KR101087639B1 - 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥외용으로 사용되는 계기용 변압변류기에 관한 것으로서, 계기용 변압변류기에 있어서, 사각함 형상으로 형성되어 내부에 계기용 변압기와, 계기용 변류기를 포함하며, 에폭시 복합 소재를 몰딩하여 형성된 케이스부와; 실리콘 고무 복합 소재를 사출성형하여 상기 케이스부를 에워싸도록 형성되며, 외측으로 다수개의 절연갓이 형성된 절연부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 고가의 옥외용 에폭시를 사용하지 않아도 되므로 제작단가를 낮출 수 있으며, 소형 경량화가 가능하고, 에폭시 복합 소재와 실리콘 고무 복합 소재로 이루어진 폴리머 복합소재를 사용하여 내후성, 장기 옥외신뢰성, 전기적 안정성 등을 확보할 수 있는 이점이 있다.

ＭＯＦ 계기용 변압변류기 내트래킹성 옥외용 에폭시 실리콘

Description

옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기{polymer composites type MOF for outdoors}

본 발명은 옥외용으로 사용되는 계기용 변압변류기에 관한 것으로서, 특히 케이스부와 절연부의 이중 구조로 형성된 복합체를 형성하고, 에폭시 복합 소재와 실리콘 고무 복합 소재로 이루어진 폴리머 복합소재를 사용하여 장기 옥외신뢰성 및 전기적 안정성을 확보하기 위한 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기에 관한 것이다.

일반적으로 계기용 변압변류기(Metering Out Fits, MOF)는 고전압 송전선과 계량기 사이에 설치되어 수용가의 전력수급을 정확하고 정밀하게 측정하여 사용 전력량을 측정하는 것으로, 송전선으로부터 유입되는 고전압, 고전류를 저전압, 저전류로 변환시키는 것이다.

이러한 계기용 변압변류기는 고전압을 저전압으로 변성하는 계기용 변압기(Potential Transformer:PT)와, 고전류를 저전류로 변성하는 계기용 변류기(Current Transformer:CT)를 포함하며, 이는 사각함 형상의 케이스 내부에 절연 오일 등에 침지되어 형성된다.

특히 옥외용 계기용 변압변류기의 경우에는 풍설, 기온변화, 매연이나 분진 등에 의해 내후성이 뛰어나야 하며 내트래킹성과 절연 특성 등의 전기적 특성 또한 우수하여야 한다. 이를 위해 옥외용 에폭시를 몰딩하여 케이스를 형성하고, 상기 케이스 외주면은 전기적으로 절연특성을 향상시키기 위해 외측으로 돌출된 다수개의 갓을 형성하여 표면누설거리를 길게 한다.

그러나 종래의 옥외용 계기용 변압변류기의 경우에는 고가의 옥외용 에폭시를 사용하므로 제작단가를 상승시키고, 일정 정도의 절연특성을 위해서는 케이스의 부피를 증가시키게 된다.

또한, 상기 옥외용 에폭시는 가혹한 환경에서의 사용시 부분적으로 파손되어 침수가 이루어지고, 오손된 상태의 표면에 물이 적절하게 기여하게 되면 누설전류가 증가하고 부분방전이 일어나게 된다. 이로 인해 열의 발생이 반복되면, 연결단자 등의 접합부 소재 간의 열팽창계수 차이가 커져서 계면탈리현상이 나타나고 그 부위에 전계가 집중되므로 절연 열화가 가속되어 절연파괴로 이어지는 문제점을 발생시키게 된다. 이는 계기용 변압변류기의 고장을 초래하여 전력차단기, 제어설비, 계량기 등의 설비가 제대로 작동되지 않는 문제점을 초래하게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 케이스부와 절연부의 이중 구조로 형성된 복합체를 형성하고, 에폭시 복합 소재와 실리콘 고무 복합 소재로 이루어진 폴리머 복합소재를 사용하여 장기 옥외신뢰성 및 전기적 안정성을 확보하기 위한 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 계기용 변압변류기에 있어서, 사각함 형상으로 형성되어 내부에 계기용 변압기와, 계기용 변류기를 포함하며, 에폭시 복합 소재를 몰딩하여 형성된 케이스부와; 실리콘 고무 복합 소재를 사출성형하여 상기 케이스부를 에워싸도록 형성되며, 외측으로 다수개의 절연갓이 형성된 절연부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 에폭시 복합 소재는, 에폭시 수지 100중량부, 평균입도 1~20㎛인 고결정성 실리카 30~80 중량부 및 평균입도 50~200nm의 알루미나 5~30 중량부를 혼합하여 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 실리콘 고무 복합 소재는, 비닐기 함량이 1~3mol%인 비닐실리콘계 폴리머 100중량부, 퓸드 실리카 20~80중량부, 실란으로 표면처리된 알루미늄 트리하이드록사이드 120~160 중량부 및 저분자성 실리콘 오일 0.5~5 중량부가 혼합하여 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스부는, 외측으로 돌출된 다수개의 돌출구가 더 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 절연부의 절연갓은 교대로 서로 길이가 다르게 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 케이스부와 절연부의 접착을 위해 프라이머 처리, 바람직하게는 유기실란으로 프라이머 처리가 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의해 본 발명은, 케이스부와 절연부의 이중 구조로 형성된 복합체로서, 옥외용으로 사용시 고가의 옥외용 에폭시를 사용하지 않아도 되므로 제작단가를 낮출 수 있으며, 케이스부 또는 절연부의 두께를 종래와 같이 두껍게 형성하지 않아도 되므로 소형 경량화가 가능하고, 에폭시 복합 소재와 실리콘 고무 복합 소재로 이루어진 폴리머 복합소재를 사용하여 내후성, 장기 옥외신뢰성, 내트래킹성 및 절연특성 등의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 계기용 변압변류기에 관한 것으로서, 특히 옥외용으로 사용되며 고전압이 인가되는 내부 코아소재로 에폭시 복합 소재를 사용하고 외부 절연소재로 실리콘 고무 복합 소재를 사용하여 폴리머 복합소재로 이루어진 계기용 변압변류기에 관한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기의 주요부 에 대한 모식도이며, 내부 구성도는 생략하였다.

도시된 바와 같이 본 발명은 내부 코아인 케이스부(100)와 상기 케이스부(100)의 외피를 이루는 외부 절연을 위한 절연부(200)로 크게 구성된다.

상기 케이스부(100)는 사각함 형상으로 형성되어 내부에 계기용 변압기와 계기용 변류기 등이 포함되어 형성되며, 입출력연결용 고압측 단자 등은 외부로 노출될 수 있도록 성형된다.

또한, 상기 케이스부(100)는 외측으로 돌출된 다수개의 돌출구(110)가 형성되도록 성형하는 것이 바람직하다. 이는 후술할 절연부(200)의 형성 시 결합력을 향상시키고, 수분의 침투를 방지하기 위한 것이다.

또한, 상기 케이스부(100)를 이루는 소재는 에폭시 복합 소재를 사용하는데, 이는 에폭시 수지 100중량부, 평균입도 1~20㎛인 고결정성 실리카 30~80 중량부 및 평균입도 50~200nm의 알루미나 5~30 중량부의 조성으로 혼합되어 이루어진다.

상기 에폭시 복합 소재는 마이크로 크기 및 나노 크기의 입자가 서로 상호 보완하여 균일하게 혼합될 수 있는 조성으로써, 열팽창계수를 줄이고 열전도도는 높여 에폭시 재료의 열적 스트레스를 최소화함으로서 내부 크랙과 같은 결함이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 옥내용 에폭시를 사용함으로서 기존의 에폭시 몰드형 MOF 대비하여 제조 단가를 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 외피부는 실리콘 고무 복합 소재를 사출성형하여 상기 케이스부(100)를 에워싸도록 형성되며, 외측으로 다수개의 절연갓(210)이 형성되도록 한다. 여기에서 상기 절연갓(210)은 서로 길이가 다른 것이 교대로 형성되는 것이 바 람직하다. 이는 절연특성과 내트래킹 특성을 향상시키기 위한 것이다.

상기 외피부를 이루는 소재는 실리콘 고무 복합 소재를 사용하는데, 이는 비닐기 함량이 1~3mol%인 비닐실리콘계 폴리머 100중량부, 퓸드 실리카 20~80중량부, 실란으로 표면처리된 알루미늄 트리하이드록사이드 120~160 중량부 및 저분자성 실리콘 오일 0.5~5 중량부의 조성으로 혼합되어 이루어진다.

상기 실리콘 고무 복합 소재는 실란으로 표면처리된 알루미늄 트리하이드록사이드를 사용함으로서 내트래킹 특성을 더욱 강화시킬 수 있으며, 저분자성 실리콘 오일을 첨가함으로서 장기 발수성을 가지게 되는 장점이 있다.

또한, 상기 케이스부(100)와 절연부(200)의 견고한 접착과 수분의 침투를 방지하기 위해 그들 사이에 프라이머 처리가 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 프라이머는 에폭시 그룹, 알콕시 그룹, 이미녹시 그룹, 아크릴옥시 그룹, 아미노 그룹 중에서 하나 또는 그 이상의 그룹을 포함하는 유기실란을 사용한다.

이와 같이 본 발명은 계기용 변압변류기에 있어서, 계기용 변압기와 계기용 변류기 등의 전자장치를 보호하기 위하여 내부 코아로 이들을 포함하는 케이스부(100)를 형성하고, 옥외용으로 사용시 이를 보호하기 위한 절연부(200)를 형성한 것이다.

그리고, 상기 케이스부(100)는 에폭시 재료의 열적 스트레스를 최소화하는 조성으로 에폭시 복합 소재를 몰딩하여 사용하고, 상기 절연부(200)는 내트래킹성, 발수성 등을 향상시키는 조성으로서 실리콘 고무 복합 소재를 사출성형하여 형성한 것이다.

따라서, 본 발명은, 케이스부(100)와 절연부(200)의 이중 구조로 형성된 복합체로서, 옥외용으로 사용시 고가의 옥외용 에폭시를 사용하지 않아도 되므로 제작단가를 낮출 수 있으며, 케이스부(100) 또는 절연부(200)의 두께를 종래와 같이 두껍게 형성하지 않아도 되므로 소형 경량화가 가능하고, 에폭시 복합 소재와 실리콘 고무 복합 소재로 이루어진 폴리머 복합소재를 사용하여 장기 옥외신뢰성 및 전기적 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

도 1 - 본 발명에 따른 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기의 주요부에 대한 모식도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 케이스부 110 : 돌출구

200 : 절연부 210 : 절연갓

Claims (7)

1. 계기용 변압변류기에 있어서,

   사각함 형상으로 형성되어 내부에 계기용 변압기와, 계기용 변류기를 포함하며, 에폭시 복합 소재를 몰딩하여 형성된 케이스부(100)와;

   실리콘 고무 복합 소재를 사출성형하여 상기 케이스부(100)를 에워싸도록 형성되며, 외측으로 다수개의 절연갓(210)이 형성된 절연부(200);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 복합 소재는,

   에폭시 수지 100중량부, 평균입도 1~20㎛인 고결정성 실리카 30~80 중량부 및 평균입도 50~200nm의 알루미나 5~30 중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 고무 복합 소재는,

   비닐기 함량이 1~3mol%인 비닐실리콘계 폴리머 100중량부, 퓸드 실리카 20~80중량부, 실란으로 표면처리된 알루미늄 트리하이드록사이드 120~160 중량부 및 저분자성 실리콘 오일 0.5~5 중량부가 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 케이스부(100)는, 외측으로 돌출된 다수개의 돌출구(110)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 절연부(200)의 절연갓(210)은 교대로 서로 길이가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스부(100)와 절연부(200)의 접착을 위해 프라이머 처리가 이루어져 형성되는 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 프라이머는 에폭시 그룹, 알콕시 그룹, 이미녹시 그룹, 아크릴옥시 그룹, 아미노 그룹 중에서 하나 또는 그 이상의 그룹을 포함하는 유기실란을 사용하는 것을 특징으로 하는 옥외용 폴리머 복합체형 계기용 변압변류기.

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