KR100505375B1

KR100505375B1 - 부싱

Info

Publication number: KR100505375B1
Application number: KR10-1999-0003495A
Authority: KR
Inventors: 신도가츠지; 로쿠노헤도시아키; 엔도후미히로; 야마기와도키오
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2005-07-29
Also published as: EP0935259A3; US6218627B1; EP0935259A2; KR19990072388A

Abstract

본 발명은, 부싱의 애관 표면의 전계집중에 의한 코로나 발생을 방지할 수 있는 부싱을 제공한다.

본 발명에 있어서는, 부싱 내부의 중심도체(2) 주위에 복수의 링 시일드(7)로 구성한 내부시일드를 사용하여 전위가 빠져나가는 간극을 형성한다.

본 발명에 의하면, 부싱에 있어서, 내부시일드 상부 근방의 애관연면의 전계집중을 완화하고, 주수시의 코로나 발생을 방지할 수 있어, 내오염성능, 내전압특성을 향상할 수 있다.

Description

부싱{BUSHING}

본 발명은 부싱에 관한 것으로서, 특히 부싱 표면의 전계집중을 저감하는 데 적합한 내부시일드를 구비한 부싱에 관한 것이다.

종래의 부싱은, 애관(碍管, insulating tube) 내부, 외부의 전계를 제어하기 위하여, 중심도체의 둘레에 동축원통시일드와 외부에 시일드 링을 설치하여 구성하고 있다.

또, 일본국 특개 소58-163111호 공보에 기재된 바와 같이, 중심도체의 주위에 전위조정용의 콘덴서통 또는 시일드전극을 설치하고, 애관 내면 근방에 길이가 짧은 절연통을 접속하여 절연통을 형성하며, 그 접속부 근방에 전계완화용 전극을 배치한 부싱이 있다. 또, 일본국 특개 소60-86709호 공보에 기재된 바와 같이, 중심도체와 동축형상으로 접지전위의 제 1 원환상(圓環狀)시일드를 설치하고, 이 제 1 원환상시일드의 안쪽에 대지전위 이상의 전위를 갖는 첫번째의 원환상시일드를 설치하며, 임피던스지지부를 거쳐 차례로 원환상시일드를 다단 적층한 부싱이 있다.

상기 종래의 기술에서는, 전계를 제어하기 위하여 동축원통시일드를 축방향으로 높게 설치되어 있기 때문에, 도 10에 나타낸 등전위분포에서 알 수 있는 바와 같이, 전위(9) 전체가 동축원통시일드(110)를 따라 축방향으로 들어 올려지기 때문에, 동축원통시일드 상부 근방의 공간에 전위가 집중하고 그 전위가 바깥쪽 공간에 분포한다. 그 때문에, 동축원통시일드(110)의 위쪽 근방에 있어서의 애관(101)의 연면(沿面)에 전계가 집중하여, 주수(注水)시의 코로나발생 또는 내(耐)오염성능을 저하시키는 등의 문제가 있었다. 특히, 일반적으로 애관 표면이 실리콘고무 등의 유기재인 복합애관을 사용하였을 경우에는, 주수시의 코로나방전이 애관 표면을 열화시켜 절연신뢰성이 저하하고, 나아가서는 부싱의 수명을 단축시킬 우려가 있다는 문제가 있었다.

또, 일본국 특개 소58-163111호 공보에 기재된 부싱은, 내부시일드를 단적층하고 있기 때문에, 지진이나 가스절연개폐장치 등의 기계적 진동에 의해 내부시일드가 어긋나거나 움직이거나 하여 절연신뢰성의 점에서 문제가 있다. 또, 내부시일드 내면에 전계완화용 시일드를 사용하기는 곤란하고, 내부시일드 내면의 접속금속체와의 트리플 정션부의 절연적인 대책이 충분하지 않아, 부싱이 대형화하는 점이나 절연신뢰성에 있어서 문제가 되는 것이었다.

또, 일본국 특개 소60-86709호 공보에 기재된 부싱은, 도체와 시일드의 어느 일부를 임피던스부재로 접속하기 때문에 복수의 시일드를 완전히 가스절연할 수 없는 것이며, 임피던스에 의한 전위분담은 경년변화의 우려가 있는 것이었다. 또, 전계가 강해지는 시일드 끝단부에 임피던스부재를 사용하고 있기 때문에 절연부재에 비하여 절연내력이 낮아져, 절연신뢰성에 문제가 있는 것이었다.

본 발명의 제 1 목적은, 부싱의 내경을 크게 하지 않더라도 부싱 표면의 전계집중을 완화할 수 있는 부싱을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제 2 목적은, 주수시의 코로나발생을 방지할 수 있고, 내오염성능, 내(耐)전압특성이 뛰어난 부싱을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부싱은, 애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드와, 상기한 복수의 내부시일드를 지지하는 도체를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 부싱에서는, 애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드와, 상기한 복수의 내부시일드가 접지전위로 설정된 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 부싱에서는, 애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드를 구비하고, 상기 내부시일드간의 간극을 상기 중심도체의 고압단자쪽이 차례로 커지도록 상기 내부시일드를 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 부싱에서는, 복수개의 내부시일드의 내경을 중심도체의 고압단자쪽을 향하여 차례로 작거나 또는 적어도 중심도체의 고압단자쪽 내부시일드의 내경을 작게 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 부싱에서는, 복수개 설치된 내부시일드 중, 접지전위쪽의 내부시일드의 형상을 상기 애관으로부터 내부시일드까지의 거리보다 내부시일드의 중심도체에 따른 길이를 크게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 일 실시예를 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 부싱의 종단면도, 도 2는 도 1의 부싱의 전위분포를 나타낸 일부 확대 종단면도이다.

본 실시예에서는, 애관에 자기 또는 FRP(fiberglass reinforced plastics의 약칭으로 유리섬유강화 플라스틱을 말함)의 복합애관을 사용하였을 경우에 대하여 설명한다. 부싱에는, 애관(101)의 내부에 중심도체(102)가 배치되어 있고, 애관(101)의 꼭대기부는, 중심도체(102)와 전기적으로 접속된 고압단자(103) 및 전계완화용의 외부시일드(114)가 설치되어 있다. 애관(101)의 하부는 플랜지(104)를 거쳐 금속시스(105)에 설치되어 있다. 부싱의 내부는 절연성 가스 또는 절연성 액체가 봉입되어 있다. 절연성 가스로서는 예를 들어 SF6, 이산화탄소, 질소 등이 사용되고, 절연성 액체로서는 예를 들어 절연유, 퍼플로로카본 등이 사용된다.

애관(101) 내부의 중심도체(102) 주위에는, 전위가 접지전위가 되도록 접지된 도넛형상의 링 시일드(107a, 107b, 107c)가 설치되어 있다. 링 시일드(107a, 107b, 107c) 사이는 복수의 지지도체(108a, 108b, 108c)로 시일드간극(Gl, G2, G3)을 형성하도록 지지되고 있다. 이 지지도체(108a)는, 플랜지(4)와 금속시스(105) 사이에 고정된 원통지지금속체(106)에 설치되어 있다. 여기서, 링 시일드(107a, 107b, 107c) 사이의 간극(G1, G3, G3)은 전위가 시일드사이를 빠져 나가 외부에 분포하는 간극길이로 조정되어 있다. 특히 최상부의 시일드간극(G1)을 크게 하는 것이 효과적이고, 시일드사이의 간극길이를 G1＞G2＞G3으로 설정하면 부싱애관 표면의 전위를 저감할 수 있다.

이와 같이 구성한 경우의 등전위선(109)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 링 시일드(107a, 107b, 107c)의 주위에 등전위선을 그리게 되나 각 시일드사이에는 간극(G1, G2, G3)이 설치되어 있기 때문에, 그 간극으로부터 누설된 등전위선(109)은 외부공간에 분포한다. 이 분포는, 간극길이에 따라 다르나, 도 2에 나타낸 일례와 같이, 25% 이하의 등전위선(109)이 각 시일드사이의 간극(G1, G2, G3)으로부터 외부에 분포하기 때문에, 최상부 링 시일드(107c) 아래쪽의 등전위선(109)이 균등화된다. 또, 최상부 링 시일드(107c) 근방의 애관(101)의 표면의 등전위간격은 넓어진다. 이 때문에, 애관(101)의 표면에 대한 연면방향성분의 전계를 수십% 저감할 수 있다. 이 결과, 코로나 발생을 방지할 수 있고, 내전압 향상을 도모할 수 있으며, 종래에는 전계완화용 내부시일드 끝단부 근방의 강전계가 초래하는 애관파괴를 방지하기 위하여 설치되어 있던 외부 하부 시일드 링(113)을 제거할 수 있다. 또, 중심도체(102)는 통전에 의하여 발열하나, 시일드 링 사이에 간극(G1, G2, G3)이 설치되어 있기 때문에 애관(101) 내부의 대류작용이 좋아져, 냉각효과가 올라가는 효과가 있다.

본 발명의 다른 일 실시예를 도 3 내지 도 4에 의하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예인 부싱의 종단면도, 도 4는 도 3의 내부시일드를 나타낸 일부 확대 종단면도이다.

본 실시예에서는, 내부시일드로서, 동축원통시일드(110)와, 동축원통시일드(110)의 축 상에 링 시일드(107)를 설치하고 있다. 동축원통시일드(110)와 링 시일드(107) 사이는 지지도체(108)로 접속되어 시일드 사이의 간극(G)을 형성하고 있다. 이 지지도체(108)로서는 파이프형상의 것을 사용하고 있다. 이와 같이 구성하였을 경우, 링 시일드의 수를 줄일 수 있고 구조도 간단해진다. 또, 성능적으로는 시일드 사이의 간극(G)만을 조정하면 되고, 이 시일드 사이의 간극(G)을 조정함으로써 복수의 링 시일드의 경우와 동일한 정도의 효과가 얻어진다. 또, 링 시일드(107)의 내경을 원통시일드(110)의 내경보다 작게 하면, 애관(101)의 연면에 있어서의 전위간격이 넓어져, 연면방향전계가 더욱 완화된다. 여기서, 지지도체(108)로서는 파이프형상 외에 타원, 원통, 플레이트의 형상을 적용할 수 있다. 또, 원통시일드 측면에 구멍을 설치해도 좋다.

이 도 3과 같이 구성한 경우의 등전위선(109)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 링 시일드(107) 및 원통시일드(110)의 주위에 등전위선을 그리게 되나 각 시일드 사이에는 간극(G)이 설치되어 있기 때문에, 그 간극으로부터 누설한 등전위선(109)은 외부공간에 분포한다. 이 분포는, 간극길이에 따라 다르나, 도 2에 나타낸 일례와 동일하게 등전위선(109)이 시일드 사이의 간극(G)으로부터 외부에 분포하기 때문에 링 시일드(107) 아래쪽의 등전위선(109)이 균등화된다. 또, 원통시일드(110)의 형상에 대하여, 애관(101)으로부터 원통시일드까지의 거리(L1)보다 원통시일드(110)의 중심도체(101)를 따른 길이(L2)를 크게 함으로써 간극(G)으로부터 외부로 분포하는 등전위선(109)이 균등화되고, 특히 애관(101)의 애관플랜지부(104)에 가까운 연면에 있어서의 등전위선(109)의 분포를 균등화하는 것이 가능하게 되며, 또 최상부 링 시일드(107) 근방의 애관(101) 표면의 등전위간격이 넓어지도록 원통시일드(110)의 길이(L2)를 규정하여 최상부 링 시일드(107)를 배치함으로써, 애관(101)의 전체길이에 걸친 표면의 연면방향성분의 전계를 저감할 수 있다.

또한, 도 4에 나타낸 예에서는 최상부의 링 시일드(107)에 절연코팅(112)을 실시하고 있다. 즉, 내부시일드에 의하여 등전위선(109) 전체가 위쪽으로 밀어 올려지기 때문에 최상부의 링 시일드(107) 표면의 전계가 강해진다. 이 때문에, 최상부 링 시일드(107)에 절연코팅(112)함으로써 표면전계를 완화하고, 내전압을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도 5에 의하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도이다.

본 실시예에서는, 도 1, 도 2에 나타낸 실시예와 동일하게, 내부시일드로서 복수의 링 시일드를 사용하고 있으나, 본 실시예에서는, 링 시일드(107a, 107b, 107c)의 축방향 위쪽의 지름을 차례로 작게 하고 있다. 이와 같이 하면, 전계가 어느 일정치 이상으로 높아지는 중심도체(102)와의 대향면적이 작아지고, 절연신뢰성을 향상할 수 있다. 또, 최상부 링 시일드(107c)를 절연코팅하면 표면전계가 완화된다. 따라서, 최상부 링 시일드(107c)와 중심도체(102)의 거리를 단축할 수 있는 한편, 애관(101)과의 거리를 크게 할 수 있으므로, 애관(101) 표면의 연면방향성분의 전계를 더욱 완화하여 균등화하는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 실시예를 도 6에 의하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도이다.

본 실시예에서는, 복수의 링 시일드(107a, 107b, 107c) 사이를 절연물(111a, 111b, 111c)로 접속하고 있다. 이와 같이 하면, 상부 링 시일드 정도 용량 분압에 의하여 전위가 높아져, 고전압이 되는 중심도체(102)와의 전압차가 적어진다. 이 때문에, 링 시일드(107a, 107b, 107c)의 내경을 상부만큼 작게 할 수 있어 내부시일드를 소경화할 수 있으므로, 부싱애관(101) 표면의 전계를 도 5에 나타낸 실시예보다 더욱 저감할 수 있어, 소경화, 코로나 방지, 내전압 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도 7에 의하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도이다.

본 실시예는, 애관에 복합애관을 사용한 예를 나타내고 있다. 여기서, 복합애관이란, 안쪽의 FRP로 만든 통형상의 애관(115)과 그 바깥쪽에 설치된 내후성(耐候性, weather-resistance)을 갖는 고무로 이루어지는 비세라믹애관(101a)으로 형성된 애관을 말한다. FRP로 만든 애관(115)의 바깥쪽을 덮는 재료로는, 예를 들어 실리콘고무, EVA(에틸렌 비닐 아세테이트의 약칭), EPDM, EPR(에틸렌 프로필렌공중합체의 약칭) 등이 있다. 이와 같은 복합애관에서는, 부싱 표면에서 부분방전이나 국소적인 아크방전이 발생하면 트랙킹이나 균열을 생성하기 때문에 복합애관의 열화가 진행되어, 부싱의 수명을 짧게 할 우려가 있다. 이와 같은 복합애관에 도 7에 나타낸 바와 같은 내부시일드를 사용하면 애관(101a) 표면의 연면방향성분의 전계를 저감할 수 있기 때문에, 코로나 및 부분적인 아크방전을 방지할 수 있어 부싱의 절연신뢰성 향상 및 수명단축을 방지할 수 있다.

또, 이 실시예에 있어서 도 3의 동축원통시일드와, 링 시일드를 설치한 예와 같이, 애관으로부터 동축원통시일드까지의 거리(L1)보다 동축원통시일드의 중심도체에 따른 길이(L2)를 크게 함으로써 등전위선의 분포를 보다 균등화하는 것이 가능해진다.

또한, 이 구성 이외에도 도 1, 도 5 및 도 6의 복수의 링 시일드를 채용함으로써도 좋은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예를 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 도 7과 동일하게 복합애관을 사용한 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도이고, 도 7의 부재번호와 동일한 것은 동일 재질로 구성되어 있다.

이 도 8의 부싱에서는 이미 설명한 부싱과 같이 복합애관이 원추형상이 아니라 원통형상의 것을 채용하고 있으나, 동축원통시일드(110)와, 링 시일드(107)를 설치함으로써 애관의 등전위선 분포를 균등화시키고 있으므로, 코로나 및 부분적인 아크방전을 방지할 수 있어 부싱의 절연신뢰성 향상 및 수명단축을 방지하고 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예를 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 도 8과 마찬가지로 복합애관을 사용한 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도이고, 도 8의 부재번호와 동일한 것은 동일 재질로 구성되어 있다.

이 도 9의 부싱에서는 도 8에 설명한 부싱과 같이 전체가 원통형상인 것이 아니라, 고압단자쪽이 원추형상으로 되어 있는 것이다.

이 부싱에서는 고압단자쪽이 원추형상으로 형성되어 있기 때문에, 복합애관의 용량을 적게 하여 구성하는 것을 가능하게 함과 동시에, 고압단자쪽의 애관의 등전위선 분포를 균등화시키는 것을 실현하고 있다.

또, 이 도 9의 일 실시예에서는 부싱 전체 중에서, 고압단자쪽 근처의 한 개소에서 원통형상으로부터 원추형상으로 형상을 변경하고 있으나, 이와 같이 한 개소만의 형상변경이 아니라 2개소 이상의 형상 변경, 예를 들어 원통형상으로부터 원추형상으로 변경하고, 다시 원추형상으로부터 원통형상으로, 그 후, 원통형상으로부터 원추형상으로 변경함으로써, 애관의 등전위선 분포를 보다 균등화시키는 것을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도 10에 의하여 설명한다. 도 10은 본 실시예인 부싱의 종단면도이다.

본 실시예에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 부싱의 상부 및 하부에 상기한 내부시일드를 적용하고 있다. 이와 같이, 부싱 상부에도 하부와 동일한 원통시일드(110d) 및 링 시일드(107d)를 사용하면 애관 상부 표면의 연면방향성분의 전계를 저감할 수 있다. 이 경우, 상부의 내부시일드의 전위는, 고압단자(103)의 전위와 동일 전위로 되어 있다. 이 결과, 도 3에 나타낸 부싱 애관 상부의 외부 시일드 링(114)을 제거할 수 있어 비용저감을 도모할 수 있다. 또, FRP를 사용한 복합애관에 있어서는 도체로부터의 방사열을 내부시일드로 차단할 수 있어 복합애관의 온도상승을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 부싱 내부시일드에 복수의 링 시일드를 사용하여 시일드 사이 간극을 형성함으로써, 애관 표면의 연면방향성분의 전계를 완화하여 주수시의 코로나 발생을 방지할 수 있고 내오염성능이 향상한다. 또, 애관 내부의 냉각효과를 올릴 수 있다. 또, 외부시일드를 설치하지 않아도 되므로 애관의 소경화, 비용저감도 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 부싱의 종단면도,

도 2는 부싱의 전위 분포를 나타낸 일부 확대 종단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예인 부싱의 종단면도,

도 4는 도 3의 내부시일드를 나타낸 일부 확대 종단면도,

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예인 부싱의 종단면도,

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예인 부싱의 종단면도,

도 7은 본 발명의 일 실시예의 애관에 복합애관을 사용한 예를 나타낸 부싱의 종단면도,

도 8은 본 발명의 일 실시예의 애관에 복합애관을 사용한 부싱의 종단면도,

도 9는 본 발명의 일 실시예의 애관에 복합애관을 사용한 부싱의 종단면도,

도 10은 본 발명의 일 실시예의 상부 및 하부에 내부시일드를 적용한 부싱의 종단면도.

Claims

애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드와, 상기한 복수의 내부시일드를 지지하는 도체를 구비한 것을 특징으로 하는 부싱.
애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드와, 상기한 복수의 내부시일드가 접지전위로 설정된 것을 특징으로 하는 부싱.
애관과, 상기 애관 내에 배치된 중심도체와, 상기 중심도체의 축방향으로 간극을 가지고 복수개 설치된 내부시일드를 구비하며, 상기 내부시일드 사이의 간극을 상기 중심도체의 고압단자쪽이 차례로 커지도록 상기 내부시일드를 설치한 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 내부시일드의 내경을 상기 중심도체의 고압단자쪽을 향하여 차례로 작고, 또는 적어도 상기 중심도체의 고압단자쪽 내부시일드의 내경을 작게 구성한 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 내부시일드 사이를 절연부재로 접속한 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

적어도 상기 중심도체의 고압단자쪽 내부시일드를 절연코팅한 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 중심도체의 고압단자부에 고압단자의 전압과 동일전위로 되는 중심도체의 주위를 둘러싸고, 또한 부싱의 축방향에 상기 동일전위부재보다 길이가 짧은 상기 고압단자와 동일전위의 복수의 시일드, 또는 원통시일드와 길이가 짧은 시일드를 설치한 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

내부시일드가 도넛형상의 링 시일드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 애관이, 복합애관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 부싱.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기한 복수개 설치된 내부시일드 중, 접지전위쪽의 내부시일드의 형상을 상기 애관으로부터 내부시일드까지의 거리보다 내부시일드의 중심도체에 따른 길이를 크게 한 것을 특징으로 하는 부싱.