KR100260546B1 - 고전압 피뢰기를 접지로부터 단로하기 위한 단로기 스위치 - Google Patents

Abstract

변압기와 같은 전기장치는, 고전압 서지에 대한 보호를 위해 탱크와 이 탱크의 벽에 접지되는 피뢰기를 갖추고 있다. 접지 접속이 탱크의 외측에서 단로(disconnect)되도록 하기 위해, 탱크 벽에 스위치가 탑재되어 있다. 스위치는 탱크 벽내의 개구를 통해서 미끄러질 수 있게 연장되는 샤프트를 포함한다. 샤프트의 외측 선단에는 손잡이용 핸들이 탑재되어 있고, 샤프트의 내측선단에는 스프링 워셔가 탑재되어 있다. 스프링 워셔는 피뢰기의 방전측에 전기적으로 접속되고, 샤프트의 미끄러짐에 따라서 벽을 향해 이동하여 그와 함께 전기 도전관계를 갖는다. 벽으로부터 워셔를 이격시켜 이동하는 방향으로 샤프트를 미끄러지게 함으로써, 전기 접속이 깨진다. 핸들은 그 스위치 폐쇄위치에 샤프트를 유지하는 제1위치와 샤프트가 그 스위치 개방위치로 미끄러질 수 있게 하는 제2위치 사이에서 반전가능하도록 샤프트에 나사 결합되어 있다.

Description

고전압 피뢰기를 접지로부터 단로하기 위한 단로기 스위치

본 발명은 전기 변압기와 같이 밀봉된 탱크에서 일시적인 고전압에 대한 보호를 제공하는 섬광 피뢰기에 관한 것으로, 특히 탱크의 외측에서 피뢰기가 단로되도록 하기 위한 스위치에 관한 것이다.

제1도에는 미국 특허 제4,975,797호에 개시된 주상변압기(1)를 나타낸다. 이 변압기는 코일/코어 어셈블리(3), 즉 둘레에 코일(5)이 감겨진 2개의 코어(4)를 포함하는 탱크(2)를 갖추고 있다. 어셈블리(3)는 절연오일(6)에 잠긴다. 어셈블리(3)상에는 1차 와이어(8) 및 절연체(9)를 전기적으로 상호 접속시키는 피뢰기(7)가 탑재되어 있다. 접지와이어(9A)는 탱크 벽(tank wall)상에 용접된 스터드(stud; 9B)를 매개로 탱크 벽과 피뢰기(7)를 전기적으로 상호접속시킨다. 피뢰기(7)는 탱크를 경유해서 고전압 서지를 접지로 방전시킴으로써, 고전압 서지에 대해 보호한다. 그러나, 외부 접지와이어(9A)가 노출되어 충격에 민감할 수 있고, 접지와이어용의 터미널을 제공하기 위해, 스터드가 탱크 외부에 용접되는 것을 필요로 한다.

또한, 접지와이어를 탱크 내부에 위치시키는 것이 제안되고 있다. 그렇지만, 피뢰기의 접지 접속이 단로되는 것을 필요로하는 고전압 조건하에서 변압기를 테스트할 수 있도록하는 것이 바람직하다. 접지와이어가 탱크내에 위치되면, 접지 접속을 단로하기 위해서, 탱크 커버를 개방하는 것이 필요하게 된다. 이는 탱크 커버와 탱크 바디간의 밀봉을 훼손하는 바람직하지 않은 결과로 귀결된다.

제2(a)도 및 제2(b)도에는 섬광 피뢰기를 갖춘 전기 변압기 탱크에 이용될 수 있는 종래의 기술의 피뢰기의 단로기 스위치가 도시되어 있는 바, 접지와이어가 탱크의 내부에 위치되어 있다. 스위치(100)는 잠금 너트(locknut; 105)에 의해 탱크 벽(102)에 탑재된 외부 및 내부에 나사산이 형성된 글랜드(gland; 104)를 포함한다. 가스킷(107)이 글랜드(104)의 내측 선단과 벽 사이에 압착된다. 중공 튜브(hollow tube; 106)의 나사산이 형성된 선단(109)이 고정부(fitting; 104)에 나사 결합된다. 튜브(106)는 오일로 채워지고, 코일스프링(111)에 의해 벽(102)쪽으로 바이어스된 터미널(108)을 수용한다. 피뢰기(도시하지 않음)의 접지터미널에 전기적으로 접속된 리드(110)에 터미널(108)이 전기적으로 접속되어 있다. 샤프트(112)는 글랜드내에 미끄러질 수 있게 탑재되어 있다. 샤프트(112)의 한 선단은 전기 전도성 피스톤(114)과 한쌍의 가이드워셔(116,118)를 수용한다. 샤프트(112)의 다른 선단은 육각 헤드(122)를 갖춘 나사산이 외면에 형성된 플러그(120)의 형태로 되어 있다.

샤프트(112)가 연장된 상태에 있을 때(제2(b)도)는, 피스톤(114)이 터미널(108)로부터 이탈되므로, 접지리드(110)와 탱크 벽(102)간에 전기적 결합이 없게 된다. 제2(a)도에 나타낸 바와 같이, 샤프트(112)가 밀어 넣어지고 나사산이 형성된 플러그(120)가 글랜드(104)에 부착될 때, 피스톤(114)은 터미널(108)과 접촉되므로, 접지 리드(110)가 피스톤(114)과 샤프트(112) 및 글랜드(104)를 통해서 탱크 벽에 전기적으로 접속된다. 따라서, 변압기가 테스트될 때, 나사(120)가 풀리고, 샤프트가 제2(b)도에 나타낸 바와 같이 피뢰기 접지를 단로시키도록 당겨진다.

이러한 구조의 단점은, 오일이 충만된 튜브 및 코일 스프링에 의해 바이어스된 터미널(108)이 제공되어야 하므로, 스위치의 전체 비용이 증가될 수 있다는 것이다. 또한, 오일 누설에 대해 밀봉하기 위해 동작명령이 밀봉 플러그를 고정부에 끼우기 전에 플러그(120)에 파이프 테이프나 그 밖의 나사산용 밀봉재가 제공되는 것을 요구한다는 것이다.

이에 본 발명은 외부에 노출된 접지와이어와 외부에 용접된 스터드 오일이 충만된 튜브 및 이 튜브내에 스프링 탑재된 콘택트를 제거하는 동시에, 탱크 밀봉을 훼손하지 않고 피뢰기의 접지 접속이 단로되도록 하는 단로기 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 종래 기술의 변압기의 수직단면도.

제2(a)도는 스위치 폐쇄위치에 있는 종래 기술의 스위치의 부분 단면도.

제2(b)도는 제2(a)도와 유사한 것으로, 종래 스위치가 스위치 개방위치에 있을 때의 도면.

제3도는 스위치 폐쇄위치에 있는 본 발명에 따른 스위치의 부분 단면도.

제4도는 제3도와 유사한 것으로, 스위치의 핸들이 풀리고 반전된 후의 도면.

제5도는 제4도와 유사한 것으로, 스위치가 스위치 개방위치로 이동된 후의 도면.

제6도는 제5도의 6-6선에 따른 단면도이다.

본 발명은, 밀봉된 탱크와, 탱크의 오일내에 배치된 섬광 피뢰기 및, 피뢰기와 탱크 벽간의 전기적 접속을 만들기 위해서 탱크의 벽에 탑재된 스위치를 포함하는 전기장치에 관한 것이다. 스위치는 벽에 형성된 개구에서 미끄러질 수 있게 탑재된 샤프트를 구비하고 있는 바, 스위치 폐쇄위치로 탱크의 벽을 향하거나 스위치 개방위치로 벽으로부터 이격되게 샤프트의 내측 선단을 이동할 수 있도록 샤프트의 외측 선단이 개구에서 샤프트가 미끄러질 수 있게 탱크의 외측으로부터 접근될 수 있다.

샤프트가 스위치 폐쇄위치로 이동될 때 벽쪽으로 이동되어 전기 도전관계로 되고 샤프트가 스위치 개방위치로 이동된 때 벽에서 이격되어 벽과 전기적으로 비도전관계로 되도록 하기 위해, 샤프트의 내측 선단에 전기 전도성 엘리먼트가 탑재되어 있다. 전기 전도성 엘리먼트는 피뢰기에 전기적으로 접속된다.

스위치는 샤프트의 외측 선단상에 탑재된 핸들을 포함한다. 핸들은 스위치 폐쇄위치에서 샤프트를 유지하기 위해 벽에 대해 지탱시키기 위한 제1위치와 스위치 개방위치로 샤프트를 이동시키는 제2위치 사이에서 샤프트에 대해 이동될 수 있다.

바람직하게는, 핸들은 샤프트에 나사 탑재되어 있고, 제1 및 제2위치 사이에서 이동할 때, 샤프트로부터 제거 및 반전될 수 있다.

바람직하게는, 전기 전도성 엘리먼트는 스프링 워셔를 구비한다.

본 발명은 역시 스위치의 구조에 관련된 것이다.

[실시예]

본 발명은, 이하 변압기와 관련하여 기재하지만, 섬광 피뢰기가 채용되는 오일이 충만된 밀봉된 탱크를 사용하는 소정의 전기장치와 관련하여 사용될 수 있다.

제3도 내지 제5도를 참조하면, 탱크의 외부(탱크 외부는 제3도에 있어서 왼쪽)에서 조작가능한 스위치(14)가 변압기(12)의 벽(10)에 탑재되어 있다. 스위치는 탱크의 외측면에 배치된 플랜지(18)와, 탱크 벽(10)에 형성된 구멍을 통해서 연장되는 외측면에 나사산이 형성된 중공 생크부(hollow shank portion; 20)를 갖춘 밀봉 글랜드(16)를 포함한다. 탄성(elastomeric) 밀봉재료로 형성된 가스킷(22)이 플랜지(18)와 벽(10)의 외측면 사이에 삽입된다. O형상 링 밀봉재(O-ring seals; 24)가 생크부(20)의 내부 벽에 형성한 홈내에 탑재된다.

탱크 벽에 대해 밀봉 글랜드(16)를 확실히 고정하기 위해서, 잠금 너트(26)가 생크부(20)에 나사 결합된다. 탱크(10)와, 밀봉 글랜드(16) 및, 잠금 너트(26)는 전기 도전재료로 형성된다.

샤프트(30)는 밀봉 글랜드에 미끄러질 수 있게 탑재된다. 이와 함께 방수 밀봉을 만들도록 샤프트의 외주면에 O형상 링(24)이 지지된다. 제6도에 나타낸 바와 같이, 샤프트는 회전되는 것을 방지하기 위해서, 예컨대 타원의 비원형 단면형상을 갖는다.

외측면에 나사산이 형성된 원형 단면형상의 나사 팁(threaded tip; 32)이 샤프트의 내측 선단으로부터 돌출된다. 팁(32)은 단면이 샤프트(30)의 단면보다 더 작기 때문에, 그 사이에 방사상 숄더(radial shoulder; 33)가 형성되는 바, 이에 대향하여 스프링 접촉워셔(34)가 지탱된다. 이 워셔(34)는 전기 도전재료로 형성된다. 제5도에 나타낸 바와 같이, 완화된 상태일 때 스프링 접촉워셔는 외부 에지가 벽(10)쪽을 가리키도록 휘거나 굽은 배열로 된다(또한, 평판워셔를 사용해도 좋다). 워셔(34)는 팁(32)상에 나사 결합된 너트(40)에 의해 숄더(33)로 가압된다. 예컨대, 땜납에 의해 피뢰기(7)의 접지와 이어(W)에 접속되는 전기 도전성 터미널(42)이 너트(40)와 워셔(34) 사이에 끼워진다. 제3도에서는, 왼쪽으로 워셔를 바이어스하기 위해 샤프트에 스프링 엘리먼트(도시하지 않음)를 탑재하는 것이 바람직할 수 있다.

외면에 나사산이 형성된 팁(50)이 샤프트(30)의 외측 선단으로부터 돌출된다. 핸들(52)이 팁(50)에 나사 결합된다. 핸들(52)은 홈부(54)와, 팁(50)에 나사 결합된 종단 벽(end wall; 56)을 포함한다.

샤프트는 플라스틱재료와 같은 적절한 전기 비도전재료로 형성된다.

제3도는 폐쇄상태(전류-도전)의 스위치를 도시한 것이고, 제5도는 개방상태의 스위치를 도시한 것이며, 제4도는 중간 폐쇄상태의 스위치를 도시한 것이다.

스위치의 동작에 있어서, 스위치는 변압기의 정상동작중에 폐쇄상태(제3도)이다. 피뢰기와 변압기 탱크 벽(10) 사이의 전기적인 접지 접속은 와이어(W)와, 터미널(42), 워셔(34), 밀봉 글랜드(16) 및, 잠금 너트(26)에 의해 형성된다. 밀봉 글랜드(16)에 대해 눌려짐으로써, 워셔(34)는 평면상태로 변형된다. 이러한 압력에 영향을 주는 힘은 밀봉 글랜드의 플랜지(18)에 대해 단단히 나사로 조여지는 핸들(52)에 의해 확립되고, 그로 인해 샤프트(30)를 제3도의 왼쪽으로 잡아당기게 된다. 고전압 시험의 수행이 요구될 때, 피뢰기의 접지(방전)측은 다음 단계에 의해 단로된다. 핸들(52)이 팁(50)으로부터 풀려지고, 반전되어 제4도에 나타낸 바와 같이 팁(50)에 다시 나사 결합된다. 그 다음, 핸들(52)을 누름으로써 샤프트(30)가 탱크 내부를 향해 미끄러지고, 이에 따라 밀봉 글랜드로부터 워셔(34)가 분리되어 전기 접지 경롤르 차단하게 된다(제5도). 이제, 터미널은 고전압 조건하에서 시험될 수 있다.

피뢰기를 탱크 벽(10)에 전기적으로 재접속하기 위해, 상기의 단계를 반대로 한다. 즉, 워셔(34)가 밀봉 글랜드(16)에 접촉하기 까지 핸들(52)을 잡고 왼쪽으로 당긴다. 그 다음, 핸들(52)이 팁(50)으로부터 풀려 뽑히고, 반전되며, 팁(50)상에 반대로 삽입된다. 그 다음, 핸들은 밀봉 글랜드에 대해 그 바닥에 이를 때까지 회전된다. 그 다음, 프리셋(preset)량, 예컨대 1/2 회전시킴으로써, 핸들은 밀봉 글랜드(16)에 인접하는 워셔(34)와 함께 제위치에 잠긴다.

필요에 따라, 팁(50)의 외측 선단에는 스위치의 독단적인 템퍼링(tampering)을 방지하기 위해 자물쇠(padlock)를 수용할 수 있는 구멍(60)을 갖춘 고리(hasp)가 제공될 수 있다. 워셔(34)와 밀봉 글랜드(16) 사이의 양호한 접촉을 보장하기 우해 샤프트(30)가 충분히 멀리 옮겨져 있을 때, 고리구멍(60)은 충분히 노출되어 자물쇠(도시하지 않음)가 접속될 수 있도록 한다. 본 발명의 자물쇠는 핸들이 제거되는 것을 방지하고, 스위치가 우발적으로 개방되지 않도록 한다.

본 발명에 따른 스위치는, 탱크를 개방하고, 탱크 밀봉을 훼손할 필요없이 피뢰기 접지가 단로되는 것을 보장하는 것이다. 중요하게는, 와이어가 노출되어 충격에 민감할 수 있는 탱크의 외면상에 위치한 접지 와이어를 필요로 하지 않고 달성될 수 있다. 또한, 외부 와이어가 없기 때문에, 접속을 이루기 위해 탱크 표면상에 전기 전도성 스터드를 제공할 필요가 없게 된다. 본 발명의 밀봉 글랜드는 파이프 테이프 및 그와 유사한 것이 사용되지 않도록 하기 위해 유체 밀봉이 제공됨과 동시에, 전기적인 접지 접속을 제공한다.

이상, 본 발명은 상기한 실시예와 연관하여 설명했지만, 구체적으로 기술하지 않은 부가, 삭제, 변경 및 치환이 첨부한 청구범위에서 정의한 바와 같은 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위에서 이루어질 수 있다.

Claims (18)

1. 밀봉된 탱크와, 이 탱크의 오일내에 배치된 섬광 피뢰기 및, 상기 피뢰기와 탱크 벽 사이에 전기 접속을 만들기 위해 상기 탱크의 벽에 탑재된 스위치를 포함하는 전기장치에 있어서, 상기 스위치는, 벽에 형성된 개구에 미끄러질 수 있게 탑재되어, 그 내측 선단을 벽을 향해 스위치 폐쇄위치로 그리고 벽으로부터 이격시켜 스위치 개방위치로 이동시키기 위해 개구에서 미끄러지도록 그 외측 선단이 탱크의 외측으로부터 접근될 수 있도록 되어 있는 샤프트와, 이 샤프트가 스위치 폐쇄위치로 이동될 때 벽으로 이동하여 벽과 전기 도전관계로 되고, 샤프트가 스위치 개방위치로 이동될 때 벽으로부터 이격되어 벽과 전기적 비도전관계로 되도록 한 샤프트의 내측 선단에 탑재되며 피뢰기에 전기적으로 접속되는 전기 도전성 엘리먼트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스위치가, 샤프트의 외측 선단에 탑재되고 스위치 폐쇄위치로 샤프트를 유지하기 위해 벽에 대해 지탱시키기 위한 제1위치와 스위치 개방위치로 샤프트를 이동가능하게 하는 제2위치 사이에서 샤프트에 대해 이동가능한 핸들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 핸들이 샤프트에 나사 결합되고, 상기 제1 및 제2위치 사이에서 이동될 때 샤프트로부터 제거 및 반전될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전기장치는 변압기이고, 탱크에서 오일내에 배치된 코일/코어 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 전기 도전성 엘리먼트가 스프링 워셔를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 엘리먼트가 스프링 워셔를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 샤프트의 내측 선단에 나사결합된 너트와, 이 너트와 스프링 워셔 사이에 위치되고 너트에 의해 상기 스프링 워셔에 대해 압착되며 피뢰기에 접속된 와이어에 전기적으로 접속된 터미널을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 스위치는 탱크의 외측면에 배치된 플랜지와 개구를 통해서 연장되는 외측면에 나사산이 형성된 생크를 포함하는 중공 밀봉글랜드와, 이 밀봉 글랜드에 미끄러질 수 있게 탑재된 샤프트, 밀봉 글랜드와 샤프트의 사이에 끼워지는 유체 밀봉재, 밀봉 글랜드를 벽에 잠금하기 위해 생크에 나사 결합되는 잠금 너트를 더 구비하여 구성되고, 터미널로부터 벽으로의 전기 경로가 터미널과, 스프링 워셔, 밀봉 글랜드 및, 잠금 너트에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 전기장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 샤프트가 상기 개구내에서 회전되지 않도록 상기 개구 및 샤프트가 비원형 단면형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기장치.
10. 제9항에 있어서, 자물쇠를 수용하기 위해서 샤프트의 외측 선단에 형성된 구멍을 갖춘 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 샤프트는 전기 비도전성의 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 전기장치.
12. 밀봉된 탱크와, 이 탱크내의 오일내에 배치된 섬광 피뢰기 및, 상기 피뢰기와 탱크 벽 사이에 전기 접속을 만들기 위해 탱크의 벽에 탑재된 스위치를 포함하는 전기장치에 있어서, 스위치 개방위치 및 스위치 폐쇄위치 사이의 상대적인 이동을 위해 탱크벽에 탑재되고, 전기적으로 비도전 재료로 형성되고 내측 및 외측 선단을 포함하며, 내측 선단이 탱크내에 위치되고, 스위치 폐쇄위치일 때 탱크 벽과 전기적 도전관계로 위치되고 스위치 개방위치일 때 탱크 벽과 도전관계에서 벗어나도록 배치된 전기 도전성 엘리먼트를 수용하며, 이 전기 도전성 엘리먼트가 피뢰기와 전기적으로 접속되는 샤프트와 탱크의 외측으로부터 접근될 수 있고, 샤프트의 외측 선단상에 나사 결합되며, 스위치 폐쇄위치로 샤프트를 유지하기 위해 탱크 벽에 대항해서 지탱시키기 위한 제1위치와, 샤프트를 스위치 개방위치로 이동가능하게 하는 제2위치 사이에서 샤프트에 대해 해제 및 반전가능한 핸들을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 샤프트는, 그 외측 선단이 탱크 벽에서 진퇴이동가능하도록, 벽에 대해 미끄러질 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기장치.
14. 탱크 벽의 개구에 탑재되도록 적용된 전기스위치에 있어서, 상기 스위치는, 개구에 탑재가능한 중공 밀봉 글랜드와, 전기 비도전성 재료로 밀봉 글랜드내에 미끄럼이동 가능하게 형성되고, 탱크 내측에서 벽에 대해 진퇴되는 그 제2선단을 변위시키기 위해 수동으로 조작가능한 제1선단이 탱크 외측(벽의 제1측면)으로부터 접근될 수 있는 샤프트 및, 샤프트의 제2선단에 탑재되어 탱크 내측(벽의 제2측면)에 배치된 소자에 전기적으로 접속가능하고, 샤프트의 제2선단이 벽을 향해 스위치 폐쇄위치로 미끄러질 때 벽과 전기적 도전관계로 배치되고, 샤프트의 제2선단이 벽으로부터 스위치 개방위치로 이격되어 미끄러질 때 상기 전기적 도전관계를 해제시키는 전기 도전성 엘리먼트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기스위치.
15. 제14항에 있어서, 제1 및 제2위치 사이에서 샤프트에 대해 제거 및 반전가능하도록 샤프트의 외측 선단에 접속되고, 스위치 폐쇄위치로 샤프트를 유지하기 위해 제1위치에 있을 때 벽과 접합되며, 제2위치에 있을 때 스위치 개방위치로 샤프트를 미끄러지게 하는 핸들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기스위치.
16. 제15항에 있어서, 상기 샤프트는 비원형의 단면 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기스위치.
17. 제14항에 있어서, 상기 전기 도전성 엘리먼트는 스프링 워셔인 것을 특징으로 하는 전기스위치.
18. 제14항에 있어서, 상기 밀봉 글랜드와 샤프트 사이에 배치된 탄성 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기스위치.

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