KR101475930B1 - 절연 가스를 이용한 계기용 변성기 - Google Patents

Abstract

케이스 및 부싱(bushing)에 절연가스를 충진, 우수한 절연상태를 확보하고 전계를 균일하게 완화시켜 부분방전의 원인을 제거할 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기에 관한 것으로서, 계기용 변압기와 계기용 변류기가 내장된 케이스; 상기 케이스에 결합하고, 외부 고전압/대전류를 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기로 전달하는 1차 로드, 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기에서 변환된 소 전압/소 전류 및 입력 전압을 출력하는 2차 로드가 부싱 내부에 몰드 인서트된 복수의 부싱을 포함하고, 상기 케이스의 내부는 절연 가스가 충진되고, 상기 부싱은 상기 1차 로드 및 2차 로드가 삽입되는 로드부가 형성되며, 상기 로드부의 일단을 통해 상기 케이스에 주입된 절연가스가 상기 로드부로 자연 이동되어 상기 부싱을 절연한다.

Description

절연 가스를 이용한 계기용 변성기{Metering out fit with SF6 gas}

본 발명은 절연가스를 이용한 계기용 변성기(Metering out fit; MOF)에 관한 것으로, 특히 케이스 및 부싱(bushing)에 절연가스(특히, SF6 Gas)를 충진, 우수한 절연상태를 확보하고 전계를 균일하게 완화시켜 부분방전의 원인을 제거할 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기에 관한 것이다.

일반적으로, 수배전 계통에는 발전소, 변전소 등의 운전이나 제어, 전원의 분배, 전동기의 운전 등을 위해 변압기나 스위치장치 및 기타 안전장치 등의 전기설비가 구비된다.

이러한 수배전 계통에는 전력량 계측 등을 위한 전력수급 계기용 변성기(MOF)(3상 변압변류기)가 구비된다. 계기용 변성기는 절연유(절연 oil)를 충전하는 유입형, 에폭시 몰드형 등이 있으며, 고전압/대전류 회로의 전류를 계기가 계전기에 필요한 소 전류로 변성하는 계기용 변류기(current transformer; CT)와 전압을 계기나 계전기에 필요한 저 전압으로 변환하는 계기용 변압기(potential transformer; PT)를 수납하게 된다. 여기서 계기용 변류기 및 계기용 변압기를 수납하는 케이스가 구비되고, 그 케이스의 상면에는 고전압 입력 로드(ROD) 및 출력 로드를 구비한 절연물인 부싱이 장착되어 있다. 여기서 부싱은 벽, 탱크, 변압기 등의 격벽을 관통하는 도체 또는 도체를 통과시키는 통로에서 도체를 격벽으로부터 절연하고 지지하는 장치이다.

계기용 변성기에 대한 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2004-0108090호(2004.12.23. 공개) 및 <특허문헌 2> 대한민국 등록특허 등록번호 10-0884767호(2009.02.13. 등록)에 개시되었다.

<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 저 손실형 변류기를 부싱 내부에 내장시킨 후 옥외용 합성수지에 의해 일체로 성형한 부싱을 이용한 고 신뢰성 계기용 변성기를 제공한다.

<특허문헌 2>는 자연친화적인 질소 가스 또는 압축 건성공기를 절연 매질로 사용하면서도 SF6 가스를 충진한 변압변류기와 동일한 성능을 갖으며, 기기들 간의 절연내력 저하를 막고, 절연시 청결을 유지할 수 있으며, 케이스의 내부 표면 절연코팅을 통해 단순 고정물에 대한 절연능력을 향상시킬 수 있는 변압변류기를 제공한다.

한편, 상기와 같은 종래기술 이외에 또 다른 종래기술로서 부싱은 몰드 타입으로 성형하고, 하부의 계기용 변류기 및 계기용 변압기가 내장되는 케이스는 절연유를 이용하여 절연을 하는 계기용 변성기도 있다.

대한민국 공개특허 공개번호 10-2004-0108090호(2004.12.23. 공개) 대한민국 등록특허 등록번호 10-0884767호(2009.02.13. 등록)

그러나 상기와 같은 종래기술 중 <특허문헌 1>은 옥외용 부싱을 에폭시와 같은 합성수지를 이용하여 기공 없이 완전 밀폐하여 진공탈포된 성형물로 제작하게 되므로, 무겁고, 부분방전(partial discharge)에 의한 열화로 절연이 파괴되는 문제점이 있다. 여기서 부분방전은 절연물 내부에 존재하는 공극이나 기포에 발생하는 내부 방전 등이 부분 방전에 이르며, 여기서부터 전압 스트레스에 의한 절연물의 열화가 진전된다.

또한, <특허문헌 2>는 계기용 변성기의 PT나 CT가 내장된 케이스 내부는 절연가스 또는 압축 건성공기 등을 이용하여 절연을 최적화할 수 있으나, 부싱은 몰드 타입의 성형물로 제작하므로, 무겁고, 몰드 타입의 단점인 부분 방전이 발생하여 시간이 지남에 따라 절연 열화가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 절연유를 이용하는 계기용 변성기는 내부 절연유가 가열되어 팽창함으로써 폭발하는 문제를 해결하기 위해 호흡기라는 공기 배출 통로를 형성하게 되는 데, 이러한 호흡기에 의해 내부와 외부의 온도차가 심할 경우 케이스 내부에 결로가 발생하고, 이렇게 발생한 결로가 절연유와 혼합되어 절연유의 성능 열화를 발생하게 된다. 따라서 주기적으로 절연유의 열화 상태를 확인하는 것이 필요하고, 절연유의 성능 열화가 발생할 경우에는 절연유를 교체해야하는 불편함이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 회랑 구조를 갖는 변성기의 케이스 및 부싱의 내부에 동일한 압력의 절연 가스(특히, SF6 Gas)를 동시에 충진하여, 우수한 절연상태를 확보하고 전계를 균일하게 완화시켜 부분방전의 원인을 제거할 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부싱의 상단이 막힌 원통의 구조로 부싱을 제작하여, 몰드 타입에 비해 무게를 줄이면서도 1, 2차 로드의 고정과 가스기밀을 동시에 이루어 최적의 절연 성능을 갖는 부싱을 제공할 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절연거리 유지를 위해 경사지도록 배치된 각상의 부싱으로 인해 폭이 넓어지는 것을 개선하기 위해, 3상용 3개의 부싱 중 양쪽 2개의 부싱을 수직으로 세우고, 나머지 중앙의 한 개의 부싱을 뒤로 경사지게 설치하여 절연거리를 유지하면서도 전체적인 계기용 변성기의 폭을 줄일 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에폭시 등으로 성형된 부싱 내부의 상단에 1, 2차 로드를 함께 인서트 몰딩하여 일체형 성형구조로 만들어 별도의 고정 장치 없이도 로드를 고정함과 동시에 부싱을 통해 케이스 내부의 절연가스가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 가스 기밀구조에 간결성을 도모하면서도 제조비용을 줄이고, 최적의 절연 성능을 갖는 부싱을 제공할 수 있도록 한 절연가스를 이용한 계기용 변성기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기는 계기용 변압기와 계기용 변류기가 내장된 케이스; 상기 케이스에 결합하고, 외부 고전압/대전류를 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기로 전달하는 1차 로드, 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기에서 변환된 소 전압/소 전류를 출력하는 2차 로드가 부싱 내부에 몰드 인서트된 복수의 부싱을 포함하고,

상기 케이스의 내부는 절연 가스가 충진되고, 상기 부싱은 상기 1차 로드 및 2차 로드가 삽입되는 로드부가 형성되며, 상기 로드부의 일단을 통해 상기 케이스에 주입된 절연가스가 상기 로드부로 자연 이동되어 상기 부싱을 절연하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 부싱은 고압 선로 상에 흐르는 고전압/대전류를 상기 1차 로드로 연결해주는 전압 입력 단자; 상기 2차 로드를 통해 전달되는 소전압/소전류 및 1차 로드로 입력된 전압을 다시 출력하는 전압 출력 단자; 상기 1차 로드와 2차 로드를 고정하기 위한 로드 지지용 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 부싱은 상기 1차 로드와 2차 로드를 고정하기 위해 절연물질로 성형된 부싱 내부의 상단에 1차 및 2차 로드를 함께 인서트 몰딩하여 일체형 성형구조로 제작하여 별도의 고정 장치 없이 로드를 고정함과 아울러 케이스 및 부싱 내부의 절연 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 복수의 부싱은 제1 내지 제3 부싱을 포함하고, 상기 제1 및 제2 부싱은 케이스를 기준으로 수직으로 설치되고, 상기 제3 부싱은 뒤로 경사지게 설치하여 절연거리를 유지하면서도 전체적인 계기용 변성기의 폭을 줄일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 내지 제3 부싱은 동일한 절연 거리로 이격된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기는 상기 계기용 변압기에 설치되어, 각 상의 온도 및 결상 전압을 검출하는 제1 내지 제3 센서부; 상기 제1 내지 제3 센서부로부터 검출한 온도 검출 신호 및 결상 전압으로 상별 온도 및 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 내지 제3 센서부는 온도 검출 센서와 결상 전압 검출센서로 각각 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 제어장치는 상기 제1 내지 제3 센서부의 출력 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 신호 입력부에서 출력되는 전원을 제어하는 전원부; 상기 신호 입력부에서 출력되는 각각의 검출 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 전원부의 공급 전원으로 구동하고, 상기 증폭부의 출력 신호를 분석하여 각 상의 온도와 각 상의 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 마이크로 컨트롤 유닛; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 각 상의 온도와 결상 상태를 표시해주는 상태 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제어장치는 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 과열 및 결상 중 어느 하나의 상태 발생시 경보를 발생하는 경보 출력부; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 과열 경보 접점을 출력하는 과열 경보 접점 출력부; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 결상 경보 접점을 출력하는 결상 경보 접점 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 절연 가스(특히, SF6 Gas)를 이용하여, 회랑구조를 갖는 케이스 및 부싱의 내부에 동일한 압력의 절연가스를 동시에 충진하여, 우수한 절연상태를 확보하고 전계를 균일하게 완화시켜 부분방전의 원인을 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 계기용 변성기의 부싱을 절연 가스로 절연함으로써, 몰드 타입에 비해 무게를 줄이면서도 최적의 절연 성능을 갖는 부싱을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 3상용 3개의 부싱 중 2개의 부싱을 수직으로 세우고, 나머지 한 개의 부싱을 경사지게 설치하여, 기존의 계기용 변성기에서 절연거리를 유지를 위해 방사형으로 경사지도록 배치된 각상의 부싱으로 인해 폭이 넓어지는 것을 개선하여 절연거리를 유지하면서도 전체적인 계기용 변성기의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 에폭시 등으로 성형된 부싱 내부의 상단에 1, 2차 로드를 함께 인서트 몰딩으로 일체형 성형구조로 만들어 별도의 고정 장치 없이도 로드를 고정함과 동시에 케이스 및 부싱 내부의 절연 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 가스 기밀구조에서 간결성을 도모하면서도 제조비용을 줄이고, 최적의 절연 성능을 갖는 부싱을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기의 정면도,
도 2는 본 발명의 절연가스를 이용한 계기용 변성기의 측면도,
도 3은 본 발명의 절연가스를 이용한 계기용 변성기의 측단면도,
도 4는 본 발명의 부싱 상세 단면도,
도 5는 본 발명에서 제어장치의 상세 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기의 정면도이고, 도 2는 측면도이며, 도 3은 측 단면도이고, 도 4는 부싱의 상세 단면도이며, 도 5는 제어장치의 상세 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기는 부싱(20), 제어장치(30), 케이스(100)를 포함한다.

상기 케이스(100)는 계기용 변압기(110)와 계기용 변류기(120)가 내장된다. 이러한 케이스(100)의 내부는 SF6와 같은 절연 가스로 충진된다.

상기 부싱(20)은 상기 케이스(100)에 결합되며, 외부 고전압/대전류를 상기 계기용 변압기(110) 및 계기용 변류기(120)로 전달하는 1차 로드(6), 상기 계기용 변압기(110) 및 계기용 변류기(120)에서 변환된 소 전압/소 전류 및 상기 외부 고전압/대전류를 출력하는 2차 로드(7)가 내장된다. 이때 1차 로드(6) 및 2차 로드(7)는 부싱(20) 내부에 몰드 인서트가 되어 일체형 성형구조로 제조된다.

이러한 부싱(20)은 상기 1차 로드(6) 및 2차 로드(7)가 삽입되는 로드부(18)가 형성되며, 상기 로드부(18)의 일단을 통해 상기 케이스(100)에 주입된 절연가스가 상기 로드부(18)로 자연 이동되어 상기 부싱(20)을 절연하게 된다.

아울러 상기 부싱(20)은 고압 선로 상에 흐르는 고전압/대전류를 상기 1차 로드(6)로 연결해주는 전압 입력 단자(10); 상기 2차 로드(7)를 통해 전달되는 소전압/소전류 및 상기 고전압/대전류를 외부로 출력하는 전압 출력 단자(12); 상기 1차 로드(6)와 2차 로드(7)를 고정하기 위한 로드 지지용 플레이트(8)를 포함한다.

이러한 부싱(20)은 상기 1차 로드(6)와 2차 로드(7)를 고정하기 위해 에폭시 등으로 성형된 내부의 상단에 1차 로드(6) 및 2차 로드(7)를 로드부(18)에 함께 인서트 몰딩하여, 일체형 성형구조로 만들어, 별도의 고정 장치 없이도 1차 및 2차 로드(6)(7)를 고정함과 동시에 케이스(100) 및 부싱(20) 내부의 절연 가스가 외부로 유출되는 것을 방지한다. 아울러 가스 기밀구조에 간결성을 도모하면서도 제조 비용을 줄일 수 있으며, 최적의 절연 성능을 갖는 부싱을 제조하게 된다.

아울러 부싱(20)은 R상, S상 및 T상의 전압 입력 및 출력을 위해 제1 내지 제3 부싱으로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 부싱(R상 및 T상)은 케이스(100)를 기준으로 수직으로 설치되고, 상기 제3 부싱(S상)은 상기 케이스(100)를 기준으로 뒤로 경사지게 설치되어, 기존 제품의 부싱이 방사형으로 배열되는 것에 비해 전체적인 계기용 변성기의 폭을 줄이게 된다. 이로써 폭 800mm의 배전반에도 수납이 가능하다.

상기 케이스(100)의 내부에는 상기 계기용 변압기(110)에 설치되어, 각 상(R, S, T)의 온도 및 결상 전압을 검출하는 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)가 구비된다. 이러한 제1 내지 제3 센서부(131 ~133)는 각 상의 온도를 검출하는 온도 검출 센서와 각 상의 결상 전압을 검출하는 결상 전압 검출센서로 각각 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계기용 변성기는 상기 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)로부터 검출한 온도 검출 신호 및 결상 전압으로 상별 온도 및 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 제어장치(30)를 더 포함한다. 이러한 제어장치(30)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 케이스(100)의 소정 위치에 장착하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 내지 제3 센서부(131 ~133)와 각각 대응하게 검출 신호를 입력받기 위한 3개의 커넥터가 구비되어, 상기 케이스(100)를 조립한 후에도 상기 제어장치(30)를 상기 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)와 결합할 수 있도록 한다.

상기 제어장치(30)는 상기 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)의 출력 신호를 입력받는 신호 입력부(31); 상기 신호 입력부(31)에서 출력되는 결상 전압을 제어하는 전원부(32); 상기 신호 입력부(31)에서 출력되는 각각의 검출 신호를 증폭하는 증폭부(33); 상기 전원부(32)의 공급 전원으로 구동하고, 상기 증폭부(33)의 출력 신호를 분석하여 각 상의 온도와 각 상의 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(34); 상기 마이크로 컨트롤 유닛(34)의 제어에 따라 각 상의 온도와 결상 상태를 표시해주는 상태 표시부(35); 상기 마이크로 컨트롤 유닛(34)의 제어에 따라 과열 및 결상 중 어느 하나의 상태 발생시 경보를 발생하는 경보 출력부(36); 상기 마이크로 컨트롤 유닛(34)의 제어에 따라 과열 경보 접점을 출력하는 과열 경보 접점 출력부(37); 상기 마이크로 컨트롤 유닛(34)의 제어에 따라 결상 경보 접점을 출력하는 결상 경보 접점 출력부(38)를 포함한다.

여기서 신호 입력부(31)는 각 상의 온도 및 각 상의 결상 전압을 입력받기 위한 복수의 입력 단자를 포함하며, 상기 증폭부(33)는 각 상의 온도 및 각 상의 결상 전압을 증폭하기 위한 복수의 증폭기를 포함한다.

또한, 상태 표시부(35)는 R상의 온도를 표시하기 위한 R상 온도 표시부(35a), R상의 결상 여부를 표시하기 위한 R상 결상 표시부(35b), S상의 온도를 표시하기 위한 S상 온도 표시부(35c), S상의 결상 여부를 표시하기 위한 S상 결상 표시부(35d), T상의 온도를 표시하기 위한 T상 온도 표시부(35e), T상의 결상 여부를 표시하기 위한 T상 결상 표시부(35f)를 포함한다.

도 4에서 미설명 부호 1은 1차측 부싱 인서트, 2는 2차측 부싱 인서트, 3은 부싱 인서트, 4는 2차측 터미널 고정용 인서트, 5는 부싱 몸체, 9는 부싱 상부 캡(CAP), 11은 1차 및 2차 터미널 단자 덮개, 13은 가스켓, 14는 1차 및 2차 터미널 고정용 볼트, 15는 터미널 단자 볼트, 16은 완충용 S/P 와셔, 17은 1차측 로드 고정 너트를 각각 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 절연가스를 이용한 계기용 변성기의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 케이스(100) 내에 계기용 변압기(110) 및 계기용 변류기(120)를 적당한 위치에 고정 장착하고, 케이스(100)의 상부에 형성된 3개의 구멍을 통해 R상 부싱, S상 부싱 및 T상 부싱을 삽입하여, 각각의 부싱을 케이스(100) 내부에 삽입한다. 여기서 R상 부싱, S상 부싱 및 T상 부싱의 구조 및 작용은 동일하므로, 이하에서는 하나의 부싱(20)에 대해서만 설명하기로 한다.

부싱(20)은 내부에 고압 입력을 위한 1차 로드(6)와 변압된 전압 및 고압 입력을 출력하기 위한 2차 로드(7)를 로드부(18)라는 하나의 공간에 인서트 몰딩하여 일체형 성형구조로 제조하고, 1차 로드(6)와 2차 로드(7)를 로드 지지용 플레이트(8)를 이용하여 로드부(18)내에 고정한다. 이로써 삽입 공간인 로드부(18) 내에서 1차 로드(6) 및 2차 로드(7)가 서로 일정거리 떨어지게 된다.

그리고 각 부싱의 1차 로드(6)와 2차 로드(7)를 계기용 변압기(110) 및 계기용 변류기(120)의 해당 상의 변압기 및 변류기에 각각 연결한다. 여기서 R상 부싱, S상 부싱, T상 부싱과 계기용 변압기 및 계기용 변류기 연결 방식은 동일하다.

여기서 R상 부싱, S상 부싱 및 T상 부싱과 케이스(100) 간의 결합 부분은 밀폐 부재를 통해 밀폐시키는 것이 바람직하다. 이렇게 밀폐를 시켜야 케이스(100)의 내부에 주입된 절연 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 케이스(100)의 내부에 설치된 계기용 변압기(110)에 설치된 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)와 케이스(100)의 외부에 고정 장착되는 제어장치(30)를 커넥터 등을 이용하여 결합한다.

이렇게 하여 계기용 변성기를 제조한 상태에서, 케이스(100)의 소정 위치에 형성된 주입구(도면에는 미도시)를 통해 절연 가스 즉, SF6 가스를 케이스의 내부에 주입한다.

케이스(100)의 내부에 주입되는 절연 가스는 케이스(100)의 내부의 공간에 충진이 됨과 동시에 일단이 관통된 부싱(20)의 로드부(18)로 자연스럽게 이동되어 상기 로드부(18)를 절연 가스로 충진하게 된다. 여기서 케이스(100)의 내부에 주입되는 절연 가스는 로드 지지용 플레이트(8)의 틈을 이용하여 로드부(18)에 충진이 될 수도 있으며, 다른 실시 예로서 로드 지지용 플레이트(8)에 구멍과 같은 통로를 만들어 케이스(100)의 내부에 주입되는 절연 가스를 로드부(18)로 자유롭게 충진할 수도 있다.

이와 같이 절연 가스가 케이스(100)의 내부에 충진됨과 동시에 로드부(18)에 충진 됨으로써, 절연 가스인 SF6 가스의 절연 성능에 의해 도체인 로드에서 발생하는 전계가 완화되어, 부분 방전 등을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 특징으로서 로드부(18)에 충진된 절연 가스가 외부로 누출되는 것을 방지한 것이다. 케이스(100)는 밀폐 구조나 몰딩 등에 완벽하게 기밀이 유지되므로, 케이스(100)를 통해 절연 가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다. 그리고 부싱(20)은 상기한 바와 같이, 로드부(18)에 고정 설치되는 1차 및 2차 로드(6)(7)의 상부 일단을 에폭시 등과 같은 밀폐 부재로 몰딩하여 밀폐를 한다. 이렇게 1차 및 2차 로드(6)(7)의 상부를 밀폐함으로써, 로드부(18)에 충진되는 절연가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 부싱(20)은 내부에 1차 로드(6) 및 2차 로드(7)가 삽입되는 로드부(18)라는 공간을 형성하고, 그 로드부(18)의 외주 연을 따라서 그 밖의 부분만을 에폭시와 같은 수지를 이용하여 몰딩 성형함으로써, 기존 부싱과 같이 전체를 몰드 형태로 몰딩하는 부싱에 비해 전체적인 부싱 제조 공정을 단순화함은 물론 부싱의 무게를 현저히 줄일 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서 게기용 변성기에서 각 상의 온도 검출과 결상 검출이 가능하고, 그 검출한 온도 및 결상 상태를 분석하여, 과열이나 결상시에는 이를 표시함과 동시에 경보를 발생하여, 외부에서 용이하게 계기용 변성기의 과열 상태라든지 결상 상태를 인지할 수 있도록 한 것이다.

예컨대, 케이스(100)의 내부에 설치된 계기용 변압기(110)의 주변에 각 상의 온도 및 결상 전압 검출이 가능한 제1 내지 제3 센서부(131 ~ 133)를 설치하고, 각 센서부의 출력을 커넥터 등을 이용하여 제어장치(30)에 연결한다.

여기서 각각의 센서부에는 온도 검출을 위한 온도 센서와 결상 전압을 검출하기 위한 결상 전압 검출 센서가 구비된다. 온도 센서는 열의 전도성이 높고 절연이 되어 있으며, 피도체에 설치가 용이하도록 제작되어야 한다. 계측 온도는 -10℃ ~ 150℃로 설정하며, 측정 부위 150℃까지 과열에 의한 변형이 없어야 한다. 외부로부터의 충격, 굽힘. 습기 등으로부터 보호될 수 있도록 절연 성능 및 난연성분의 튜브에 의하여 보호되는 것이 바람직하다.

각각의 센서부로부터 검출된 각 상의 온도 및 결상 전압은 커넥터를 통해 제어장치(30)의 신호 입력부(31)에 입력된다. 신호 입력부(31)는 R상 온도 센서 입력단자, R상 결상 전압 입력 단자, S상 온도 센서 입력단자, S상 결상 전압 입력 단자, T상 온도 센서 입력단자, T상 결상 전압 입력 단자를 포함한다. 따라서 제1센서부(131)의 온도 센서에서 출력되는 온도 검출 신호는 R상 온도 센서 입력단자로 입력되고, 결상 검출 전압은 R상 결상 전압 입력 단자로 입력된다. 마찬가지로 제2센서부(132)의 온도 센서에서 출력되는 온도 검출 신호는 S상 온도 센서 입력단자로 입력되고, 결상 검출 전압은 S상 결상 전압 입력 단자로 입력된다. 아울러 제3센서부(133)의 온도 센서에서 출력되는 온도 검출 신호는 T상 온도 센서 입력단자로 입력되고, 결상 검출 전압은 T상 결상 전압 입력 단자로 입력된다.

각각의 단자로 입력되는 신호는 각각의 출력 채널을 통해 후단의 증폭부(33)에 전달된다. 전원부(32)는 각 상의 결상 전압 입력단자로부터 출력되는 전원을 적절하게 제어하여, 마이크로 컨트롤 유닛(34) 및 그 밖의 전원을 필요로 하는 부분에 구동 전원을 공급해준다.

상기 증폭부(33)는 각각의 채널별로 증폭기를 구비하고, 각각의 채널로 입력되는 신호를 미리 설정된 증폭 도에 따라 소정 레벨로 증폭하여 마이크로 컨트롤 유닛(34)에 전달한다. 여기서 온도 검출 신호나 결상 전압 검출 전압은 실제 소 신호이므로, 이를 신호 처리가 가능한 레벨로 증폭하여 마이크로 컨트롤 유닛(34)에 제공해주는 것이 바람직하다.

마이크로 컨트롤 유닛(34)은 입력되는 각 상의 온도 검출 값을 표시토록 제어하고, 동시에 각 상의 결상 상태를 분석하여 각 상의 결상 상태 정보를 표시토록 제어한다.

상태 표시부(35)의 R상 온도 표시부(35a)는 R상의 온도를 표시해주고, S상 온도 표시부(35c)는 S상의 온도를 표시해주며, T상 온도 표시부(35e)는 T상의 온도를 표시해준다. 이때 온도 표시 방법은 FND와 같은 장치를 이용하여 표시해주는 것이 바람직하다. 따라서 관리자는 외부에서도 용이하게 계기용 변성기의 각 상의 온도를 인지할 수 있게 되는 것이다.

아울러 마이크로 컨트롤 유닛(34)은 각 상의 검출 온도와 미리 설정된 기준 온도를 비교하여, 상기 각 상의 온도가 과열 상태인지를 판단한다. 여기서 과열 상태 여부를 판단하기 위한 기준 온도는 실험에 의해 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. 각 상의 온도 상태를 분석한 결과, 과열이 없는 경우에는 검출한 각 상의 온도만을 표시해주며, 이와는 달리 과열이 발생하는 상이 존재할 경우에는 경보 출력부(36)를 통해 과열에 대한 경보를 발생하도록 한다. 그리고 과열 경보 접점 출력부(37)를 통해 어느 접점에 과열이 발생했는지를 표시해주게 된다.

이러한 경보에 따라 관리자는 어느 접점에 과열이 발생했는지를 용이하게 인지할 수 있게 된다.

한편, 마이크로 컨트롤 유닛(34)은 검출되는 각 상의 결상 전압을 기준 결상 전압과 비교하여, 각 상의 결상 여부를 판단한다. 여기서 결상 여부를 판단하기 위한 기준 결상 전압도 미리 실험에 의해 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. 실제 결상이 발생하지 않는 경우와 결상이 발생한 경우의 결상 검출 전압에 차이가 발생한다, 따라서 각 상의 결상 검출 전압과 기준 결상 전압을 비교하여, 각 상의 결상 여부를 판단할 수 있다. 각 상의 결상 상태를 분석한 결과, 결상이 발생한 경우에는 결상이 발생한 상의 결상 표시부만을 점등시켜, 외부에서 관리자가 육안으로 용이하게 결상이 발생한 상을 인지하도록 한다. 예컨대, R상 결상 표시램프, S상 결상 표시램프, T상 결상 표시램프를 구비하고, R상에 결상이 발생한 경우에는 R상 결상 표시램프만을 점등시킨다. 이로써 관리자는 용이하게 어느 상에 결상이 발생했는지를 식별할 수 있게 되는 것이다.

그리고 결상이 발생하면 경보 출력부(36)를 통해 결상에 대한 경보를 발생하도록 한다. 그리고 결상 경보 접점 출력부(38)를 통해 어느 접점 부분에 결상이 발생했는지를 표시해주게 된다.

이러한 본 발명에 따르면 계기용 변성기에서 계기용 변압기 및 계기용 변류기가 내장되는 케이스와 부싱을 절연 가스를 이용해 절연을 함으로써, 절연 성능이 우수하여 전계를 완화시키고 부분 방전을 미리 방지할 수 있다. 아울러 계기용 변성기에서 각 상의 온도 및 결상 여부를 검출 및 판단하고, 과열이나 결상시 이를 경보해줌과 동시에 어느 부분에 과열이나 결상이 발생했는지를 알려줄 수 있어, 계기용 변성기의 안전성 향상도 도모할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 계기용 변성기를 절연 가스로 절연하고, 계기용 변성기의 과열이나 결상을 검출하기 위한 기술에 적용된다.

20: 부싱
6: 1차 로드
7: 2차 로드
8: 로드 지지용 플레이트
18: 로드부
30: 제어장치
31: 신호 입력부
33: 증폭부
34: 마이크로 컨트롤 유닛
35: 상태 표시부
36: 경보 출력부
100: 케이스
110: 계기용 변성기
120: 계기용 변류기
131 ~ 133: 제1 내지 제3 센서부

Claims (10)

1. 계기용 변압기와 계기용 변류기가 내장된 케이스; 상기 케이스에 결합하고, 외부 고전압/대전류를 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기로 전달하는 1차 로드, 상기 계기용 변압기 및 계기용 변류기에서 변환된 소 전압/소 전류 및 입력 전압을 출력하는 2차 로드가 부싱 내부에 몰드 인서트된 복수의 부싱을 포함하고,
   상기 케이스의 내부는 절연 가스가 충진되고, 상기 부싱은 상기 1차 로드 및 2차 로드가 삽입되는 로드부가 형성되며, 상기 로드부의 일단을 통해 상기 케이스에 주입된 절연가스가 상기 로드부로 자연 이동되어 상기 부싱을 절연하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 부싱은 고압 선로 상에 흐르는 고전압/대전류를 상기 1차 로드로 연결해주는 전압 입력 단자; 상기 2차 로드를 통해 전달되는 소전압/소전류 및 1차 로드로 입력된 전압을 다시 출력하는 전압 출력 단자; 상기 1차 로드와 2차 로드를 고정하기 위한 로드 지지용 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 부싱은 상기 1차 로드와 2차 로드를 고정하기 위해 절연물질로 성형된 부싱 내부의 상단에 1차 및 2차 로드를 함께 인서트 몰딩하여 일체형 성형구조로 제작하여 별도의 고정 장치 없이 로드를 고정함과 아울러 케이스 및 부싱 내부의 절연 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 부싱은 제1 내지 제3 부싱을 포함하고, 상기 제1 및 제2 부싱은 케이스를 기준으로 수직으로 설치되고, 상기 제3 부싱은 뒤로 경사지게 설치하여 절연거리를 유지하면서도 전체적인 계기용 변성기의 폭을 줄일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 내지 제3 부싱은 동일한 절연 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 계기용 변압기에 설치되어, 각 상의 온도 및 결상 전압을 검출하는 제1 내지 제3 센서부; 상기 제1 내지 제3 센서부로부터 검출한 온도 검출 신호 및 결상 전압으로 상별 온도 및 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 내지 제3 센서부는 온도 검출 센서와 결상 전압 검출센서로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
8. 청구항 6에 있어서, 상기 제어장치는 상기 제1 내지 제3 센서부의 출력 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 신호 입력부에서 출력되는 전원을 제어하는 전원부; 상기 신호 입력부에서 출력되는 각각의 검출 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 전원부의 공급 전원으로 구동하고, 상기 증폭부의 출력 신호를 분석하여 각 상의 온도와 각 상의 결상 여부를 판단하고, 상기 상별 온도 및 결상 표시를 제어하며, 과열 및 결상에 대한 경보를 발생하는 마이크로 컨트롤 유닛; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 각 상의 온도와 결상 상태를 표시해주는 상태 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 제어장치는 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 과열 및 결상 중 어느 하나의 상태 발생시 경보를 발생하는 경보 출력부; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 과열 경보 접점을 출력하는 과열 경보 접점 출력부; 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 결상 경보 접점을 출력하는 결상 경보 접점 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
   
10. 청구항 8에 있어서, 상기 상태 표시부는 R상의 온도를 표시하기 위한 R상 온도 표시부, R상의 결상 여부를 표시하기 위한 R상 결상 표시부, S상의 온도를 표시하기 위한 S상 온도 표시부, S상의 결상 여부를 표시하기 위한 S상 결상 표시부, T상의 온도를 표시하기 위한 T상 온도 표시부, T상의 결상 여부를 표시하기 위한 T상 결상 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연가스를 이용한 계기용 변성기.
    

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