KR20110035315A - 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이웃하는 버스 바간에 연결용으로 사용되고 있는 연결편의 열 방사율을 증진시키기 위해 별도의 도장층이 연결편에 형성되도록 코팅하고, 이 도장층에 의해 복사 열전달에 의한 열방산 능력이 극대화됨으로써, 동일한 버스 바 크기의 조건하에서는 버스 바의 온도를 더 낮춰 송전 용량을 증대시킬 수 있고, 동급 송전 용량 조건하에서는 버스 바의 크기를 더 줄여 원가 절감 및 콤팩트한 전력 버스 덕트를 구현시킬 수 있도록 한 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치에 관한 것이다.

본 발명에서는, 이웃하는 버스 바의 연결구간 양측 면에 연결편이 밀착되는 상태로 고정되는 버스 바 연결장치로서, 상기 연결편이 연결구간에 고정되었을 때, 열 방사율을 증진시키기 위한 별도의 도장층이 연결편의 노출 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치가 제공된다.

공기, 절연, 버스, 덕트, 버스 바, 복사, 열, 방산, 도장, 코팅

Description

열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치{Bus Bar Connection Device for Electric Power Busway Duct Improved Thermal Radiation Efficiency}

본 발명은 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이웃하는 버스 바간에 연결용으로 사용되고 있는 연결편의 열 방사율을 증진시키기 위해 별도의 도장층이 연결편에 형성되도록 코팅하고, 이 도장층에 의해 복사 열전달에 의한 열방산 능력이 극대화됨으로써, 동일한 버스 바 크기의 조건하에서는 버스 바의 온도를 더 낮춰 송전 용량을 증대시킬 수 있고, 동급 송전 용량 조건하에서는 버스 바의 크기를 더 줄여 원가 절감 및 콤팩트한 전력 버스 덕트를 구현시킬 수 있도록 한 것이다.

전력 버스 덕트(bus duct 또는 bus way)는, 공장이나 빌딩 등에서 전기실로부터 단위 배전 영역(빌딩의 각 층이나 공장의 단위 라인 등)으로 대용량의 전력을 공급하기 위해 설치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 일반적인 전력 버스 덕트는, 전력 버스 덕 트의 외관을 구성하게 되는 외함(10a, 10b)과, 외함(10a, 10b) 내에서 길이 방향으로 배치되는 복수의 버스 바(12a, 12b)로 이루어지며, 이 버스 바(12a, 12b)는 외함(10a, 10b)의 접속부로부터 일부 인출되는 구조로 설치된다.

상기 버스 바(12a, 12b)는, 통상 동이나 알루미늄 등의 도전체(導電體)로 이루어지며, 구체적으로 3개의 상선(phase conductor)(R상, S상, T상)으로 구성된다.

상기 외함(10a, 10b)은, 버스 덕트의 최외부인 외관을 형성하는 것으로서, 버스 바(12a, 12b)를 외부 충격이나 이물질 침투 등의 위험으로부터 보호하는 기능을 발휘한다.

위와 같이 구성되는 전력 버스 덕트의 버스 바(12a, 12b)간 연결에 있어서, 종래에는 전력 버스 덕트의 외함(10a, 10b)을 각각 양편에 위치시켜 버스 바(12a, 12b)가 길이 방향으로 이웃하도록 배치하고, 아울러 이웃하는 버스 바(12a, 12b)의 연결구간(a) 양측 면에 연결편(14)이 밀착되는 상태로 고정된다. 이때, 상기 연결편(14)이 버스 바(12a, 12b)에 고정될 수 있도록 연결편(14)에는 통공(16)이 형성되어 있고, 이 통공(16)에는 볼트와 너트로 이루어진 체결구가 버스 바(12a, 12b)를 관통하는 상태로 체결됨으로써, 버스 바(12a, 12b)간 통전 및 연결이 이루어지게 된다.

이러한 전력 버스 덕트에 있어서, 도전체인 버스 바(12a, 12b)에 전류를 통전시킬 경우 줄 열(Joule's heat)이 발생하게 되고, 이 열로 인해 버스 바(12a, 12b)의 온도가 상승하며, 버스 바(12a, 21b)의 온도 상승 정도에 따라 전류의 통전 용량이 결정된다. 이에 따라 버스 바(12a, 12b)의 열을 외부로 잘 방산 될수록 버스 바(12)의 온도는 낮아지며, 버스 바(12a, 12b)의 온도가 낮아질수록 송전 용량(또는, 통전 용량, 또는 허용 전류라고도 함)은 증대된다. 따라서 버스 덕트의 송전 용량을 증대하기 위해서는 버스 바(12a, 12b)에서 발생된 열을 효과적으로 방산(또는 방출) 하여야 한다.

그런데, 버스 바(12a, 12b)간 연결을 위해 설치된 연결편(14)의 노출 표면이 그 자체의 표면을 그대로 노출하고 있는 나도체(裸導體)의 형태로 이루어지고 있어, 버스 바(12a, 12b)에서 복사(또는 방사)되는 열이 연결편(14)을 통해 외부로 방사될 때, 열 방산이라는 측면에서 복사에 의한 열전달 방사율은 측정 결과 0.06으로 통상 낮은 편에 속한다.

그렇기 때문에 종래의 열방산 대책은 주로 도전체인 버스 바(12a, 12b)의 크기(주로 표면적)를 크게 하여 열 방산에 유리하도록 설계하고 있으나, 버스 덕트에서는 버스 바(12a, 12b)의 가격이 전체 원가의 대부분을 차지하게 되므로, 버스 바(12a, 12b)의 크기를 증가시키기 위해서는 원가 상승을 감내하여야 하다. 이러한 이유로 가급적이면 버스 바(12a, 12b)의 크기를 줄이는 것이 원가 측면에서 유리하고, 그에 따라 버스 바(12a, 12b)의 크기의 감소분에 대응하여 열방산 효율을 더 증가시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.

본 발명은 위와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로, 공기 절연 방식의 전력 버스 덕트에서 버스 바나 외함의 구조 및 크기를 변경시키기 않고, 기존의 구조를 그대로 유지하면서도 열 방산 능력을 극대화시켜 버스 바의 온도를 낮춤으로써 송전 용량을 증대시키고 원가 경쟁력을 확보할 수 있도록 하며, 동급 송전 용량 대비 버스 바의 크기를 줄일 수 있도록 한 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 이웃하는 버스 바의 연결구간 양측 면에 연결편이 밀착되는 상태로 고정되는 버스 바 연결장치로서, 상기 연결편이 연결구간에 고정되었을 때, 열 방사율을 증진시키기 위한 별도의 도장층이 연결편의 노출 표면에 코팅되는 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치가 제공된다.

또한, 상기 도장층은, 비도전성 물질로 이루어지며, 상기 도장층의 두께는 0.1 ~ 1.5㎜로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 이웃하는 버스 바간 연결용으로 사용하는 연결편의 열 방사 율을 증진시키기 위해 별도의 도장층이 연결편에 형성되도록 코팅하여, 이 도장층에 의해 복사 열전달에 의한 열방산 능력이 극대화됨으로써, 동일한 버스 바 크기의 조건하에서는 버스 바의 온도를 더 낮춰 송전 용량을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

아울러, 동급 송전 용량 조건하에서는 버스 바의 크기를 더 줄여 원가 절감 및 콤팩트한 전력 버스 덕트를 구현시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

아래에서, 본 발명에 따른 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 구성을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치를 이용하여 이웃하는 버스 바 간에 연결된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 연결편을 나타낸 확대 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 전력 버스 덕트는 종래와 마찬가지로 외함(10a, 10b) 내부에 단면 사각형으로 이루어진 복수의 버스 바(12a, 12b)가 일부 인출되는 설치 구조를 취하고 있다. 이러한 상기 버스 바(12a, 12b)는 통상 동이나 알루미늄 등의 도전체(導電體)로 이루어지며, 3개의 상선(phase conductor)(R상, S상, T상)으로 구성된다.

아울러 이웃하는 버스 바(12a, 12b)의 연결구간(a)에는 연결편(14)이 양측 면에 밀착되는 상태로 고정되는데, 이때 상기 연결편(14)이 버스 바(12a, 12b)에 고정될 수 있도록 연결편(14)의 통공(16)에 볼트와 너트로 이루어진 체결구가 종래와 동일한 구조로 조임 체결된다.

여기서 본 발명은, 상기 연결편(14)이 연결구간(a)에 설치될 때, 버스 바(12a, 12b)와 접촉하지 않는 연결편(14)의 노출 표면에 열 흡수율을 증진시키기 위한 별도의 도장층(塗裝層; paint layer)(30)이 0.1 ~ 1.5㎜의 두께로 코팅된다.

이러한 상기 도장층(30)은 비도전체(非導電體)로 이루어지는 것이 바람직하며, 일반적인 페인트(도료)나 에폭시수지, 합성수지 등의 사용이 적합하다. (도 3참조)

상기 도장층(30)이 비도전체(非導電體)로 이루어져 하는 이유로서, 방사율에 대한 일반적인 현상을 살펴보면, 금속 표면의 방사율은 일반적으로 작은데, 예를 들어 잘 연마된 표면을 가지는 금이나 은의 경우 방사율은 0.02 정도로 낮은 값을 가진다. 또한, 비도전체의 방사율은 일반적으로 크며, 대략 0.6을 초과한다. 또한, 방사율은 온도가 증가할수록 커진다. 따라서 방사율이 높은 비도전체 물질이 코팅되어 상기 도장층(30)을 형성하는 것이 바람직할 것이다.

결과적으로, 상기 버스 바(12a, 12b) 간에 연결을 위해 설치된 연결편(14)에서, 연결편(14)의 노출 표면은 종래와 같이 나도체(裸導體)나 나표면(裸表面)이 아니라 도장층(30)이 피복되어 있는 상태를 유지하게 된다.

도 4a는 본 발명에 따른 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 온도 해 석 모델을 보여주는 도면이고, 도 4b는 도 4a를 이용한 버스 바 및 외함의 위치별 온도 비교를 보여주는 것으로, 연결편의 도장 유무에 따라 버스 바 및 외함의 위치별 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4a 및 도 4b를 통해 살펴보면, 먼저 도시된 각각의 그래프에서 보듯이 연결편(14)에 열 흡수율을 증진시키기 위한 별도의 도장층(30)의 코팅 유무에 따른 온도를 비교한 것으로, 구체적인 설명에 앞서 버스 바가 구비되는 버스 덕트의 온도 해석 모델에서 지점 P1 ~ P4는 버스 바(12a)의 3개의 상선(phase conductor)(R상, S상, T상) 중 온도가 가장 높게 상승하는 S상의 중앙 위치별 지점이고, 지점 P5 ~ P8은 외함(10a)에서 온도가 가장 높게 상승하는 외함(10a)의 상면 위치별 지점을 나타낸다. 아울러 Case1(청색)은 연결편(14)에 도장층(30)이 코팅되지 아니한 경우이고, Case2(적색)는 연결편(14)에 도장층(30)이 코팅된 경우이다. 참고로, 지점 P1 ~ P4에 해당하는 버스 바(12b)의 온도와, 지점 P5 ~ P8에 해당하는 외함(10b)의 측정 온도는 도시된 버스 바(12a)와, 외함(10a)의 위치별 측정 온도비교 그래프와 동일한 결과를 나타내므로 생략한다.

먼저, S상 버스 바의 위치별 온도 비교 그래프를 살펴보면, 그래프에서 보듯이, 연결편(14)에 도장층(30)이 형성된 상태에 대한 Case2(적색)의 온도가 Case1 보다 전체적으로 하강됨을 알 수 있으며, 특히 Case2의 지점 P4는 Case1지점 P4의 온도에 비해 많이 낮아졌음을 확인할 수 있다.

따라서 상기 연결편(14)에 도장층(30)이 코팅되게 되면, 그래프에서 보듯이 복사 열전달이 많이 증가하여 뛰어난 열방산 능력을 가지게 되며, 대략 복사에 의 한 열전달 방사율이 0.8 정도 측정됨으로써, 종래의 방사율 0.06의 수치 보다 월등함을 알 수 있다.

한편, 외함 위치별 온도 비교 그래프에서 보듯이, 지점 P8에서는 지점 P3의 열방사 능력이 확대되어 온도가 미세하게 상승하였으나 온도 상승이 미미하여 버스 바의 크기를 줄일 수 있는 여지가 충분하다.

본 발명에서는 기존의 외함(10a, 10b) 및 버스 바(12a, 12b)의 형상을 그대로 유지하면서도(변경이나 변형을 가하지 않으면서도) 연결편(14)의 노출 표면에 도장층(30)을 형성함으로써 열방산 능력을 극대화할 수 있고, 나아가 동일한 버스 바(12a, 12b) 크기의 조건하에서는 버스 바(12a, 12b)의 온도를 더 낮춰 송전 용량을 증대시킬 수 있게 된다. 그와 더불어 동급 송전 용량 조건하에서는 버스 바(12a, 12b)의 크기를 더 줄이게 되면 외함(10a, 10b)의 크기도 그에 맞추어 줄일 수도 있어 원가절감 및 콤팩트한 전력 버스 덕트를 구현시킬 수 있게 된다.

이상에서는, 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 바람직한 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 일반적인 공기 절연 방식의 전력 버스 덕트를 나타낸 것으로, 이웃하는 버스 바 간에 연결된 모습을 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치를 이용하여 이웃하는 버스 바 간에 연결된 모습을 보여주는 사시도이다.

도 3은 도 2의 연결편을 나타낸 확대 사시도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 온도 해석 모델을 보여주는 도면이고, 도 4b는 도 4a를 이용한 버스 바 및 외함의 위치별 온도 비교를 보여주는 것으로, 연결편의 도장 유무에 따라 버스 바 및 외함의 위치별 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10a, 10b : 외함 12a, 12b : 버스 바

14 : 연결편 16 : 통공

30 : 도장층

Claims (3)

1. 이웃하는 버스 바의 연결구간 양측 면에 연결편이 각각 밀착되는 상태로 고정되는 버스 바 연결장치로서,

   상기 연결편이 연결구간에 고정되었을 때, 열 방사율을 증진시키기 위한 별도의 도장층이 연결편의 노출 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도장층은, 비도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 도장층의 두께는 0.1 ~ 1.5㎜인 것을 특징으로 하는 열방산 효과를 극대화한 전력 버스 덕트의 버스 바 연결장치.

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