 사용자가 안전하게 운전할 수 있도록 한 지중배전 선로용 차단기에 대한 것이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 지중배전 선로용 차단기의 정면도 및 측면도이다. 본 발명의 차단기는, 메카니즘부(A)와 소호부(B), 상연결접속부(C), 전원용PT 연결부(D), 차단소호부(E) 등을 포함한다.
이를 보면 본 발명의 지중배전 선로용 차단기(100)는, 베이스 프레임(13)에 차단소호부(16)가 12개 배열되어서 4개의 차단 스위치를 구성하고, 각 차단 스위치 당 차단 메카니즘(14)과 접지 메카니즘(15)에 별도의 링크 어셈블리(미도시)가 연결되어 차단부의 온/오프 및 접지부의 온/오프 구동을 하게된다.
도 6은 본 발명에 따른 지중배전 선로용 차단기에 포함되는 진공차단 소호부의 단면이다. 상기 진공차단 소호부는 하나의 에폭시 수지성형품에 차단용 진공인터럽터(25)와 접지용 진공인터럽터(24)를 적용하여, 2개의 진공인터럽터를 하나의 접속용도체(26)의 상하 양방향으로 취부하여, 차단/접지 기능을 하나의 차단 소호부에서 구현하였다.
그리고, 선로의 충전전류를 접지시키기 위한 접지 스위치를 앞쪽 즉, 계통상의 선로 인입출 부에 위치하여, 차단소호부 자체에 충전되어 있을 수 있는 충전전류도 방전이 될 수있도록 구성하였다. 진공차단 소호부의 다회로 차단기내 상연결 접속을 용이하게 하기 위해 차단 소호부의 모선 접속 인터페이스(28)를 주회로(27) 접속 인터페이스와 같은 방향으로 90도 방향을 향하도록 제작하였다.
일반적으로 지중배전 선로용 차단기는 계기용 변압기(Potential Transformer, 이하 '전원용PT'라고 함)를 구비하여 수전한 전력의 전류와 전압을 필요한 수준으로 변환하여 제공한다. 예컨대, 수전한 수십 내지 수백 킬로볼트의 초고압을 일반 전력량 계가 계량할 수 있는 수준인 220볼트 수준으로 강압하게 된다. 도 4를 참조하면, 본 발명은 각 차단기별 상(phase) 연결은 상연결접속재(17)를 이용하여 R,S,T상을 연결하고 자체 제어전원을 공급하기 위해 상연결접속재(17)의 한 상과 전원용PT(19)를 연결하여 주는 전용의 전원용PT 접속재(18)를 사용하였다. 본 발명에서는 위와 같이, 상연결접속재(17)를 정면에서 취부하는 구조로 하여, 조립 및 유지 보수가 용이하게 이루어지도록 하였다.
상기 상연결접속재는 알루미늄으로 제작되고 4회로로 분기되며, 표면을 실리콘 또는 고무로 성형하여 외부 표면은 반도전 접지 처리하였으며, 접속부의 양단을 대칭구조로 하여, 접속부의 한쪽은 소호부의 열반부와 연결되고 반대 쪽은 절연플러그로 절연 마감을 하여 스위치별 상간을 연결해주고 절연력을 유지하게 한다.
도 7에서는 본 발명의 전원용PT 접속재(18)가 도시되어 있고, 도 8에서는 상기 전원용PT 접속재가 체결된 모습을 보여준다. 상기 전원용PT 접속재(18)는 모선쪽에 접속되는 모선연결부(31)와 전원용PT쪽에 접속되는 전원용PT연결부(33)와 상기 모선연결부와 상기 전원용PT연결부에 각각 수직한 중간연결부(32)로 이루어진다. 상기 중간연결부(32)의 일단은 상기 모선연결부(31)에 수직하게 연결되고, 상기 중간연결부(32)의 타단은 상기 전원용PT연결부(33)에 수직하게 연결되며, 상기 모선연결부(31)와 상기 전원용PT연결부(33)도 서로 수직하게 구성된다. 그리고, 상기 전원용PT 접속재의 중간연결부(32)는 플렉서블한 재질로 제작되어 있어서, 모선쪽 접속축과 전원용PT 접속축이 서로 90도 틀어져 있는 구조에서도 조립을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에서는 상기 상연결접속재(17)를 정면에서 취부하는 구조로 이루지고, 또한 상기 전원용PT 접속재(18) 역시 전면에서 조립이 이루어질 수 있으므로, 전원용PT의 설치 및 유지보수에도 작업시간 및 비용을 최소화 할 수 있는 구조이다.
본 발명의 지중배전 선로용 차단기는 조립 및 유지보수의 편리성을 위해 상연결접속재를 전면에서 접속하는 구조로 하고, 전원용PT 접속재의 접속 또한 정면에서 접속할 수 있는 구조를 고안하였다.
100: 지중배전 선로용 차단기 13: 베이스 프레임
14: 차단 메카니즘 15: 접지 메카니즘
16: 차단소호부 17: 상연결접속재
18: 전원용PT 접속재
24: 접지용 진공인터럽터 25: 차단용 진공인터럽터
26: 접속용도체 27: 주회로
28: 모선 접속 인터페이스 31: 모선연결부
32: 중간연결부 33: 전원용PT연결부

Claims (5)

  1. 외관을 형성하는 본체;
    상기 본체 내부에 구비되고, 부하를 개폐하는 차단용 진공인터럽터와 접지를 위한 접지용 진공인터럽터를 내부에 수용한 에폭시 수지성형품으로 이루어진 진공차단 소호부;
    상기 진공차단 소호부 일측에 돌출되어 형성되는 주회로 접속인터페이스; 및
    상기 진공차단 소호부의 타측에서, 상기 주회로 접속인터페이스와 같은 방향으로 돌출되어 형성되는 모선 접속인터페이스;를 포함하고,
    상기 주회로 접속인터페이스 및 모선 접속인터페이스는 본체의 전면으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 지중배전 선로용 차단기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단용 진공인터럽터와 상기 접지용 진공인터럽터는, 상기 주회로 접속인터페이스에 연결된 접속용도체의 상하 양방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 지중배전 선로용 차단기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    수전한 전압을 일정 수준으로 강압하는 전원용PT; 및
    상기 전원용PT에 일단이 연결되고, 타단은 모선쪽에 연결되는 전원용PT 접속재;를 더 포함하고,
    상기 전원용PT 접속재는 가운데 부분이 플렉서블한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중배전 선로용 차단기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전원용PT 접속재는,
    모선쪽에 연결되는 모선연결부;
    상기 전원용PT에 접속되는 전원용PT연결부; 및
    상기 모선연결부와 전원용PT연결부를 서로 연결시키는 중간연결부;로 이루어지고,
    상기 중간연결부는 플렉서블한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중배전 선로용 차단기.
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