KR0142438B1 - 고압절연체 - Google Patents

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Description

고압절연체

제1도는 절연체의 겹침이 있는 연장부분을 나타내는 사시도.

제2도는 제1도의 평면도.

제3도는 제1도의 부분적 단면도.

제4도는 다수의 쉐드(shed)와 겹침이 있는 연장부분을 갖는 절연체의 정면도.

제5도는 다른 실시예의 겹침이 있는 연장부분중 갭부분을 나타내는 평면도

제5도는 다른 실시예의 겹침이 있는 연장부분중 갭부분을 나타나내는 평면도.

제6도는 제5도의 선A-A'를 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요부분 부호 설명

2,21:연장부분4,22:갭

6:상측부10:하측부

12:절연체14:원통형 코어

16:쉐드18:단부 고정구

24,26:단부28:브리지

30:패스너

본 발명은 고압절연체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 고압절연체의 길이를 따라 흐르는 연장 전류(creepage current)에 대한 저항을 높이고 플래시 오버의 발생을 저감시키기 위한 것이다. 여기서 고압이란 1kv를 초과하는 전압, 예를 들어 15kv 또는 25kv이상의 전압을 말한다.

여기서 사용되는 용어 절연체는 전기적으로 절연물질로 만들어진 전기부품 뿐만아니라 피뢰기와 같이 절연체의 외부 표면을 가지고 동작의 어느 단계에서 도통될 수 있는 부품으로 이해되어야 한다.

전형적인 자기 절연체는 그 주위로 신장되는 다수의 절대 필요한 자기 쉐드를 구비한 자기로된 고체의 원통형 코어로 이루어지며, 이 코어는 절연체와의 전기적 접속을 위해 각 단부에서 금속 고정구와 시멘트 접합되거나 기계적으로 고착된다. 절연체의 길이와, 쉐드의 수 및 직경은 절연체의 동작전압과 그 사용환경에 의존하여 선택되고, 이들 파라미터들은 동작전압이 높아짐에 따라 커지고 예를들어 물이나 산, 염에 의해 사용 환경의 오염이 심해질수록 더 커진다.

위와 같은 절연체의 작용은 몇가지 방법에서 개선될 수 있다. 예를 들어, 레이컴사에서 제조한 소위 연장부분(creepage extender)을 쉐드 각각에 접합시킬 수 있다. 고분자 재료로 만들어지고 환형구조로 되어 있으며 회복 가능하게 배치된 이 연장 부분은 쉐드 위로 위치되고, 열회복이 되도록 가열되며, 쉐드의 림(rim)이 연장부분의 점착성 코팅된 내부 그루브에 접합되도록 쉐드 위로 안내된다. 연장부분의 주위로 신장되는 환형 표면은 연장 전류가 절연체의 하나의 단부 고정구(고정압)로부터 다른 하나의 단부 고정구(예를 들어 접지 전위와 같은 매우 낮은 전압)로 흐르게 만드는 통로의 길이를 크게 증가시키고 있다. 환형으로 되어 있는 상기와 같은 연장부분이 통과할 수 있으므로 단부 고정구의 부착 전후 시점에서 절연체의 자기쉐드에 고정시킬 수 있다. 그러나, 이와 같은 자기 절연체가 한번 전기장치에 접속되고 나면 코어를 빠져나가기 위해 그 단부 고정구에서 분리가 없이는 연장부분이 가해질 수 없게 된다. 이러한 작업은 불편하고, 시간이 소모되며 비용이 많이들게 된다.

자기 절연체의 사용을 개선한 고분자 재료의 겹침이 있는 장치가 영국 특허 제 1542 845 호에 기술되어 있으나, 이것은 완전히 다른 방식으로써 위에서 논의하는 연장부분의 사용 목적과는 전혀 다른 목적을 가지고 있다. 부스터 쉐드라고 알려져 있으며 레이켐 사에서 제조한 이 장치는 그 자기 쉐드중 하나의 지역에서 절연체의 코어 주위로 감싸지고 그 자유단에서 자체를 겹쳐지게 하고 나서 돌출 스터드 고정장치에 의해 서로 결합된다. 부스터 쉐드의 기능상 특징은 매우 습한 조건하에서 절연체의 단부 고정구 사이에서 발생 가능한 플래시오버를 감소시키기 위해 자기 쉐드의 표면으로부터 떨어져 위치하는 것이다. 반면에 경미하거나 매우 습한 조건하에서 동작 하도록 설계된 연장부분에 있어서 자기 쉐드와 양호한 접합이 보장되게 하여 연장부분의 표면을 따라 누설전류가 흐르게하고 자기 쉐드 접합부를 통해서는 흐르지 않게 하는 것이 매우 중요한다(따라서 연장 통로의 길이가 증가되지 않는 결과를 가져온다.)

따라서 절연체가 접속되어 전기 시스템의 일부를 형성한 후에 자기, 유리, 에폭시수지 또는 다른 재료로 만들어진 현존하는 쉐드 절연체에 부가시킬 수 있으며 이에 의해 절연체를 따라 흐르는 연장 전류에 대한 저항이 증가되도록 하는 부품의 필요성이 대두되었다.

본 발명의 한가지 특징에 따르면, 코어 주위로 완전히 수평으로 신장되는 적어도 하나의 쉐드를 갖는 가늘고 긴 코어와, 상기 쉐드에 접합되고 쉐드의 주변 일부 주위로 수평으로 시장되는 절연성 및 양호하게 비 트랙킹 되는 재료로된 하나 이성의 부품을 구비하고, 이에 의해 단지 코어 주변의 일부 주위로 쉐드 코어의 종방향 연장통로 길이를 증가시키게 된다.

본 발명의 또 하나의 특징에 따르면, 가늘고 긴 고전압 전기 절연체의 종방향 연장 전류 저항을 증가시키기 위한 방법을 제공하며, 그 절연체는 그 주위에서 수평으로 완전히 신장되는 적어도 하나의 쉐드를 가진 가늘고 긴 코어를 포함하고, 절연성 및 비 트랙킹의 재료로 만들어진 하나 이상의 부품이 단지 쉐드 주변의 일부 주위로 수평으로 신장되도록 쉐드에 접합되고 이로써 단지 코어 주변의 일부 주위로 쉐드 코어의 종방향 연장 통로 길이를 증가시키게 된다.

매우 놀랍게도, 그리고 예기치 않게도 가해진 절연부품 또는 모든 종류의 절연부품이 절연체 주위로 완전히 주변으로 신장되지 않는다 하여도 하나 또는 그 이상의 갭이 존재하게되고 누설 전류가 그 갭을 통해 단독으로 흐르지 않으며, 따라서 부가된 부품(들)을 바이패스하게 되나 부가된 부품(들)은 놀랄만한 정도로 절연체의 연장 저항을 증가시키도록 유지하게 된다. 동시에, 예를 들어 연장 부품의 겹친 형태는 그 자유단사이에서 어떠한 접합도 필요 없고 중첨될 수 있다. 따라서, 이와 같은 중첩부분에서 접합의 문제가 해결된다. 본 발명에 따른 절연체의 단부 고정구 사이의 가장 짧은 연장통로 길이는 필수적으로 부가된 부품(들)에 의해 증가되지 않으나, 연장전류가 모든 주위의 점들에서 전체의 전류흐름으로 되기 때문에 그리고 적어도 얼마간의 주위점들에서 연장통로 길이가 증가되기 때문에 전체의 연장저항이 증가되고 따라서 전체 영장전류는 주어진 전압에 대해 감소된다는 것은 명백하다. 쉐드에 부가절연부품(들)을 접합시키는 것으로써 실질적으로 아무런 연장전류도 접합부를 통해 흐를 수 없으며, 따라서 쉐드 또는 부가된 절연부품(들)을 통해 흐르게 됨을 이해하여야 한다.

양호하게, 전체적인 주변의 환형 갭은 원호에서 90°이상 되지 않으며 유리하게 원호의 5°와 30°사이 범위에 있으며 또한 이보다 더 작을 수 있다. 갭의 형상은 중요하지 않다. 따라서 원의 일단편일 필요는 없으며 고분자 부품(들)의 대향하는 에지가 예를 들어 서로에 대해 평행하게 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 쉐드가 되는 절연체의 연장전류 저항은 적어도 원호의270°주위로 하나 이상의 절연부품을 부가시키는 것에 의해 크게 증진시킬 수 있다. 그러나, 주변 갭의 감소에 의해 연장 저항에 대한 절연체의 작용은 주변 갭이 존재하지 않을 경우에도 연장부분이 갖는 결과와 크게 다르지 않게 작용할때까지 개선된다.

단일의 부가된 절연부품이 채택되거나 또는 2개 이상의 부품이 그 주위에 있는 대칭 또는 비대칭 지역에서 쉐드에 접합될 수 있다. 유리하게도 절연부품(들)은 쉐드이 림 위에 고정될 수 있게 그루브가 형성되고, 이 그루브는 점착제 또는 밀봉제를 함유할 수 있다.

양호하게, 절연부품(들)은 고분자재료로 만들어지나, 자기 또는 다른 절연재료와 같은 내화성 물질로 만들지는 않는다. 단지 쉐드 주위를 감싸고 나서 여기에 접합시키거나, 또는 예를 들어 그곳에 열을 가함에 의해 회복 가능하게 될 수 있고 또 쉐드와 접합 결속 관계로 회복된다.

절연체는 다수의(즉, 2개이상) 쉐드를 가질수 있으며 그 각각은 그와 관련된 하나 이상의 상기와 같은 절연부품을 가질 수 있다. 전형적으로 위와 같은 절연체는 수직으로 고정되거나 또는 적어도 수평으로 기울어져 있게되며, 유리하게 하나의 쉐드상의 절연부품(들) 사이의 갭(들)은 바로 인접한 쉐드의 절연부품(들) 사이의 갭(들)과 일렬 정렬되지 않는다. 이와 같은 오프세팅은 절연체의 연장전류 저항의 증가를 최대화 시킨다.

전형적으로, 개개의 쉐드에 대한 증가된 종방향 연장통로의 길이는 약 2×50mm이며, 50mm는 절연체 쉐드 넘어에 있는 부가적 절연부품의 전형적인 오버행 길이이다. 연장부품은 전형적으로 절연체의 쉐드 직경에 의존하여 약 100mm와 300mm 사이의 유효 직경을 갖는다.

본 발명에 따른 절연체와 그 제조 방법은 첨부 도면을 참고로하여 예시적으로 더 상세히 설명된다.

제1도, 2도 및 3도를 참조하면, 겹침이 있는 연장부분(2)은 일반적으로 부분 원추형이고 절연성 및 비-트랙킹, 그리고 내후성 고분자재료로 만들어진다. 이 연장부분(2)는 일반적으로 원형의 단면과 원호의 약 5°부분으로 형성되는 갭(4)을 가진다. 연장부분(2)는 고용융 점착제(8)로 도포된 내부 그루브를 가진 상측부(6 : 제3도)와 이로부터 더 신장된 하측부(10)를 갖는다. 연장부분(2)은 여기에 열을 가함으로써 예를 들어 방사상으로 수축 가능한 열회복성 재료로 형성된다.

제4도는 원통형 코어(14)와, 모두 자기로 만들어진 3개의 쉐드(16)를 가진 절연체(12)를 나타낸다. 코어(14)는 각 단부에서 금속단부 고정구(18)내로 시멘트된다. 겹침이 있는 연장부분(2)은 개개의 쉐드(16)위에 고정되고, 각각의 쉐드(16)의 림 주위로 상측부(6)를 배치함에 의해 정위치로 확고히 고정되며, 그 부분에 대해 회복, 즉 방사상 수축이 이루어지도록 열을 가하고 이 열에 의해 점착제(8)가 녹아 흘러 연장부분(2)이 쉐드(16)에 적합하게 접합되게 한다. 연장부분(2)들이 실제로 동일하다할지라도, 그들은 갭(4)들이 상호간 수직으로 오프세트되도록 각각의 쉐드(16)위에 위치된다. 따라서, 단부고정구(18)사이의 기하학적으로 가장 짧은 연장통로는 직선으로 놓이지 않는다. 또한 갭(4)이 예를 들어 도시된 3개의 쉐드를 가진 졀연체에 대해 원호의 최대 120°로 더욱 상호 오프세트되는 것이 유리함을 이해하여야 한다.

연장부분(2)의 최상부에서 자기코어(14) 주위로 습기, 먼지 및 다른 오염물질이 누적되는 것을 방지하기 위하여, 각 연장부분의 최상부 표면은 코어(14)를 향해 내부로 그리고 갭(4)을 향해 하부로 홈이 파져 있다. 따라서, 연장부분(2)의 적합한 등고선은 제2도의 파선(20) 내측에 존재하게 된다.

각각의 쉐드 위에 고정된 하나의 연장부분 대신에 2개의 연장부분이 각각 우너호의 175°를 가지고 그 단부에서 5°의 갭으로 주위에 고정될 수 있고 또는 보다 많은 수의 연장부분이 채택될 수 있다. 더욱이 2개의 쉐드를 갖는 스택 구조에 있어서 주변갭의 크기는 서로 다를 수 있다.

몇가지 실시예에서, 연장부분의 단부들은 서로 갭을 가로질러 고정되게 하는 것이 바람직하며, 이것은 연장부분을 절연세드 위에 고정하는 중에 예를 접착 및/또는 열수축과 같은 임시조치로서 수행되거나 또는 그 단부를 서로 영구적으로 고정시키게 할 수 있다. 이 작업은 다른 편리한 방법으로 수행될 수도 있다.

제5도 및 6도를 참조하면, 연장부분(21)은 그 대향단부(24)와 (26)사이에 갭(22)을 가지고 있다. 절연성 재료로 이루어진 브리지(28)가 패스너(30)에 의해 연장부분(21)의 단주(24)와 (26)에 고정되며 이들을 갭(22)을 가로질러 서로 고정시킨다.

몇가지의 시험이 실행되었는데 이는 부가된 어떠한 연장 부분이 없는 쉐드 절연체와 그 위에 고정된 완전한 환형연장부분을 갖는 절연체, 그리고 갭과 함께 연장부분을 설치한 본 발명에 따른 절연체의 효과를 비교한 것이다. 콘트롤 1 및 콘트롤 2에서 각각 720mm와 150mm의 공칭 연장통로 길이를 갖는 2개의 기본적인 절연체가 사용되었다. 이들 절연체는 그 분위기가 주의 깊게 제어될 수 있고 8%의 소금에서 IEC Spec. 507 테스트에 따라 8%의 염도를 가진 안개가 되도록 고정되는 챔버내에 설치된다. 그 절연체 양단에 걸리는 전압은 단자 양단의 플래쉬 오버가 발생되는 전압으로 정해진다. 연장부분을 갖는 샘플에서 각 경우에 갭의 크기는 15mm이다. 이하의 표 1은 얻어진 결과를 나타낸다.

이 수치는 연장부분에 걸친 공칭 연장통로 길이이다. 모든 슬롯이 정렬된다면 이를 따르는 직전 통로 길이는 콘트롤에 관한 것으로 된다.

각각의 절연체에 대해 갭을 가진 형태는 콘트롤에 대한 것보다 크게 양호한 결과를 가져오며 절연체의 주변을 완전히 감싸는 환형 연장부분을 가진 절연체와 비교할만한 것으로 됨을 알 수 있다.

Claims (11)

1. 그 주위로 완전히 수평으로 신장되는 적어도 하나의 쉐드를 가진 가늘고 긴 코어; 및 상기 쉐드에 접합되고 쉐드의 주변 일부 주위로 수평으로 신장되는 절연성 재료로 이루어진 하나 이상의 부품을 포함하며, 코어 주변의 일부 주위로 쉐드 코어의 종방향연장 통로길이가 증가되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
2. 제1항에 있어서, 상기 모든 절연성 부품은 전체가 원호의 90°보다 작은 쉐드 주위에 형성된 주변갭을 갖는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
3. 제2항에 있어서, 상기 주변갭은 원호의 5° 내지 30° 사이인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고압절연체는 상기 쉐드 주위에 감싸진 상기 부품들중 단지 하나만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
5. 제1항에 있어서, 상기 각각의 절연성 부품은 고분자 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
6. 제5항에 있어서, 상기 각각의 고분자 부품은 상기 쉐드 상에서 회복되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
7. 제1항에 있어서, 각각 접합된 하나 이상의 상기 절연성 부품을 갖는 다수의 쉐드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
8. 제7항에 있어서, 상기 코어의 주변 주위로 어느 하나의 쉐드와 관련된 각각의 주변 갭은 바로 인접한 쉐드와 관련된 각각의 주변갭과 일렬 정렬되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
9. 제1항에 있어서, 상기 코어 및 상기 적어도 하나의 쉐드는 자기로 형성되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 고압절연체.
10. 가늘고 긴 고전압 전기절연체의 종방향 연장전류 저항을 증가시키기 위한 방법에 있어서, 상기 절연체는 그 주위로 수평으로 완전히 신장되는 적어도 하나의 쉐드를 가진 기늘고 긴 코어를 포함하며, 절연성 재료로 만들어진 하나 이상의 부품은 쉐드 주변의 일부 주위로 수평으로 신장되도록 쉐드에 접합되고, 이에의해 코어주변의 일부 주위로 쉐드코어의 종방향 연장통로 길이가 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 각각의 절연성 부품은 열회복성 재료로 만들어지고 상기 쉐드 상에서 회복되는 것을 특징으로 하는 방법.

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