KR100875518B1 - 개로형 변류기가 내장된 지지애자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개로형 변류기가 내장된 지지애자에 관한 것으로서, 이는 기존의 폐로형 변류기를 내장한 지지애자를 제작하는데 크기, 중량, 단가 등에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 에폭시 수지(1)로 몰딩성형되는 지지애자로서, 하면으로부터 중앙부에 형성된 삽입구(11)와, 일체로 형성된 부스바 또는 통전부(12)에 볼트(13)로 체결되는 복수개의 상부 인서트(14)와, 상기 상부 인서트(14)와 대향되어 배치되는 복수개의 하부 인서트(15)가 구비되는 애자본체(10)와; 금속판재가 적층되어 형성된 코어(21)와, 상기 코어(21)를 일정방향으로 권회하여 설치되는 코일(22)과, 상기 코일(22)에 접속되어 상기 삽입구(11) 외측으로 인출되는 출력선(23)이 구비되어 상기 애자본체(10)의 삽입구(11)에 삽입되는 변류기(20);로 구성되는 것을 특징으로 하여, 크기와 중량이 획기적으로 축소되 저렴한 가격의 지지애자를 제공하도록 한다.

지지애자, 부스바, 에폭시 수지, 변류기

Description

개로형 변류기가 내장된 지지애자{Post Insulator built-in an open type's current transformer}

본 발명은 개로형 변류기가 내장된 지지애자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 에폭시 지지애자에 내장되는 변류기에서 부스바를 통해 고전압 대전류를 인가받는 1차 권선부를 개방된 형태로 구성한 개로형 변류기가 내장된 지지애자에 관한 것이다.

일반적으로 지지애자란 전선이나 전기 장치를 고전압으로부터 절연하고 고정하기 위하여 사용하는 절연물을 일컬으며, 근래에는 이러한 지지애자에 변류기를 내장한 형태의 것이 개발되어 사용 중에 있다. 그 변류기의 주요부는 성층철심에 권선수가 적은 코일로 감긴 1차 권선부와 권선수가 많은 코일로 감긴 2차 권선부로 이루어지고, 2차 권선부에는 전류계·전력계·계전기 등이 연결되며, 1, 2차 권선부의 전류비는 각기 코일 권선수의 반비와 비슷하다. 1차 권선부의 전류의 정격 값은 수십 A에서 수천 A까지 여러 가지가 있으나, 2차 권선부 전류의 정격값은 대부 분이 5A 또는 1A 이다.

그러나 기존의 변류기가 내장된 지지애자는 1차 권선부가 폐루프의 경로를 따라 전류를 인가받아 자기장을 형성하여, 패러데이의 전자기 유도법칙에 따라 2차 권선부에 유도기전력을 발생시키기 때문에 변류기의 크기가 크고 중량이 무거우며 그에 따라 가격이 고가인 문제점이 있다. 또한 2차 출력이 전류로 발생되기 때문에, 2차 출력으로 작동되는 각종 기기의 콘트롤러에는 전류를 전압으로 변환하기 위한 보조변압기가 사용되어야 하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지지애자에 내장되는 변류기를 개로형으로 설치하여 변류기를 내장한 지지애자를 소형화 및 경량화하고 그에 따라 제품 생산비용을 저감시키는 개로형 변류기가 내장된 지지애자를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 변류기의 2차 출력을 전류가 아닌 전압으로 발생케 함으로써 변류기와 연결되는 각종 기기의 컨트롤러에 별도로 전류를 전압으로 변환하기 위한 보조변압기를 설치할 필요가 없는 개로형 변류기가 내장된 지지애자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 에폭시 수지로 몰딩성형되는 지지애자로서, 하면으로부터 중앙부에 형성된 삽입구와, 일체로 형성된 부스바 또는 통전부를 볼트로 체결하는 복수개의 상부 인서트와, 상기 상부 인서트와 대향되어 배치되어 지지애자를 고정시키는 복수개의 하부 인서트가 구비되는 애자본체와; 금속판재가 적층되어 형성된 코어와, 상기 코어를 일정방향으로 권회하여 설치되는 코일과, 상기 코일에 접속되어 상기 삽입구 외측으로 인출되는 출력선이 구비되어 상기 애자본체의 삽입구에 삽입되는 변류기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 삽입구의 벽면에는 도전성 페인트로 코팅된 차폐층이 형성되고, 상기 변류기는 상기 애자본체의 삽입구에 삽입된 다음에 접착제에 의해 고정되거나, 상기 애자본체의 삽입구는 상기 변류기가 삽입된 채 에폭시 수지로 몰딩하는 것을 특징으로 하며, 상기 금속판재는 규소강판, 아몰퍼스강판, 니켈강판, 페라이트, 사마륨코발트, 알니코 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자는 애자본체의 삽입구에 코일로 권회된 개로형의 코어가 삽입되도록 함으로써 일반 폐로형 변류기와 같이 전류측정을 위해 고압선로를 절단하여 변류기 1차 권선부와 회로를 구성할 필요가 없어 구조가 간단하여 변류기 내장형 지지애자를 더 작고 가볍게 제 작할 수 있기 때문에 이에 따라 제품단가가 저렴해지는 장점을 갖는다.

또한 변류기의 2차 출력이 전류가 아닌 전압으로 발생됨에 따라 변류기의 출력선에 연결되는 여러 전기기기의 컨트롤러에 전류-전압 변환용 보조변압기를 따로 설치할 필요가 없다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자에서 변류기를 접착제로 고정한 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 채 에폭시 수지로 몰딩 성형되는 지지애자 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자는 기본적으로 애자본체(10)와, 변류기(20)로 구성된다.

에폭시 수지(1)로 몰딩성형되는 상기 애자본체(10)에는 하면으로부터 본체 중앙부에 삽입구(11)가 형성되어 있어, 이 삽입구(11)를 통해 이하 기술되는 변류기(20)가 애자본체(10) 내측으로 삽입되는데, 변류기(20)의 형상에 따라 삽입 구(11)의 형상은 사각기둥이나 원기둥 형상으로 형성되어 그 공간에 변류기(20)가 삽입된 후 고정된다.

또한 상기 애자본체(10)의 삽입구(11) 벽면에는 도전성 페인트가 코팅되어 있어, 이러한 코팅막은 애자본체(10) 에폭시 절연물에 가해지는 고전압에 의한 전계를 완화하고 내측에 배치되는 변류기(20)에 인가되는 고전압에 의하여 유도되는 유도전압을 전기적으로 접지시켜 변류기(20) 오차를 감소시키는 차폐층(16) 역할을 하게 된다.

한편으로 상기 애자본체(10)의 삽입구(11)에 변류기(20)가 삽입된 다음으로, 그 변류기(20)를 애자본체(10) 내에 견고히 고정시키기 위해 변류기 고정용 접착제(17)를 사용함으로써 내부에 충전될 에폭시 수지(1)를 절감시킬 수 있고, 지지애자가 큰 하중을 감당해야 하는 경우는 에폭시 수지(1)를 삽입구(11)에 충전하여 변류기(20)를 완전히 애자본체(10) 내에 매립되도록 하거나 애자본체(10)를 변류기(20)가 내장된 채로 몰딩 성형할 수 있다.

상기 애자본체(10)에는 예로써 판 형상과 같이 일체로 형성된 부스바 또는 통전부(12)에 볼트(13)로 체결되는 복수개의 상부 인서트(14)와, 상부 인서트(14)의 반대 방향에 배치되어 지지애자를 고정하는 복수개의 하부 인서트(15)가 형성되어 있어, 애자본체(10)를 특정 위치에 고정시킬 시에 이러한 상하부 인서트(14, 15)에 볼트(13)를 체결한다. 추가적으로 부스바 또는 통전부(12)와 애자본체(10)가 개별적으로 분리되는 구성을 통해, 기존의 부스바 또는 통전부(12)를 애자본체(10)에 매립시키는 번거로움을 회피함으로써 애자본체(10)의 제작 및 설치를 보다 용이하게 할 수 있다.

상기 변류기(20)는 소정크기의 금속판재를 적층하여 형성한 코어(21)와, 코어(21)를 일정방향으로 권회하여 설치되는 코일(22)과, 코일(22)에 전기적으로 접속되어 애자본체(10)의 삽입구(11) 외측으로 인출되는 출력선(23)으로 구성된다.

상기된 부스바 또는 통전부(12)를 통해 흐르는 전류에 의해 자기장이 형성되고 상기 코일(22)의 중심에 금속판재를 얇은 판 형상으로 적층하여 제작된 코어(21)에 코일(22)을 설치하여 유도기전력을 발생시킨다. 이러한 원리를 구체적으로 살펴보면, 부스바 또는 통전부(12)를 통해 전류가 흐르면 앙페르의 오른나사 법칙에 의해 부스바 또는 통전부(12) 주위에 오른나사와 같은 방향으로 동심원 모양의 자계가 발생되며 부스바 또는 통전부(12)에 교류 전류가 흐르는 경우 일정한 주기(예로써 60㎐)로 변화하는 자력선이 발생하여 자기장을 형성한다.(※ 앙페르의 오른나사의 법칙: 전류가 흐르는 도선 둘레에 자침을 놓고 자계의 방향을 조사하면 자계의 방향은 오른 나사가 진행하는 방향을 전류의 방향으로 했을때 나사를 돌리는 방향과 일치한다. 도선 둘레의 어느 점에 있어서의 자계의 세기는 전류에 비례하고, 전류에서 그 점까지의 거리에 반비례한다.) 부스바 또는 통전부(12)와 에폭시수지(1)로 일정한 거리에 있는 코일(22)에는 부스바 또는 통전부(12) 주위에 일정한 주기로 변화되는 자기장에 의해 패러데이의 전자기유도의 법칙에 따라 유도기전력이 발생된다. 유도기전력의 크기는 자기력선속의 시간에 대한 변화량에 비례하는 크기를 갖고 음의 부호를 가지며, 보다 상세하게는 자속의 변화량과 코일의 턴수에 비례하고 시간의 변화에 반비례 하고 자속의 크기는 전류에 비례하며 거리에 반비례한다. 따라서 부스바 또는 통전부(12)에 교류전류가 흐를 때, 거리와 조건이 일정하면 부스바 또는 통전부(12)와 에폭시수지(1)로부터 일정한 거리에 있는 코일(22)에는 부스바 또는 통전부(12)에 흐르는 교류전류의 크기에 비례하는 전압을 얻을 수 있다. 자기장을 이루는 자력선은 자기장차폐를 위한 일부 물질을 제외 하고는 공기를 포함한 모든 물질을 통과하나 물질을 통과할 때 자력선의 크기가 물질의 재질에 따라 감소될 수 있다. 전기의 흐름은 전기회로로 구성되고 자기장을 이루는 자력선의 흐름은 자기회로로 구성되며 구성요소는 전기회로와 대응된다. 자력선의 흐름을 방해하는 정도를 자기저항이라 하고 릴럭턴스라 하며, 자기저항은 거리에 비례하고 투자율과 자성체의 단면적에 반비례한다. 본 발명에 따라 개로형 코어로 이루어진 코일(22)의 경우 코어(21) 및 공기와 에폭시수지(1)로 자기회로가 구성되는데, 자기저항은 개로형 코어(21)와 에폭시수지, 공기로 이루어져 자속선의 완주거리는 길어지나 투자율이 전기 규소강판보다 공기 또는 절연물(에폭시수지)인 비자성체가 약 120∼200배 정도 적어 자기저항의 크기는 차이가 있으나 공기와 에폭시수지로도 자기회로의 구성에는 문제가 없다. 변압기나 기존 변류기는 폐로형 코아로 이루어지고 발생된 자력선은 코어만을 따라 흐르므로 외부자계의 영향이 별로 없으나 개로형 변류기는 개로형 코어를 사용하여 발생된 자계가 에폭시 수지를 통해 형성되므로 외부자계의 영향으로 코일에 유도되는 전압의 변화가 있을 수 있지만 외부자계의 영향을 받지 않도록 코일을 차폐 시키고 외부자계로부터 영향을 받지 않는 일정한 거리를 유지하도록 기기를 설계하는 등의 방법으로 구성하여 부스바 또는 통전부(12)에 교류 전류가 흐르면 전자유도의 법칙에 따라 개로형 변류기 코일에는 부스바 또는 통전부(12)에 흐르는 교류 전류에 비례한 유도전압이 발생된다. 코어(21)로 사용되는 자성체의 재료로는 규소강판, 아몰퍼스강판, 니켈강판, 페라이트, 사마륨코발트, 알니코 등이 사용될 수도 있다.

상기 코일(22)은 코어(21)를 일정방향으로 권회하여 설치되어 기존 변류기의 2차 권선부로 작용하게 되고, 이러한 코일(22)에는 출력선(23)이 전기적으로 접속되어 애자본체(10) 외측으로 인출되고 변류기(20)를 통해 발생되는 출력 전압은 각종 전기기기의 콘트롤러를 제어하는 전류 신호원을 제공하는 기능을 수행하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자는 기존의 폐로형 변류기와 같이 전류측정을 위해 고압선로를 절단하여 변류기의 1차 권선부와 폐회로를 구성할 필요가 없기 때문에 그 구조가 간단하므로 제품의 소형화 및 경량화가 가능하며 제작 비용이 절감되는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 지지애자에서 변류기를 접착제로 고정한 상태를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 개로형 변류기가 내장된 채 에폭시 수지로 몰딩 성형되는 지지애자 상태를 도시한 단면도.

Claims (5)

1. 에폭시 수지(1)로 몰딩성형되는 지지애자에 있어서,

   하면으로부터 중앙부에 형성된 삽입구(11)와, 일체로 형성된 부스바 또는 통전부(12)를 볼트(13)로 체결하는 복수개의 상부 인서트(14)와, 상기 상부 인서트(14)와 대향되어 배치되는 복수개의 하부 인서트(15)가 구비되는 애자본체(10)와;

   규소강판, 아몰퍼스강판, 니켈강판, 페라이트, 사마륨코발트, 알니코 중 어느 하나로 형성된 금속판재가 적층되어 형성된 코어(21)와, 상기 코어(21)를 일정방향으로 권회하여 설치되는 코일(22)과, 상기 코일(22)에 접속되어 상기 삽입구(11) 외측으로 인출되는 출력선(23)이 구비되어 상기 애자본체(10)의 삽입구(11)에 삽입되는 변류기(20);로 구성되는 것을 특징으로 하는 개로형 변류기가 내장된 지지애자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 애자본체(10)의 삽입구(11)의 벽면에는 도전성 페인트로 코팅된 차폐층(16)이 형성되는 것을 특징으로 하는 개로형 변류기가 내장된 지지애자.
3. 삭제
4. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 변류기(20)는 상기 애자본체(10)의 삽입구(11)에 삽입된 다음에 접착제(17)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 개로형 변류기가 내장된 지지애자.
5. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 애자본체(10)는 상기 변류기(20)가 내장된 채로 몰딩 성형된 것을 특징으로 하는 개로형 변류기가 내장된 지지애자.

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