KR100353660B1 - 전기장치,특히서지피뢰기의결함상태지시장치 - Google Patents

Abstract

지시장치 (3) 는 전기장치, 특히 피뢰기 (1) 의 결함상태를 신호화하는데 사용된다. 상기 지시장치는, 절연재 하우징 (6) 내에 위치하고 장치를 통해 흐르는 오전류를 검출하도록 되어 있는 센서 (저항기 : 10) 뿐만아니라, 상기 절연재 하우징 (6) 을 둘러싸는 두 조각의 금속 하우징 (4) 을 포함한다. 상기 센서 (10) 와 상기 절연재 하우징 (6) 은 스위칭 요소 (5) 의 일부이다.

이 스위칭 요소 (5) 는, 오전류의 발생시에 압축가스에 의해 절연재 하우징 (6)을 쪼개어 상기 금속 하우징 (4) 의 두 개의 부분 (쉘 : 12, 13)을 변위시켜, 상기 지시 요소 (16) 의 가시화를 이루는 동시에 상기 오전류를 운반하는 직류 전속부를 형성시킨다.

Description

전기장치, 특히 피뢰기의 결함상태 지시장치

본 발명은, 장치를 통해 흐르는 오전류를 검출하는 센서, 상기 센서를 수용하는 기밀 절연재 하우징, 및 지시 요소를 구비한 전기장치, 특히 피뢰기(surge arrester) 의 결함상태를 지시하는 장치를 기초로 한다. 오전류의 발생시, 상기 센서가 상기 하우징의 파괴를 유발하여 지시 요소를 가시화시킨다. 관찰자는 어떠한 보조장치를 사용하지 않고서도 장치의 결함상태를 확인하여 곧 바로 교체작업에 착수할 수가 있다.

본 발명은 유럽특허 공개공보 제 0 564 334 호에 기재된 바와 같은 종래기술의 지시장치를 참조로 한다. 이 종래기술의 지시장치는, 고전압 또는 중전압 회로망에 사용되는, 오동작 상태의 피뢰기를 감시하는데 사용된다.

상기 장치는 부서지기 쉬운 창을 갖는 절연재 하우징을 구비한다. 상기 절연재 하우징으로는 피뢰기의 전기접속부가 통과한다. 이 전기접속부에 있어서 상기 하우징의 내부에 위치하는 부분은 변류기의 2차 권선으로 조립된 자심에 의해 둘러싸이고, 상기 전기접속부를 1차 권선으로서 구비한다. 상기 2차 권선은, 상기 하우징의 내부에 설치된 작약에 매립된 비-반응 저항기에 접속된다. 오전류의 발생시, 변류기에 의해 계속적으로 전류가 공급되고 있는 비-반응 저항기는 극도로 가열되고, 이에 의해 상기 저항기는 거의 임계한도 온도로 작약을 폭발시킨다. 이와 동시에, 상기 절연재 하우징의 창이 부서져 열리고, 지시 요소로 사용되는 착색 리본이 상기 하우징으로부터 돌출된다. 결함상태에 대한 응답과 신호 이후, 상기 피뢰기와 상기 지시장치는 제거되어 교체된다.

청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명은, 전술한 유형의 지시장치를 대상으로 한 것으로, 응답 후에 다시 작동에 대비함에 있어 경제적이고 또한 그 구조가 간단하다.

본 발명에 따른 지시장치는, 여러 번 사용할 수 있는 금속 하우징에 더하여, 하나의 스위칭 요소만을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 스위칭 요소는 상업적으로 유용하고 대량으로 매매되며, 그의 잔여물은 상기 지시장치의 응답 후에 상기 금속 하우징으로부터 제거되어 새로운 스위칭 요소로 용이하게 교체될 수 있다. 상기 스위칭 요소에 제공된 비-반응 저항기, 예컨대 퓨즈 또는 PTC 서미스터의 적당한 크기 설정에 의해, 보호되어야할 장치에 의해 검출되는, 예컨대 4/10 ㎲ 간 지속되는 100 kA 의 전류 서어지와 같은 작동상태는 응답없이 매우 단순한 방식으로 지시장치에 작용한다. 상기 비-반응 저항기와 평행하게 배치된 스파크 간극을 사용함으로써, 상기 지시장치의 응답시에 아크가 발생되며, 이 아크에 의해 상기 스위칭 요소에 제공된 작약의 폭발이 고수준의 신뢰도로 일어난다. 이 경우에 생성되는 파편은 금속 하우징에 의해 흡수되고, 생성된 압축가스는 그에 수반하는 어떠한 손상도 일으키지 않는 방향으로 상기 금속 하우징으로부터 방출될 수 있다. 상기 금속 하우징상에 조립되고 응답시에 가시화되는 상기 지시요소는 사실상 어느 쪽에서도 잘 관찰될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 이들에 의해 얻어질 수 있는 또 다른 이점들을 도면을 참조하여 더 상세하게 설명하고자 한다.

제 1 도와 제 2 도에 있어, 도면부호 1 은, 피뢰기로서 구성되고 충전부 (2) 를 구비하는 전기장치를 가리키는데, 상기 충전부는, 전기접속부로서 작용하고, 또한 상기 피뢰기 (1) 의 결함상태를 지시하는 지시장치 (3) 에 전기-전도 방식으로 접속되어 있다. 상기 지시장치는, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 전류를 잘 통하는 재료로 제조된 두 조각의 금속 하우징 (4) 을 구비하고 있으며, 상기 하우징은 상기 지시장치 (3) 의 스위칭 요소(5) 에 부착되어 있다.

상기 스위칭 요소 (5) 는, 원통형으로 대칭이고 기밀하게 구성되고 에폭시 수지를 기초로 하는 고충전 중합체와 같은 취성 재료로 제조된 절연재 하우징 (6) 과, 원통형으로 대칭이고 상기 절연재 하우징으로 안내되고 각각의 경우에 상기 절연재 하우징 (6) 의 단부들 중의 한 곳에 지지되는 두 개의 전극 (7, 8) 을 포함한다. 이들 두 개의 전극 (7, 8) 은 상기 절연재 하우징(6) 의 축선상에 상하로 배치되어 있는데, 전극 (7) 의 단부가 선단부로서 구성되어 있는 상호 대면하는 자유 단부에서, 상기 절연재 하우징 (6) 내에 위치하는 스파크 간극 (9) 을 형성하고 있다. 상기 두 개의 전극 (7, 8) 의 상호 대면하는 단부면은, 상기 스파크 간극 (9) 과 평행하게 접속되고 바람직하게는 퓨즈 또는 PTC 서미스터로서 구성된 저항기 (10) 의 전기접속부에 접속되어 있다. 상기 저항기 (10)는, 상기 피뢰기 (1) 에 의해 여전히 유지되고 있는, 예컨대 4/10 ㎲ 간의 100 kA 의 고전류 서어지 값을 운반할 수 있는 방식으로, 그리고 예컨대 20 A 의 소정의 한도값을 상회하는 전류에 의해 예컨대 0.1 ms 의 소정의 시간주기를 초과하여 부하가 걸리는 경우에, 그의 전기전도율이 예킨대 용융 또는 PTC 트랜지션에 의해 불시에 감소되는 방식으로 크기가 설정되어 있다. 상기 절연재 하우징 (6) 의 내부에 있어서 상기 스파크 간극 (9) 에 가까운 부분에 작약 (11) 이 설치되어 있는데, 이 작약의 양은, 당해 작약의 폭발시에 상기 절연재 하우징 (6) 이 서로 떨어져 이동하는 적어도 두 개의 부분으로 쪼개어져 이들 각각이 상기 두 개의 전극 (7, 8) 중의 하나를 보유할 수 있을 정도의 양으로 설정되어 있다.

상기 금속 하우징 (4) 은 직경이 서로 다른 두 개의 쉘 (12, 13) 에 의해 형성되어 있는데, 이득 쉘 각각의 베이스부는 상기 스위칭 요소 (5) 의 대향 단부에서 지지되고 있다. 더 큰 직경을 갖는 쉘 (12) 이 더 작은 직경을 갖는 쉘 (13) 을 수용하고 있다. 상기 쉘 (12) 은 그의 베이스부에 개구를 가지고 있는데. 이 개구로는 상기 전극 (7) 의 일 접속부가 통과해 있으며, 이 접속부는 상기 피뢰기의 충전부 (2) 에 직류식으로 접속되어 있고 또한 외부 나삿니를 가지고 있다. 상기 쉘 (12) 은 암나사 (도시되지 않음) 에 의해 상기 스위칭 요소 (5) 의 상단부에 견고하게 접속되어 있다. 또한, 상기 쉘 (12) 의 가장자리에는, 상기 쉘의 내부로 향하고 환형으로 구성되고 내부 원추부를 가지는 하나 이상의 접점 요소 (14) 가 설치되어 있다. 상기 접점요소 (14) 는 쉘 (12) 상의 외부 나삿니와 상호 작용하는 내부 나삿니를 가지고 있다. 더욱이, 상기 쉘 (12)은 압축가스용의 분출 개구 (15) 를 구비하고 있다. 이들 분출 개구는, 상기 하우징 내부에서 고체 미립자를 억제하는 필터를 구비할 수 있고, 또한 발생한 압축가스를 소정의 방향으로 흐르게 하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 쉘 (13)도 그의 베이스부에 개구를 가지고 있는데, 이 개구로는 상기 전극 (8)의 일 접속부가 통과해 있으며, 이 집속부는 외부 나삿니를 가지고 있고 또한 접지 전위에 접속되어 있다. 상기 쉘 (13)은 암나사 (도시되지 않음)에의해 상기 스위칭 요소 (5) 의 하단부에 견고하게 접속되어 있다. 쉘 (12) 에 의해 씌어진 상기 쉘 (13) 의 외측에는 예컨대 페인트 코팅으로서 구성된 지시 요소 (16) 가 설치되어 있다. 상기 쉘 (13) 은 원추 모양과 같이 확장하는 형태이며, 또한 쉘 가장자리 영역의 외측은 상기 환형 접점 요소 (14) 의 내부 원추부에 합치되는 전기 접점 요소 (17) 로서 구성되어 있다. 상기 금속 하우징 (4) 의 내부는, 상기 쉘 (12) 의 가장자리 상의 상기 쉘 (13) 의 베이스부에 의해 안내되는 덮개 (18) 에 의해 밀폐되어 있다.

상기 지시장치 (3) 의 작동방법은 하기와 같다: 정상 작동상태하에서, 상기 피뢰기 (1) 는 일반적으로 mA 범위내의 적은 누출 전류만을 운반한다. 이 누출 전류는 상기 충전부 (2) 로부터, 상기 전극 (7), 상기 저항기 (10), 상기 전극 (8), 그리고 나사접속에 의해 상기 전극 (8) 에 직류식으로 접속된 가요성 전도체 단면 (도시되지 않음) 을 경유하여 접지로 흐른다. 상기 피뢰기 (1) 에 의해 확보되어 과전압의 결과로 상기 피뢰기를 통하는 예컨대 4/10 ㎲ 간의 100 kA 이하의 전류 서어지는 상기 지시장치 (3) 의 응답없이 적절한 방식으로 접지에 방산된다.

만약 상기 피뢰기 (1) 또는, 다른 전기장치, 예컨대 스위치 또는 변류기의 절연체, 또는 고전압 장치의 절연체가 결함이 있다면, 그 다음 A 또는 kA 범위의 오전류가 전류 센서로서 작용하는 비-반응 저항기(10) 를 통해 흐른다. 상기 저항기 (10) 는 극도로 가열되어, 애컨대 용융 또는 PTC 트랜지션에 의해 수 ms 이내의 고-임피던스 상태로 변한다. 그 다음, 상기 오전류는 아크가 발생되는 상기 스파크 간극 (9) 을 포함하는 전류경로로 정류한다. 상기 스파크 간극 (9) 의 영역에 설치된 작약 (11) 은 형성된 아크에 의해 폭발된다. 이 경우에 생성되는 압축가스에 의해, 상기 취성 절연재 하우징 (6) 이 쪼개어지고, 상기 전극 (8) 과 이 전극에 견고하게 접속딘 상기 쉘 (13) 은, 상기 지시장치 (3)가 제 2 도에 도시한 상태로 될 때까지 아래로 구동된다. 상기 압축가스는 상기 쉘 (12, 13) 에 의해 둘러싸인 상기 금속 하우징 (4) 의 내부로부터 상기 분출 개구를 통하여 분출된다. 상기 절연재 하우징 (6) 의 파괴중에 생성된 파편들은 상기 금속 하우징 (4) 에 의해 상기 하우징 내부에서 억제된다.

제 2 도에 도시한 상태에 있어, 확장부가 접점 요소 (17) 로서 구성된 상기 쉘 (13) 의 원추형 확장부와, 환형 형태로 구성된, 상기 고정 쉘 (12) 의 접점 요소 (14) 는 움직이지 않게 된다. 오전류는 더 이상 상기 스위칭 요소 (5) 의 상기 스파크 간극 (9) 을 경유하여 운반되지 않고, 이제는 상기 전극 (7) 에 직류식으로 접속된 상기 쉘 (12) 과, 서로 접촉하고 있는 접점 요소 (14, 17) 와, 상기 전극 (8) 에 직류식으로 접속된 상기 쉘 (13) 을 경유하여 접지로 방산된다. 상기 지시 요소 (16) 가 설치된 상기 쉘 (13) 의 단면이 이제 가시화되어, 관찰자에게 피뢰기의 결함이 있음을 지시한다.

다음으로, 상기 결함이 있는 피뢰기 (1) 와 상기 지시장치 (3) 를 제거하고 새로운 장비로 교체한다.

상기 지시장치 (3) 는 새로운 스위칭 요소 (5) 를 설치함으로써 경제적으로 다시 작동에 대비할 수가 있다. 즉, 상기 접점 요소 (14) 의 나사를 풀어 두 개의 암나사 (도시되지 않음) 를 느슨하게 한 후에, 두 개의 전극 (7, 8) 을 제거하고나서 상기 새로운 스위칭 요소 (5) 를 곧 바로 삽입하여 조이기만 하면 된다.

제 1 도는 오전류의 결과에 대해 응답하기 전의 상태를 도시한 것으로, 실질적으로 원통형으로 대칭적으로 구성되고 피뢰기의 전기접속부에 설치된 지시장치의 축방향 단면의 평면도;

제 2 도는 응답후의 상태를 도시한, 제 1 도에 따른 지시장치를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 충전부 (live part) 4 : 금속 하우징

5 : 스위칭 요소 6 : 절연재 하우징

7, 8 : 전극 9 : 스파크 간극 (spark gap)

10 : 저항기 (센서) 11 : 작약 (explosive charge)

12, 13 : 쉘 (shell) 14 : 접점 요소

15 : 분출 개구 16 : 지시 요소

18 : 덮개

Claims (9)

1. 장치를 통해 흐르는 오전류를 검출하는 센서와, 이 센서를 수용하는 기밀한 절연재 하우징 (6) 과, 장치의 충전부 (2) 에 전기전도식으로 접속된 스파크 간극 (9)과, 작약 (11) 과, 및 지시 요소 (16) 를 구비한 전기장치, 특히 피뢰기 (1) 의 결함상태를 지시하는 장치에 있어서, 상기 절연재 하우징 (6) 은 두 조각으로 이루어진 금속 하우징 (4) 에 의해 둘러 싸여있고, 이 금속 하우징에는 상기 지시 요소 (16)가 설치되어 있으며, 상기 센서와 상기 절연재 하우징 (6) 은 스위칭 요소 (5) 의 일부이고, 이 스위칭 요소에서는, 오전류의 발생시, 상기 스파크 간극을 트리거하여 상기 폭발물질을 폭발시키고, 이에 의해 상기 금속 하우징 (4)의 두 부분들을 서로에 대해서 변위시킴으로써, 상기 지시 요소 (16) 의 가시화를 확립하는 동시에 상기 오전류를 운반하는 전기 접속부를 형성시키는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 13항에 있어서, 상기 금속 하우징 (4) 은 직경이 서로 상이한 두 개의 쉘 (12, 13) 에 의해 형성되고, 이들 쉘 각각의 베이스부는 상기 스위칭 요소 (5) 의 대향 단부에서 지지되며, 더 큰 직경을 갖는 제 1 쉘 (12) 이 더 작은 직경을 갖는 제 2 쉘 (13) 을 수용하고, 이 제 2 쉘의 외측에는 상기 지시 요소 (16) 가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 쉘 (13) 이 원추형으로 확장하고, 상기 제 1쉘 (12) 의 가장자리에는 하나 이상의 접점 요소 (14) 가 설치되며, 이 접점 요소는 상기 쉘의 내부로 향해 있으며, 또한 상기 두 개의 쉘 (12, 13) 이 변위될 때에 직류 접속부를 유지하면서 상기 제 2 쉘 (13) 의 윈추형 확장부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 접점 요소 (14) 는 환형으로 구성되며, 또한 상기 제 2 쉘 (13) 의 원추형 확장부에 합치되는 내부 원추부를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징 (4) 의 내부는, 상기 제 1 쉘 (12) 의 가장자리 상의 상기 제 2 쉘 (13) 의 베이스부에 의해 안내되는 덮개 (18) 에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 쉘 (12, 13) 중의 적어도 하나 (12) 는, 형성된 압축가스용의 분출 개구(15) 를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스파크 간극 (9) 과 평행하게 배치되는 비-반응 저항기 (10) 가 상기 센서로서 설치되는 것을 특정으로 하는 장치.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 스파크 간극 (9) 의 두 개의 전극 (7, 8) 은 상기 스위칭 요소 (5) 의 절연재 하우징 (6) 에 의해 지지되고, 이들 전극 각각은 상기 두 개의 쉘 (12, 13) 중의 하나와 전기 전도식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 절연재 하우징 (6) 은 취성 재료로 제조되고, 또한 압축가스의 형성시에, 서로 떨어져서 이동하는 적어도 두개의 부분으로 쪼개어지며, 적어도 두 개로 쪼개어진 이들 각각의 부분이 두개의 전극 (7, 8) 중의 하나를 보유하는 것을 특징으로 하는 장치.