KR200440147Y1 - 전압 검출형 변류기 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 전압검출형 변류기에 관한 것으로, 이 전압검출형 변류기는 에폭시수지로 충진된 본체의 상부에 설치된 한 쌍의 고압측 1차단자와, 상기 고압측 1차단자에 각각 양단부가 설치된 상태로 본체의 내부에 배치된 고압측 1차권체와, 상기 고압측 1차권체가 관통되도록 고압측 1차 권체의 둘레에 설치된 원통형의 저압측 2차권체와, 상기 본체의 외측에 설치된 전압검출단자 및 접지단자를 포함하는 전압검출형 변류기에 있어서,상기 저압측 2차권체의 내주면에는 측정값이 전압검출단자를 통해 출력되는 전압검출소자가 설치되되, 상기 전압검출소자는 스크린(screen)구조로 형성된 원통형체로 이루어지며, 상기 원통형체의 일측면은 절개되어 개방된 것을 특징으로 한다.

이러한, 전압검출형 변류기는 전압검출소자가 1차권체의 굵기에 영향을 받지 않아 일정한 출력값을 얻을 수 있고, 일측면이 개방된 비환형-Open방식으로 재료비가 적게 들며, 2차권체의 내주면에 설치가 편리하여 고정 및 취부가 아주 용이한 장점을 갖는다.

에폭시수지, 전압검출소자, 1차권체, 2차권체

Description

전압 검출형 변류기{The current transformer with capacitive voltagedetector}

도 1은 종래의 전압검출형 변류기의 정단면도,

도 2는 종래의 전압검출형 변류기에 설치된 전압검출소자의 사시도,

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 전압검출형 변류기의 사시도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도,

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 전압검출소자의 사시도,

도 6은 본 고안의 실시예에 따른 전압검출소자가 2차권체에 설치되는 상태를 나타낸 사시도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 본체, 20 : 고압측 1차단자,

30 : 고압측 1차권체, 40 : 저압측 2차권체,

50 : 비환형-Open형 전압검출소자, 52 : 스크린 구조,

54 : 전압검출 인출선, 60 : 전압검출단자,

70 : 접지단자, 80 : CT단자

본 고안은 전압검출형 변류기에 관한 것으로, 특히 변류기의 내부에 전압검출소자(Capacitive voltage detector)를 설치하여 변류기의 기능에 전압검출 기능을 접목시킨 전압검출형 변류기에 관한 것이다.

일반적으로, 변류기(Current transformer)는 큰 전류를 일정한 비율의 작은 전류로 변환시켜 전류측정용 계기나 계전기 등에 공급하기 위해 사용되는 일종의 변압기로서, 고전압 대전류를 직접계기에 연결해서 사용하게 되면 대단히 위험하기 때문에 작은 전류로 변환시켜서 사용한다.

또한, 변류기의 구조는 변압기와 같은 성층철심에 권선수가 적은 1차코일과 권선수가 많은 2차코일을 감은 것인데, 2차코일에는 전류계, 전력계, 계전기와 같은 측정장치를 연결한다.

이와 같은, 변류기의 1차전류 정격값은 수십 A(암페어)에서 수천 A까지 여러가지가 있으나, 2차전류 정격값은 대부분 5A 또는 1A로 정해져 있고, 1차권체 및 2차권체의 변류비는 1차권체 및 2차권체의 권수비로 정해진다.

이러한 변류기에 전압검출소자를 내장하여 전압검출과 변류기의 기능을 일체화 한 전압검출형 변류기에 관한 종래의 기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0580594호의 '전압검출형 변류기'가 공개되어 있다.

첨부도면 중, 도 1은 종래의 전압검출형 변류기의 정단면도이고, 도 2는 종래의 전압검출형 변류기에 설치된 전압검출소자의 사시도이다.

종래의 전압검출형 변류기는 고압측 1차단자(20)가 변류기의 상부에 고정되 어 내부로 고압측 1차권체(30)가 연결되며, 내부에 구비된 철심 위로 권선이 된 저압측 2차권체(40)와 원통-메쉬(Mesh)형의 전압검출소자(50)를 고압측 1차권체(30)가 관통하도록 구성하고, 원통-메쉬(Mesh)형의 전압검출소자(50) 일측을 인가하여 외측에 형성된 전압검출단자(60)와 연결한다.

이러한 원통-메쉬(Mesh)형의 전압검출소자(50)는 얇은 금속 스크린(Screen)구조의 원통형체로 형성되어 고압측 1차권체(30)와 일정한 간격(10 ~ 20mm)을 유지하며, 3.7 ~ 4.5(60Hz)의 유전율을 갖는 에폭시(Epoxy)수지 및 구리(Cu), 은(Ag) 또는 아연(Zn)과 같은 양질의 도전성 재료를 바탕으로 형성된 금속으로 성형 됨으로써 정전용량이 균일한 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 종래의 전압검출형 변류기는 변류기의 내부에 전압검출소자를 내장시켜 고압충전부와 전압검출소자 사이의 정전용량(Electrostatic capacity)에 의해 전압을 검출함으로써 선로의 활선 여부와 결상 및 선로의 상태를 파악할 수 있다.

이 때, 전압검출단자(60)와 접지단자(70) 사이에 연결된 계측기, 경보기, 표시등을 통해 검출되는 전압을 확인함으로써 상기와 같이 선로의 활선 여부와 결상 및 선로의 상태를 파악할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 전압검출형 변류기는 제품별로 변류기의 변류비에 따라 1차권체의 굵기가 달라지게 된다. 또한, 1차권체의 굵기가 달라지게 되면 전압검출소자의 크기도 변화되어야 함으로 일정한 출력값을 얻기가 어렵다.

또한, 전압검출소자는 에폭시의 측면에 근접하여 위치하는 1차권체의 둘레에 설치됨으로써 에폭시 주형 간 변류기의 측면이 두껍게 형성되어 제품의 크기가 커 지게 된다.

또한, 전압검출소자는 일정한 간격을 유지한 채로 1차권체의 둘레에 고정되어야 함으로 원통형의 전압검출소자를 설치하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 에폭시 주입간 유동되어 성형완료 후 작동불량의 원인이 된다.

또한, 진공으로 에폭시 내에 발생한 기포를 제거하는 진공 주형 공정간 1차권체의 둘레에 설치된 전압검출소자가 변류기 내부에서 걸림체가 되어 에폭시 탈포 및 성형이 용이하지 못하게 된다.

또한, 1차권체에 과전류가 유입되면 유입된 과전류에 따른 전자력이 발생하고, 1차권체가 전자력의 작용으로 회전력이 작용하여 1차권체 주위의 에폭시에 힘을 가함으로써 크랙이 생겨나게 되며, 이러한 크랙의 발생으로 절연이 파괴된다.

이러한 경우에 1차권체의 둘레에 설치된 전압검출소자에 의해 절연제인 에폭시에 더욱 증대된 힘을 가하게 됨으로써, 크랙발생의 소지를 더욱 증가시켜 절연파괴가 용이하게 되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 고안은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로써, 일측면이 개방된 비환형-Open형 전압검출소자를 2차권체 내주면에 설치함으로써 재료비가 적게 들며 일정한 출력값을 얻을 수 있는 전압검출형 변류기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 설치가 아주 편리하여 고정 및 취부가 용이한 전압검출형 변류기를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전압검출형 변류기는 에폭시수지로 충진된 본체의 상부에 설치된 한 쌍의 고압측 1차단자와, 상기 고압측 1차단자에 각각 양단부가 설치된 상태로 본체의 내부에 배치된 고압측 1차권체와, 상기 고압측 1차권체가 관통되도록 고압측 1차 권체의 둘레에 설치된 원통형의 저압측 2차권체와, 상기 본체의 외측에 설치된 전압검출단자 및 접지단자를 포함하는 전압검출형 변류기에 있어서,상기 저압측 2차권체의 내주면에는 측정값이 전압검출단자를 통해 출력되는 전압검출소자가 설치되되, 상기 전압검출소자는 스크린(screen)구조로 형성된 원통형체로 이루어지며, 상기 원통형체의 일측면은 절개되어 개방된 것을 특징으로 하는 전압검출형 변류기를 제공함으로써 달성된다.

삭제

또한, 전압검출소자는 정전용량의 값이 5 ~ 50㎊의 측정값을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 전압검출형 변류기에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면들에 의거 상세하게 설명한다.

첨부도면 중, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 전압검출형 변류기의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 전압검출소자의 사시도이며, 도 6은 본 고안의 실시예에 따른 전압검출소자가 2차권체에 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.

본 고안의 실시예에 따른 전압검출형 변류기는 도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 에폭시수지로 충진되는 본체(10)와, 본체(10) 상부에 고정된 한 쌍의 고압측 1차단자(20)와, 본체(10)의 내부에 형성되며 일측단부와 타측단부가 고압측 1차단자(20)와 단자 사이에 연결되는 고압측 1차권체(30)와, 고압측 1차권체(30)가 관통된 내부로 지나가며 내부에 구비된 저압측 철심에 권선 된 원통형체의 저압측 2차권체(40)와, 저압측 2차권체(40)의 내주면에 설치되며 스크린(Screen)구조로 일측면이 절개되어 개방된 원통형태의 비환형-Open형 전압검출소자(50)와, 본체(10) 하부의 양측부에 형성된 전압검출단자(60)와 CT단자(80) 및 접지단자(70)를 포함하여 구성된다.

상기한 구성을 갖는 본 고안의 실시예에 따른 전압검출형 변류기는 고전압 대전류인 23kv나 6.6kv의 주회로인 경우 직접 계기나 계전기에 접속할 수 없음으로 주회로의 대전류치를 정해진 비율에 따라 5A 또는 1A정도의 작은 전류치로 변환하는 역할을 하게 된다.

본 고안의 본체(10)는 변류기의 상기와 같은 기능이 구현될 수 있도록 내부가 절연제인 에폭시로 충진된다. 이러한 에폭시는 본체(10) 내부에 1차권체(30) 및 2차권체(40)등의 내부 구성요소들이 설치된 상태에서 성형되며, 에폭시 내에 발생한 기포를 진공으로 제거하는 진공주형공정과 경화공정 및 검사공정의 과정을 거쳐 본체(10)의 내부에 충진된다.

그리고, 본 고안의 1차단자(20)를 통해 고압측 1차권체(30)에 고전압 대전류의 1차전류가 흐르게 되며 고압측 1차권체(30)는 변류비에 따라 변화되는 1차전류의 크기에 의해서 그 굵기가 달라진다.

즉, 전류의 크기에 따라 도체의 굵기가 변화되며, 전류의 크기는 도체의 굵 기에 비례하여 도체의 굵기가 커야 보다 큰 전류를 흐를 수 있다.

상기의 내용은 물리학의 기본법칙인 옴의 법칙을 통해 뒷받침된다.

옴의 법칙(Ohm's law)은 옴(Georg Simon Ohm, 독일)에 의해 1827년에 발견된 법칙으로, 전위차를 V, 전류의 세기를 I, 전기저항을 R이라 하면, V = I R의 관계가 성립한다. 또한, 균일한 크기의 물질에서 저항(R)은 길이(l)에 비례하고 단면적(S)에 반비례하며 저항(R) = ρ l / S이다. 여기서 ρ는 물질 고유의 상수이며 비저항이라 한다.

즉, 도선에 흐르는 전류의 세기는 저항과 반비례하고 저항은 단면적에 반비례함으로 전류의 세기와 단면적은 비례한다. 따라서, 전류의 크기는 도체의 굵기(단면적과 비례)와 비례하게 된다.

본 고안의 고압측 1차권체(30)와 저압측 2차권체(40) 사이에는 상호유도작용(유도적으로 결합되어 있는 2개의 회로가 있고 한쪽 회로에 흐르는 전류의 세기가 변화하면 다른 회로에 쇄교하는 자력선수도 변화하므로 여기에 유도 전류가 발생하는 현상)에 의해 고압측 1차권체(30)에 흐르는 고전압 대전류가 변류비를 따라 작은 전류로 변환된다.

또한, 변환된 작은 전류는 저압측 2차권체(40)에서 연결선(도시 안됨)을 거쳐 CT단자(80)를 통해 출력된다.

본 고안의 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 스크린(Screen)구조(52)를 갖는 원통형체의 일측면이 절개되어 개방된 형태를 나타내며, 3.5 ~ 4.8(60Hz)의 유전율을 갖는 에폭시(Epoxy)수지, 구리(Cu), 은(Ag), 알루 미늄(Al)과 같은 우수한 도전성 재료의 금속재질로써 형성된다.

또한, 상기 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 전압검출소자의 정전용량 값이 5 ~ 50㎊의 측정값을 갖는다.

이러한, 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 저압측 2차권체(40)의 내부에 끼움결합되어 간단하게 설치된다.

따라서, 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 종래의 원통-메쉬(Mesh)형 전압검출소자에 비해 설치가 편리하여 고정 및 취부가 아주 용이하게 된다.

이와 같은 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 고압충전부와 소자사이의 정전용량에 의해 전압을 검출해서 선로의 활선여부 및 선로의 상태를 파악할 수 있다.

즉, 고압측 1차권체(30)와 비환형-Open형 전압검출소자(50) 사이의 정전용량을 통하여 정전유도(Electrostatic induction : 대전된 물체 가까이에 도체 또는 유전체를 놓으면 두 물체 사이의 정전용량을 통하여 도체 또는 유전체의 표면에 전하가 생기는 현상)작용으로 소자의 표면에 발생되는 전하를 검출하게 된다.

여기서, 정전용량(Electrostatic capacity)이란 콘덴서가 전하를 축적할 수 있는 능력을 나타내는 것으로, 절연되어 있는 두 도체 사이에 전위 V(V)를 인가할 때 나타나는 전하 Q(C)는 전위 V에 비례한다.

상기 정전용량은 C = Q / V 의 식으로 표현되며, 여기서 C: 정전 용량(F), V : 가한 전압(V), Q : 전압(V)에 의해서 축적된 전하(C)를 나타낸다.

특히, 본 고안의 실시예에 따른 전압검출형 변류기에 있어서, 비환형-Open형 전압검출소자(50)와 고압측 1차권체(30)사이의 정전용량은 다음의 식으로 표현된 다.

C = 2πεL / (log b/a)이며, 여기서 각 수식은{a = 1차권체(고압)의 반지름(m), b = 비환형-Open형 전압검출소자(50)의 반지름(m), L = 비환형-Open형 전압검출소자(50)의 길이(m), ε = 유전율 = 진공유전율 + 에폭시유전율}를 나타낸다.

위의 수식에서처럼 상기 정전용량은 비환형-Open형 전압검출소자(50)가 개방되더라도 값의 변화는 없으므로, 검출되는 전압의 출력값에 아무런 영향을 미치지 않는다.

따라서, 일측면이 개방된 비환형-Open형 전압검출소자(50)는 일측면의 개방된 부분만큼의 재료비를 절약하면서도 고압충전부와 소자사이의 정전용량에 의해 전압을 검출하여 선로의 활선 여부 및 선로의 상태를 파악하는 기능을 그대로 수행하게 된다.

또한, 본 고안의 비환형-Open형 전압검출소자(50)에서 검출되는 전압의 출력값은 전압검출 인출선(54)으로 연결된 전압검출단자(60)를 통하여 출력된다.

그리고, 전압 검출 단자(60)와 접지단자(70) 사이에는 계측기, 경보기, 표시등을 연결하여 검출된 전압을 나타냄으로써, 선로의 활선 여부 및 선로의 상태를 확인할 수 있게 된다.

상기한 구성을 갖는 본 고안의 전압검출형 변류기는 전압검출소자가 1차권체의 굵기에 영향을 받지 않아 일정한 출력값을 얻을 수 있다.

그리고, 본 고안의 내부에 설치되는 전압검출소자로 스크린구조의 일측면이 개방된 비환형-Open형 전압검출소자를 사용함으로써, 원통-메쉬(Mesh)형의 전압검출소자에서 일측면을 개방시킨 부분만큼의 재료비가 절약된다.

또한, 비환형-Open형 전압검출소자는 2차권체의 내주면에 설치가 편리하여 고정 및 취부가 아주 용이한 장점을 갖는다.

또한, 전압검출소자가 2차권체의 내주면에 설치되어 있어 에폭시 주입 간 전압검출소자가 유동 되어 성형완료 후 작동불량이 발생하는 것을 방지하며, 종래의 원통-메쉬(Mesh)방식의 전압검출형 변류기보다 제품의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 전압검출형 변류기의 진공 주형 공정간 에폭시 내에 발생한 기포를 완벽히 제거하여 완전한 성형이 이루어진다.

또한, 종래의 원통-메쉬(Mesh) 방식의 전압검출형 변류기에 있어서, 1차권체의 둘레에 설치된 전압검출소자에 의해 절연제인 에폭시에 더욱 증대된 힘을 가하게 됨으로써 크랙발생의 소지를 더욱 증가시켜 절연파괴가 용이하게 되는 문제점을 해소하였다.

Claims (3)

1. 에폭시수지로 충진된 본체의 상부에 설치된 한 쌍의 고압측 1차단자와, 상기 고압측 1차단자에 각각 양단부가 설치된 상태로 본체의 내부에 배치된 고압측 1차권체와, 상기 고압측 1차권체가 관통되도록 고압측 1차 권체의 둘레에 설치된 원통형의 저압측 2차권체와, 상기 본체의 외측에 설치된 전압검출단자 및 접지단자를 포함하는 전압검출형 변류기에 있어서,

   상기 저압측 2차권체의 내주면에는 측정값이 전압검출단자를 통해 출력되는 전압검출소자가 설치되되,

   상기 전압검출소자는 스크린(screen)구조로 형성된 원통형체로 이루어지며, 상기 원통형체의 일측면은 절개되어 개방된 것을 특징으로 하는 전압검출형 변류기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 전압검출소자는 전압검출소자의 정전용량 값이 5 ~ 50㎊의 측정값을 갖는 것을 특징으로 하는 전압검출형 변류기.

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