KR100880057B1 - 전압 출력 브랜치 및 디렉트 액세스 포인트를 구비하는착탈형 전기 커넥터 부품 - Google Patents

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Abstract

절연 하우징과 이 절연 하우징 내에 배치되는 전류 전달 부재 및 상기 절연 하우징 내에 배치되는 전압 제어장치를 포함하는 착탈형 전기 커넥터 부품을 제공한다. 상기 절연 하우징은 중앙 섹션, 이 중앙 섹션으로부터 제1방향으로 연장되는 제1삽입단, 상기 중앙 섹션으로부터 상기 제1방향 반대편의 제2방향으로 연장되는 제2삽입단, 및 상기 제1삽입단 및 제2삽입단 사이에서 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 제3섹션을 구비한다. 상기 전류 전달 부재는 상기 제1삽입단, 중앙 섹션 및 제2삽입단을 통해 연장된다. 상기 전압 제어장치는 절연 하우징의 제3섹션 내에 배치되며, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결된다.

Description

전압 출력 브랜치 및 디렉트 액세스 포인트를 구비하는 착탈형 전기 커넥터 부품{SEPARABLE ELECTRICAL CONNECTOR COMPONENT HAVING A VOLTAGE OUTPUT BRANCH AND A DIRECT ACCESS POINT}
도 1은 종래의 배전 케이블 커넥션을 전개하여 도시한 부분 단면도로서, 부싱 장치, T형 엘보 커넥터, 로드브레이크 저감 탭 플러그 및 접지 엘보 커넥터의 연결을 보이고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 착탈형 전기 커넥터 부품의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 착탈형 전기 커넥터 부품의 측면도이다.
도 4는 전압 센싱장치 형태의 본 발명에 따른 착탈형 전기 커넥터 부품의 단면도이다.
도 5는 전압 차단장치 형태의 본 발명에 따른 착탈형 전기 커넥터 부품의 단면도이다.
본 발명은 2005년 12월 21일자로 출원된 미국 가출원 제60/752,644호에 대하여 우선권을 주장한다.
본 발명은 전기적 케이블 커넥터에 관한 것으로, 상세하게는 전압 차단이나 간접적 전압 센싱 등과 같은 보조적인 액세스가 가능하면서, 직접적인 전압 테스트 또는 접지를 위한 사용자 인터페이스를 그대로 유지하며, 표준 커플링 또는 인터페이스 구조를 구비하여 현장에 설치된 전기적 케이블 커넥터에 착탈 방식으로 연결 가능한 전기적 커넥터 부품에 관한 것이다.
케이블과 변압기(transformer) 사이 등의 중전압 지하 배전 시스템에서의 연결은 일반적으로, 로드브레이크(loadbreak) 커넥터 및 데드브레이크(deadbreak) 커넥터와 같이, 특수하게 설계된 착탈형 암수 전기 커넥터를 사용하여 달성된다. 15, 25 및 35 kV 시스템과 관련하여 사용되는 케이블 커넥터들은 일반적으로, 전력 케이블 엘보 커넥터(elbow connector) 및 부싱 인서트(bushing insert)를 포함한다. 엘보 커넥터는 전력 케이블을 수용하도록 형성되는 일 단부 및 부싱 인서트의 삽입단을 수용하기 위한 다른 일 단부를 구비한다. 엘보 커넥터로부터 외부로 연장되는 부싱 인서트의 반대편 단부는, 예를 들어, 변압기의 부싱 웰(bushing well)에 수용될 수있을 것이다.
엘보 커넥터들은 통상적으로 반도체층과 절연층으로 둘러싸인 전도체를 포함하며, 모두 반도체 차폐부에 싸여있다. 부싱 인서트를 수용하도록 형성되는 엘보 커넥터의 단부는 일반적으로 원뿔형으로 테이퍼가공된 내표면을 구비하며, 이 내표면은 부싱 인서트의 삽입단에 형성되는 원뿔형으로 테이퍼가공된 외표면과 맞물린다. 부싱 인서트와 연결되면, 엘보 커넥터 내에 싸여있는 전도체는 부싱 인서트 내에 싸여있는 전도체와 기계적 및 전기적으로 접촉하게 된다. 엘보 커넥터는, 부싱 인서트에 성형된 플랜지와의 간섭 결합(interference fit)을 제공하도록, 부싱 인서트의 삽입단을 수용하는 단부에 커프(cuff)를 더 포함할 수도 있다. 엘보 커넥터의 커프와 부싱 인서트 사이의 간섭 결합은 이 부품들 사이에서 수분과 먼지에 대한 밀봉(seal)을 제공한다.
업무상 지하 배전 시스템을 모니터링하고 제어해야 하는 배전 서비스 제공자는 서비스 제공과 수리를 용이하게 하기 위하여 종종 케이블과 커넥터에 접근할 필요가 있다. 지하 케이블 시스템을 다룰 때 요구되는 첫 번째 단계 중 하나는 회로가 전원 차단되었는지를 확인하는 것이다. 이 과정은 커넥터 내부의 전도체에 접속하여 직접적 테스트 프로브(direct test probe)로 전압을 테스트함으로써 수행된다. 그 다음, 전도체는, 케이블 시스템에 우연히 전원이 인가되었을 때, 부상을 방지하기 위하여 양 단부에서 접지된다. 마지막으로,케이블과 해당 부싱 사이의 시각적인 차단을 얻기 위해, 케이블이 스위치 또는 변압기 부싱으로부터 제거된다.
전술한 전압 테스트와 접지 과정을 수행하기 위해, 직접적인 동작 인터페이스가 커넥터 시스템에 구비되어 전도체에 직접적인 액세스를 가능케 한다. 이러한 인터페이스는 통상적으로, 미국특허 제4,799,895호에 기재되어 있는 바와 같이, T형 엘보 커넥터에 삽입되는 일 단부 및, T형 엘보 커넥터에 부착되는 케이블에 직접적 액세스 포인트를 제공하는, 반대편 개방 단부를 구비하는 로드브레이크 저감 탭 플러그(loadbreak reducing tap plug)의 형태이다. 케이블 시스템에 전원이 공급되면, 로드브레이크 저감 탭 플러그의 개방 단부는 절연 캡으로 커버된다. 상기 개방 단부가 커버되지 않을 때는 직접적 테스트 프로브가 개방 단부에 삽입되어 시스템의 전압을 측정하고, 그 다음 접지 엘보 커넥터가 시스템을 접지시키기 위하여 개방 단부에 결합될 수 있다.
또한, 케이블 시스템에서 전원을 차단하지 않은 채로 보조 기능을 수행하는 것이 종종 바람직하다. 그러한 보조 기능들에는 회로 제어를 위한 능동적 전압 센싱 및 낙뢰 보호를 위한 뇌전압 차단 등이 포함된다. 이러한 기능들을 수행하는 종래의 장치들은 전형적으로 기존의 커넥터의 액세스 포인트 속에 삽입가능한 착탈형 커넥터 부품으로 구성된다. 예를 들어, Elastimold K650BIP 장치와 같은 기존의 전압 센싱 장치는, 기본 절연 플러그 내에 캡슐화되어 있는 저항 또는 커패시터 분배 회로(divider network)를 이용한다. 이와 같이 종래의 장치들은, 커넥터를 분리시키지 않은 상태에서 전도체로의 직접적인 액세스를 방지하도록, 액세스 포인트를 '단절'시키거나 막는다.
따라서, 접속(tapping), 직접적 전압 테스트, 접지 등을 위한 직접적 사용자 액세스 뿐만 아니라, 케이블 시스템으로의 보조 액세스 또한 허용하는, 단일의 커넥터 부품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 절연 하우징과 이 절연 하우징 내에 배치되는 전류 전달 부재를 포함하는 착탈형 전기 커넥터 부품을 제공한다. 상기 절연 하우징은 중앙 섹션, 이 중앙 섹션으로부터 제1방향으로 연장되는 제1삽입단, 상기 중앙 섹션으로부터 상기 제1방향 반대편의 제2방향으로 연장되는 제2삽입단, 및 상기 제1삽입단 및 제2삽입단 사이에서 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 제3섹션을 구비한다. 상기 전류 전달 부재는 상기 제1삽입단, 중앙 섹션, 제2삽입단을 통해 연장된다. 상기 제3섹션은 전압 제어장치를 수용하기 위한 웰(well)을 구비하도록 형성된다. 상기 전압 제어장치는 절연 하우징의 제3섹션 내에 배치되며, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결된다.
바람직한 실시예에서, 상기 중앙 섹션은 상기 절연 하우징의 방사상으로 확장된 부분이고, 상기 제1삽입단 및 제2삽입단은 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 상기 절연 하우징의 원뿔형으로 테이퍼가공된 부분들로서, 각각 대응하는 커넥터에 간섭 결합 삽입이 가능하도록 형성된다. 상기 전류 전달 부재는 제1섹션과 튜브형의 제2섹션을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1섹션은 제1삽입단 내에 연장되어 나사형성 단부(threaded end))에서 끝난다. 상기 제2섹션은 제2삽입단 내에 연장되며, 전도성 프로브(conductive probe)를 수용하기 위한 중앙 구멍(central bore)을 구비한다.
상기 커넥터 부품은 전압 테스트 장치의 형태를 취할 수 있으며, 여기서 전압 제어장치는 제3섹션 내에 배치되는 용량성 부품(capacitive element)이다. 상기 용량성 부품은, 정전용량적으로 전류 전달 부재의 전압을 감지하기 위해 전류 전달 부재와 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에서, 상기 커넥터 부품은 전압 차단장치의 형태를 취할 수 있으며, 여기서 전압 제어장치는 제3섹션에 내에 배치되는 뇌전압 차단기(voltage surge arrestor)이다. 상기 뇌전압 차단기는, 전류 전달 부재에서 뇌전압을 차단하기 위하여, 전류 전달 부재와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 실시예, 목적, 특징 및 장점 뿐만 아니라, 전기 커넥터 부품의 바람직한 형태가, 첨부도면을 참조하여 설명되는 예시적인 실시예들에 관한 뒤따르는 상세한 설명에서 더욱 명확해질 것이다.
도 1을 참조하면, 중전압 배전 케이블(10) 및 변압기와 같은 배전 장치(12) 간의 종래기술에 따른 연결이 도시되어 있다. 부싱 장치(apparatus bushing) 또는 단자(14: terminal)가, T형 엘보 커넥터(16)를 경유하는 중전압 배전 케이블(10)과의 연결을 위하여, 배전 장치(12)의 일측 표면에 제공된다.
전력 케이블용 T형 엘보 커넥터(16)는 상기 부싱 장치(14)를 수용하도록 형성되는 제1단부(18)와, 부싱 탭 플러그(22:bushing tab plug)을 수용하도록 형성되는 상기 제1단부 반대편의 제2단부(20), 및 T형 엘보 커넥터 하부에 배전 케이블(10)을 수용하도록 형성되는 제3단부(24)를 포함한다. 서로 반대방향의 제1단부(18) 및 제2단부(20)는 각각 대응하는 부싱 장치(14, 22)을 밀봉하기 위해 자체의 개방된 수용 단부를 둘러싸는 플랜지(flange) 또는 엘보 커프(elbow cuff)를 포함한다.
상기 T형 엘보 커넥터(16)의 제2단부(20)에 장착되는 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)는 배전 케이블(10)과 부싱 장치(14) 사이에 전기적 연결을 제공함과 동시에 상기 배전 케이블로의 직접적 액세스 포인트를 제공한다. 상기 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)는 또한 인터페이스 부싱(interface bushing) 또는 부싱 인서트(bushing insert)로도 명명되며, 나머지 부분보다 더 큰 치수를 갖는 중앙 섹션(26)을 포함한다. 상기 중앙섹션(26)으로부터 일방향으로 연장되는 부분은 전력 케이블용 T형 엘보 커넥터(16)에 삽입되는 원뿔형으로 테이퍼가공된 제1섹션(28)이다. 상기 중앙섹션(26)으로부터 반대 방향으로 연장되는 부분은, 배전 케이블(10)의 연결 해제시나 접지시에 엘보 커넥터(32: elbow connector) 또는 접지 엘보 (미도시: grounding elbow)에 삽입되도록 형성되는, 원뿔형으로 테이퍼가공된 제2섹션(30)이다. 보통의 동작 조건에서는, 절연 캡(미도시)이 상기 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 제2섹션(30)을 덮는다.
본 발명에서 참조하는 미국특허 제4,202,591호 및 제4,799,895호의 명세서에 기재된 바와 같이, 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)는 상기 배전 케이블(10)과 부싱 장치(14) 간의 전기적 연결을 위하여 전류 전달 부재(34)를 더 포함한다. 상기 전류 전달 부재(34)는, 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 원뿔형 제1섹션(28) 내에서 연장되며 배전 케이블(10)의 종단부(38)와 기계적 및 전기적으로 맞물리는 제1섹션(36)을 포함한다. 상기 전류 전달 부재(34)의 제1섹션(36)은, 부싱 장치(14)의 대응하는 나사 구멍(42: threaded hole)에 체결되도록 형성되는, 나사형성 단부(40)에서 끝난다. 전류 전달 부재(34)의 나사형성 단부형 제1섹션(36)을 구비하는 상기 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 원뿔형으로 테이퍼가공된 제1섹션(28)은 600A 데드브레이크 인터페이스(deadbreak interface)로 알려져 있다.
상기 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 전류 전달 부재(34)는, 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 원뿔형 제2섹션(30) 내에서 연장되며 배전 케이블(10)에 직접적 액세스 포인트를 제공하도록 형성되는,제2섹션(44)을 더 포함한다. 상기 전류 전달 부재(34)의 제2섹션(44)은 튜브형 구조이며, 엘보 커넥터(32)의 프로브(46), 접지 엘보(미도시)의 프로브, 또는 직접적 전압 테스트 프로브(미도시)를 수용하도록 형성된다. 전류 전달 부재(34)의 튜브형 제2섹션(44)을 구비하는 상기 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 원뿔형으로 테이퍼가공된 제2섹션(30)은 200A 로드브레이크 인터페이스로 알려져 있다.
도 1에 도시된 상기 엘보 커넥터(32)는 T형 엘보 커넥터(16)로부터 200A 전류에 접속하기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 접지 엘보(미도시)가 연결 해제나 접지를 위하여 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)의 200A 로드브레이크 인터페이스에 연결될 수도 있다.
상기 엘보 커넥터(32)의 프로브(46)는 엘보 커넥터의 부싱 수용단(48)의 중앙 개구부 내에 위치하게 된다. 상기 프로브(46)는 연결 부품(52)을 통해 탭 케이블(50)과 전기적으로 연결된다. 상기 엘보 커넥터(32)는 전압 센싱, 뇌전압 차단 등을 위한 보조 액세스 포인트(54)를 포함할 수도 있다. 도 1에는 엘보 커넥터(32)의 절연 하우징 내에 제공되며, 전압 테스트를 위하여 연결 부품(52)과 용량성 결합(capacitive coupling)을 형성하는 전도성 부재(56)가 도시되어 있다. 엘보 커넥터(32)의 절연 캡(58)을 제거함으로써 전도성 부재(56)로의 액세스가 이루어진다.
지금부터, 도 2 및 3을 참조하면, 본 발명은, 배전 케이블(10)에 직접적 액세스 포인트를 유지하면서도, 실제 전압 감지 및 뇌전압 차단 등의 보조 기능을 수행하기 위해 부가적인 커넥터 부품을 부착할 필요를 제거하는, 착탈형 커넥터 부품이다. 특히, 바람직한 실시예에서 본 발명은, 어떠한 개선 없이도 배전 케이블에 안전한 액세스 포인트를 제공할 수 있도록, 도 1에 도시한 바와 같은 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)을 대치하는, 수정된 로드브레이크 저감 탭 플러그(60)의 형태를 취한다.
따라서, 본 발명의 커넥터 부품(60)은 사이즈나 형상이 도 1에 도시한 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)과 유사하게 만들어지며, 실제 적용시 일 단부에서 기존의 T형 엘보 커넥터에 연결되도록 하고, 반대편 단부에서 종래의 엘보 커넥터, 접지 엘보, 절연 캡 또는 테스트 캡에 연결되도록 만드는, 표준 인터페이스들을 갖도록 제공된다. 구체적으로, 상기 커넥터 부품(60)은 전도성 차폐부(66) 내에 둘러싸인 확장된 중앙 섹션(64)을 구비하는 성형된 절연 하우징(62)을 포함한다. 상기 커넥터 부품(60)은 또한 원뿔형으로 테이퍼가공된 제1섹션(68)을 구비하며, 제1섹션은 종래의 전력 케이블용 T형 엘보 커넥터(16)에 삽입될 수 있다. 상기 중앙 섹션(64)의 반대 방향으로 연장된 부분은, 배전 케이블(10)의 연결 해제시나 접지시 종래의 엘보 커넥터(32) 또는 접지 엘보에 삽입될 수 있도록 형성되는, 원뿔형으로 테이퍼가공된 제2섹션(70)이다. 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그와 마찬가지로, 본 발명의 커넥터 부품(60)의 원뿔형 제1섹션 및 제2섹션(68, 70)은 각각 대응하는 커넥터 내에 간섭 결합될 수 있는 사이즈와 형상을 갖도록 형성된다.
상기 커넥터 부품(60)은 상기 제1섹션(68), 중앙 섹션(64) 및 제2섹션(70)의 내부 중앙에 배치되는 전류 전달 부재 또는 버스 바(bus bar)(72)를 더 포함한다. 또한 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)와 마찬가지로, 상기 전류 전달 부재(72)는, 커넥터 부품(60)의 원뿔형 제1섹션(68) 내에서 연장되며 배전 케이블(10)의 종단부(38)와 기계적 및 전기적으로 맞물리는 제1섹션(74)을 포함한다. 상기 전류 전달 부재(72)의 제1섹션(74)은, 종래의 부싱 장치(14)의 대응하는 나사 구멍(42)에 체결되도록 형성되는, 나사형성 단부(76)에서 끝난다.
상기 커넥터 부품(60)의 전류 전달 부재(72)는 배전 케이블(10)에 직접적 액세스 포인트를 제공하도록 형성되는 제2섹션(78)을 포함한다. 역시 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)와 마찬가지로, 상기 전류 전달 부재(72)의 제2섹션(78)은, 200A 인터페이스의 전형적인 핀 및 소켓 결합을 제공하도록 하는, 튜브형 구조이다. 구체적으로 상기 제2섹션(78)은 그 내부에 예를 들어 직접적 전압 테스트 프로브와 종래의 엘보 커넥터(32)의 프로브(46)를 선택적으로 수용하기에 적합하도록 형성되는 중앙 구멍(77)을 포함한다. 상기 제1섹션(74)과 제2섹션(78)은 종래 방식에서와 같이 결합되어, 둘 간의 결합부위(79:junction)에 기계적 전기적 연결이 제공되도록 한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 커넥터 부품(60)은 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그(22)와 유사하다. 그러나, 본 발명의 커넥터 부품(60)은, 전압 출력 브랜치로 명명되며, 제1섹션 및 제2섹션(68, 70) 사이의 중앙 섹션(64)으로부터 외부로 연장되는, 제3섹션(80)을 더 포함한다. 특히, 커넥터 부품(60)을 형성하는 절연 하우징(62)은 일반적으로, 중앙 섹션(64)으로부터 서로 반대방향으로 연장되는, 제1섹션 및 제2섹션(68, 70) 및, T자 형상의 절연 하우징의 하부 다리를 형성하도록 중앙 섹션으로부터 제1섹션 및 제2섹션에 수직으로 연장되는, 제3섹션(80)을 구비하는 T자 형상으로 형성된다. 따라서, 일반적인 명칭으로, 본 발명의 커넥터 부품(60)은, 600A 데드브레이크 인터페이스를 200A 로드브레이크 인터페이스에 연결하는 버스(bus)와, 상기 버스와의 전기적 연결을 제공하기 위한 제3인터페이스로 구성된다.
상기 제3섹션(80)은 절연 하우징(62)의 중앙 섹션(64)을 따라 중심에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 제3섹션(80)의 중심선(82)은 전류 전달 부재(72)의 제1섹션 및 제2섹션(74, 78) 사이의 결합부위(79)를 가로지르는 것이 바람직하다. 나아가, 중앙 섹션(64)과 전체 제3섹션(80)은 전도성 차폐부(66) 내에 둘러싸이는 것이 바람직하다.
상기 제3섹션(80)은, 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 전압 제어장치(83)를 교체가능하게 수용하도록 형성되는, 전압 제어장치용 웰(81: well)을 갖도록 형성된다. 상기 웰(81)은 제3섹션의 중심선(82)과 동축상으로 절연 하우징(62) 내에 형성되는 구멍 또는 홈(recess)인 것이 바람직하며, 후술하는 바와 같이, 전압 제어장치(83)를 수용하기에 충분한 직경과 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 전기 전도성 결합부(electrically conductive fitting)(87)가 상기 웰의 바닥(85)에 고정된다. 상기 웰의 전도성 결합부(87)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 도시된 바에 따르면 상기 전도성 결합부(87)는 제1섹션 및 제2섹션(74, 78)의 결합부위(79)에서 전류 전달 부재(72)를 방사상으로 둘러싸는 환형 결합부이다. 상기 웰의 전도성 결합부(87)는 전류 전달 부재(72)와 전기적으로 접촉하며, 전압 제어장치의 전기적 단자(electical end terminal)를 수용하기에 적합하도록 형성되는 소켓(89)을 더 포함한다. 상기 소켓(89)은 전압 제어장치의 단자와 상호보완적인 기계적 및 전기적 결합을 위해 내부에 나사가 형성되는 것이 바람직하다.
지금부터, 도 4 및 5를 참조하면, 내부에 웰(81)과 전도성 결합부(87)가 제공되는 본 발명에 따른 커넥터 부품(60)의 제3섹션(80)은, 종래의 로드브레이크 저감 탭 플러그로는 가능하지 않았던 부가적인 기능을 커넥터에 제공한다. 특히 커넥터 부품(60)의 제3섹션(80)은, 커넥터에 부가적인 기능을 제공하기 위해, 그 내부에 배치되는 전압 제어장치(83)를 수용하기 적합하도록 형성된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 커넥터 부품(60a)은 전압 감지장치로 설계되어 있다. 여기서, 웰(81)에 제공되는 전압 제어장치(83)는 절연 하우징(62)의 제3섹션(80)에 캡슐화되는 용량성 부품(84)이다.
상기 용량성 부품(84)은 모듈 형태로 제공될 수 있고, 절연 하우징(62)의 성형 후에 제3섹션(80)의 웰(81)로 압입될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 용량성 부품(84)이 이후에 다른 전압 제어장치(83)로 교체될 수 있다. 선택적으로, 용량성 부품(84)은 절연 하우징(62)의 성형 중에 제3섹션(80)의 웰(81) 내부에 성형될 수도 있다. 이러한 방식으로, 상기 용량성 부품(84)이 상기 절연 하우징(62)과 일체적으로 형성될 수 있다.
양 실시예에서, 상기 용량성 부품(84)은, 전도성 결합부(87)를 통해 일측에서 전류 전달 부재(72)와 전기적으로 연결되며, 타측에 전압 모니터링 출력 커넥터(86: voltage monitoring output connector)를 갖도록 제공된다. 전술한 바와 같이, 예를 들어 용량성 부품의 단부에 제공되는 나사형성 단자(88)에 의해, 용량성 부품(84)과 전도성 결합부(87) 사이의 기계적 및 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 선택적으로, 전도성 결합부(87)를 이용하지 않고, 상기 용량성 부품의 나사형성 단자(88)가 전류 전달 부재(72)와 직접적인 전기적 접촉상태에 놓일 수도 있다.
반대편에 있는, 전압 모니터링 출력 커넥터(86)는, 회로 제어를 위한 시스템의 전압을 모니터링하기 위하여 전압 센싱 장치와 연결되도록 형성된다. 전압 모니터링 출력 커넥터(86)는 전압 센싱 장치의 대응하는 커넥터와 맞물리기 적합하도록 형성되는 저전압 커넥터일 수도 있고, 혹은 전압 모니터링 출력 커넥터(86)는 단순히 전압 센싱 장치와의 견고한 와이어 연결에 적합하도록 형성되는 느슨한 와이어 형태일 수도 있다.
상기 용량성 부품(84)은, 절연 하우징의 제3섹션(80)의 웰(81)에 삽입되는, 교체 가능한 카트리지 형태이거나 플러그-인 타입 어셈블리일 수 있다. 정확한 전압 모니터링이 가능하도록 적당한 정전 용량(capacitance), 임피던스 및 저항을 갖는 다양한 세라믹 커패시터가 상용화되어 있다. 이러한 장치들은 또한, 증폭이나 노이즈 저감과 같은 신호 조절(conditioning)을 위한 능동 및 수동 회로 부품들을 포함할 수 있으며, 미리 설정된 전압 레벨에서 다른 장치들을 제어하기 위한 부가적인 접촉점을 또한 포함할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 상기 용량성 부품(84)은 선택적으로, 서로 간의 용량성 결합을 형성하기 위해 상기 절연 하우징(62)의 제3섹션(80) 내에서 서로 직접적으로 근접하게 성형되는 두 개의 전극(90) 형태를 취할 수도 있다.
상기 용량성 부품(84)의 출력은 전압 분배 네트워크(voltage divider network)를 구축하기 위하여 (내부적 또는 외부적으로) 임피던스 부품(92)에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 임피던스 부품(92)은 저항이나 커패시터와 같은 수동 소자가 될 수도 있고, 출력 신호 조절를 위하여 집적 회로나 증폭기와 같은 능동 소자의 형태를 취할 수도 있다. 어느 경우던지, 임피던스 부품은 원하는 출력/입력 비를 조정하도록 설정되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 이러한 전압 센싱 기능을 수행하는 종래의 장치들은 전형적으로, 200A 로드브레이크 저감 탭 플러그에 반대되는, 600A T형 엘보 커넥터에 제공된다. 전압 센싱은 또한 종래의 200A 엘보 커넥터(32)를 200A 로드브레이크 저감 탭 플러그에 연결함으로써 달성될 수 있다. 그러나 본 발명의 커넥터 부품(60a)은, 유틸리티 시스템의 동작을 용이하게 하고 작동 불능 시간(outage time)을 감소시키기 위하여, 로드브레이크 탭을 포함한다.
그 결과, 전압 감지 장치의 형태의 전기 커넥터 부품(60a)은 전력 시스템의 전압에 비례하는 아날로그 전압 출력을 제공한다. 다른 전압 감지 장치들은 대응하는 커넥터의 접속을 끊어 전도성 시스템으로의 액세스를 차단하는 반면, 본 발명의 커넥터 부품은 접속(tap), 직접적 전압 테스트 또는 접지 포인트를 가능케 하는 로드브레이크 동작 인터페이스를 제공한다.
도 5를 참조하면, 뇌전압 차단장치의 형태인, 또 다른 전기 커넥터 부품(60b)이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 상기 커넥터 부품(60b)은 크기나 형태에 있어서 도 4의 커넥터 부품(60a)과 동일하다. 따라서, 상기 커넥터 부품들은 상호 교체 가능하다. 그러나, 본 실시예에서 제3섹션(83)에 캡슐화되어 있는 전압 제어장치(83)는 뇌전압 차단기(94)이다.
구체적으로, 도 5의 커넥터 부품(60b)은 또한, 확장된 중앙 섹션(64), 종래의 전력 케이블용 T형 엘보 커넥터에 삽입되도록 형성되는 원뿔형으로 테이퍼가공된 제1섹션(68), 및 제1섹션의 반대쪽에 위치하며 종래의 엘보 커넥터(32)에 삽입되도록 형성되는 원뿔형으로 테이퍼가공된 제2섹션(70)을 구비하는 성형된 절연 하우징(62)을 포함한다. 상기 커넥터 부품(60b)은 제1섹션(68), 중앙 섹션(64) 및 제2섹션(70)의 내부 중앙에 배치되는 전류 전달 부재(72)를 더 포함한다.
상기 전류 전달 부재(72)는, 커넥터 부품(60b)의 원뿔형 제1섹션(68) 내부에 연장되어, 종래의 부싱 장치(14)의 대응하는 나사 구멍(42) 뿐만 아니라 배전 케이블(10)의 종단부(38)와 기계적 및 전기적으로 맞물리는, 나사형성 단부(76)에서 끝나는 제1섹션(74)을 포함한다. 상기 전류 전달 부재(72)의 제2섹션(78)은 종래의 엘보 커넥터(32)의 프로브(46)를 수용하기에 적합하도록 형성되는 전형적인 핀 및 소켓 결합 구조를 제공하기 위한 튜브형 구조이다.
본 발명의 커넥터 부품(60b)은 또한 제1섹션 및 제2섹션(68, 70) 사이의 중앙 섹션(64)으로부터 외부로 연장되는 제3섹션(80) 및 이 제3섹션 내부에 형성되는 웰(81)을 더 포함한다. 그러나, 이 경우, 뇌전압 차단기(94)는 T자 형상의 절연 하우징(62)의 제3섹션(80)의 상기 웰(81) 내부에 배치된다. 뇌전압 차단기(94)와 전류 전달 부재(72) 간의 전기적 접촉은 또한, 상기 웰(81) 바닥면의 전도성 결합부(87) 및 뇌전압 차단기(94) 단부에 배치되는 나사형성 단자(88)를 통해, 달성된다.
상기 뇌전압 차단기(94)는 버스(72)와 접지 사이에 배치되는 산화아연 차단기 블럭 적층체(zinc-oxide arrester block stack)인 것이 바람직하다. 이 경우, 접지 리드(96)는 뇌전압 차단기의 출력 단자(98)에 부착되는 것이 바람직하다. 커넥터 부품(60b)의 전압 수준이 차단기 등급을 결정할 것이다. 즉, 커넥터 부품(60b)은 다양한 등급을 위한 소정 길이 범위의 산화아연 차단기 블럭 적층체를 수용할 수 있다. 이러한 타입의 뇌전압 차단기는 미국특허 제4,161,012호에 기재되어 있으며, 그 명세서는 본 발명에 참고용으로 통합된다.
그 결과, 도 5에 도시된 커넥터 부품(60b)은, 직접적 테스트 및 접지를 위한 조건을 유지하는 가운데, 매개 장치 없이 600A 착탈형 커넥터를 구비하는 중전압 유틸리티 시스템에 비노출형 뇌전압 차단기(deadfront arrester)를 제공한다. 전술한 바와 같이, 뇌전압 차단은 전통적으로, 600A 시스템에 낙뢰 보호를 제공하기 위하여, 엘보 뇌전압 차단기와 함께 사용되는 로드브레이크 저감 탭 플러그의 조립체를 통해 달성된다.
본 발명은 이러한 기능을 단일의 통합 유니트로 수행한다. 본 발명의 이점은 다음과 같다. 뇌전압 차단을 위한 부품이 감소되고, 테스트 및 접지 과정 도중에 낙뢰 보호를 유지하며, 뇌전압 차단기를 제거하지 않고 200A 접속을 허용한다.
본 발명의 커넥터 부품(60)은 다양한 형태를 취할 수 있으며, 다양한 전기적 등급의 커넥터에 연결하기에 적합하도록 형성될 수 있다. 특히, 다른 다양한 전압 제어장치(83)가 절연 하우징(62)의 제3섹션(80)의 웰(81) 내부에서 교체될 수 있다는 것이 명백하다. 예를 들어, 일단 상기 커넥터 부품(60)이 현장에 설치되면, 절연 하우징(62)의 제3섹션(80)에 조립된 전압 제어장치(83)가 제거되고 요구되는 용도에 따라 다른 전압 제어장치로 교체될 수 있다.
또한, 전술한 커넥터 부품(60)은 중전압 연결을 위해, 일측의 600A 부싱 인터페이스(15kV/25kV 또는 35kV) 및 다른 일측의 200A 로드브레이크 인터페이스(15kV, 25kV 또는 35kV)를 구비한다. 그러나, 개별적인 용도에 따라, 어느 쪽이든 부싱, 부싱 웰, 엘보 또는 부싱 인터페이스, 로드브레이크 또는 데드브레이크가 조립될 수 있다.
비록 본 발명의 예시적인 실시예들이 첨부도면을 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 그러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 또는 범위 내에서 다양한 변경 및 개량이 당업자에 의해 이루어질 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. 중앙 섹션,
    상기 중앙 섹션으로부터 제1방향으로 연장되는 제1삽입단,
    상기 중앙 섹션으로부터 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 연장되는 제2삽입단, 및
    상기 제1삽입단 및 제2삽입단 사이의 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되며, 전압 제어장치를 수용하기 위하여 내부에 형성되는 웰을 구비하는 제3섹션을 구비하는 절연 하우징;
    상기 절연 하우징 내에 배치되며, 상기 제1삽입단과 상기 중앙 섹션 및 상기 제2삽입단을 통해 연장되고, 상기 웰과 연결되는 전류 전달 부재; 및
    상기 절연 하우징의 제3섹션의 상기 웰 내부에 수용되고, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되며, 상기 전류 전달 부재에서의 뇌전압을 차단하기 위한 뇌전압 차단기 또는 상기 전류 전달 부재에서의 전압을 감지하기 위한 전압 감지장치 중 하나를 포함하는 전압 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웰의 바닥에 배치되며, 상기 전류 전달 부재 및 상기 전압 제어장치와 전기적으로 연결되는 전도성 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 결합부는, 상기 전압 제어장치의 단자와의 전기적 및 기계적 결합을 위한 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소켓은, 상기 전압 제어장치의 나사형성 단자와의 결합을 위해, 내부에 나사가 형성되는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 섹션은 상기 절연 하우징의 방사상으로 확장된 부분이고,
    상기 제1삽입단 및 제2삽입단은 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 상기 절연 하우징의 원뿔형으로 테이퍼가공된 부분들로서, 각각 대응하는 커넥터에 간섭 결합 삽입이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 전달 부재는 제1섹션과, 상기 제1섹션 반대편의 튜브형 제2섹션을 포함하며,
    상기 제1섹션은 상기 제1삽입단 내에서 연장되어 나사형성 단부에서 끝나고,
    상기 제2섹션은 상기 제2삽입단 내에서 연장되며, 전도성 프로브를 수용하기 위한 중앙 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 제어장치는 상기 절연 하우징의 제3섹션의 상기 웰 내부에 교체가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전압 감지장치는, 상기 전류 전달 부재에서 정전용량적으로 전압을 감지하도록, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되는 용량성 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전압 감지장치는 일단에 배치되는 단자 및, 반대편 다른 일단 배치되며, 전압 센싱 장치의 대응하는 커넥터와 맞물릴 수 있도록 형성되는 전압 모니터링 출력 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전압 감지장치는 출력 신호 조절을 위한 임피던스 부품을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  12. 삭제
  13. 중앙 섹션,
    상기 중앙 섹션으로부터 제1방향으로 연장되는 제1삽입단,
    상기 중앙 섹션으로부터 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 연장되는 제2삽입단, 및
    상기 제1삽입단 및 제2삽입단 사이의 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 제3섹션을 구비하는 절연 하우징;
    상기 절연 하우징 내에 배치되며, 상기 제1삽입단과 상기 중앙 섹션 및 상기 제2삽입단을 통해 연장되는 전류 전달 부재; 및
    상기 절연 하우징의 제3섹션 내부에 수용되고, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되며, 상기 전류 전달 부재에서의 뇌전압을 차단하기 위한 뇌전압 차단기 또는 상기 전류 전달 부재에서의 전압을 감지하기 위한 전압 감지장치 중 하나를 포함하는 전압 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전압 제어장치는 상기 절연 하우징의 상기 제3섹션 내부에 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 섹션은 상기 절연 하우징의 방사상으로 확장된 부분이고,
    상기 제1삽입단 및 제2삽입단은 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 상기 절연 하우징의 원뿔형으로 테이퍼가공된 부분들로서, 각각 대응하는 커넥터에 간섭 결합 삽입이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전류 전달 부재는 제1섹션과, 상기 제1섹션 반대편의 튜브형 제2섹션을 포함하며,
    상기 제1섹션은 상기 제1삽입단 내에서 연장되어 나사형성 단부에서 끝나고,
    상기 제2섹션은 상기 제2삽입단 내에서 연장되며, 전도성 프로브를 수용하기 위한 중앙 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서,
    상기 전압 감지장치는 상기 제3섹션 내부에 일체적으로 형성되며, 상기 전류 전달 부재에서 정전용량적으로 전압을 감지하도록, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되는 용량성 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전압 감지장치는 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되는 단자 및, 상기 단자의 반대편에 배치되며, 전압 센싱 장치의 대응하는 커넥터와 맞물릴 수 있도록 형성되는 전압 모니터링 출력 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈형 전기 커넥터 부품.
  20. 삭제
  21. 단자를 구비하는 배전 장치; 상기 배전 장치의 단자를 수용하기 위한 제1단부와, 상기 제1단부 반대편의 제2단부, 및 상기 제1단부와 제2단부 사이에서 외부로 연장되는 제3단부를 구비하는 T형 엘보 커넥터; 상기 배전 장치에 전력을 공급하기 위하여 상기 T형 엘보 커넥터의 상기 제3단부에 연결되는 배전 케이블; 및 상기 T형 엘보 커넥터의 상기 제2단부에 수용되는 착탈형 전기 커넥터 부품;을 포함하는 케이블 시스템으로서,
    상기 착탈형 전기 커넥터 부품은:
    중앙 섹션, 상기 중앙 섹션으로부터 제1방향으로 연장되며 상기 T형 엘보 커넥터의 상기 제2단부에 수용되는 제1삽입단, 상기 중앙 섹션으로부터 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 연장되는 제2삽입단, 및 상기 제1삽입단 및 제2삽입단 사이의 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되며 전압 제어장치를 수용하기 위하여 내부에 형성되는 웰을 구비하는 제3섹션을 구비하는 절연 하우징;
    상기 절연 하우징 내에 배치되며, 상기 단자에 상기 배전 케이블을 전기적으로 연결하기 위하여 상기 제1삽입단과 상기 중앙 섹션 및 상기 제2삽입단을 통해 연장되고, 상기 웰과 연결되는 전류 전달 부재; 및
    상기 절연 하우징의 제3섹션의 상기 웰 내부에 교체가능하게 수용되고, 상기 전류 전달 부재와 전기적으로 연결되는 전압 제어장치;를 포함하며,
    엘보 커넥터, 접지용 엘보, 절연 캡 또는 테스트 플러그 중 하나가 상기 착탈형 전기 커넥터 부품의 상기 제2삽입단에 연결되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 T형 엘보 커넥터의 상기 제2단부는 원뿔형으로 테이퍼가공된 내표면을 포함하며,
    상기 엘보 커넥터, 접지용 엘보, 절연 캡 또는 테스트 플러그 중 하나는 원뿔형으로 테이퍼가공된 내표면을 포함하고,
    여기서, 상기 착탈형 전기 커넥터 부품의 절연 하우징의 상기 중앙 섹션은 상기 절연 하우징의 방사상으로 확장된 부분이고, 상기 제1삽입단 및 제2삽입단은 상기 중앙 섹션으로부터 외부로 연장되는 상기 절연 하우징의 원뿔형으로 테이퍼가공된 부분들이며,
    상기 제1삽입단은 상기 T형 엘보 커넥터의 제2단부의 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 내표면과 간섭결합되고,
    상기 제2삽입단은 상기 엘보 커넥터, 접지용 엘보, 절연 캡 또는 테스트 플러그 중 하나의 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 내표면과 간섭결합되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 전압 제어장치는 상기 전류 전달 부재에서의 전압을 감지하기 위한 전압 감지 장치인 것을 특징으로 하는 케이블 시스템.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 전압 제어장치는, 상기 전류 전달 부재에서의 뇌전압을 차단하기 위하여, 상기 전류 전달 부재에 전기적으로 연결되는 뇌전압 차단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템.
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