KR102339372B1 - 부스덕트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부스바를 절연하기 위하여 몰딩재를 사용하는 방식의 부스덕트 시스템과 덕트 내에서 나도체 상태의 부스바를 이격시키는 공기 절연 방식의 부스덕트 시스템의 장점을 채용한 부스덕트 시스템에 관한 것이다.

Description

부스덕트 시스템{BUSDUCT SYSTEM}

본 발명은 부스덕트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 부스바를 절연하기 위하여 몰딩재를 사용하는 방식의 부스덕트 시스템과 덕트 내에서 나도체 상태의 부스바를 이격시키는 공기 절연 방식의 부스덕트 시스템의 장점을 채용한 부스덕트 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 에너지를 전달하는 매개체로서 예전에는 케이블(cable)을 많이 사용해 왔으나, 최근에는 케이블의 대체품으로 부스덕트(bus duct)가 많이 사용되고 있다. 부스덕트는 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(bus bar)를 구비하고 있으며 대용량의 전류를 통전 가능한 장점이 있다.

원래, 전력 배선에 있어서는 전선케이블에 의한 배선이 널리 사용되어 왔으나, 고층 건물이나 대단위 공장 등의 배선에서는 점차적으로 부스바(bus bar)를 구비하는 부스덕트(bus duct)에 의한 배선을 채택하는 경우가 늘어나고 있다.

이러한 부스덕트와 케이블은 도체와 절연체를 가지는 점에서는 공통점이 있으나 케이블은 도체를 보호하거나 절연하기 위하여 비닐 또는 고무를 사용하지만 부스덕트는 대용량의 전류를 도체를 통해 전달하므로, 절연체로서 직접 보호하기 어려워서 절연체를 부스바에 피복함과 동시에 부스바를 금속 덕트 안에 내장하는 점에서 차이가 있다.

이러한 부스덕트는 복잡한 배선 경로 상의 설치, 증설 및 이설이 용이할 뿐만 아니라 부스바의 전력배선 상에 이상이나 사고 발생 시 그 처리가 용이하여 신속하게 복구할 수 있으므로 비교적 많은 전력을 사용하는 장소에 널리 사용되고 있다.

더욱이 예전에 비해서 지금의 건축물의 전기공급 시스템은 점점 크고 다양한 용량의 에너지를 필요로 하고 있기 때문에 이러한 추세에 맞추어 안전하고 에너지 손실이 적은 부스덕트의 사용량이 급속하게 증가하고 있다.

예컨대, 부스덕트는 공장, 빌딩, 아파트, 대형 할인마트, 오피스텔, 연구단지, 백화점, 골프장, 터널, 반도체 및 LCD공장, 화학, 정유, 제철, 초고층빌딩, 초고압 변전소, LNG인수기지, 신공항, 항만 등의 다양한 분야의 시설물에 적용되고 있다.

부스덕트 내부에 구비된 부스바는 통상적으로 큰 전류가 흐르기 때문에 소정 크기의 덕트 내부에 외부와 격리되며, 이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조된 후 설치하고자 하는 시설 및 배전 설계에 맞추어 연결 시공된다.

이러한 부스덕트는 보통 3상을 이루는 부스바가 덕트 내에 수용되도록 구비될 수 있고, 각각의 부스바는 상호 절연되어야 하므로, 상호 이격되어 부스덕트 내부에 수용될 수 있다. 또한, 부스덕트를 통해 공급되는 전력의 전압이 높아질수록 상간 거리 역시 증가되어야 하므로 전압에 따라 이격거리가 증가되도록 구성될 수 있으므로, 부스덕트의 크기는 공급되는 전력의 전압 등에 따라 결정될 수 있다.

여기서, 부스덕트를 통해 공급되는 전력의 전압 또는 전류의 크기에 따라 요구되는 발열조건을 만족하도록 각각의 부스바의 단면적 등이 결정될 수 있다. 예를 들면, MV급 부스덕트 시스템과 관련하여 IEC60694 규격에 의하면 부스덕트 표면에서의 최대 온도 상승폭은 65K 이하일 것을 요구하므로, 요구되는 전력을 공급하며 발열 조건을 만족하기 위해서는 각각의 부스바의 단면적을 키우거나 부스덕트 자체의 방열 성능을 향상시켜야 한다.

그리고, 부스덕트 내에서 각각의 상의 부스바를 절연시키는 방법은 나도체 형태의 부스바를 이격시켜 공기 절연 방식을 사용하거나, 각각의 부스바를 에폭시 등의 몰딩재로 몰딩하는 방식이 사용될 수 있다.

공기 절연 방식은 부스바의 전압이 높아지는 경우, 이격거리를 증가시켜야 하므로 덕트의 크기가 증가되는 문제가 있다.

특히, 각각의 부스바를 에폭시 등의 몰딩재로 몰딩하는 방식은 부스덕트를 IP68 등의 방수 및 방진 조건을 만족하도록 제조하는 경우에 사용되는 절연방식이다.

또한, IP68 등의 방수 및 방진 조건을 만족하도록 제조되는 부스덕트의 경우에는 부스덕트 간의 접속부 역시 접속 후 접속부를 주형틀로 감싼 후 내부를 몰딩하게 되므로, 부스덕트의 포설작업이 쉽지 않고 주형틀 내부의 몰딩이 완료되었는지 판단하기도 쉽지 않다.

최근에는 부스덕트의 컴팩트화, 저비용화 및 시공 용이성이 추구되고 있다. 이를 위해서는 부스바의 방열성능이 향상되어야 하고, 구리 등의 고비용 도체를 저렴한 도체로 대체할 수 있어야 하며, 접속부 등을 몰딩하지 않는 새로운 방식의 부스덕트가 요구되고 있으나 그러한 제품은 소개된 바가 없다.

본 발명은 부스덕트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부스바를 절연하기 위하여 몰딩재를 사용하는 방식의 부스덕트 시스템과 덕트 내에서 나도체 상태의 부스바를 이격시키는 공기 절연 방식의 부스덕트 시스템의 장점을 채용한 부스덕트 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 단위 부스덕트와 상기 복수 개의 단위 부스덕트를 접속하기 위한 접속부를 구비하는 부스덕트 시스템에 있어서, 상기 단위 부스덕트는 도체로 이루어진 복수 개의 부스바, 상기 복수 개의 부스바 외측을 둘러싸며 주형에 의해 형성되는 복수 개의 몰딩부 및 상기 몰딩부가 구비된 복수 개의 부스바를 내부에 수용하는 덕트를 포함하고, 상기 접속부는 각각의 단위 부스덕트를 구성하는 부스바가 나도체 상태로 상호 접속되어 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 부스바는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 몰딩부는 에폭시에 필러를 70:30 내지 80:20를 혼합하고, 경화제가 첨가되어 구성될 수 있다.

그리고, 상기 접속부 중 상기 덕트에서 커버되지 못하고 개방된 영역에 별도의 커버부재가 장착될 수 있다.

여기서, 상기 덕트의 측면에 하방으로 경사지게 형성된 벤트홀이 구비될 수 있다.

그리고, 상기 덕트는 부스바 상부에 구비되는 상부패널, 상기 부스바 하부에 구비되는 하부패널 및 상기 부스바의 측면에 구비되는 한 쌍의 측면패널을 구비하고, 상기 벤트홀은 상기 측면패널에 각각 구비될 수 있다.

여기서, 상기 상부패널 및 상기 하부패널에는 벤트홀이 구비될 수 있다.

또한, 상기 측면패널의 길이가 상기 상부패널 또는 상기 하부패널보다 길고, 2개의 단위 부스덕트를 접속하는 경우, 각각의 부스덕트의 부스바 및 측면패널의 단부를 맞댄 상태에서 각각의 부스바의 측면에 접속도체를 덧댄 상태에서 체결부재를 통해 체결되어 접속되며, 상기 접속부 상부 및 하부는 별도의 커버부재를 장착할 수 있다.

이 경우, 상기 단위 부스덕트의 부스바는 상기 몰딩부 일측에 구비되며, 각각의 부스바를 상기 하부패널에 고정하기 위하여, 상기 몰딩부 형성 시 일체로 형성되어 몰딩부를 지지하는 적어도 하나의 몰딩지지부가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 몰딩지지부 일측에 구비되며, 상기 복수 개의 몰딩부를 가로지르면서 상기 몰딩지지부 및 상기 하부패널과 체결되는 다수의 베이스 프레임;을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 접속부에서 상기 부스바 및 상기 부스바와 마주보는 접속도체 간의 이격거리는 나도체 상태에서의 상간 절연을 만족하는 최소 이격거리로 하며, 상기 이격거리를 기준으로 덕트 내부에서의 몰딩부 사이의 간격을 결정할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 평행하게 이격되어 배치되는 복수 개의 부스바; 상기 복수 개의 부스바를 수용하는 덕트; 및, 상기 복수 개의 부스바와 상기 덕트가 미리 결정된 간격으로 접속되는 적어도 하나의 접속부;를 구비하며, 상기 복수 개의 부스바는 몰딩이 부가되어 절연되는 몰딩 절연구간과 나도체 상태로 공기에 의하여 절연되는 공기 절연구간이 교번하여 각각의 길이방향을 따라 반복 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 공기 절연구간은 상기 접속부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 덕트에 의하여 차폐되지 못하고 노출되는 영역은 별도의 커버부재가 장착될 수 있다.

여기서, 복수 개의 부스바의 이격거리는 공기 절연구간에서의 상간 절연을 만족하는 최소 거리로 할 수 있다.

본 발명의 부스덕트는 덕트 내부에 구비되는 부스바에 몰딩을 추가하여 몰딩부를 구비하게 되어, 방열 면적 확장에 의한 방열 성능이 향상될 수 있으므로, 몰딩부가 없는 방식에 비하여 부스바를 구성하는 도체의 단면적을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 부스덕트에 의하면, 부스바를 몰딩하여 몰딩부가 추가되므로 부스바의 강성이 보강될 수 있으므로, 종래의 구리 계열의 부스바 도체를 알루미늄 등으로 대체할 수 있다.

또한, 본 발명의 부스덕트에 의하면, 접속부를 별도로 몰딩하지 않으므로, 현장에서는 몰딩 시공이 불필요하여, 시공이 간편하고 접속부의 유지 보수성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 부스덕트의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 구성하는 부스덕트의 덕트가 분리된 상태를 나타낸 분해사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 부스덕트의 몰딩부, 몰딩지지부, 베이스 프레임의 구성을 도시한 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 구성하는 부스덕트의 몰딩부, 몰딩지지부, 베이스 프레임의 구성을 도시한 측면도를 도시한다.
도 5는 도 4의 A-A'의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 한 쌍의 부스덕트가 접속된 상태의 부스덕트 시스템의 평면도를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 부스덕트 시스템에 커버부재가 장착되는 과정을 도시한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 단위 부스덕트(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예를 구성하는 단위 부스덕트(100)의 덕트가 분리된 상태를 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 단위 부스덕트(100)의 몰딩부, 몰딩지지부, 베이스 프레임의 구성을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예를 구성하는 단위 부스덕트(100)의 몰딩부, 몰딩지지부, 베이스 프레임의 구성을 도시한 측면도이고, 도 5는 도 4의 A-A'의 단면도며, 도 6은 본 발명의 한 쌍의 부스덕트가 접속된 상태의 부스덕트 시스템의 평면도를 도시하며, 도 7은 도 6에 도시된 부스덕트 시스템에 커버부재가 장착되는 과정을 도시한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 구성하는 부스덕트 시스템(1)은 복수 개의 단위 부스덕트(100)와 상기 복수 개의 단위 부스덕트(100)를 접속하기 위한 접속부(200)를 구비하는 부스덕트 시스템에 있어서, 상기 단위 부스덕트(100)는 도체로 이루어진 복수 개의 부스바(21), 상기 복수 개의 부스바 부스바(21) 외측을 둘러싸며 주형에 의해 형성되는 복수 개의 몰딩부(23) 및 상기 몰딩부(23)가 구비된 복수 개의 부스바(21)를 내부에 수용하는 덕트(60)를 포함하고, 상기 접속부(200)는 각각의 단위 부스덕트(100)를 구성하는 부스바(21)가 나도체 상태로 상호 접속되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부스덕트(100)는 내부에 복수 개의 부스바(21)가 나란히 배치되고, 그 외부는 덕트(60)가 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.

각각의 부스바(21)는 납작한 도체 형태로 구성되고, 부스바(21) 둘에에는 몰딩부(23)가 감싸지며 일정 간격 평행하게 이격되어 덕트(60) 내부에 수용될 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(60)는 상부에 구비되는 상부패널(62)과, 하부에 구비되는 하부패널(64) 및 측면에 구비되는 복수 개의 측면패널(66)이 결합하여 일정한 내부 공간을 형성할 수 있다.

상기 상부패널(62), 하부패널(64) 및 측면패널(66)의 결합은 볼트체결, 리벳체결, 접착이나 용접 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.

상기 덕트(60)는 외기와 연통되는 적어도 하나의 벤트홀(69)을 구비할 수 있다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(60)를 구성하는 측면패널(66)에는 각각 다수의 벤트홀(69)들이 형성된다. 여기서, 상기 측면패널(66)에 형성된 벤트홀은(69) 우천 등의 경우 빗물 등이 침투하기 어렵도록 하방으로 경사진 통풍구 형태로 구성될 수 있다.

부스바(21)가 몰딩부(23)에 둘러싸여 절연 및 방수, 방진 기능이 확보되므로, 덕트(60)에 외기가 연통될 수 있는 벤트홀(69)을 형성하는 것이 가능하며, 상기 덕트(60)에 벤트홀(69)을 형성하여, 외기가 유입되고 습한 내기가 배출되도록 하여 덕트(60) 내부에 결로 현상을 방지 또는 완화할 수 있다. 또한, 상기 벤트홀(69)을 형성하는 방법에 의하여 덕트 내부의 결로가 방지됨과 더불어 부스바(21)로부터 생성되는 열이 외부로 방출되는 효과도 기대할 수 있으므로, 제품의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

그러나, 상기 덕트(60)을 구성하는 상부패널(62) 및 하부패널(64) 그리고 후술하는 커버부재(c)에는 벤트홀을 형성하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명은 종래의 몰딩 방식의 부스덕트와 달리 접속부(200)를 몰딩하지 않고 나도체 상태의 부스바(21)를 상호 접속하므로 빗물 등이 접속부(200) 등에 유입되어 방수 등급(IP 등급)을 떨어트릴 수 있으므로, 상부패널(62) 및 하부패널(64) 그리고 후술하는 커버부재(c)에는 벤트홀을 형성하지 않을 수 있다. 구체적으로, 공기 절연 방식으로 나도체 형태의 부스바를 구비하는 종래의 부스덕트에서도 IP54, IP53 정도의 등급이 요구되는 경우에는 상부패널 이외에 하부패널에도 벤트홀을 형성할 수 없다.

그리고, 상기 부스바에 대하여 설명하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼 하나의 부스바(21)마다 개별적으로 몰딩부(23)가 감싸는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 몰딩부(23)는 주형틀(미도시)에 부스바(21)를 배치한 후 주형용 절연수지를 투입하여 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 여기서 상기 주형용 절연수지는 예를 들어 에폭시(epoxy)를 적용할 수 있다.

그리고 상기 몰딩부(23)와 후술하는 몰딩지지부(40)는 주형용 절연수지를 주형틀에 주입하여 함께 일체로 구성될 수 있다.

상기 몰딩부(23)는 부스바(21)의 보호와 절연의 역할을 동시에 수행함으로써 전력 공급의 안정성을 높일 뿐만 아니라 방수 및 방진 성능을 기본적으로 발휘할 수 있다.

상기 몰딩부(23)와 후술하는 몰딩지지부(40)는 하나의 주형틀에 주형용 절연수지를 주입하여 일체로 형성하며, 상기 주형용 절연수지로는 예를 들어 에폭시가 적용될 수 있다.

상기 몰딩부(23)에 포함되는 에폭시는 주제와 경화를 촉진하는 경화제가 혼합되어 구성될 수 있는데, 상기 주제와 경화제의 혼합비는 100:25 내지 100:35로 이루어질 수 있다.

경화제의 혼합비가 100:25보다 작은 경우에는 몰딩부(23) 경화에 장시간이 소요되는 문제가 있고, 100:35보다 큰 경우에는 경화 품질이 오히려 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 주제와 경화제의 혼합비는 100:25 내지 100:35 범위 내에서 몰딩부(23)를 구성한다.

이때 상기 몰딩부(23)의 절연파괴전압은 24kV/mm 보다 크게 하여 안전성을 확보한다. 그리고 상기 몰딩부(23)의 인장강도는 25N/mm² 내지 35N/mm² 범위로 형성하는데, 통상적으로 약 30N/mm² 정도로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 몰딩부(23) 형성 시에는 상기 에폭시 외에 다양한 종류의 필러가 함께 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 필러는 coarse ground sand, fine ground sand, fine silica powder, chalk 또는 micro glass ball 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있는데, 일반적으로 상기 5종의 필러를 적정한 비율로 함께 혼합하여 모두 첨가시킬 수 있다.

이때 상기 에폭시와 필러는 자동 계량을 통해 기 설정된 정량을 투입하여야 제품 품질을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 상기 몰딩부(23)에 포함되는 필러와 에폭시의 혼합비는 70:30 내지 80:20의 범위로 구성한다. 상기 필러의 혼합비가 70:30보다 작은 경우에는 에폭시의 비중이 증가하여 제조비용이 상승하는 문제가 있다. 그리고 혼합비가 80:20보다 큰 경우에는 경화 품질이 저하되고 몰딩부(23)의 기계적 강도 및 절연성능이 감소하는 문제가 있다. 따라서 상기 필러와 에폭시의 혼합비는 70:30 내지 80:20의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

상기 필러 중 coarse ground sand는 PH값은 5.3 내지 9.3이고, 비중은 0.78 내지 1.78인 제품을 적용하는데, 함유된 수분은 0.03% 이하를 유지하여야 한다. 그리고 상기 fine ground sand 경우에는 PH값은 4.8 내지 8.8이고, 비중은 1.09 내지 2.09인 제품을 적용하며, 함유된 수분은 0.05% 이하를 유지하여야 한다.

상기 필러가 fine silica powder를 포함하는 경우에는 상기 fine silica powder의 PH값은 5 내지 8이고, 비중은 1.6 내지 3.6인 제품을 적용한다. 이때 상기 fine silica powder의 모스(Mohs) 경도는 7 이상, 함유된 수분은 0.1% 이하로 유지되어야 하며, 평균입자 크기는 10um 내지 15um 로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 필러가 chalk를 포함하는 경우에는 상기 chalk의 PH값은 6.8 내지 10.8 범위의 제품을 적용한다. 이때 상기 chalk의 모스 경도는 7 이상, 함유된 수분은 0.35% 이하로 유지되어야 하며, 평균입자 크기는 9um 내지 13um 로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 chalk의 백색도 즉, whiteness는 90% 내지 94%인 제품을 적용한다. 상기 chalk는 microdol로 대체될 수 있다.

상기 필러가 micro glass ball를 포함하는 경우 상기 micro glass ball의 비중은 1.5 내지 3.5 범위의 제품을 적용한다. 여기서 상기 micro glass ball의 백색도는 90% 내지 94%, 함유된 수분은 0.1% 이하로 유지되어야 한다.

필러 : 에폭시 (76 : 24)
주제	0.17700
경화제	0.06300
coarse ground sand	0.23800
fine ground sand	0.25000
find silica powder	0.14000
chalk or microdol	0.04200
micro glass ball	0.09000
계	1.0000

표 1은 전술한 몰딩부(23)의 주요 구성의 실제 적용 혼합비를 예로 나타낸 것이다. 물론 필러와 에폭시의 비는 상기한 76:24에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 75:25로 적용할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 70:30 내지 80:20 범위 내에서 변형 실시하는 것이 가능하다.

한편, 상기 몰딩부(23)에는 전술한 에폭시 및 필러 외에도 배전 설치 시 주변 색상과 맞출 수 있도록 색소가 함께 혼합되어 적용될 수 있다.

이와 같이, 상기 부스덕트(100)는 상기 부스바(21)와 몰딩부(23) 및 덕트(60)를 포함하는 최대 3.5m 길이의 단위 유닛(unit)으로 제조한 후 접속부(미도시)를 통해 연결 설치함으로써 배전설비로 구현될 수 있다.

상기 부스바(21)의 구성은 부스덕트(100)의 설치대상이나 설치환경, 공급하는 전력용량 등에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들어 상기 부스바(21)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, R, S, T의 3개 상으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 R, S, T, N의 4개 상의 부스바(21)로 이루어져 4개가 구비되거나, R, S, T 및 2개의 N을 합쳐 5개의 부스바(21)로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 부스덕트(100) 내부에는 전력을 공급할 수 있는 부스바(21)가 다수 구비되는데, 상기 부스바(21)는 구리나 알루미늄 등의 금속재질의 도체로 이루어질 수 있다. 상기 부스바(21)의 도체가 구리인 경우에는 도전율 99% 이상의 재질을 사용하고, 알루미늄인 경우에는 도전율 61% 이상을 사용할 수 있다.

구리의 경우, 자체 강성이 우수하고 도전율이 좋으나 가격이 알루미늄에 비해 고가라는 단점이 있다.

일반적으로 공기 절연 방식의 부스덕트는 부스바의 도체가 나도체 형태로 구성되고, 나도체 형태의 부스바를 덕트(60) 내부에 충분히 이격시켜 공기를 절연재로 사용한다.

특히, 나도체와 공기 절연 방식을 사용하는 부스덕트의 경우에는 단락 등의 사고시 사고 전류에 의한 도체 변형 등의 문제 또는 도체의 신축에 의한 도체 변형의 문제에 대응하여 도체의 변형을 방지하기 위하여 도체 자체가 강성이 있어야 하므로, 주로 구리 또는 구리 합금 도체가 사용된다. 그러나, 본 발명의 부스덕트(100)를 구성하는 부스바는 도체 외부에 몰딩부(23)가 구비되므로, 단락 사고 전류에 의한 도체의 변형이 방지 또는 완화될 수 있고, 몰딩부(23)의 자체 강성에 의한 강성 보강 효과에 의하여 부스바(21)를 구성하는 도체의 강성이 보강되어 전술한 문제를 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단위 부스덕트(100)의 도체는 가격이 저렴한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질의 도체가 사용될 수 있다.

물론, 공기 절연 방식과 몰딩 방식의 장점을 조합한 본 발명의 부스덕트의 부스바 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있으나, 당연히 강성과 전기 전도성이 좋은 구리 재질로 구성될 수도 있고, 이 경우 요구되는 도체의 단면적을 더욱 줄일 수 있다.

또한, 부스바(21)의 도체 외측에 몰딩부(23)을 구비하는 경우 동일한 크기의 나도체를 적용하는 경우보다 방열 성능이 향상된다. 이는 도체에서 발생되는 열이 몰딩부(23)로 전도되어 방열면적이 증가되기 때문으로 결국 동일한 전력량 및 도체 표면 온도 규격을 만족하는 경우에도 부스바의 도체의 단면적을 줄일 수 있음을 의미한다.

즉, 동일한 단면적을 갖는 도체에 몰딩부가 부가된 경우와 부가되지 않는 경우를 가정하면, 전자의 경우가 도체에서 발열이 발생되어도 몰딩부에 의하여 원활한 방열이 수행되므로 후자의 경우보다 덕트의 온도가 더 낮게 유지될 수 있다.

이는 역으로 동일한 덕트 표면 온도 규격을 만족하며 동일한 전력을 전송하는 경우, 몰딩부를 구비하는 경우에 도체의 단면적을 더 줄일 수 있음을 의미하는 것이다.

일반적으로 3.3kV 내지 24kV가 MV(medium voltage)급 즉, 고압으로 분류되고, 그 이하가 LV(low voltage)급 즉, 저압으로 분류된다. 그리고 고압의 경우에는 상간 간격 즉, 부스바(21) 사이의 간격을 저압보다 더 크게 하여 절연거리를 충분히 유지할 필요가 있다.

따라서 본 발명의 부스덕트(100)는 각각의 부스바(21) 외측을 주형에 의해 일체로 형성된 몰딩부(23)로 둘러싸는 구조로 이루어지고, 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼 3개의 몰딩부(23)가 서로 간에 일정 간격 이격된 상태로 배치된다.

상기 몰딩부(23) 하부에는 상기 몰딩부(23) 형성 시 일체로 형성되어 몰딩부(23)를 지지하는 적어도 하나의 몰딩지지부(40)가 구비될 수 있다. 상기 몰딩지지부(40)는 상기 몰딩부(23)의 일부분이 하방으로 일정 길이 연장된 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 몰딩지지부(40)는 각각의 부스바를 상기 하부패널에 고정하기 위하여, 상기 몰딩부(23) 형성 시 일체로 형성되어 몰딩부를 지지하는 적어도 하나의 몰딩지지부가 하나의 몰딩부(23)에 복수 개가 이격되어 구비될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부스덕트(100)의 부스바의 몰딩지지부(40)는 하나의 몰딩부(23)에 그 길이 방향을 따라 4개가 형성되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 몰딩지지부(40)의 개수는 상기 몰딩부(23) 길이나 설치 환경 등에 따라 증감 가능하다.

상기 몰딩지지부(40)는 상기 몰딩부(23)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 몰딩부(23)를 주입하기 위한 주형틀에는 상기 몰딩부(23)뿐만 아니라 상기 몰딩지지부(40)도 함께 형성될 수 있도록 몰딩지지부(40)의 형상도 함께 적용될 수 있다. 따라서 주형틀에 부스바(21)를 배치한 후 주형용 절연수지를 투입하면 상기 몰딩부(23)와 몰딩지지부(40)가 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 몰딩지지부(40)의 폭은 상기 몰딩부(23) 폭의 90% 내지 110%로 이루어질 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 몰딩지지부(40)의 폭은 상기 몰딩부(23) 폭과 동일하게 구성되는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 몰딩지지부(40)의 폭의 크기는 증감될 수 있다. 그러나, 상기 몰딩지지부(40)의 폭이 너무 커지면 경우에는 주형용 절연수지의 사용량이 증가하고, 부스덕트(100)의 중량이 너무 커지기 때문에 몰딩부(23)의 폭보다 110%를 초과하지 않는 것이 바람직하며, 상기 몰딩지지부(40)의 폭이 상기 몰딩부(23)의 폭보다 작게 이루어지는 것도 가능하지만 상기 몰딩지지부(40)의 폭이 너무 작아지면 몰딩지지부(40)의 강도를 충분히 확보하지 못하여 지지력이 약화되는 문제가 있으므로, 몰딩부(23)의 폭이 90%보다 작아지지 않도록 하는 것이 바람직함을 반복적인 테스트를 통해 확인하였다.

한편, 도 4에 도시된 상기 몰딩지지부(40)의 횡단면적(몰딩부(23) 하부의 몰딩지지부(40)의 면적들의 합)은 상기 몰딩부(23) 횡단면적(몰딩부(23)의 길이방향 전체 면적) 의 20% 내지 40%로 이루어질 수 있다. 상기 몰딩지지부(40)의 폭의 범위가 결정된 이유와 마찬가지 이유로 상기 몰딩지지부(40) 횡단면적의 값을 결정하는 것이 바람직함이 반복적인 테스트를 통해 확인되었다.

상기 몰딩지지부(40) 하부에는 상기 복수 개의 몰딩부(23)를 가로지르면서 상기 몰딩지지부(40)를 하부패널 측에 장착하기 위한 다수의 베이스 프레임(50)가 구비될 수 있다.

상기 베이스 프레임(50)는, 상기 복수 개의 몰딩부(23)를 가로지르도록 연장되는 수직한 메인바(52)와, 상기 메인바(52) 상단에서 수평 방향으로 절곡되어 연장되며, 상기 몰딩지지부(40)와 체결되는 상부절곡판(54)과, 상기 메인바(52) 하부로부터 절곡되어 수평 방향으로 연장되며, 상기 하부패널(64)과 체결되는 하부절곡판(56)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 베이스 프레임(50)는 하나의 몰딩부(23)에 형성되는 몰딩지지부(40)의 개수에 대응되는 수만큼 배치되어 몰딩지지부(40)를 지지할 수 있다.

본 실시예에서 상기 베이스 프레임(50)는 상기 메인바(52)와 상부절곡판(54) 및 하부절곡판(56)이 'ㄷ' 형상을 이루도록 구성되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 몰딩지지부(40)와 하부패널(64) 사이에서 상기 몰딩지지부(40)를 지지할 수 있도록 다양한 형태로 변경 가능하다. 예를 들어 상기 베이스 프레임(50)는 'エ' 와 같은 형상으로 이루어져 상기 베이스 프레임(50)를 지지할 수 있다.

그리고 상기 다수의 베이스 프레임(50)는 도 3과 도 4에 도시된 것처럼 상기 몰딩부(23)의 중앙부를 기준으로 상기 상부절곡판(54) 및 하부절곡판(56)이 서로 다른 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.

즉, 도 4를 기준으로 설명하면, 좌측 두 개의 베이스 프레임(50)는 상기 상부절곡판(54)과 하부절곡판(56)이 좌측을 향하여 연장되도록 배치되었고, 우측 두 개의 베이스 프레임(50)는 상부절곡판(54)과 하부절곡판(56)이 우측을 향하여 연장되도록 배치되었다.

상기 베이스 프레임(50)는 이웃하는 베이스 프레임(50)가 서로 다른 방향으로 연장되도록 교번하여 배치하는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 부스덕트 시스템을 구성하는 한 쌍의 부스덕트가 접속되는 접속부(200)를 도시하며, 도 7은 도 6에 도시된 한 쌍의 부스덕트가 접속된 상태에서 커버부재가 장착되는 과정을 도시한다.

본 발명의 부스덕트를 상호 접속하는 방법은 일반적인 공기 절연 방식의 부스덕트의 접속방법을 사용한다.

즉, 본 발명의 부스덕트는 부스바(21)에 몰딩부(23)을 구비하나, 이는 방수 등의 목적 이외에도 알루미늄으로 도체를 구성하는 경우 도체의 강성을 보강하고, 방열 면적을 증대하여 도체 단면적을 줄이기 위함이라는 목적도 주요하므로, 별도의 방수 성능 등을 요구하는 경우가 아니라면 상기 접속부를 일반적인 공기 절연 방식의 부스덕트의 접속 방법을 사용할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서, 2개의 부스덕트(100a, 100b)를 접속하는 경우, 상기 측면패널(66)의 길이가 상기 상부패널(62) 또는 상기 하부패널(64)보다 길고, 구체적으로는 부스바의 단부의 위치와 측면패널의 단부의 위치가 일치되는 경우, 각각의 부스덕트(100a, 100b)의 부스바(21a, 21b) 및 측면패널(66a, 66b)의 단부를 맞댄 상태에서 각각의 부스바(21a, 21b)의 측면에 접속도체(25)를 적층하여 배치한 상태에서 체결부재(b)를 통해 체결되어 접속부(200)를 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 측면패널(66a, 66b)들도 볼트 등의 체결부재로 체결되어 접속될 수 있다.

그리고, 상기 측면패널(66)의 길이가 상기 상부패널(62) 또는 상기 하부패널(64)보다 길게 구성되므로, 상기 측면패널(66a, 66b)들도 볼트 등의 체결부재로 체결되어 접속되고, 각각의 부스바(21a, 21b)도 접속도체(25)를 매개로 접속된 상태에서, 상기 접속부(200) 상부와 하부 영역은 개방된 상태이므로, 별도의 커버부재(c)로 개방영역을 차폐하여 부스덕트의 접속을 완료할 수 있다.

그리고 도 6 및 도 7에 도시된 부스덕트 접속방법은 하나의 예에 불과하고 각각의 부스바 또는 패널을 접속하는 방법은 상기 접속도체(25)를 사용하는 방법 이외의 다양한 방법이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 접속부에서 도체(21a, 21b) 간의 이격거리는 나도체 상태에서의 부스바의 상간 절연을 만족하는 최소 이격거리로 하며, 상기 이격거리를 기준으로 덕트 내부에서의 몰딩부 사이의 간격을 결정할 수 있다. 즉, 몰딩부가 구비된 영역에서는 절연성능이 향상되지만, 접속부(200)에서는 나도체 상태로 도체(21a, 21b)가 접속되므로, 덕트(60) 내부에서의 부스바의 간격, 즉 몰딩부(23)의 간격은 접속부에서의 특정 도체 및 마주보는 접속도체(25)의 상간 절연이 확보될 수 있는 최소 이격거리 이상이 되어야 한다.

그리고, 상간 절연 이외의 발열의 측면에서는 상기 접속부(200)에서 부스바(21)의 도체를 맞댄 상태에서 상기 접속도체(25)를 도체의 측면에 덧대어 접속하므로, 결국 도체의 단면적이 접속부에서 증대되므로 발열량이 줄어들 수 있으므로, 접속부(200)에서 도체에 몰딩부를 형성하지 않아도 몰딩부가 구비된 영역과 비교하여 발열이 크게 문제되지 않을 수 있다.

그리고, 상기 접속도체(25)를 통해 도체를 접속한 영역을 도체의 보호 등의 목적으로 별도의 부츠(절연물) 또는 캡부재 등을 사용하여 감싸도록 구성할 수 있다.

본 발명의 부스덕트(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 부스덕트를 접속하는 접속부(200)에서 부스바(21)를 체결한 후 별도의 몰딩재 등을 충진하지 않고, 단순히 커버부재(c) 등으로 접속부(200)를 덮는 구조를 채용한다.

마찬가지로, 상부패널(62)을 통해 빗물 등의 수분이 침투하여 접속 영역에서 도체 상태의 부스바(21)로 유입되는 것을 방지하는 것과 마찬가지 이유로 커버부재(c)에도 벤트홀을 형성하지 않는 것이 바람직하다.

결국 도 6 및 도 7에 도시된 부스덕트 시스템은 덕트 내부에서 상기 복수 개의 부스바(21)가 몰딩이 부가되어 절연되는 몰딩 절연구간과 나도체 상태로 공기에 의하여 절연되는 공기 절연구간이 교번하여 각각의 길이방향을 따라 반복 구비된다고 볼 수 있다. 이 경우, 공기 절연구간은 상기 접속부(200)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 부스덕트에 의하면, 덕트 내부에 구비되는 부스바에 몰딩을 추가하여 몰딩부를 구비하게 되어, 방열 면적 확장에 의한 방열 성능이 향상될 수 있으므로, 몰딩부가 없는 방식에 비하여 부스바를 구성하는 도체의 단면적을 줄일 수 있고, 몰딩부에 의한 강성 보강에 의하여 강성이 상대적으로 약한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 계열의 금속을 부스바 도체로 사용할 수 있고, 부스덕트를 상호 접속하는 접속부를 별도로 몰딩하지 않으므로, 현장에서는 몰딩 시공이 불필요하여, 시공이 간편하고 접속부의 유지 보수성이 향상될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

10 : 부스덕트
21 : 부스바
23 : 몰딩부
40 : 몰딩지지부
60 : 덕트

Claims (15)

1. 복수 개의 단위 부스덕트와 상기 복수 개의 단위 부스덕트를 접속하기 위한 접속부를 구비하는 부스덕트 시스템에 있어서,
   상기 단위 부스덕트는 도체로 이루어진 복수 개의 부스바, 상기 복수 개의 부스바 외측을 둘러싸며 주형에 의해 형성되는 복수 개의 몰딩부 및 상기 몰딩부가 구비된 복수 개의 부스바를 내부에 수용하는 덕트를 포함하고,
   상기 접속부는 각각의 단위 부스덕트를 구성하는 부스바가 나도체 상태로 상호 접속되어 형성되고,
   상기 단위 부스덕트의 부스바는 상기 몰딩부 일측에 구비되며, 각각의 부스바를 상기 덕트에 고정하기 위하여, 상기 몰딩부 형성 시 일체로 형성되어 몰딩부를 지지하는 적어도 하나의 몰딩지지부를 더 포함하는 부스덕트 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부스바는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 몰딩부는 에폭시에 필러를 70:30 내지 80:20를 혼합하고, 경화제가 첨가되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 접속부 중 상기 덕트에서 커버되지 못하고 개방된 영역에 별도의 커버부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 덕트의 측면에 하방으로 경사지게 형성된 벤트홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 덕트는 부스바 상부에 구비되는 상부패널, 상기 부스바 하부에 구비되어 상기 덕트의 하면을 형성하는 하부패널 및 상기 부스바의 측면에 구비되는 한 쌍의 측면패널을 구비하고, 상기 벤트홀은 상기 측면패널에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 상부패널 및 상기 하부패널에는 벤트홀이 구비되지 않은 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 측면패널의 길이가 상기 상부패널 또는 상기 하부패널보다 길고, 2개의 단위 부스덕트를 접속하는 경우, 각각의 부스덕트의 부스바 및 측면패널의 단부를 맞댄 상태에서 각각의 부스바의 측면에 접속도체를 덧댄 상태에서 체결부재를 통해 체결되어 접속되며, 상기 접속부 상부 및 하부는 별도의 커버부재를 장착하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩지지부 일측에 구비되며, 상기 복수 개의 몰딩부를 가로지르면서 상기 몰딩지지부 및 상기 하부패널과 체결되는 다수의 베이스 프레임;을 더 포함하는 부스덕트 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 접속부에서 상기 도체 및 상기 도체와 마주보는 접속도체 간의 이격거리는 나도체 상태에서의 상간 절연을 만족하는 최소 이격거리로 하며, 상기 이격거리를 기준으로 덕트 내부에서의 몰딩부 사이의 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
12. 평행하게 이격되어 배치되는 복수 개의 부스바;
    상기 복수 개의 부스바를 수용하는 덕트; 및,
    상기 복수 개의 부스바와 상기 덕트가 미리 결정된 간격으로 접속되는 적어도 하나의 접속부;를 구비하며,
    상기 복수 개의 부스바는 몰딩이 부가되어 절연되는 몰딩 절연구간과 나도체 상태로 공기에 의하여 절연되는 공기 절연구간이 교번하여 각각의 길이방향을 따라 반복 구비되고,
    상기 몰딩 절연구간은 부스바 외측을 둘러싸며 주형에 의해 형성되는 복수 개의 몰딩부를 통해 구성되며,
    상기 단위 부스덕트의 부스바는 상기 몰딩부 일측에 구비되며, 각각의 부스바를 상기 덕트에 고정하기 위하여, 상기 몰딩부 형성 시 일체로 형성되어 몰딩부를 지지하는 적어도 하나의 몰딩지지부;를 더 포함하는 부스덕트 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 공기 절연구간은 상기 접속부와 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 덕트에 의하여 차폐되지 못하고 노출되는 영역은 별도의 커버부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
15. 제12항에 있어서,
    복수 개의 부스바의 이격거리는 공기 절연구간에서의 상간 절연을 만족하는 최소 거리로 하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.

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