KR101092655B1

KR101092655B1 - 어레스터

Info

Publication number: KR101092655B1
Application number: KR1020087021971A
Authority: KR
Inventors: 타케시 이와이다; 카즈히로 사이토; 카즈히사 아다치; 노부유키 세마; 시난 완
Original assignee: 가부시키가이샤 니혼 에이이 파워시스템즈
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2011-12-13
Also published as: EP1993177A4; CN101401269A; JP4550750B2; KR20080105069A; EP1993177B1; EP1993177A1; TWI419428B; WO2007102274A1; JP2007242835A; TW200803099A; CN101401269B

Abstract

부싱의 삽입구멍과 고무 몰드체간의 계면의 면압을 확보하고 공극의 발생을 방지한다.

본 발명에 있어서 부싱 2는, 어레스터 몰드체 6을 수용하기 위한 삽입구멍 3a를 구비하고 있고, 해당 삽입구멍 3a의 전계가 집중하는 영역에는 부싱 2의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 삽입구멍 53a가 설치되어 있다.

어레스터 몰드체 6은, 어레스터 소자 적층체 61의 외주에 일체적으로 몰드된 실리콘 고무 등으로 이루어지는 고무 몰드체 67을 구비하고 있고, 해당 고무 몰드체 67에는 테이퍼 삽입구멍 53a의 테이퍼 내면에 감합하여 얻는 원추상부 67b가 설치되어 있다.

어레스터

Description

어레스터{ARRESTER}

본 발명은, 산화 아연을 주성분으로 하는 복수 개의 비직선 저항 소자(이하 「어레스터 소자」라 한다.)의 적층체(이하 「어레스터 소자 적층체」라 한다.)를 구비하는 어레스터에 관한 것으로, 특히, 부싱(bushing)의 삽입구멍과 어레스터 소자 적층체를 포함하는 고무 몰드체 사이의 계면의 면압을 확보하고 공극의 발생을 방지할 수 있는 어레스터에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소나 변전소 등에 설치된 가스 절연 개폐 장치에는, 낙뢰시 등에 선로로부터 침입한 이상전압으로부터 개폐장치나 변압기 등의 전기기기를 보호하기 위해 어레스터가 설치되어 있다.

종래, 이와 같은 어레스터로서는, 도 4에 나타낸 것처럼, 어레스터 소자 적층체 100을 절연 가스가 봉입된 탱크 110의 바닥부 110a에 설치하고 절연 지지통 120을 이용하여 지지하는 것(예를 들면, 비특허문헌 1), 또는, 도 5에 나타낸 것처럼, 기기 케이스 210의 내벽에 부싱 220을 기밀하게 설치하고, 상기 부싱 220에 어레스터 소자 적층체 230을 착탈이 자유롭도록 장착한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 도 4에서, 부호 140은 고압측의 편심 실드, 150은 절연 스페이 서, 160은 계측함(instrumentation box), 170은 흡착제를 의미한다.

그렇지만, 전자의 어레스터에 있어서는, 어레스터 소자 적층체 100을 구성하는 어레스터 소자의 전압 분담을 균일화하기 위해, 어레스터 소자 적층체 100의 고압측에 대형의 실드 140을 설치하지 않으면 안 되고, 이 때문에, 기기 자체가 대형화되는 난점이 있고, 또, 어레스터 소자 적층체 100을 갖춘 가스 절연 개폐 장치(이하 「GIS(Gas lnsulated Switchgear)」라 한다.)의 내전압 시험을 행할 경우, 어레스터 소자 적층체 100을 주회로 도체(도면 미도시)로부터 분리하지 않으면 안 되기 때문에, 분리장치(도면 미도시)를 설치할 필요가 있고, 이 때문에 기기의 구조가 복잡하게 되는 난점이 있다.

한편, 후자의 어레스터에 있어서는, 분리장치를 설치할 필요가 없기 때문에 구조가 간소화되고, 또, 내전압 시험을 행할 경우 기기 케이스 210 안의 절연 가스를 회수하거나, 충전하는 작업이 불필요하다고 할 수 있지만, 어레스터 소자 적층체 230의 일부의 외주에 접지체로서 기기 케이스 210이 존재하기 때문에, 어레스터 소자 230a의 전압 분담을 균일하게 하는 것이 곤란하고, 이 때문에, 그 적용이 22/33kV 정도의 중압용 선로에 제한되는 난점이 있다.

이 때문에, 본 발명자 등은, 먼저, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스 300의 개구부 310에 기밀하게 장착된 에폭시 수지로 이루어진 부싱 320과, 부싱 320의 삽입구멍 330 안에 기기 케이스 300의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체 340을 구비한 어레스타(이하 「GIS내 가스탱크형 어레스터」라 한다.)를 개발하여, 출원 중에 있다(일본 특허출원 2004－357915).

여기서, 어레스터 몰드체 340은, 복수 개의 어레스터 소자 350a를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체 350과, 해당 어레스터 소자 적층체 350의 외주에 설치된 실리콘 고무로 이루어지는 고무 몰드체 360으로 구성되어 있다. 또, 고무 몰드체 360을 수용하는 부싱 320은, 어레스터 몰드체 340의 원주상의 선단부 340a를 수용하기 위한 삽입구멍(이하 「선단부 삽입구멍」이라 한다.) 321a를 갖는 상단 폐쇄의 원통부(이하 「선단부 원통부」라 한다.) 321과, 어레스터 몰드체 340의 원주상의 후단부 340b를 수용하기 위한 삽입구멍(이하 「후단부 삽입구멍」이라 한다.) 322a를 갖는 원통부(이하 「후단부 원통부」라 한다.) 322와, 어레스터 몰드체 340의 중간부에 설치된 원추상부 340c를 수용하기 위한 테이퍼 모양의 삽입구멍(이하 「테이퍼 삽입구멍」이라 한다.) 323a를 갖는 원통부(이하 「중간 원통부」라 한다.) 323을 구비하고 있다.

이와 같은 구성의 GIS내 가스탱크형 어레스터에 의하면, 어레스터 몰드체 340의 전체가 부싱 320의 삽입구멍 330의 내부에 수용되는 것으로, 종래의 어레스터보다도 보다 높은 전압 계급의 선로에 적용할 수 있고, 고무 몰드체 360이 부싱 320의 선단부로 향하여 압박되는 것으로, 부싱 320의 테이퍼 삽입구멍 323a의 테이퍼 내면과 고무 몰드체 360을 구성하는 원추상부 340c의 테이퍼 외면 간의 면압이 확보되고, 계면으로의 절연 파괴를 방지할 수 있다.

보다 구체적으로는, 어레스터 몰드체 340의 후단부에 스프링 370을 설치하고, 부싱 320의 후단부에 설치한 봉인 덮개(sealing cover) 390으로 스프링 370을 축방향으로 압축한 것으로, 고무 몰드체 360을 구성하는 원추상부 340c의 테이퍼 외면이 부싱 320의 테이퍼 삽입구멍 323a의 테이퍼 내면에 압력을 가하게 되어, 이것에 의해, 고무 몰드체 360의 원추상부 340c의 테이퍼 외면과 부싱 320의 테이퍼 삽입구멍 323a의 테이퍼 내면 간의 계면의 절연성능이 확보된다.

한편으로, 고무 몰드체 360의 원추상부 340c와 고무 몰드체 360의 선단부 340a와의 연속 설치 부분 P의 부근에 있어서는 미세한 공극이 만들어지기 쉽다. 따라서 이와 같은 구성의 GIS내 가스탱크형 어레스터에 있어서는, 부싱 320(에폭시 수지)과, 공기(연속 설치 부분 P의 부근에 있어서의 미세한 간극)와, 고무 몰드체 360(실리콘 고무)이 접하는 삼중 접합점(이하 「트리플 교차점」이라 한다.)이 고압 실드체 380로 충분히 차폐되어 있지 않기 때문에, 도 7, 도 8에 나타낸 것처럼, 전계가 트리플 교차점 P측으로 돌아 들어가고, 해당 트리플 교차점의 공기(간극)부분에 있어 부분 방전이 발생하는 난점이 있다.

비특허문헌 1 : 전기학회 기술보고　제851호 7 (도 2, 10)

특허문헌 1 : 일본 특개평1－232681 (제1도)

[발명이 해결하려고 하는 과제]

본 발명은, 상술한 난점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 부싱의 삽입구멍과 고무 몰드체간의 계면의 면압을 확보하고 공극의 발생을 방지하는 것으로, 계면 부분에 있어서 부분 방전의 발생을 억제할 수 있는 어레스터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 제1의 태양인 어레스터는, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 부싱의 삽입구멍 내에 기기 케이스의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고, 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고, 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮이고, 부싱의 삽입구멍의 전계가 집중하는 영역에는, 부싱의 고압측로부터 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되어, 고무 몰드체에는, 테이퍼 내면과 감합(fit)하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것이다.

본 발명의 제2의 태양인 어레스터는, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 부싱의 삽입구멍 내에 기기 케이스의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고, 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고, 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮이고, 부싱의 삽입구멍에는, 고압 실드체의 저압 방향 단부의 부근에 대응하는 부위에서 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응한 부위에 이르는 구간에 걸쳐 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 고무 몰드체에는, 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것이다.

본 발명의 제3의 태양인 어레스터는, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 부싱의 삽입구멍 내에 기기 케이스의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고, 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고, 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮이고, 부싱의 삽입구멍에는, 고압 실드체의 중간부에 대응한 부위에서 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응한 부위에 이르는 구간에 걸쳐 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 고무 몰드체에는, 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것이다.

본 발명의 제4의 태양인 어레스터는, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 부싱의 삽입구멍 내에 기기 케이스의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고, 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고, 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮이고, 부싱의 삽입구멍에는, 고압 실드체의 윗부분에 대응한 부위에서 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응한 부위에 이르는 구간에 걸쳐 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 고무 몰드체에는, 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것이다.

본 발명의 제5의 태양인 어레스터는, 전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 부싱의 삽입구멍 내에 기기 케이스의 외부에서 착탈 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고, 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고, 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮이고, 부싱의 삽입구멍에는, 부싱의 선단부에서 부싱의 후단부에 이른 구간에 걸쳐 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 고무 몰드체에는, 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것이다.

본 발명의 제6의 태양은, 제1의 태양 내지 제5의 태양 중 어느 하나의 태양인 어레스터에 있어,

어레스터 몰드체는, 산화 아연을 주성분으로 하는 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 어레스터 소자 적층체의 고압측에 접합되는 접속도체와, 어레스터 소자 적층체의 저압측에 접합된 압박금속(pressure metal)이 구비되어 있는 것이다.

본 발명의 제7의 태양은, 제1의 태양 내지 제6의 태양 중 어느 하나의 태양인 어레스터에 있어, 어레스터 몰드체의 후단부는, 기기 케이스의 개구부를 통과하고, 기기 케이스의 외부에 도출되어 있는 것이다.

본 발명의 제8의 태양은, 제1의 태양 내지 제7의 태양 중 어느 하나의 태양인 어레스터에 있어, 부싱의 후단부는 절연성의 원통상 부재로 형성되고, 원통상 부재는 기기 케이스의 개구부를 통과하고, 기기 케이스의 외부에 도출되어 있는 것이다.

본 발명의 제9의 태양은, 제1의 태양 내지 제8의 태양 중 어느 하나의 태양인 어레스터에 있어, 부싱은 경질의 플라스틱 수지로 형성되어 있는 것이다.

[발명의 효과]

본 발명의 제1의 태양 내지 제9의 태양의 어레스터에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기기 케이스의 개구부에 기밀하게 설치된 부싱에 기기 케이스의 외부에서 어레스터 몰드체가 착탈 자유롭게 장착되는 것으로, 종래의 가스 절연형 어레스터와 같이, 분리 장치를 설치할 필요가 없어지고, 따라서 기기의 구조를 간소화할 수 있고, 또, 어레스터 소자의 교환을 행할 때에 기기 케이스 내의 절연 가스를 회수하거나, 충전하거나 하는 작업이 필요하지 않도록 할 수 있다.

둘째, 어레스터 몰드체의 선단부 외주가 고압 실드체에 의하여 덮혀 있으므로, 어레스터 소자의 전압 분담을 균일화시킬 수 있고, 더 나아가서는 66/77kV 등급의 고압 선로에도 적용할 수 있는 어레스터를 제공하는 것이 가능하다.

셋째, 어레스터 몰드체의 일부가 기기 케이스의 외부에 도출되어 있으므로, 기기의 축소화를 도모할 수 있다.

넷째, 부싱의 후단부를 기기 케이스의 외부에 기밀하게 도출한 것으로, 기기 구조의 간소화, 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.

다섯째, 부싱의 삽입구멍의 전계가 집중하는 부분에 테이퍼부를 설치한 것으로, 부싱의 삽입구멍과 고무 몰드체간의 계면의 면압을 확보하고 공극의 발생을 방지하고, 더 나아가서는 계면 부분에 있어서 부분 방전의 발생을 억제하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서 어레스터의 일부 종단면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 있어서 어레스터의 등전위 분포도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 있어서 어레스터의 일부 종단면도.

도 4는 종래의 어레스터의 일부 단면도.

도 5는 종래의 어레스터의 일부 단면도.

도 6은 종래의 어레스터의 일부 단면도.

도 7은 도 6에 나타낸 고압 실드체 부근에 있어서 등전위선 간격이 5kV/mm인 등전위 분포도.

도 8은 도 6에 나타낸 트리플 교차점 부근에 있어서 등전위선 간격이 1kV/mm인 등전위 분포도.

이하, 본 발명의 어레스터를 적용한 바람직한 실시의 형태 예에 관하여, 도면을 참조하여 설명하다. 그리고, 이하의 설명에 있어, 부싱, 어레스터 몰드체, 어레스터 소자 적층체 및 고압 실드체의 「선단부」란, 각각 부싱, 어레스터 몰드체, 어레스터 소자 적층체 및 고압 실드체의 단부를 말하며, 도면에서는 윗 방향에 해당한다. 또한, 부싱, 어레스터 몰드체, 어레스터 소자 적층체 및 고압 실드체의 「후단부」란 선단부와 반대측의 단부를 말하며, 도면에서는 아래 방향에 해당한다.

[실시예 1]

도 1은, 66/77kV 등급의 본 발명의 어레스터의 일례를 나타내는 일부 단면도이다.

도 1에 있어서, 본 발명의 어레스터를 갖는 전기 기기는, 스위치 등의 전기 기기(도면 미도시)를 기밀하게 수용하는 기기 케이스 1을 구비하고 있고, 기기 케이스 1 안에는 예를 들어 SF₆ 가스 등의 절연 가스가 충전되어 있다. 또, 기기 케이스 1의 바닥부에는 개구부 1a가 마련되어 있고, 이 개구부 1a에는 그 자신의 선단부를 기기 케이스 1 내에 위치시키고, 또한 그 자신의 중간부에서 개구부 1a를 기밀하게 덮는 것처럼 부싱 2가 설치되고, 이 부싱 2 안에는 후술하는 어레스터 몰드체 6이 착탈 자유롭게 장착되어 있다.

부싱 2는, 에폭시 수지의 몰드체 등으로 이루어지는 경질이자 절연성의 부싱 본체 3과, 부싱 본체 3의 선단부에 부싱 본체 3과 동심상에 매설된 고압 실드체 4를 구비하고 있다.

부싱 본체 3은, 어레스터 몰드체 6을 수용하기 위한 삽입구멍 3a를 구비하고 있고, 해당 삽입구멍 3a의 전계가 집중하는 영역에는 부싱 2의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 형성되어 있다. 구체적으로는, 부싱 본체 3은, 어레스터 몰드체 6의 선단부(어레스터 몰드체 6의 전체의 1/10 정도의 길이)를 수용하기 위한 삽입구멍(이하 「선단부 삽입구멍」이라 한다.) 51a를 갖는 상단 폐쇄의 원통부(이하「선단부 원통부」라고 한다.) 51과 어레스터 몰드체 6의 후단부(어레스터 몰드체 6의 전체의 2/5 정도의 길이)를 수용하기 위한 삽입구멍(이하 「후단부 삽입구멍」이라 한다.) 52a를 갖는 원통부(이하 「후단부 원통부」라 한다.) 52와, 어레스터 몰드체 6의 선단부와 후단부를 제외한 중간부(어레스터 몰드체 6의 전체의 1/2 정도의 길이)를 수용하기 위한 테이퍼 내면으로서의 삽입구멍(이하 「테이퍼 삽입구멍」이라 한다.) 53a를 갖는 원통부(이하 「중간 원통부」라 한다.) 53을 구비하고 있고, 후단부 원통부 52의 상부 위치의 외주에는, 육각 판 형태의 설치 플랜지(flange) 52b가 부싱 2의 축선과 직교하는 방향으로 돌출하듯이 연속 설치되어 있다. 여기서, 후단부 삽입구멍 52a의 지름은, 선단부 삽입구멍 51a의 지름보다도 더 크게 되고, 또, 테이퍼 삽입구멍 53a는, 부싱 2의 고압측(선단부)으로부터 저압측(후단부)을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면을 갖고 있고, 이 원추상의 테이퍼 내면을 통해 선단부 삽입구멍 51a 및 후단부 삽입구멍 52a가 연통되고 있다. 또한, 설치 플랜지 52b의 외지름은 기기 케이스 1의 개구부 1a의 지름보다 더 크게 되고, 또, 설치 플랜지 52b의 각 모서리부 부근에는, 각각 볼트 삽입구멍 hl, h2~가 설치되어 있다.

고압 실드체 4는, 선단부 원통부 51에 그 폐쇄부 51b로부터 선단부 원통부 51의 후단부에 걸쳐 선단부 원통부 51과 동심상에 매설된 범종 모양의 실드 본체 41과, 실드 본체 41의 수평부 중앙에 폐쇄부 51b의 윗 방향으로 돌출시킨 통상부 (이하 「접속도체 삽입부」라 한다.) 42와, 접속도체 삽입부 42의 상부에 연속 설치되고 주회로 도체(도면 미도시)에 접속된 주회로 접속자 43을 구비하고 있다. 여기서, 실드 본체 41의 측벽부 41a는 선단부로부터 후단부를 향하여 원추상으로 넓어지도록 형성되고, 또, 그 축 방향의 길이가 부싱 본체 3의 전체의 1/3 정도의 길이로 된 것으로, 실드 본체 41의 측벽부 41a의 저압 방향 단부 E에 대응하는 부위 E'에 테이퍼 삽입구멍 53a의 약 중간부가 위치하는 것이 된다.

또한, 접속도체 삽입부 42는 어레스터 몰드체 6의 후술하는 접속도체 62의 삽입구멍으로서의 기능을 갖고, 접속도체 삽입부 42의 선단부에 설치된 주회로 접속자 43은 어레스터 몰드체 6의 후술하는 코일 모양의 스프링 63의 스토퍼(stopper)로서의 기능도 갖고 있다.

이와 같은 구성의 고압 실드체 4는, 주회로 접속자 43을 선단부 원통부 51의 폐쇄부 51b보다 윗 방향으로 돌출시켜, 측벽부 41a가 선단부 원통부 51의 측벽부 51c 안에 위치하는 것처럼 하여 선단부 원통부 51과 동심상에 매설되어 있다.

이와 같은 구성의 부싱 2는, 부싱 2의 선단부 원통부 51 및 중간 원통부 53이 기기 케이스 1 안에 위치하고, 후단부 원통부 52가 개구부 1a를 통과하여 기기 케이스 1의 외부에 도출시킨 것으로, 설치플랜지 52b의 윗면을 기기 케이스 1의 개구부 1a의 주연부의 아랫면에 접합시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 구성의 부싱 2에 있어서는, 기기 케이스 1의 개구부 1a의 주연부에 설치된 고리 모양의 홈 1b에 O링 P1을 개재시켜, 설치플랜지 52b의 볼트 삽입구멍 hl, h2~에 설치한 볼트 V1으로 체결하는 것에 의해, 부싱 2를 기기 케이스 1의 개구부 1a에 기밀하게 설치할 수 있다.

한편, 어레스터 몰드체 6은, 산화 아연을 주성분으로 하는 복수 개의 어레스터 소자 61a를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체 61과, 어레스터 소자 적층체 61의 선단부측(고압측)에 설치된 접속도체 62와, 접속도체 62의 선단부측(고압측)에 설치된 코일 모양의 스프링(이하 「고압측 스프링」이라 한다.) 63과, 어레스터 소자 적층체 61의 후단부측(저압측)에 배설된 압박금속 65와, 압박금속 65의 하면측에 설치된 코일 모양의 스프링(이하 「저압측 스프링」이라 한다.) 66과, 어레스터 소자 적층체 61의 외주에 접속도체 62 및 압박금속 65에 걸쳐 일체적으로 몰드된 실리콘 고무 등으로 이루어지는 고무 몰드체 67을 구비하고 있다. 여기서, 고무 몰드체 67의 외면은 부싱 2의 삽입구멍 3a의 내면과 대응하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 고무 몰드체 67의 선단부측(고압측)에는 선단부 삽입구멍 51a의 내면과 대응하는 원주상의 선단부 67a가, 후단부측(저압측)에는 후단부 삽입구멍 52a의 내면과 대응하는 원주상의 후단부 67c가, 선단부측 및 후단부측을 제외한 잔부의 중간부에는 테이퍼 삽입구멍 53a의 테이퍼 내면과 대응하는 원추상부 67b가 각각 설치되어 있다. 또한, 어레스터 소자 61a는, 소정의 배리스터 전압을 고려하여 계통 전압에 대응한 개수가 결정된다. 본 실시예는, 66kV의 고압 선로에 적용한 것이다.

접속도체 62는, 어레스터 소자 적층체 61의 고압측에 접합된 어레스터 소자 61a와 거의 같은 형태의 원판부 62a와, 이 원판부 62a의 윗면 중앙부에 위쪽으로 향하고 돌출하여 설치된 원통부 62b를 구비하고 있고, 원통부 62b의 외주에는 도시 되지 않은 테이프(tape) 모양의 도체 접속자(멀티 콘택트)를 감착(fit)하기 위한 링 모양의 홈 62c가 설치되어 있다.

압박금속 65는, 고무 몰드체 67의 후단부측(저압측)의 지름보다 약간 작은 지름으로 된 고리 모양 부재 65a를 구비하고 있고, 이 고리 모양 부재 65a의 윗면 중앙부에는 어레스터 소자 61a와 거의 같은 형태의 원반상의 압박부 65b가 설치되고, 아랫면측 외주연 부근에는, 예를 들어 12개의 함몰부 65c가 원주 방향을 따라 등배치한 것처럼 하여 설치되어 있다. 또한, 도면 중 65d는, 고리 모양 부재 65a의 내주연측에 원주 방향을 따라 등배치한 것처럼 설치된 예로 4개의 나사 구멍, 65e는 고리 모양 부재 65a의 아랫면측 중앙부에 설치된 큰 지름의 함몰부(이하 「대경(大徑 함몰부」라 한다.)를 나타내고 있다.

이와 같은 구성의 어레스터 소자 적층체 61의 외주에는, 그 선단부에 접속도체 62의 원판부 62a의 아랫면을 접합하고, 후단부에 압박금속 65의 압박부 65b를 접합한 상태에서, 접속도체 62의 원판부 62a의 윗면부 및 압박금속 65의 외주에 걸쳐 실리콘 고무 등의 고무 몰드체 67이 설치되고, 이 고무 몰드체 67에 의하여, 어레스터 소자 적층체 61이 접속도체 62 및 압박금속 65와 일체화된다.

부호 F는, 부싱 2의 후단부 원통부 52의 후단면에 장착된 봉인 덮개(sealing cover)을 나타내고 있고, 해당 봉인 덮개 F는 알루미늄 금속 등의 원반 모양의 금속으로 구성되어 있다. 봉인 덮개 F는 그 자신의 윗면측(부싱 2와 대향하는 측) 중앙부에, 압박금속 65의 대경 함몰부 65e에 꽂아 접속 가능한 원주상의 보스(boss)부 Fa가 돌출하도록 설치되고, 또한, 그 자신의 외주연 부근에는 예를 들어 8개의 볼트 삽입구멍(도면 미도시)이 원주 방향을 따라 등배치한 것처럼 하여 설치되고, 또한 윗면측에는 O링 P2를 수납하기 위한 고리 모양의 홈(도면 미도시)이 부싱의 후단부 삽입구멍 52a와 동심상에 설치되어 있다. 또, 보스(boss)부 Fa의 외주에는 고리 모양의 홈(도면 미도시)이 설치되고, 이 고리 모양의 홈에는 테이프 모양의 도체 접속자(도면 미도시)가 감착되어 있다. 또한, 부호 V3은 접지선(도면 미도시)을 설치하기 위한 볼트를 나타내고 있다.

다음으로, 어레스터 몰드체 6을 부싱 2 안에 착탈 자유롭게 장착하는 방법에 관하여 설명한다.

우선, 접속도체 62의 원통부 62b 안에 원통부 62b의 내경과 거의 같은 지름의 코일 모양의 고압측 스프링 63을 그 상반부가 돌출한 것처럼 하여 장착하고, 그 상태에서 어레스터 몰드체 6의 선단부(고압측)를 부싱 2 안에 삽입하여, 고압측 스프링 63의 선단부가 주회로 접속자 43의 내벽면 43a에 접합할 때까지 밀어넣는다. 이것에 의해, 홈 62c에 설치한 도체 접속자(멀티콘택트)를 구성하는 개별 조각(도면 미도시)이 접속도체 삽입부 42의 내주면에 전기적으로 접촉함과 동시에, 고무 몰드체 67의 선단부 67a의 외주면이 부싱 2의 선단부 삽입구멍 51a의 내주면에, 고무 몰드체 67의 원추상부 67b의 외주면이 부싱 2의 테이퍼 삽입구멍 53a의 내주면에, 고무 몰드체 67의 후단부 67c의 외주면이 후단부 삽입구멍 52a의 내주면과 접합하는 것이 된다.

다음으로, 압박금속 65의 함몰부 65c에 함몰부 65c의 내경과 거의 같은 지름의 코일 모양의 저압측 스프링 66을 그 하반부가 돌출한 것처럼 하여 장착함과 동 시에, 홈 F2a에 불소 고무 등으로 이루어진 O링 P2를 설치하고, 이 상태에서, 부싱 2의 후단부 원통부 52의 하면에 봉인 덮개 F를 접합하고, 또한 봉인 덮개 F의 볼트 삽입구멍에 끼워 관통시킨 볼트 V2의 선단부를 후단부 원통부 52의 하면에 매설한 매립금속 N에 나사 결착 시킨다. 이것에 의해, 봉인 덮개 F가 후단부 원통부 52의 하면에 장착된다.

이와 같은 봉인 덮개 F의 후단부 원통부 52 하면에의 접합·고정에 의하여, O링 P2에 의해 부싱 2의 후단부 삽입구멍 52a가 봉해짐과 동시에, 저압측 스프링 66이 축방향으로 압박되어, 저압측 스프링 66에 소정의 용수철힘이 더해지고, 나아가서는 고무 몰드체 67이 부싱 2의 선단부를 향하여 압박되고, 또한 부싱 2의 테이퍼 삽입구멍 53a의 내주면과 고무 몰드체 67의 원추상부 67b의 외주면과의 접합부에 소정의 면압이 부여된다.

또, 고무 몰드체 67이 부싱 2의 선단부를 향하여 압박되는 것에 의하여, 고무 몰드체 67의 선단부에 배치한 고압측 스프링 63이 축방향으로 압박되고, 해당 고압측 스프링 63에 소정의 용수철힘이 더해져, 이것에 의해, 어레스터 소자 61a와 접속도체 62 사이, 어레스터 소자 61a 사이, 어레스터 소자 61a와 압박부 65b 사이에 소정의 면압이 부여되어, 이러한 부재 사이가 확실하게 접촉한다.

이상과 같이, 이와 같은 구성의 어레스터에 의하면, 어레스터 몰드체 6의 전체가 부싱 2의 삽입구멍 3a의 내부로 수용되는 것으로, 후술하는 바와 같이 종래의 어레스터보다도 보다 높은 전압 계급의 선로에 적용할 수 있고, 또, 고무 몰드체가 부싱의 선단부를 향하여 압박되는 것으로, 부싱 2의 테이퍼 삽입구멍 53a의 내면과 고무 몰드체 67의 원추상부 67b의 외면간의 면압이 확보되고, 계면에서의 절연 파괴를 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 어레스터 몰드체의 후단부에 스프링이 설치되고, 해당 스프링에 용수철힘이 더해지는 것으로, 어레스터 몰드체를 부싱의 선단부를 향하여 압박할 수 있고, 또, 부싱 2의 테이퍼 삽입구멍 53a의 내면과 고무 몰드체 67의 원추상부 67b의 외면을 감합하는 것으로, 축방향의 압박력을 면압으로서 유효하게 작용시키는 것을 할 수 있다. 또한, 전계가 집중하는 고압 실드체의 저압 방향 단부 E의 내측에 면압이 유효하게 작용하는 테이퍼 삽입구멍 53a(원추상부 67b)를 설치하는 것으로, 후술하는 바와 같이, 계면 부분에 있어서 부분 방전의 발생을 억제할 수 있다.

도 2는, 본 실시예에 있어서 어레스터의 등전위 분포도를 나타내고 있다. 도 2로부터, 어레스터 몰드체 6의 선단부는 고압 실드체 4에 의하여 차폐되고, 또, 어레스터 몰드체 6의 후단부는 접지체로서의 기기 케이스 1의 외부에 설치되고, 또한, 어레스터 몰드체 6의 중간부는 고압 실드체 4와 접지체로서의 기기 케이스 1 사이의 간격의 조정에 의하여 전계가 적정하게 컨트롤되는 것으로, 어레스터 소자 61a가 분담하는 전압이 길이 방향으로 균일화된다.

여기서, 실드 본체 41과 접지체로서의 기기 케이스 1이 어레스터 몰드체 6에 미치는 영향에 관하여 설명한다. 우선, 실드 본체 41의 저압 방향 단부 E와 기기 케이스 1의 고압측면과의 간격을 단축하면, 실드 본체 41 및 기기 케이스 1의 영향에 의하여 어레스터 몰드체 6의 중간부에 있어서 전계가 조밀하게 되고, 이것과 반대로, 양자의 간격을 넓게 하면, 해당 중간부에 있어서의 전계가 드문드문하게 되 는 관계가 있다. 따라서, 단순히, 양자의 간격을 넓힌 구성으로 하는 것만으로는, 어레스터 소자 61a의 전압 분담을 균일화시키는 것이 곤란해진다. 이 점, 본 실시예에 있어서는, 어레스터 몰드체 6의 선단부(어레스터 몰드체 6의 1/3 정도의 길이) 및 중간부(어레스터 몰드체 6의 1/3 정도의 길이)를 기기 케이스 1 안에 위치시키고, 어레스터 몰드체 6의 후단부(어레스터 몰드체 6의 1/3 정도의 길이)를 기기 케이스 1의 외부에 위치시키는 것으로, 고압 실드체 4와 접지체로서의 기기 케이스 1과의 간격이 적정하게 조정되어, 어레스터 몰드체 6의 중간부에 있어서의 전계를 적정하게 컨트롤할 수 있고, 나아가서는 어레스터 소자 61a의 전압 분담의 균일화를 도모할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 어레스터에 의하면, 기기 케이스 1의 개구부 1a에 기밀하게 장착된 부싱 2 안에 어레스터 몰드체 6을 기기 케이스 1의 외부에서 착탈 자유롭게 장착할 수 있는 것으로부터, 종래의 가스절연형 어레스터와 같이, 분리 장치를 설치할 필요가 없어지고, 기기의 구조를 간소화할 수 있고, 또, 어레스터 소자를 교환할 때에 기기 케이스 1안의 절연 가스를 회수했다가, 충전했다가 하는 작업이 불필요하게 되도록 할 수 있다. 또한, 어레스터 몰드체 6의 선단부 외주가 고압 실드체 4에 의하여 덮여져 있는 것으로부터, 어레스터 소자 61a의 전압 분담을 균일화하는 것이 가능하고, 나아가서는 66/77kV 등급의 고압 선로에도 적용할 수 있는 어레스터를 제공할 수 있고, 또, 어레스터 몰드체 6의 후단부측(저압측)을 기기 케이스 1의 외부에 도출시키는 것으로, 기기의 축소화를 도모할 수 있다. 또한, 부싱 2의 삽입구멍 3a에, 고압 실드체 4의 윗부분 S에 대응하는 부위 S'로부 터, 즉 고압 실드체 4의 저압 방향 단부 E에 대응하는 부위 E'로부터 보아 고압측(선단부측)에 위치하는 부위 S'부터 기기 케이스 1의 고압 측면의 부근에 대응하는 부위 1'에 이르는 구간에 걸쳐 테이퍼 삽입구멍 53a가 설치됨과 동시에 고무 몰드체 67에 테이퍼 삽입구멍 53a와 감합하는 원추상부 67b가 설치되어 있는 것으로부터, 전계가 집중하는 영역에 있어서의 부싱의 삽입구멍과 고무 몰드체간의 계면의 면압을 확보함과 동시에 공극의 발생을 방지할 수 있고, 나아가서는 양자의 계면 부분에 있어서의 부분 방전의 발생을 억제할 수 있다.

[실시예 2]

도 3은, 본 발명의 제2의 실시예에 있어서 어레스터의 일부 단면도를 나타내고 있다. 또한, 도 3에 있어, 도 1과 공통된 부분에는 동일한 부호를 붙여 자세한 설명을 생략한다.

도 3에 있어, 이 실시예에 있어서는, 도 1에 나타난 부싱의 삽입구멍 3a에 대신하여, 부싱 2의 선단부에서 부싱 2의 후단부에 이르는 구간에 걸쳐, 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 삽입구멍 53a'가 설치되어 있고, 또, 고무 몰드체 67에는 테이퍼 삽입구멍 53a'의 내면과 감합하는 원추상부 67b'가 설치되어 있다.

이 실시예에 있어서도, 전술한 실시예와 마찬가지로, 분리 장치를 설치할 필요가 없고, 기기의 구조를 간소화할 수 있고, 또, 어레스터 소자를 교환할 때에 기기 케이스 1 안의 절연 가스를 회수하거나, 충전하거나 하는 작업이 불필요하게 될 수 있다. 또한, 어레스터 소자 61a의 전압 분담을 균일화할 수 있으므로 66/77kV 등급의 고압 선로에도 적용할 수 있는 어레스터를 제공할 수 있고, 또, 어레스터 몰드체 6의 일부(저압측)를 기기 케이스 1의 외부에 도출시키는 것으로, 기기의 축소화를 도모하는 것이 가능하다. 또한, 부싱의 선단부에서 부싱의 후단부에 이르는 모든 영역에 걸쳐 테이퍼 삽입구멍 53a'가 설치되고, 이것에 어레스터 몰드체 6의 원추상부 67b'가 접합하도록 구성되어 있는 것으로, 어레스터 몰드체 6의 전체 길이에 걸쳐 양자의 계면의 면압을 확보하여 공극의 발생을 방지할 수 있고, 나아가서는 전술의 실시예보다도 절연성능이 우수한 어레스터를 제공할 수 있다.

본 발명은, 특허청구의 범위 내에서, 다음과 같이, 변경, 수정을 가하는 것이 가능하다.

첫째, 전술의 실시예에 있어서는, 기기 케이스 1의 바닥부에 부싱을 배설하는 경우에 관하여 설명하고 있지만, 기기 케이스 1의 측벽에 부싱을 배설하여도 좋다.

둘째, 전술의 실시예에 있어서는, 66/77kV의 고압 선로에 본 발명의 어레스터를 적용하는 경우에 관하여 설명하고 있지만, 66kV 미만의 선로 혹은 77kV를 초과하는 고압 선로에 본 발명의 어레스터를 적용해도 좋다.

셋째, 전술의 실시예에 있어서는, 부싱에, 고압 실드체의 윗부분에 대응하는 부위로부터 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐, 또는 부싱의 고압측으로부터 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 삽 입구멍을 설치한 경우에 관하여 설명하고 있지만, 고압 실드체의 저압 방향 단부의 부근에 대응하는 부위에서 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐, 또는 고압 실드체의 중간부에 대응하는 부위로부터 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐 부싱의 고압측으로부터 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 삽입구멍을 설치해도 좋다.

Claims

전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 상기 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 상기 부싱의 삽입구멍 내에 상기 기기 케이스의 외부로부터 착탈이 자유롭게 장착된 어레스터 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮히고,

상기 부싱의 삽입구멍의 전계가 집중하는 영역에는, 상기 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 상기 고무 몰드체에는, 상기 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 상기 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 상기 부싱의 삽입구멍 내에 상기 기기 케이스의 외부로부터 착탈이 자유롭게 장착되는 어레스터 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮히고,

상기 부싱의 삽입구멍에는, 상기 고압 실드체의 저압 방향 단부의 부근에 대응하는 부위에서 상기 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐 상기 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 상기 고무 몰드체에는, 상기 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 상기 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 상기 부싱의 삽입구멍 내에 상기 기기 케이스의 외부로부터 착탈이 자유롭게 장착되는 어레스터 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어지는 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮히고,

상기 부싱의 삽입구멍에는, 상기 고압 실드체의 중간부에 대응하는 부위로부터 상기 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐 상기 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 상기 고무 몰드체에는, 상기 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 상기 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 상기 부싱의 삽입구멍 내에 상기 기기 케이스의 외부로부터 착탈이 자유롭게 장착되는 어레스터 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮히고,

상기 부싱의 삽입구멍에는, 상기 고압 실드체의 윗부분에 대응하는 부위로부터 상기 기기 케이스의 고압측면의 부근에 대응하는 부위에 이르는 구간에 걸쳐 상기 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 상기 고무 몰드체에는, 상기 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
전기 기기를 수용하는 기기 케이스의 개구부에, 상기 개구부를 기밀하게 덮는 것처럼 설치된 부싱과, 상기 부싱의 삽입구멍 내에 상기 기기 케이스의 외부로부터 착탈이 자유롭게 장착되는 어레스터 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 몰드체는, 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어진 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자적 동체의 외주에 설치된 고무 몰드체를 구비하고,

상기 어레스터 소자 적층체의 선단부 외주는, 고압 실드체에 의하여 덮히고,

상기 부싱의 삽입구멍에는, 상기 부싱의 선단부에서 상기 부싱의 후단부에 이르는 구간에 걸쳐 상기 부싱의 고압측에서 저압측을 향하여 원추상으로 넓어지는 테이퍼 내면이 설치되고, 상기 고무 몰드체에는, 상기 테이퍼 내면과 감합하는 테이퍼 외면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 어레스터에 있어서,

상기 어레스터 몰드체는, 산화 아연을 포함하여 형성된 복수 개의 어레스터 소자를 적층하여 이루어지는 어레스터 소자 적층체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 고압측에 접합되는 접속도체와, 상기 어레스터 소자 적층체의 저압측에 접합되는 압박금속을 구비하는 것을 특징으로 하는 어레스터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 어레스터에 있어서,

상기 어레스터 몰드체의 후단부는, 상기 기기 케이스의 개구부를 통과하고, 전기 기기 케이스의 외부에 도출되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 어레스터에 있어서,

상기 부싱의 후단부는 절연성의 원통상 부재로 형성되고, 상기 원통상 부재는 상기 기기 케이스의 개구부를 통과하고, 상기 기기 케이스의 외부에 도출되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 어레스터에 있어서,

상기 부싱은 경질의 플라스틱 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 어레스터.