KR100216650B1

KR100216650B1 - 단로기

Info

Publication number: KR100216650B1
Application number: KR1019970023626A
Authority: KR
Inventors: 조연옥; 최병옥
Original assignee: 고영철
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR19990000609A

Abstract

본 발명의 단로기는 몸체(10), 저항조립체(20), 그리고 플러그(plug, 20)로 구성되며, 몸체는 단로기의 외곽을 형성하는 하우징(11), 하우징(11)과 일체로 성형된 화약조립체(12)로 구성되고, 몸체의 안쪽에는 저항조립체(20)를 넣고 플러그(30)의 수나사(33)와 결합할 수 있도록 암나사(13)가 형성되어 있다.

저항조립체(20)는 가운데 구멍이 뚫린 중공 원통형이며 저항체(22)를 수용하기 위해 바깥쪽에는 둥근 홈이 형성되어 있으며 안쪽은 플러그(20)의 갭단자 몸체(32)가 수용되고 갭 단자(31)가 통과할 수 있도록 2단으로 형성되어 있다.

플러그(30)는 원통형 플러그 몸체(36)와, 플러그 몸체(36)에서 돌출된 원통 갭 단자 몸체(32), 갭 단자 몸체(32)에서 원뿔형으로 돌출된 갭 단자(31)로 형성되며, 플러그 몸체(36)의 외부는 수나사(33)가 형성되고, 플러그 몸체의 위 부분은 육각형 머리(34)가 음각되고, 플러그 몸체의 내부에는 암나사(35)가 형성된다.

Description

단로기

제1도는 본 발명의 단로기의 전체 모양을 나타낸 겨냥도이다.

제2도는 본 발명의 단로기의 중앙부 종단면도이다.

제3도는 본 발명의 단로기의 결합 순서를 나타낸 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 몸체 11 : 하우징

12 : 화약조립체 13 : 암나사

14 : 틈새 20 : 저항조립체

21 : 저항체받이(spacer) 22 : 저항체

23 : 도선 30 : 플러그

31 : 갭 단자 33 : 수나사

34 : 육각 머리 35 : 암나사

32 : 갭 단자 몸체 36 : 플러그 몸체

G : 갭(gap)

본 발명은 단로기(disconnector, 또는 disconnecting device)에 관한 것이다.

본 발명의 단로기는 피뢰기에서 속류(續流, follow current)가 일정 한도 이상 흐를 때 단로기가 작동하여 회로를 차단하는 장치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

피뢰기(lightning arrester)는 일반적으로 속류를 제한하는 특성요소(characteristic element)와 속류는 차단하는 직렬 갭(series gap) 및 성능을 유지하기 위한 애관(insulator)으로 구성된 갭 타입(gap type)과 산화아연(Z_nO)을 소자로 사용하여 산화아연의 특성을 이용하여 특성요소와 애관만으로 구성하되 직렬 갭이 필요없는 갭레스 타입(gapless type)으로 나누어진다.

갭레스 타입에서는 미량이나마 누설전류가 흐르고 제한 전류량은 1mA이내 이다. 그러나 피뢰기의 소자가 열화하거나 피뢰기 하우징 내부로 수분이 침투하면 누설전류가 증가하고, 따라서 피뢰기 내부의 온도가 점차 증가하며 이에 따라 누설전류는 더욱 많이 흐르게 되어 피뢰기 내부 온도는 더욱 상승하여 결국에는 피뢰기가 파손되는 사고로까지 연결된다.

이와 같은 누설전류가 일정값 이상이 되면 피뢰기를 회로 계통에서 분리하여 사고를 미리 막을 수 있는 장치가 필요한데 이런 기능을 수행하는 것이 단로기이다.

산화아연을 소자로 사용한 갭레스 타입의 피뢰기에는 피뢰기를 보호하기 위해 단로기가 필요하면 종래에는 누설전류가 과도하게 흐를 경우 계통에서 피뢰기를 분리하기 위한 수단으로 저항체와 갭을 이용할 때 갭에서 발생하는 방전 불꽃으로부터 저항체를 보호하기 위한 대책이 미흡할 뿐 아니라 갭을 정확하게 유지하기 어려웠다. 이럴 경우 정격 누설전류량을 제대로 유지할 수 없기 때문에 피뢰기를 계통에서 확실히 분리하는 신뢰도에 문제가 있었다.

본 발명자는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 단로기를 개발하였다. 본 발명의 단로기는 정격 누설전류량을 일정 한도 이상 초과할 때 피뢰기를 계통에서 확실하게 분리시키는 수단을 제공한다.

[발명의 목적]

본 발명은 피뢰기에 흐르는 속류가 정격 전류량을 넘을 때 피뢰기를 계통에서 분리시켜 보호하는 단로기를 제공하는 것이다.

본 발명의 단로기는 또한 피뢰기에 흐르는 속류가 일정 에너지 이상을 회로에 발생되면 단로기 자체가 파괴되어 피뢰기를 회로 계통에서 분리시켜 피뢰기를 보호하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피뢰기에 속류가 과도하게 흐를 때 피뢰기를 계통에서 분리시킴으로써 누전사고를 예방할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피뢰기를 계통에서 분리시킬 때 확실하고 안정되게 작동할 수 있는 단로기를 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명의 단로기는 몸체(10), 저항조립체(20), 그리고 플러그(plug, 20)로 구성된다. 몸체는 단로기의 외곽을 형성하는 하우징(11), 하우징(11)과 일체로 성형된 화약조립체(12)로 구성되며 몸체의 안쪽에는 저항조립체(20)를 넣고 플러그(30)의 수나사(33)와 결합할 수 있도록 암나사(13)가 형성되어 있다. 저항조립체(20)는 가운데 구멍이 뚫린 중공 원통형이며 저항체(22)를 수용하기 위해 바깥쪽에는 둥근 홈이 형성되어 있으며 안쪽은 플러그(20)의 갭 단자 몸체(32)가 수용되고 갭 단자(31)가 통과할 수 있도록 2단으로 형성되어 있다.

플러그(30)는 원통형 플러그 몸체(36)와, 플러그 몸체(36)에서 돌출된 원통형 갭 단자 몸체(32), 갭 단자 몸체(32)에서 원뿔형으로 돌출된 갭 단자(31)로 형성되며, 플러그 몸체(36)의 외부는 수나사(33)가 형성되고, 플러그 몸체의 위 부분은 육각형 머리(34)가 음각되고, 플러그 몸체의 내부에는 암나사(35)가 형성된다.

[구체 사례에 의한 발명의 상세한 설명]

제1도는 단로기의 전체 모양을 나타낸 겨냥도이고, 제2도는 중앙부 종단면도이고, 제3도는 단로기의 결합 순서를 나타내는 설명도이다. 제1도부터 제3도에 따라 본 발명의 단로기를 설명한다.

본 발명의 단로기는 크게 몸체(10), 저항조립체(20), 그리고 플러그(plug,2)의 3 부분으로 구성된다.

제2도와 제3도에 보인 바와 같이 몸체(10)는 몸체 외곽을 형성하는 하우징(11)과 하우징에 일체로 결합된 화약조립체(12)로 구성된다. 하우징의 재질은 열경화성 수지인 페놀수지를 사용하지만 본 발명의 목적을 위하여 페놀수지와 동등 재질이면 채용할 수 있다. 하우징은 3단으로 형성되어 화약조립체(12), 저항조립체(20), 그리고 플러그(30)가 수용될 환경을 제공한다. 하우징의 아래에서부터 제1단에는 화약조립체(12)가 일체로 성형되며 제2단에는 저항조립체(20)가 삽입 수용되며 제3단에는 내부에 암나사(13)가 형성되어 플러그(30)의 수나사(33)와 결합한다. 그리고 제3단의 끝 부분에는 틈새(14)가 형성되어 플러그(30)가 결합된 후 수분이 침투하지 못하도록 봉합재료(Sealing)를 채울 수 있는 공간을 제공한다. 화약조립체(12)의 내부에는 화약이 내장되고 화약이 내장된 곳에는 평머리의 공이가 결합되어 있다. 화약조립체(12)는 황동제 또는 다른 열전달율이 높은 금속재료로 제작하여 갭(G)에서 방전이 일어날 때 발열을 재빨리 전달 확산시켜 발열 에너지가 축적되지 않도록 한다. 화약조립체(12)의 한쪽 끝에는 볼트가 연장 형성되어 접지 인출선(ground lead)과 쉽게 결합될 수 있다. 하우징(11)의 외면에는 설치 때 편리하도록 사각형의 평면부를 형성하였다.

제2도와 제3도에 보인 바와 같이 저항조립체(20)는 저항체받이(spacer, 21)와 저항체(22)로 구성된다. 저항체받이(21)는 내부는 중공형으로 플러그(30)의 갭 단자 몸체(32)와 갭 단자(31)를 받을 수 있도록 2단으로 형성되며, 외부에는 저항체(22)를 수용할 수 있도록 둥근 홈이 형성된다. 2단 중 아래 단은 갭 단자(31)가 화약조립체(12)의 공이와 일정 간격을 유지하는 방법을 제공한다. 저항조립체를 넣고 플러그(30)를 조이기만 하면 소정의 갭(G)을 유지할 수 있다. 통상 갭(G)은 1mm정도로 유지하지만 정격 방전전류의 크기에 따라 설계할 수 있다. 둥근 홈은 2개 또는 2개 이상이 형성되며 피뢰기의 정격 방전전류의 크기와 저항체(22)의 저항값이 조합에 따라 적절한 개수로 형성시켜 사용한다. 저항체(22)는 2개 이상이 설치되어 이들 중 어느 하나가 제대로 작동하지 않는 경우가 발생할 때 다른 저항체가 어느 정도 역할을 수행하므로 속류의 크기가 적다면 방전이 일어나지 않고 단로기의 기능을 발휘한다. 저항체(22)의 도선(23)은 저항체받이(21)의 상면과 하면의 표면에 노출되어 플러그(30)가 결합되면 도선은 플러그 몸체(36)와 화약조립체(12)에 접촉하여 회로가 연결된다. 이와 같이 결합하여 갭에 의한 저항과 저항체의 저항은 서로 병열 연결된다. 제2도의 단면도는 이런 회로가 형성된 부분을 보여준다. 도선의 한쪽 끝은 저항체받이(21)에 뚫린 구멍 속으로 구부러져 끼워진다. 저항체받이(21)는 갭 단자(31)와 화약조립체(12)의 공이 사이에서 방전으로 불꽃이 튈 때 불꽃으로부터 저항체를 보호하기 위한 수단을 제공하며 페놀수지와 같은 열경화성 수지재료로 만든다.

제2도와 제3도에 보인 바와 같이 플러그(30)는 플러그 몸체(36), 갭 단자 몸체(32), 갭 단자(31)가 일체로 형성되어 있다. 플러그 몸체(36)의 외면에는 수나사(33)가 형성되어 있고 내부는 육각 머리(34)가 음각되고 내부에는 암나사(35)가 형성되어 이 암나사와 피뢰기의 터미널이 결합된다. 플러그 몸체(36)에 연장되어 원통형의 갭 단자 몸체(32)가 형성되고, 갭 단자 몸체(32)에 연장되어 원뿔형 갭 단자(31)가 형성된다.

제3도에 보인 바와 같이 몸체(10) 속으로 저항조립체(20)를 삽입하고 플러그(30)를 끼운 다음 돌리면 플러그의 수나사(33)와 몸체의 암나사(31)가 결합되어 단로기가 조립되고 틈새(14)에 접착제 또는 다른 실링재(Sealing)로 봉합하여 단로기 내부로 습기가 침투하는 것을 막는다.

이제 단로기의 작동기구(mechanism)를 설명한다.

상시 전압의 수배에 이르는 이상(異常)전압이 선로에 나타나면서 변전소를 내습하게 될 때 여기에 설치된 기기의 절연 강도만으로 견딜 수 없고, 이러한 이상 전압이 내습하면 이상전압의 파고값을 저감시켜 기기를 보호하기 위하여 피뢰기를 설치한다. 피뢰기의 방전내량은 갭의 방전이나 소자의 특성요소에 따라 피뢰기를 통하여 대지로 흐르는 충격전류의 허용 최대량을 피뢰기의 방전내량이라 한다. 한편, 피뢰기의 공칭 방전전류는 2500A, 5000A, 10000A등이다.

즉, 피뢰기가 정상 상태인 경우에 상기의 방전내량의 전류와 피고값을 감당하게 되고, 피뢰기에는 운전전압이 인가되고 있으므로 허용 누설전류(즉, 속류)가 흐르고 있다.

피뢰기가 정상 작동할 때에는 누설전류가 허용값 이하로 유지되고 단로기에는 저항체를 통하여 누설전류가 흐르므로 플러그의 갭 단자(31)와 화약조립체(12)의 공이 사이의 갭(G)에는 방전이 일어나지 않는다.

피뢰기의 산화아연 소자가 열화하거나 피뢰기의 내부로 수분이 침투하여 누설전류량이 증가하면 일정 한도에 이르러 갭(G)에서 방전이 일어나고 방전에 의한 발열은 화약조립체의 온도를 상승시킨다. 계속 방전이 일어나서 발열 에너지가 화약조립체의 온도를 화약 폭발점 이상으로 되도록 축적되면 화약이 폭발하여 피뢰기에 연결된 접지회로를 끊는다. 뇌격의 내습과 같이 짧은 시간에 방전이 이루어지는 경우에는 발열 에너지가 축적되지 못하므로 폭발하지 않는다.

위와 같은 단로기의 작동상태를 요약하면 다음과 같다.

1. 갭(G)에서 방전이 일어나지 않는 경우

갭에 병렬로 연결된 저항체의 단자전압이 갭의 방전전압보다 적은 경우로 이때 피뢰기의 누설전류는 정상이다.

2. 갭(G)에서 방전은 일어나지만 단로기는 폭발하지 않는 경우

화약조립체에 전달되는 발열 에너지가 화약의 인화점의 에너지보다 낮은 경우로 피뢰기에 뇌격전류가 흐를 때이다. 이때 피뢰기는 정상 작동하며 단로기는 폭발하지 않는다.

3. 단로기가 폭발하는 경우

피뢰기가 열화하며 누설전류가 증가하면 저항체의 단자전압이 갭의 방전전압보다 높게 되어 갭에서 방전이 일어나고 일정 시간 방전이 계속되면 발열량이 화약의 인화점을 넘는 경우로 단로기가 폭발하여 회로를 차단한다.

본 발명의 구체 사례는 본 발명의 보호 범위를 한정하는 것을 아니며, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 단순히 변경하거나 본 발명의 구성요소 중 일부를 등가의 다른 원소로 대치하는 것을 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 이해될 것이며, 본 발명의 보호범위는 다음의 특허청구범위에 의해 구체화된다.

Claims

하우징(11)과 상기 하우징(11)과 일체로 형성된 화약조립체(12)를 포함하는 몸체(10); 저항체(22)와 상기 저항체(22)를 수용하는 저항체받이(21)를 포함하는 저항조립체(20); 그리고 플러그 몸체(36)와 상기 플러그 몸체(36) 외부에 형성한 수나사(33)와 상기 플러그 몸체(36)에서 연장되어 형성된 원통형 갭 단자(31)를 포함하는 플러그(plug, 30; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 단로기(disconnector).
제1항에 있어서, 상기 하우징(11)과 상기 저항체받이(21)는 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 단로기.
제2항에 있어서, 상기 열경화성 수지는 페놀수지인 것을 특징으로 하는 단로기.
제1항에 있어서, 상기 저항조립체(20)에는 상기 저항체(22)가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 단로기.
하우징(11)과 상기 하우징(11)과 일체로 형성된 화약조립체(12)를 포함하는몸체(10); 저항체(22)와 상기 저항체(22)를 수용하는 저항체받이(21)를 포함하는 저항조립체(20); 그리고, 플러그 몸체(36)와 상기 플러그 몸체(36)의 외부에 형성한 수나사(33)와 상기 플러그 몸체(36)에서 연장되어 형성된 원통형 갭 단자 몸체(32)와 상기 갭 단자 몸체(32)에서 연장 형성된 원뿔형 갭 단자(31)를 포함하는 플러그(plug, 30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 단로기에 있어서, 상기 몸체(10) 속으로 저항조립체(20)를 넣고; 상기 플러그(30)를 삽입하여 회전시켜 상기 몸체(10)의 암나사(13)와 상기 플러그(30)의 수나사(33)가 서로 결합하고; 상기 저항조립체(20)의 저항체받이(21)에 의해 상기 몸체(10)의 화약조립체(12)와 상기 플러그(30)의 갭 단자(31)가 일정한 갭(G)을 유지하; 그리고 상기 몸체(10)의 틈새(14)에 봉합재(sealing)를 채운 것; 을 특징으로 하는 단로기의 구조.