KR101621762B1 - 절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계를 효과적으로 완화하여 소형으로도 충분한 절연 성능을 얻을 수 있는 절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치에 관한 것이다.
본 발명의 절연 스페이서는, 통전 도체가 그 외측을 둘러싸는 금속 탱크와 이격되어 위치되도록 상기 통전 도체 및 상기 금속 탱크 사이에 개재되는 절연 스페이서이다. 절연 스페이서는 상기 통전 도체와 전기적으로 연결되는 중심 도체; 도체이며, 상기 금속 탱크와 전기적으로 연결되도록 구성되는 외측 쉴드 부재; 및 절연 재질로 이루어지며, 상기 외측 쉴드 부재가 상기 통전 도체 및 상기 금속 탱크 사이의 공간에 노출되지 않도록 상기 외측 쉴드 부재를 감싸며, 상기 중심 도체를 상기 금속 탱크에 대해 고정시키도록 구성되는 절연 부재; 를 포함한다. 상기 외측 쉴드 부재는 상기 절연 스페이서의 중심축을 향하여 볼록한 곡면부를 가진다.
본 발명의 절연 스페이서에 따르면, 접합점에서의 전계를 완화시킴에 의해 절연 성능을 향상시켜 가스절연 전기 장치의 크기를 소형화시킬 수 있다. 이에 따라, 가스절연 전기 장치의 생산 비용이 저감될 수 있다.

Description

절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치{INSULATING SPACER AND GAS-INSULATED ELECTRICAL DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전계를 효과적으로 완화하여 소형으로도 충분한 절연 성능을 얻을 수 있고, 간단한 형상이며 제작이 용이한 절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치에 관한 것이다.

가스절연 전기 장치는 SF₆ 가스 등의 절연 가스를 이용하여 절연을 행하는 장치를 통칭하며, 예를 들어 가스절연 개폐장치 (Gas Insulated Switchgear) 를 포함한다.

이러한 가스절연 전기 장치에서는, 접지하는 원통 형상의 금속 용기의 접속부로 기능하는 플랜지 사이에 절연 스페이서를 배치하고 고정하여 밀폐되도록 구획하여, 각 금속 용기 내에 절연 가스를 0.4~0.6Mpa 정도의 고압으로 봉입한다.

예를 들어, 가스절연 개폐장치는, 금속 용기 내에 수납하는 차단기나 단로기나 접지 개폐기, 나아가서는 모선 등의 각 기기로 구성되고, 이들 각 기기 사이는 운용이나 절연 가스의 처리 시간을 고려한 적절한 간격으로 절연 가스를 구획하기 위해, 절연 스페이서로 가스 구획을 밀폐하고 있다.

통상, 절연 스페이서는 절연 성능을 만족함과 함께, 고압의 절연 가스를 밀폐하기 위한 기계적 강도도 요구되기 때문에, 주로 알루미나 충전의 에폭시 재료나 실리카 충전의 에폭시 수지 재료가 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 절연 스페이서 (10) 는 통전 도체 (1, 2) 들과 전기적으로 연결되는 중심 도체 (11) 와, 이 중심 도체 (11) 를 접지된 금속 탱크 (3) 에 대해 고정시키며, 절연체로 형성되는 절연 부재 (12) 를 포함하여 구성되며, 절연 거리를 늘리기 위해 전체적으로 콘의 형상을 가지고 있다.

기존의 절연 스페이서 (10) 는 금속 탱크 (3) 의 플랜지 (4) 사이에 개재되어 고정됨으로써, 가스절연 전기 장치에 장착된다. 도 1과 같이 절연 스페이서 (10) 가 장착됨으로써, 통전 도체들 (1, 2) 과 금속 탱크 (3) 사이의 공간이 구획되며, 이 공간들에 절연 가스가 고압으로 봉입된다.

그런데, 절연 부재 (12), 금속 탱크 (3) 및 절연 가스가 만나는 접합점 (J) 에서는 이종 부재들 간의 도전율 차이로 인하여, 전계가 왜곡되고 집중되어 절연 파괴 지점으로 기능하게 된다. 따라서, 이러한 접합점 (J) 주위에서 전계가 집중되고 왜곡되는 현상을 완화시킴으로써 접합점 (J) 주위의 전계를 완화시켜, 절연 성능을 더욱 높이려는 시도가 있어왔다.

이러한 전계 완화를 위해서, 도 1에서와 같이 접지테 (13) 를 통해 금속 탱크 (3) 와 전기적으로 접속되고, 절연 부재 (12) 내에 매립된 스프링 형상의 쉴드 링 (14) 이 사용되고 있다 (한국 등록실용신안 20-0288898 참조).

그러나, 이러한 쉴드 링 (14) 에 의해 접합점 (J) 부근에서의 일정 정도의 전계 완화 효과를 거둘 수는 있으나, 전계 완화 효과가 충분하지 못해 도 1과 같이 콘형으로 스페이서를 형성하여 절연 거리를 증대시킬 수 밖에 없었다.

따라서, 전계 완화 효과를 더욱 증대시킨다면 절연 거리를 축소시킬 수 있음으로 인하여 절연 스페이서의 크기를 작게 할 수 있어, 소형화 및 비용 절감을 위해서는 전계 완화 효과가 더욱 증대된 쉴드 구조가 필요한 실정이다.

(특허문헌 1)

한국 등록실용신안 20-0288898호 (2002.9.11)

본 발명은 상기와 같은 기술적 필요를 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 접합점에서의 전계를 완화시킴에 의해 절연 성능을 향상시켜 소형화를 이룰 수 있고, 간단한 형상이며 제작이 용이한 절연 스페이서 및 이를 구비한 가스절연 전기 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 절연 스페이서는, 통전 도체가 그 외측을 둘러싸는 금속 탱크와 이격되어 위치되도록 상기 통전 도체 및 상기 금속 탱크 사이에 개재되는 절연 스페이서이다. 상기 절연 스페이서는, 상기 통전 도체와 전기적으로 연결되는 중심 도체; 절연 재질로 이루어지며, 상기 중심 도체를 상기 금속 탱크에 고정시키도록 상기 중심 도체와 상기 금속 탱크 사이에 배치되는 절연 부재; 및 도체이며 상기 절연 부재에 의해 적어도 일부가 감싸지고 상기 금속 탱크와 전기적으로 연결되며 상기 절연 스페이서의 중심축을 향하여 볼록한 곡면부를 가지는 외측 쉴드 부재와, 도체이며 상기 절연 부재에 의해 적어도 일부가 감싸지고 상기 중심 도체와 전기적으로 연결되며 상기 절연 스페이서의 외측을 향하여 볼록한 곡면부를 가지는 내측 쉴드 부재 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 외측 쉴드 부재의 곡면부는, 상기 금속 탱크 및 상기 절연 부재가 만나는 지점보다 상기 중심 도체 측에 더 가깝게 위치된다. 상기 내측 쉴드 부재의 곡면부는, 상기 중심 도체 및 상기 절연 부재가 만나는 지점보다 상기 금속 탱크 측에 더 가깝게 위치된다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 외측 쉴드 부재 및 상기 내측 쉴드 부재 중 하나 이상은 다수의 구멍을 가지는 얇은 판상 또는 망사 형태로 이루어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 외측 쉴드 부재 및 상기 내측 쉴드 부재 중 하나 이상의 곡면부는, 분리된 곡면부들로 이루어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 외측 쉴드 부재 및 상기 내측 쉴드 부재 중 하나 이상의 곡면부는 분리된 부분없이 일체적으로 형성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 금속 탱크 및 상기 절연 부재가 만나는 지점이 상기 금속 탱크의 내주면보다 외측으로 위치되도록 상기 절연 부재의 외주면이 형성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 스페이서는 디스크 형의 절연 스페이서이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 스페이서는 콘 형의 절연 스페이서이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 스페이서는 상기 중심 도체가 2개 이상인 경우에 적용가능하다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가스절연 전기 장치는, 상술한 절연 스페이서를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 절연 스페이서에 따르면, 금속 탱크와 스페이서 간의 접합점에서의 전계를 완화시킴에 의해 절연 성능을 향상시켜 가스절연 전기 장치의 크기를 소형화시킬 수 있으며, 간단한 형상으로 제작이 용이하다. 이에 따라, 가스절연 전기 장치의 생산 비용을 저감시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이다.
도 3a 및 도 3b 는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재가 없다고 가정한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.
도 4a 및 도 4b는 외측 쉴드 부재를 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.
도 5a 및 도 5b는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재를 모두 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재를 모두 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 절연 스페이서의 실시예들에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이며, 도 3a 및 도 3b 는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재가 없다고 가정한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이고, 도 4a 및 도 4b는 외측 쉴드 부재를 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이며, 도 5a 및 도 5b는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재를 모두 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 스페이서 (100) 는, 중심 도체 (110) 와, 절연 부재 (120) 와, 외측 쉴드 부재 (130) 와, 내측 쉴드 부재 (140) 를 포함하여 구성된다.

참고로, 이하에서 별도의 기준없이 사용되는 '내측'이란 용어는 통전 도체들 (1, 2) 이 위치하는 쪽을 의미하고, '외측'이란 용어는 금속 탱크 (3) 가 위치하는 쪽을 의미한다.

중심 도체 (110) 는 통전 도체들 (1, 2) 과 전기적으로 연결되고, 통전 도체들 (1, 2) 을 고정시키는 역할을 한다. 여기서 통전 도체들 (1, 2) 은 분리된 상태로 중심 도체 (110) 를 매개로 하여 고정되어 연결될 수도 있고, 일체적으로 형성되어 단순히 중심 도체 (110) 에 삽입 고정되는 형태로 중심 도체 (110) 와 연결될 수도 있다. 이러한 중심 도체 (110) 와 통전 도체들 (1, 2) 의 연결 형태는 다양하게 변형되어도 무방하다.

절연 부재 (120) 는, 본 실시예에서는 후술할 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 가 통전 도체들 (1, 2) 및 금속 탱크 (3) 사이의 공간에 노출되지 않도록 (즉 절연 가스에 노출되지 않도록), 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 를 감싸면서 형성된다. 그러나, 본 실시예와 같이 절연 부재 (120) 가 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 의 전부를 감싸도록 형성될 필요는 없으며, 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 의 적어도 일부를 감싸도록 형성되어도 무방하다. 즉, 외측 쉴드 부재 (130) 또는 내측 쉴드 부재 (140) 는 절연 부재 (120) 에 일부가 노출될 수도 있다.

또한, 절연 부재 (120) 는 에폭시 등과 같은 절연 재료로 성형되며, 내부에 충진되는 고압의 절연 가스에 견디기 위해, 알루미나 또는 실리카 등을 함유한 절연 재료를 사용할 수도 있다.

절연 부재 (120) 는 통전 도체들 (1, 2) 이 그 외측을 둘러싸는 금속 탱크 (3) 와 이격되어 위치되도록 통전 도체들 (1, 2) 과 금속 탱크 (3) 사이의 거리를 유지시키는 역할을 한다. 즉, 중심 도체 (110) 를 금속 탱크 (3) 에 대해 고정시키는 역할도 수행하게 된다.

외측 쉴드 부재 (130) 는 도체로 구성되며, 접지 상태의 금속 탱크 (3) 와 전기적으로 연결되도록 구성된다. 본 실시예에서는 외측 쉴드 부재 (130) 는 접지테 (139) 에 의해 금속 탱크 (3) 와 전기적으로 접속된다.

외측 쉴드 부재 (130) 는 내측을 향해 (즉, 절연 스페이서 (100) 의 중심축 C를 향해) 볼록한 곡면부 (131) 를 가진다. 본 실시예에서 곡면부 (131) 는 중앙 부분이 분리되어 복수 개로 형성된다.

이러한 곡면부 (131) 는 뾰족한 점이 없이 연속된 곡면을 가지는 것이 바람직하며, 금속 탱크 (3) 와 절연 부재 (120) 가 만나는 지점 (즉, 접합점 (J)) 보다 내측 (즉, 중심 도체 (110) 측) 에 더 가깝게 위치되는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 접찹점 J 부근에서의 전계를 완화시킬 수 있다.

도 3a, 3b, 4a, 4b를 이용하여, 상술한 곡면부 (131) 를 가지는 외측 쉴드 부재 (130) 의 작용에 대해 설명한다. 참고로, 도 3a 내지 4b의 시뮬레이션 데이터는, 1425 V 의 전압이 중심 도체 (110) 에 인가된 상태를 가정하여 얻어졌다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 외측 쉴드 부재 (130) 가 적용되지 않는 경우 접합점 (J) 부근에서는 전계가 왜곡되어 전계가 집중됨에 따라 주변보다 월등히 높은 전위가 형성되게 된다. 따라서, 접합점 (J) 부근에서 절연 파괴가 일어날 가능성이 높아지게 된다.

이에 반하여, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 외측 쉴드 부재 (130) 로 인하여 접합점 (J) 부근에서 전계가 완화되어 접합점 (J) 부근에서의 전위가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 접합점 (J) 부근에서의 절연 파괴 가능성은 현저히 낮아지게 된다.

이러한 전계 완화는 외측 쉴드 부재 (130) 의 형상, 특히 곡면부 (131) 에 의한 것이다. 곡면부 (131) 는 등전위선을 접합점 (J) 보다 내측으로 끌어올림으로써, 접합점 (J) 에서의 전계를 완화시킨다. 이에 따라, 전계 완화 효과를 극대화시키기 위해서는 접합점 (J) 보다 곡면부 (131) 를 내측에 더 가깝게 위치시키는 것이 바람직하다.

또한, 효율적인 전계 완화를 위해서, 도 2와 같이 외측 쉴드 부재 (130) 의 곡면부 (131) 가 접합점 (J) 부근까지 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 곡면부 (131) 가 절연 부재 (120) 의 폭의 대부분, 예를 들어 90%, 95%, 또는 그 이상을 차지하도록 하는 것이 바람직하다. 곡면부 (131) 가 절연 부재 (120) 의 폭을 차지하는 범위의 상한은 외측 쉴드 부재 (130) 가 절연 부재 (120) 에 덮히면서도 외측 쉴드 부재 (130) 의 외측에 위치하는 절연 부재 (120) 의 부분이 충분한 기계적 강도를 가지고 부착될 수 있는 설계 사항 내지 설계 기준에 의해 정해질 수 있다. 즉, 최소한의 강도를 유지할 정도로만 절연 부재 (120) 가 외측 쉴드 부재 (130) 를 감싸고 곡면부 (131) 를 최대한 확장하는 것이 바람직하다.

도 2와 같이 외측 쉴드 부재 (130) 의 곡면부 (131) 를 제외한 부분의 외측면이 절연 부재 (120) 의 외주면에 추종하도록 형성될 수 있다. 이는 절연 부재 (120) 의 말단의 향상된 기계적 강도를 제공하며, 또한 외측 쉴드 부재 (130) 의 곡면부 (131) 를 최대한으로 확장시킬 수 있게 한다.

한편, 접합점 (J) 은 중심 도체 (110) 또는 곡면부 (131) 로부터 멀리 떨어지는 것이 바람직하므로, 도 2에서와 같이 접합점 (J) 이 금속 탱크 (3) 의 내주면보다 외측으로 위치되도록 절연 부재 (120) 의 외주면을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 곡면부 (131) 가 뽀족한 점을 가지게 된다면, 그 부분에 전계가 집중되기 때문에 절연 파괴 가능성이 높아진다. 따라서, 곡면부 (131) 는 전체적으로 볼록한 형상을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 외측 쉴드 부재 (130) 에 의해 상술한 바와 같이 절연 파괴의 가능성을 낮출 수 있다. 외측 쉴드 부재 (130) 는 후술할 내측 쉴드 부재 (140) 와 같이 사용할 수도 있으나, 내측 쉴드 부재 (140) 를 사용하지 않더라도, 접합점 (J) 에서의 전계 완화 효과를 거둘 수 있으므로, 독립적으로 사용할 수도 있다.

내측 쉴드 부재 (140) 는 중심 도체 (110) 와 전기적으로 연결되는 도체이며, 절연 부재 (120) 에 의해 통전 도체들 (1, 2) 및 금속 탱크 (3) 사이의 공간에 노출되지 않도록 감싸진다.

내측 쉴드 부재 (140) 도 외측 쉴드 부재 (130) 와 같이 절연 스페이서 (100) 의 외측 (즉, 금속 탱크 (3) 측) 을 향하여 볼록한 곡면부 (141) 를 가진다. 본 실시예에서 곡면부 (141) 는 중앙 부분이 분리되어 복수 개로 형성된다.

이러한 곡면부 (141) 는 뾰족한 점이 없이 연속된 곡면을 가지는 것이 바람직한데, 그 이유는 뾰족한 부분에서의 전계 집중을 피하기 위함이다.

도 3a, 3b, 5a, 5b를 이용하여, 상술한 곡면부 (141) 를 가지는 내측 쉴드 부재 (140) 의 작용에 대해 설명한다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 내측 쉴드 부재 (140) 의 곡면부 (141) 에 의해 접합점 (J) 부근 에서의 전계를 완화할 수 있고, 전계가 집중되는 지점이 절연 부재 (120) 의 내측으로 이동된다. 절연 부재 (120) 의 내측에서 전계가 집중된다 하여도 접합점 (J) 부근에서의 전계를 완화한다면 절연 파괴의 가능성은 더욱 낮아질 수 있다.

따라서, 내측 쉴드 부재 (140) 에 의해 중심 도체 (110) 부근에서의 절연 파괴 가능성을 낮출 수 있다.

상술한 외측 쉴드 부재 (130) 및 내측 쉴드 부재 (140) 는 각각 독립적으로 하나만 사용될 수도 있으며, 같이 사용될 수도 있다. 물론, 같이 사용되는 경우에 절연 성능이 가장 우수하다.

외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 는 도 2에서와 같이 그 외측면의 형상을 구비하면 무방하며, 예를 들어 그 내부가 도체로 채워져도 무방하다. 그러나, 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 를 이루는 도체와 절연체인 절연 부재 (120) 는 서로 상이한 열팽창율을 가짐에 따라 넓은 면으로서 접합되는 경우에는 서로 접합되지 않고 떨어지기 쉽다. 따라서, 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 는 도 2에서와 같이 판상으로 형성되어, 그 내외측이 모두 절연 부재 (120) 로 둘러싸여지는 것이 바람직하다.

접합 성능을 더욱 높이기 위해서는 외측 쉴드 부재 (130) 및 외측 쉴드 부재 (140) 에 다수의 구멍이 형성되어, 이 구멍으로 절연 부재 (120) 가 충진되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 외측 쉴드 부재 (130) 와 외측 쉴드 부재 (140) 가 망사 형상으로 형성된다. 이렇게 외측 쉴드 부재 (130) 및 외측 쉴드 부재 (140) 가 형성되면, 절연 부재 (120) 와의 접합 성능을 높일 수 있음과 함께, 기계적 강도를 더욱 높일 수 있어, 충격 또는 고압의 절연 가스 등의 원인에 의한 파괴에 더욱 잘 견딜 수 있다.

한편, 본 실시예의 절연 스페이서 (100) 는 금속 탱크 (3) 의 플랜지 (4) 사이에 개재되고, 접지테 (139) 를 관통하도록 볼트를 끼운 후 너트 조립하여 고정시킬 수 있다. 이때, 금속 탱크 (3) 내부에 주입되는 절연 가스의 누출을 막기 위해서 절연 스페이서 (100) 와 플랜지 (4) 사이에 고무재의 오링 (5) 이 개재될 수 있다.

여기서 접지테 (139) 는 인서트 형태로 절연 스페이서 (100) 내에 삽입될 수 있으며, 그 내주면에는 탭 또는 홀이 형성된다. 접지테 (139) 는 금속 탱크 (3) 와 전기적으로 접속되며, 전기적으로 인접한 금속 탱크 들을 연결하는 역할도 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 스페이서의 개략적인 부분단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 내측 쉴드 부재 및 외측 쉴드 부재를 모두 구비한 경우의 전계 분포 시뮬레이션 자료이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 절연 스페이서 (200) 는, 중심 도체 (210) 와, 절연 부재 (220) 와, 외측 쉴드 부재 (230) 와, 내측 쉴드 부재 (240) 를 포함하여 구성된다.

여기서, 중심 도체 (210), 절연 부재 (220) 의 구성은 도 2의 절연 스페이서 (100) 의 중심 도체 (110) 및 절연 부재 (120) 의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 외측 쉴드 부재 (230) 및 내측 쉴드 부재 (240) 의 곡면부 (231, 241) 의 형상만이 도 2의 실시예와는 상이하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시예의 외측 쉴드 부재 (230) 및 내측 쉴드 부재 (240) 는 도 2의 외측 쉴드 부재 (130) 와 내측 쉴드 부재 (140) 와는 달리 분리된 부분없이 일체적으로 형성되는 곡면부 (231, 241) 를 가진다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 이러한 곡면부 (231, 241) 를 가지더라도 접합점 (J) 부근의 전계를 완화시켜, 절연 성능을 높일 수 있다.

상술한 절연 스페이서들 (100, 200) 은 절연 성능이 향상됨에 따라, 도 2 및 도 6과 같이 콘형이 아닌 디스크형으로 제작될 수 있다. 이에 따라, 절연 부재의 사용량을 줄여서 생산 비용을 감소시킬 수 있고, 또한 절연 스페이서가 차지하는 부피를 줄일 수 있어 본 발명의 절연 스페이서 (100, 200) 가 장착되는 가스절연 전기 장치의 부피를 감소시킬 수 있다.

그러나, 절연 스페이서들 (100, 200) 이 콘형으로 제작될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 절연 부재 (120, 220) 의 형상을 상술한 실시예와 달리 콘형으로도 제작할 수 있다.

또한, 상술한 실시예들에서는 중심 도체 (110, 210) 가 1 개인 것을 예시로서 설명하였으나, 중심 도체는 2 개 이상을 구비할 수도 있다. 즉, 3 상의 통전 도체를 수용하기 위해서 중심 도체는 3 개가 구비될 수 있으며, 또한 그 이상의 개수를 가질 수도 있다.

상술한 절연 스페이서들 (100, 200) 은 예를 들어, 가스절연 개폐장치 (GIS) 에 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 가스절연 방식을 취하는 각종 전기 장치에도 널리 적용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1, 2…통전 도체
3…금속 탱크
4…플랜지
5…오링
110, 210…중심 도체
120, 220…절연 부재
130, 230…외측 쉴드 부재
131, 231…외측 쉴드 부재의 곡면부
139, 239…접지테
140, 141…내측 쉴드 부재
100, 200…본 발명의 절연 스페이서

Claims (10)

1. 통전 도체가 그 외측을 둘러싸는 금속 탱크와 이격되어 위치되도록 상기 통전 도체 및 상기 금속 탱크 사이에 개재되는 절연 스페이서로서,
   상기 통전 도체와 전기적으로 연결되는 중심 도체;
   절연 재질로 이루어지며, 상기 중심 도체를 상기 금속 탱크에 고정시키도록 상기 중심 도체와 상기 금속 탱크 사이에 배치되는 절연 부재; 및
   도체이며 상기 절연 부재에 의해 적어도 일부가 감싸지고 상기 금속 탱크와 전기적으로 연결되며 상기 절연 스페이서의 중심축을 향하여 볼록한 곡면부를 가지는 외측 쉴드 부재와, 도체이며 상기 절연 부재에 의해 적어도 일부가 감싸지고 상기 중심 도체와 전기적으로 연결되며 상기 절연 스페이서의 외측을 향하여 볼록한 곡면부를 가지는 내측 쉴드 부재 중 하나 이상을 포함하고,
   상기 외측 쉴드 부재는 상기 곡면부를 제외한 나머지 부분이 적어도 상기 금속 탱크 및 절연가스와의 접합점에 근접하도록 형성되고,
   상기 내측 쉴드 부재는 상기 곡면부를 제외한 나머지 부분이 상기 금속 탱크 내의 절연가스와의 경계면에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 외측 쉴드 부재의 곡면부는, 상기 금속 탱크 및 상기 절연 부재가 만나는 지점보다 상기 중심 도체 측에 더 가깝게 위치되고,
   상기 내측 쉴드 부재의 곡면부는, 상기 중심 도체 및 상기 절연 부재가 만나는 지점보다 상기 금속 탱크 측에 더 가깝게 위치되는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 내측 쉴드 부재 및 상기 외측 쉴드 부재 중 하나 이상은 다수의 구멍을 가지는 얇은 판상 또는 망사 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 외측 쉴드 부재 및 상기 내측 쉴드 부재 중 하나 이상의 곡면부는, 분리된 곡면부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 외측 쉴드 부재 및 상기 내측 쉴드 부재 중 하나 이상의 곡면부는 분리된 부분없이 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 금속 탱크 및 상기 절연 부재가 만나는 지점이 상기 금속 탱크의 내주면보다 외측으로 위치되도록 상기 절연 부재의 외주면이 형성되는 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 절연 스페이서는 디스크 형의 절연 스페이서인 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 절연 스페이서는 콘 형의 절연 스페이서인 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 절연 스페이서는 상기 중심 도체가 2개 이상인 경우에 적용가능한 것을 특징으로 하는, 절연 스페이서.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 절연 스페이서를 구비한 것을 특징으로 하는, 가스절연 전기 장치.
    

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