KR102433965B1 - 피뢰기 - Google Patents

Abstract

진동에 따른 피뢰기의 소음 억제를 도모한다. 피뢰기의 피뢰기 유닛(22)은 복수의 산화아연소자(10)를 직렬로 적층한 적층체(20)와, 적층체(20)를 체결하는 지지봉(9)과, 각 지지봉(9)을 고정하는 지지판(13)을 구비한다. 상기 지지판(13)은 판본체(14)의 원주방향 위치에 각각 관통 형성된 복수의 홀(15)과, 판본체(14)의 내주면에 배치된 공동부(16)를 구비하고 있다. 상기 홀(15)에는 각각 지지봉(9)이 삽입되어 있고, 공동부(16)에는 적층체(20)사이의 금속용 전극(28)이 삽입된다. 지지봉(9)의 외주면(9a)과 홀(15)의 내주면(15a)은 에폭시 수지 등의 접착제(17)로 접착되어 접합된다.

Description

피뢰기

본 발명은, 산화아연을 주성분으로 하는 비선형 저항체를 구비한 피뢰기에 관한 것이다.

산화아연 소자를 사용한 피뢰기는 전압 전류 비선형성, 방전 저항량 특성, 화학적 안정성 등의 우수한 특성을 갖는다. 특히 보호 특성을 대폭 향상시킨 탱크형 피뢰기는 발전소나 변전소 등에 설치되는 가스 절연 개폐 장치(GIS)나 변압기 등을 이상 전압으로부터 보호하기 위해 사용되고 있다.

탱크형 피뢰기는 절연성능이 우수한 육불화황 가스(SF6 가스)나 온난화 계수가 낮은 대체 가스를 봉입한 탱크 내에 피뢰기를 내장한다. 이 탱크형 피뢰기의 공지 예로서 특허 문헌 1이 있다.

도 6 및 도 7에 기초하여 설명하면, 단상 타입의 탱크형 피뢰기(1)는, 산화아연 소자(10)를 직렬로 적층한 피뢰기 유닛(2)과, 피뢰기 유닛(2)을 내부에 수납하는 수직 배치의 설치 탱크(3)를 갖추고 있다. 이 설치 탱크(3)내에 절연성 가스가 봉입되고, 피뢰기 유닛(2)과 설치 탱크(3)가 동축상으로 배치되어 있다.

피뢰기 유닛(2)의 축방향의 일단(도 6의 상단부)은 절연 스페이서(4)에 의해 지지된 고전압측 도체(12)를 통해 도시하지 않은 변전소 모선에 접속되어 있다. 이 탱크형 피뢰기(1)에는, 피뢰기 유닛(2)의 고전압측에 산화아연 소자(10)에 따른 전압 분담의 균일화를 도모하기 위한 쉴드(5)가 배치되고, 피뢰기 유닛(2)의 저전압측에 접지측 단자(25) 및 접지선(26)을 통해 대지 전위부가 접속되어 있다.

피뢰기 유닛(2)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 상단에 배치된 지지 부재(6)와 하단에 배치된 베이스(7) 사이에 복수의 산화아연 소자(10)가 적층되어 있다. 이 적층체를 스프링(8)의 가압력에 의해 지지봉 사이에서 체결하는 구조가 채용되고, 접지 단자(25)의 하측에 절연물(스페이서)(27)이 배치되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허 공개 공보 제2011-142274호

통상, 피뢰기 유닛(2)에는 연속적인 진동은 발생하지 않지만, GIS 변전소 등에서는, 관로 내의 모선이나 CT(변류기) 등에 상용 주파수의 정수배의 진동이 발생하기 때문에, GIS 탱크에 전파하여 피뢰기 유닛(2)이 진동하는 경우가 있다.

이 경우, 지지봉(9)이 진동하여, 진동음 등의 소음이 발생할 우려가 있다. 특히 진동의 주파수가 지지봉(9)의 공진 주파수에 근사하면 지지봉(9)이 공진하여, 공진음이 발생할 우려도 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해 이루어지고, 진동에 의한 피뢰기의 소음을 억제하기 위한 것이다.

(1) 본 발명의 피뢰기는 복수의 비선형 저항체를 적층한 피뢰기 유닛과

상기 피뢰기 유닛을 내부에 수납하고, 또한 절연성 가스를 봉입하는 절연 용기를 구비하고,

상기 피뢰기 유닛은 상기 비선형 저항체군의 적층체를 체결하는 복수의 지지봉과, 상기 각 지지봉을 안내하는 지지판을 포함한다.

(2) 본 발명의 일 형태에 있어서,

상기 피뢰기 유닛은 복수의 상기 지지판을 구비하고,

상기 각 지지봉은 상기 지지판군에 의해 안내된다.

(3) 본 발명의 다른 형태에 있어서,

상기 지지판은, 상기 지지봉이 삽입되는 홀을 구비하고,

상기 각각의 지지봉은 각각 대응하는 상기 홀내로 삽입된다.

(4) 본 발명의 또 다른 형태에 있어서,

상기 각 지지봉의 외주는 상기 홀의 내주에 접착되어 있다.

(5) 본 발명의 또 다른 형태에 있어서,

상기 각 지지봉의 외주는 상기 홀의 내주에 압접되어 있다.

(6) 본 발명의 또 다른 형태에 있어서,

상기 지지봉의 외주는, 대향 배치된 상기 홀 쌍 각각마다 상기 압접의 위치가 다르다.

(7) 본 발명의 또 다른 형태에 있어서,

상기 홀의 형성 위치는 상기 홀 쌍 마다 상기 지지판의 내주측 또는 외주측으로 쉬프트되어 있다.

본 발명에 의하면, 진동에 의한 피뢰기의 소음을 억제할 수 있다.

도 1 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 피뢰기 유닛의 정면도, (b)는 실시 예 1의 지지판의 평면도이다.
도 2는 실시예 1의 지지판을 나타내는 도 1 (a)의 A-A선 단면도이다.
도 3(a)는 실시예 2의 지지판을 나타내는 도 1 (a)의 A-A 선 단면도, (b)는 실시예 3의 지지판을 나타내는 도 1 (a)의 A-A 선 단면도, (c)는 실시예 4의 지지판을 나타내는 도 1 (a)의 A-A 선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피뢰기 유닛의 정면도이다.
도 5 (a)는 도 4의 B-B선 단면도, (b)는 동 C-C선 단면도이다.
도 6은 종래의 탱크형 피뢰기의 구성도이다.
도 7은 일반적인 피뢰기 유닛의 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 피뢰기를 설명한다. 이 피뢰기는 산화아연 소자(비선형 저항체)를 사용한 피뢰기로서, 주로 발전소나 변전소 등에 설치되는 가스 절연 개폐 장치(GIS)나 변압기 등을 이상 전압으로부터 보호하는 탱크형 피뢰기로 사용되고 있다. 여기서는 단상 타입의 상기 피뢰기를 예로 들어 설명하지만, 전압이 낮은 경우의 3 상 임베디드 타입에도 적용 가능하다.

단상 타입의 상기 피뢰기는 종래의 탱크형 피뢰기(1)와 대략 동일하게 구성되어, 복수의 산화아연 소자(10)를 직렬로 적층한 적층체(20)를 주체로 하는 피뢰기 유닛(22)(도 1·도 4 참조)과, 피뢰기 유닛(22)을 내부에 수납하는 수직 배치의 설치 탱크(3)를 구비하고 있다. 이 설치 탱크(3) 내에 SF6 가스/대체의 절연성 가스(질소/이산화탄소/건조 공기 등)가 봉입되고, 피뢰기 유닛(22)과 설치 탱크(3)가 동축상으로 배치되어 있다(도 6 참조).

설치 탱크(3)는, 예를 들면 알루미늄 또는 철 등의 금속 재료로 구성되어 있다. 또한, 피뢰기 유닛(22)의 축방향 일단은 절연 스페이서(4)에 의해 지지된 고전압측 도체(12)를 통해 변전소 모선에 접속되어 있다. 이 피뢰기 유닛(22)의 고전압측에는, 산화아연 소자(10)에 따른 전압 분담의 균일화를 도모하기 위한 쉴드(5)가 배치되어 있는 한편, 피뢰기 유닛(22)의 저전압측에 접지측 단자(25) 및 접지선(26) 를 통해 대지 전위부가 접속되어 있다.

그러나, 상기 피뢰기의 피뢰기 유닛 (22)의 구성은 도 7에 도시된 종래의 피뢰기 유닛 (2)의 구성과 현저하게 다르다. 이하, 상기 피뢰기에 대하여 피뢰기 유닛 (22)을 중심으로 설명한다.

≪제1 실시예≫

도 1에 기초하여 피뢰기 유닛 (22)의 제 1 실시예를 설명한다. 여기서, 피뢰기 유닛 (22)은, 도1(a)에 도시된 바와 같이, 상단에 배치된 한쌍의 지지부재(6)와, 하단에 배치된 베이스(7)와, 양자(6,7) 사이에 적층된 산화아연소자(10)군의 적층체(20)와, 양 지지 부재(6) 사이의 스프링(8)에 의한 가압력으로 적층체(20)를 체결하는 절연 재료(예를 들면 FRP 등)제의 복수의 지지봉(9)과, 각 지지봉(9)을 가이드하는 지지판(13)을 포함한다.

상기 지지판(13)은, 적층체(20)의 대략 중간부(8단째의 산화아연 소자(10))에 따른 위치에 배치되고, 접착/압접의 수단에 의해 지지봉(9)이 고정되어 있다. 여기서는 지지판(13)을 각 지지봉(9)에 고정함으로써 (A) 지지봉(9)의 진동을 억제하고, (B) 공진 주파수를 크게 하여 전파하는 진동의 탁월 진동, 즉 상용 전파의 진동 주파수 및 그 진동 주파수의 정수배로 지지봉 (9)이 공진하는 것을 억제한다. 이하, 지지판(13)의 실시예 1~4를 설명한다.

[실시예 1]

도 1b 및 도 2에 기초하여 지지판 (13)의 실시예 1을 설명한다. 이 실시예 1은 지지판(13)의 기본 형상을 나타낸다. 여기서, 지지판(13)은 도 1(a)에 도시한 바와 같이 도넛 형상으로 형성된 판 본체(14)와, 판 본체(14)의 원주 방향으로 각각 등 간격으로 관통 형성된 복수의 홀(15)과, 판 본체 (14)의 내주에 배치된 공동부(16)를 갖는다.

각 홀(15)에는 각각 지지봉(9)이 삽입되고, 공동부(16)에는 산화 아연 소자(10) 사이를 도통시키는 금속 전극(28)이 삽입되어 있다. 또한, 홀 및 공동부(15, 16)의 내경은 조립시의 작업성 등을 고려하여 지지봉(9)이나 금속 전극(28)의 외경치수보다 크게 형성되어 있다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 지지봉(9)의 외주면(9a)과 홀(15)의 내주면(15a)은 에폭시 수지 등의 접착제(17)에 따른 접착에 의해 접합되어 있다.

그 결과, 각 지지봉(9)이 지지판(13)에 고정되어 적층체(20)의 자세가 안정되고, 지지봉(9)의 진동이 억제된다. 이에 따라, 예를 들면 상기 양면 (9a, 15a)의 충돌음 등의 진동에 의한 소음을 억제할 수 있다.

또한, 피뢰기 유닛(22)의 진동시에 지지봉(9)과 지지판(13)의 접합점, 즉 상기 양면(9a, 15a) 사이의 경화 후의 접착제가 지지점과 같이 동작함으로써 지지봉(9)의 공진 주파수와 상용 주파수 와의 차이가 커지기 때문에, 지지봉(9)의 공진이 방지된다. 이 점에서도 소음을 억제하는 것이 가능하다.

[실시예 2~4]

실시예 1의 지지판(13)에는 지지봉(9)이 접착제(17)에 의해 접착되어 있지만, 접착 작업은 피뢰기 유닛(22)의 조립 후에 실시되기 때문에, 접착제의 도포 공정 및 경화 공정에 시간을 요하고, 전체 작업 시간이 장기화될 우려가 있다.

그래서, 실시예 2∼4의 지지판(13)에서는, 홀(15)의 형성 위치를 시프트(변위)함으로써 피치 원경(내경의 피치)을 부분적으로 변경하는 구조를 채용하여, 상기 접착 작업이 불필요하게 하고 있다. 또한, 도 3 중의 R은 지지판(13)의 홀(15) 중심의 피치 원경을 나타내고, L은 지지봉(9) 중심의 피치 원경을 나타내고 있다.
실시예 1의 피치원경 R은 도1(a) 및 (b)에 따르면, 지지부재(6) 및 베이스(7)에 따른 지지봉(9)의 고정위치 중심간의 피치원경과 대략 동등하게 형성되어 있다. 실시예 2~4에서는 상술한 바와 같이 피치원경 R을 변경하는 것으로 상기 고정위치 중심간의 피치원경에 대하여 피치원경 L을 변경시킨다.

(A) 우선, 도 3 (a)에 기초하여 실시 예 2의 지지판(13)을 설명한다. 여기서는, 각 홀(15)의 형성 위치를 실시예 1보다 외주 측, 즉 중심 O의 반대측으로 시프트시킴으로써 피치 원경을 변경하고, 그 시프트된 거리만큼 직경 R이 실시 예 1보다 길게 설정되어 있다.

단, 거리 L은 실시예 1과 동일하기 때문에, 각 홀(15)에 지지봉(9)을 삽입하면 각 지지봉(9)이 외주측으로 탄성 변형되면서, 복원력이 내주측(중심 O측)으로 작용한다. 따라서, 지지봉(9)의 외주면(9a)은 홀(15)의 중심 O 측의 내주면 (15a)을 가압하고, 양면 (9a, 15a)이 압접된다. 이것에 의해 지지봉(9)이 지지판(13)에 고정되고, 이 점에서 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 이 때, 홀(15)에 지지봉(9)를 삽입하는 것만으로 충분하기 때문에, 접착 작업이 불필요해져 작업의 간소화 및 작업 시간의 단축을 도모할 수 있다.

(B) 다음으로, 도 3 (b)에 기초하여 실시예 3의 지지판(13)을 설명한다. 여기서는, 각 홀(15)의 위치를 실시예 1보다 내주측, 즉 중심 O측으로 시프트함으로써 피치 원경을 변경하고, 이 시프트된 거리만큼 직경 R이 실시예 1보다 짧게 설정된다.

이 경우에도 거리 L의 길이는 실시예 1과 동일하기 때문에, 각 홀(15)에 지지봉(9)을 삽입하면 각 지지봉(9)이 내주측으로 탄성 변형되면서 복원력이 외주측으로 작용한다. 따라서, 지지봉(9)의 외주면(9a)은 홀(15)의 중심 O와 반대측의 내주면(15a)을 가압하고, 양면 (9a, 15a)이 압접된다. 이것에 의해 지지봉(9)이 지지판(13)에 고정되어, 실시예 2와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(C) 마지막으로, 도 3 (c)에 기초하여 실시예 4의 지지판(13)을 설명한다. 여기서, 대향하는 홀쌍(15-1, 15-2)을 실시예 2와 동일하게 시프트시키고, 홀쌍(15-3, 15-4)을 실시예 3과 동일하게 시프트시킨다.

이 구성에 의하면, 홀(15-1~15-4)에 지지봉(9-1~9-4)을 각각 삽입한 경우, 지지봉(9-1, 9-2)이 외주측으로 탄성 변형되기 때문에, 복원력이 내주측(중심 O측)으로 작용한다. 이와 동시에 지지봉(9-3, 9-4)이 내주측으로 탄성 변형되기 때문에, 복원력이 외주측(중심 O의 반대측)으로 작용한다.

그 결과, 지지봉(9-1, 9-2)의 외주면(9a)이 홀(15-1, 15-2)의 중심 O측의 내주면(15a)에 압접하는 한편, 지지봉(9-3, 9-4)의 외주면(9a)은 홀(15-3, 15-4)의 중심 O와 반대측의 내주면(15a)에 압접한다. 이에 따라 지지봉(9-1∼9-4)이 지지판(13)에 고정되어, 실시예 2와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

≪제2 실시예≫

도 4 및 도 5에 기초하여 피뢰기 유닛 (22)의 제 2 실시예를 설명한다. 이 피뢰기 유닛(22)은, 산화아연 소자(10)의 적층수가 증가하면 적층체(20)가 높아지므로, 필요에 따라 지지판(13)의 매수를 늘릴 수 있다. 또한, 도 4 중에서는 설명의 편의상, 도 1과 같은 산화아연 소자(10)를 15단으로 적층한 피뢰기 유닛(22)을 나타내고 있다.

구체적으로는, 피뢰기 유닛(22)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 지지판(13-1, 13-2)을 구비하고, 지지판(13-1)이 상측에 설치되고, 지지판(13-2)이 하측에 설치되어, 양 지지판(13-1, 13-2)에 의해 각 지지봉(9)이 고정되어 있다. 지지판(13-1)은, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 지지판(13)(도 3(a))과 동일하게 구성되어 있는 한편, 지지판(13-2)은, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 지지판(13)(도 3(b))과 동일하게 구성되어 있다.

따라서, 지지판(13-1)의 홀(15)에 지지봉(9)을 각각 삽입하면, 지지봉(9)의 외주면(9a)이 홀(15)의 중심 O 측 내주면(15a)에 압접된다. 또한, 지지판(13-2)의 홀(15)에 지지봉(9)을 각각 삽입하면, 지지봉(9)의 외주면(9a)이 홀(15)의 중심 O의 반대측의 내주면(15a)에 압접한다.

이 때, 지지판(13-1, 13-2)마다 지지봉(9)의 가압 방향이 다르지만, 각각의 압접에 의해 각 지지봉이 지지판(13)에 고정된다. 이에 따라 산화 아연 소자(10)가 높게 적층된 경우에 적층체(20)의 자세가 안정화되고, 또한 지지봉(9-1∼9-4)의 진동이 억제되어, 이 점에서 진동에 의한 소음이 억제된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 기재된 범위 내에서 변형하여 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제2 실시예의 피뢰기 유닛(22)에 있어서 지지판(13-2)을 상측에 설치하고, 지지판(13-1)을 하측에 설치해도 된다.

본 발명의 피뢰기는, 발전소나 변전소 등에 설치되는 가스 절연 개폐 장치(GIS)나 변압기 등의 탱크형 피뢰기의 진동에 의한 소음을 억제할 수 있기 때문에, 산업상 매우 유익하게 이용할 수 있다.

6…지지부재
7…베이스
8…스프링
9…지지봉
9a…외주면(지지봉의 외주)
10…산화아연소자
11…커버
13…지지판
14…판 본체
15…홀
15a…내주면(홀의 내주)
16…공동부
17…접착제
20…적층체
22…피뢰기 유닛

Claims (7)

1. 복수의 비선형 저항체를 적층한 피뢰기 유닛과,
   상기 피뢰기 유닛을 내부에 수납하고, 또한 절연성 가스를 봉입하는 절연 용기를 구비하고,
   상기 피뢰기 유닛은 상부 지지부재와 하부 베이스사이에 적층된 상기 비선형 저항체군을 체결하여 지지하는 복수의 지지봉과, 상기 각 지지봉을 안내하며 지지하는 지지판을 구비하고,
   상기 지지판은 상기 지지봉이 삽입되는 복수의 홀을 구비하고, 상기 각 지지봉은 각각 대응하는 상기 홀에 삽입되며,
   상기 지지판의 홀중심사이의 거리를 나타내는 피치원경을 변경하는 것에 의해, 상기 상부 지지부재 및 상기 하부 베이스에 대한 상기 지지봉의 고정위치 중심사이의 거리를 나타내는 피치원경에 대하여, 상기 지지봉 중심사이의 거리를 나타내는 부착 피치 원경을 변경하여,
   상기 지지봉의 외주가 상기 홀 내주의 상기 피뢰기 유닛의 중심 방향 또는 반 중심 방향에 압접되는,
   것을 특징으로 하는 피뢰기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부착 피치 원경은 대향하는 지지봉 쌍마다 다르고,
   상기 쌍의 일방에서는, 상기 지지봉의 외주가 상기 중심방향의 상기 홀 내주에 압접되고,
   상기 쌍의 타방에서는, 상기 지지봉의 외주가 상기 반 중심방향의 상기 홀 외주에 압접되는,
   것을 특징으로 하는 피뢰기.
3. 복수의 비선형 저항체를 적층한 피뢰기 유닛과,
   상기 피뢰기 유닛을 내부에 수납하고, 또한 절연성 가스를 봉입하는 절연 용기를 구비하고,
   상기 피뢰기 유닛은 상부 지지부재와 하부 베이스사이에 적층된 상기 비선형 저항체군을 체결하여 지지하는 복수의 지지봉과, 상기 각 지지봉을 안내하며 지지하는 복수의 지지판을 구비하고,
   상기 지지판은 상기 지지봉이 삽입되는 복수의 홀을 구비하고, 상기 각 지지봉은 각각 대응하는 상기 홀에 삽입되며,
   상기 지지판마다 상기 홀중심사이의 거리를 나타내는 피치원경을 변경하는 것에 의해, 상기 상부 지지부재 및 상기 하부 베이스에 따른 상기 지지봉의 고정위치 중심사이의 거리를 나티내는 피치원경에 대하여, 상기 지지봉 중심사이의 거리를 나타내는 부착 피치 원경을 변경하여,
   상기 지지봉의 외주가 압접되는 상기 홀 내주의 방향이 상기 지지판마다 상기 피뢰기 유닛의 중심방향과 반 중심방향으로 다른,
   것을 특징으로 하는 피뢰기.
4. 제3항에 있어서,
   일방의 상기 지지판에 있어서, 상기 각 지지봉의 외주가 상기 중심방향의 상기 홀 내주에 압접되고,
   타방의 상기 지지판에 있어서, 상기 지지봉의 외주가 상기 반 중심방향의 상기 홀 외주에 압접되는,
   것을 특징으로 하는 피뢰기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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