KR101843419B1 - 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 애자로, 보다 상세하게는 상부절연하우징과 하부절연하우징으로 이루어지는 절연하우징, 상기 상부절연하우징 상부와 하부절연하우징 하부에 각각 소정깊이 부착 설치되고, 복수개의 삽입홈을 이루고 있는 상부지지금구 및 하부지지금구, 상기 상부절연하우징 하단에 부착 설치되고, 중앙에 중공이 형성되어 있는 분리절연하우징, 상부에 구 형태의 볼이 있고, 상기 분리절연하우징 중앙에 형성되어 있는 중공을 통과하여 하부절연하우징 상단면 중앙에 결합되는 환봉으로 이루어지는 볼조인트, 상부절연하우징과 하부절연하우징에 연결되고, 고정 설치되는 복수개의 스프링으로 이루어지는 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자로 고전압 전기장치를 지지하는 애자에 볼조인트를 구성하여 내진성능이 높고, 복수개의 스프링에 의하여 탄성력을 가지고, 내진성능을 갖춘 애자로 그 구성이 복잡하지 않고, 간소화 되어 제조에 따른 비용과 시간이 절감되며, 수배전과 일반 전봇대등에 설치되는 애자에 모두 사용이 가능하고, 볼조인트와 스프링에 의해서 지진 발생시 전기장치를 지지하는 애자가 충격을 흡수하여 전기장치의 파손을 방지한다.

Description

옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자{Earthquake-resistant insulators installed on outdoor and indoor switchboards and electric poles}

본 발명은 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 애자로, 보다 상세하게는 상부절연하우징과 하부절연하우징으로 이루어지는 절연하우징, 상기 상부절연하우징 상부와 하부절연하우징 하부에 각각 소정깊이 부착 설치되고, 복수개의 삽입홈을 이루고 있는 상부지지금구 및 하부지지금구, 상기 상부절연하우징 하단에 부착 설치되고, 중앙에 중공이 형성되어 있는 분리절연하우징, 상부에 구 형태의 볼이 있고, 상기 분리절연하우징 중앙에 형성되어 있는 중공을 통과하여 하부절연하우징 상단면 중앙에 결합되는 환봉으로 이루어지는 볼조인트, 상부절연하우징과 하부절연하우징에 연결되고, 고정 설치되는 복수개의 스프링으로 이루어지는 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자에 관한 것이다.

애자(insulator)는 전기도체를 절연하고 지지(支持)할 목적으로 사용되는 고체절연물로 절연체로는 보통 경질자기를 사용하며 그 이유는 전기절연성이 좋고 옥외에서 사용해도 변질하지 않으며 기계적으로 강하고 원료가 풍부해서 비교적 값싸기 때문이다.

한편, 고전압 전기설비의 외부 절연은 모두 애자에 의존하므로 그 종류도 다양하고, 수만~50만 V까지의 고전압 송전선에서는 현수(懸垂)애자를 송전선의 전압계에 따라 여러 개를 직렬로 매달고 그 밑에 전선을 고정시키고, 두 가닥 이상의 도체를 평행으로 가설하는 다도체전선과 같이 인장하중이 큰 송전선에서는 이 현수애자를 2열 또는 그 이상을 전선의 인장하중에 따라서 다열로 하여 전선을 고정시킨다.

특히, 27만 V 이상의 초고압송전선에서는 전선의 인장하중이 커지기 때문에 표준 250㎜ 지름의 현수애자보다 고장력인 280~380㎜ 지름의 애자를 최대 4열까지 다열로 설치하며, 송전선 철탑의 전선 고정부에서는 전선을 둘러쳐서 고정해야 될 때 장간애자가 사용되고, 그 밖으로 배전선용 핀애자, 옥내배선용의 놉애자, 차단기 및 피뢰기용의 애자등이 사용되고 있다.

한편, 최근 국내의 지진 발생이 증가하는 추세로 발전소나 변전소 뿐만아니라 전봇대등의 고전압 전기장치들이 피해를 입을 수 있다. 전기의 송배전에서 중추적인 역할을 하고 있는 상기의 전기장치들이 지진에 의해서 오작동하여 광대한 지역의 공동화를 초래할 수 있고, 복구 소요시간이 장시간 소요되며, 복구비용도 많이 발생된다. 고전압 전기장치들의 내진성능을 보장하기 위해 각 장치의 설계방법, 성능측정방법, 구조해석 등의 방법을 설명한 기준이 마련되어 있으나 예측되지 않았던 거동이 확인되고 있는 문제점을 가지고 있으며, 그에 따라서 내진성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

내진 성능을 가지는 애자와 관련한 선행기술을 살펴보면 한국등록특허 제10-1339333호(2013.12.10.)는 회전축이 상호 이격되게 배치된 회전축대와; 상기 회전축 사이에 직선레일이 나란히 배치된 회전차와; 거어형 메인롤과, 기어형 서브롤을 구비하며, 회전가능하게 고정된 활차를 구비하는 앵커 및 개구홈으로 타단이 인입되어서 길이방향을 따라 이동가능한 막대형상을 이루고; 고정편, 고정체 너트홀, 지지대로 이루어져 전주에 고정되는 애자 고정식 완철에 있어서, 단턱에 베어링이 구성되며, 회전축대의 하단면 중심에 축이 돌출되고, 토션스프링의 이 축에 끼워지되 전주 하부의 내부면에 직경방향으로 대향되게 고정되며, 신축성 완충재를 가지고, 지지대의 상측부분 대향지점은 경사 절삭되어 테이퍼면을 이루며, 완충재의 반경 내 고정체 면에는 제1자석이 매립되고 제1자석과 동일 그을 갖는 제2자석이 테이퍼면에 매립되어 반발력이 작용하도록 구성된 가공배전선의 장력조절을 위한 애자 고정식 완철을 제공하고 있고, 한국등록특허 제10-1326881호(2013.11.13.)는 본체; 실린더와 피스톤을 갖춘 이동부; 일단은 상기 실리더의 하면에 고정실치되고, 타단은 상기 완철에 회동가능하게 설치되는 회동대; 및 일정각도 이상 회동하는 경우 상기 완철의 상면과 접하며 완충하는 고무재질의 완충부재를 포함하되, 회동대의 하단에는 구형상을 갖는 볼형 단부가 구성되고, 완철에 볼홈이 형성되며, 볼트 체결되는 볼커버가 더 구비되고, 돔형 판스프링이 더 구비되며, 완충부재와 간섭되어 눌릴 수 있는 적어도 하나 이상의 돔스위치가 설치되고, 경고음을 송출하는 스피커가 더 설치되는 배전선의 탈선을 방지하는 절연애자를 제공하고 있다.

상기의 선행기술들은 특정 고전압 전기장치들 또는 지지하는 구조체를 가지고 있는 전기장치들에서만 설치되는 한계를 가지고 있고, 구성이 복잡하여 제조에 따른 시간과 생산비용이 높다는 문제점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1339333호(2013.12.10.) 한국등록특허 제10-1326881호(2013.11.13.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같이 종래기술과 선행기술들이 가지고 있는 고전압 전기장치들을 지지하는 애자에 내진 성능을 가지고, 애자를 이루는 구성을 간소화시켜 제조에 따른 생산비 및 제조에 따른 소요시간을 저감시키며, 옥내외 수배전 뿐만 아니라 전봇대등 여러 장소에서 사용되는 고전압 전기장치에 설치되는 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자는 상부절연하우징(12)과 하부절연하우징(14)으로 이루어지는 절연하우징(10), 상기 상부절연하우징(12) 상부와 하부절연하우징(14) 하부에 각각 소정깊이 부착 설치되고, 복수개의 삽입홈(40)을 이루고 있는 상부지지금구(20) 및 하부지지금구(30), 상기 상부절연하우징(12) 하단에 부착 설치되고, 중앙에 중공이 형성되어 있는 분리절연하우징(50), 상부에 구 형태의 볼(62)이 있고, 상기 분리절연하우징(50) 중앙에 형성되어 있는 중공을 통과하여 하부절연하우징(14) 상단면 중앙에 결합되는 환봉(64)으로 이루어지는 볼조인트(60), 상부절연하우징(12)과 하부절연하우징(14)에 연결되고, 고정 설치되는 복수개의 스프링(70)으로 이루어진다.

상기 볼조인트(60)는 절연하우징(10)과 동일한 조성물인 자기 또는 열경화성 FRP 소재로 이루어진다.

상기 볼조인트(60)에서 볼(62)은 볼(62)의 외부면적을 기준으로 분리절연하우징(50) 및 상부절연하우징(12)에 80~90% 포함되어지고, 10~20%는 외부로 노출되어 유동된다.

상기 스프링(70)은 하부절연하우징(14)과 분리절연하우징(50)에 고정설치되어 있고, 볼조인트(60)를 분리절연하우징(50)의 중공을 통하여 하부절연하우징(14)과 고정시킨 후 상부절연하우징(12)과 결합한다.

상기 상부절연하우징(12) 하부면의 지름과 하부절연하우징(14) 상부면의 지름은 동일하고, 환봉(64)의 지름은 환봉(64)의 지름 대비 상기 상부절연하우징(12) 하부면의 지름이 1:3~4이며, 환봉(64)의 길이는 환봉(64) 지름과 1~1.2:1로 이루어지는 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 고전압 전기장치를 지지하는 애자에 볼조인트를 구성하여 내진성능이 높고, 복수개의 스프링에 의하여 탄성력을 가진다.

(2) 본 발명은 내진성능을 갖춘 애자로 그 구성이 복잡하지 않고, 간소화 되어 제조에 따른 비용과 시간이 절감된다.

(3) 본 발명은 수배전과 일반 전봇대등에 설치되는 애자에 모두 사용이 가능하고, 볼조인트와 스프링에 의해서 지진 발생시 전기장치를 지지하는 애자가 충격을 흡수하여 전기장치의 파손을 방지한다.

도 1은 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 분해도이다.
도 2는 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 사시도이다.
도 3은 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 볼조인트 사시도이다.

본 발명의 명칭은 "옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

발명의 일면에 있어서,

도 1은 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 분해도이고, 도 2는 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 사시도이며, 도 3은 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 볼조인트 사시도로 상기 도 1 내지 도 3을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 설명한다.

옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 애자에 있어서,

상기 애자는

상부절연하우징(12)과 하부절연하우징(14)으로 이루어지는 절연하우징(10),

상기 상부절연하우징(12) 상부와 하부절연하우징(14) 하부에 각각 소정깊이 부착 설치되고, 복수개의 삽입홈(40)을 이루고 있는 상부지지금구(20) 및 하부지지금구(30),

상기 상부절연하우징(12) 하단에 부착 설치되고, 중앙에 중공이 형성되어 있는 분리절연하우징(50),

상부에 구 형태의 볼(62)이 있고, 상기 분리절연하우징(50) 중앙에 형성되어 있는 중공을 통과하여 하부절연하우징(14) 상단면 중앙에 결합되는 환봉(64)으로 이루어지는 볼조인트(60),

상부절연하우징(12)과 하부절연하우징(14)에 연결되고, 고정 설치되는 복수개의 스프링(70)으로 이루어진다.

상기 볼조인트(60)는 절연하우징(10)과 동일한 조성물인 자기 또는 열경화성 FRP 소재로 이루어진다.

상기 자기 애자는 장석질 애자, 크리스토발라이트(cristobalite) 애자, 알루미나 애자를 사용된다. 상기 장석질 애자는 일반적으로 사용되는 장석, 점토, 규석으로 구성되어 1200~1250℃에서 소성하여 제조되는 것으로 이때 규석에 의해서 굽힘 강도가 600~1000kgf/㎠으로 기계적 강도를 가지고, 크리스토발라이트(cristobalite) 애자는 1250~1300℃의 높은 소성온도로 석영상이 크리스토발라이트(cristobalite)로 상이 전이되고, 크리스토발라이트 결정상을 15~40% 함유하며 그외에도 물라이트(mullite)와 미량의 석영상으로 구성되어 있으며 굽힘 강도는 1000~1400kfg/kgf/㎠이며, 알루미나 애자는 장석질 애자에 10~40중량%의 알루미나를 첨가하여 제조되는 것으로 알루미나 결정이 가지는 높은 탄성율을 가지며 굽힘강도는 1200~1700kgf/㎠를 가지고 있다. 따라서 장석질 애자의 낮은 기계적 강도와 크리스토발라이트(cristobalite) 애자의 열팽창율이 높고 220℃에서 크리스토발라이트에 의한 팽창의 굴곡점에 의하여 열충격에 대한 저항이 낮으므로 기계적 강도와 열충격에 대한 저항이 높은 알루미나 애자를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, FRP(섬유강화플라스틱)등의 폴리머 소재를 이용할 수 있으며, 상기 재질은 사용 되어지는 장소 또는 목적에 따라서 변경되어 제조 및 사용된다.

상기 볼조인트(60)에서 볼(62)은 볼(62)의 외부면적을 기준으로 분리절연하우징(50) 및 상부절연하우징(12)에 볼(62)의 면적의 80~90% 포함 되어지고, 볼(62) 면적의 10~20%는 외부로 노출되되 상기 노출되는 면적에 환봉(64)이 이어져 있으므로 노출되는 면적에서 환봉(64)의 단면적을 제외한 면적 넓이만큼 유동되어 지진 발생시 전기장치를 지지하는 애자가 충격을 흡수하여 전기장치의 파손을 방지한다.

상기 스프링(70)은 하부절연하우징(14)과 분리절연하우징(50)에 고정설치되어 있고, 볼조인트(60)를 분리절연하우징(50)의 중공을 통하여 하부절연하우징(14)과 고정시킨 후 상부절연하우징(12)과 결합한다.

상기 스프링(70)은 원통형 압축 코일스프링으로 금속재질이고, 무게가 무거운 전기장치를 지지 할수 있도록 강성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 스프링(70)과 본 발명의 애자의 결합은 볼조인트(60)와 분리절연하우징(50)과 절연하우징(10)이 결합 된 이후에 스프링(70)을 가압하여 원하는 위치에 둔 후 회전시켜 결합시키되 이때 스프링(70)을 결합하기 원하는 위치부분인 하부절연하우징(14) 상부면과 분리절연하우징(50) 하부면에 중공이 소정 깊이 이루어져 있으며 상기 중공은 스프링(70)과 동일한 형상으로 상기 분리절연하우징(50)과 하부절연하우징(14) 외면에서 내부로 형성되며, 분리절연하우징(50) 내부에 형성된 중공과 하부절연하우징(14)에 형성된 중공 방향은 대응되게 형성되어 스프링(70)을 회전시킬 때 양 끝단이 각 중공으로 삽입되면서 스프링(70)이 결합된다.

상기 상부절연하우징(12) 하부면의 지름과 하부절연하우징(14) 상부면의 지름은 동일하고, 환봉(64)의 지름은 환봉(64)의 지름 대비 상기 상부절연하우징(12) 하부면의 지름이 1:3~4이며, 환봉(64)의 길이는 환봉(64) 지름과 1~1.2:1로 이루어진다.

상기 환봉(64)의 지름과 길이는 지름이 길이를 적을수록 본 발명 애자가 전기장치를 지지하는 힘이 안정적으로 이룰 수 있으나 길이가 상기 한정보다 적을 때에는 볼조인트(60)의 유동 폭이 적어지고 지지하는 무게가 높을수록 불안정하되는 문제점이 발생될 수 있다.

추가의 일면에 있어서,

본 발명의 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자의 결합은 볼조인트(60)의 환봉(64)을 분리절연하우징(50) 중공을 통해 통과시킨 후 분리절연하우징(50)과 상부절연하우징(12)의 나사산을 이용하여 결합시키고, 환봉(64) 끝단 외면에 형성된 나사산을 하부절연하우징(14) 상부면 중앙에 형성된 나사산에 회전시켜 결합시킨 뒤 복수개의 스프링(70)을 가압하여 분리절여하우징(50)과 하부절연하우징(14) 사이에 위치시킨 후 회전시켜 결합시킨다.

또한, 지면에서 전기장치를 지지하는 경우에는 볼조인트(60)를 복수개 두어 균형에 있어서 안전감을 더 할 수 있고, 이때 볼조인트(60)는 3개로 이루어져 평면에서 보았을때 삼각편대로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자는 고전압 전기장치를 지지하는 애자에 볼조인트(60)를 구성하여 내진성능이 높고, 복수개의 스프링(70)에 의하여 탄성력을 가지고, 내진성능을 갖춘 애자로 그 구성이 복잡하지 않고, 간소화 되어 제조에 따른 비용과 시간이 절감되며, 수배전과 일반 전봇대등에 설치되는 애자에 모두 사용이 가능하고, 볼조인트(60)와 스프링에 의해서 지진 발생시 전기장치를 지지하는 애자가 충격을 흡수하여 전기장치의 파손을 방지한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 절연하우징 50 : 분리절연하우징
12 : 상부절연하우징 60 : 볼조인트
14 : 하부절연하우징 62 : 볼
20 : 상부지지금구 64 : 환봉
30 : 하부지지금구 70 : 스프링
40 : 삽입홈

Claims (5)

1. 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 애자에 있어서,
   상기 애자는,
   상부절연하우징과 하부절연하우징으로 이루어지는 절연하우징,
   상기 상부절연하우징의 상부와 하부절연하우징의 하부에 각각 소정깊이 부착설치되고, 복수개의 삽입홈을 이루고 있는 상부지지금구 및 하부지지금구,
   상기 상부절연하우징의 하단에 부착 설치되고, 중앙에 중공이 형성되어 있는 분리절연하우징,
   상부에 구 형태의 볼이 있고, 상기 분리절연하우징 중앙에 형성되어 있는 중공을 통과하여 하부절연하우징 상단면 중앙에 결합되는 환봉으로 이루어지는 볼조인트,
   상부절연하우징과 하부절연하우징에 연결되고, 고정 설치되는 복수개의 스프링으로 이루어지고,
   상기 볼조인트는 절연하우징과 동일한 조성물인 자기 또는 열경화성 FRP 소재로 이루어지며,
   상기 볼조인트에서 볼은 볼의 외부면적을 기준으로 분리절연하우징 및 상부절연하우징에 80~90% 포함되어지고, 10~20%는 외부로 노출되어 유동되고,
   상기 스프링은 하부절연하우징과 분리절연하우징에 고정설치되어 있고, 볼조인트를 분리절연하우징의 중공을 통하여 하부절연하우징과 고정시킨 후 상부절연하우징과 결합하며,
   상기 상부절연하우징 하부면의 지름과 하부절연하우징 상부면의 지름은 동일하고, 환봉의 지름은 지름대비 상기 상부절연하우징 하부면의 지름이 1:3~4이며, 환봉의 길이는 환봉 지름과 1~1.2:1로 이루어지고,
   상기 절연하우징과 분리절연하우징은 알루미나가 포함된 자기 소재이며,
   지면에서 전기장치를 지지하는 경우에는 볼조인트를 복수개 두되, 이때 볼조인트는 3개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옥내외 수배전 및 전봇대에 설치되는 내진형 애자.
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