KR101373570B1 - 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반 - Google Patents

흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반 Download PDF

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KR101373570B1 KR1020130022197A KR20130022197A KR101373570B1 KR 101373570 B1 KR101373570 B1 KR 101373570B1 KR 1020130022197 A KR1020130022197 A KR 1020130022197A KR 20130022197 A KR20130022197 A KR 20130022197A KR 101373570 B1 KR101373570 B1 KR 101373570B1
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Abstract

복수의 고압기기 및 상기 복수의 고압기기를 상호 연결시키는 적어도 하나의 부스바를 포함하고, 상기 부스바는 알루미늄 재질의 몸체 및 상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반이 개시된다.

Description

흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반{GRAPHITE COMPOSITION COATED ALUMINIUM BUSBAR AND SWITCHGEAR HAVING THE SAME}
본 발명은 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 알루미늄 부스바에 흑연 조성물을 코팅함으써 통전 시 발생되는 알루미늄 부스바의 온도 상승을 억제하고, 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 배전반에 설치함으로써 배전반의 제작 비용을 절감할 수 있는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반에 관한 것이다.
발전소에서 대략 200,000V 정도의 전압을 갖는 전기가 송전에 적합한 초고압으로 승압되어 1차 변전소로 송전되고, 1차 변전소에서는 상기 공급받은 전력을 22,900V로 강하시켜 2차 변전소 및 각 수용가 측으로 공급하게 된다. 이때, 상기 1차 변전소로부터 공급된 전력은 가공배전선과 지중배전선으로 구성된 배전계통을 통해 각 수용가의 배전반으로 공급되며 특고압 수용가, 고압 수용가 및 각종 옥외 설치 변압기를 통해 저압 수용가 측으로 공급된다.
이때, 상기 배전반에는 그 내부 기기의 단자를 서로 연결시키는 부스바가 설치된다. 상기 부스바는 기기 간의 통전 뿐만 아니라 전력 손실을 작게 할 수 있는 것이어야 하므로, 다음과 같은 조건이 구비되어야 한다.
1) 도전율이 클 것
2) 인장 강도가 클 것
3) 가소성이 클 것(가공성 용이)
4) 선, 판으로 가공이 쉬울 것
5) 연성이 좋을 것
6) 내식성이 좋을 것
7) 대량 생산이 가능할 것
8) 가격이 저렴할 것
위의 조건을 고려했을 때, 부스바로써는 8) 항목을 제외하고는 금, 은, 구리가 바람직한데, 금과 은은 고가인 문제가 있어 구리가 주로 사용되었다. 그러나, 최근 구리 가격에 대한 상승이 계속되고 있어 구리에 대한 대체제의 요구가 계속되고 있는 상황이다.
알루미늄의 경우 구리보다 가격이 저렴한 장점은 있으나 전기전도도가 좋지 않아서 통전 시 온도가 상승되는 문제가 있다.
또한, 구리 부스바의 경우 그 중량이 무거운 관계로 배전반 내에 설치할 때 사고 발생률이 높고, 작업이 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 구리보다 가격이 저렴한 알루미늄 부스바에 흑연 조성물을 코팅함으로써 통전 시 온도 상승이 억제되는 등 구리 부스바와 동일한 기능을 달성할 수 있는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 배전반 내에 설치함으로써, 구리 부스바를 설치한 것과 동일한 기능을 제공하면서도 배전반의 제작 비용을 절감시킬 수 있는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바는, 알루미늄 재질의 몸체 및 상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은 흑연 및 물을 포함하는 코팅 조성물로 이루어져 있다.
이때, 상기 흑연은 10 내지 40 중량%이고, 상기 물은 60 내지 90 중량%이다.
상기 몸체는 중공의 관 형상인 것이 바람직하다.
상기 몸체는 판 형상인 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반은, 복수의 고압기기 및 상기 복수의 고압기기를 상호 연결시키는 적어도 하나의 부스바를 포함하고, 상기 부스바는 알루미늄 재질의 몸체 및 상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은 흑연 및 물을 포함하는 코팅 조성물로 이루어져 있다.
이때, 상기 흑연은 10 내지 40 중량%이고, 상기 물은 60 내지 90 중량%이다.
상기 몸체는 중공의 관 형상인 것이 바람직하다.
상기 몸체는 판 형상인 것이 바람직하다.
상기 적어도 하나의 부스바는 2개 이상이고, 2개 이상의 부스바가 서로 연결되는 경우 연결 부위의 내측 접촉면은 주석, 금, 은, 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 알루미늄 몸체 외측면에 흑연 조성물을 코팅함으로써 구리와 동일한 정도의 전기 전도도를 달성할 수 있어 통전 시 온도 상승이 억제되는 효과가 있다.
또한, 구리보다 저렴한 알루미늄을 사용함으로써 배전반의 제작 비용을 절감시키는 효과가 있다.
또한, 알루미늄은 구리보다 그 중량이 가볍기 때문에 배전반 내에 설치할때 사고 발생률이 낮고 작업이 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반의 측면도를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 배전반에 설치된 부스바가 서로 연결된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 배전반에 설치된 흑연 조성물로 코팅되지 않은 알루미늄 부스바의 온도를 측정하기 위하여 온도센서가 부착된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6 내지 11은 배전반에 설치된 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바의 온도를 측정하기 위하여 온도센서가 부착된 상태를 각각 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 부스바(10)는 몸체(12) 및 코팅층(14)을 포함한다.
상기 몸체(12)는 알루미늄 재질로 이루어져 있다. 본 실시예서는 상기 몸체(12)가 중공의 관 형상이지만, 대안의 다른 실시예(도 2)에서는 판 형상일 수 있다.
상기 코팅층(14)은 상기 몸체(12)의 외측면에 도포되어 있고, 흑연 및 물을 포함하는 흑연 조성물로 이루어져 있다.
상기 흑연 조성물은 흑연 10 내지 40 중량% 및 물 60 내지 90 중량%인 것이 바람직하다. 흑연이 10 중량% 보다 적거나 40 중량%보다 많으면 알루미늄 부스바의 온도 상승 억제 효과가 미비하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반의 측면도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 배전반(100)은 복수의 고압기기(110, 120) 및 상기 복수의 고압기기를 상호 연결시키는 적어도 하나의 부스바(130)를 포함한다.
본 실시예에서 복수의 고압기기(110, 120)는 각각 기중차단기(110, ACB)와 과전류차단기(MCCB, 120)이다.
상기 부스바(130)는 상기 기중차단기(110)와 상기 과전류차단기(120)를 상호 연결시킨다. 상기 부스바(130)는 알루미늄 재질의 몸체 및 상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층을 포함한다.
상기 부스바(130)는 도 1과 관련하여 이미 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 도 3의 배전반에 설치된 부스바가 서로 연결된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 부스바(130)는 제1 부스바(130a)와 제2 부스바(130b)가 서로 연결되어 형성된 것이다.
제1 부스바(130a)와 제2 부스바(130b)가 서로 연결된 부분의 내측 접촉면(140)은 주석, 금, 은, 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 코팅되는 것이 바람직하다. 이는, 내측 접촉면이 산화되어 박리되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이하는, 본 발명에 따른 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바의 온도 상승 억제의 효과를 시험한 것이다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3
1. 시험설비 및 적용규격
적용규격- IEC 61439-1 (온도상승 시험 항목)
온도기록계(시간당 60mm, DIV 2 ) AC 전류계, C.T (2000:5)
2. 시험재료
배전반의 크기: W-800, H-2000, D-1000 (도 5 내지 11)
부스바의 몸체 : 알루미늄 - 12x100x2
코팅층: 흑연 조성물
알루미늄으로 된 몸체에 아래 표에 기재된 바와 같은 흑연 조성물을 코팅하였다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 2 비교예 3
흑연 - 10 중량% 20 중량% 30 중량% 40 중량% 50 중량% 60 중량%
- 90 중량% 80 중량% 70 중량% 60 중량% 50 중량% 40 중량%
비교예 1
도 5에 도시된 배전반 내에 비교예 1의 흑연조성물이 코팅되지 않은 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 13번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 102.1 84.2
2 118.3 100.4
3 114.3 96.4
4 94.8 76.9
5 127.5 109.6
6 113.1 93.4
7 69.7 51.8
8 103.3 85.4
9 83.2 65.3
10 103.9 86.0
11 97.4 79.5
12 27.3 9.4
13 17.9 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(13번)를 뺀 값임
흑연 조성물이 코팅되지 않은 비교예 1의 알루미늄 부스바의 경우 통전 용량이 부족하다는 것을 알 수 있다.
실시예 1
도 6에 도시된 배전반 내에 실시예 1의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 10번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 100.0 71.3
2 109.9 81.2
3 101.7 73.0
4 96.6 67.9
5 110.2 81.5
6 93.0 64.3
7 82.6 53.9
8 98.8 70.1
9 76.7 48.0
10 28.7 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(10번)를 뺀 값임
흑연 조성물이 코팅되지 않은 알루미늄 부스바인 비교예 1과 비교하여 평균 16.9 ℃ 내려갔다.
실시예 2
도 7에 도시된 배전반 내에 실시예 2의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 10번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 77.8 58.8
2 79.8 60.8
3 78.4 59.4
4 70.1 51.1
5 69.1 50.1
6 66.3 47.3
7 77.7 58.7
8 60.6 41.6
9 56.3 37.3
10 19.0 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(10번)를 뺀 값임
실시예 1과 비교했을 때, 평균 약 16.2 ℃ 내려갔다.
실시예 3
도 8에 도시된 배전반 내에 실시예 3의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 13번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 10번, 11번 위치에 부착된 온도센서는 크레들 단자와 직접 접합되는 부스바의 온도차를 확인하고자 함이었다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 71.7 56.9
2 66.4 51.6
3 68.4 53.6
4 64.9 50.1
5 60.7 45.9
6 61.9 47.1
7 49.7 34.9
8 46.9 32.1
9 48.1 33.3
10 64.7 49.9
11 55.5 40.7
12 24.2 9.4
13 14.8 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(13번)를 뺀 값임
실시예 2와 비교했을 때, 평균 4.5 ℃ 감소하였다. 다만, 7번 위치에서 실시예 2와 비교했을 때 온도차가 23.8 ℃ 로 나타나서 7번 위치의 값은 평균값에서 제외하였다.
실시예 4
도 9에 도시된 배전반에 실시예 4의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 10번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 84.6 62.5
2 91.3 69.2
3 86.7 64.6
4 80.9 58.8
5 92.7 70.6
6 80.9 58.8
7 73.2 51.1
8 87.3 65.2
9 72.9 50.8
10 22.1 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(10번)를 뺀 값임
실시예 3과 비교했을 때, 평균 14.1 ℃ 감소하였다. 다만, 8번 위치에서 실시예 3과 비교했을 때 온도차가 33.1 ℃ 로 나타나서 8번 위치의 값은 평균값에서 제외하였다.
비교예 2
도 10에 도시된 배전반 내에 비교예 2의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 10번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위:℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 94.5 67.2
2 102.3 75.0
3 94.4 67.1
4 86.9 59.6
5 98.7 71.4
6 87.1 59.8
7 70.5 43.2
8 85.2 57.9
9 71.1 43.8
10 27.3 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(10번)을 뺀 값임
실시예 3과 비교했을 때, 1번 내지 6번의 위치에서는 평균 2.3 ℃ 상승하였고, 7번 내지 9번에서는 평균 7.6 ℃ 내려갔다.
비교예 3
도 11에 도시된 배전반 내에 비교예 3의 흑연 조성물이 코팅된 알루미늄 부스바를 설치하고, 각 위치(1번 내지 10번)에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하였다. 실험시 배전반의 모든 구멍을 랩으로 막아 내부와 외부의 공기순환을 차단하였다. 시험전류는 AC2000A 3상이었다. 온도 측정결과는 다음과 같다.
단위: ℃
번호 시험결과온도 온도상승치
1 93.6 67.4
2 103.9 77.7
3 95.2 69.0
4 87.9 61.7
5 105.1 78.9
6 90.3 64.1
7 68.8 42.6
8 83.7 57.5
9 68.8 42.6
10 26.2 -
* 온도상승치는 시험결과온도에서 주위온도(10번)을 뺀 값임
비교예 2와 비교했을 때, 1번 내지 6번 위치에서는 3.1 ℃ 상승하였고, 7번 내지 9번 위치에서는 0.7 ℃ 내려갔다.
이렇듯, 흑연 함량을 변화시켜가면서 시험한 결과, 흑연 조성물이 코팅되지 않은 알루미늄 부스바(비교예 1)와 비교했을 때 흑연 함량이 30중량%(실시예 3)일 때 가장 큰 온도 감소가 있었다.
또한, 흑연 함량이 10중량% 내지 40중량%까지는 온도 감소를 보이고 있으나, 흑연 함량이 40중량%을 초과하는 경우 온도가 다시 상승하는 것을 보이고 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10, 130: 부스바
12: 알루미늄 몸체
14: 코팅층
100: 배전반
110: 기중차단기
120: 과전류차단기

Claims (11)

  1. 알루미늄 재질의 몸체; 및
    상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층;을 포함하고,
    상기 코팅층은 흑연 및 물을 포함하는 흑연 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 흑연은 10 내지 40 중량%이고,
    상기 물은 60 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 몸체는 중공의 관 형상인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 몸체는 판 형상인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바.
  6. 복수의 고압기기; 및
    상기 복수의 고압기기를 상호 연결시키는 적어도 하나의 부스바;를 포함하고,
    상기 부스바는,
    알루미늄 재질의 몸체; 및
    상기 몸체의 외측면에 도포된 코팅층;을 포함하고,
    상기 코팅층은 흑연 및 물을 포함하는 흑연 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 흑연은 10 내지 40 중량%이고,
    상기 물은 60 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반.
  9. 제6 항에 있어서, 상기 몸체는 중공의 관 형상인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반.
  10. 제6 항에 있어서, 상기 몸체는 판 형상인 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부스바는 2개 이상의 부스바이고,
    상기 2개 이상의 부스바가 서로 연결되는 경우, 연결 부위의 내측 접촉면은 주석, 금, 은, 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 코팅되는 것을 특징으로 하는 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바를 구비한 배전반.




KR1020130022197A 2013-02-28 2013-02-28 흑연 조성물로 코팅된 알루미늄 부스바 및 이를 구비한 배전반 KR101373570B1 (ko)

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