KR200442538Y1 - 송전용 폴리머피뢰기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 송전선로에 사용되는 피뢰기에 관한 것이다.

본 고안의 폴리머 피뢰기는 방압성이 뛰어나 안전성이 보장되고, 수명을 높이기 위해 절연지지 구조를 개선한 것이다.

상기 목적을 위해서 산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 소자(10)를 소정 개수로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체의 최 외측에 위치한 양측의 소자(10)의 단부에 상, 하전극 단자(20a,20b)가 각각의 스페이서(30) 및 접시스프링(40)을 개재 배치하여 보강섬유(50)를 다축 와인딩으로 다이아몬드 패턴의 방압홀(51)을 갖도록 형성하고, 상기 보강섬유(50)의 외부에 폴리머 수지에 의해 절연몸체(70)를 성형하여 구성된 폴리머 피뢰기에 있어서,

상기 소자(10)의 적층체 주위에는 봉 형상의 다수 절연로드(80)를 원주 방향으로 등간격 배치하고 보강섬유(90)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(91)을 형성하여 2차 와인딩하고 상기 폴리머 절연몸체(70)을 성형하여 구성된 것을 특징으로 한다.

송전용, 보강섬유, 2차와인딩, 절연로드, 압착링, 방압성

Description

송전용 폴리머피뢰기{POLYMER SURGE ARRESTERS FOR POWER TRANSMISSION}

도 1은 종래의 폴리머 피뢰기의 구조를 보여주는 단면도.

도 2는 본 고안의 구조를 보여주는 단면도.

도 3은 본 고안 구성요소를 분해 도시한 분해 사시도.

도 4는 도 2의 일부 발췌 확대도.

도 5는 본 고안의 측단면도.

도 6은 본 고안의 제조과정을 보여주는 단계도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10: 소자 20a: 상부전극 단자

20b: 하부전극 단자 21: 돌출환

50, 80: 보강섬유 70: 절연몸체

80: 절연로드 81: 압착링

본 고안은 송전선로에 사용되는 피뢰기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 방압성이 뛰어나 안전성이 보장되고, 수명을 높이기 위해 절연지지 구조를 개선한 송전용 폴리머 피뢰기에 관한 것이다.

일반적으로 송/배전 및 발전소, 변전소 등의 전력계통에 낙뢰(落雷) 등에 의해 이상전압, 예로서 번개서지(surge)가 발생했을 경우에 전력계통에 설비된 전력기기를 상기 이상전압으로부터 보호하기 위해 피뢰기가 설비되고 있다.

이러한 피뢰기는 정상적인 전압하에서는 절연특성을 나타내고, 이상전압이 인가되었을때는 낮은 저항 특성을 나타내는 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 소결체(燒結體)된 산화아연 소자가 사용되고 있다.
상기 산화아연 소자는 대한민국 실용신안 공고번호 제1983-850호(산화아연 피뢰기)에는 산화아연 소자에 대한 기술이 개시되고 있다.
산화아연 소자는 금속산화물인 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하여 이것에 미량의 화합물 등을 첨가시켜 혼합한 후 소정의 형상으로 성형하여 1000℃ 이상의 고온에서 소성시켜 얻고 있다.
이러한 산화아연 소자는 종래에 사용되었던 탄화규소 소자에 비하여 광범위한 전류영역에 걸쳐 인가전압이 거의 일정 값으로 유지되도록 전압대 전류특성(V-I특성)을 가지고 있다.

따라서 피뢰기에 이상전압이 발생했을 경우에는 산화아연 소자의 특성으로 방전전류가 피뢰기를 통과하여 흐르는 것에 의해 이상전압이 제한되고, 전압이 정상적으로 복귀되면 방전이 정지되어 원래의 절연상태로 복귀하는 과정을 반복하도록 되어 있다.

이러한 과정 즉, 피뢰기에 일시적인 과전압, 고장전류가 인입되면 연면섬락(沿面閃絡) 등이 일어나면서 내부 압력이 급격하게 상승되어 폭발, 비산하게 된다.

더욱이, 자기제의 애관을 절연몸체로 한 피뢰기에 있어서는 더욱 안전사고에 큰 문제점으로 지적되고 있다.

그리하여 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 절연몸체의 소재를 수지재 폴리머로 성형한 폴리머 피뢰기로서 일본 특개평 1-255437호가 개시되고 있다.

이러한 선원 기술의 폴리머 피뢰기에 대한 구성을 개략적으로 살펴보면,

산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 다수의 소자(1)를 적층하여 일정길이의 소자적층체(A)를 형성하고, 이 소자적층체의 상,하단부에 상, 하전극 단자(2a,2b), 스페이서(3) 및 접시스프링(4)를 배치 구축한 다음에, 방압성을 높이기 위해 상, 하전극 단자(2a,2b)의 일부를 포함한 전체를 보강섬유(유리섬유와 에폭시수지 혼합물: 5)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(6)을 형성하는 상태로 동시에 와인딩한 후, 이를 금형에 투입한 후 폴리머 수지에 의한 일정형태의 쉐드(갓)(8)을 갖는 폴리머 절연몸체(7)를 일체로 성형하여 구성되었다.

이러한 폴리머 피뢰기는 다축 와인딩된 보강섬유(5)에 의하여 폭발, 비산을 방지하기 위한 방압구조를 제시하고 있으며, 그 방압구조가 단순히 1차 와인딩된 보강섬유(5)에 의해 제공됨으로서, 상시에 피뢰기에 가해지는 풍력, 진동, 자중 등의 굽힘하중에 미약하고 내구성을 보장하지 못하여 수명의 단축을 가져오는 단점이 있었다.

본 고안은 종래 폴리머 피뢰기의 단점을 효과적으로 개선하여 방압특성이 우수하여 안전성이 보장되고, 수명을 장구히 할 수 있는 송전용 폴리머 피뢰기를 제공함에 있다.

즉, 본 고안은 1차 와인딩된 소자 적층체 주변으로서 다수의 절연로드를 배치하고, 이 절연로드들의 외부에 보강섬유를 2차 와인딩하여 방압홀를 갖는 절연지지물을 구축한 상태에서 절연몸체를 성형 구성함으로써 소자가 이상전압에 의한 내부 압력에 대하여 충분한 방압특성을 갖도록 하여 피뢰기의 폭발, 비산을 방지할 수 있어 안전성 및 수명을 보장하도록 한 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 송전용 폴리머 피뢰기는 산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 다수의 소자를 적층하고, 그 적층 구조의 양단부에 상, 하전극 단자와 스페이서, 접시스프링을 배치하고 보강섬유를 다축에 의해 다이아몬드 패턴으로 와인딩하여 형성하고, 상기 보강섬유의 외부에 폴리머 수지에 의해 절연몸체를 성형하여 구성된 폴리머 피뢰기에 있어서,

상기 소자의 적층체 주위에는 봉 형상의 다수 절연로드를 원주 방향으로 등간격 배치하고 보강섬유를 다축에 의해 다이아몬드 패턴으로 2차 와인딩하고 폴리머 절연몸체을 성형하여 구성된 것에 특징이 있다.

상기 절연로드는 FRP 소재로 인발성형된 봉소재이고, 이 절연로드의 양단부에 압착링을 결합하고, 이 양측 압착링을 상기 상, 하전극 단자의 돌출단턱에 걸어서 길이방향으로 각각 설치하고, 보강섬유를 2차 와인딩 구성한 것에 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 관계되는 피뢰기에 대해서, 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴본다.

도 2는 본 고안의 송전용 폴리머 피뢰기의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 3은 이러한 구성요소를 분해하여 도시한 분해 사시도 이며, 도 4는 도2의 일부 발췌 확대도로서 이들 도면을 참조하면,
산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 소자(10)를 소정 개수로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체의 최 외측에 위치한 양측의 소자(10)의 단부에 상, 하전극 단자(20a,20b)가 각각의 스페이서(30) 및 접시스프링(40)을 개재 배치하여 보강섬유(50)를 다축 와인딩으로 다이아몬드 패턴의 방압홀(51)을 갖도록 형성하고, 상기 보강섬유(50)의 외부에 폴리머 수지에 의해 절연몸체(70)를 성형하여 구성된 폴리머 피뢰기에 있어서,

상기 소자(10)의 적층체 주위에는 봉 형상의 다수 절연로드(80)를 원주 방향으로 등간격 배치하고 보강섬유(90)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(91)을 형성하여 2차 와인딩하고 상기 폴리머 절연몸체(70)을 성형하여 구성된다.

삭제

상기 각 절연로드(80)는 FRP 소재로 인발성형된 봉소재로서, 단부가 상기 양측의 상, 하전극 단자(20a,20b)에 각각 고정된다.

이러한 절연로드(80)의 고정은 양 단부에 압착링(81)을 결합하고, 이 압착링의 단부면이 상기 상,하전극 단자(20a,20b)의 중앙부분에 돌출 성형된 돌출환(21)에서 단턱결합으로 고정된다.

이러한 절연로드(80)은 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에서는 4개로 되어 있으나 6개, 8개, 10개의 구축도 가능하다.

그리고 이렇게 고정된 상기 절연로드(80)들의 외부에는 보강섬유(90)를 다이아몬드 패턴으로 와인딩하고, 소자 적층체와 절연로드(80) 들의 주위에 상기 폴리머 수지의 절연몸체(70)로 성형하여 구성된다.

이러한 본 고안은 도 6에 도시된 바와 같이, 산화아연을 주성분으로 하는 다수의 소자(10)를 적층하여 일정길이의 소자적층체를 형성하고, 이 소자적층체의 상,하단부에 상, 하전극 단자(20a,20b), 스페이서(30) 및 접시스프링(40)를 배치하여 가압디바이스(D)를 이용하여 상기 상, 하전극단자(20a,20b)를 양측에서 내측으로 가압하여 밀착한다.

이러한 상태에서 방압성을 높이기 위해 상, 하전극 단자(20a,20b)의 일부를 포함한 전체를 보강섬유(50)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(51)을 형성하는 상태로 동시에 와인딩하여 성형하는 종래 공정을 취한다.

본 고안의 특징은 이렇게 성형된 보강섬유의 주위에 2차적인 절연지지물을 구축하고 금형에 투입하여 절연몸체(70)을 성형하여 구성한 것이다.

즉, 상기 소자(10)의 적층체 주위에는 봉 형상의 다수 절연로드(80)를 원주 방향으로 등간격 배치한다.

다시 말하여 상기 절연로드(80)는 양 단부에 압착링(81)을 결합하고, 이 압착링의 단부면이 상기 상,하전극 단자(20a,20b)의 중앙부분에 돌출 성형된 돌출환(21)에서 단턱결합에 의해 원주방향을 등간격 배치 고정된다.

이러한 상태에서 다시 보강섬유(90)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(91)을 형성하여 2차 와인딩하고 상기 폴리머 절연몸체(70)을 성형하여 본 고안의 폴리머 피뢰기를 제조하게 된다.

이러한 본 고안은 방압시에 내부의 산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 소자(10)의 파편 등이 1차 와인딩된 보강섬유(50)에 의해 차단되나, 그 한계점의 이상이 될 경우에는 다수의 절연로드(80)과 그 주위에 와인딩된 보강섬유(90)에 의해 차단된다.

특히, 본 고안의 절연로드(80)는 피뢰기 내부의 절연 지지강도를 향상시킬 수 있고, 피뢰기의 길이방향 신장을 억제하여 변형차단에 의한 수명을 장구히 할 수 있다.

이상과 같은 본 고안에 의하면, 기존의 폴리머 피뢰기의 절연 지지강도를 높여 수명을 보장하고, 특히 피뢰기의 내부에 1차 구축된 구성부재에 절연로드와 2차 와인딩 보강섬유를 구축함으로 방압시에 소자의 파편이 외부로 폭발, 비산하지 않도록 함으로서 안전성에 의한 제품 신뢰도를 높이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 산화아연을 주성분으로 하는 소결체로 된 소자(10)를 소정 개수로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체의 최 외측에 위치한 양측의 소자(10)의 단부에 상, 하전극 단자(20a,20b)가 각각의 스페이서(30) 및 접시스프링(40)을 개재 배치하여 보강섬유(50)를 다축 와인딩으로 다이아몬드 패턴의 방압홀(51)을 갖도록 형성하고, 상기 보강섬유(50)의 외부에 폴리머 수지에 의해 절연몸체(70)를 성형하여 구성된 폴리머 피뢰기에 있어서,

   상기 소자(10)의 적층체 주위에는 봉 형상의 다수 절연로드(80)를 원주 방향으로 등간격 배치하고 보강섬유(90)를 다축에 의해 다이아몬드 패턴의 방압홀(91)을 형성하여 2차 와인딩하고 상기 폴리머 절연몸체(70)을 성형하여 구성된 것을 특징으로 하는 송전용 폴리머 피뢰기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 절연로드(80)는 양 단부에 압착링(81)을 결합하고, 이 압착링의 단부면이 상기 상,하전극 단자(20a,20b)의 중앙부분에 돌출 성형된 돌출환(21)에서 단턱결합으로 고정된 것을 특징으로 하는 송전용 폴리머 피뢰기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 각 절연로드(80)는 FRP 소재로 인발성형된 봉소재인 것을 특징으로 하 는 송전용 폴리머 피뢰기.

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