KR20080005632U

KR20080005632U - 퓨즈내장형 계기용 변압기

Info

Publication number: KR20080005632U
Application number: KR2020070008320U
Authority: KR
Inventors: 구자열
Original assignee: 영화산업전기 주식회사
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-26
Also published as: KR200443114Y1

Abstract

본 발명은 퓨즈내장형 계기용 변압기에 관한 것으로, 이 퓨즈내장형 계기용변압기는 내부공간이 구비된 본체와; 본체의 일측면에 형성되어 외부로부터 공급되는 전류를 변압기 내부로 전달하는 입력단자부와; 입력단자부에 연결되어 외부로부터 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지하는 퓨즈와; 퓨즈와 연결되어 상기 퓨즈를 지난 전류를 전달하는 절연접속부와; 절연접속부를 통해 전류가 공급되어 높은 전압을 낮은 전압으로 변환시키며, 표면에 카본테이프이 부착된 1차권선 및 철심과 2차권선으로 이루어진 변압부와; 입력단자부 및 절연접속부 주위에 형성되어 전계의 집중을 완화시키기 위한 쉴드와; 퓨즈를 감싸도록 형성되어 부분방전이 발생하지 않도록 하며, 스크린(Screen)구조로 된 중공의 원통형체로 된 퓨즈쉴드(fuse shield)를 포함하여 구성된다.

이러한 퓨즈내장형 계기용 변압기는 변압기 내에 부분방전이 발생하는 것을 현저하게 감소시켜 절연파괴를 방지함으로써 제품의 수명이 크게 연장된다.

인입동봉, 접속자, 실리콘부싱, 퓨즈쉴드

Description

퓨즈내장형 계기용 변압기{fused potential transformer for metering}

도 1은 종래 퓨즈내장형 계기용 변압기의 사시도,

도 2는 종래 퓨즈내장형 계기용 변압기의 내부 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 사시도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 요부사시도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드의 사시도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 성능시험 측정결과를 나타낸 도표이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 본체, 12 : 지지플레이트,

20 : 입력단자부, 22 : 인입동봉,

24 : 입력단자측 쉴드(shield), 30 : 절연접속부,

32 : 실리콘부싱, 34 : 절연접속측 쉴드,

36 : 접속자, 38 : 캡(cap),

40 : 퓨즈(fuse), 50 : 변압부,

52 : 1차권선, 54 : 2차권선,

56 : 철심, 60 : 퓨즈쉴드(fuse shield),

63 : 개구부, 66 : 중공,

70 : 카본테이프, 100 : 퓨즈쉴드 미장착,

200 : 퓨즈쉴드 장착, 300 : 정격전압 24㎸시 부분방전량,

400 : 출력전압 16.7㎸시 부분방전량

본 고안은 퓨즈내장형 계기용 변압기에 관한 것으로, 특히 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지하는 퓨즈와, 1차권선 및 2차권선과 철심으로 이루어진 변압부와, 전계의 집중을 완하시키기 위한 쉴드를 포함하는 퓨즈내장형 계기용 변압기에 관한 것이다.

일반적으로 계기용 변압기(potentia transformer)는 높은 전압을 일정한 비율의 낮은 전압으로 변환시키는 계기로 전압계나 계전기 등에 전원을 공급하기 위해 사용되는 일종의 변압기이다.

이러한 계기용 변압기의 변압비는 권수비에 의해 정해진다.

또한, 변압기의 1차측에는 높은 선로전압이 그대로 가해지므로 취급시에 주의해야 하며, 회로구성에서 전력용 변압기와 동일하기 때문에 2차측 단자사이가 저저항 상태가 되면 단락사고가 되므로 1차측에는 퓨즈(fuse) 등의 자동차단기를 장착하고 사용해야 한다.

상기와 같은 계기용 변압기의 일 예가 대한민국 특허등록 제10-0453123호 "퓨즈가 내장된 계기용 변압기 및 그 성형 방법"에 개시되어 있다.

종래 퓨즈내장형 계기용 변압기를 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.

첨부도면 중, 도 1은 종래 퓨즈내장형 계기용 변압기의 사시도이고, 도 2는 종래 퓨즈내장형 계기용 변압기의 내부 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 퓨즈내장형 계기용 변압기는 몸체(3), 입력단자부(1), 퓨즈(2), 절연접속부(22), 1차권선(41) 및 2차권선(42), 철심(43), 입력단자측 쉴드(shield)(10), 절연접속측 쉴드(11)를 포함하여 구성된다.

좀 더 상세하게 살펴보면, 우선 몸체(3)의 외측은 금속판(9)으로 이루어지며, 변압기의 구성요소들이 설치될 수 있도록 내부공간이 구비된다.

또한, 몸체(3)의 밑면에는 고정판(6)이 설치된다.

입력단자부(1)는 몸체(3)의 상단부의 일측면에 형성되어 외부로부터 공급되는 전류를 변압기 내부로 전달한다.

퓨즈(2)는 외부로부터 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지한다.

여기서 퓨즈(2)는 퓨즈(2)의 일단이 입력단자부(1)에 연결되고 타단은 절연접속부(22)와 밀착되도록 변압기 내에 장착된다.

또한, 절연접속부(22)를 덮는 캡(cap)(21)이 조임볼트(23)에 의해 고정된다.

1차권선(41) 및 2차권선(42)은 1차권선(41) 및 2차권선(42)의 내부를 관통하는 철심(43)과의 사이에 전자 유도작용이 발생하여 높은 전압을 낮은 전압으로 변환하게 된다.

한편, 몸체(3)의 전면 하부에 콘넥터형 2차단자(5)가 설치되며, 후면 하측에 접지용 중성단자(7)가 형성된다.

입력단자측 쉴드(10)와 절연접속측 쉴드(11)는 전계해석에 의거 부분방전이 발생될 우려가 있는 입력단자부(1) 와 절연접속부(22) 주위에 형성되어 부분적으로 집중되는 전계(Electric field)를 완화시켜 전계의 집중현상을 방지하고자 하였다.

그러나, 1년이상 실제현장에서 사용시 퓨즈 주위의 밀폐된 공간으로 기중방전(氣中放電 : 기체내에서 두 점간의 전계강도가 일정치를 넘게 되어 일어나는 방전)이 일어나 부분방전이 발생하였다.

이러한 부분방전이 점차 진행되어 절연파괴를 일으킴으로써 퓨즈의 손상 및 변압기 소손사고 등의 문제점이 발생하였다.

또한, 절연파괴로 인해 제품이 파괴되며 제품의 수명이 단축되는 문제점도 발생하였다.

본 고안은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 퓨즈의 전체 외측면을 감싸도록 형성된 퓨즈쉴드에 의해 고전압이 가해진 퓨즈 주위의 밀폐된 공간으로 발생하는 부분방전이 극히 감소된 퓨즈내장형 계기용 변압기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 변압부의 1차권선 및 철심의 표면에 부착된 카본테이프에 의해 고전압 인가시 전계가 집중되는 것을 완화시킨 퓨즈내장형 계기용 변압기를 제공하는데에도 그 목적이 있다.

또한, 절연파괴로 인하여 제품이 파괴되지 않으며 제품의 수명이 크게 연장된 퓨즈내장형 계기용 변압기를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 퓨즈내장형 계기용 변압기는 내부공간이 구비된 본체와; 본체의 일측면에 형성되어 외부로부터 공급되는 전류를 변압기 내부로 전달하는 입력단자부와; 입력단자부에 연결되어 외부로부터 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지하는 퓨즈와; 퓨즈와 연결되어 상기 퓨즈를 지난 전류를 전달하는 절연접속부와; 절연접속부를 통해 전류가 공급되어 높은 전압을 낮은 전압으로 변환시키며, 1차권선과 2차권선 및 철심으로 이루어진 변압부와; 입력단자부 및 절연접속부 주위에 형성되어 전계의 집중을 완화시키기 위한 쉴드를 포함하는 퓨즈내장형 계기용 변압기에 있어서, 상기 퓨즈를 감싸도록 형성되어 부분방전이 발생하지 않도록 하는 퓨즈쉴드(fuse shield)를 포함하는 퓨즈내장형 계기용 변압기를 제공함으로써 달성된다.

또한, 변압부의 1차권선 및 철심의 표면에는 고전압 인가시 전계집중을 완화시키기 위한 카본테이프가 부착될 수 있다.

또한, 퓨즈쉴드는 스크린(Screen)구조로 된 중공의 원통형체일 수 있다.

또한, 원통형체의 외주면에는 절개되어 개방된 개구부가 구비될 수 있다.

이하, 본 고안의 퓨즈내장형 계기용 변압기에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면들에 의거 상세하게 설명한다.

첨부도면 중, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 사시도이며, 도 4는 도 4의 B-B선 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 요부사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드의 사시도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기는 본체(10), 입력단자부(20), 퓨즈(40), 절연접속부(30), 변압부(50), 퓨즈쉴드(60), 카본테이프(70)를 포함하여 구성된다.

본체(10)는 본체(10)의 외측이 금속판으로 형성되며, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 구성요소들이 설치되는 내부공간이 구비된다.

또한, 계기용 변압기의 기능이 구현될 수 있도록 내부공간상에 에폭시 등의 절연제가 충진된다.

이러한 충진제는 본체(10)의 내부에 변압기의 구성요소들이 설치된 상태에서 본체(10)내부의 빈 공간상으로 성형되는 것이다.

그리고, 본체(10)의 저면에는 지지플레이트(12)가 형성되며, 상기 지지플레이트(12) 위에 변압부(50)가 설치된다.

입력단자부(20)는 본체(10)의 일측면에 형성되어 외부로부터 공급되는 전류를 본체(10)의 내부로 전달한다.

이러한 입력단자부(20)에는 인입동봉(22)이 설치됨으로써 외부로부터 공급되는 전류를 전달할 수 있게 되는 것이다.

또한, 고전압이 인가되는 입력단자부(20) 주위에 전계가 집중되어 부분방전이 발생될 우려가 있으므로 입력단자측 쉴드(24)가 형성된다.

여기서, 입력단자측 쉴드(24)는 전계의 집중을 완화시켜 부분방전을 방지하기 위해 설치된 도체이다.

퓨즈(40)는 퓨즈(40)의 일단이 입력단자부(20)의 인입동봉(22)에 장착되어 외부로부터 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지해준다.

이러한 퓨즈(40)는 과전류 보호 장치의 하나로 변압기 내부의 단락사고 등의 고장시 동작하여 단락 전류 및 과부하 전류를 자동적으로 차단하는 역할을 한다.

즉, 규정보다 큰 과전류가 일정시간 이상 흘렀을 경우에 전류의 열작용에 의해서 퓨즈가 용단(퓨우즈, 전선 등이 대전류에 의해서 녹아 끊어지는 것)되어 변압기를 전원으로부터 분리시킴으로써 변압기를 보호하는 것이다.

또한, 퓨즈(40)의 재료는 저전류용으로 납, 주석, 카드뮴 등의 합금과 고전류용으로 아연, 구리, 알루미늄 등이 사용될 수 있다.

절연접속부(30)는 퓨즈(40)에 연결되어 상기 퓨즈(40)를 지난 전류를 변압부(50)로 전달한다.

또한, 절연접속부(30)는 실리콘부싱(32)과 접속자(36)를 포함한다.

일반적으로 부싱은 유입 변압기, 유입 차단기 등 겉 케이스를 뚫고 도선을 통하는 경우에 사용하는 절연물로서, 금속 전선관의 끝에 사용하는 부품이다.

상기 실리콘부싱(32)은 변압기의 단자와 연결된 유입케이블에 적용되어 변압기 내로 끌어들인 유입케이블의 절연 피복이 손상되지 않도록 방지해 준다.

그리고, 접속자(36)는 실리콘부싱(32)의 일측면 접하도록 형성되며, 퓨즈(40)의 일단에 연결되어 퓨즈(40)를 지난 전류를 변압부(50)로 전달한다.

한편, 퓨즈(40)는 절연접속부(30)에 실리콘부싱(32)을 덮는 캡(38)이 구비됨으로써 입력단자부(20)의 인입동봉(22)과 절연접속부(30)의 접속자(36) 사이에 고정되도록 장착된다.

또한, 절연접속부(30) 주위에 전계가 집중되어 부분방전이 발생될 우려가 있으므로 접속자(36) 주위의 본체(10) 내측벽면에 절연접속측 쉴드(34)가 형성된다.

변압부(50)는 본체(10)의 저면에 형성된 지지플레이트(12)에 설치되며 절연접속부(30)를 통해 전류가 공급되어 높은 전압을 낮은 전압으로 변환한다.

또한, 변압부(50)는 1차권선(52)과 2차권선(54) 및 철심(56)을 포함하여 구성된다.

여기서, 1차권선(52)은 퓨즈(40)의 하부에 설치되어 절연접속부(30)의 접속자(36)와 별도의 연결선(미도시)에 의해 이어진다.

따라서, 입력단자부(20)로 인가된 고압이 퓨즈(40)를 거쳐 절연접속부(30)를 통해 1차권선(52)으로 전달된다.

그리고, 2차권선(54)은 상기 1차권선(52)을 관통하도록 설치되어 교류전력이 공급되는 1차권선(52)에서 전자유도작용(자계의 영향으로 전기가 발생되는 작용)에 의해 전력이 전달된다.

또한, 철심(56)은 상기 2차권선(54)을 관통하도록 형성되어 지지플레이트(12)위에 설치된다.

이러한 철심(56)은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기에서 전자유도작용을 하기 위한 자속(어떤 면을 지나는 자력선의 수)의 통로가 되며 철 로 구성된다.

한편, 상기 변압부(50)는 1차권선(52)과 2차권선(54)의 권수비에 따라서 입력전압에 대한 출력전압이 정해진다.

즉, 상기 변압부(50)는 입력단자부(20)로 인가된 고압이 1차권선(52)과 2차권선(54)의 권수비에 따라 저압으로 변성되어 지중선용 다회로 개폐기 등의 조작 전원용으로 사용되는 것이다.

지금까지 살펴본 상기의 구성요소들은 이미 종래기술에서 개시된 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기는 상기의 구성요소들에 더하여 퓨즈쉴드(60)와 카본테이프(70)를 포함한다.

퓨즈쉴드(60)는 퓨즈(40) 전체를 감싸도록 형성되어 부분방전이 발생하지 않도록 하는 것이다.

이러한 퓨즈쉴드(60)는 도 6에 도시된 바와 같이, 스크린(Screen)구조로 된 중공(66)의 원통형체이다.

또한, 퓨즈쉴드(60)는 카본과 에폭시(epoxy)와 신나의 혼합물로 형성된다.

한편, 원통형체의 외주면에는 절개되어 개방된 개구부(63)가 구비될 수 있다.

여기서 개구부(63)는 퓨즈쉴드(60)와 1차권선(52)의 접합부에 형성되는 것이다.

또한, 상기 개구부(63)로 인하여 1차권선(52)의 일부가 상기 개구부(63)에 삽입됨으로써 1차권선(52)과 퓨즈(40)사이의 거리가 최소화된다.

따라서, 변압기 전체의 부피가 감소되는 효과가 발생된다.

통상 고전압이 가해진 도체 표면에서 가깝고 전위 경도가 큰 부분에는 부분방전손실이 발생하여 절연 파괴가 생기며 각종 장해가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기는 종래기술에서 설명한 바와 같이, 퓨즈 주위의 밀폐된 공간으로 기중방전이 일어나 부분방전이 발생된다.

또한, 부분방전이 점차 진행되어 절연파괴를 일으킴으로써 퓨즈(40)의 손상 및 변압기 소손사고 등의 문제점이 발생하였다.

본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드(60)는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 퓨즈(40)를 감싸도록 형성되어 고전압이 가해진 퓨즈(40) 주위의 밀폐된 공간으로 부분방전이 발생되는 것을 현저하게 감소시킨다.

또한, 부분방전의 심화로 절연파괴가 진행되는 것을 방지하여 제품이 파괴되지 않도록 하며, 퓨즈(40)의 손상 방지 및 변압기소손사고를 예방한다.

카본테이프(70)는 변압부(50)의 1차권선(52) 및 철심(56)의 표면 전체에 부착된다.

이러한 카본테이프(70)는 절연테이프로서 고전압 인가시 전계가 집중되는 것을 완화시켜 부분방전이 발생되는 것을 극히 감소시킨다.

따라서, 더욱더 제품의 수명이 연장되는 효과가 발생하는 것이다.

다음은, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 효과를 증명하기 위한 성능시험을 실시하였으며, 그 결과에 대해 설명한다.

첨부도면 중, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 성능시험 측정결과를 나타낸 도표이다.

도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기의 퓨즈쉴드에 대한 성능을 측정하고자 24㎸용 퓨즈내장형 계기용 변압기를 시험대상으로 하여 퓨즈쉴드 미장착(100)시와 퓨즈쉴드 장착(200)시의 부분방전량을 비교하였다.

즉, 상기 성능시험은 부분방전시험으로서, 부분방전량을 검출하기 위한 별도의 부분방전시험설비를 사용하여 정격전압(24㎸)까지 상용주파전압(주파수 15Hz∼100Hz, 파고율 1.34∼1.48 범위의 파형을 갖는 교류전압)을 상승시켜 적어도 10초간 유지한 다음 전압을 16. 7㎸까지 감소시켜 부분 방전되는 정전용량값을 측정한 것이다.

여기서, 부분방전량은 정전용량의 단위인 PC(pico coulomb)로 나타낸다.

한편, IEC(International Electrotechnical Comission : 국제전기기술위원회)규격에 의하면 정격전압 24㎸전압시 부분방전량은 50PC이하여야 하며, 출력전압 16.7㎸전압시 부분방전량은 20PC이하여야 한다.

도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드의 성능시험 측정 결과, 퓨즈쉴드 미장착(100)시는 발생전압 : 5.5㎸, 소멸전압 : 6.2㎸, 정격전압 24㎸시 부분방전량(300) : 5000PC, 출력전압 16.7㎸시 부분방전량(400) : 800PC의 값을 나타내었다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드 장착(200)시는 발생전압 : 19.4 ㎸, 소멸전압 : 18㎸, 정격전압 24㎸시 부분방전량(300) : 25PC, 출력전압 16.7㎸시 부분방전량(400) : 15PC의 값을 나타내었다.

여기서, 발생전압(㎸)은 부분방전량이 발생될 때, 즉 부분방전량이 1PC일때의 전압이며, 소멸전압(㎸)은 부분방전량이 소멸될 때, 즉 부분방전량이 0PC일때의 전압으로서 참고용 수치를 나타낸다.

상기 성능시험 측정값이 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈쉴드를 장착한 퓨즈내장형 계기용 변압기는 상기 퓨즈쉴드를 미장착한 퓨즈내장형 계기용 변압기보다 부분방전량이 극히 감소 됨을 알 수 있다.

즉, 정격전압 24㎸시 부분방전량(300)은 5000PC에서 25PC로, 출력전압 16.7㎸시 부분방전량(400)은 800PC에서 15PC로 급격히 감소되었다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈내장형 계기용 변압기는 퓨즈쉴드를 장착함으로써 부분방전이 발생되는 것을 현저하게 감소시키며, IEC규격이 정한것 보다도 훨씬 우수한 제품인 것이다.

본 고안은 첨부된 실시예를 통해 고안의 세부내용을 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기한 바와 같은 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.

상기한 구성을 갖는 본 고안의 퓨즈내장형 계기용 변압기는 퓨즈의 전체 외측면을 감싸도록 형성된 퓨즈쉴드에 의해 고전압이 가해진 퓨즈 주위의 밀폐된 공간으로 부분방전이 발생하는 것을 현저하게 감소시켜 준다.

따라서, 변압기 내에 부분방전의 심화로 절연파괴가 진행되는 것을 방지하여 제품이 파괴되지 않도록 하며, 제품의 수명이 크게 연장된다.

또한, 퓨즈의 손상 방지 및 변압기소손사고를 예방한다.

그리고, 변압부의 1차권선 및 철심의 표면에는 카본테이프가 부착되어 고전압 인가시 전계가 집중되는 것을 완화함으로써 부분방전의 발생을 극히 감소시켜 더욱더 제품의 수명이 연장되는 효과가 발생된다.

Claims

내부공간이 구비된 본체와;

상기 본체의 일측면에 형성되어 외부로부터 공급되는 전류를 변압기 내부로 전달하는 입력단자부와;

상기 입력단자부에 연결되어 외부로부터 정격이상의 과부하가 걸리는 것을 방지하는 퓨즈와;

상기 퓨즈와 연결되어 상기 퓨즈를 지난 전류를 전달하는 절연접속부와;

상기 절연접속부를 통해 전류가 공급되어 높은 전압을 낮은 전압으로 변환시키며, 1차권선과 2차권선 및 철심으로 이루어진 변압부와;

상기 입력단자부 및 절연접속부 주위에 형성되어 전계의 집중을 완화시키기 위한 쉴드를 포함하는 퓨즈내장형 계기용 변압기에 있어서,

상기 퓨즈를 감싸도록 형성되어 부분방전이 발생하지 않도록 하는 퓨즈쉴드(fuse shield)를 포함하는 퓨즈내장형 계기용 변압기.
제1항에 있어서,

상기 변압부의 1차권선 및 철심의 표면에는 고전압 인가시 전계집중을 완화시키기 위한 카본테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 퓨즈내장형 계기용 변압기.
제1항에 있어서,

상기 퓨즈쉴드는 스크린(Screen)구조로 된 중공의 원통형체인 것을 특징으로 하는 퓨즈내장형 계기용 변압기.
제3항에 있어서,

상기 원통형체의 외주면에는 절개되어 개방된 개구부가 구비된 것을 특징으로 하는 퓨즈내장형 계기용 변압기.