KR20030074815A - 전기애자, 재료 및 설비 - Google Patents

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KR20030074815A
KR20030074815A KR10-2003-7010527A KR20037010527A KR20030074815A KR 20030074815 A KR20030074815 A KR 20030074815A KR 20037010527 A KR20037010527 A KR 20037010527A KR 20030074815 A KR20030074815 A KR 20030074815A
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electrical
insulator
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stress
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KR10-2003-7010527A
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보에트쉐르 보도
리트츠케 랄프
말린 제롤드
폴 글렘보키 로버트
헬름 스팔딩 매튜
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타이코 일렉트로닉스 레이켐 게엠베하
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Abstract

본 발명의 고전압애자(2)는, 세로방향으로 이격된 한 쌍의 전극(6)을 구비한 절연재료로 이루어진 로드 또는 튜브(4)로 형성되어 있다. 상기 절연재료(4)의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 외부 표면이, 매트릭스 내에 배리스터 파우더의 미립 충전재를 포함하는 재료층에 의하여 덮혀지며, 이 재료층은 상기 전극(6) 각각과 전기적으로 접촉하며 스위칭 전기적응력 조절특성을 가진다. 상기 절연코어(4)는 사기로 만들어질 수 있으며, 상기 응력조절재료(8)는 아연산화물을 포함할 수 있다.

Description

전기애자, 재료 및 설비{ELECTRICAL INSULATORS, MATERIALS AND EQUIPMENT}
애자는 전형적으로, 작동 시에 크게 다른 전위를 가지며, 그 중 하나가 접지될 수 있는 두 개의 전극 사이에 연장되어 있는 절연코어를 포함한다. 상기 절연코어는 예컨대, 세라믹 재료 또는 글래스 파이버 강화 플라스틱 재료로 이루어진 튜브 또는 로드(rod)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 전기 분배 시스템에 있어서, 상기 애자의 한쪽 끝단은 접지전위로 유지되며, 다른 쪽 끝단은 시스템 전위로 유지되는데, 이는 10kV 이상의, 예컨대 UK사의 375kV 전기 분배 시스템일 수 있다. 고전압에서, 상기 애자는 시스템을 접지(earth)로부터 절연시키는 역할을 하며, 시스템의 전압을 더 높게 작동시킬 수록, 상기 애자는 절연을 유지하기 위하여 더 길어져야만 한다. 상기 절연전극 사이의 전기적 응력(electrical stress)은 고전압에서 접지 쪽으로 절연재료의 표면 위를 흐르는 누설전류를 발생시켜, 작동시스템으로부터 전력의 일정량 손실을 발생시킨다.
본 발명은, 전기애자, 재료 및 설비에 관한 것으로, 예컨대 연장된(elongate) 고전압 애자에 관한 것이다.
도 1은, 중공의 튜브형 절연체의 응력조절층이 외부보호층 내에 싸여있는 것을 도시한 제1실시예의 종단면도이고;
도 2는, 상기 응력조절재료가 속이 비지 않은(solid) 코어절연체의 외부보호층과 일체로 형성된 것을 도시한 제2실시예의 종단면도이고;
도 3은, 하소되고(calcined) 도프된(doped) 아연산화물 충전재의 전형적인 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이고;
도 4는, 여러 가지 입자 크기에 대한 충전재 분말의 임피던스 그래프이다.
본 발명의 목적은, 개량된 애자를 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면과 관련하여, 세로방향으로 이격된 한 쌍의 전극을 구비하며 전기절연재료로 이루어진 연장된 튜브 또는 로드와, 매트릭스 내에 배리스터 분말(varister powder)로 된 미립 충전재(particulate filler)가 포함되며 스위칭 전기적응력 조절특성(switching electrical stress-controlling characteristic)을 가지는 재료층을 포함하여 구성되는 프리스탠딩(free-standing) 고전압 애자에 있어서, 상기 응력조절재료는 상기 절연재료 외부 표면의 일부 또는 거의 전부에 걸쳐 연장되며, 상기 전극의 각각과 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 고전압 애자가 제공된다.
"프리스탠딩"이란 정의에 의하여, 상기 애자는 본질적으로 절연체를 형성한다는 것, 즉 이를 통하여 연장되는 전기도체가 없다는 것을 의미하고, 또는 설비 자체에 전기도체를 포함할 수 있는 전기설비를 지지하며, 그 주위에 배치될 수 있다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 상기 배리스터 재료는 예컨대, 세라믹과 같은 무기재료이거나 특히 아연산화물을 포함하는 금속산화물이다.
상기 응력조절재료는 절연재료와 직접 접촉하도록 놓여질 수 있을 뿐 아니라, 예컨대 다른 재료층에 의하여 서로 이격될 수도 있다는 것을 예상할 수 있다. 다른 중간의 재료층은, 상기 아연산화물 배리스터 재료와는 다른 전압/전류 특성, 예컨대 선형특성(c=1, 하기 참조)을 가지는 응력조절재료일 수 있다.
따라서, 종래의 전기절연 튜브 또는 로드에 부가하여, 본 발명의 애자에는 응력조절재료로 된 외부층이, 바람직하게는 매트릭스 내의 미립 아연산화물 배리스터 분말의 형태로서 제공되며, 상기 응력조절재료는 스위칭 전기적응력 조절특성을 가진다. 상기 재료는 고전압으로 작동할 때, 애자의 외부면을 따라 전기적응력을 분배한다. 예컨대 낙뢰(lightning strike)에 의하여 발생하는 과도한 고전압이 상기 전극 중 하나에 가해질 때, 상기 재료는 거의 즉시 전도 모드(condutive mode)로 변환되며, 이에 의하여 전기적 힘은 안전하게 접지(earth)로 방산(dissipate)된다. 그 후, 상기 재료는 즉시 절연 모드로 전환된다.
비선형재료는 오옴의 법칙: I=kVc의 일반적인 형태를 만족하며, 연구 중인 재료에 의존하는 c의 값이 1이상으로 일정하다.
이러한 응력조절특성은, 그 교류 전기임피던스의 변화에 대하여 비선형적일 뿐 아니라, 재료에 가해지는 전압과 이에 의한 전류를 대비한 그래프가 소정의 전기적 응력 아래에서 특정한 재료에 의존하는 급격한 전이(transition)를 나타낸다는 점에서 스위칭 거동을 나타내며, 상기 응력조절재료는 전류의 흐름을 실질적으로 차단하는 절연거동을 나타내지만, 전기적응력이 과도할 때는 재료의 임피던스가 매우 짧은 시간내에 거의 0으로 떨어져서 한 단자(terminal) 상의 트리거링(triggering) 고전압이 다른 단자, 대개는 접지전위를 가지는 단자로 유도될 수 있다.
본 발명의 애자는 그것이 내장 애자(tension insulator), 현수 애자(suspension insulator), 캔틸레버 애자(cantilever insulator), 컴프레션 애자(compression insulator) 또는 토션 애자(torsion insulator)인지에 관계없이,그 자체로서 절연체를 형성하는데 특히 적합하다. 그러나, 튜브형태의 전기절연재료를 구비한 상기 애자는, 예를 들어 고전압케이블의 단부, 부싱, 스위치, 또는 단로기(disconnector)와 같은 전기설비 주위에 배치되는데 적합하다. 이러한 전기설비들은, 외부면 상의 오염에 의하여 발생하는 플래쉬오버(flashover)의 영향을 받기 쉬우며, 이는 플래쉬오버, 트랙킹(tracking) 및 부식을 일으키는 드라이밴드(dry band)의 생성을 유발할 수 있는 습기와 함께, 극단적인 경우에는 절연재료를 파괴하고 절연기능의 파손을 가져온다. 또한, 스파크는 전자기적(electromagnetic) 간섭을 일으킨다. 또한, 플래쉬오버는, 드라이밴드를 가로지르는 고전압 응력과 케이블 말단부 내의 전기적응력에 의하여 상기 말단부의 외부 절연면을 따라 발생하는 높은 전기장 응력의 조합(combination)을 초래한다. 일반적으로, 이러한 플래쉬오버는 애자의 길이 및/또는 절연재료의 두께를 증가시킴으로서 최소화되지만, 이는 장치의 전체적인 물리적 크기를 증가시키는 바람직하지 못한 결과를 가져온다. 본 발명에 따르면, 애자의 외부에 부가되는 상기 응력조절재료는 절연표면상의 전기장 강도를 제한하며, 상기 표면은 절연재료와 공기 사이에서 전이상태에 놓여질 수 있다.
고전압케이블 말단부에 적용함에 있어서, 상기 애자는 고응력영역인 케이블의 전도 스크린(conductive screen)의 컷백(cut back) 주위에 배치될 수 있다. 스위칭 배리스터재료를 부가함으로써, 바람직한 애자의 축방향 전기적 강도를 유지하면서도, 더 작은 직경구조를 얻을 수 있다.
상기 배리스터, 즉 전기적응력 구배(grading) 재료는 하부의 절연재료의 전장(全長)에 걸쳐 배치되거나, 단지 부분적으로 배치될 수 있다. 후자의 경우, 상기 응력조절재료는 전극 근처의 상대적으로 높은 전기장 강도영역에 위치되어 그로부터 애자를 따라 연장될 수 있다.
또한, 응력조절재료의 밴드를 하부의 노출된 절연재료밴드로 교체(alternate)함으로써, 전기용량성 응력 구배효과(capacitive stress grading effect)를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 애자는, 더 작은 전기활동도, 코로나방전, 아크발생(arcing), 재료 열화(deterioration)을 일으킬 것으로 기대되며, 특히 높은 습도 및/또는 오염의 주위 조건에서도 종래의 애자보다 우수한 플래쉬오버 저항성을 나타낼 것이 기대된다.
본 발명에서 사용되는 응력조절층은, 애자의 최외곽층을 구성할 수 있다. 또한, 상기 응력조절재료는 그 자체가 애자에 대한 전기적 및/또는 환경적 보호를 제공하는 외부층 내에 포함될 수도 있다.
만약, 기판, 절연, 재료가 충분하게 낮은 열용량과 충분하게 높은 열전도성을 가지고 있다면, 상기 배리스터 재료로부터 상대적으로 신속하게 열을 제거할 수 있으므로, 외부의 보호커버는 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어 사기(porcelain)와 같은 세라믹 기판은 이러한 점에서 적합하다. 그러나, 만약 하부의 절연재료가 예컨대, 젖은(wet) 조건과 같은 유해한 환경조건에 처한, 예를 들어 실리콘 폴리머재료라면, 누설전류의 양은 배리스터층을 손상시키기에 충분히 높을 수 있어, 상기 애자에 외부 보호커버가 필요하게 된다.
애자의 최외곽 구성요소로는, 하나 이상의 셰드(shed)가 구비되는 것이 바람직하며, 이는 습기와 물과 다른 오염물을 애자의 표면으로부터 제거하는 대략 디스크 모양의 형태를 가지므로, 한 전극으로부터 다른 전극으로의 연속적인 흐름을 차단하여 회로 단락을 피할 수 있다.
바람직하게는, 상기 응력조절재료층의 충전재 입자들은 800~1400℃의 온도에서 하소되며, 그 후 이들 입자의 거의 전부가 원래의 형태, 바람직하게는 대략 구형을 유지하도록 분쇄된다.
하소과정은 각각의 입자들이 "배리스터 효과"를 효과적으로 나타내도록 하기 위한 것으로 여겨진다. 즉, 상기 미립 재료는 그 교류 전기임피던스 특성(재료에 가해지는 교류전압과 이에 의하여 흐르는 결과전류 사이의 관계)의 변화에 대하여 비선형적일 뿐만 아니라, 전류 대 전압 그래프가 급격한 전이를 나타낸다는 점에서 스위칭 거동을 나타내며, 이는 (전력 케이블의 말단부에 사용될 때 재료의 전형적인 작동범위인 5kV/cm~50kV/cm, 바람직하게는 10kV/cm~20kV/cm 범위 내의 전기장 영역에서) 5kV/cm 미만 만큼씩 전기장이 증가할 때 적어도 10의 인수 만큼씩 재료의 비(specific)임피던스가 감소된다는 원리에 의하여 측정될 수 있다.
바람직하게는, 10kV/cm~20kV/cm의 전기장 범위 내의 영역에서 2kV/cm 미만씩 전기장이 증가할 때, 비임피던스 감소가 발생하도록 전이된다.
상기 재료의 임피던스와 부피저항성 모두에 있어서 비선형성을 나타낸다. 충전재 입자의 비선형성은, 스위칭 포인트의 양측에 따라 달라질 수 있다. 또한, 스위칭 포인트에서 상기 재료가 그 비선형성을 크게 변화시킬 뿐, 전기적응력이 증가될 때 전기적 브레이크다운(breakdown) 또는 플래쉬오버를 유발하지 않는다는 것은 중요하다. 어떤 주어진 조성물에 대하여 입자 크기가 작을 수록, 스위칭 포인트 아래에서의 브레이크다운 발생가능성은 낮아진다.
상기 충전재의 무게 중 65% 이상은 아연산화물을 포함하는 것이 바람직하다.
5kV/cm~50kV/cm의 전기장 범위 내의 영역에서 5kV/cm 미만씩 전기장이 증가할 때, 적어도 10의 인수 만큼씩 비임피던스가 감소하는 비선형의 전기적 거동을 나타낼 수 있도록, 상기 충전재의 50 중량% 이상은 5~100㎛의 최대 크기를 가지는 것이 바람직하다.
상기 충전재는 상기 응력조절재료층 부피의 5~60%를 구성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~40%, 가장 바람직하게는 30~33%를 구성하는 것이 바람직하다.
실제로는, 상기 미립 충전재는 아연산화물의 65 중량% 이상, 바람직하게는 70~75%을 구성할 수 있다. 나머지 재료, 도우펀트(dopant)는 도프된 아연산화물 배리스터 재료분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 예컨대 이하의 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다; Bi2O3, Cr2O3, Sb2O3, Co2O3, MnO3, Al2O3, CoO, Co3O4, MnO, MnO2, SiO2, 및 미량의 납, 철, 붕소 및 알루미늄.
상기 폴리머 매트릭스는 탄성중합체 재료, 예컨대 실리콘 또는 EPDM; 열가소성 폴리머, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌; 접착제, 예컨대 에틸렌비닐아세테이트를 기지로 한(based on) 접착제; 열가소성 탄성중합체; 틱소트로픽 페인트;겔, 열경화성 재료, 예컨대 에폭시 또는 폴리우레탄 레진; 또는 예컨대 폴리이소부틸렌과 비정질 폴리프로필렌의 조합과 같은 혼성중합체을 포함하며, 상기 재료들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 응력조절재료는, 예컨대 세라믹 절연체 또는 다른 절연기판에 부가될 수 있는 글래이즈(glaze) 또는 페인트의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 응력조절 글래이즈 또는 페인트와, 상기 글래이즈 또는 페인트가 적용된 모든 종류의 전기물품 또는 설비(프리스탠딩이든 아니든)들은 본 발명의 또 다른 특징이 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 여기에 개시된 미립 재료, 바람직하게는 아연산화물은 소성된(firing) 상태, 또는 바람직하게는 소성되지 않은 상태로 슬러리와 혼합되며, 이후 소성되어 글래이즈를 형성한다.
상기 슬러리는 예컨대, 소성되어 사기 또는 다른 세라믹을 만드는 진흙(clay)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 입자가 부착되는 매트릭스는, 예컨대 폴리머, 접착제, 매스틱(mastic) 또는 겔과 같은 무기재료일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 만약 상기 미립 재료에 배리스터 스위칭특성이 미리 부과되지 않거나, 충분하게 부과되지 않았다면, 상기 응력조절재료에 요구되는 배리스터 스위칭특성을 만드는 것은 슬러리, 글래이즈 또는 페인트를 소성하는 단계일 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다,
또한, 상기 응력조절재료의 총 조성물은, 특정한 응용분야에 대한 공정성(processibility) 및/또는 적합성을 개선하기 위하여, 예컨대 그 재료에 대한 공지된 다른 첨가물들을 포함할 수 있다. 적합성의 면에서, 예컨대 전력케이블부속품용 재료는 외부환경조건에 대한 저항성이 요구될 수 있다. 따라서, 적절한 첨가물은, 반응제(processing agent), 안정제(stabilizer), 산화방지제, 예컨대 오일과 같은 가소체(platicizer)를 포함할 수 있다.
본 발명의 애자의 절연재료의 외부면 상에 있는 배리스터 재료는, 드라이밴드가 형성될 때, 그 표면을 따르기보다는 재료의 몸체(bulk)를 관통하여 흐르는 누설전류를 유발하는 경향이 있어, 트랙킹(tracking)의 문제를 피할 수 있다. 더욱이, 이러한 응력구배재료로 인하여, 애자의 벽 두께를 더 작게 할 수 있고, 직경을 더 작게 할 수 있어 종래 애자에 비하여 양호한 전기적 작업 수행성을 얻을 수 있다. 따라서, 비교적 낮은 전압에 있는 본 발명의 애자에서는, 배리스터 재료의 비교적 낮은 임피던스 때문에 그 외부면을 따라 흐르는 누설전류가 상대적으로 무해하게 흐르게 될 것이다. 전압을 특정값 이상으로 증가시키면, 상기 배리스터 재료는 고 임피던스상태로 전환되어, 그 외부면에 해로운 탄 자국(carbonaceous track)을 형성함이 없이 재료의 몸체를 관통하여 누설전류가 흐르게 될 것이다.
상기 응력조절재료는 압출(extrusion), 몰딩에 의하여, 또는 별개의 구성부품의 형태로서 상기 애자에 부가될 수 있다. 가장 나중에 언급된 애자의 구조에 있어서, 상기 응력조절재료는 바람직하게는 튜브의 형태로서, 매트릭스가 폴리머를 포함할 때, 원래 위치로 복원될 수 있는, 바람직하게는 열-복원성(heat-recoverable)인 것이 좋다. 상기 애자의 외부면이 셰드 구조일 때, 상기 셰드는 일체로 형성되거나, 별개로 부가될 수 있다.
국제특허출원공개번호 WO 97/26693은 전기적응력 조절층으로 사용되는 조성물을 개시하고 있으며, 상기 조성물은 본 발명의 애자의 응력조절층에 적합한 것이다. 상기 공개특허출원의 전체 내용은 참조를 위하여 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 일례로서, 애자에 대한 두 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 애자(2)가 세라믹 재료로 된 실린더 모양의 튜브형 코어(4)를 포함하고 있으며, 상기 코어의 각 단부에는 황동 전극(6)이 설치되어 있다. 상기 전극(6) 사이에 있는 절연코어(4)의 전체 외주면 상에 도프된 아연산화물 배리스터 재료(8)의 층이 형성되어 있다. 상기 응력조절층(8)의 전체 외주면을 덮는 외부보호층(10)이 선택적으로 부가될 수 있다. 상기 보호층(10)은, 애자(2)의 반경방향으로 돌출된 대략 고리모양인 셰드(shed;12)를 다수개 구비한다. 코어(4)는 속이 비지 않은 몸체로 대체될 수 있다.
도 2를 참조하면, 애자(22)는 단부의 전극(26) 쌍 사이에 연장되는 파이버 강화 에폭시 레진으로 된 내부 실린더형 코어(24)를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 코어(4) 상에 단일의 외측 셰드 부재(28)가 형성되어 있다. 상기 부재(28)는, 외부 환경으로부터 보호할 뿐만 아니라, 절연체(24)의 외부면에 가해지는 응력을 조절하는 기능을 수행하는 재료로 형성된다. 상기 속이 비지 않은 코어(24)는 중공의 튜브형 구조로 대체될 수 있다.
제1실시예(도 1 참조)에서 층(8)을 형성하며, 제2실시예(도 2 참조)의 층(28)에 포함되는 도프된 아연산화물 응력조절재료는, 실리콘 탄성중합체(elastomer)의 매트릭스와 도프된 아연 산화물의 미립자 충전재이다.
상기 도프된 아연 산화물은 중량비로 약 70 내지 75 중량%의 아연산화물과, 약 10%의 Bi2O3+ Cr2O3+ Sb2O3+ Co2O3+ MnO3로 구성된다.
상기 분말은 폴리머 매트릭스 펠릿과 혼합되기 전에, 약 1100℃의 온도로 노(爐)에서 하소되며, 최종 요구형태를 만들기 위하여 압출기(extruder)로 이송된다. 하소된 충전재는, 충전재와 폴리머 매트릭스를 포함하는 총 조성물 부피의 약 30%을 구성한다.
125 마이크로미터 체(sieve)를 통과한 후에, 적합한 분말 중 하소되고 도프된 아연산화물 입자의 상대수(relative number)에 대한 전형적인 입자 크기 분포가 도 3에 도시되어 있으며, 이로부터 대다수 입자가 20과 60 마이크로미터 사이에 위치하며, 약 40 마이크로미터의 입자 크기에서 뾰족한 피크가 있다는 것을 알 수 있다.
전자장 강도(50헤르쯔)의 함수로서 비선형 비임피던스의 급격한 변화를 나타내는 하소되고 도프된 아연산화물 입자의 스위칭(switching) 거동이, 입자 크기의 3 범위에 대해서 도 4로 도시되어 있다. 곡선 Ⅰ은 25㎛ 미만의 입자 크기에 관한 것이고, 곡선 Ⅱ는 25~32㎛의 입자 크기에 관한 것이고, 곡선 Ⅲ은 75~125㎛의 입자 크기에 관한 것이다. 입자 크기가 감소됨에 따라, 보다 높은 전자장 강도에서 스위칭 포인트가 나타난다는 것을 알 수 있다.
상기 애자(2,22)를 예컨대, 고전압 케이블의 말단부에 장착할 수 있도록, 각 코어(4,24)에 대응하는 내부 절연부재를 튜브형으로 할 수 있으며, 이에 의하여 외부면을 따라 발생하는 플래쉬오버(flashover)에 대한 보호를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 일반적으로 행해지는 바와 같이, 특히 케이블 스크린(cable screen)의 컷백(cut-back) 부분에서 케이블 자체의 말단부가 응력조절될 수 있다는 것을 예상할 수 있다.

Claims (25)

  1. 세로방향으로 이격된 한 쌍의 전극을 구비하며 전기절연재료로 이루어진 연장된 튜브 또는 로드와, 매트릭스 내에 배리스터 분말(varister powder)로 된 미립 충전재(particulate filler)가 포함되며 스위칭 전기적응력 조절특성(switching electrical stress-controlling characteristic)을 가지는 재료층을 포함하여 구성되는 프리스탠딩(free-standing) 고전압 애자에 있어서,
    상기 응력조절재료는 상기 절연재료의 외부 표면의 일부 또는 거의 전부에 걸쳐 연장되며, 상기 응력조절재료의 적어도 일부는 상기 전극의 각각과 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 고전압 애자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응력조절재료는, 인접한 두 개의 별개(separate) 영역 내에 위치하며, 상기 각 전극과 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 고전압 애자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 응력조절재료는 무기재료, 바람직하게는 아연산화물(zind oxide)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  4. 선행항 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 응력조절재료층은, 전기적 및/또는 환경적 보호를 제공하는 외부층으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  5. 선행항 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 응력조절재료층 또는 외부보호층은 외부 셰드구조(shedded outer configuration)를 구비한 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  6. 선행항 중의 어느 하나에 있어서,
    (ⅰ)상기 응력조절재료층의 충전재 입자들은 800℃와 1400℃ 사이의 온도에서 하소되고, 그 뒤 거의 모든 입자들이 원래의 형태를 유지하면서 분쇄되고,
    (ⅱ)상기 충전재 무게의 65% 이상은 아연산화물로 이루어지고,
    (ⅲ)상기 응력조절재료가 비선형(non-linear)의 전기적 거동(electrical behaviour)을 나타내고, 이에 의하여 5kV/cm 내지 50kV/cm 내의 전기장 범위에 있는 영역에서 전기장이 5kV/cm 미만의 양 만큼씩 증가될 때, 그 비(specific) 임피던스가 적어도 10의 인수(a factor of 10) 만큼씩 감소되도록, 상기 충전재 입자의 50 중량% 이상은 5~100㎛의 최대 크기(maximum dimension)를 가지고,
    (ⅳ)상기 충전재는 응력조절재료층 부피의 5~60%를 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  7. 제6항에 있어서,
    충전재의 모든 입자가 125㎛ 미만, 바람직하게는 100㎛ 미만의 최대 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 충전재 입자의 15 중량% 이하가 15㎛ 미만의 최대 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전재 입자는, 950~1250℃, 바람직하게는 1100℃의 온도에서 하소되는(calcined) 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전재 무게 중 70% 이상은 아연산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전재 입자의 50 중량% 이상이 25~75㎛의 최대 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  12. 선행항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전재는 응력조절재료층 부피의 10~40%, 바람직하게는 30~33%를 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  13. 선행항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 응력조절층의 매트릭스는 폴리머재료, 레진, 틱소트로픽(thixotropic) 페인트 또는 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리머재료는 폴리에틸렌, 실리콘 또는 EPDM을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  15. 선행항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 응력조절재료층은, 바람직하게는 압출(extrusion), 몰딩(moulding), 또는 회복(recovery)에 의해서 절연재료층 위로 직접 부가되는 것을 특징으로 하는 고전압애자.
  16. 선행항 중의 어느 한 항에 따른 애자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압부싱, 스위치 또는 단로기(disconnector).
  17. 응력이 조절되는 말단부(termination)를 구비하며, 그 말단부가 제1항 내지제15항 중의 어느 한 항에 따른 애자 내에 둘러싸여지는 것을 특징으로 하는 고전압전기케이블.
  18. 내부에 응력구배특성(stress grading characteristic)을 제공할 수 있는 입자가 분산된 슬러리, 글래이즈(glaze) 또는 페인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 슬러리, 글래이즈 또는 페인트는, 전기적응력조절 스위칭특성을 가지는 재료를 만들기 위하여 소성(firing)되는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 입자는 슬러리, 글래이즈 또는 페인트로 도입된 후에 소성되는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립 재료는 제6항에 규정된 것과 같은 아연산화물 충전재 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬러리는 세라믹 재료, 바람직하게는 사기(porcelain)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  23. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬러리는 무기 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적응력조절재료.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 응력조절재료가 적용된 것을 특징으로 하는 전기애자 또는 다른 전기적 물품(electrical article) 또는 설비.
  25. 슬러리, 글래이즈 또는 페인트의 층이 배제된 폴리머 케이싱 또는 제6항에 규정된 것과 같은 아연산화물 입자가 충전된 다른 조성물을 구비한 것을 특징으로 하는 전기애자, 쉐드(shed) 또는 다른 전기적 물품 또는 설비.
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