진공 스위치기어시스템

진공 스위치기어시스템{VACUUM SWITCH GEAR SYSTEM}

도 1은 본 발명에 관한 진공 스위치기어시스템을 사용한 수배전 설비의 내부구성도로서, (a)는 정면측 내부 구성도, (b)는 측면측 내부 구성도,

도 2는 도 1에 나타내는 수배전 설비의 회로 구성도,

도 3은 도 1에 나타내는 수배전 설비의 정면도,

도 4(a)는 A타입의 진공 스위치기어의 정면 단면도,

도 4(b)는 A타입의 진공 스위치기어의 측면 단면도,

도 5는 케이블헤드와, 접속도체 및 케이블과의 관계를 설명하기 위한 도,

도 6(a)는 C 타입 진공 스위치기어의 정면 단면도,

도 6(b)는 C 타입 진공 스위치기어의 측면 단면도,

도 7(a)는 B 타입 진공 스위치기어의 정면 단면도,

도 7(b)는 B 타입 진공 스위치기어의 측면 단면도,

도 8(a)는 D 타입 진공 스위치기어의 정면 단면도,

도 8(b)는 D 타입 진공 스위치기어의 측면 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 트랜스 12 : 수전측 배전반

14 : 송전측 배전반 16, 18, 20, 22 : 진공 스위치기어

24, 30, 40, 42 : 진공용기 26 : 조작기

26a : 조작로드 28 : 케이블헤드

32 : 접속도체 36 : 외부 접속도체

38a ∼ 38i : 케이블 44 : 부하 개폐기

46 : 접지용 개폐기 48 : 차단기

50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 : 내부도체

64 : 플렉시블 도체

본 발명은 진공 스위치기어시스템에 관한 것으로, 특히, 진공용기내에 수납된 복수의 개폐기와, 각 개폐기를 조작하기 위한 조작기를 가지는 진공 스위치기어를 복수대 구비하여, 전력계통의 수배전 설비로서 사용하기에 적합한 진공 스위치기어시스템에 관한 것이다.

전력계통 중 배전계통에는 수배전 설비의 일 요소로서 스위치기어가 설치되어 있다. 종래 이 종류의 스위치기어로서는 차단기, 단로기 등의 각 기기를 접속하는 도체나 모선을 공기 중에서 접속함과 동시에, 공기 중에서 절연하는 공기 중 절연방식의 것이 많이 채용되어 있었다. 이 경우, 소형화를 도모하기 위한 절연매체로서 SF ₆ 가스를 사용한 가스절연방식의 것이 많이 채용되어 있다. 그런데, 절연 매체에 SF ₆ 가스를 사용하면, 환경에 악영향을 줄 염려가 있기 때문에, 최근 절연매체로서 진공절연을 사용한 진공절연방식의 것이 제안되어 있다.

진공 절연방식의 스위치기어로서는, 예를 들면 진공용기 내에 고정전극과 가동전극이 서로 대향하여 배치된 주 회로 개폐부가 복수 수납되어, 가동전극이 모선측도체에 접속되고, 고정전극이 부하측 도체에 접속되며, 각 주 회로 개폐부가 아크 시일드로 덮여지고, 각 모선측 도체가 가요성 도체(플렉시블 도체)를 거쳐 접속되도록 구성된 것이 있다(특허문헌 1 참조). 이 진공 스위치기어에 의하면 진공 절연방식을 채용하고 있기 때문에, 가스 절연방식의 것보다도 절연거리를 짧게 할 수 있어 진공 스위치기어를 컴팩트화할 수 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개평2000-268685호 공보(제 3 페이지 ∼ 제 6 페이지, 도 1 ∼ 도 3)

상기 종래기술에 있어서는, 각 주 회로 개폐부가 아크시일드로 덮여져 있기 때문에, 단락사고시 등에 있어서, 트립동작이 실행되어 가동전극과 고정전극이 떨어졌을 때에 각 전극으로부터 금속증기가 발생하여도 금속증기를 아크 시일드에 의하여 차폐할 수 있게 되어 있다.

그러나, 진공 스위치기어를 사용하여 수전측 배전반이나 송전측 배전반을 구성함에 있어서, 각종 회로사양에 맞추어 각종 개폐기를 수납한 진공용기를 조합시키는 것에 대해서는 충분히 배려되어 있지 않다.

본 발명의 과제는 회로사양에 따른 복수의 개폐기가 수납된 진공용기를 조합시켜 요구에 대응하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수의 개폐기와 각 개폐기를 서로 접속하는 복수의 내부 도체를 각각 회로사양에 따라 수납하는 진공용기를 복수대 준비함과 동시에, 각 개폐기에 각각 조작로드를 거쳐 조작기를 연결하고, 지정된 내부도체에 케이블헤드를 접속하여 그 일부를 진공용기 밖으로 돌출하고, 각 진공용기의 조합에 따라 수전측 회로 또는 송전측 회로를 구성하도록 한 것이다.

상기한 수단에 의하면, 각 진공용기 내에 회로사양에 따라 복수의 개폐기와 각 개폐기를 서로 접속하는 내부 도체를 수납하고, 각종 회로사양(회로구성)에 맞추어 각 진공용기를 조합시키도록 하였기 때문에, 요구에 따른 시스템을 구축할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 진공 스위치기어시스템을 구성하는 수배전 설비의 내부 구성도, 도 2는 도 1에 나타내는 수배전 설비의 회로구성도, 도 3은 도 1에 나타내는 수배전 설비의 정면도이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 수배전 설비는 PCT(10)를 사이에 두고 수전측 배전반(12)과 송전측 배전반(14)을 구비하여 구성되어 있다. 수전측 배전반(12)은 2종류 (A 타입, C 타입)의 진공 스위치기어(16, 18)가 2대씩 회로사양(회로구성)에 따라 배치되어 있고, 송전측 배전반(14)에는 3종류(B 타입, C 타입, D 타입)의 진공 스위치기어(18, 20, 22)가 회로사양(회로구성)에 따라 배치되어 있다.

A 타입의 진공 스위치기어(16)는 수전측 진공용기(24), 복수의 조작기(26), 복수의 케이블헤드(28)를 구비하여 구성되어 있고, C 타입의 진공 스위치기어(18)는 수전측 진공용기(30), 복수의 조작기(26), 복수의 케이블헤드(28)를 구비하여 구성되어 있다. A 타입의 진공 스위치기어(16)와 C 타입의 진공 스위치기어(18)는 교대로 배치되어 있다. 각 진공 스위치기어(16, 18)에 장착된 케이블헤드(28) 중 진공 스위치기어(16)의 좌측 끝에 있는 특정한 케이블헤드(28)에는 주위가 고체 절연물로 보호된 피뢰기용 접속도체(32)를 거쳐 피뢰기(어레스터)(34)에 접속되어 있고, 다른 케이블 헤드(28) 중 우측 끝에 있는 케이블헤드(28)는 주위가 고체 절연물로 보호된 외부 접속도체(36)를 거쳐 서로 인접하는 진공 스위치기어(18)의 케이블헤드(28)에 접속되어 있다.

또, 진공 스위치기어(16)의 케이블헤드(28) 중 대략 중간에 배치된 케이블헤드(28)는, 주위가 가요성 절연물로 보호된 케이블(38a, 38b)을 거쳐 모선측 도체에 접속되어 있고, 진공 스위치기어(18)의 케이블헤드(28) 중 중간에 위치하는 케이블헤드(28)는 주위가 가요성 절연물로 보호된 케이블(38c)를 거쳐 서로 접속되어 있다. 또 진공 스위치기어(18) 중 한쪽의 진공 스위치기어(18)의 우측 끝에 있는 케이블 헤드(28)는 주위가 가요성 절연물로 보호된 케이블(38d)을 거쳐 PCT(10)의 코일단자에 접속되어 있다. PCT(10)에 인접한 진공 스위치기어(18)의 우측 끝에 있는 케이블헤드(28)는 케이블(38e)을 거쳐 진공스위치기어(22)의 케이블헤드(28)에 접속되어 있다.

한편, 송전측에 있어서의 B 타입의 진공 스위치기어(20)는 송전측 진공용기(40), 복수의 조작기(26), 복수의 케이블헤드(28)를 구비하여 구성되어 있고, D 타입의 진공 스위치기어(22)는 송전측 진공용기(42)와, 복수의 조작기(26), 복수의 케이블헤드(28)를 구비하여 구성되어 있다. 송전측에 있어서의 C 타입의 진공 스위치기어(18)는 수전측에 있어서의 진공 스위치기어(18)와 동일한 구성이며, 이 경우 진공용기(30)는 송전측 진공용기로서 구성되어 있다.

진공 스위치기어(18)의 케이블헤드(28) 중 좌측 끝에 배치된 케이블헤드(28)는, 외부 접속도체(36)를 거쳐 서로 인접하는 진공 스위치기어(22)의 케이블헤드(28)에 접속되고, 진공 스위치기어(18)의 중간에 위치하는 케이블헤드(28)는 케이블(38f)을 거쳐 PCT(10)의 코일단자에 접속되고, 우측 끝에 배치된 케이블헤드(28)는 외부 접속도체(36)를 거쳐 서로 인접하는 진공 스위치기어(20)의 케이블헤드(28)에 접속되어 있다. D 타입의 진공 스위치기어(22)에 있어서의 케이블헤드(28) 중 좌측 끝에 배치된 케이블헤드(28)는, 케이블(38e)에 접속되고, 중간에 위치하는 케이블헤드(28)는 케이블(38g)을 거쳐 우측 끝의 진공 스위치기어(20)의 케이블헤드(28)에 접속되어 있다. 또 각 진공 스위치기어(20)의 우측 끝에 배치된 케이블헤드(28)는 각각 케이블(38h, 38i)을 거쳐 부하측 도체에 접속되어 있다.

각 진공 스위치기어(16, 18)에 있어서의 수전측 진공용기(24, 30)와 각 진공 스위치기어(18, 20, 22)에 있어서의 송전측 진공용기(30, 40, 42)에는 복수의 개폐기와 각 개폐기를 서로 접속하는 복수의 내부 도체가 수전측 회로 또는 송전측 회 로의 사양, 즉 2회로, 3회로 또는 4회로 중 어느 하나의 회로사양에 따라 수납되어 있다.

구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 진공 스위치기어(16)의 진공용기(24) 내에는 복수의 개폐기로서 부하 개폐기(44), 접지용 개폐기(46), 차단기(48)가 회로사양(회로구성)에 따라 수납되어 있음과 동시에, 각 개폐기를 회로사양(회로구성)에 따라 서로 접속하기 위한 내부 도체(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62)가 수납되어 있다. 그리고 부하 개폐기(44), 접지용 개폐기(46), 차단기(48)는, 왕복운동(상하이동) 가능하게 배치된 조작로드(26a)를 거쳐 조작기(26)에 연결되어 있다.

한 쌍의 부하 개폐기(44)는, 가동전극(44a), 고정전극(44b)을 구비하여 구성되어 있다. 각 가동전극(44a)은 플렉시블 도체(가요성 도체)(64)를 거쳐 내부 도체(50)에 접속되어 있고, 한쪽의 고정전극(44b)은 내부 도체(56)에 접속되고, 다른쪽의 고정전극(44b)은 내부 도체(60)에 접속되어 있다. 내부 도체(60)는 절연성의 지지부재(66)를 거쳐 하부 판재(68)에 지지되어 있다.

한 쌍의 접지용 개폐기(46)는 가동전극(46a), 고정전극(46b)을 구비하여 구성되어 있고, 각 가동전극(46a)은 플렉시블 도체(64)를 거쳐 내부 도체(52)에 접속되어 있으며, 내부 도체(52)는 접지단자(도시 생략)에 접속되어 있다. 또 각 고정전극(46b) 중 한쪽의 고정전극(46b)은 내부 도체(58)에 접속되고, 다른쪽의 고정전극(46b)은 내부 도체(60)에 접속되어 있다. 내부 도체(58)는 지지부재(66)를 거쳐 하부 판재(68)에 의하여 지지되어 있음과 동시에, 도전성 로드(70)에 접속되어 있고, 로드(70)는 내부 도체(50)에 접속되어 있다. 또 로드(70)의 상부측은 절연성 의 지지 로드(72), 로드(74)를 거쳐 상부 판재(76)에 연결되어 있다.

차단기(48)는 가동전극(48a), 고정전극(48b)을 구비하여 구성되어 있고, 가동전극(48a)은 플렉시블 도체(64)를 거쳐 내부 도체(54)에 접속되고, 내부 도체(54)는 로드(78)를 거쳐 내부 도체(60)에 접속되어 있다. 고정전극(48b)은 내부 도체(62)에 접속되어 있다.

또, 진공용기(24)에는 한쪽의 부하 개폐기(44), 로드(70), 차단기(48)에 대응하여 케이블헤드(28)가 배치되어 있고, 각 케이블헤드(28)는 하부 판재(68)의 관통구멍(80)으로부터 그 일부가 진공용기(24) 외부로 돌출된 상태로, 또한 진공용기(24)에 대하여 절연된 상태로 하부 판재(68)에 고정되어 있다.

각 케이블헤드(28)는 구리를 사용하여 원주형상으로 형성된 도체(82), 도체(82)의 주위를 덮는 세라믹스제의 절연성 부싱(84)을 구비하여 구성되어 있고, 도체(82)의 축방향 끝부에는 나사부(86)가 형성되어 있다. 각 케이블헤드(28)의 나사부(86)에는 도 5에 나타내는 바와 같이 접속도체(32), 케이블(38a∼38i), 외부 접속도체(36)의 나사부가 접속되도록 되어 있다. 즉, 접속도체(32)와 케이블(38a∼38i) 및 외부 접속도체(36)의 케이블헤드(28)와의 접속부는 각각 동일형상으로 형성되어 있고, 접속도체(32), 케이블(38a∼38i), 외부 접속도체(36)는 어느 것이나 임의의 케이블헤드(28)에 접속 가능하게 되어 있다.

또, 조작로드(26a)의 상부측은 통형상의 벨로즈(88), 원반형상의 베이스(90)로 덮여져 있고, 벨로즈(88)는 상부 판재(76)의 내벽면에 고정되고, 벨로즈(88)는 상부 판재(76)의 표면에 고정되어 있다.

진공 스위치기어(18)의 진공용기(30) 내에는 도 6에 나타내는 바와 같이 부하 개폐기(44), 접지용 개폐기(46)가 3대씩 수납되어 있음과 동시에, 복수의 내부 도체(58, 92, 94)가 수납되어 있다. 각 접지용 개폐기(46)의 가동전극(46a)은 내부 도체(92)를 거쳐 서로 접속되고, 고정전극(46b)은 서로 인접하는 부하 개폐기(44)의 고정전극(44b)에 내부 도체(58)를 거쳐 접속되어 있다. 각 부하 개폐기(44)의 가동전극(44a)은 플렉시블 도체(64)를 거쳐 내부 도체(94)에 접속되고, 고정전극(44b)은 케이블헤드(28)의 도체(82)에 접속되어 있다.

진공 스위치기어(20)의 진공용기(40)에는 도 7에 나타내는 바와 같이, 접지용 개폐기(46), 차단기(48)가 1대씩 수납되어 있음과 동시에, 내부 도체(56, 58, 96, 98)가 수납되어 있다. 접지용 개폐기(46)의 가동전극(46a)은 플렉시블 도체(64), 내부 도체(96)를 거쳐 접지단자에 접속되어 있다. 차단기(48)의 가동전극(48a)은 플렉시블 도체(64), 내부 도체(98), 로드(70)를 거쳐 케이블헤드(28)의 도체(82)에 접속되어 있다. 고정전극(48b)은 케이블헤드(28)의 도체(82)에 접속되어 있음과 동시에, 내부 도체(58)를 거쳐 접지용 개폐기(46)의 고정전극(46b)에 접속되어 있다.

진공 스위치기어(22)의 진공용기(42)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 부하 개폐기(44)와 접지용 개폐기(46)가 2대씩 수납되어 있음과 동시에, 내부 도체(56, 58, 96, 98)가 수납되어 있다. 각 부하 개폐기(44)의 가동전극(44a)은 플렉시블 도체(64)를 거쳐 내부 도체(98)에 접속되어 있고, 내부 도체(98)는 로드(70)를 거쳐 케이블헤드(28)의 도체(82)에 접속되어 있다. 또 각 부하 개폐기(44)의 고정전 극(44b)은 내부 도체(58)를 거쳐 접지용 개폐기(46)의 고정전극(46b)에 접속되어 있음과 동시에, 케이블헤드(28)의 도체(82)에 접속되어 있다. 각 접지용 개폐기(46)의 가동전극(46a)은 각각 플렉시블 도체(64), 내부 도체(96)를 거쳐 접지단자에 접속되어 있다.

본 실시형태에 의하면, 각 진공 스위치기어(16, 18, 20, 22)의 진공용기(24, 30, 40, 42) 내에 회로사양(회로구성)에 따라 부하 개폐기(44), 접지용 개폐기(46),차단기(48), 내부 도체(50, 54, 56, 58, 60, 62) 등을 수납하도록 하였기 때문에 각 진공 스위치기어를 회로사양(회로구성)에 맞추어 임의로 조합시킴으로써 고객의 요구에 대응시킬 수 있다.

또, 각종 개폐기가 진공용기(24, 30, 40, 42) 내에 수납되어 있기 때문에, 진공 스위치기어를 소형화할 수 있다. 또한 케이블헤드(28)에 접속도체(32), 케이블(38a∼38i), 외부 접속도체(36)를 접속하도록 하였기 때문에, 도전성의 노출부 또는 충전 노출부를 없앨 수 있어 안정성이 높은 진공 스위치기어를 제공할 수 있다.

또 접속도체(32)와 케이블(38a∼38i) 및 외부 접속도체(36)의 케이블헤드(28)와의 접속부를 각각 동일형상으로 하였기 때문에, 접속도체(32), 케이블(38a∼38i), 외부 접속도체(36)를 회로사양에 맞추어 임의의 케이블헤드(28)에 접속할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면 가스절연유닛과 같이 고압가스에 견딜 수 있기 위한 용기를 필요로 하지 않기 때문에, 진공용기를 소형화할 수 있고, 결과적으로 진공 스위치기어를 소형화로 할 수 있어, 시스템 전체의 소형화에 기여하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 단로기 또는 부하 개폐기와, 접지 개폐기와, 진공 차단기로 이루어지는 복수의 스위치를 수용하는 진공용기를 가지는 복수의 진공 스위치 기어를 가지고, 상기 진공 스위치 기어는 접속단자를 가지며, 상기 진공 스위치 기어는 다른 형의 진공 스위치 기어로 구성되고, 상기 진공 스위치 기어는 수전 측과 송전 측으로 나뉘어지며, 상기 진공 스위치 기어는 인접하는 진공 스위치 기어, 피뢰기 및 PCT에서 선택된 요소와 양단에 접속단자를 가지는 절연 접속 도체를 거쳐 접속되고, 상기 단자는 진공 스위치 기어의 단자와 접속 또는 분리 가능한 진공 스위치 기어 시스템에 있어서, 상기 다른 형의 진공 스위치 기어는, 각각 2개의 접지 개폐기 및 1개의 진공 차단기와 연결된 2개의 단로기 또는 부하 개폐기를 가지는 A형 진공 스위치 기어와, 1개의 접지 개폐기와 1개의 진공 차단기를 가지는 B형 진공 스위치 기어와, 각각 접지 개폐기와 연결된 3개의 단로기 또는 부하 개폐기를 가지는 C형 진공 스위치 기어와, 각각 2개의 접지 개폐기와 연결된 2개의 단로기 또는 부하 개폐기를 가지는 D형 진공 스위치 기어를 포함하고, 상기 A형 진공 스위치 기어는 1번째의 단로기 또는 부하 개폐기의 일단이 수전 케이블에 접속되고, 타단이 상기 진공 차단기에 접속되며, 2번째의 단로기 또는 부하 개폐기의 일단이 모선에, 타단이 피뢰기에 접속되고, 또한, 1번째의 접지 개폐기가 1번째의 단로기 또는 부하 개폐기와 진공 차단기 사이에 설치되고, 2번째의 접지 개폐기가 수전 측 케이블과 모선 사이에 설치되며, 상기 B형 진공 스위치 기어는, 상기 접지 개폐기가 진공 차단기와 송전 측 케이블 사이에 설치되고, 상기 C형 진공 스위치 기어는 그 수전 측에서는, 1번째의 단로기 또는 부하 개폐기가, 접속 케이블을 거쳐 PCT반(盤)에 접속되거나 접속 케이블을 거쳐 송전 측에 설치된 상기 D형 진공 스위치 기어에 접속되고, 2번째의 단로기 또는 부하 개폐기가 접속 케이블을 거쳐 다른 수전 측 C형 진공 스위치 기어에 접속되고, 3번째의 단로기 또는 부하 개폐기가, 외부 접속 도체를 거쳐 상기 A형 진공 스위치 기어와 접속되고, 상기 C형 진공 스위치 기어는 그 송전 측에서는, 1번째의 단로기 또는 부하 개폐기는 외부 접속 도체를 거쳐 상기 B형 진공 스위치 기어에 접속되고, 2번째의 단로기 또는 부하 개폐기는 접속 케이블을 거쳐 PCT반(盤)에 접속되고, 3번째의 단로기 또는 부하 개폐기는 외부 접속 도체를 거쳐 송전 측에 설치된 상기 D형 진공 스위치 기어에 접속되고, 또한, 상기 D형 진공 스위치 기어는, 1번째의 단로기 또는 부하 개폐기가 접속 케이블을 거쳐 상기 B형 진공 스위치 기어와 접속되고, 2번째의 단로기 또는 부하 개폐기가 접속 케이블을 거쳐 송전 측에 설치한 상기 C형 진공 스위치 기어와 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 스위치 기어 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 요구에 대응한 시스템을 구축할 수 있다.