KR101325996B1 - 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압 감지 센서가 내장된 가공 개폐기나 차단기의 절연 하우징에 관한 것으로서, 부하측 인입선과 고압측 인입선이 각각 인입되며 내부에 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 수단이 내장되는 절연 하우징에 있어서, 절연체로 형성되는 하우징; 상기 하우징 일측으로 전후진 가능하게 삽입 설치되며, 상기 개폐 수단을 가동하여 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 로드; 및 상기 하우징 내부의 전방 또는 후방에 설치되며 상기 부하측 또는 고압측에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지 센서를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전압 감지 센서를 내장한 친환경 가공 개폐기 등을 구성할 때, 전압 감지 센서를 옆 상 개폐기와 최대한 이격시킴으로써, 옆 상으로부터 전압이 유기되는 현상을 최대한 억제할 수 있고, 감지 전압의 상 변화나 오차 발생을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치{INSULATED HOUSING WITH VOLTAGE DETECTION AND POWER SWITCHING APPARATUS USING THAT}

본 발명은 개폐기나 차단기 등의 하우징 내에 전압 감지 센서를 내장한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인접하는 다른 상의 유기 전압에 의한 검출 오차를 최소화 하는 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 부하측에 전력을 공급할 때, 변전소 또는 수변전설비 등에 차단기나 개폐기를 설치하여 이상 전압 발생 등과 같은 비상 상황시 고압측과 부하측의 연결을 차단함으로써, 이상 전압이 고압측이나 부하측으로 유기되는 것을 방지하고 설비들을 보호한다. 개폐기나 차단기는 통상적으로 고압측 부싱과 부하측 부싱으로 고압측 선로와 부하측 선로를 인입하며, 절연 하우징 내부에서 개폐 로드에 연동하여 고압측 연결단자와 부하측 연결단자를 개폐한다.

한편, 차단기나 개폐기가 개폐 전환 동작을 수행할 때 등에, 고장의 원인을 규명하기 위해서 고압측 전압 및 부하측 전압을 감지할 필요가 있다. 종래에는 기존에 설치된 절연 하우징을 분해하여 감지 센서를 설치하였다. 하지만, 최근의 친환경(ECO) 절연 하우징은 감지 센서의 설치 등에 의해 내부 절연물의 누설을 방지하고자 하는 목적으로 전압 감지 센서를 내장하고, 나아가 계기용 변류기(Current Transformer) 등을 함께 내장하고 있다.

도 1은 종래 가공 개폐기 절연 하우징을 예시한 정면도이다. 도 1을 참조하면, 하우징(10)의 전방에 제1단말(12)이 설치되고, 상단에 제2단말(14)이 설치된다. 제1단말(12)과 제2단말(14)에는 각각 부하측 인입선과 고압측 인입선이 접속되며, 경우에 따라서는 제1단말(12)에 고압측 인입선이 접속되고 제2단말(14)에 부하측 인입선이 접속될 수도 있다.

제1단말(12)과 제2단말(14)은 각각 부싱(11, 16)에 의해 절연되며, 하우징(10)의 하단에도 절연을 위한 부싱(22)이 설치된다. 이들 부싱(11, 16, 22)은 하우징(10)에 일체로 형성된다. 도 1에서 하우징(10)의 좌우측에는 전압 감지 센서가 내장되는 설치관(22, 24)이 형성된다.

도 2는 도 1에 예시된 절연 하우징의 정단면도이다. 도 2를 참조하면, 하우징(10) 내부에서 제1단말(12)에 제1연결단자(13)가 접속되고, 제2단말(14)에 제2연결단자(15)가 접속된다. 제1연결단자(13)는 개폐 로드(18)에 의해 승강되어 제2연결단자(15)와 접촉되거나 분리되며, 이에 따라 개폐기가 개폐된다.

이때, 제1단말(12)과 제2단말(14) 각각에는 제1 전압 감지 센서(32)와 제2 전압 감지 센서(34)가 접속되고, 이 전압 감지 센서들은 도시한 바와 같이 하우징(10) 내부에서 양 측방의 공간에 내장된다. 이는 두 전압 감지 센서들을 최대한 이격시키기 위함이다. 미설명 부호 33, 35는 각 전압 감지 센서에서 인출되는 감지선(33, 35)이다.

그런데, 도시한 가공 개폐기는 공중에서의 공간적 제약에 의해 도 2에서 점선으로 도시한 바와 같이 3상의 각 상 개폐기들이 통상적으로 인접하여 배치된다. 이와 같은 배치에서는, 전압 감지 센서에 옆 상 개폐기의 전압이 유기되어 위상이 변하거나 감지 전압의 오차가 발생되는 문제점이 있다.

종래에는 이러한 상 변화 및 감지 전압 오차를 회로적으로, 또는, 프로그램으로 보정하는 등으로 고압측 및 부하측 전압을 감지하였다. 하지만, 감지 전압의 오차를 완전히 바로 잡기는 어려워 여전히 고장 진단이 정확하지 않은 문제점이 있으며, 개폐기나 차단기 전압 감지 회로 등의 추가 구성으로 제조 코스트의 상승 및 유지보수 비용이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 전압 감지 센서를 내장한 친환경 가공 개폐기 등의 절연 하우징을 구성함에 있어, 전압 감지 센서에 인접하는 상의 전압의 유기되는 문제점을 최대한 억제하여, 감지 전압의 상 변화 또는 오차 등을 방지하고 감지 회로를 간소하게 구성할 수 있는 새로운 구조의 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은, 부하측 인입선과 고압측 인입선이 각각 인입되며 내부에 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 수단이 내장되는 절연 하우징에 있어서, 절연체로 형성되는 하우징; 상기 하우징 일측으로 전후진 가능하게 삽입 설치되며, 상기 개폐 수단을 가동하여 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 로드; 및 상기 하우징 내부의 전방 또는 후방에 설치되며 상기 부하측 또는 고압측에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지 센서를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은, 상기 하우징의 전방으로 부하측 인입선이 인입되는 제1단말이 설치되고, 하우징의 상단으로 고압측 인입선이 인입되는 제2단말이 설치되며, 상기 전압 감지 센서는 고압측 인입선에 연결되어 고압측 전압을 감지하는 고압 감지 센서이며, 하우징 내부에서 상기 제1단말의 돌출 방향에 반대인 하우징 후방에 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은, 상기 개폐 로드는 상기 하우징의 중심축을 따라 설치되며, 상기 개폐 로드를 관통하여 부하측 인입 전압을 감지하는 저압 감지 센서가 더 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은, 상기 고압 감지 센서 및 상기 저압 감지 센서는 저항성 전압 감지 센서(RVD;Resistive Voltage Detector)이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은, 상기 하우징 내부에 계기용 변류기가 내장 설치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 전력 개폐장치는, 상술한 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 중 어느 하나를 포함한다.

본 발명의 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징 및 이를 이용한 전력 개폐장치에 따르면, 전압 감지 센서를 하우징 내부의 전방 또는 후방에 위치시킴으로써, 친환경 가공 개폐기를 구성함에 있어 측방에 위치하는 다른 상 개폐기의 전압이 전압 감지 센서로 유기되는 것을 최대한 억제할 수 있고, 감지 전압의 상 변화나 오차 발생을 저감시켜 전압 감지에 의한 개폐기 감시 및 고장 진단을 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 하우징의 중심축을 따라 설치되는 개폐 로드를 이용하여 저압 감지 센서를 설치함으로써, 절연 하우징의 부피를 증가시키지 않으면서 고압 감지 센서 및 저압 감지 센서 모두를 옆 상 개폐기의 전압 유기로부터 보호할 수 있다.

도 1은 종래 가공 개폐기 절연 하우징을 예시한 정면도,
도 2는 종래 가공 개폐기 절연 하우징의 설치예를 보인 정단면도,
도 3은 본 발명에 따른 절연 하우징을 예시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 절연 하우징의 내부 구성을 예시한 측단면도, 및
도 5는 본 발명에 따른 절연 하우징의 설치예를 보인 정단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

본 발명에 따른 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징은 최근 친환경(ECO) 가공 개폐기 등에 적용되며, 제조 단계에서 전압 감지 센서를 내장한 절연 하우징이다. 이하의 예시에서, 가공 개폐기를 예시하여 설명하겠지만, 본 발명의 절연 하우징은 차단기나 이와 유사한 전력 개폐장치 등에도 적용될 수 있음은 물론이다. 즉, 본 발명에 따른 전력 개폐장치는 이하에서 설명되는 절연 하우징을 포함하는 개폐기, 차단기, 또는 기타 전력을 개폐하는 장치를 의미한다.

도 3은 본 발명에 따른 절연 하우징을 예시한 측면도이다. 도 3을 참조하면, 절연체로 형성되는 하우징(100)의 전방으로 제1단말(110)이 설치되고, 하우징(100)의 상단에는 제2단말(120)이 설치된다. 본 실시예에서 제1단말(110)은 부하측 인입선이 접속되는 단말이며, 제2단말(120)은 고압측 인입선이 접속되는 단말이다. 하지만, 통상적으로 개폐기는 고압측과 저압의 부하측을 개폐하는 장치로서, 제1단말(110)에 고압측이 연결되고 제2단말(120)에 부하측이 연결될 수도 있다.

제1단말(110)과 제2단말(120)은 각각 부싱(112, 122)에 의해 절연된다. 그리고 하우징(100)의 하단부(즉, 지주에 설치되는 부분)에도 부싱(132)이 설치된다. 이들 부싱(112, 122, 132)은 하우징(100)에 일체로 형성되는 원통 모양의 애관으로서, 고압측 전압 및 저압측 전압이 지주나 기타 가공 시설물로 유기되는 것을 방지한다.

하우징(100)의 하단으로는 개폐 로드(130)가 삽입 설치된다. 개폐 로드(130)는 하우징(100)의 중심축을 따라 설치되는 로드 형태를 가지며, 도시 안된 구동수단에 의해 하우징(100) 내부로 전후진 되어, 하우징(100) 내부에 장치된 개폐 수단을 가동한다. 개폐 로드(130)의 전후진 동작에 의해 개폐기가 투입되거나 개방된다.

도 3에서 하우징(100)의 전방에 설치되는 관은 후술하는 계기용 변류기(140)의 접지라인을 수용하는 접지라인 설치관(142)이며, 하우징(100)의 후방에 설치되는 관은 후술하는 고압 감지 센서(150)가 설치되는 감지 센서 설치관(154)이다.

도 4는 본 발명에 따른 절연 하우징의 내부 구성을 예시한 측단면도이다. 도 4를 참조하면, 하우징(100) 내부에는 고압측과 부하측의 연결을 개폐하기 위한 개폐 수단이 설치된다. 개폐 수단은 제1단말(110)과 접속되는 제1연결단자(114)와 제2단말(120)과 접속되는 제2연결단자(124)로 구성된다. 제1연결단자(114)와 제2연결단자(124)는 절연물질이 함침된 공간 안에서 개폐 로드(130)에 의해 상호 접촉되거나 분리된다.

도시한 바와 같이, 볼 스크류로 형성되는 개폐 로드(130)가 전후진함에 따라 제1연결단자(114)가 연동하여 전후진 된다. 이때, 개폐 로드(130)는 절연체로 구성되며, 제1연결단자(114)에 인가되는 전압이 개폐 로드(130)를 통해 지주 측으로 유기되는 것을 방지한다. 한편, 개폐 로드(130)는 반드시 볼 스크류로 한정되는 것은 아니며, 하우징(100) 내부로 진퇴하는 다른 수단으로 대체 가능하다.

도 4를 참조하면, 통상의 친환경 개폐기와 같이 하우징(100) 내부에는 계기용 변류기(140)가 내장된다. 계기용 변류기(140)는 대전류를 소전류로 변성하여 계측기에 전달하는 변성기이다. 계기용 변류기(140)를 접지시키기 위한 계기용 변류기 접지라인(144)이 하우징(100) 내부 전방을 따라 하단으로 연결된다. 한편, 계기용 변류기(140)는 계기용 변압 기능을 포함하는 의미로 해석될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 언급되는 계기용 변류기(140)는 기본적으로 계기용 변류 기능을 수행하면서 여기에 추가로 계기용 변압 기능이 포함된 변성를 포괄하는 것으로 이해될 수 있다.

하우징(100) 내부에는 제1단말(110)의 돌출 방향에 반대인 후방 측으로 고압 감지 센서(150)가 설치된다. 고압 감지 센서(150)의 일단부는 제2단말(120) 측에 접속되며, 타단부로는 감지선(152)이 인출된다. 이 감지선(152)은 하우징(100)의 하단부로 인출되어 별도의 감지회로 측으로 연결된다.

고압 감지 센서(150)는 개폐기로 인입되는 고압측 전압을 감지하는 센싱 수단으로서, 예컨대, 저항성 전압 감지 센서(RVD;Resistive Voltage Detector)이다. 전압 감지 센서는 통상 저항의 분압을 이용하여 전압을 감지하는 RVD와 커패시터의 분압을 이용하여 전압을 감지하는 용량성 전압 감지 센서(CVD;Capacitive Voltage Detector) 등이 있다. 고압 감지 센서(150)로는 RVD 또는 CVD가 사용될 수 있겠으나, RVD는 CVD에 비해 스마트 그리드(Smart Grid) 기능인 배전 지능화, 전력 품질 모니터링(PQM)을 구현하는 것이 용이하므로, 바람직하게는 RVD가 사용된다.

도 4를 참조하면, 개폐 로드(130)를 관통하여 저압 감지 센서(160)가 설치된다. 저압 감지 센서(160)의 일단부는 제1단말(110) 측에 접속되며, 타단부로는 감지선(162)이 인출된다. 저압 감지 센서(160)는 부하측 저압을 감지하는 센싱 수단으로서, 고압 감지 센서(150)와 마찬가지로 저항성 전압 감지 센서로 구성될 수 있다.

한편, 앞서 언급한 고압 감지 센서(150) 및 저압 감지 센서(160)는 반드시 도 4의 실시예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 개폐기의 특성상 제1단말(110)에 고압측을 연결하고, 제2단말(120)에 부하측을 연결할 수도 있으므로, 고압 감지 센서(150)와 저압 감지 센서(160)의 설치 위치는 서로 바뀔 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 절연 하우징의 설치예를 보인 정단면도로서, 3상의 가공 개폐기가 나란하게 설치된 예를 보여준다. 도 5에서와 같이, 통상 가공 개폐기는 부하측 연결을 위한 제1단말(110)의 돌출 부위를 전방이라 할 때, 제1단말(110)의 돌출 부위를 회피해 측방으로 다른 상의 개폐기를 위치시킨다. 이는 지주 상에서 공중에 설치되는 가공 개폐기의 특성상 공간적 제약이 있으며, 가공 송전선의 배선 간격이 일정함에 기인한다.

본 발명에 따른 절연 하우징은 적어도 하나의 전압 감지 센서가 하우징(100) 내부에서 후방에 위치한다. 바람직하게는 도 4에서와 같이 하나의 전압 감지 센서는 하우징(100)의 후방에 위치시키고, 다른 하나의 전압 감지 센서는 개폐 로드(130)를 관통하여 설치한다. 이러한 구조에 따르면, 도 5에서와 같이, 3상의 가공 개폐기들이 나란하게 위치된 경우에도, 전압 감지 센서가 인접하는 개폐기와 최대한 이격된다.

따라서, 전압 감지 센서에 옆 상의 전압이 유기되는 현상을 최대한 방지할 수 있으며, 감지 전압의 상 변화나 오차 발생을 억제할 수 있다. 또한, 도 4의 실시예에서와 같이 저압 감지 센서(160)를 개폐 로드(130)를 관통하도록 설치함으로써, 하우징(100) 내부에서 공간 활용도를 높일 수 있고 절연 하우징을 소형으로 제작할 수 있게 된다. 나아가 전압 감지 센서의 후단에서 상 변화나 오차 발생을 보정할 필요가 없으므로, 전압 감지 회로의 구성을 간소화 할 수 있게 된다.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

100 : 하우징 110 : 제1단말
112 : 부싱 114 : 제1연결단자
120 : 제2단말 122 : 부싱
124 : 제2연결단자 130 : 개폐 로드
132 : 부싱 140 : 계기용 변류기
142 : 접지라인 설치관 144 : 계기용 변류기 접지라인
150 : 고압 감지 센서 152 : 감지선
154 : 감지 센서 설치관 160 : 저압 감지 센서
162 : 감지선

Claims (6)

1. 부하측 인입선과 고압측 인입선이 각각 인입되며 내부에 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 수단이 내장되는 절연 하우징에 있어서,
   절연체로 형성되는 하우징;
   상기 하우징의 전방으로 설치되며 부하측 인입선이 인입되는 제1단말;
   상기 하우징의 상단으로 설치되며 고압측 인입선이 인입되는 제2단말;
   상기 하우징의 중심축을 따라 설치되며 하우징의 일측으로 전후진 가능하게 삽입되고, 상기 개폐 수단을 가동하여 부하측과 고압측의 접속을 개폐하는 개폐 로드;
   상기 하우징 내부에서 상기 제1단말의 돌출 방향에 반대인 하우징 후방에 설치되며 상기 고압측 인입선에 연결되어 고압측 전압을 감지하는 고압 감지 센서; 및
   상기 개폐 로드를 관통하여 설치되며 상기 부하측 인입 전압을 감지하는 저압 감지 센서
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 고압 감지 센서 및 상기 저압 감지 센서는 저항성 전압 감지 센서(RVD;Resistive Voltage Detector)인 것을 특징으로 하는 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징 내부에 계기용 변류기가 내장 설치되는 것을 특징으로 하는 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징.
6. 제1항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항의 전압 감지 기능을 구비한 절연 하우징을 포함하는 전력 개폐장치.

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