KR200490476Y1 - 가스절연 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스절연 개폐장치의 스페이서에 관한 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치는 플랜지가 형성되는 외함; 및 판상으로 형성되고, 볼록한 중심부와 평평한 외곽부를 갖고, 상기 외곽부가 상기 플랜지에 체결부재에 의해 결합되는 스페이서;를 포함하고, 상기 외함에는 절연 매질이 충전되고, 상기 외곽부에는 원주 방향을 따라 전계완화용 부재가 삽입 설치되되, 상기 스페이서의 중심축선을 기준으로 상기 체결부재의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스절연 개폐장치{Gas Insulated Switchgear}

본 고안은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스절연 개폐장치의 스페이서에 관한 것이다.

일반적으로 가스 차단기(Gas Circuit Breaker) 혹은 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear)는 전기계통의 전원측과 부하측간의 회로 사이에 설치되어 회로상에 지락이나 단락 등 이상전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서 주로 초고압(High Voltage)용으로 사용된다. 따라서, 가스 차단기는 정상상태에서는 정격전류와 정격전압을 운전할 수 있는 통전성능과 절연성능이 유지되어야 하며, 이상상태에서는 사고전류를 차단할 수 있는 차단성능을 확보해야 한다.

이러한 가스절연개폐장치(GIS)는 일반적으로 고압전원으로부터 수전하는 부싱(Bushing Unit), 회로차단기(Circuit Breaker, CB), 단로기(Disconnector Switch, DS), 접지스위치(Earth Switch, ES), 가동부, 제어부 등으로 구성되어 있다.

도 1에 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도가 도시되어 있다. 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치는 외함(tank)(1) 내부에 차단기실(2) 제1 단로기/접지개폐기실(DS1/ES1)(3), 제2 단로기실(DS2)(4), 제1 모선실(5) 제2 모선실(6) 등이 마련된다. 각 실은 외함(1) 내부가 구획되어, 즉 벽(플랜지)이 형성되어 마련될 수 있다. 여기서, 각 벽 또는 플랜지에 형성된 홀은 스페이서(7)에 의해 밀폐되고 절연된다.

도 2에는 도 1에서 스페이서가 설치된 부분의 상세도가 도시되어 있다. 스페이서(7)는 외함(1)의 플랜지(8)에 결합되고, 스페이서(7) 중심부에는 스페이서 도체(9)가 관통 삽입된다. 여기서, 스페이서(7)는 플랜지(8)에 볼트(10)에 의해 체결된다. 한편, 스페이서(7)와 플랜지(8) 사이에는 밀봉력을 우수하게 하기 위하여, 오링(o-ring)(11)이 삽입된다.

스페이서(7)는 스페이서 도체(9)를 통해 흐르는 전류의 통전능력 손실을 최소한으로 하여야 하며, 전류반발력을 견딜 수 있도록 단단한 구조로 형성되어야 한다. 또한 각 구획별로 기밀을 유지함으로써 유지보수를 안전하고 용이하게 할 수 있어야 한다.

그런데, 종래기술에 따른 스페이서 결합 구조에 있어서 에폭시 등 절연재료로 형성된 스페이서(7)의 결합면, 플랜지(8), 공기(dry air)(11)가 맞닿은 부분인 소위 3중점(A) 부분에는 최대 전계가 집중된다. 따라서 스페이서 도체(9)에 인가된 전압으로부터 발생되는 코로나(corona)가 에폭시 연면을 따라 전계가 가장 취약한 3중점(A)으로 성장 및 진전할 수 있다.

또한, 이러한 취약점은 볼트(10)가 결합된 부분에도 발생한다.

즉, 스페이서의 외곽부에는 3중점과 볼트 사이에 전계 취약지점이 존재하므로 이에 대한 대책이 필요하다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 스페이서의 외곽부의 3중점 및 볼트 결합부분의 절연성능이 향상되는 가스절연 개폐장치의 스페이서를 제공하는 것이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치는 플랜지가 형성되는 외함; 및 판상으로 형성되고, 볼록한 중심부와 평평한 외곽부를 갖고, 상기 외곽부가 상기 플랜지에 체결부재에 의해 결합되는 스페이서;를 포함하고, 상기 외함에는 절연 매질이 충전되고, 상기 외곽부에는 원주 방향을 따라 전계완화용 부재가 삽입 설치되되, 상기 스페이서의 중심축선을 기준으로 상기 체결부재의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전계완화용 부재는 상기 스페이서의 중심축선을 기준으로 상기 플랜지, 스페이서, 절연 매질이 맞닿는 삼중점의 위치와 동일한 거리 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전계완화용 부재는 상기 플랜지의 말단부와 동일한 높이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전계완화용 부재는 상기 외곽부의 두께를 기준으로 중간 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 삼중점으로부터 전계완화용 부재에 이르는 거리는 상기 삼중점으로부터 체결부재에 이르는 거리보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전계완화용 부재는 환형부와 상기 환형부의 외측으로 톱니바퀴처럼 연장 형성되는 연장부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환형부와 연장부는 동일한 재질로 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 연장부는 인접한 상기 체결부재의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 스페이서에 의하면 스페이서 외곽부의 절연 성능이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다.
도 2는 도 1에서 스페이서 결합 부분의 상세도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다.
도 4는 도 3에서 스페이서 결합 부분의 상세도이다.
도 5는 도 3에 적용된 스페이서의 평면도이다.
도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 스페이서의 평면도이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 내부 구조도이다. 도 4는 도 3에서 스페이서 결합 부분의 상세도, 도 5는 도 3에 적용된 스페이서의 평면도이다. 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치의 스페이서에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치는 플랜지(21)가 형성되는 외함(20); 및 판상으로 형성되고, 볼록한 중심부(41)와 평평한 외곽부(42)를 갖고, 상기 외곽부(42)가 상기 플랜지(21)에 체결부재(65)에 의해 결합되는 스페이서(40);를 포함하고, 상기 외함(20)에는 절연 매질이 충전되고, 상기 외곽부(42)에는 원주 방향을 따라 전계완화용 부재(70)가 삽입 설치되되, 상기 스페이서(40)의 중심축선(C)을 기준으로 상기 체결부재(65)의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따른 가스개폐절연장치는 복수 개의 유닛(실, 구획)(unit, room, division)으로 구성될 수 있다. 이러한 유닛에는 차단기 유닛(CB Unit)과 단로기/접지스위치 유닛(DS/ES Unit)을 포함한다.

가스절연 개폐장치는 외함(tank)(20) 내부에 차단기실(22), 제1 단로기/접지개폐기실(DS1/ES1)(23), 제2 단로기실(DS2)(24), 제1 모선실(25), 제2 모선실(26)등이 마련된다. 여기서, 각 유닛(실)은 중앙부에 홀이 형성된 벽(wall, flange)에 의해 구획될 수 있다. 여기서, 각 플랜지(21)에 형성된 홀은 스페이서(40)에 의해 밀폐되고 절연된다.

제1 단로기/접지개폐기실(23)에는 단로기 고정부(27) 또는 접지개폐기 고정부(28)에 연결될 수 있는 단로기/접지개폐기 가동부(29) 및 이를 지지하는 가동부 도체(30)가 구비된다. 차단기실(22)에는 차단기(31)가 마련된다.

이때, 상기 외함(20) 내부에는 절연 매질이 충전된다. 절연 매질은 종래에는 SF6등이 사용되었으나, 최근에는 친환경 물질이 적용된다. 이러한 친환경 매질로 순도가 높은 건조공기(dry air)가 사용될 수 있다.

각 구획 사이에 스페이서(40)가 마련된다. 스페이서(40)는 외함(20) 내부에 각 구획을 형성하도록 마련되는 플랜지(21)에 결합된다. 스페이서(40)는 절연성을 좋게 하기 위하여 일반적으로 에폭시 재질로 제작된다.

스페이서(40)는 볼록하게 형성되는 중심부(41)와 평평하게 형성되는 외곽부(42)로 구성될 수 있다. 즉, 스페이서(40)는 중심부(41)가 볼록하게 돌출되는 판상으로 형성된다. 스페이서(40)는 평면도 상에서 볼때, 원형 또는 타원형 등으로 형성될 수 있다. 도 5에는 이해를 단순히 하기 위하여 원형으로 형성된 스페이서를 예시하였으나, 3상 도체가 일렬로 배치되는 경우에는 타원에 가까운 형상으로 형성될 수 있다.

중심부(41)에는 관통홀(43)이 형성되어 연결도체(50)가 관통 삽입된다. 이때, 결합력을 증진시키기 위하여 관통홀(43)과 연결도체(50)의 일부분에는 나사산 형태의 요철부가 형성될 수 있다. 연결도체(50)는 일단은 가동부 도체(30)에 연결되고, 타단은 차단기(31)로 연결되는 접속도체(32)에 연결된다.

스페이서(40)에는 플랜지(21)와 결합되는 부분의 일부에 밀봉부재(sealing member)(55)가 결합된다. 이러한 밀봉부재로 오링(o-ring)이 적용될 수 있다. 스페이서(40)와 플랜지(21) 사이에 오링 등의 밀봉부재(55)가 결합되어 밀봉성이 강화된다.

외곽부(42)에는 체결부(60)가 마련된다. 체결부(60)는 체결부재(65)를 지지할 수 있는 강도를 갖는 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 체결부(60)는 체결부재(65)를 체결할 수 있는 관통홀이 형성되는 체결용 부싱으로 구성될 수 있다. 체결부(60)에 체결부재(65)가 관통 삽입된다.

스페이서(40)에는 전계 완화를 위해 환상의 전계완화용 부재가 삽입된다. 이러한 전계 완화용 부재를 쉴드 링(shield ring)이라고도 한다. 쉴드 링(70)은 플랜지(21)와 스페이서(40)와 충전된 건조 공기(B)가 맞닿는 소위 3중점(T) 부분과 체결부재(65)체결 부분 사이의 전계 완화를 위해 마련된다.

쉴드 링(70)은 환형(ring type)의 금속 부재이다. 즉, 쉴드 링(70)은 코로나 방전 등에 의해 형성되는 전기를 흡수할 수 있도록, 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 높은 금속 재질로 구성될 수 있다.

스페이서(40)는 외함(20)의 플랜지(21) 부분에 결합된다. 스페이서(40)의 외곽부(42)가 외함(20)의 플랜지(21) 부분에 결합된다. 스페이서(40)는 체결부재에 의해 플랜지(21)에 결합된다. 체결부재(65)는 볼트로 구성될 수 있다. 플랜지(21)와 스페이서(40)와 절연을 위해 충전된 건조 공기(B)가 맞닿는 3중점(T)에서 발생하는 방전 전기가 체결부재(65) 부분으로 흘러 절연 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위해, 쉴드 링(70)이 마련된다.

쉴드 링(70)은 스페이서(40)의 중심축선(C)을 기준으로 삼중점(T)의 위치와 동일한 거리(도 4에서는 삼중점과 같은 높이)에 배치되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 쉴드 링(70)은 플랜지(21)의 말단부와 동일한 높이에 위치한다. 삼중점(T)은 연결도체(50)와 체결부재(65) 사이에 형성되는 것이 일반적이므로, 연결도체(50), 쉴드 링(70), 체결부재(65)의 순으로 배치된다. 즉, 스페이서(40)의 중심으로부터 외곽 방향을 따라 연결도체(50), 쉴드 링(70), 체결부재(65)의 순으로 배치된다.

쉴드 링(70)은 외곽부(42)에 삽입 설치된다. 쉴드 링(70)은 연결도체(50)에 인접한 중심부(41)보다는 연결도체(50)와 소정 거리로 떨어져 있는 평평한 외곽부(42)에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 쉴드 링(70)은 외곽부(42)의 두께의 중간 부분에 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 체결부재(65) 또는 체결부(60)의 양단부에 이어지는 2개의 선이 이등분선이 되도록 하는 지점에 놓임으로써 전계 완화 효과를 최대한 상승시킬 수 있다.

여기서, 삼중점(T)으로부터 쉴드 링(70)에 이르는 거리(L1)는 삼중점(T)으로부터 체결부재(65)에 이르는 거리(L2)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연결도체(50)나 삼중점(T) 부근에서 발생하는 방전 전류는 체결부재(65)로 흐르기보다 쉴드 링(70)으로 흐르게 되므로 전계가 완화되어 절연 파괴 현상이 감소한다.

도 5에는 본 고안의 일 실시예에 따른 가스절연 개폐장치에 적용되는 스페이서의 평면도가 도시되어 있다. 스페이서(40)의 중심에 연결도체(50)가 삽입될 수 있는 관통홀(43)이 형성되고, 외곽부(42)에는 쉴드 링(70)이 삽입 설치된 것이 나타나 있다. 한편 체결부(60) 또는 체결부재(65) 중에서 어느 하나 이상에는 접지선(75)이 연결된다. 접지선(75)은 쉴드 링(70)으로부터 체결부(60) 또는 체결부재(65)에 연결된다. 이에 따라, 정상상태에서 쉴드 링(70)에 형성된 방전 전류 등은 체결부재(65)를 통해 외함(20)으로 빠져나가므로 쉴드 링(70)은 영전위(0 電位)를 유지하게 된다.

도 6에 본 고안의 다른 실시예에 따른 스페이서가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 쉴드 링(170)의 형태가 이전 실시예와 다르게 형성된다. 쉴드 링(170)은 환형부(171)와 상기 환형부(171)의 외측으로 톱니바퀴처럼 연장되는 연장부(172)로 구성된다. 여기서, 환형부(171)와 연장부(172)는 동일한 재질로 형성되고, 일체로 형성된다.

또한, 환형부(171)는 이전 실시예의 쉴드 링(70)과 동일하게 형성될 수 있다. 연장부(172)는 인접한 체결부(60) 또는 체결부재(65)의 사이에 배치되도록 설치될 수 있다. 바람직하게는, 연장부(172)는 인접한 체결부(60) 또는 체결부재(65)의 사이의 중심선 상에 배치된다.

상기 연장부(172)에 의해 연결도체(50)나 삼중점(T) 부근에서 발생하는 방전 전류는 체결부재(65)보다 쉴드 링(170)으로 보다 잘 흐르게 되므로 전계가 더욱 완화되어 절연 파괴 현상이 감소한다. 이전 실시예보다 방전 전류의 커버 면적이 증진된다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 고안을 구현하는 실시예들로서, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 외함 21 플랜지
22 차단기실 23 단로기/접지개폐기실
27 단로기 고정부 28 접지개폐기 고정부
29 단로기/접지개폐기 가동부 30 가동부 도체
31 차단기 32 접속도체
40 스페이서 41 중심부
42 외곽부 43 관통홀
50 연결도체 55 밀봉부재
60 체결부 65 체결부재
70 전계완화용 부재(쉴드 링) 75 접지선
171 환형부 172 연장부

Claims (8)

1. 플랜지가 형성되는 외함; 및
   판상으로 형성되고, 볼록한 중심부와 평평한 외곽부를 갖고, 상기 외곽부가 상기 플랜지에 체결부재에 의해 결합되는 스페이서;를 포함하고,
   상기 외함에는 절연 매질이 충전되고,
   상기 외곽부에는 원주 방향을 따라 전계완화용 부재가 삽입 설치되되, 상기 스페이서의 중심축선을 기준으로 상기 체결부재의 내측에 설치되고,
   상기 전계완화용 부재는 상기 스페이서의 중심축선을 기준으로 상기 플랜지, 스페이서, 절연 매질이 맞닿는 삼중점의 위치와 동일한 거리 상에 배치되고,
   상기 전계완화용 부재는 상기 플랜지의 말단부와 동일한 높이에 위치하고,
   상기 전계완화용 부재는 상기 외곽부의 두께를 기준으로 중간 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 삼중점으로부터 전계완화용 부재에 이르는 거리는 상기 삼중점으로부터 체결부재에 이르는 거리보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전계완화용 부재는 환형부와 상기 환형부의 외측으로 톱니바퀴처럼 연장 형성되는 연장부로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 환형부와 연장부는 동일한 재질로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 연장부는 인접한 상기 체결부재의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.

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