KR101055657B1 - 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반에 관한 것으로서, 특히 원통형 또는 판형 알루미늄 부스바의 표면에 방사율이 높은 고분자 물질을 수십미크론 두께로 코팅하여 알루미늄 방사율을 0.9 이상으로 높여서 복사열 전달량을 증가시켜 알루미늄 부스바의 온도 상승을 억제하도록 하는 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반에 관한 것이다.

Description

고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반{HIGH POLYMER APPLICATION ALUMINIUM BUSBAR AND SWITCHGEAR HAVING THEREOF}

본 발명은 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반에 관한 것으로서, 상세하게는 원통형 또는 판형 알루미늄 부스바의 표면에 방사율이 높은 고분자 물질을 수십미크론 두께로 코팅하여 알루미늄 방사율을 0.9 이상으로 높여서 복사열 전달량을 증가시켜 알루미늄 부스바의 온도 상승을 억제하도록 하는 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반에 관한 것이다.

수배전반은 전력을 필요로 하는 공장, 빌딩, 병원, 아파트 단지 및 각종 산업시설 등에 한전으로부터 공급된 특별 고압의 전기를 실제 사용하는 각종 설비 및 장비의 정격에 맞는 낮은 전압 및 정격용량으로 변환시켜 전기 시설물을 안전하게 사용할 수 있도록 조작, 제어 및 감시하는 장치이다.

상기 수배전반은 한전으로부터 공급된 22.9㎸, 24㎸, 25.8㎸ 등의 특고압이 인가되는 특고압반과, 전력을 변압하는 변압반(Transformer;전력용 변압기)과, 저압배전반 및 MCC반(MOTOR CONTROL CENTER)으로 이루어진다.

이러한 수배전반에는 단자와 단자 사이를 접속하기 위하여 부스바(busbar)가 사용되고, 일반적으로 사용되는 부스바의 경우 높은 전기전도성이 필요하고, 차단기와 같은 특수 개폐기에 사용되는 부스바의 경우 스프링이나 다른 장치에 의해 접점이 이루어지는 작용을 한다. 그러므로 부스바 및 차단기 개폐용 부스바의 재질은 전기전도도가 좋은 구리를 사용하고 있다.

또한 전기 판넬부에서 각 장치로 전기를 공급해주는 연결부인 부스바는 상기와 같이 대부분이 구리재질을 사용하고 있으나, 구리 소재의 특성상 무게가 무겁고, 다른 소재와 비교하였을 때 상대적으로 재료비의 상승을 야기하여 수배전반 부품의 가격상승을 초래하고 중전기기나 그 이상의 용량 기기에 있어서 고 중량의 무게로 제품의 내구성에 문제를 일으킬 소지가 발생하게 된다.

이와 같은 문제로 가격이 저렴한 소재인 알루미늄을 사용할 수 있다. 그러나 구리소재에 비하여 낮은 전기전도도로 인하여 구리보다 2배 이상의 부피를 가져야하며 그렇지 않은 경우 전기 통전시 열이 발생하게 되어 사용 환경에 따라서 냉각기를 설치해 주어야 하는 문제가 발생한다. 특히 통전시 발생 가능한 아크에 의해서 용융점이 낮은 알루미늄 소재의 용융이 발생할 여지가 높기 때문에 중전기기나 그 이상의 용량 기기에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

또한, 전기접점이 발생하는 부분에 상대적으로 전기전도도가 높고 용융점이 높은 구리소재를 위치시켜주는 것이 바람직하다. 이와 같은 알루미늄 소재와 구리소재를 접합해 주는 방법은 대표적인 예로 클래드법을 들 수가 있다.

그런데 구리와 알루미늄을 클래드 할때 접합 하고자 하는 소재의 표면에 불순물이 존재하여 접합면에 불량이 발생할 수 있기 때문에 클래드 전 표면처리공정이 필요하게 된다. 또한 가압에 의한 방법이기 때문에 클래드 전과후의 치수변화가 발생하는 문제점이 있으며, 특히 국부적인 접합이 불가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원통형 또는 판형의 알루미늄 부스바의 표면에 방사율이 높은 고분자 물질을 수십미크론 두께로 코팅하여 알루미늄 방사율을 0.9 이상으로 높여서 복사열 전달량을 증가시켜 알루미늄 부스바의 온도 상승을 억제함으로써 재료비를 상대적으로 낮출 수 있고, 구리 부스바와 동일 부피이면서도 경량화를 실현할 수 있도록 하는 고분자 도포 알루미늄 부스바를 이용하는 수배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체와; 방사율이 0.9 이상인 세라믹, 유성 페인트, 바니쉬중 선택된 어느 하나의 재질로 상기 봉체의 표면에 10~30㎛의 두께로 코팅되는 고분자 물질층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 다른 특징은,

부스바를 구비하는 수배전반에 있어서, 상기 부스바는 원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체와; 방사율이 0.9 이상인 세라믹, 유성 페인트, 바니쉬중 선택된 어느 하나의 재질로 상기 봉체의 표면에 10~30㎛의 두께로 코팅되는 고분자 물질층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 구성되는 본 발명인 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반에 따르면, 원통형 또는 판형의 알루미늄 부스바의 표면에 방사율이 높은 고분자 물질을 수십미크론 두께로 코팅하여 알루미늄 방사율을 0.9 이상으로 높여서 복사열 전달량을 증가시켜 알루미늄 부스바의 온도 상승을 억제함으로써 재료비를 상대적으로 낮출 수 있고, 구리 부스바와 동일 부피이면서도 경량화를 실현할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바를 구비하는 수전반의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바를 구비하는 배전반의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바와 알루미늄 도체와의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바와 구리 부스바 간의 규격을 비교한 도표이다.

이하, 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바 및 고분자 도포 알루미늄 부스바를 구비하는 수배전반의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바(10)는 원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체(11)와, 방사율을 일정값 이상 가지고, 봉체(11)의 표면에 일정 두께로 코팅되는 고분자 물질층(13)으로 이루어진다. 여기에서, 봉체(11)는 판형으로 형성되는 경우 그 단면 형상이 직사각형 또는 타원형으로 이루어진다.

그리고, 도 3 및 도 4를 참조하면, 고분자 도포 알루미늄 부스바를 구비하는 수배전반(100)은 부스바(10)가 원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체(11)와, 방사율을 일정값 이상 가지고, 봉체(11)의 표면에 일정 두께로 코팅되는 고분자 물질층(13)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 도 3은 원통형의 부스바가 수전반에 적용된 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 판형의 부스바가 배전반에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.

한편, 고분자 물질의 방사율은 0.9 이상이고, 고분자 물질은 세라믹, 유성 페인트, 바니쉬중 선택된 어느 하나이며, 고분자 물질의 코팅 두께는 10~30㎛이다.

이하, 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바와 알루미늄 도체와의 실험 결과를 나타낸 그래프이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 고분자 도포 알루미늄 부스바와 구리 부스바 간의 규격을 비교한 도표이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 일반적인 원통형 알루미늄 부스바와 본 발명에 따른 고분자가 도포된 원통형 알루미늄 부스바(10) 및 일반적인 판형 알루미늄 부스바와 본 발명에 따른 고분자가 도포된 판형 알루미늄 부스바(10)의 온도를 비교하면 다음과 같다.

원통형인 경우 외경 80㎜, 내경 40㎜이며, 운전전류가 5000A인 경우 도시된 바와 같이 원통형 알루미늄 부스바는 60℃로 상승되고, 고분자가 도포된 원통형 알루미늄 부스바(10)는 29℃로 상승됨을 확인할 수 있다.

판형인 경우 폭 200㎜, 두께 17㎜로 2장이며, 운전전류가 5000A인 경우 도시된 바와 같이 판형 알루미늄 부스바는 81℃로 상승되고, 고분자가 도포된 판형 알루미늄 부스바(10)는 30℃로 상승됨을 확인할 수 있다.

그리고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 고분자가 도포된 판형 알루미늄 부스바(10)는 일반적인 판형 구리 부스바보다 그 크기가 약 1.2배 정도 크고, 중량은 1/4 이하로 가벼운 것을 확인할 수 있다. 또한, 고분자가 도포된 원통형 알루미늄 부스바(10)는 일반적인 원통형 구리 부스바와 크기가 거의 동일하고, 중량은 1/5 수준으로 가벼운 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 부스바 11 : 봉체
13 : 고분자 물질층 100 : 수배전반

Claims (16)

1. 원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체와;
   방사율이 0.9 이상인 세라믹, 유성 페인트, 바니쉬중 선택된 어느 하나의 재질로 상기 봉체의 표면에 10~30㎛의 두께로 코팅되는 고분자 물질층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 도포 알루미늄 부스바.
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9. 부스바를 구비하는 수배전반에 있어서,
   상기 부스바는,
   원통형 또는 판형으로 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어지는 봉체와;
   방사율이 0.9 이상인 세라믹, 유성 페인트, 바니쉬중 선택된 어느 하나의 재질로 상기 봉체의 표면에 10~30㎛의 두께로 코팅되는 고분자 물질층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자 도포 알루미늄 부스바를 구비하는 수배전반.
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