KR100567174B1 - 서지 방지기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 서지 방지기에는 2 개의 연결 접촉자(1, 2) 사이에 위치된 축 대칭의 작용부(2)가 포함된다. 이 작용부(2)에는, 상하로 쌓여진 원통형 배리스터 소자(12)와, 방지기의 작용부(2)에서 상기 2 개의 연속적인 배리스터 소자(12) 사이에 전기 전도성 재료의 축 대칭 연결 부재(13)가 포함된다. 이 연결 부재(13)에는, 축 주위의 원주 방향으로 따라 균일하게 분포된 4 개 이상의 장착 지점(16, 16')이 형성된다. 2 개의 제 1 장착 지점(16)은, 상기 연결 부재(13) 및 이 연결 부재(13)에 위치해 있는 배리스터 소자(12)상에 접촉력을 작용시키는 2 개의 제 1 루프(15)중 각각의 루프를 지지한다. 2 개의 제 2 장착 지점은, 상기 연결 부재(13) 및 이 연결 부재(13)의 아래에 위치해 있는 배리스터 소자(12)상에 접촉력을 발생시키는 2 개의 제 2 루프(15)중 각각의 루프를 지지한다.
이러한 서지 방지기는, 상당한 구조상의 높이를 가질 수 있으며 우수한 기계적 성질 및 전기적 성질을 갖는다.
서지 방지기

Description

서지 방지기{SURGE DIVERTER}
본 발명은 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 서지 방지기에 관한 것이다.
본 발명은 EP 0 614 198 B1 에 기술된 종래 기술과 관련이 있다. 상기 종래 기술에 개시되어 있는 서지 방지기에는, 2 개의 연결 부품과, 이 연결 부품 사이에서 상하로 쌓여 있는 배리스터(varistor) 소자들의 기둥이 포함된다. 상기 연결 부품과 배리스터 소자들 사이의 전기 접촉은 절연체로 이루어진 2 개 이상의 루프에 의해 이루어지며, 상기 루프의 단부는, 상기 2 개의 연결 부품들 중 하나에 각각 연결되어 상기 연결 부품 사이에 위치된 배리스터 소자들상에 접촉력을 작용시킨다.
예컨대, 70 kV 보다 큰 공칭 전압에 요구되는 것처럼 구조상으로 높이가 크게 제조된 서지 방지기는, 상대적으로 비싼 부가적 수단들이 그 제조시에 제공되어야 하기 때문에 일반적으로 사용되지 않는다.
EP 0 335 479 B1 에는, 기상 보호용 하우징과, 이 하우징으로부터 돌출된 2 개의 연결 부품과, 상기 하우징의 내부에 위치되어 상기 연결 부품들 사이에 배열되도록 축방향 대칭으로 제조된 작용부를 포함하는 서지 방지기가 공지되어 있다. 상기 작용부는 여러개의 원통형 모듈로부터 제조되며, 이 모듈들은 상하로 쌓여져서 기둥 모양을 형성한다. 각 모듈은, 그 단부들이 원통형 축을 따라 접합해 있는 여러개의 원통형 배리스터 소자들을 갖는다. 상기 배리스터 소자들 사이의 전기 접촉은 축방향으로 우세한 나사산 와인딩(thread winding)에 의해 달성되며, 이 나사산 와인딩은 그 단부에서 상기 모듈을 결합하는 2 개의 금속 단부 영역상에 초기 응력을 작용시킨다. 인접한 모듈의 단부 영역들은 스크류 볼트에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
이러한 서지 방지기의 제조는, 제 1 단계에서 상기 모듈이 나사산 와인딩에 의해 제조되고 이어지는 제 2 단계에서 이 모듈의 인접한 단부 영역들을 나사로 죔으로써 상기 모듈이 서로 결합되어 우수한 전기 전도성을 갖는 연결 부분을 형성하기때문에, 상대적으로 값이 비싸다.
특허 청구항에서 설명되는 것처럼 본 발명의 목적은, 서두에 언급된 종류의 서지 방지기로서, 간단하고 비용-효과적인 방법으로 그 구조상의 높이를 크게 제조할 수 있는 서지 방지기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 서지 방지기는, 간단하고 경제적인 방법에 의해 임의의 구조상 높이를 갖도록 실용적으로 제조할 수 있다는 점에서 종래 기술에 따른 비교할 만한 서지 방지기와 차별된다. 단지 상기 서지 방지기의 작용부 내에, 전기 전도 재료로 이루어진 1 개 이상의 연결 부재가 부가적으로 설치되는데, 이 연결 부재는, 2 개의 연속적인 배리스터 소자들 사이에 배열되고, 적절하게 제조 및 배열된 장착 지점이 구비된다. 장착 지점에 고정되는 루프들은, 반대 방향으로 이어져서 연결 부품, 추가적인 연결 부재, 또는 2 개의 추가적인 연결 부재의 장착 지점에 고정되어 접촉력을 발생시킨다. 그래서, 상기 루프를 장착시키기 위하여, 서지 방지기의 제조에 관한 종래 기술에서 이미 유효성이 입증되고, 기본적으로 축방향 안내 (Axial Guiding) 를 보장하는 사전제조된 (prefabricated) 형판 중 실질적으로 단 하나의 형판이 필요하며, 이 형판내에서는, 연결 부품, 배리스터 소자, 또한 상기 배리스터 소자의 직경 및 구조상의 높이에 따른 1 개 이상의 연결 부재를 적층하고, 다음으로, 루프를 설치하여 초기 응력을 적용시켜서 상기 요소들을 기계적으로 안정하게 서지 방지기의 작용부내에서 서로 연결한다.
적층 과정동안, 상기 작용부의 기계적 안정성은 이어지는 부분적인 스택들을 연속적으로 고정시킴으로써 달성할 수 있고, 초기 응력은, 상기 부품 및/또는 연결 부재내로 일체화된 고정 장치 (Clamping Devices) 에 의해서, 또는 상기 형판내에 형성된 스택의 내부로 조립되는 스프링 부재에 의해서 달성할 수 있고, 루프의 설치시에 원하는 접촉력을 제공함으로써 요구되는 기계적 안정성을 또한 제공한다.
만일 상기 루프가 각각, 유리 섬유와 같은 재료로 이루어진 탄성변형 가능한 스트립에 의해 형성된다면 부가적인 고정 장치 또는 부가적인 스프링 부재는 절약될 수 있다.
일반적으로 작용부의 우수한 기계적 안정성을 위하여, 상기 연결 부재에 장착되는 루프의 수는 4 개로 충분하다. 예컨대, 4 개의 루프중 2 개는 서로의 직경 방향으로 배열되고 나머지 2 개의 루프에 반대 방향으로 향한다. 원주 방향 으로 약 60°어긋나게 배열된 6 개의 장착 지점을 이용하여, 각각 3 개는 소정의 제 1 방향으로 상기 루프를 안내하는 기능을 하고 나머지 3 개는 반대 방향으로 제공되게 함으로써 안정성이 증가된다. 8 개 이상의 장착 지점에 의해서는 안정성이 단지 약간 향상되지만, 부가적으로 생산-기술 비용이 요구된다. 또한, 연결 부재상에서 서로 반대 방향으로 향해있는 루프들은, 원주 방향으로 어긋남 없이 단지 축방향으로만 어긋나게 배열될 수 있다. 필요하다면, 상기 연결 부재는, 해제 또는 상호 분리될 수 있도록 서로 연결될 수 있으며 각각 단지 한 방향으로 정렬된 루프를 운반하는 2 개의 부품에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예 및, 이로 인해 얻어질 수 있는 장점들은, 이하에서 도면과 관련하여 추가적으로 상세히 설명된다.
도 1 은, 본 발명에 따른 서지 방지기의 축방향으로 대칭인 하우징이 절단된 채로 도시된 서지 방지기의 측면도이다.
도 1 에 도시된 서지 방지기는, 축방향 대칭 모양의 하우징(1)과, 이 하우징의 내부에서 그 축(도시되지 않음)을 따라 배열되고 축방향으로 대칭되게 제조된 서지 방지기 작용부(2)를 구비한다. 상기 하우징은, 스크린이 제공되며 실리콘과 같은 폴리머 재료나 자기(porcelain)처럼 내후성 재료로 제조된 절연관(3)과, 절연 재료로 이루어진 상기 관의 단부에 부착되는 2 개의 금속 연결 부품들(4, 5)로 구성된다. 상기 연결 부품들(4, 5)은 각각, 상기 하우징(1)을 기밀하게 밀폐시키는 금속판(명확성을 위해 도시되지 않음)과, 상기 하우징(1)의 내부에서 축방향으로 대칭되게 배열되며 각각 상기 방지기의 작용부(2)를 상하로 밀폐시키는 원통형 폐쇄부(6 또는 7)를 갖는다. 내부 나사산이 제공된 구멍은 상기 폐쇄부(6 또는 7)내로 들어가 있다. 상기 연결 부품의 판을 관통하여 하우징 축을 따라 외부로 신장된 압력 나사(8 또는 9)는 내부 나사산과 서로 작용한다. 상기 압력 나사(8 또는 9)의 최하부는, 상기 폐쇄부(6 또는 7)의 함몰부에서 축방향으로 이동될 수 있는, 서지 방지기 작용부(2)의 금속 압력판(10 또는 11)상에 장착된다.
상기 방지기의 작용부는, 스택으로서 제조되며, 상기 2 개의 폐쇄부(6, 7)뿐만 아니라, 특히 ZnO 와 같은 금속 산화물을 기반으로 할 수 있는 비선형 저항 재료의 원통형 배리스터 소자(12)와, 원통형으로 내장된 금속 연결 부재(13)를 포함한다. 상기 방지기(2)의 작용부에는, 추가적인 압력판(10', 11') 및 또한 디스크 모양의 저항 접촉 부재(14)가 추가적으로 제공되며, 이 저항 접촉 부재는, 압력판(10, 10', 11, 11')과 인접한 배리스터 소자(12) 사이에, 인접한 배리스터 소자들(12) 사이에, 그리고 연결 부재(13)와 배리스터 소자(12) 또는 압력판 사이에 배열될 수 있다.
도면 부호 15 로 표시되는 절연 재료로 이루어진 루프는, 폴리머 매트릭스내에 포함된, 감겨진 섬유-강화 스트립으로 바람직하게 형성되며, 접촉력을 생성시켜 2 개의 연결 부재(13)를 고정시키거나, 폐쇄부(6) 및, 서지 방지기의 작용부(2)에 있는 상기 폐쇄부(6)와 인접한 연결 부재(13)를 고정시키거나, 또는 폐쇄부(7) 및, 서지 방지기의 작용부(2)에 있는 상기 폐쇄부(7)와 인접한 연결 부재(13)를 고정시 킨다. 상기 루프(15)의 단부들은 상기 폐쇄부(6, 7) 및 연결 부재(13)의 외표면에 형성된 홈(16, 16')에서 안내된다. 폐쇄부(6, 7) 또는 연결 부재(13)는 반경 방향으로 상기 압력판(10, 10', 11, 11') 및 배리스터 소자(12) 너머로 돌출해 있다. 그래서 상기 홈(16, 16')에 장착된 루프(15)는, 절연에 유리하게, 상기 배리스터 소자(12)로부터 정해진 거리만큼 이격된다. 실제로 상기 폐쇄부(6, 7) 및 연결 부재(13)가 상기 배리스터 소자(12)와 동일한 직경을 갖고 홈대신에 반경 방향의 돌출부상에 루프(15)가 장착된다면, 유사한 루프의 안내가 달성될 수 있다.
2 개의 연결 부재(13)에는, 원주 방향으로 각각 약 60°만큼 상호 어긋나게 배열된 6 개의 홈(16, 16')이 포함된다. 이 홈들은 모두, 축방향으로 개방된 반원형 부분을 가지며, 이 부분에서 상기 루프(15)들의 일단부가 장착된다. 상기 반원형 부분에는 주로 축 방향으로 뻗은 부분들이 연결되고, 곧게 뻗으며 상기 루프의 일단부와 이어진 루프의 각 부분이 상기 부분들에 보유된다. 이 부분은, 장착된 루프에 의해 접촉력이 가해지는 배리스터 소자에 평행하게, 그리고 절연에 유리한 소정의 거리만큼 떨어져 있다.
직선으로 이어지는 홈(16)의 상기 부분들은 대응하는 홈(16')의 부분들과 반대 방향으로 이어져 있다. 3 개의 루프 중 각 루프는 홈(16')에서 지지되며, 접촉력이 발생되어 연결 부재(13) 및 폐쇄부(6)가 고정되고, 또한 이들 사이에 배열된 배리스터 소자들이 고정된다. 상기 접촉력의 크기는, 압력 나사(8)를 회전시켜 상기 압력판(10)을 축방향으로 이동시킴으로써, 서지 방지기를 장착하는 동안 조정된다. 3 개의 루프 중 각 루프는 홈(16)에서 지지되고, 접촉력이 발생되어 2 개의 연결 부재(13)와, 이들 사이에 배열된 배리스터 소자들이 고정된다. 여기에서 접촉력은 탄성변형 가능한 루프에 의해 달성되며, 원한다면, 연결 부재내로 조립될 수 있고 압력 나사 및 고정판이 구비된 고정 장치에 의해 그 크기가 변화될 수 있다. 필요하다면, 추가적으로 제 2 의 고정 요소가 상기 연결 부재(13)내로 조립되어 상기 방지기의 작용부(2) 위에 위치해 있는 부분에 작용할 수 있다. 그러면, 상기 고정 나사(8) 및 압력판(10)이 필요없게 될 수 있다.
상기 홈들(16 및 16')은 연결 부재(13)의 원주 방향을 따라 서로 교대로 배열된다. 그래서, 루프에 의해 생성되는 초기 응력이 균일하게 상기 배리스터 소자(12)에 전달된다.
이러한 서지 방지기를 제조하기 위하여, 폐쇄부(7)와, 압력판(11)과, 저항 접촉 부재(14)와, 교대로 배열되는 추가적인 저항 접촉 부재 및 배리스터 소자(12)와, 압력판(11')과, 및 하부 연결 부재(13)가 형판에서 상하로 쌓여진다. 본 발명에서 폐쇄부(7)의 홈(16') 및 연결 부재(13)의 홈(16)은 서로 정렬되도록 설정된다. 감은 후에 경화되는 감겨진 스트립 형태의 프리프레그(prepreg)로 각각 바람직하게 구성된 3 개의 사전제조된 루프(15)는 서로 정렬된 홈들(16, 16')에 현가되고, 압력 나사(9)를 회전시킴으로써, 압력판(11)상에 힘이 가해지고, 배리스터 소자들에 걸려있는 루프(15)를 통하여, 부품 7 및 13 사이에 배열된 방지기 작용부의 모든 배리스터 소자들상에 힘이 가해진다.
이제 추가적인 배리스터 소자들(12) 및 저항 접촉 부재가 상기 연결 부재(13)상에 대응되게 쌓이며, 이 부분적인 스택은 추가적인 연결 부재(13)에서 종결된다. 상기 방지기 작용부의 부분적인 스택은 루프에 의해 고정될 수 있는데, 이 루프는 각각, 상기 서지 방지기를 제조하는 동안, 초기 응력에 의해 작용되고 서로 정렬된 홈(16 및 16')에 놓여지는 스트립을 감아서 제조된다.
마찬가지 방법으로, 상기 방지기의 작용부는 추가적인 부분적 스택에 의해 연장될 수 있으며, 최종적으로 폐쇄부(6)에 의해 종결될 수 있다. 이제, 상기 작용부를 하우징(1)내에 배치할 수 있으며, 이 하우징은 적절한 절연체로 충전된 후 폐쇄될 수 있다. 본 발명에서 루프가 배리스터 소자(12)로부터 거리를 두고 적용되기 때문에, 상기 절연체가 갭 및 수축 구멍 없이 매우 신뢰성있게 상기 작용부를 포위한다. 그래서, 본 발명에 따른 서지 방지기는, 선택적인 구조 높이에도 불구하고, 우수한 기계적 성질 뿐만 아니라 우수한 전기적 성질을 갖는다.
상기 하우징이 반드시 상기 절연 재료를 포함할 필요는 없다; 또한 금속일 수 있다. 그때는 부가적인 전위-제어 수단이 상기 하우징 벽과 방지기 작용부 사이에 제공되고, 피드스루(feedthrough)가 상기 하우징의 단부에 제공되어야 한다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 하우징 2 : 방지기의 작용부
3 : 절연관 4, 5 : 연결 부품
6, 7 : 폐쇄부 8, 9 : 압력 나사
10, 10', 11, 11' : 압력판
12 : 배리스터 소자 13 : 연결 부재
14 : 저항 접촉 부재 15 : 루프
16, 16' : 홈, 장착 지점

Claims (8)

  1. 축을 따라 서로에게서 이격된 2 개의 전류-전도성 연결 부품(4, 5)과,
    상기 2 개의 연결 부품(4, 5) 사이에 배열되어 상하로 쌓여진 원통형 배리스터 소자(12)를 포함하는 축 대칭의 작용부(2)와,
    상기 작용부를 수용하는 하우징(1)과, 그리고
    상기 작용부(2)상에 접촉력을 작용시키는 루프(15)를 포함하는 서지 방지기에 있어서,
    상기 작용부(2)가 전기 전도성을 가지며 축 대칭인 하나 이상의 제 1 연결 부재(13)를 포함하고,
    상기 제 1 연결 부재(13)는 스택에서 2 개의 연속적인 배리스터 소자(12) 사이에 배열되고,
    상기 제 1 연결 부재(13)의 내부 또는 표면상에는 상기 루프 (15) 를 위한 4 개 이상의 장착 지점(16, 16')이 형성되어 상기 제 1 연결 부재 (13) 에서 축 주위의 원주 방향으로 균일하게 분포되어 있으며,
    2 개의 제 1 루프(15) 각각은, 상기 제 1 연결 부재 (13) 상의 두 개의 제 1 장착 지점 (16) 및, 상기 두 개의 연결 부품 (4, 5) 중 제 1 연결 부품 (5) 상의 두 개의 제 2 장착 지점 (16') 에서 지지되며, 그리고 상기 제 1 연결 부재(13) 및 상기 2 개의 배리스터 소자(12) 중 제 1 배리스터 소자에 제 1 접촉력을 작용시키며, 그리고
    2 개의 제 2 루프(15) 각각은, 상기 제 1 연결 부재 (13) 상의 두 개의 제 2 장착 지점 (16') 및, 제 2 연결 부재 (13) 상의 두 개의 제 1 장착 지점 (16) 또는 상기 두 개의 연결 부품 (4, 5) 중 제 2 연결 부품 (4) 상의 두 개의 제 1 장착 지점 (16) 에 의해 지지되며, 그리고 상기 제 1 연결 부재(13) 및 상기 2 개의 배리스터 소자(12) 중 제 2 배리스터 소자에 제 2 접촉력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 제 1 장착 지점(16)이 각각 2 개의 제 2 장착 지점(16')들 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결 부재(13)가 반경 방향으로 상기 배리스터 소자(12) 너머로 돌출해 있으며, 상기 장착 지점을 형성하는 홈(16, 16')들이 상기 연결 부재의 돌출 부분 내부로 들어가 있는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 홈(16, 16')이, 축방향으로 개방되고 상기 제 1 또는 제 2 루프(15)의 일단부가 장착되는 반원형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반원형 부분에는 주로 축 방향으로 뻗은 부분들이 연결되고, 곧게 뻗으며 상기 루프의 일단부와 이어진 루프의 각 부분이 상기 부분들에 보유되며, 상기 루프 부분은 루프(15)에 의해 접촉력이 작용되는 배리스터 소자(12)로부터 소정의 거리만큼 떨어져서 평행하게 이어져 있는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  7. 제 6 항에 있어서, 직선으로 이어져 있는 상기 부분들이 연속적인 홈의 원주 방향에 있어 서로 반대 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결 부재가 원주 방향에 있어 서로간에 각각 약 60°만큼 어긋나 있는 6 개의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 서지 방지기.
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