KR101771886B1 - 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 변압기 내부의 권선으로 인가하기 위하여 리드선(3)과 전기적으로 연결하는 접속부재인 변압기용 고압부싱을 제조할 때, 상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 전기적으로 연결될 수 있게 직접 접속된 상태로 준비되고, 상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 접속된 상태로 고압부싱의 부싱코어(2)를 성형하는 금형 내에 인서트되어 일체로 성형됨에 따라 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4)로만 이루어진 고압 복합부싱(1)으로 제조함으로써, 고압부싱 제조시 부품수를 절감함은 물론 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법{Method of high voltage complex bushing for transformer assembling inserted lead wire}

본 발명은 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기에 사용되는 고압부싱을 제조할 때, 컷아웃스위치(COS) 연결용 케이블인 리드선과 중심도체를 접속한 상태로 고압부싱의 부싱코어를 사출하는 금형에 인서트 삽입하여 일체형으로 성형함으로써, 종래 리드선과 고압부싱의 중심도체를 연결하기 위한 클램프 및 커넥터를 사용하지 않더라도 리드선이 중심도체에 직접 접속 연결됨에 따라 전기 접속 과정을 단순화하여 부품수를 최소화할 수 있으며, 완전 절연화를 통한 조류사고 예방으로 전력품질 향상 및 인적사고를 완전 방지할 수 있는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 변전소로부터 고압(22,900V)으로 공급되는 전력은 변압기를 통해 가정이나 산업현장 등의 일반 수용가에서 사용이 가능한 저압으로 변환되어 공급된다.

이때, 변압기란 전자기유도작용으로 교류전압 및 전류값을 변화시키는 장치의 총칭인바, 특히 전술한 바와 같이 변전소로부터 전달된 고압의 전원을 일반 수용가에서 요구되는 저압으로 변환시켜 공급해 주는 것을 주상변압기라 하며, 이는 통상 전신주 등에 고정 설치된다.

이러한 변압기의 구조는 용량 및 전압에 따라서 차이를 보일 수 있지만, 공통적으로 변압기의 기능을 수행하기 위한 권선과 철심을 필수적으로 포함하고, 이들 권선과 철심은 절연유로 충진된 탱크(tank) 안에 내장되는바, 이 절연유는 권선의 절연물로 습기나 먼지가 침투하여 절연내력을 저하시키는 것을 방지함과 동시에 철심이나 권선에서 발생하는 열을 기름의 대류 및 복사를 통해 방열시키는 역할을 한다.

이러한 통상적인 변압기 중 주상변압기의 구성이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주상변압기(100)는 외관상 몸체를 이루는 박스형의 외함(110)과, 이를 밀폐하기 위한 뚜껑(120)과, 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 권선으로 인가하는 접속부재로서 뚜껑(120)을 관통하여 설치되는 고압부싱(130, 혹은 "1차부싱"이라 한다.)과, 변압된 저압의 전력을 다시 외부로 인출하기 위해 외함(110)의 외벽에 설치되는 저압부싱(140, 혹은 "2차부싱"이라 한다.)을 포함하고 있다.

이때, 상기 주상변압기(100)의 외함(110) 내부에는 절연유가 충진되어 변압시 발생되는 열을 냉각시키도록 되어 있다.

그리고, 상기 고압부싱(130)은 전기적으로 충분한 절연내력(絶緣耐力)을 갖도록 함은 물론 전선을 지탱할 수 있을 정도의 지지력을 가지면서 나선(裸線) 부분의 고전압을 절연할 수 있고, 특히 염분이나 먼지 등이 부착될 경우 절연내력이 저하되는 것을 방지하기 위해 내열 및 내식성이 뛰어난 자기(磁器)재질의 애자(碍子)가 주로 사용되고 있으나, 최근에는 고분자 합성기술 발달에 따라 고압부싱(130)의 재질로 EPDM(에틸렌프로필렌고무), XLPE, 에폭시(epoxy) 및 실리콘 러버와 같은 고분자고무 또는 폴리머류 재질이 사용되고 있다.

여기서, 상기 주상변압기(100)에 결합되는 고압부싱(130)은 이미 다양하게 보급되어 있다.

예를 들어, 대한민국 등록실용신안공보 제0282453호(2002.7.19. 공고), 등록특허공보 제0632247호(2006.10.9. 공고), 등록특허공보 제0951473호(2010.4.7. 공고), 등록특허공보 제1118968호(2012.2.28. 공고), 등록실용신안공보 제0460375호(2012.5.21. 공고), 등록실용신안공보 제0462698호(2012. 9.24. 공고) 등에는 변압기용 부싱에 관련된 기술이 개시되어 있다.

도 2에는 종래 주상변압기용 고압부싱의 일실시예가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 고압부싱(130)은 주상변압기(100)에서 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 주상변압기(100) 내부의 권선으로 인가하기 위하여 케이블(170, 도 3 참조)을 연결할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 고압부싱(130)은 변압기에 설치되며 내부에는 중공부(132)가 형성된 애자(131)와, 변압기에 전기적으로 연결되면서 애자(131)의 내부에 고정되고 그 상단의 나사축(134)이 애자(131)의 상부로 연장된 커넥터(133)와, 상기 커넥터(133)의 나사축(134)에 나사 결합되며 그 상면에는 연결단자(136)가 구비되어 케이블(170, 도 3 참조)을 연결할 수 있도록 된 도전체인 캡 형태의 단자클램프(135)로 구성된다.

이때, 상기 커넥터(133)는 변압기 내부의 동봉(137)(또는 나동선)과 연결단자(136)을 전기적으로 연결시키게 된다.

즉, 상기 커넥터(133)는 중앙부에 플랜지부가 형성된 봉 형상의 전도체로써, 상기 커넥터(133)의 플랜지부를 기준으로 하여 상측은 단자클램프(135)의 연결단자(136)에 나사축(134)을 통해 나사결합 되고, 하측은 동봉(137)(또는 나동선)이 납땜, 압착 또는 볼트 조립, 용접에 의해 결합되어 있는 것이다.

상기 연결단자(136)은 나사축(134)에 나사 결합되도록 구비됨과 동시에 애자(131)의 상단을 커버하도록 구비되는 캡 형태의 단자클램프(135)와 일체로 형성되어 있는 것이다.

이와 같은 구성을 포함하는 고압부싱(130)이 주상변압기(100, 도 1 참조)에 결합되면, 주상변압기(100)의 내부에 충전된 절연유가 애자(131)의 중공부(132)내로 유입되어 동봉(137) 및 커넥터(133) 등의 냉각이 이루어지게 되는데, 이때, 상기 단자클램프(135)와 애자(131) 상단면 사이와 커넥터(133)의 플랜지부 상면에는 커넥터(133)가 기밀을 유지하며 결합되도록 디스크 형상의 패킹(138,139)이 각각 구비된다.

여기서, 상기 패킹(138)은 단자클램프(135)와 함께 애자(131) 내부에 유입된 절연유가 상면의 관통공으로 누출되는 것을 방지함과 동시에 애자(131)의 손상을 방지하는 역할을 수행하게 된다.

그런데, 상기와 같은 구성을 갖는 종래 통상적인 고압부싱(130)을 주상변압기(100)에 조립하기 위해서는 여러 단계를 거쳐야만 하는바, 상기와 같은 구조를 갖는 고압부싱(130)을 주상변압기(100)에 조립 설치하는 과정에서 고압부싱(130)의 애자(131), 커넥터(133), 단자클램프(135)가 각각 분리 조립되는 관계로, 불필요한 작업 공수가 발생할 뿐만 아니라 애자(131) 상단면과 단자클램프(135) 사이에 기밀 유지를 위해 패킹(138) 작업을 수행해야 하는 불편함이 상존하고 있어, 이를 개선할 필요성이 있었다.

특히, 상기 단자클램프(135)를 조립할 때 작업자별로 조립 방법이 불균일하여 기밀성이 떨어질 경우에는 누유가 발생할 우려가 높으며, 이렇게 조립 불량으로 누유가 발생하는 하자가 발생하게 되면, 주상변압기를 교환해야 하기 때문에 이에 따른 교환 비용이 발생하여 경제적 손실로 이어지는 단점이 있었다.

한편, 상기와 같이 고압부싱(130)이 설치된 주상변압기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 주택 상가 등의 건물로부터 이격된 위치에 설치되는 전주(150)에 설치되게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주상변압기(100)가 전주(150)의 일정위치에 설치되고, 상기 주상변압기(100)의 상측으로 컷아웃스위치(160)가 설치되며, 상기 주상변압기(100)의 1차 측 고압부싱(130)에 컷아웃스위치(160)가 케이블(170)로 연결되어 과전압 및 고장전류로부터 주상변압기(100)의 보호와, 점검 및 보수시 개폐 가능하도록 되어 있다.

상기 컷아웃스위치(160)는 주상변압기(100)의 1차 측 고압부싱(130)에 연결 설치되어 과부하 또는 고장전류가 작용될 때 도시되지 않은 휴즈가 용단되도록 하여 주상변압기(100)의 2차측 단락과 같은 사고로부터 변압기를 보호하도록 되어 있다.

이처럼, 상기 컷아웃스위치(160, Cut-Out Switch;COS)는 배전선로의 주상변압기 1차측 및 고압 책임 분계점에 부착하여 변압기의 과부하 또는 고장에 의한 변압기의 파괴 및 파손을 방지하여 변압기를 보호함과 아울러, 변압기의 선로 개폐에 사용되는 과전류 차단용 기기인 것이다.

이때, 상기 전주(150)에 주상변압기(100)를 설치하고, 컷아웃스위치(160)와 연결 설치하기 위해서는 전문적인 설치 작업이 필요하다.

즉, 종래 주상변압기(100)와 컷아웃스위치(160)의 연결 설치과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전주(150)에 장비를 이용하여 주상변압기(100)를 설치하게 되면, 설치된 주상변압기(100)에서 안전장치인 컷아웃스위치(160, COS)까지 연결할 수 있는 케이블(170)을 절단하여 준비한다.

그리고, 주상변압기(100)의 단자클램프(135)쪽 연결단자(136) 및 컷아웃스위치(160, COS)쪽 클램프에 연결이 용이하도록 케이블(170)의 피복을 벗기는 작업을 수행한다.

그런 다음, 주상변압기(100) 1차측인 고압부싱(130)의 단자클램프(135)쪽 연결단자(136)를 케이블(170)이 연결될 수 있도록 공구를 이용하여 풀음 작업을 수행한다.

그리고, 이물질 및 수분침투를 방지하기 위하여 주상변압기 1차측 고압부싱(130)에 규격에 의한 변압기 부싱용 절연커버(도시안됨)를 삽입하는 작업을 수행한다.

이와 같은 상태에서 컷아웃스위치 연결용 케이블(170)을 주상변압기측 고압부싱(130)에 공구를 사용하여 단자클램프(135)의 연결단자(136)에 연결하는 작업을 실시한다.

이렇게 케이블(170) 연결작업이 이루어지면, 주상변압기(100) 1차측 고압부싱(130)에 준비 작업된 부싱용 절연커버를 빗물 등이 들어가지 않도록 절연테이프를 사용 견고히 테이핑 작업을 한다.

그리고 나서 주상변압기(100) 측에 연결된 케이블(170)을 컷아웃스위치(160, COS)쪽에 공구를 이용하여 연결하게 되는 것이다.

그런데, 이러한 주상변압기 설치단계에서의 문제점은 현장 작업자별 작업방법 차이에 따른 클램프 조임토크 불균일에 의하여 접속부위에서 전기적인 불완전 접속사고 발생에 따른 단선사고를 유발할 수 있다는 문제점이 있었다.

그리고, 현장 작업자별로 주상변압기에 부싱용 절연커버를 조립하는 방법에 차이가 있는 관계로, 경우에 따라 충전부 노출에 의하여 이물질 침투 및 수분침투에 따른 충전부 절연열화로 사고가 발생할 우려가 있었다.

특히, 현장 작업시 전용작업 차량을 이용 공중에서 케이블 준비 및 피복작업, 클램프 작업 2회(주상변압기측, 컷아웃스위치측), 부싱용 절연커버 작업, 절연커버 테이핑작업 등 작업상의 번거로움 및 작업 공임 대폭 증가한다는 단점이 있었다.

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 특허 출원되어 등록된 대한민국 등록특허공보 제1548358호(2015.8.28.공고) 및 등록특허공보 제1484922호(2015.1.28. 공고)에는 케이블 일체형 클램프가 조립되는 주상변압기용 고압부싱과 주상변압기용 케이블 일체형 고압부싱의 제조방법에 관한 기술이 각각 개시되어 있다.

상기 등록특허공보 제1548358호에 개시된 케이블 일체형 클램프가 조립되는 주상변압기용 고압부싱(20)은, 그 일 실시예로써, 도 4 에 도시된 바와 같이 내부에 중공부(21a)가 형성됨과 아울러 외주면이 폴리머류 재질의 절연하우징(22)에 감싸져 있는 애관(21)과, 주상변압기(1) 내부에 전기적으로 연결되도록 애관(21)의 중공부(21a) 내부에 고정되면서 동봉(26)이 연결된 커넥터(23)와, 상기 커넥터(23)에 결합된 상태에서 케이블(50)을 연결할 수 있도록 애관(21)의 상단면쪽에 조립 고정되는 클램프(24)와, 상기 애관(21)의 상단면과 클램프(24) 사이 누유를 방지를 위해 삽입되는 패킹부재(25)를 포함하는 구성을 가지고 있고, 상기 고압부싱의 클램프 제조과정에서 케이블(50)의 일단이 클램프(24)에 조립 고정되고, 상기 클램프(24)의 외주면과 케이블(50) 결합부위를 성형을 통해 폴리머류 재질의 절연하우징(29)으로 감싸주며, 케이블(50)이 일체로 형성된 클램프(24)가 애관(21)의 상단면에서 커넥터(23)의 나사축(23c)에 나사 결합되어 폴리머형 고압부싱(20)으로 완성되는 것을 특징으로 하고 있다.

이때, 상기 클램프(24)는 하측방향으로 나사공(24c)이 형성되어 있는 클램프몸체부(24a)와, 이 클램프몸체부(24a)의 상측으로 돌출 형성되어 케이블(27)을 연결할 수 있는 케이블연결부(24b)로 이루어져 있고, 상기 케이블연결부(24b)는 그 내부로 케이블(27)의 피복체(27a)를 수용할 수 있는 케이블수용홈(24d)과, 이 케이블수용홈(24d)에 비해 상대적으로 좁은 직경을 가지고 내측방향으로 연장되어 케이블(27)의 피복이 벗겨진 도체부분(27b)을 끼움 결합할 수 있는 도체결합홈(24e)이 형성된 구조를 가지고 있다.

상기와 같이 클램프 제조과정에서 케이블(50)의 일단이 클램프(24)에 조립 고정되고, 상기 클램프(24)의 외주면과 케이블(50) 결합부위를 성형을 통해 폴리머류 재질의 절연하우징(29)으로 감싸주며, 케이블(50)이 일체로 형성된 클램프(24)가 애관(21)의 상단면에서 커넥터(23)의 나사축(23c)에 나사 결합함으로써, 주상변압기를 전주에 설치한 후 컷아웃스위치와 케이블로 연결할 때, 고압부싱에 대한 케이블의 조립작업을 할 필요가 없기 때문에, 작업자에 의한 별도의 조임작업이 필요없게 되어 종래의 문제점으로 지적된 작업자별로 불균일한 조임작업으로 발생할 수 있는 전기적인 불완전 접속사고를 미연에 방지할 수 있고, 케이블이 일체형 사출 방식으로 절연하우징으로 감싸진 상태로 클램프에 조립되어 있는 관계로, 클램프의 케이블 체결부위를 통해서 이물질 및 수분 침투 등을 원천적으로 방지할 수 있으며, 고압부싱을 밀폐시키기 위한 부싱용 절연커버를 사용하지 않아도 되기 때문에 종래 부싱용 절연커버를 사용함에 따라 실시하던 절연테이프류를 통한 테이핑 작업을 사용하지 않아도 되기 때문에 비용적인 측면에서 바람직할 뿐만 아니라 작업 공정의 생략에 따른 조립 공정수를 크게 절감할 수 있는 장점들이 있는 것으로 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 케이블 일체형 클램프가 조립되는 주상변압기용 고압부싱(20)은, 고압부싱(20)에 적용되는 클램프 제조과정에서 클램프(24)와 케이블(50)을 접속하여 일체로 성형하고, 이렇게 케이블(50)과 클램프(24)가 일체화된 상태에서 커넥터(23)와 클램프(24)를 조립하는 과정을 거치도록 하고 있는 관계로, 고압부싱(20)을 제조하는 과정에서 기본적으로 클램프(24)와 커넥터(23)와 같은 부품을 필요로 하고 있다.

또한, 상기 고압부싱(20)의 애관(21)은 그 중공부(21a)에 동봉(26)이 관통 삽입된 관계로 주상변압기(100)의 내부에 충전된 절연유가 애관(21)의 중공부(21a) 내로 유입될 수밖에 없는 구조를 가지고 있었고, 클램프(24)와 커넥터(23)의 연결부위인 애관(21)의 상단면과 클램프(24) 사이에서 누유 방지 및 기밀 유지를 위해 별도의 패킹부재(25)를 필요로 하고 있었다.

대한민국 등록실용신안공보 제0282453호(2002.7.19. 공고, 명칭: 주상변압기의 고압부싱 고정장치) 대한민국 등록실용신안공보 제0460375호(2012.5.21. 공고, 명칭: 주상변압기의 1차부싱 밀봉구조) 대한민국 등록특허공보 제0632247호(2006.10.9. 공고, 명칭: 변압기용 부싱) 대한민국 등록특허공보 제0951473호(2010.4.7. 공고, 명칭: 변압기용 부싱) 대한민국 등록특허공보 제1118968호(2012.2.28. 공고, 명칭: 변압기용 부싱) 대한민국 등록실용신안공보 제0462698호(2012.9.24. 공고, 명칭: 주상변압기용 부싱) 대한민국 등록특허공보 제1484922호(2015.1.28. 공고, 명칭: 주상변압기용 케이블 일체형 고압부싱의 제조방법) 대한민국 등록특허공보 제1548358호(2015.8.28. 공고, 명칭: 케이블 일체형 클램프가 조립되는 주상변압기용 고압부싱)

이에 본 발명은 본 출원인에 의해 특허 등록된 등록특허공보 제1548358호에 개시된 케이블 일체형 클램프가 조립되는 주상변압기용 고압부싱을 개선한 새로운 형태의 리드선 일체형 고압부싱을 제공하고자 연구 개발된 것이다.

즉, 본 발명은 종래 클램프와 커넥터를 통해서 리드선(즉, 케이블)과 중심도체(즉, 동봉)가 전기적으로 연결되던 것을 개선하여 리드선과 중심도체가 직접 접속되도록 함으로써, 클램프 및 커넥터와 같은 부품을 사용하지 않아도 되어 고압부싱 제조시 부품수를 절감함은 물론 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법을 제공하는 데 그 목적을 두고 있다.

또한, 본 발명은 리드선과 중심도체가 직접 접속된 상태에서 고압부싱의 부싱코어 내부에 인서트된 상태에서 금형을 통해 일체로 성형되도록 함으로써, 종래와 같은 고압부싱에 적용되는 중공부를 갖는 애관이 불필요하게 될 뿐만 아니라 성형 과정에서 고압부싱 내는 미관통 성형(즉, 중공부가 없음)하였기 때문에 고압부싱을 주상변압기에 설치했을 때, 주상압변기 내의 절연유가 고압부싱 내로 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있어 종래와 같이 클램프와 커넥터의 연결부위에서 누유 및 기밀 유지를 위해 별도의 패킹부재를 구비할 조립할 필요가 없는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 변압기 내부의 권선으로 인가하기 위하여 리드선과 전기적으로 연결하는 접속부재인 변압기용 고압부싱의 제조방법에 있어서, 상기 리드선과 중심도체가 전기적으로 연결될 수 있게 직접 접속된 상태로 준비되고, 상기 리드선과 중심도체가 접속된 상태로 고압부싱의 부싱코어를 성형하는 금형 내에 인서트되어 일체로 성형됨에 따라 부싱코어, 리드선, 중심도체로만 이루어진 고압 복합부싱을 제조할 수 있는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법을 제공함에 그 특징을 갖는다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 부싱코어의 외주면 중 변압기의 외함 외부에 위치하게 되는 하우징부 및 이 하우징부에서 연장되는 스커트부 위에 금형을 통해 절연재질이 재차 성형됨에 따라 갓 형상과 스커트 형상을 갖는 절연하우징이 일체로 더 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 부싱코어 내부에 위치하는 중심도체 부위는 내열성 튜빙으로 감싸진 상태로 금형 내에 인서트되어 일체로 성형되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부싱코어의 성형 과정에서 변압기 뚜껑 상에 관통 삽입되는 관통삽입부가 부싱코어의 일측단으로 형성됨과 동시에, 상기 관통삽입부 상에 체결구를 끼워서 변압기 뚜껑의 저면에 밀착 조립할 수 있는 나사산을 갖춘 보강재질의 체결부재가 인서트되어 체결부로 성형될 수 있다.

또, 상기 부싱코어의 성형 과정에서 변압기 뚜껑 상에 관통 삽입되는 관통삽입부가 부싱코어의 일측단으로 형성됨과 동시에, 상기 관통삽입부 상에 체결구를 끼워서 변압기 뚜껑의 저면에 밀착 조립할 수 있는 나사산 형태의 체결부가 성형될 수 있다.

특히, 본 발명은 상기와 같은 고압 복합부싱의 제조방법을 통해서 제조된 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱을 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

본 발명에 따르면, 리드선과 중심도체가 직접 접속된 상태에서 고압부싱의 부싱코어 내부에 일체로 인서트될 수 있게 상태로 금형을 통해 인서트 성형되도록 함으로써, 첫째, 종래 기술에 따른 고압부싱과 대비할 때, 고압부싱에 적용되는 중공부를 갖는 애관이 불필요하고, 둘째, 고압부싱의 성형과정에서 고압부싱 내부를 미관통 성형(즉, 중공부가 없는 상태)하였기 때문에 고압부싱을 변압기에 설치했을 때, 변압기 내의 절연유가 고압부싱 내로 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 장점이 있으며, 셋째, 종래와 같이 고압부싱에 사용되는 클램프와 커넥터를 사용할 필요가 없이 전기 접속 상태를 단순화시켜 전기 접속에 필요한 부품수를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명의 고압 복합부싱은 종래와 같은 클램프와 커넥터에 의한 연결부위가 없는 관계로, 상기와 같은 연결부위에서의 누유 및 기밀 유지를 위해 별도의 패킹부재를 설치할 필요가 전혀 없어 작업성이 뛰어난 장점이 있으며, 넷째, 종래 기술에 따른 고압부싱과 대비할 때 충전부의 원천적인 노출방지를 통한 연면 누설거리의 극대화로 변압기 및 배전설비 운용상의 안전성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.

특히, 본 발명에 따른 리드선 일체형 고압 복합부싱을 주상변압기에 설치하고, 이 주상변압기를 전주의 컷아웃스위치와 연결 조립하는 시공을 수행하게 될 때, 고압부싱에 대한 리드선의 조립작업을 할 필요가 없기 때문에, 시공 작업 자체가 용이할 뿐만 아니라 작업자에 의한 별도의 조임작업이 필요없게 되어 종래의 문제점으로 지적된 작업자별로 불균일한 조임작업으로 발생할 수 있는 전기적인 불완전 접속사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 주상변압기의 통상적인 구성을 보여주는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 주상변압기에 설치되는 고압부싱의 구성을 보여주는 개략적인 단면도.
도 3은 종래 기술에 따른 전주에 설치된 주상변압기와 컷아웃스위치가 케이블로 연결 설치된 상태를 보여주는 예시도면.
도 4는 종래 기술에 따른 등록특허공보 제1548358호에 개시된 케이블 일체형 클램프가 폴리머형 고압부싱의 애관에 조립되기 전 분리된 상태를 보여주는 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 구성 상태를 보여주는 개략적인 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 구성 상태를 보여주는 개략적인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱에서 체결부의 변형 실시예를 보여주는 개략적인 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)은, 종래 리드선(즉, 케이블)과 중심도체를 전기적으로 연결하기 위한 클램프와 커넥터를 필요로 하는 고압부싱과는 다르게, 크게 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4)로만 이루어진 구성적 특징을 갖는다.

여기서, 본 발명의 제1실시예에 따른 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)은 폴리머형 고압부싱에 해당하는 것으로써, 고압부싱 제조 과정에서 리드선(3)이 중심도체(4)에 직접 접속 연결된 상태에서 고압부싱의 부싱코어(2)를 성형할 때, 상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 직접 접속된 상태로 사출 금형 내에 인서트되어 부싱코어(2) 내부에서 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 리드선(3)은 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 변압기 내부의 권선으로 인가하기 위한 케이블(즉, 전선)이고, 상기 중심도체(4)는 동봉 형태를 갖고 있으면서 리드선(3)과 전기적으로 접속되어 변압기의 내부에서 변압기의 권선부에 전기적으로 연결시키는 전도체이다.

이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 복합부싱(1)의 외관 형상은, 통상의 고압부싱과 마찬가지로 변압기(도 1 참조)에 설치했을 때, 변압기의 외함 외부에 위치하는 하우징부(1a)와, 이 하우징부(1a)에 연속적으로 이어지는 스커트부(1b)와, 상기 변압기 뚜껑(8)을 통해 외함 내부에 삽입되는 스커트부(1b)에서 연장된 관통삽입부(1c)로 이루어진 외관 형상 구조를 가지고 있다.

이때, 상기 하우징부(1a)는 외관상 다수의 갓 형상을 가지고 있고, 상기 스커트부(1b)는 하우징부(1a)에 비해 상대적으로 넓은 직경을 가지고 있으며, 고압 복합부싱(1)을 변압기에 조립할 때 스커트부(1b)의 저면과 변압기 뚜껑(8)의 상단면이 서로 밀착되는 구조를 갖게 된다.

그리고, 상기 관통삽입부(1c)는 스커트부(1b)에 비해 상대적으로 좁은 직경을 갖도록 단차진 상태로 스커트부(1b)에서 길게 하향 연장되어 변압기 뚜껑(8) 상에 관통 삽입된 상태에서 변압기 뚜껑(8)의 저면에 견고하게 밀착 체결될 수 있는 구조를 갖추고 있다.

즉, 상기 관통삽입부(1c)에는 너트와 같은 별도의 체결구(6)를 체결할 수 있는 체결부(1d)가 형성되어 있다.

이와 같은 형상적 특징을 가지고 있는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 복합부싱(1)은, 전술한 바와 같이 종래 고압부싱이 리드선(즉, 케이블)과 중심도체를 전기적으로 연결하기 위한 클램프와 커넥터를 필요로 하는 것과는 다르게 클램프와 커넥터 없이, 상기 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4)로만 이루어진 구성을 가지고 있고, 상기 부싱코어(2) 내부의 접속부(2a)에서 리드선(3)의 끝단과 중심도체(4)의 일단이 직접 접속된 구조를 갖고 있다.

이때, 본 발명의 제1실시예 따르면, 상기 부싱코어(2) 자체가 고압 복합부싱(1)의 외관으로 형성되는 단일형 구조로 금형을 통해 성형된다.

따라서, 성형되는 부싱코어(2)의 외관 형상이 고압 복합부싱(1)의 외관 형상 구조에 맞춰 하우징부(1a), 스커트부(1b), 관통삽입부(1c)와 동일한 형상 구조를 갖게 된다.

이러한 본 발명에 따른 부싱코어(2)는 절연저항이 높고 강도가 우수한 BMC(Bulk molding compound)재질을 사용하여 성형하는 것이 바람직하다.

이는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 복합부싱(1)의 경우, 고압 복합부싱(1)의 외관을 부싱코어(2)가 담당하고 있기 때문으로, 외부에 그대로 노출된 부싱코어(2)가 절연특성은 물론 외부환경에 대한 내구성을 갖도록 할 필요가 있는바, 이러한 환경적 특성을 고려하여 BMC(Bulk molding compound)재질을 선택 사용하고 있는 것이다.

즉, 상기 BMC 재질은 제조 공정에서 불포화폴리에스테르수지, 저수축제, 경화제, 충진제, 이형제 등을 니이더(Kneader)를 사용하여 균일하게 혼합 후 이 매트릭스(matrix)에 보강재로서 섬유(주로, 유리섬유)를 빠른 시간 내에 함침시킨 벌크(bulk)상의 열경화성 강화 플라스틱 기계 성형재료이며, 압축성형, 사출성형, 이송성형 방법으로 가공하며, 가공품들은 치수안정성, 기계적 강도, 전기적 성능, 내열성, 내수성이 우수한 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.

한편, 상기 부싱코어(2)를 성형하는 과정에 있어서, 본 발명은 리드선(3)과 중심도체(4)가 전기적으로 연결될 수 있게 직접 접속된 상태로 사전 준비하고, 이렇게 준비된 리드선(3)과 중심도체(4)를 부싱코어(2)를 성형하는 금형 내에 인서트하여 일체로 성형함으로써, 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)을 제조할 수 있게 된다.

이때, 상기 부싱코어(2)를 성형하는 성형 온도가 매우 높은 관계로, 부싱코어(2)의 내부에 인서트되는 동 재질의 중심도체(4)에 열변형 혹은 녹아내리는 문제점을 미연에 방지하기 위하여 부싱코어(2) 내부에 위치하는 중심도체(4) 부위는 내열성 튜빙(4a)으로 감싼 상태로 금형 내에 인서트하여 성형 작업을 실시하는 것이 바람직하다.

이렇게 리드선(3)과 중심도체(4)가 직접 접속됨과 동시에 내열성 튜빙(4a)이 중심도체(4)를 감싸진 상태로 준비되어 부싱코어(2)를 제조하는 금형 상에 인서트 되고, 이 상태에서 부싱코어(2)가 BMC재질로 성형을 통해서 제조되게 되면, 부싱코어(2) 내부에 인서트 된 리드선(3)과 중심도체(4)는 절연재질로 감싸진 형태로 견고하게 고정됨은 물론 부싱코어(2)의 내부는 중공(中空)이 없는 구조를 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 고압 복합부싱(1)이 주상변압기에 설치된다고 가정하고, 종래 중공부를 갖는 애관이 삽입되는 고압부싱과 비교할 때, 상기 고압 복합부싱(1) 내부에 중공부위가 형성되는 않는 관계로, 주상변압기의 내부에 충전된 절연유가 고압 복합부싱(1)을 통해 외부로 누유되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.

한편, 도 6에는 본 발명에 따른 리드선 일체형 고압 복합부싱의 다른 실시예가 나타나 있다.

즉, 도 6에는 고압 복합부싱의 다른 실시예로써, 부싱코어(2)와, 이 부싱코어(2)의 외주면 일부를 절연하우징(7)으로 감싸고 있는 고압 복합부싱(1)이 도시되어 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 고압 복합부싱(1)은 제1실시예의 고압 복합부싱(1)에서 설명한 것과 동일한 방식으로 리드선 일체형 고압 복합부싱으로 제작된다.

다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 복합부싱(1)은 제1실시예에 따른 고압 복합부싱(1)과 비교할 때, 절연하우징(7)으로 부싱코어(2)를 재차 절연한다는 데 차이가 있을 뿐 나머지 리드선(3)을 중심도체(4)에 접속하여 부싱코어(2) 내부에 일체로 성형하는 구성은 모두 동일한 것이다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 복합부싱(1)의 구체적인 구성 및 제작과정은 제1실시예를 설명하는 내용을 참조할 때 충분히 이해할 수 있는 관계로, 이하에서는 기술 설명을 생략하기로 한다.

다만, 상기 절연하우징(7)은 실리콘이나 EPDM과 같은 절연재질로 이루어져 고압 복합부싱(1)의 외관으로 형성되는 관계로, 성형과정에서 갓 형상 및 스커트 형상을 갖도록 성형되게 된다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 복합부싱(1)의 하우징부(1a)와 스커트부(1b)에 해당되는 부싱코어(2)의 외주면에는 절연하우징(7)이 성형을 통해 일체로 감싸진 구조를 가지고 있다.

이때, 상기 절연하우징(7)으로 절연되는 부싱코어(2) 재질로는 통상적으로 알려진 절연특성이 높은 FRP, EPDM(에틸렌프로필렌고무), XLPE, 에폭시(epoxy) 및 폴리머류 재질과 같은 주지 관용적인 재료를 사용할 수도 있음은 물론이다.

이처럼, 상기 절연하우징(7)은 절연재질인 실리콘이나 EPDM 재질로 이루어진 것으로, 부싱코어(2)의 외주면 일부를 실리콘이나 EPDM 재질로 감싸도록 먼저 부싱코어(2)를 BMC 재질과 같은 절연재질로 성형하여 제조한 다음, 이렇게 제조된 부싱코어(2)를 갓 형상과 스커트 형상을 갖는 절연하우징(7)으로 성형될 수 있는 또 다른 금형에 인서트하여 실리콘이나 EPDM 재질로 재차 성형하는 과정을 통해 제조되게 되는 것이다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 복합부싱(1)은, 하우징부(1a) 및 스커트부(1b)에 해당하는 부싱코어(2)의 외주면에 갓 형상과 스커트 형상을 갖는 실리콘이나 EPDM 재질의 절연하우징(7)이 성형을 통해 일체로 감싸지고, 관통삽입부(1c)는 부싱코어(2)의 외주면에 의해서 형성되게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 본 발명의 제1,2실시예에 따라 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4) 및 절연하우징(7)으로 이루어진 고압 복합부싱(1)은, 주상변압기에 설치하여 컷아웃스위치와 리드선(3)으로 연결하여 고압의 전력을 주상변압기의 권선부로 인가받을 수 있도록 설치되게 되는바, 본 발명에 따른 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)은, 변압기 뚜껑(8) 저면에 견고하게 밀착 고정될 수 있도록 하는 과정에서 작업의 용이성 및 견고성을 고려하여 부싱코어(2)의 관통삽입부(1c) 상에 체결부(1d)를 갖추고 있다.

이때, 상기 체결부(1d)는 고압 복합부싱(1)을 변압기 뚜껑(8)의 저면에 견고하게 밀착 체결하기 위한 부위인 관계로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 별도의 체결구(6)를 끼워서 체결할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

이에 본 발명에서는 체결구(6)를 체결부(1d)에 너트 형태로 체결할 수 있도록 설계하고 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱코어(2)를 성형하는 과정에서 체결부(1d)에 나사산을 갖춘 보강재질의 체결부재(5)를 인서트시킴으로써, 상기 보강재질로 이루어진 체결부재(5)의 나사산에 너트 형태의 체결구(6)를 체결할 수 있도록 하고 있다.

한편, 도 7에는 본 발명에 따른 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱에서 체결부의 변형 실시예를 보여주고 있다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 체결부(1d)를 구성함에 있어서, 부싱코어(2) 자체에 나사산(5a)을 형성할 수도 있다. 이는 부싱코어(2)를 제조하는 재질로 BMC재질을 채택함에 따라 재질 자체가 우수한 강도를 가지고 있기 때문에 가능하며, 부싱코어(2)의 외주면에 나사산(5a)을 형성하더라도 체결구(6)를 체결하는 데 어려움이 없다.

다만, 상기 체결부(1d)의 지속적인 내마모성 및 내구성을 고려할 때에는 부싱코어(2) 자체에 나사산(5a)을 형성하는 것보다는 전술한 바와 같이 보강재질의 체결부재(5)를 인서트하는 것이 좀 더 바람직하다 할 것이다.

이때, 도 5 내지 도 7에 도시된 미 설명부호 9는 변압기에 고압 복합부싱이 설치된다고 할 때, 변압기 뚜껑(8)과 고압 복합부싱(1) 사이에 기밀 유지를 유지 장착된 패킹부재(9)이다.

상기 패킹부재(9)는 변압기 뚜껑(8)과 고압 복합부싱(1) 사이에 디스크 형상으로 끼움 삽입되어 누유방지를 위한 기밀을 유지하는 역할을 수행하게 된다.

상기 패킹부재(9)는 내유성을 갖고 있는 일명, 니트릴 고무라 불리우는 아크릴로니트릴 부타디엔고무(NBR)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도시되지 않은 컷아웃스위치(COS)와 고압 복합부싱(1) 사이를 연결할 수 있는 리드선(3)이 일정길이 절단되어 준비되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 리드선(3)의 일단 피복체를 벗겨내어 도체 부분인 리드선(3)을 중심도체(4)의 일단과 접속부(2a)를 통해서 상호 견고하게 접속 고정한다.

이렇게 리드선(3)과 중심도체(4)가 직접 접속된 상태로 준비되면, 고압 복합부싱(1)의 부싱코어(2)를 성형하기 위한 금형 상에 상호 접속된 리드선(3)과 중심도체(4)를 인서트 한다.

이때, 부싱코어(2) 성형과정에서 고온의 성형 온도로 인해서 동 재질의 중심도체(4)에 열변형 혹은 녹아내리는 문제점을 미연에 방지하기 위하여 부싱코어(2) 내부에 위치하는 중심도체(4) 부위는 내열성 튜빙(4a)으로 감싼 상태로 금형 내에 인서트 한다.

이렇게 성형에 필요한 사전 준비 작업이 마무리되면, 성형 작업을 수행하여 BMC재질의 부싱코어(2)로 제작하게 되고, 이에 따라 리드선(3) 및 중심도체(4)가 접속된 상태에서 부싱코어(2) 내부에 일체화되게 되는 것이다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같은 부싱코어(2)만으로 고압 복합부싱(1)이 제조되는 경우에는 부싱코어(2)의 외주면에 하우징부(1a) 및 스커트부(1b)를 형성하는 갓 형상과 스커트 형상이 형성됨과 동시에 관통삽입부(1c)가 형성될 수 있는 금형이 준비됨은 당연하다.

또한, 상기 관통삽입부(1c) 상에는 체결부(1d)가 형성될 수 있도록 보강재질의 체결부재(5)가 인서트 되거나 부싱코어(2) 자체에 나사산(5a)이 형성될 수 있도록 금형이 준비됨은 당연하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 부싱코어(2)의 외주면에 절연하우징(7)이 감싸진 상태의 고압 복합부싱(1)을 제조할 때에는, 먼저 상기한 바와 같은 방식으로 부싱코어(2)의 내부에 리드선(3) 및 중심도체(4)가 직접 접속된 상태로 성형을 통해 부싱코어(2)를 제조한 다음, 상기 부싱코어(2)의 외주면에 대해서 직사출 방식에 의하여 실리콘이나 EPDM재질의 절연하우징(7)으로 성형 작업을 수행하여 일체화시키면 된다.

이러한 성형 작업을 통해 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)이 완성되면, 리드선(3) 끝부분을 실링하여 마무리 한다.

그리고, 상기와 같이 리드선 일체형 고압 복합부싱(1)이 완성되면, 변압기 뚜껑(8) 상에 고압 복합부싱(1)의 체결부(1d) 및 체결구(6)를 통해 견고하게 밀착 설치할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

1 : 고압 복합부싱 1a : 하우징부
1b : 스커트부 1c : 관통삽입부
1d : 체결부 2 : 부싱코어
2a : 접속부 3 : 리드선
4 : 중심도체 4a : 내열성 튜빙
5 : 체결부재 5a : 나사산
6 : 체결구 7 : 절연하우징
8 : 변압기 뚜껑 9 : 패킹부재

Claims (5)

1. 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 변압기 내부의 권선으로 인가하기 위하여 리드선(3)과 전기적으로 연결하는 접속부재인 변압기용 고압부싱의 제조방법에 있어서,
   상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 전기적으로 연결될 수 있게 직접 접속된 상태로 준비되고, 상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 접속된 상태로 고압부싱의 부싱코어(2)를 성형하는 금형 내에 인서트되어 일체로 성형됨에 따라 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4)로만 이루어진 고압 복합부싱(1)을 제조할 수 있고, 상기 부싱코어(2)의 성형 과정에서 변압기 뚜껑(8) 상에 관통 삽입되는 관통삽입부(1c)가 부싱코어(2)의 일측단으로 형성됨과 동시에, 상기 관통삽입부(1c)상에 체결구(6)를 끼워서 변압기 뚜껑(8)의 저면에 밀착 조립할 수 있는 나사산을 갖춘 보강재질의 체결부재(5)가 인서트되어 체결부(1d)로 성형되는 것을 특징으로 하는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법.
   
2. 외부로부터 공급되는 고압의 전력을 변압기 내부의 권선으로 인가하기 위하여 리드선(3)과 전기적으로 연결하는 접속부재인 변압기용 고압부싱의 제조방법에 있어서,
   상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 전기적으로 연결될 수 있게 직접 접속된 상태로 준비되고, 상기 리드선(3)과 중심도체(4)가 접속된 상태로 고압부싱의 부싱코어(2)를 성형하는 금형 내에 인서트되어 일체로 성형됨에 따라 부싱코어(2), 리드선(3), 중심도체(4)로만 이루어진 고압 복합부싱(1)을 제조할 수 있고, 상기 부싱코어(2)의 성형 과정에서 변압기 뚜껑(8) 상에 관통 삽입되는 관통삽입부(1c)가 부싱코어(2)의 일측단으로 형성됨과 동시에, 상기 관통삽입부(1c)상에 체결구(6)를 끼워서 변압기 뚜껑(8)의 저면에 밀착 조립할 수 있는 나사산(5a) 형태의 체결부(1d)가 성형되는 것을 특징으로 하는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부싱코어(2)의 외주면 중 변압기의 외함 외부에 위치하게 되는 하우징부(1a) 및 이 하우징부(1a)에서 연장되는 스커트부(1b)위에 금형을 통해 절연 재질이 재차 성형됨에 따라 갓 형상과 스커트 형상을 갖는 절연하우징(7)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부싱코어(2) 내부에 위치하는 중심도체(4) 부위는 내열성 튜빙(4a)으로 감싸진 상태로 금형 내에 인서트되어 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 부싱코어(2) 내부에 위치하는 중심도체(4) 부위는 내열성 튜빙(4a)으로 감싸진 상태로 금형 내에 인서트되어 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 변압기용 리드선 일체형 고압 복합부싱의 제조방법.
   

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