KR100444737B1 - 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기 및 그 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SF6 가스 절연 수배전반함(GIS : Gas Insulated Switchgear)등에 설치하여 고전압을 측정하거나 선로 고장을 감지하기 위해 사용되는 계기용 변압기로서 몸체외측은 금속판으로 덮여있고, 고압측 1차권선을 1개로 구성하고 내철형 철심이 권선과 직각 상하방향으로 위치하며, 내부의 절연을 난연성 합성수지를 이용하여 일정온도, 일정진공과 압력 하에서 주입하여 성형하는 전기적 절연특성이 우수하며, GIS에 장착된 전원소켓에 입력단자를 삽입하여 통전 하므로 별도로 입력 전선을 연결하거나 별개의 계기용 변압기함을 설치 할 필요가 없어 간편하고 경제적인 기기이고 몸체 외측은 금속판으로 덮여 접지를 하므로 접촉시 인명의 감전 위험이 없는 안전한 기기이다.

본 발명 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기는 고정판(61, 62)이 정면의 상하로 구분 고정되고, 1개의 입력단자부(1)가 전면상부의 상부고정판(61) 중앙을 관통해 고정되며, 이 입력단자부(1)의 외측에 원통형의 실리콘 절연캡(12)을 끼우고, 충전부위는 다접촉 접점(11 : Multi contactor)을 장착시켜 GIS에 장착된 전원 소켓에 입력단자부(1)를 삽입하여 통전하며, 입력단자부(1)의 후단 몸체 내에 전계 완화용 쉴드(13: 차폐장치(shield))를 내장시키고, 내부에 있는 1차권선(41)은 1개로 이루어지고, 철심(43)은 내철형 권철심으로 1차권선(41)의 상·하 직각 방향으로 위치하며, 몸체(3) 후면하부의 좌측에 콘넥터형 2, 3차단자(5)와 우측에 접지용 중성단자(7)가 성형 고정되고, 하부 고정판(62)의 하측 중앙에접지단자(8)가 있으며, 몸체 외측은 금속판(9)으로 덮여있고, 후면 중상부에 원형의 성형 전 내부 결선 조립용 창구 덮개(2)가 있으며, 내부는 난연성 합성수지로 성형하며, 입력단자가 다접점 접촉자로 되어 있어 GIS등에 장착된 전원 소켓에 직접 삽입하여 사용한다.

Description

입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기 및 그 성형 방법{meter transformer for construction multi contactor from input terminal and plastic operation method thereof}

본 발명은 SF6 가스 절연 수배전반함(GIS : Gas Insulated Switchgear)등에 설치하여 고전압을 측정하거나 선로 고장을 감지하기 위해 사용되는 계기용 변압기에 관한 것이다. 특히 몸체 외측은 금속판으로 덮여있고, 고압측 1차권선을 1개로 구성하고 내철형 철심이 권선과 직각 상하방향으로 위치하며 내부의 절연을 난연성 합성수지를 이용하여 일정온도, 일정진공과 압력 하에서 주입함으로서 전기적 절연특성이 우수하며, GIS에 장착된 전원소켓에 입력단자를 삽입하여 통전하므로서 별도로 입력 전선을 연결하거나 별개의 계기용 변압기함을 설치 할 필요가 없어 간편하고 경제적인 기기이고, 몸체 외측을 금속판으로 덮어 접지를 하므로 접촉시 인명의 감전 위험이 없는 안전하고 간편한 계기용 변압기에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 가스 절연형 전력 수급 계기용 변압기의 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 철재로 밀봉된 함체(1') 내부에 에폭시로 충진된 변압기가 내설되고, 공간부에는 고성능의 절연재인 불연성 절연가스(SF6 가스)가 충진된다.

상기 함체(1') 외부에서 전면부의 상방부에는 내부의 계기용 변압기로 전기를 통전시키면서 절연하도록 1쌍의 스페이서(41')에 각각 동봉으로 된 3개씩의 입출력단자를 설치한 1차 단자부(4')가 배치되고, 그 하단에 계기용 변압기의 2차측과 전력량계를 연결할 수 있는 2차 단자부가 설치된다.

상기 2차 단자부의 저부에는 탱크내부에서 전기적 사고로 인해 가스압의 증가와 열적인 팽창으로 인한 사고의 확대를 방지하기 위해 일정압력 이상일때 자동으로 열리는 방압변(7')이 설치되고, 함체(1')의 배면부에는 SF6 가스를 함체 내부로 주입시키거나 수리 등을 위해 불연성 절연가스(3')를 함체(1')로부터 빼낼수 있는 가스주입밸브가 설치된다.

외부 전력선은 스페이서(41')와 함께 몰딩되어 1차측 단자 역할을 하는 동봉에 연결되어 함체(1')내의 계기용 변압기의 1차측에 고전압이 공급되므로 계기용 변압기의 2차측으로 유도된 저전압은 계기용 변압기의 2차측 단자박스와 로드선을 통해 연결된 함체(1') 외부의 단자부로 공급된다.

따라서, 2차 단자를 통해 저전압으로 공급되는 사용 전력량을 계량하여 전기요금을 산정할 수 있다.

한편, 전계완화용 쉴드(Shield: 전기적 차폐장치)가 없는 경우, 부분적으로 전계 집중현상이 일어나 전기적 스트레스를 받게 되므로 이 부분에서 코로나(Corona)가 발생되고 점진적으로 확산되어 절연이 파괴되어 전기사고를 일으키며, 또한 기기의 전기적 절연특성이 우수하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 변압기를 가스 절연 수배전반에 설치하여 고전압을 측정하거나 선로 고장을 감지하도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래의 가스 절연형 전력 수급 계기용 변압기의 사시도.

도 2 는 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 사시도.

도 3 은 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 정단면도.

도 4 는 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 측단면도.

<도면의 주요부호의 설명>

1 : 입력 단자부 11 : 다접촉 접점 12 : 실리콘 졀연캡

13 : 쉴드(Shield) 2 : 내부 조립용 창구 덮개

3 : 합성수지 몸체 41 : 1차 권선 42 : 2, 3차 권선 43 : 철심

5 : 2,3차 단자 6 : 고정판 61 : 상부 고정판 62 : 하부 고정판

7 : 중성단자(접지용) 8 : 접지 단자 9 : 외장금속판

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 정단면도이며, 도 4 는 본 발명에 적용되는 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기의 측단면도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이에 도시된 바와 같이 고정판(61, 62)이 정면의 상하로 구분 고정되고, 1개의 입력단자부(1)가 전면상부의 상부고정판(61) 중앙을 관통해 고정되며, 상기 입력단자부(1)의 외측에 원통형의 실리콘 절연캡(12)을 끼우고, 충전부위는 다접촉 접점(11 : Multi contactor)을 장착시켜 GIS에 장착된 전원 소켓에 입력단자부(1)를 삽입하여 통전하며, 입력단자부(1)의 후단 몸체 내에 전계 완화용 쉴드(13: 차폐장치(shield))를 내장시키고, 내부에 있는 1차권선(41)은 1개로 이루어지고, 철심(43)은 내철형 권철심으로 1차권선(41)의 상·하 직각 방향으로 위치하며, 몸체(3) 후면 하부의 좌측에 콘넥터형 2, 3차단자(5)와 우측에 접지용 중성단자(7)가 성형 고정되고, 하부 고정판(62)의 하측 중앙에 접지단자(8)가 있으며, 몸체 외측은 금속판(9)으로 덮여있고, 후면 중상부에 원형의 성형 전 내부 결선 조립용 창구 덮개(2)가 설치된 구조이다.

내부는 난연성 합성수지롤 단일 성형 방법으로 일정온도와 일정진공 및 압력하에서 주입하여 가열 경화시키며 입력단자부(1) 후단에 쉴드(13)를 내장하여 성형하므로서 이 부분의 전계(Electric field)를 완화시킨다.

전계완화용 쉴드(Shield : 전기적 차폐장치)가 없는 경우, 부분적으로 전계 집중현상이 일어나 전기적 스트레스를 받게 되므로 이 부분에서 코로나(Corona)가 발생되고 점진적으로 확산되므로 절연이 파괴되는 전기사고의 원인이 된다.

따라서 본 발명 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기는 적절한 쉴드(Shield)를 고전압 입력측에 내장하므로 전계의 집중현상을 방지하고 전계를 완화시켜 기기의 내구성이 향상된 절연내력이 우수한 기기인 것이다.

일반적으로 SF6 가스 절연 수배전반함(GIS)에는 계기용 변압기함(SF6 가스 절연함)을 별도로 설치하여 사용하고 있는데, 본 발명 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기는 GIS 본체의 전원소켓에 삽입하여 고정판으로 취부하여 사용하도록 되어 있어 별도로 함을 설치 할 필요가 없으므로 매우 경제적이다.

또한 GIS의 주 절연체인 SF6(Sulfur haxafluoride) 가스는 환경문제로 규제 대상인 점을 감안해 볼 때 본 발명 입력단자가 다접점 접촉자로 된 계기용 변압기는 환경 친화적이고 경제성이 높은 기기이며, 몸체 외부가 금속판으로 덮여 접지를 하므로 접촉시에 감전의 위험이 전혀 없는 안전성이 높은 기기이고, 취부조건이나 설치공간으로 볼 때 경량이며 간편한 기기인 것이다.

계기용 변압기 합성수지 성형 공정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

계기용 변압기에 있어서 성형공정은 특히 권선 내부에 합성수지를 완전하게 침투시키지 못하면 사용 중 내부에서 코로나 방전 (Corona Discharge)이 일어나 기기의 수명을 단축시키며 이로 인해 절연파괴가 발생하면 그 파급이 전기사고로 이어지게 된다.

이러한 문제점을 감안해서 3가지의 성형방법으로 성형을 하게 되며 그 성형 방법은 첫째, 함침공정과 완제품 주형공정 및 경화공정을 각각 별도로 행하는 단계적 방법과 둘째, 1차적 성형공정을 거쳐 완제품 주형공정, 경화공정을 행하는 구분성형하는 2단계 방법과 셋째, 단일 주형공정과 경화공정을 행하는 단일 성형 방법(One Step Method)으로 나누어진다.

첫째로, 단계적 방법은 변압기의 고전압측 1차권선과 난연성 합성수지를 일정형태의 금형에 넣고 20℃∼150℃의 온도로 예열한 후, 함침조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 2.0kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 경화로로 이동시켜 50℃∼150℃의 온도로 경화시킨 후 금형과 조립하여 완제품을 성형한다.

둘째로, 2단계 방법은 고전압측 1차권선과 난연성 합성수지를 일정형태의 금형에 넣고 20℃∼150℃의 온도로 예열한 후, 주입조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 0.2kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 경화로에서 50℃∼150℃의 온도로 경화시킨 후 그 표면을 샌드 블라스트(Sand Blast) 처리하여(1차적 공정) 금형에 조립 후 주입조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입 후 경화로에서 50℃∼150℃의 온도로(2차적 공정) 완제품을 성형한다.

셋째로, 단일 성형방법(One Step Method)은 함침이나 1차적 예비 성형공정을 행하지 않고 전체를 금형에 조립해 20℃∼150℃로 예열하여 20℃∼100℃의 온도를 유지시키는 주형조로 이동하여 20℃∼150℃의 예열된 난연성 합성수지를 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 0.2kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 대기압으로 환원 후 경화로에 이동시켜 50℃∼150℃의 온도로 경화로에서 완제품을 성형한다.

상기 예열 온도가 20℃이하인 경우에는 점도가 높으므로 권선에 수지가 침투하기 어렵고, 150℃ 이상인 경우에는 경화작용이 일어나므로 성형이 어렵다.

함침조의 온도가 20℃인 경우에는 수지의 점도가 높으므로 함침이 어렵고, 100℃이상인 경우에는 수지가 경화되므로 함침 하기가 어렵다.

경화로의 경화온도가 50℃이하인 경우에는 온도가 낮으므로 경화시키기 어렵고 150℃이상인 경우에는 급경화 되어 수축이 일어나는 문제점이 있다.

또한, 수지의 침투를 더욱 더 용이하게 하기 위하여 진공 후 압력을 주기적으로 반복하면서 수지를 침투시킨다.

성형방법 중 단계적 성형방법은 함침공정과 완제품 성형공정으로 이루어져 있어 공정이 번거롭고 원가 상승되는 점이 있고, 2단계 성형방법은 1차주입 공정 후에 완제품 성형을 하는 것으로 합성수지가 권선내부에 침투되지 않아 절연이 불량해 지므로 이를 보완하기 위해 점도가 낮은 합성수지로 1차 성형을 한 후에 완제품 성형을 하게되어 선 공정과 후 공정의 합성수지가 열팽창률이 각기 달라서 온도 변화에 의해 이들 계면이 이완 될 수 있으므로 경년 후에 절연이 파괴 될 수 있는 문제점이 있다. 함침공정이나 1차주입공정을 행하지 않는 단일성형방법(One Step Method)은 주입조의 적절한 진공과 압력조절및 적정한 온도유지로 공정의 구분 없이 50℃∼150℃의 온도로 완제품을 성형한다. 이렇게 단일성형 공정으로 생산되는 기기는 함침이나 1차적 성형의 번거로움과 필요 없는 절연공간을 만들지 않아 소형화가 가능하고 이로 인해 기기중량이 감소되고 합성수지의 침투성이 양호하여 전기적 특성이 매우 우수한 신뢰성 높은 기기가 된다. 따라서 단일 성형방법이 가장 바람직하고 제품의 특성에 따라 단계적 방법과 2단계방법으로 성형한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 내부의 절연을 난연성 합성수지를 이용하여 일정온도, 일정진공과 압력 하에서 주입하여 성형하므로 전기적 절연특성이 우수하며, GIS에 장착된 전원소켓에 입력단자를 삽입하여 통전하므로 별도로 입력 전선을 연결하거나 별개의 계기용 변압기함을 설치 할 필요가 없어 기기가 간편하고 경제적이고, 몸체 외측은 금속판으로 덮여 접지를 하므로 접촉시 인명이 감전되는 위험이 없다.

Claims (4)

1. 고정판(61, 62)이 정면의 상하로 구분 고정되고, 1개의 입력단자부(1)가 전면상부의 상부고정판(61) 중앙을 관통해 고정되며, 상기 입력단자부(1)의 외측에 원통형의 실리콘 절연캡(12)을 끼우고, 충전부위는 다접촉 접점(11 : Multi contactor)을 장착시켜 GIS(Gas Insulated Switchgear)에 장착된 전원 소켓에 입력단자부(1)를 삽입하여 통전하며, 상기 입력단자부(1)의 후단 몸체 내에 전계 완화용 쉴드(13 : 차폐장치(shield))를 내장시키고, 내부에 있는 1차권선(41)은 1개로 이루어지고, 철심(43)은 내철형 권철심으로 1차권선(41)의 상·하 직각 방향으로 위치하며, 몸체(3) 후면 하부의 좌측에 콘넥터형 2, 3차단자(5)와 우측에 접지용 중성단자(7)가 성형 고정되고, 하부 고정판(62)의 하측 중앙에 접지단자(8)가 있으며, 몸체 외측은 금속판(9)으로 덮여있고, 후면 중상부에 원형의 성형 전 내부 결선 조립용 창구 덮개(2)가 있으며, 내부는 난연성 합성수지로 성형되고, 상기 입력단자(1)가 다접점 접촉자로 되어 GIS 에 장착된 전원 소켓에 직접 삽입함을 특징으로 하는 계기용 변압기.
2. 제1항에 있어서, 성형은 변압기의 고전압측 1차권선과 난연성 합성수지를 일정형태의 금형에 넣고 20℃∼150℃의 온도로 예열한 후, 함침조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 2.0kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 경화로로 이동시켜 50℃∼150℃의 온도로 경화시킨 후 완제품을 성형하는 것을 특징으로 하는 계기용 변압기의 성형방법.
3. 제1항에 있어서, 성형은 변압기의 고전압측 1차권선과 난연성 합성수지를 일정형태의 금형에 넣고 20℃∼150℃의 온도로 예열한 후, 주입조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 0.2kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 경화로에서 50℃∼150℃의 온도로 경화시킨 후 그 표면을 샌드 블라스트(Sand Blast) 처리하여 금형에 조립 후 주입조에서 20℃∼100℃의 온도와 20mbar 이하의 진공상태에서 주입 후 경화로에서 50℃∼150℃의 온도로 경화시켜 완제품을 성형하는 것을 특징으로 하는 계기용 변압기의 성형방법.
4. 제1항에 있어서, 성형은 변압기의 고전압측 1차권선과 난연성 합성수지를 일정형태의 금형에 넣고 20℃∼150℃의 온도로 예열한 후, 20℃∼100℃의 온도를 유지시키는 주형조로 이동하여 20℃∼150℃의 온도로 예열된 난연성 합성수지를 20mbar 이하의 진공상태에서 주입하여 0.2kg/cm²∼8.0kg/cm²의 압력을 가한 후 대기압으로 환원 후 경화로에 이동시켜 50℃∼150℃의 온도로 경화시켜 완제품을 성형하는 것을 특징으로 하는 계기용 변압기의 성형방법.