KR101522271B1 - 개폐기의 부분방전 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 개폐기의 부분방전 시험장치는, 시험 접속재의 양단이 개구되에 따라 시험 접속재의 조립공정이 간소화되어 시험시간과 비용을 절감할 수 있고, 부싱에서 발생되는 시험오류에 대해 신속하게 대응할 수 있다. 시험 접속재의 접지도체 길이를 길게 형성하여 부싱 전체에 걸쳐 부분방전 시험을 실시할 수 있다. 또, 시험 접속재의 내주면이 부싱의 외주면과 일정 간격만큼 이격됨에 따라 조립이 더욱 용이하고 시험 접속재를 제작할 때 실리콘의 사용량을 줄일 수 있다.

Description

개폐기의 부분방전 시험장치{PARTIAL DISCHARGE TEST DEVICE FOR SWITCHGEAR}

본 발명은 고압용 부싱에 대한 부분방전(Partial Discharge : PD)을 측정하기 위한 개폐기의 부분방전 시험장치에 관한 것이다.

부하개폐기(Load Break Switchgear)는 고압 배전선로의 분기, 구분, 시험 및 유지관리에 이용되는 고전압 배전 기기이다. 부하개폐기는 통상 상(Phase) 별 가동접촉자와 고정접촉자를 가진 다수의 개폐기구와 단자부를 가지며, 취급 전압이 고전압이므로 각각의 개폐기구는 아크 소호와 전기적 절연 성능이 우수한 육불화황(SF6)가스와 같은 절연 가스를 봉입한 용기 내에 설치되는 구조이다.

근래 들어 가스절연 부하개폐기는 안전성 확보와 개폐조작의 신속성 및 유지관리의 자동화를 통한 인력 및 비용 절감을 목적으로 원격 자동개폐 방식이 소개되고 있다. 뿐만 아니라 관련 통신 및 전동제어기술의 발전에 따라, 원격 자동개폐를 위한 통신 및 전동 액튜에이터(actuator) 제어 기능을 가진 제어함을 부설하는 가스절연 부하개폐기도 소개되고 있다.

하지만, SF6 가스는 지구 온난화를 일으키는 국제적 규제대상 가스 중 하나로서, 최근 육불화황(SF6) 가스를 개폐기의 절연가스로 이용하지 않고 개폐기 자체가 고체절연재에 의해 전기적으로 절연되는 고체절연 부하개폐기가 개발되고 있다. 이러한 고체절연 부하개폐기의 주요 구성과 작용은 본 발명의 출원인이 등록한 대한민국 특허 등록 제10-0832331호(발명의 명칭: 고전압 부하개폐기의 동력전달장치)를 참조할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래 고체절연 부하개폐기의 일례를 설명한다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 고체절연 부하개폐기(이하, 개폐기로 약칭함)는 공통 조작기구(10), 메인 하우징(20), 상 연결 접속자(30), 전압 변성기(Potential Transformer)(40), 지지 프레임(50) 및 엘보우 커넥터(elbow connector)(60)를 포함하고 있다.

도 2에서와 같이, 메인 하우징(20)은 소위 소호부라고 하며, 교류 3상 별로 하나씩 3개가 마련되고 하나의 개폐기에 4개의 분기회로 별로 3개씩 마련되어 총 12개가 마련될 수 있다.

그리고 메인 하우징(20)은 에폭시(epoxy)와 같은 고체절연재로 이루어져 대략 직육면체 형태로 형성되어 있다. 메인 하우징(20)의 전면과 후방 저면에는 각각 절두원추 모양으로 돌출되는 부하측 부싱(BUSHING)(21)과 전원측 부싱(미도시)이 형성되어 있다.

그리고 부하측 부싱(21)에는 부하측 접속도체(21a)가, 전원측 부싱에는 전원측 접속도체(미도시)와 진공 인터럽터(미도시)가 각각 매설되어 있다.

상 연결 접속자(30)는 각각의 분기회로별 메인 하우징(20)에서 같은 상 끼리 전기적으로 접속시켜주는 도전재 접속자로서 3상용으로 3개가 마련되고, 개폐기의 길이방향으로 연장되어 메인 하우징(20)의 하부와 전기적 및 기계적으로 접속되게 설치되어 있다. 상 연결 접속자(30)의 상세 구성과 작용은 본 발명의 출원인이 등록한 대한민국 특허등록 제10-0789446호(발명의 명칭: 다수의 고체 절연 부하 개폐기간 전기적 접속장치)를 참조할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

전압 변성기(Potential Transformer)(40)는 상 연결 접속자(30) 중 어느 하나에 전기적으로 접속되고 상 연결 접속자(30)의 전압을 변압하여 개폐기에서 최상부에 설치되는 제어기(미부호)에 전원을 공급하는 수단이다. 전압 변성기(40)에 대한 접속 구성과 작용은 본 발명의 출원인이 등록한 대한민국 특허등록 제10-0928933호(발명의 명칭: 고체 절연 부하개폐기 및 고체 절연 부하개폐기용 전압변성기접속장치)를 참조할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 종래의 고체절연 부하개폐기에서, 각각의 부싱(21)(미도시)은 기본적으로 통전과 절연의 기능을 수행하고 있으며, 장기적인 절연성능을 검증하기 위해서는 부분방전 시험을 실시하고 있다. 부분방전이란 국부적으로 발생하는 절연파괴현상으로 이러한 방전들의 크기는 작지만 점진적인 절연물의 열화를 유발하여 절연 파괴의 원인이 된다. 부분방전은 부싱부의 내구성과 수명에 큰 영향을 주므로 비파괴적인 실험을 통해서 결함의 존재를 발견하는 것은 매우 중요하다.

이러한 각 부싱(21)(미도시)의 부분방전을 측정하기 위해서 종래에는 실리콘 또는 에틸렌 프로필렌(Ethylene Propylene Diene Monomer : EPDM) 재질로 된 시험 접속재(70)를 도 3과 같이 각 부싱에 조립하여 시험을 진행하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 시험 접속재(70)는 그 시험 접속재(70)와 부싱(21)에 절연그리스를 바르고 접속도체(21a)에 연결볼트(25)를 끼운 후 시험 접속재(70)를 돌려 체결하는 방식으로 조립함에 따라 시험 접속재(70)의 장착이 매우 어렵고 접속부에 이물질이나 기포 등이 끼여 조립 불량이 발생할 수 있었다.

또, 종래의 시험 접속재(70)는 부싱(21)과 조립되는 입구 부분에만 반도전층(71)을 형성하여 부분방전을 시험하고 있으나, 이는 부싱 전 영역에 대한 부분방전 시험은 불가능하다는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 부싱의 부분방전 시험을 위한 시험 접속재의 조립을 용이하게 하면서도 조립불량을 미연에 방지할 수 있는 개폐기의 부분방전 시험장치를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 부싱에 대한 부분방전 시험영역을 확대하는 동시에 부싱의 조립불량에 의한 부분방전 시험의 오류 발생을 최소화하여 신뢰성을 높일 수 있는 개폐기의 부분방전 시험장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 접속도체를 갖는 부싱에 삽입되어 상기 부싱의 부분방전 시험시 해당 부싱을 주변의 다른 부품과 절연시키는 접속재에서, 상기 접속재는 양단이 개구되어 상기 해당 부싱의 접속도체가 상기 접속재의 외부로 노출되는 개폐기의 부분방전 시험장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 접속재는, 환형으로 형성되어 상기 부싱을 감싸는 접지도체; 및 상기 접지도체의 표면을 감싸 절연층을 형성하며 환형으로 형성되는 절연부;로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 접지도체의 양단 중에서 일단은 상기 절연부로 감싸지는 밀봉단이 형성되는 반면 타단은 상기 절연부로부터 노출되는 노출단이 형성되고, 상기 노출단이 상기 부싱의 단차면과 대향되도록 삽입되어 결합될 수 있다.

그리고, 상기 접지도체의 길이는 상기 부싱의 절반 길이보다 길고 상기 접지도체의 밀봉단이 상기 부싱의 끝단보다 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 절연부의 길이는 상기 부싱의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 접속재의 내주면은 상기 부싱의 외주면과 일정 간격만큼 이격될 수 있다.

그리고, 상기 접속재의 외주면에는 상기 절연부를 통과하여 상기 접지도체와 전기적으로 연결되도록 접지구멍이 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 개폐기의 부분방전 시험장치는, 시험 접속재의 양단이 개구되어 삽입 결합됨에 따라 시험 접속재의 조립공정이 간소화되어 시험시간과 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 부분방전 시험을 실시하면서 부싱에서 발생되는 시험오류에 대해 신속하게 대응할 수 있어 시험오류를 최소화 할 수 있다.

또, 시험 접속재의 접지도체 길이를 길게 형성하여 부싱 전체에 걸쳐 부분방전 시험을 실시할 수 있으므로 제품의 시험 신뢰도를 높일 수 있다.

또, 시험 접속재의 내주면이 부싱의 외주면과 일정 간격만큼 이격되어 기중절연층이 형성됨에 따라 조립이 더욱 용이하고 시험 접속재를 제작할 때 실리콘의 사용량을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 고체절연 부하개폐기를 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 개폐기에서 부싱과 시험 접속재를 분해하여 보인 사시도,
도 3은 도 2에서 부싱에 시험 접속재가 결합된 상태를 보인 정면도,
도 4는 본 발명에 의한 시험 접속재를 부싱에서 분리하여 보인 사시도,
도 5는 도 4에서 시험 접속재의 일례를 파단하여 보인 정면도,
도 6은 도 4에 따른 시험 접속재를 부싱에 결합한 상태를 보인 단면도,
도 7은 도 4에 따른 다른 시험 접속재를 부싱에 결합한 상태를 보인 단면도.

이하, 본 발명에 의한 개폐기의 부분방전 시험장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 실시예에 의한 부분방전 시험장치를 이용하여 부싱의 부분방전을 시험하는 고체절연 부하개폐기는 전술한 도 1 및 도 2를 참조할 수 있으므로, 개폐기에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 의한 부분방전 시험장치는 고체절연 부하개폐기의 부싱(21)에 삽입되는 시험 접속재(100)를 포함한다.

여기서, 부싱(21)은 메인 하우징(20)의 전면과 후방 저면에서 절두원추 형상으로 연장되어 형성되고, 메인 하우징(20)에서 연장되는 부위가 단차지게 형성될 수 있다.

그리고 부싱(21)은 에폭시와 같은 절연재의 내부에 외부도체(미도시)와 전기적으로 연결되는 접속도체(21a)가 매립되고, 접속도체(21a)의 끝단은 절연재의 끝단에서 노출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 시험 접속재(100)는 소정의 길이를 가지며 양단이 개구되는 원통 모양으로 형성될 수 있다. 이에 따라 시험 접속재(100)에 별도의 시험전압을 인가하기 위한 전압인가부를 두지 않고 도 6에서와 같이 해당 부싱(21)의 접속도체(21a)에 시험전압을 직접 연결하여 인가할 수 있다. 그리고 시험 접속재의 양단이 개구됨에 따라 그 시험 접속재(100) 내부에서의 부분방전 여부를 육안으로 손쉽게 확인할 수 있고, 부분방전 시험과정중에 발생될 수 있는 오류를 최소화할 수 있다.

시험 접속재(100)는 도 5에서와 같이 소정의 길이와 두께를 가지며 환형으로 형성되는 접지도체(110)의 표면에 절연층을 이루는 절연부(120)가 형성될 수 있다. 접지도체(110)는 전도성을 가지는 금속재질로 형성되는 반면 절연부(120)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 절연재로 형성될 수 있다.

접지도체(110)의 일단은 절연부(120)에 의해 밀봉되어 밀봉단(111)이 형성되고, 밀봉단(121)의 타단은 절연부(120)에 밀봉되지 않고 노출되는 노출단(112)이 형성될 수 있다. 노출단(112)은 부싱의 단차면에 삽입되어 결합되도록 그 내주면이 밋밋하게 형성될 수 있다.

그리고 접지도체(110)의 밀봉단(111)은 전계가 집중되지 않도록 곡면지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 접지도체(110)의 길이(L1)는 도 6에서와 같이 밀봉단(111)의 단부가 부싱(21)의 끝단까지의 길이(L2)보다 길지 않도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 접지도체(110)가 부싱(21)의 부싱의 끝단, 즉 접속도체(21a)와 인접하면 코로나 방전이 발생되어 부분방전이 좋지 않게 발생될 수 있으므로 가급적 부싱(21) 전체를 수용하면서도 그 부싱(21)의 끝단과는 일정 거리를 가질 수 이는 길이로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어 접지도체(110)의 길이(L1)는 부싱(21)의 길이(L2)의 절반보다는 길고 전체 길이보다는 작게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 절연부(120)는 도 6과 같이 그 절연부(120)의 길이(L3)가 부싱(21)의 길이(L2)보다는 짧게 형성될 수도 있지만, 다른 부품과의 절연을 위해 도 7과 같이 절연부의 길이(L3)가 부싱(21)의 길이(L2)보다 길게 형성될 수도 있다.

그리고 시험 접속재(100)의 내주면과 부싱(21)의 외주면 사이에 일정 간격만큼 이격되어 기중절연층(S)이 형성될 수 있도록 절연부(120)의 내경(D1)이 부싱(21)의 평균 외경(D2)보다 크게 형성될 수 있다. 이로써, 시험 접속재(100)의 제작시 실리콘의 사용을 줄여 재료비용의 절감하고 시험 접속재(100)의 조립을 용이하게 할 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 시험 접속재(100)의 외주면에는 접지볼트가 절연부(120)를 통과하여 접지도체(110)에 체결될 수 있도록 접지구멍(101)이 형성될 수 있다.

도면중 미설명 80은 변류기(CT), 91은 시험전압 인가용 볼트, 92는 접지볼트이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 개폐기의 부분방전 시험장치는, 시험 접속재(100)의 노출단(112)이 메인 하우징(20)을 향하도록 한 상태에서 시험 접속재(100)를 부싱(21)에 삽입하여 결합한다.

그리고 시험 접속재(100)의 밀봉단(112) 쪽에서 시험 전압 인가용 볼트(91)를 삽입하여 부싱(21)의 접속도체(21a)에 체결한다.

그리고 시험전압 인가용 볼트(91)를 통해 시험 전압을 인가하여 부분 방전이 발생되는지 여부를 검출하게 되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 시험 접속재(100)가 양단이 개구되는 원통모양으로 형성되고, 시험 접속재(100)의 일측단이 부싱(21)의 단차면에 삽입되어 결합됨에 따라 시험 접속재(100)의 조립이 용이할 수 있다. 뿐만 아니라, 시험 접속재(100)의 양단이 개구됨에 따라 부분방전 시험중에 부싱(21)에서 발생되는 부분방전을 육안으로 확인하기가 용이할 수 있고, 시험전원을 부싱(21)의 접속도체(21a)에 직접 인가할 수 있어 시험 접속재(100)의 구조를 더욱 간소화할 수 있다.

또, 시험 접속재(100)의 내주면이 부싱(21)의 외주면과 일정 간격만큼 이격되어 기중절연층(S)이 형성됨에 따라 그 부싱(21)의 외주면과 시험 접속재(100)의 내주면에 절연그리스를 도포할 필요가 없어 조립작업을 더욱 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 시험 접속재를 제작할 때 실리콘의 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다.

또, 부싱(21)의 외주면에 접지볼트(92)를 연결함으로써 실제 엘보 커넥터(60)나 상 연결 접속자(30)의 접속상태와 전기적인 전극배치를 동일하게 구성하여 부분방전을 시험할 수 있으므로 시험의 신뢰도를 높일 수 있다.

또, 시험 접속재(100)의 접지도체(110) 길이를 길게 형성하여 부싱(21) 전체에 걸쳐 부분방전 시험을 실시할 수 있다.

한편, 전술한 실시예는 고체절연 부하개폐기에 적용되는 시험 접속재를 살펴보았으나, 상기와 같은 시험 접속재는 가스절연 부하개폐기에서도 동일하게 적용될 수 있다.

21 : 부싱 21a : 접속도체
100 : 시험 접속재 110 : 접지도체
111 : 밀봉단 112 : 노출단
120 : 절연부

Claims (7)

1. 접속도체를 갖는 부싱에 삽입되어 상기 부싱의 부분방전 시험시 해당 부싱을 주변의 다른 부품과 절연시키는 접속재에서,
   상기 접속재는,
   상기 부싱의 외주면과 일정 간격을 가진 상태로 상기 부싱을 감싸도록 양단이 개구되는 환형으로 형성되며 전도성 금속으로 형성되는 접지도체; 및
   상기 접지도체의 표면을 감싸 절연층을 형성하며, 상기 해당 부싱의 접속도체가 외부로 노출되도록 양단이 개구된 환형으로 형성되고, 상기 부싱의 외주면과 이격되어 기중절연층을 형성하는 절연부;로 이루어지는 개폐기의 부분방전 시험장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 접지도체의 양단 중에서 일단은 상기 절연부로 감싸지는 밀봉단이 형성되는 반면 타단은 상기 절연부로부터 노출되는 노출단이 형성되고,
   상기 노출단이 상기 부싱의 단차면과 대향되도록 삽입되어 결합되는 개폐기의 부분방전 시험장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 접지도체의 길이는 상기 부싱의 절반 길이보다 길고 상기 접지도체의 밀봉단이 상기 부싱의 끝단보다 짧은 길이를 가지도록 형성되는 개폐기의 부분방전 시험장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연부의 길이는 상기 부싱의 길이보다 길게 형성되는 개폐기의 부분방전 시험장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접속재의 내주면은 상기 부싱의 외주면과 일정 간격만큼 이격되는 개폐기의 부분방전 시험장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 접속재의 외주면에는 상기 절연부를 통과하여 상기 접지도체와 전기적으로 연결되도록 접지구멍이 형성되는 개폐기의 부분방전 시험장치.
   

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