KR200472373Y1 - 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼상 도체에 있어서 상부에 배치되는 도체는 양측부가 직선형으로 형성되고 중앙부는 외측으로 만곡을 이루도록 형성되며, 외함에 있어서 양측부의 종단면 직경이 중앙부의 종단면 직경보다 작게 형성되어 전체적으로 컴팩트하게 형성되면서도 절연성능의 확보가 이루어지는 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조에 관한 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조는 외함 및 상기 외함 내부에 삽입 설치되는 삼상 도체, 상기 외함의 양측에 결합되며 상기 삼상 도체를 고정하는 스페이서로 이루어지는 가스절연개폐장치의 모선에 있어서, 상기 삼상 도체는 역삼각형의 형태로 배치되고 이 중에서 하단에 위치하는 도체는 직관 형상으로 형성되고, 중간부에 상방으로 인출부가 형성되며, 상기 삼상 도체 중에서 역삼각형 형태의 상단에 위치하는 2개의 도체는 양측부가 직관 형상으로 형성되고, 중앙부는 각기 외측으로 만곡 형성될 수 있다.

Description

가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조{BUS STRUCTURE OF COMMON THREE-POLE GIS}
본 고안은 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼상 도체에 있어서 상부에 배치되는 도체는 양측부가 직선형으로 형성되고 중앙부는 외측으로 만곡을 이루도록 형성되며, 외함에 있어서 양측부의 종단면 직경이 중앙부의 종단면 직경보다 작게 형성되어 전체적으로 컴팩트하게 형성되면서도 절연성능의 확보가 이루어지는 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조에 관한 것이다.
가스절연개폐장치(Gas Insulated Swichgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 정상적인 전류상태에서 인위적으로 회로를 개폐할 때 또는 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다. 이러한 가스절연개폐장치(GIS)는 일반적으로 고압전원으로부터 수전하는 부싱(Bushing Unit), 선로 DS/ES (Disconnector Switch / Earthing Switch), 가스회로차단기(Gas Circuit Breaker), 모선 DS/ES (Disconnector Switch / Earthing Switch), 가동부, 제어부 등으로 구성되어 있다.
가스절연개폐장치(GIS)는 차지하는 공간이 넓으므로 각 구성요소를 컴팩트하게 배치하면서도 필요한 성능을 발휘하고 조건에 적합하도록 하는 것이 설계상 주요 관점 중의 하나다.
이러한 관점에서 볼 때, 가스절연개폐장치(GIS)의 모선은 절연성능의 확보라는 조건과 컴팩트한 구성이라는 배치되는 설계조건을 만족시킬 필요가 있다.
특히, 삼상 분리형 모선(a three phase sepatared bus)에서와 달리 삼상 일괄형 모선(a three phase integrated bus)에서는 삼상 도체가 하나의 외함 내에 공존하므로 절연성능의 확보와 컴팩트한 구성은 보다 주요한 설계요소가 된다.
이러한 모선의 기본적인 유형으로 도 1에 평행형 모선이 도시되어 있고, 도 2에 직관형 모선이 도시되어 있다. 도 1을 살펴보면 삼상일괄형 모선 구조가 나타나 있는데, 원통형으로 형성된 외함(1)의 양측부에 스페이서(5)가 결합되고 스페이서(5)에는 역삼각형의 각 꼭짓점 위치에 삼상 도체(2,3,4)가 각각 배치되어 고정 설치된다. 삼상 도체(2,3,4)는 양측부가 절곡 형성되어 중간부는 서로 평행하게 배치되도록 형성되고 각각 일부에 상측으로 연장되어 인출부가 형성된다. 여기서 각 도체 사이 및 도체와 외함 사이에 필요한 최소 절연거리를 만족하기 위하여 외함은 상당히 커질 수 밖에 없다.
한편, 도 2에 도시된 직관형을 살펴보면 원통형으로 이루어진 외함(1') 내에 삼상 도체(2',3',4')가 직관으로 형성되고 역삼각형 형태로 병렬 배치되어 있다. 이 경우 제2상 도체(3') 및 제3상 도체(4')는 중앙부에서 제1상 도체(2')의 인출부와 직교하게 되고 이들의 절연거리 확보를 위해 각 상은 충분한 거리를 두고 배치되어야 하며 양측부에 이르기까지 많은 공간이 낭비되고 있음을 알 수 있다.
위와 같은 직관형 도체와 원통형 외함으로 구성된 선행기술의 예로 미국특허 제6,509,522호 Three Phase Integrated Gas Insulated Bus를 들 수 있다. 이 발명은 각 상의 출구측이 수직방향과 수평방향으로 분기되어 2개씩으로 이루어진 모선구조를 제공하고 있으나, 기본적으로 삼상 도체는 직관형으로 이루어져 삼각 병렬로 배치되고 원통형의 외함으로 설계되어 있다.
한편, 대한민국 특허 제1999-023397A호에 공개된 가스절연모선 및 가스절연개폐장치를 참조하면, 모선의 컴팩트한 구성을 위하여 삼상도체의 형상을 원주방향으로 돌아가며 볼록하게 하였다. 그러나, 형상의 제작이 어렵고 외함의 형태도 원통형 그대로여서 실질적으로 컴팩트한 배치 효과가 크지 않다.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 모선의 경로에 있어서 양측부는 직선형으로 형성되고 중앙부는 만곡을 이루며, 탱크의 형상에 있어서 양측부의 직경이 중앙부의 직경보다 작게 형성되어 전체적으로 컴팩트하게 형성되면서도 절연성능의 확보가 이루어지는 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조를 제공하는 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조는 외함 및 상기 외함 내부에 삽입 설치되는 삼상 도체, 상기 외함의 양측에 결합되며 상기 삼상 도체를 고정하는 스페이서로 이루어지는 가스절연개폐장치의 모선에 있어서, 상기 삼상 도체는 역삼각형의 형태로 배치되고 이 중에서 하단에 위치하는 도체는 직관 형상으로 형성되고, 중간부에 상방으로 인출부가 형성되며, 상기 삼상 도체 중에서 역삼각형 형태의 상단에 위치하는 2개의 도체는 양측부가 직관 형상으로 형성되고, 중앙부는 각기 외측으로 만곡 형성될 수 있다.
여기서, 상기 외함은 원통형으로 이루어지되 좌측부 및 우측부의 종단면 직경이 중앙부의 종단면 직경보다 작게 형성될 수 있다.
한편, 상기 중앙부는 횡단면이 원형 또는 타원형으로 형성되며 원통형의 몸체로부터 외측으로 볼록하게 만곡지도록 형성될 수 있다.
본 고안의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조에 의하면 모선의 경로에 있어서 양측부는 직선형으로 형성되고 중앙부는 만곡을 이루며, 탱크의 형상에 있어서 양측부의 직경이 중앙부의 직경보다 작게 형성되어 전체적으로 컴팩트하게 형성되는 효과가 있다.
모선이 컴팩트하게 형성되면서도 모선에 요구되는 절연성능은 확보된다.
도 1은 종래기술에 따른 평행형 모선 구조의 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 직관형 모선 구조의 사시도이다.
도 3는 본 고안의 일 실시 예에 따른 모선 구조의 사시도이다.
도 4은 도 2의 평면도이다.
도 5는 도 2의 정면도이다.
도 6는 도 2의 측면도이다.
도 7은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 모선 구조의 사시도이다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조는 크게 외함(10)과 상기 외함(10) 내부에 삽입되는 삼상 도체(30,40,50), 상기 삼상 도체(30,40,50)를 설치하기 위한 스페이서로 이루어진다.
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 모선 구조의 사시도이고, 도 4는 도 2의 평면도, 도 5는 도 2의 정면도, 도 6은 도 2의 측면도이다. 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조를 설명하기로 한다.
외함(10)은 전체적으로 원통형의 몸체로 이루어져 있고, 재질은 스테인리스 스틸 등 내식성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
몸체의 중앙부(12)는 횡단면이 원이나 타원의 형상으로 원통형의 몸체로부터 바깥쪽으로 볼록하게 만곡진 형태로 형성된다. 몸체의 중앙부(12) 횡단면이 타원형이더라도 몸체의 중앙부(12) 종단면은 원형으로 형성될 수 있다.
몸체의 좌측부(11) 및 우측부(13)는 몸체의 중앙부(12)로부터 구분되어 종단면의 직경이 보다 작게 형성된다. 이 때, 좌측부(11) 및 우측부(13)의 중심선은 중앙부(12)의 중심선과 일치하게 형성되는 것이 바람직하다.
몸체의 좌측부(11), 우측부(13) 및 중앙부(12)에는 각각 상단에 출구가 생성되도록 출구관(14,15,16)이 상방으로 연장 형성되어 있다. 몸체의 좌측부(11), 우측부(13)가 중앙부(12)로부터 구분되는 부위 및 출구관(14,15,16)이 몸체에 연결되는 부위는 매끄럽게 연결되도록 한다. 연결 부위가 밀폐성을 유지하도록 용접결합되거나 나사결합 후 실링처리하는 것이 바람직하다. 물론, 몸체의 좌측부(11), 우측부(13) 및 중앙부(12)가 일체로 형성될 수도 있다.
외함(10)의 양측면에는 도시하지는 않았지만 플랜지 형태의 스페이서가 결합된다.
삼상 도체(30,40,50)는 측면에서 보았을 때 역삼각형의 꼭짓점부에 각각 배치되는데, 설명의 편의상 하방에 위치하는 것을 제1상 도체(30)라고 하고 시계방향으로 순서대로 제2상 도체(40) 및 제3상 도체(40)라고 하기로 한다.
제1상 도체(30)는 기본적으로 누운 'T'자형으로 형성된다. 제1상 도체(30)의 양측부(31,33)는 외함(10)의 측면부에 결합되는 스페이서에 의해서 고정되고, 경우에 따라서는 외함 내부에 형성되는 서포터(지지부)에 의해 지지될 수 있다.
제1상 도체(30)의 인출부(35)는 상방으로 연장되어 외함(10)의 출구관(14)을 통하여 외부로 연결된다. 제1상 도체(30)의 인출부(35)는 제1상 도체(30)의 중간부(32)에서 직상방으로 연장 형성된다.
제2상 도체(40)는 제1상 도체(30)와 기본적으로는 동일하게 형성되지만, 중간부(42)가 외측으로 만곡 형성되어 제1상 도체(30)의 인출부(35)와의 간섭을 피하게 된다. 이 때, 제2상 도체(40)의 중간부(42)와 제1상 도체(30)의 인출부(35)와의 거리는 절연성능을 발휘하기 위하여 필요한 최소한의 규격을 만족하도록 설계되어야 함은 물론이다.
제2상 도체(40)의 인출부(45)는 좌측부(41)에 형성된다. 제2상 도체(40)의 인출부(45)는 출구관(14)의 중심선을 향하여 연장되고 절곡되어 다시 직상방으로 연장된다.
제3상 도체(40)는 제2상 도체(40)와 대칭적으로 형성된다.
제3상 도체(40)의 중간부(52)가 외측으로 만곡 형성되고 제1상 도체(30)의 인출부(35)와 충분한 절연거리를 유지하도록 설계됨은 전술한 바와 같다.
제3상 도체(50)의 인출부(55)는 우측부(53)에 형성되고, 외함(10)의 출구관(16)의 중심선을 향하여 연장되고 절곡되어 다시 직상방으로 연장된다.
위와 같은 본 고안의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조를 대상으로 절연성능을 살펴보기 위해 전계해석한 결과는 아래와 같다. 여기서 A는 도 1에 도시된 종래기술에 따른 평행형 모선 구조에 대한 결과이고, B는 도 2에 도시된 종래기술에 따른 직관형 모선 구조에 대한 결과값이며, C는 본 실시 예에 따른 모선 구조에 대한 결과값이다. 본 실시 예는 두가지 사양에 대하여 전계해석을 수행하였다.
구분 A B C
스페이서 외경(mm) 765 700 650 700
외함 내경(mm) 620 570 496/650 546/665
대지간 최소거리(mm) 107.7 110 107 128
상간 최소거리(mm) 92.5 68 96 102.5
대지간 E-field (V/m) 22215 21530 22787 20897
상간 E-field (V/m) 19110 23662 20500 17786
전계해석 결과값을 분석해 볼 때, 본 실시 예에 따른 모선 구조는 종래기술에 대비하여 대지간 최소거리나 상간 최소거리를 보다 길게 형성하면서도 외함은 보다 컴팩트하게 구성할 수 있고 절연성능은 비슷하거나 더 우수하게 나타나고 있다.
본 고안의 다른 실시 예를 살펴보기로 한다.
도 7을 참조하면 이 실시 예는 전술한 실시 예와 대부분 동일하게 형성되지만, 외함(10)의 중간부(12)가 이에 연결되는 좌측부(11) 및 우측부(13)와 마찬가지로 원통형으로 형성되어 단차를 형성하고 있다. 중간부(12)가 좌측부(11) 및 우측부(13)에 연결되는 부위는 밀폐성을 위하여 나사결합되거나 용접결합 될 수 있다. 이와 같은 단순한 구조는 전술한 실시예와 결과값의 측면에서는 큰 차이를 나타내지 않으면서도 제작을 보다 용이하게 한다.
비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10 외함 11 좌측부
12 중앙부 13 우측부
30 제1상 도체 31,41,51 좌측부
32,42,52 중간부 33,43,53 우측부
35,45,55 인출부 40 제2상 도체
50 제3상 도체

Claims (3)

  1. 외함 및 상기 외함 내부에 삽입 설치되는 삼상 도체, 상기 외함의 양측에 결합되며 상기 삼상 도체를 고정하는 스페이서로 이루어지는 가스절연개폐장치의 모선에 있어서,
    상기 삼상 도체는 역삼각형의 형태로 배치되고 이 중에서 하단에 위치하는 도체는 직관 형상으로 형성되고, 중간부에 상방으로 인출부가 형성되며,
    상기 삼상 도체 중에서 역삼각형 형태의 상단에 위치하는 2개의 도체는 양측부가 직관 형상으로 형성되고, 중앙부는 각기 외측으로 만곡 형성되며,
    상기 외함은 원통형으로 이루어지되 좌측부 및 우측부의 종단면 직경이 중앙부의 종단면 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙부는 횡단면이 원형 또는 타원형으로 형성되며 원통형의 몸체로부터 외측으로 볼록하게 만곡지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치 삼상일괄형 모선 구조.
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