KR102643753B1 - 가스 절연 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 절연 개폐장치에 관한 것으로, 가스 절연 모선의 각 상을 분리해 수용하는 복수의 3상 분리분기 모선 외함; 상기 3상 분리분기 모선 외함이 상호 연결되는 하나의 3상 일괄모선 외함; 및 상기 3상 분리분기 모선 외함의 일측에 설치되며, 케이블이 연결되는 케이블 터미널;을 포함하고, 상기 3상 분리분기 모선 외함의 일단에 절연 구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

가스 절연 개폐장치{Gas Insulated Switchgear}

본 발명은 변전소에 설치된 GIB 외함에 발생되는 와전류를 감소시켜 탱크의 온도를 저감시킬 수 있는 가스 절연 개폐장치에 관한 것이다.

발전소에서 전력을 생산한 후 전력을 소비하는 각 전력 부하까지 전력을 안정적으로 공급하기 위해 변전소마다 초고압 GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스 절연 개폐장치)가 설치된다. GIS는 전력 계통의 사고 시 안정적으로 계통을 보호함으로써 효율적으로 송전 및 배전 할 수 있는 전력 기기이다. GIS는 절연과 외부 온도 차단 기능을 위해 절연 가스를 사용한다. 초고압 GIS는 CB(Circuit Breaker, 차단기), DS(Disconnecting Switch, 단로기), ES(Earthing Switch, 접지 개폐기) HSES(High Speed Earthing Switch, 고속 접지 개폐기), 부싱, 케이블 및 GIB(Gas insulated Bus duct, 가스 절연 부스 덕트)등으로 구성된다.

GIS는 도체 모선이 3상으로 구성되어 있으며, 절연등급에 따라 상일괄 또는 상분리 구조를 갖는다. GIS는 탱크 외함 내부에 위치한 도체에 전류와 전압을 공급할 수 있게 설계된다. 상분리 구조의 경우, 다중접지와 단일접지 시스템을 변전소에 적용하고 있다. 상분리 구조의 변전소 시스템의 일 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 종래의 GIS 변전소 레이아웃을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 GIS 변전소는 3상 모선(1), 베이스(2), 서포터(3), 단로기(4), 접지 개폐기(5), 모선이 지나가는 파이프(6), 케이블 헤드(7) 및 헤드 서포터(8) 등을 포함할 수 있다. 일반적인 GIS 변전소는 전술한 구성품의 모든 외함 및 하우징이 접지되어 있는 다중접지 시스템이다.

그러나 3상 모선(1)이 분리되어 분기되는 말단부인 케이블 헤드(7) 부분은 헤드 서포터(8)에 의해 지지되는데, 헤드 서포터(8)는 케이블 헤드(7)와 전기적으로 연결되어 있다. 따라서 3상 모선(1)와 케이블 헤드(7)가 상간 단락되어(도 1의 점선 부위 참조) 있어 8자 형태의 전류경로가 형성되며, 이에 따라 순환전류 발생 시 상간으로 서로 영향을 받게 된다.

외함 탱크(1a)는 재질 및 사이즈에 따라 정격전류에 의해 발생되는 온도가 규격치 이하의 성능을 만족하도록 설계되어 있다. 그러나 현장에서는 상간에 발생되는 순환전류에 의해 발열이 가중되어 외함 탱크(1a)의 온도를 규격치 이하로 높이는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 3상 일괄 모선 외함 및 3상 분리분기 모선의 외함 양단이 상간 단락되어 있는 시스템의 한쪽 방향에서 상간 단락이 되지 않도록 절연 구간을 한쪽 방향에 구성하여 발생된 와전류가 상간으로 순환되지 않도록 함으로써 온도 상승을 방지하는 가스 절연 개폐장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 가스 절연 개폐장치는 절연 가스가 충진된 외함; 상기 외함의 일측에 결합되며, 가스 절연 모선의 각 상을 분리해 수용하는 3상 분리분기 모선 외함과 이들이 상호 연결되는 3상 일괄모선 외함이 구비된 복수의 모선 탱크; 상기 외함의 타측에 설치되며, 상기 가스 절연 모선에 전력 공급을 위한 케이블이 연결되는 케이블 터미널; 상기 모선 탱크와 상기 케이블 터미널의 사이에 결합되어 상기 복수의 모선 탱크 각각을 상기 케이블 터미널에 연결하는 복수의 파이프; 및 상기 3상 분리분기 모선 외함 또는 상기 3상 일괄모선 외함 중 어느 한 쪽에 결합되어 상간 단락시키는 상간 단락 부스바;를 포함한다.

상기 가스 절연 모선은 3상으로 구비되고, 상기 상간 단락 부스바는 상기 3상 분리분기 모선 외함 또는 상기 3상 일괄모선 외함의 외측에 부착되는 것이 특징이다.

상기 외함의 결합 부위, 상기 3상 분리분기 모선 외함의 결합 부위, 상기 파이프의 결합 부위에 설치되되 상기 결합 부위에 체결되는 체결부재 사이에 삽입되어 상기 외함과 상기 체결부재 사이를 절연하는 절연 와셔를 더 포함한다.

상기 체결부재는 상기 결합 부위에 결합되며 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 볼트인 것을 특징으로 한다.

상기 체결부재의 사이에 삽입되어 상기 체결부재 사이를 절연하는 스페이서를 더 포함한다.

본 발명에 따른 가스 절연 개폐장치는 접지 3상 일괄 모선 외함 및 3상 분리분기 모선 외함 양단이 상간 단락되어 있는 시스템의 한쪽 방향에서 상간 단락이 되지 않도록 절연 구간을 한쪽 방향에 구성하여 발생된 와전류가 상간으로 순환되지 않도록 함으로써 온도 상승을 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 GIS 변전소 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 GIS 변전소 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 GIS 변전소에 적용되는 절연 구조를 도시한 확대도이다.
도 4는 3상 일괄모선 외함 및 3상 분리분기 모선 외함 양단이 상간 단락되어 있는 GIS 시스템을 간략하게 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 따른 GIS의 전류 방향을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 GIS의 편단에 절연 구간을 적용하는 경우 전류의 방향을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 GIS의 양단에 절연 구간을 적용하는 경우 양단 상간 단락 부스바를 모두 삭제할 때 전류의 방향을 도시한 사시도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

일반적으로 변전소의 전력량이 362kV나 765kV GIS(Gas Insulated Switchgear) 이상은 상분리 타입을 적용하고, 저용량의 170kV, 72.5kV, 25.8kV GIS 이하는 상일괄 타입을 적용한다.

상일괄 타입의 경우, 전류 방향이 상이한 각 상이 분리 공급되지 않기 때문에 상간 전류가 서로 상쇄되어 모선을 수용하는 모선 탱크의 표면에 와전류가 발생되지 않는다. 따라서 와전류에 의해 주변 부위에 발생하는 순환 전류가 발생하지 않으며, 와전류에 의한 발열 역시 발생하지 않는다.

그러나 상분리 타입의 경우, 기본적으로 와전류가 발생할 뿐만 아니라, 각 상의 모선이 부스바에 의해 전기적으로 연결되므로, 각 모선의 전류가 부스바를 타고 순환하는 상간순환전류가 발생한다. 변전소의 주요 구성품들이 베이스나 파이프 등에 의해 전기적으로 연결되어 있으므로 상간순환전류는 변전소의 다른 부위로도 순환된다. 와전류에 의한 모선 탱크의 발열 외에도 상간순환전류는 발열되는 구성품들의 발열을 가중시키는 원인이 되므로 이를 제거해야 한다.

그런데 모선을 연결하는 부스바는 통전을 위해 필수적으로 구비되어야 하고, 각 구성품을 지지하는 베이스 역시 변전소에서 삭제할 수 없는 구성이다. 따라서 기존의 변전소 레이아웃을 유지하면서도 상간순환전류를 저감시키는 방법이 필요하다. 본 발명에서는 부스바 역할을 하는 구성을 적절히 삭제하고 순환전류를 상쇄할 수 있는 절연 구간을 구비함으로써 상간순환전류를 저감하는 방법을 제안한다.

도 2는 본 발명의 GIS 변전소 레이아웃을 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 따른 GIS 변전소에 적용되는 절연 구조를 도시한 확대도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변전소는 배전용 변전 설비인 가스 절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 갖는다. 가스 절연 개폐장치(100)는 철제 용기 내에 가스 절연 모선 및 여러 장치를 내장해 밀폐한 후 절연 특성이 우수한 SF6 가스를 충진해 절연한 종합 개폐장치이다. 가스 절연 개폐장치(100)는 열적, 전기적, 기계적 특성이 우수하고 강도가 높아 기간 계통 및 도시 과밀 지역의 중추 변전소 등에 사용되고 있다. 가스 절연 개폐장치(100)는 단위 폐쇄형 개폐장치를 상호 연결해 조립하는 방식으로, 설치가 용이한 분할 구조를 갖는다.

가스 절연 개폐장치(100)는 가스 절연 모선(110), 차단기(120), 단로기(130), 접지 개폐기(140), 계기용 변압기(150), 계기용 변류기(160) 등을 포함한다. 부싱 터미널 또는 케이블 터미널(170)에 의해 OF 및 CV 케이블에 직결된다. 가스 절연 개폐장치(100)의 각 구성들은 외함(100a) 내에 구획을 나누어 수용된다. 외함(100a)은 복수의 하우징이 결합된 것을 총칭하는 용어이며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 외함(100a)의 일부에 별도의 명칭을 부여해 설명한다.

가스 절연 모선(Gas Insulated Busduct)은 도체 3상의 모선이 3상 분리분기 모선 외함(도 2에 미도시)에 각각 분리 수용된 상태로 3상 일괄 모선 외함(112)에 수용되어 교류 전압을 공급한다(상 분리형). 3상 일괄 모선 외함(112)은 지지부재(114)에 의해 하단이 접지된 상태로 지지된다. 모선 탱크(112) 내부는 절연 가스가 충진되어 있다.

가스 절연 모선(110)은 차단기(120), 단로기(130), 접지 개폐기(140)를 거쳐 파이프(180)를 따라 부싱 터미널 또는 케이블 터미널(170)까지 연결된다. 여기서 파이프(180)는 3상 분리분기 모선 외함의 일부분이다. 가스 절연 모선(110)은 케이블 단말장치인 에폭시 콘(epoxy cone)과 접속된다. 에폭시 콘은 가스 절연 모선(110)과 OF 및 CV 케이블을 직결하기 위한 장치이다. 가스 절연 모선(110)은 케이블 헤드(172)에 의해 부싱 터미널 또는 케이블 터미널(170)에 연결된다.

차단기(Circuit Breaker, CB)는 전력계통의 부하전류나 고장전류를 차단하는 기기이다. 차단기(120)의 가장 중요한 기능은 고장 구간의 양단에 설치된 차단기가 차단동작을 이루면서 고장구간을 전력계통에서 분리하는 것이다. 또한, 차단기(120)는 필요시 인위적으로 부하를 차단할 때 사용되기도 한다.

단로기(Disconnecting Switch, DS)는 차단기(120)의 양단에 설치하여 무부하 상태에서 선로를 개방하기 위한 기기이다. 단로기(130)는 차단기(120)의 차단 동작 후 선로에 남아 있는 충전전류를 개방하거나　회로 변경 등의 역할을 한다. 가스 절연 모선(110)이 상 분리형이므로 단로기(130) 역시 이에 대응하여 상 분리형으로 형성된다.

접지 개폐기(Earthing Switch, ES)는 모든 가스절연 개폐장치의 충전부에 설치되는 기기이다. 가스 절연 개폐장치(100)의 보수나 점검 시 작업자의 안전을 위해 접지가 필수적이나, 가스 절연 개폐장치(100)는 충진된 가스 때문에 외부로 노출되어 있지 않아 가스 충전부에 접지봉을 연결할 수가 없다. 이를 해결하기 위해, 가스 절연 개폐장치(100) 내의 가스를 회수하지 않고도 외부에서 접지할 수 있도록 복수의 위치에 접지 개폐기(140)를 설치할 수 있다.

계기용 변압기(Valtage Transformer, VT)는 1차 회로의 고전압을 저전압(110V)으로 변성하여 계측기와 보호계전기를 동작시키는 기기이다. 계기용 변압기(150)는 1차 권선 및 2차 권선을 구비하여 고전압을 저전압으로 변성한다.

계기용 변류기(Current Transformer, CT)는 고압 또는 저압 회로의 대전류를 그에 비례하는 소전류(정격 2차전류)로 변성해 계측기와 보호계전기를 동작시키는 기기이다. 일반적으로 계기용 변류기(160)는 철심과 에나멜 동선, 절연지 등으로 구성된다. 계기용 변류기는 절연링과 절연지로 철심을 감싸 절연층을 형성한 후 그 위에 에나멜 동선을 권선해 다시 절연지로 감싼 이중 절연 구조를 갖는다.

부싱 터미널 또는 케이블 터미널(170)은 전술한 바와 같이, 가스 절연 모선(110)을 케이블 단말장치인 에폭시 콘에 결합하기 위한 접속 기기이다(본 발명에서는 편의상 케이블 터미널을 기준으로 설명함). 케이블 터미널(170)은 3상 분리분기 모선 외함의 일부인 파이프(180)와 접속되는 케이블 헤드(172)와, 케이블 헤드(172)를 하측에서 지지하는 서포터(174)를 포함할 수 있다. 케이블 터미널(170)은 케이블 헤드(172) 내부가 절연 가스로 충진되며, 에폭시 콘이 수용된다.

케이블 헤드(172)와 서포터(174)의 사이, 케이블 헤드(172)와 파이프(180)의 사이, 그리고 파이프(180)의 연결 부위(182)와, 도면에 도시하지는 않았으나 3상 분리분기 모선 외함의 연결 부위, 그 외 절연을 위해 접지 본드가 적용된 부위에는 절연을 위한 구조를 추가로 적용할 수 있다(이에 대해서는 후술하기로 한다).

전술한 차단기(120), 단로기(130), 접지 개폐기(140)는 사용자의 부주의 등에 의한 사고를 방지하기 위해 서로 인터록(interlock)이 되어 있다. 이를 위해, 차단기(120), 단로기(130), 접지 개폐기(140)는 서로 인접하게 배치된다. 인터록 장치 및 선로 개폐 등을 위한 구동 메커니즘(190)은 이들의 하부에 연결된다. 구동 메커니즘(190)은 베이스(192)에 의해 접지 상태로 지지된다.

전술한 구성을 갖는 가스 절연 개폐장치(100)에 있어서, 가스 절연 모선(110)을 지지하는 지지부재(114)와, 차단기(120), 단로기(130), 접지 개폐기(140) 등을 지지하는 베이스(192)는 접지되어 있다. 또한, 케이블 터미널(170) 역시 서포터(174)가 접지된 상태이다. 가스 절연 모선(110)을 수용해 지지하는 파이프(180)와 케이블 헤드(172)는 상간 단락되어 있다.

그런데 가스 절연 모선(110)의 모선 탱크(112)에 와전류가 발생해 순환 전류가 유도되면, 서포터(174)가 순환 전류의 통로 역할을 하게 된다. 또한, 가스 절연 개폐장치(100)의 구성품들이 연결되어 있으므로, 베이스(192)와 파이프(180) 역시 순환 전류의 통로 역할을 하게 된다. 가스 절연 모선(110) 역시 케이블 헤드(172)와의 사이에서 접지 본드, 스페이서(184)를 파이프(180)에 고정하는 고정 볼트(186) 등에 의해 순환 전류가 흐르므로 상간으로 서로 영향을 받게 된다. 따라서 가스 절연 개폐장치(100)의 외부에 전체적으로 순환 전류가 흐르는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해, 접지 본드가 적용되는 부분에 절연 구조를 추가하고, 복수의 3상 분리분기 모선 외함의 일단에 절연 구간을 형성하는 구조를 제안한다.

먼저 접지 본드가 적용되는 부분에 접지 본드 대신 적용되는 절연 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 파이프(180)의 결합 부위와 파이프(180)와 케이블 헤드(172)의 연결 부위에는 스페이서(184)가 삽입되어 기본 절연 구조를 이룬다. 스페이서(184)는 고정 볼트(186)에 의해 파이프(180)와 케이블 헤드(172)의 외주면에 고정된다. 기존에는 양측 고정 볼트(186)를 접지 본드로 덮어 결합 부위 양측을 연결하였다. 그러나 본 발명에서는 접지 본드를 삭제하고, 고정 볼트(186)와 파이프(180) 사이, 고정 볼트(186)와 케이블 헤드(172)의 사이에 절연 와셔(188)를 삽입해 절연 구조를 구현한다.

스페이서(184) 내부에는 전류가 흐르는 회로가 존재하는 경우가 있다. 이 경우 양측 고정 볼트(186)의 단부가 스페이서(184) 내부에서 서로 이격되어 있더라도 간격이 미세해 통전될 가능성이 있다. 따라서 사고 전류나 순환 전류가 발생하면 파이프(180)나 케이블 헤드(172)의 외주면을 따라 순환되는 전류가 일측 고정 볼트(186)를 따라 타측 고정 볼트(186)로 통전될 수 있다.

그러나 절연 와셔(188)가 고정 볼트(186)와 파이프(180) 사이, 고정 볼트(186)와 케이블 헤드(172)의 사이에 삽입되면 고정 볼트(186)를 통한 통전을 방지할 수 있어 순환 전류의 흐름을 차단할 수 있다.

이 외에도 가스 절연 개폐장치(100)의 외함(100a)에 고정 볼트(186) 및 스페이서(184)를 사용하고 접지 본드로 덮은 결합 부위에는 전술한 절연 와셔(188)를 적용해 절연 구조를 형성할 수 있다.

다음으로 복수의 3상 분리분기 모선 외함의 일단에 절연 구간을 형성하는 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 3상 일괄모선 외함 및 3상 분리분기 모선의 외함 양단이 상간 단락되어 있는 GIS 시스템을 간략하게 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4에 따른 GIS의 전류 방향을 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명에 따른 GIS의 편단에 절연 구간을 적용하는 경우 전류의 방향을 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명에 따른 GIS의 양단에 절연 구간을 적용하는 경우 양단 상간 단락 부스바를 모두 삭제할 때 전류의 방향을 도시한 사시도이다.

도 4 내지 도 7은 현장에 실제 설치되는 GIS로 와전류 및 순환 전류가 유도되는 정도를 확인하기 어려우므로 컴퓨터 해석을 위해 GIS 구조를 간략하게 모델링하여 나타난 것이다. 따라서 도면 상에서 3상 일괄모선 외함은 300a의 구조로, 3상 분리분기 모선 외함은 320 구조로 대표하여 표현한다. 도 4 내지 도 7에서 '상간 단락 부스바'는 실제 부스바가 아닌 부스바 역할을 하는 여러 부품들을 간략하게 표현한 것으로, 편의상 '상간 단락 부스바'라는 명칭으로 지칭한다.

도 4는 3상 일괄모선 외함(300a) 및 3상 분리분기 모선 외함(320) 양단이 상간 단락되어 있는 기존의 가스 절연 개폐장치(300)를 나타낸다.

가스 절연 모선(310)은 3상 일괄모선 외함(300a)으로부터 각각 분기된 3상 분리분기 모선 외함(320) 내부를 각각 지나게 된다. 가스 절연 모선(310)이 구비되고 파이프(320)의 연결 부위는 종래와 마찬가지로 접지 본드가 적용된 구조이다. 일단측 3상 일괄모선 외함(300a) 및 타단측 3상 분리분기 모선 외함(320)은 각각 상간 단락 부스바(340)에 의해 연결되어 상간단락이 되지 않는 상태이다.

전술한 도 4의 가스 절연 개폐장치(300)의 양단에 상간 단락 부스바(340)를 적용하거나 삭제하여 모델링을 하였다. 도 5 내지 도 7은 입력 전류 4000A(362kV)를 기준으로 순환 전류의 발생 정도를 해석한 결과이다.

도 5는 도 4의 3상 일괄모선 외함(300a) 및 타단측 3상 분리분기 모선 외함(320) 양단에 각각 상간 단락 부스바(제1 상간 단락 부스바 330, 제2 상간 단락 부스바 340)를 적용한 예이다. 도 6은 도 5의 구조에서 3상 분리분기 모선 외함(320) 측의 제2 상간 단락 부스바(340)를 제거한 예이다. 도 7은 도 5의 구조에서 3상 일괄모선 외함(300a) 및 타단측 3상 분리분기 모선 외함(320) 양단으로부터 상간 단락 부스바(330, 340)를 모두 삭제한 구조이다. 도 5 내지 도 7의 경우 모두 도 3의 실시 예와 동일한 절연 구조를 갖는 조건으로 해석하였다.

도 5의 가스 절연 개폐장치(300)의 경우, 제1 분기 외함(322)에 발생된 순환 전류는 제2 상간 단락 부스바(340)를 통해 제2 분기 외함 (324) 쪽으로 흐르게 된다. 제2 분기 외함 (324)은 제1 상간 단락 부스바(330)에 의해 제1 분기 외함(322) 및 제3 분기 외함(326)와 연결되므로, 순환 전류는 제1 상간 단락 부스바(330)를 통해 제3 분기 외함(326) 쪽으로 흐르게 된다. 즉, 도 5의 가스 절연 개폐장치(300)에는 제1 상간 단락 부스바(330) 및 제2 상간 단락 부스바(340)를 통해 제1 분기 외함(322)에서 제3 분기 외함(326)를 향해 순환 전류가 지그재그로 흐르게 된다.

이때 가스 절연 개폐장치(300)의 외함(300a) 전체에 흐르는 순환 전류량은 순환 전류가 없을 때에 비해 약 47% 상승한다. 일 예로, 제1 분기 외함(322)에 흐르는 순환 전류는 1871A, 제2 분기 외함(324)에 흐르는 순환 전류는 1805A, 제3 분기 외함(326)에 흐르는 순환 전류는 1682A로 측정될 수 있다. 이러한 순환 전류가 가스 절연 개폐장치(300)의 외함(300a, 320) 전체에 흐르게 되면, 외함(300a, 320)의 온도가 상승하게 된다.

도 5의 가스 절연 개폐장치(300)에서 제2 상간 단락 부스바(340)를 삭제하여 도 6의 가스 절연 개폐장치(300)를 구현할 수 있다(3상 분리분기 모선 외함 일측에 절연구간을 형성한 구조). 이 경우 제1 분기 외함(322) 내지 제3 분기 외함(326)의 단부가 서로 단락되어 있으므로 순환 전류가 발생하더라도 통로가 없어 이웃한 분기 외함으로 순환되지 못한다. 또한, 절연 구조가 적용된 연결 부위(182)에서 서로 반대 방향의 전류 흐름이 나타나 순환 전류가 상쇄된다. 따라서 도 5의 가스 절연 개폐장치(300)에서 보이는 순환 전류의 크기 대비 현저한 순환 전류량의 감소세를 나타낸다.

일 예로, 제1 분기 외함(322)에 흐르는 순환 전류량은 213A, 제2 분기 외함(324)에 나타나는 순환 전류량은 288A, 제3 분기 외함(326)에 흐르는 순환 전류량은 212A로 측정될 수 있다. 따라서 가스 절연 개폐장치(300)의 양단에 모두 상간 단락 부스바를 구비하는 구조 보다 편단에만 상간 단락 부스바를 구비하는 구조가 순환 전류의 저감 측면에서 훨씬 유리함을 알 수 있다.

한편, 도 5의 가스 절연 개폐장치(300)에서 3상 일괄모선 외함(300a) 및 타단측 3상 분리분기 모선 외함(320) 양단의 상간 단락 부스바(330, 340)를 모두 삭제하여 도 7의 가스 절연 개폐장치(300)를 구현할 수 있다(3상 분리분기 모선 외함 양단에 절연구간을 구비한 구조). 이 경우 제1 분기 외함(322) 내지 제3 분기 외함(326)에 흐르는 순환 전류량은 도 6의 순환 전류량과 동일하게 나타나고, 전류의 상쇄 역시 동일하게 나타나는 효과가 있다.

그러나 가스 절연 개폐장치(300)는 가스 절연 모선(310)을 지지하는 지지부재(114, 도 2 참조)나 구동 메커니즘(190, 도 2 참조) 등을 지지하는 베이스(192)를 삭제할 수 없는 구조이다. 지지부재(114)나 베이스(192)가 상간 단락 부스바 역할을 하기 때문에 도 7에서와 같이 가스 절연 개폐장치(300)의 양단 모두에 절연 구간을 형성할 수 없는 구조이다.

실제 현장에서 도 7과 같은 가스 절연 개폐장치(300)를 구현할 수 없으므로 동일한 효과를 나타내면서 구현이 가능한 도 6의 가스 절연 개폐장치(300)를 구현함으로써 순환 전류를 저감할 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100, 300: 가스 절연 개폐장치
110: 가스 절연 모선 120: 차단기
130: 단로기 140: 접지 개폐기
150: 계기용 변압기 160: 계기용 변류기
170: 케이블 터미널 172: 케이블 헤드
180: 파이프 184: 스페이서
186: 고정 볼트 188: 절연 와셔
190: 구동 메커니즘 192: 베이스
300a: 3상 일괄모선 외함
320: 3상 분리분기 모선 외함
330: 제1 상간 부스바 340: 제2 상간 부스바

Claims (4)

1. 가스 절연 모선의 각 상을 분리해 수용하는 복수의 3상 분리분기 모선 외함;
   상기 3상 분리분기 모선 외함이 상호 연결되는 하나의 3상 일괄모선 외함; 및
   상기 3상 분리분기 모선 외함의 일측에 설치되며, 케이블이 연결되는 케이블 터미널;
   을 포함하고,
   상기 3상 분리분기 모선 외함의 일단에 절연 구간이 형성되고,
   상기 절연 구간에는
   상기 3상 분리분기 모선 외함의 파이프의 결합 부위와 상기 파이프와 상기 케이블 터미널의 케이블 헤드의 연결 부위 사이를 절연하는 스페이서가 삽입되고,
   상기 스페이서는 체결부재에 의해 상기 파이프와 상기 케이블 헤드의 외주면에 고정되며, 상기 체결부재와 상기 파이프 사이, 상기 체결부재와 상기 케이블 헤드의 사이를 절연하는 절연 와셔가 삽입되는,
   가스 절연 개폐장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는
   상기 결합 부위에 결합되며 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 볼트인 것을 특징으로 하는
   가스 절연 개폐장치.
   
4. 삭제

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