KR100921893B1 - 방열성이 향상된 전력 버스 덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버스 바를 도체로 하는 전력 버스 덕트에 있어서의 방열성(放熱性) 향상에 관한 것이다. 본 발명의 전력 버스 덕트는, 절연체에 의해 피복되어 서로 전기적으로 절연되어 있는 단면 사각형의 길이가 긴 복수의 버스 바와, 상기 복수의 버스 바들의 외부를 둘러싸는 외함을 포함하고, 상기 복수의 버스 바 중 가장 바깥쪽에 배치된 양쪽 2개의 버스 바의 단면 형태는, 안쪽에 배치되는 버스 바에 비해 두께는 얇고 폭은 넓게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 복수의 버스 바 중 가장 바깥쪽에 배치되는 양쪽 2개의 버스 바의 단면 형태가, 안쪽에 배치되는 버스 바에 비해 두께는 얇고 폭은 넓게 이루어짐으로써, 열전도 경로가 단축되고 방열 면적이 증가하여 열방산 효율이 향상된다. 따라서, 종래와 동일한 허용 전류 조건하에서는 버스 바의 온도를 낮출 수 있고, 종래와 동일한 온도 조건하에서는 허용 전류를 증가시킬 수 있는 우수한 전력 버스 덕트가 구현된다.

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Description

방열성이 향상된 전력 버스 덕트{Electric power busway duct improved thermal radiation}

본 발명은 버스 바를 도체로 하는 전력 버스 덕트에 있어서의 방열성(放熱性) 향상에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 덕트의 외함을 추가로 가공하거나 방열용 구멍을 형성하지 않고 버스 바들의 단면 구조를 상이하게 설정하는 것만으로 열 방출 능력을 향상시키고 그와 함께 허용 전류도 상승시킬 수 있도록 한 방열성이 향상된 전력 버스 덕트에 관한 것이다.

첨부 도면 도 1에 개략적으로 도시되고, 미국특허 제4,849,581호 공보, 미국특허 제4,673,229호 공보 등에 개시된 바와 같이, 전력 분배 시스템에 사용되는 전력 버스 덕트(10)는, 일반적으로 단면 사각형의 길이가 긴 버스 바(21, 22, 23, 24) 및 이의 외부를 둘러싸는 외함(30)이 길게 연장된 형태를 가진다. 상기 버스 바(21, 22, 23, 24)들은 구리나 알루미늄 등의 도체로 이루어지고, 그의 표면은 각각 에폭시 코팅 등의 절연체에 의해 피복되어 서로 전기적으로 절연되어 있다. 상기 버스 바(21, 22, 23, 24)는 통상적으로 도 1과 같이 3개의 상선(phase conductor)과 1개의 중성선(neutral conductor)을 구비하거나, 또는 3개의 상선만 을 구비한다.

전력 버스 덕트(10)는, 버스 바(즉, 도체)(21, 22, 23, 24)에 전류를 통전시킬 경우 줄 열(Joule's heat)이 발생하게 되고, 이 열로 인해 온도가 상승한다. 이러한 버스 바(21, 22, 23, 24)의 온도 상승 정도에 따라 통전 용량이 결정되는데, 통상적으로 온도 상승의 제한은 각 버스 바(21, 22, 23, 24)에 코팅되어 있는 절연체의 허용 온도까지이다.

그런데 상기 외함(30)은 상기 버스 바(21, 22, 23, 24)의 외부를 감싸 외부 충격이나 이물질로부터 보호하는 역할을 하지만, 방열이라는 측면에서는 버스 바(21, 22, 23, 24)에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 방해하기도 한다.

이와 같이 버스 바(21, 22, 23, 24)에서 발생한 열을 방출하여 버스 바(21, 22, 23, 24)의 온도 과승을 억제하기 위한 다양한 시도가 미국특허 제4,929,801호 공보, 미국특허 제4,842,533호 공보, 미국특허 제4,804,804호 공보 등에 개시되어 있다. 그러나 상기 공보 등에 개시된 종래의 방열 대책은, 외함에 복수의 구멍을 뚫어 대류에 의한 냉각을 도모하거나(미국특허 제4,929,801호 공보), 절연 플레이트 사이에 스플라이스 플레이트(splice plate)를 적용하거나(미국특허 제4,842,533호 공보), 외함의 플랜지나 레일의 구조를 변경하는(미국특허 제4,804,804호 공보) 등, 별도의 추가 가공을 필요하거나 구조를 복잡하게 변경하여야 하는 단점이 있다. 특히 외함에 구멍을 천공하는 경우에는, 해당 구멍을 통해 외부의 이물질이 침투함으로써 품질 등급을 만족시키기 어려운 폐단도 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 덕트의 외함을 추가로 가공하거나 방열용 구멍을 형성하지 않고도 버스 바들의 단면 구조를 상이하게 설정하는 것만으로 열 방출 능력을 향상시키고 그와 함께 허용 전류도 상승시킬 수 있도록 한 방열성이 향상된 전력 버스 덕트를 제공하는데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방열성이 향상된 전력 버스 덕트는, 절연체에 의해 피복되어 서로 전기적으로 절연되어 있는 단면 사각형의 길이가 긴 복수의 버스 바와, 상기 복수의 버스 바들의 외부를 둘러싸는 외함을 포함하는 전력 버스 덕트로서, 상기 복수의 버스 바 중 가장 바깥쪽에 배치된 양쪽 2개의 버스 바의 단면 형태는, 안쪽에 배치되는 버스 바에 비해 두께는 얇고 폭은 넓게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복수의 버스 바는 모두 단면적이 동일한 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 전력 버스 덕트에 있어서, 상기 복수의 버스 바가 3선으로 이루어질 때, 중앙의 버스 바를 기준으로 좌·우 양쪽 버스 바는 대칭의 단면 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 전력 버스 덕트에 있어서, 상기 복수의 버스 바가 4선으로 이루어질 때, 각 버스 바들의 단면 모양은 중앙에 배치되는 2개의 버스 바의 접촉면을 기준으로 좌·우 양쪽의 버스 바들이 대칭의 단면 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 버스 덕트는, 복수의 버스 바 중 가장 바깥쪽에 배치되는 양쪽 2개의 버스 바의 단면 형태가, 안쪽에 배치되는 버스 바에 비해 두께는 얇고 폭은 넓게 이루어짐으로써, 열전도 경로가 단축되고 방열 면적이 증가하여 열방산 효율을 향상된다.

따라서, 외함의 구조를 변경하거나 외함에 천공하지 않고 버스 바의 단면 형태를 열전도에 효과적인 형태로 변경함으로써, 종래와 동일한 허용 전류 조건하에서는 버스 바의 온도를 낮출 수 있고, 종래와 동일 온도 조건하에서는 허용 전류를 증가시킬 수 있는 우수한 전력 버스 덕트가 구현된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 전력 버스 덕트의 일 실시예를 보여주는 단면도(횡단면도)가 도시되어 있다. 도 2에는 3개의 상선과 1개의 중성선을 구비하는 3상 4선의 전력 버스 덕트를 일례로 나타내고 있다.

전력 버스 덕트(100)는, 구리나 알루미늄 등의 도체로 이루어진 단면 사각형의 길이가 긴 버스 바(101, 102, 103, 104)와, 상기 버스 바(101, 102, 103, 104)의 외부를 둘러싸서 보호하는 외함(200)을 포함한다. 상기 각각의 버스 바(101, 102, 103, 104)들은, 도시하지는 않았지만, 그 표면이 에폭시 코팅 등의 절연체에 의해 피복되어 서로 전기적으로 절연되어 있다.

본 발명은, 상기한 복수의 버스 바(101, 102, 103, 104) 중에서, 양쪽 가장 바깥쪽에 배치되는 2개의 버스 바(101, 104)의 단면 형태가, 안쪽에 배치되는 버스 바(102, 103)에 비해 두께는 얇고 폭은 넓은 형태로 이루어진다. 즉, 외함(200)에 인접한 버스 바(101,104)의 두께(t)는 안쪽의 버스 바(102, 103)의 두께(T)보다 얇고(t < T), 외함(200)에 인접한 버스 바(101, 104)의 폭(w)은 안쪽의 버스 바(102, 103)의 폭(W)보다 넓은(w > W) 형태이다.

본 발명은 위와 같이 외함(200)에 인접한 버스 바(101, 104)의 두께(t)를 얇게 함으로써 열전도 경로를 단축시켜 열이 쉽게 외부로 전도되도록 하고, 폭을 넓게 늘여서 외함(200)과 접촉하는 면적 즉, 방열 면적을 증가시킴으로써 열방산 효율을 높여 도체에서 발생한 열을 신속하게 제거할 수 있도록 한 것이다.

이 경우, 상기 복수의 버스 바(101, 102, 103, 104)는 모두 동일한 단면적으로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 가장 바깥쪽의 버스 바(101, 104)와 안쪽의 버스 바(102, 103)는 각각 단면적은 동일하게 하되, 두께와 폭만은 다르게 구성되는 것이다. 따라서 각 버스 바(101, 102, 103, 104)의 저항값은 종전과 변함없이 모두 동일하게 유지하되 방열면적을 넓혀 열전도가 신속하고 활발히 일어나도록 한 것이다. 도 2에는 가장 바깥쪽의 버스 바(101, 104)는 안쪽의 버스 바(102, 103)에 비해, 단면적은 동일하지만 두께(t)는 1/2로 감소하고 폭(w)은 2배로 확대한 형태를 나타내고 있다.

또한, 각 버스 바(101, 102, 103, 104)들은 좌우 방향 중간의 수직선을 중심으로 양측의 버스 바들이 서로 대칭의 단면 모양을 가진다. 즉, 도 2에는 4선(4개) 의 버스 바(101, 102, 103, 104)를 가지므로, 이들의 좌우 방향 중간의 수직선은, 중앙(즉, 가장 안쪽)에 배치되는 2개의 버스 바(102, 103)의 접촉면이 되며, 이 접촉면을 기준으로 좌·우 양쪽의 버스 바(101, 102) 및 (103, 104)가 서로 대칭의 단면 모양으로 이루어진다. 다시 말해서, 가장 좌측의 버스 바(101)는 가장 우측의 버스 바(104)와 대칭의 모양으로 이루어지고, 안쪽 좌측의 버스 바(102)는 안쪽 우측의 버스 바(103)와 대칭의 모양으로 이루어진다.

도 3a 내지 도 3c는 종래의 전력 버스 덕트와 본 발명의 전력 버스 덕트의 허용 전류와 온도를 테스트한 결과를 보여주는 도면으로서 특히, 도 3b는 종래와 동일한 전류 조건일 경우의 버스 바의 최대 온도를 측정한 결과가 나타나 있고, 도 3c에는 종래와 동일 온도 조건일 때 송전 가능한 허용 전류의 크기를 측정한 결과가 나타나 있다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 각 버스 바들의 두께와 폭이 동일한 종래의 버스 덕트는, 허용 전류가 1900A일 때 버스 바의 최대 온도는 112℃를 보이고 있다. 그러나 본 발명에 따른 버스 덕트는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 버스 바의 최대 온도가 종래에 비해 27℃ 떨어진 약 85℃밖에 올라가지 않아 방열 효과가 매우 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 버스 바의 최대 온도가 종전에 매우 근접한 110℃일 때 송전 가능한 허용 전류는 2300A로서 종래에 비해 약 20% 증가되는 것을 알 수 있다.

첨부 도면 도 4에는 본 발명에 따른 전력 버스 덕트의 다른 실시예를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 이는 버스 덕트가 3선으로 이루어질 때 본 발명이 적 용된 상태를 보여준다.

도 4에 도시된 바와 같이, 버스 덕트가 3선 즉, 3개의 버스 바(111, 112, 113)으로 이루어지는 경우에도 4선으로 이루어질 때와 동일한 개념으로 적용된다. 즉, 상기 복수의 버스 바(111, 112, 113)는 모두 동일한 단면적으로 이루어지면서, 복수의 버스 바(111, 112, 113) 중에서, 가장 바깥쪽에 배치된 양쪽 2개의 버스 바(111, 113)의 단면 형태가, 안쪽에 배치되는 버스 바(112)에 비해 두께는 얇고 폭은 넓은 형태로 이루어진다. 또한, 각 버스 바(111, 112, 113)들은 중앙의 버스 바(112)를 기준으로 좌·우 양쪽 버스 바(111, 113)가 대칭의 단면 모양을 이루어진다.

이상에서는, 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명 되었으나, 이는 바람직한 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래의 전력 버스 덕트의 횡단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전력 버스 덕트의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c는 종래의 전력 버스 덕트와 본 발명의 전력 버스 덕트의 허용 전류와 온도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 전력 버스 덕트의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 전력 버스 덕트

101, 102, 103, 104, 111, 112, 113: 버스 바(도체)

120: 외함

Claims (4)

1. 절연체에 의해 피복되어 서로 전기적으로 절연되어 있는 단면 사각형의 길이가 긴 복수의 버스 바와, 상기 복수의 버스 바들의 외부를 둘러싸는 외함을 포함하는 전력 버스 덕트에 있어서,

   상기 복수의 버스 바 중 양쪽 가장 바깥쪽에 배치된 2개의 버스 바의 단면 형태는, 안쪽에 배치되는 버스 바에 비해 두께는 얇고 폭은 넓게 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 버스 덕트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 버스 바는 모두 단면적이 동일한 것을 특징으로 하는 전력 버스 덕트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 버스 바는 3선으로 이루어지고, 중앙의 버스 바를 기준으로 좌·우 양쪽 버스 바는 대칭의 단면 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 버스 덕트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 버스 바는 4선으로 이루어지고, 각 버스 바들의 단면 모양은 중앙에 배치되는 2개의 버스 바의 접촉면을 기준으로 좌·우 양쪽의 버스 바들이 대칭의 단면 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 버스 덕트.

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