KR101622430B1 - 과전압 도체 및 하나의 어레이로 이루어진 복수 개의 과전압 도체 조립체 - Google Patents

과전압 도체 및 하나의 어레이로 이루어진 복수 개의 과전압 도체 조립체 Download PDF

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Abstract

가스 충진된 폐쇄형 어레스터 몸체(1)를 포함한 과전압 어레스터가 제공되며, 상기 어레스터 몸체는 제1세라믹 몸체(2) 및 서로 이격된 2개의 전극들(3)로 구성된다. 어레스터 몸체(1)의 내부 공간(4)에 제1세라믹 몸체(2)와 이격된 제2세라믹 몸체(5)가 배치되고, 상기 제2세라믹 몸체의 구조물 높이(H5)는 제1세라믹 몸체(2)의 구조물 높이(H2)보다 낮다.

Description

과전압 도체 및 하나의 어레이로 이루어진 복수 개의 과전압 도체 조립체{OVERVOLTAGE CONDUCTOR AND ARRANGEMENT OF SEVERAL OVERVOLTAGE CONDUCTORS IN AN ARRAY}
본 발명은 과전압 도체 및 하나의 어레이로 이루어진 복수 개의 과전압 도체 조립체에 관한 것이다.
문헌 DE 10 2005 036265 A1에 과전압 어레스터가 공지되어 있다.
본 발명의 과제는 후속 전류 부하력이 높으면서 간단하고 비용 효과적으로 제조할 수 있는 과전압 어레스터(overvoltage arrester)를 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허청구범위 제1항에 따른 과전압 어레스터에 의하여 해결된다. 과전압 어레스터의 유리한 다른 실시예는 종속항에 기재된다.
과전압 어레스터가 제공되며, 상기 과전압 어레스터는 가스 충진된 폐쇄형 어레스터 몸체를 포함하고, 어레스터 몸체는 링형 세라믹 몸체 및 서로 이격된 2개의 전극들로 구성된다. 어레스터 몸체의 내부 공간에는 제1세라믹 몸체와 이격된 제2세라믹 몸체가 배치된다. 제2세라믹 몸체는 제1세라믹 몸체의 구조물 높이보다 더 낮은 구조물 높이를 가진다.
과전압 어레스터의 실시예에서, 어레스터의 전극들의 적어도 하나의 내측은 실린더 공간의 내부에 부분적으로 배치되고, 실린더 공간은 제2세라믹 몸체의 내부 치수에 의해 정해진다.
실린더 공간의 내부에 배치된 전극의 적어도 하나의 내측은 바람직하게는 와플 구조를 가질 수 있는 평편한 면으로서 형성된다.
과전압 어레스터의 실시예에서 전극은 핀형 전극으로서 형성된다.
다른 실시예에서, 전극의 내측은 상기 전극의 내측이 서로 평행하게 배치된 적어도 2개의 평편한 면을 포함하도록 형성된다.
전극의 내측에 국부적으로 활성화 화합물(activation compound)이 적용될 수 있다. 바람직하게, 활성화 화합물은 전극의 내측의 평편한 면의 영역에 배치되며, 상기 평면을 부분적으로 또는 완전히 덮는다.
과전압 어레스터의 실시예에서, 제1세라믹 몸체의 내측에 하나 이상의 점화 라인(ignition line)이 배치되거나 적층된다.
제1세라믹 몸체의 내부면에 점화 라인을 사용하고 전극상에 활성화 재료를 적용함으로써, 과전압 어레스터의 점화 거동 및 부하력은 최적화될 수 있거나 영향을 받을 수 있다.
바람직하게, 과전압 어레스터의 제2세라믹 몸체는, 전극 물질 또는 활성화 화합물 물질의 증발물 또는 점화 라인의 증발물이 제2세라믹 몸체의 내측에 대부분 쌓이도록 형성된다. 상기 증발물은 과전압 어레스터의 전류 부하로 인하여 발생할 수 있다. 이를 통해, 제1세라믹 몸체의 내벽에 증발 잔여물이 증착되거나 누적되는 경우가 방지되어, 과전압 어레스터에 있어 충분히 높은 절연 레벨 및 충분히 낮은 점화 전압이 상기 어레스터의 총 유효 수명에 걸쳐 보장된다. 제1세라믹 몸체의 내측에 위치한 증발 잔여물은 절연 결함 또는 점화 라인의 비활성화를 야기할 수 있고, 따라서 과전압 어레스터의 응답 거동이 불량해질 수 있다.
일 실시예에서 제1 및 제2세라믹 몸체의 물질은 알루미늄산화물세라믹(Al2O3)을 포함한다.
바람직하게는, 과전압 어레스터의 전극은 열 전도도 및 용융 온도가 높다. 과전압 어레스터의 바람직한 실시예에서 전극은 텅스텐 구리(WCu)로 구성된다.
바람직하게는, 전극은 10 mm 미만의 직경을 가진다.
일 실시예에서, 어레스터의 출력 밀도는 후속 전류 경우의 130 W/mm3을 초과한다.
앞서 설명한 과전압 어레스터는 하나의 어레이로 배열될 수 있고, 상기 어레이는 앞에 설명한 적어도 2개의 과전압 어레스터를 포함하고, 이 때 어레이의 직접 인접한 2개의 과전압 어레스터는 공통 전극을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 배열은 공통 전극이 양측에서 사용되는 핀형 전극으로서 형성되도록 설계된다.
과전압 어레스터는 기계적으로 상호 단단히 결합하고 있다. 최종 납땜 이후, 밀봉식으로 조밀하면서 가스 충진된 과전압 어레스터가 소정으로 조절된 정적 및 동적 점화 특성을 포함하여 제공되고, 상기 어레스터는 높은 기동 전압(firing voltage)을 가지고 후속 전류 부하 시 매우 높은 출력 밀도를 가진다. 상기 최종 납땜 시, 바람직하게는 열 전도도가 높으면서 압력에 따라 용이하게 조절 가능한 유전 강도를 가진 가스 혼합물이 사용된다.
앞서 설명한 바와 같은 어레이는 예컨대 18개의 과전압 어레스터들의 경우 잠정적으로 전체 조립체의 후속 전류 공급 능력(current capability)은 30kA 이상일 수 있다. 상기 어레스터들은 직렬로 접속되어 있거나 함께 하나의 콤팩트한 직렬 회로를 형성한다.
간단하고 용이하게 나란히 잇달아 열을 지어 배치될 수 있는 기본 소자들 및 앞서 설명한 구성의 과전압 어레스터를 사용함으로써, 제2내부 세라믹 몸체를 포함하지 않은 유사 과전압 어레스터에 비해 전체 조립체에 있어 현저한 비용 감소 및 부피 감소를 초래할 수 있다. 부피 감소는 40%를 초과할 수 있다.
앞서 설명한 복수 개의 과전압 어레스터들로 이루어진 조립체는 바람직하게는 건축 설비의 주 전원 공급 시스템에서 외부 도체와 중성 도체 사이에 장착된다. 상기에 기술한 물건 및 조립체는 이하의 도면 및 실시예에 의거하여 더 상세히 설명된다.
이하에 설명되는 도면은 척도에 맞는 것으로 해석할 수 없으며, 오히려 도면은 개별 치수에 있어 확대, 축소 또는 왜곡되어 도시될 수 있다. 서로 동일하거나 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 도면번호로 표시된다.
도 1은 개별적 과전압 어레스터의 개략적 구성도이다.
도 2는 공통의 전극을 가진 복수 개의 과전압 어레스터로 이루어진 조립체이다.
도 1에는 과전압 어레스터의 개략적 구성이 도시되어 있다. 과전압 어레스터는 제1세라믹 몸체(2)를 가진 어레스터 몸체(1)를 포함한다. 과전압 어레스터는 2개의 전극들(3)을 포함하고, 상기 전극들은 도시된 실시예에서 핀형 전극으로 형성되어 있다. 각각의 전극(3)은 전극 몸체를 포함하고, 전극 몸체는 외측(10) 및 내측(7)을 포함한다. 전극(3)의 내측(7)은 부분적으로 활성화 화합물(9)로 코팅되어 있다. 바람직하게, 맞은편에 배치된 전극들(3)의 내측(7)은 서로 평행하게 배치된 면들을 포함한다. 전극(3)의 외측(10)은 도면에서 과전압 어레스터의 외부에 배치되어 있다. 각각의 전극 몸체는 상기 전극 몸체의 외측(10)에서 반대 전극(counter electrode)의 내측(7)의 형태를 가지며, 따라서 과전압 어레스터의 직렬 접속을 위해 특히 양호하게 적합하다. 이를 통해 전극 몸체들은 동일하고 일체형이다. 제1세라믹 몸체(2)의 내부 치수에 의해 정해지는, 과전압 어레스터의 내부 공간(4)에 제2세라믹 몸체(5)가 배치되어 있다. 제1세라믹 몸체(2)의 높이(H2)는 제2세라믹 몸체(5)의 높이(H5)보다 크다. 전극들(3)의 내측(7)은 실린더 공간(6) 안으로 돌출하고, 상기 실린더 공간은 제2세라믹 몸체(5)의 내부 치수에 의해 정해진다. 제1세라믹 몸체(2)의 내측에 점화 라인들(8)이 배치되어 있다. 과전압 어레스터의 제2세라믹 몸체는 전극(3)의 물질의 증발물 또는 활성화 화합물(9)의 물질의 증발물 또는 점화 라인들(8)의 증발물이 대부분 제2세라믹 몸체의 내측에 쌓이도록 형성된다. 상기 증발물은 과전압 어레스터의 전류 부하로 인하여 발생할 수 있다. 따라서, 제1세라믹 몸체(2)의 내벽에 증발 잔여물이 증착되거나 누적되는 경우가 방지된다.
도 2는 복수 개의 과전압 어레스터들로 이루어진 조립체의 일부를 도시하며, 상기 과전압 어레스터들은 하나의 어레이로 배치되어 있다. 각각의 과전압 어레스터는 제1세라믹 몸체(2)를 가진 어레스터 몸체(1)를 포함한다. 어레스터 몸체(1)는 내부 공간(4)을 포함하고, 상기 내부 공간은 제1세라믹 몸체(2)의 내부 치수에 의해 정해진다. 제1세라믹 몸체(2)의 내측에 점화 라인들(8)이 배치되어 있다. 어레스터 몸체의 내부 공간(4)에 제2세라믹 몸체(5)가 배치되어 있다. 직접 인접한 2개의 과전압 어레스터는 공통의 전극(3)을 포함한다. 전극(3)은 상기 전극(3)의 일측이 제1과전압 어레스터의 전극(3)의 내측(7)을 형성하도록 설계된다.
전극들(3)의 내측(7)은 적어도 부분적으로 실린더 공간(6) 안으로 돌출하고, 상기 실린더 공간은 과전압 어레스터의 제2세라믹 몸체(5)의 내부 치수에 의해 정해진다. 전극(3)의 제2측은 제1과전압 어레스터의 전극(3)의 외측(10)을 형성함과 동시에, 전극(3)의 내측(7)으로서 인접한 제2과전압 어레스터의 실린더 공간(6) 안으로 돌출한다. 개별적인 과전압 어레스터들은 상호간에 기계적으로 단단히 결합해있고, 이 때 어레스터 몸체(1)는 열 전도도가 높으면서 압력에 따라 용이하게 조절 가능한 유전 강도를 가진 가스 혼합물로 채워져 있다.
실시예들에서 본 발명은 제한된 수의 실시 형태만이 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예들로 제한되지 않는다. 원칙적으로, 과전압 어레스터들은 거의 임의적 형태를 가진 전극을 포함할 수 있다.
본 병세서에 제공된 물건에 관한 설명은 일부 특정한 실시예에 한정되지 않는다; 오히려 개별 실시예의 특징은 기술적으로 유의미한 경우에 임의적으로 상호 조합될 수 있다.
1 어레스터 몸체
2 제1세라믹 몸체
3 전극
4 어레스터 몸체(1)의 내부 공간
5 제2세라믹 몸체
H2 제1세라믹 몸체의 높이
H5 제2세라믹 몸체의 높이
6 제2세라믹 몸체(5)의 내부 치수에 의해 정해지는 실린더 공간
7 전극(3)의 내측
8 점화 라인
9 활성화 재료
10 전극(3)의 외측

Claims (13)

  1. 과전압 어레스터로서, 어레스터 몸체(1)를 포함하고, 상기 어레스터 몸체(1)는, 제1세라믹 몸체(2), 제1전극(3) 및 제 2 전극(3)에 의해 형성되고 가스로 충진되는 폐쇄형 내부를 가지며, 제1전극(3)과 제2전극(3)은 서로 이격되고,
    제2세라믹 몸체(5)가 제1세라믹 몸체로부터 간격을 두고 상기 어레스터 몸체(1) 내부에 배치되고, 제2세라믹 몸체(5)의 구조물 높이(H5)는 상기 제1세라믹 몸체(2)의 구조물 높이(H2) 보다 낮고,
    상기 제1전극(3)과 상기 제2전극(3)은 서로 동일한 형상의 핀 전극이며, 각 전극은 제1부분과 제2부분을 가지고,
    상기 제1전극(3)의 상기 제1부분은 상기 어레스터 몸체(1)의 외측에 배치되고,
    상기 제1전극(3)의 상기 제2부분은 어레스터 몸체(1)내에서 상기 제2전극(3)의 상기 제1부분을 대면하여 배치되고,
    상기 제2전극(3)의 상기 제2부분은 상기 어레스터 몸체의 외측에 배치되는, 과전압 어레스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들(3) 중 하나의 전극의 적어도 하나의 내측(7)은 부분적으로 실린더 공간(6)의 내부에 배치되며,
    상기 실린더 공간은 상기 제2세라믹 몸체(5)의 내부 치수에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 과전압 어레스터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실린더 공간(6)의 내부에 배치된, 상기 전극(3)의 적어도 상기 내측(7)은 와플 구조를 가진 평평한 면으로 형성되는, 과전압 어레스터.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들(3) 각각은 서로 평행하게 배치된 적어도 2개의 평평한 내측(7)을 포함하는, 과전압 어레스터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세라믹 몸체(2)의 내측에 점화 라인들(8)이 적층되는, 과전압 어레스터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들(3)의 내측에 적어도 국부적으로 활성화 화합물(9)이 적용되는, 과전압 어레스터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2세라믹 몸체(5)는, 상기 과전압 어레스터의 전류 부하로 인한 전극 물질 또는 활성화 화합물의 증발물이 상기 제2세라믹 몸체(5)의 내측에 쌓이도록 형성되는, 과전압 어레스터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세라믹 몸체(2) 및 제2세라믹 몸체(5)는 Al2O3을 포함하는, 과전압 어레스터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들(3)은 WCu를 포함하는, 과전압 어레스터.
  11. 복수 개의 과전압 어레스터들이 하나의 어레이로 이루어지며, 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 과전압 어레스터들을 포함하는 조립체에 있어서,
    직접 인접한 2개의 과전압 어레스터들은 공통 전극(3)을 포함하는, 조립체.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공통 전극(3)은 양측에서 사용되는 핀형 전극으로 형성되는, 조립체.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 과전압 어레스터들은 기계적으로 상호 단단하게 결합되는, 조립체.
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