KR20120039494A - 오일 변압기에서 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡(10)으로서, 축(20, 70)에 대해 중공 원통형으로 배열되고 제 1 축방향 단부(16)에서 반구형 형태(14, 64)로 병합되는 전기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))를 구비하는, 구형 캡(10)에 관한 것이다. 통로 개구(116)를 가지고 상기 요소((12+14), (62+64+66))를 전기 스크리닝 파이프(26,72)에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하는 역할을 하는 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)가 제공되고, 서로 이격 배치되고 상기 중공 원통형 요소((12+14), (62+64+66))의 형태에 각각 적응되고, 각 제 1 및 제 2 거리에서 상기 중공 원통형 요소((12+14), (62+64+66))를 둘러싸는 적어도 2개의 절연 장벽((30+34+38), (32+36+40))이 제공된다. 상기 절연 장벽((30+34+38), (32+36+40))은 각각 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)에 스크리닝 파이프(26,72)를 통해 리드하는 파이프 부착 커넥터(30,32)를 구비한다. 상기 제 1 절연 장벽(30+34+38)은 상기 회전축(20,70) 주위에 배열되고 방사방향으로 성형된(54,56), 바람직하게는 평탄화된, 주름진 형태를 가지는 적어도 하나의 절연 링(42,44,46,50)에 의하여 상기 제 2 절연 장벽(32+36+40)으로부터 이격 배치된다.

Description

오일 변압기에서 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡{SPHERICAL CAP FOR HIGH-VOLTAGE OUTGOING LINES IN OIL TRANSFORMERS}

본 발명은 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡으로서, 회전축에 대해 중공 원통형으로 배열되고 제 1 축방향 단부에서 반구형 형태로 병합되는 전기 전도성 요소를 구비하고, 통로 개구를 가지고 상기 요소를 전기 스크리닝 파이프에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하는 역할을 하는 연결 디바이스를 구비하며, 서로 이격 배치되고 상기 중공 원통형 요소의 형태에 각각 적응되고, 각 제 1 및 제 2 거리에서 상기 중공 원통형 요소를 둘러싸는 적어도 2개의 절연 장벽을 구비하며, 상기 절연 장벽은 각각 상기 연결 디바이스에 스크리닝 파이프를 통해 리드하는 파이프 부착 커넥터를 구비하는, 고전압 아웃고잉 라인을 위하 구형 캡에 관한 것이다.

통상적으로 오일로 충진된 변압기 탱크 내에는, 절연과 냉각을 위해 예를 들어 고전압측에 220kV 또는 380kV의 정격 전압과 100MVA를 초과하는 정격 전력을 가지는 고전압 변압기 또는 고전압 인덕터가 배열되는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 소위 변압기 부싱은 이런 타입의 변압기에서 중요한 기능을 가지는데 이는 고전압 전위가 공기 측으로부터 상기 부싱을 통해 변압기 탱크 내 권선으로 리드되기 때문이다. 순수한 공기 절연의 경우에, 고전압 전위에 있는 부품과 접지된 변압기 탱크 사이의 거리는 전압 레벨에 따라 최대 4m 또는 그 이상이어야 한다. 공기보다 훨씬 더 높은 전계 응력에 견디는 오일이 함침된 페이퍼 또는 셀룰로스에 의하여 이 거리는 상당히 감소될 수 있다. 고전압 연결부가 둥근 개구를 통해 동심적으로 탱크 내로 리드된다면, 내부 전도체와 탱크 사이의 거리는 예를 들어 20cm로도 충분하다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 소위 구형 캡(spherical cap)이 아웃고잉 라인(outgoing lines)의 영역에서 이를 위해 사용되는 것이 더 알려져 있다. 이들은 하나의 축방향 단부에는 전도체 부싱이나 전도체 연결부를 위한 통상적으로 각진 파이프 부착점을 가지고 다른 축방향 단부에는 테이퍼진 직경을 가지는 반구형 형상의 종단부를 가지는 금속으로 구성된 회전 대칭의 중공 바디이다. 개선된 절연을 위해 이들 전기적으로 전도성인 중공 바디는 오일로 충진된 변압기 탱크 내에 또한 배열된 절연 물질로 구성된 바람직하게는 이중 벽으로 된 장벽 시스템으로 둘러싸여 있다.

특허 명세서 CH 695 968 A5는 이런 타입의 구형 캡을 기술한다. 그러나, 이런 타입의 구형 캡은 절연 장벽이 제조하기에 매우 수고롭다는 단점을 가지고 있고, 더 나아가 제조에 의해 제어되는 방식으로 이 구형 캡은 일부 지점들에서 개선될 수 있는 절연 성능을 가지고 있다.

따라서, 예를 들어, 절연 장벽은 스페이서 블록이 래치되는 절연 링에 의하여 이격 배치된다. 이것은 먼저 제조하기에 매우 수고로우며 그리고 일부 지점에서 날카로운 에지를 가지는 부품이 전압 구배를 나타내고 전기적으로 절연되는 영역 내에 사용되기 때문에 절연 기술 측면에서 또한 최적이지 않다. 스페이서 블록의 사용은 이 경우 이격 배치되는 절연 장벽이 스페이서 블록의 단순 코너 지점에서만 베어링될 위험이 특히 높아서 장벽의 반구형 형상의 영역에서는 특히 단점인 것으로 밝혀졌다.

구형 캡을 필요한 스크리닝 파이프에 전기적으로 연결하는 가능성이 또한 단점인 것으로 밝혀졌다. 이것은 고전압 아웃고잉 라인이 일반적으로 개별적으로 제조되는 물품이어서 이로 그 고유 제조 공차 및 오일 변압기에 설치할 때 오일 변압기의 제조 공차들이 있기 때문이다. 이러한 공차들을 보상하는 것은 스크리닝 파이프와 구형 캡 사이에 기계적으로 구체적으로 휘기 쉬운 연결부에 의하여 가능하지만, 이는 안정성 이유에서 바람직하지 않으며, 또는 원하는 위치에 부품들을 고정하기 위하여 상대적으로 높은 힘이 구형 캡을 통해 영구히 적용되어야 하는데 이 또한 바람직하지 않다.

이러한 종래 기술로부터 시작하여 본 발명의 목적은 전술된 단점을 회피하고 오일로 채워진 고전압 변압기 또는 오일로 절연된 다른 고전압 부품으로부터 아웃고잉 라인을 위한 개선된 절연 성능을 가지고 제조하기에 간단한 구형 캡을 특정하는 것이다.

본 목적은 도입부에 언급된 타입의 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡에 의하여 달성된다. 이 구형 캡은 제 1 절연 장벽이 상기 회전축 주위에 배열되고 방사방향으로 성형된, 바람직하게는 평탄화된, 주름진 형태를 가지는 적어도 하나의 절연 링에 의하여 상기 제 2 절연 장벽으로부터 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

이것은 먼저 주름진 형태에 의하여 절연 링의 탄성이 달성되므로 제조 기술 측면에서 잇점을 제공한다. 탄성 절연 링의 내부 직경은 제조에 의해 제어되는 방식으로 특정 변동에 따라 제 1 절연 장벽의 외부 직경에 적응된다. 그리하여 회전축을 따라 약간을 힘을 가하는 것에 의해 절연 링을 제 1 절연 장벽의 원통형 영역 위에 푸시하는 것이 가능하다. 절연 링이 푸시 동작 후에 원하는 위치에 도달하면, 이 절연 링은 그 탄성에 의하여 거기에 고정되게 클램핑되고 예를 들어 접착제를 사용하여 추가적으로 고정하는 것이 유리하게는 회피되거나 몇몇 지점으로 감소된다. 물론, 이들 탄성으로 제어되는 잇점은 또한 제 1 절연 장벽에 고정되게 클램핑된 절연 링 위에 제 2 절연 장벽을 - 제조 기술에 의해 제어되는 방식으로 - 푸시할 때에도 제공된다. 이러한 절연 링의 일반적인 직경은 예를 들어 30cm 내지 40cm 이고, 여기서 이 절연 링은 축방향 거리의 매 약 10cm 내지 25cm에 필요에 따라 제공될 수 있다. 이 절연 링의 방사방향 두께는 수 cm 일 수 있다.

이에 더하여, 절연 기술 측면에서 잇점이 또한 제공된다. 첫째, 날카로운 에지를 가지는 영역이 절연 링의 주름진 형태에 의하여 회피된다. 둘째, 절연 장벽이 방사방향으로 순수하게 이어지는 방식으로 연속적으로 이격 배치되는 대신에, 방사방향, 다시 말해, 최단 절연 경로는 항상 절연 링의 물질, 예를 들어, 프레스보드(pressboard)를 통한 부분과, 동작 상태에서 구형 캡의 내부를 채워 절연 성능에 긍정적인 효과를 제공하는 오일을 통한 부분을 가지고 있다. 이들이 방사방향으로 이어지는 방식으로 연속적으로 고형 절연 물질에 의해서만 이격 배치된 경우에 전기장은 상기 물질의 더 높은 유전율(permittivity)에 의하여 인접한 오일 경로로 변위되며 이는 더 적은 전기 강도를 가지고 이에 의해 더 높은 전기 부하를 받는다. 나아가, 주름진 형태는 크리프 경로를 증가시키고 이에 따라 또한 전체 배열의 절연 성능을 증가시킨다.

절연 링의 물질을 통해 순수하게 이어지는 절연 경로는 항상 접선 횡방향 부품을 가지며 이에 따라 순수 방사방향 부품보다 더 길다. 나아가 각 경우에 평탄화된 부분에서 링의 원형 구조를 따르는 주름진 형태를 평탄화한 결과, 절연 링과 각 인접한 절연 장벽 사이에 점 형태의 기계 접촉-연결이 회피되며 면적 접촉-연결로 대체된다. 주름진 형태를 평탄화한 결과, 주름진 골(trough)의 개수는 방사방향에서 내부에 놓이고 주름진 산(peak)은 방사방향에서 외부에 놓이며 또한 특히 이들 사이에 크로스 연결부의 개수는 감소된다. 제 1 장벽과 제 2 장벽 사이의 절연 성능은 전술된 측면 모두에 의해 유리하게 증가된다.

본 발명에 따른 구형 캡의 하나의 특히 바람직한 구성에서, 전도성 요소의 반구형 형태의 영역에 있는 절연 링은 방사방향 내부와 방사방향 외부에서 각 인접한 절연 장벽의 각 둘러싸는 반구형 형태에 적응된다. 이것은 또한 인접한 절연 장벽의 반구형 형태의 영역에 있는 평탄화된 주름 산과 평탄화된 주름 골이 각각 구형으로 적응된 평탄화된 면적에 의하여 절연 장벽에 기계적으로 접촉-연결되고 점 형태의 접촉-연결이 회피되는 것을 유리하게 보장한다. 반구형 영역에 절연 링의 위치지정은 또한 가능한 위치지정 공차가 악영향을 미치지 않도록 임의의 원하는 다수의 각도에서 대응하는 직경의 반구형 형태로 링 형태를 구현하는 것이 가능하므로 매우 간단하고 플렉시블한 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 일 변형에 따라, 전도성 요소는 제 2 축방향 단부에 반구형 부분 형태로 테이퍼진다. 따라서, 각 거리에서 이 영역을 둘러싸는 절연 장벽은 또한 반구형 부분 같은 형태를 가지고 구형으로 적응된 평탄화된 주름 산과 주름 골을 가지는 절연 링이 또한 유리하게 거기에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 구형 캡의 다른 구성 변형에 따라, 제 1 절연 장벽은 적어도 부분적으로 플렉시블한 절연 스트립에 의하여 전기 전도성 요소로부터 이격 배치된다. 다른 구성 형태에 따라, 상기 절연 스트립은 각진 프로파일로 구현될 수 있고 적어도 플렉시블한 부분에 각 축방향 크기에 대해 횡방향으로 복수의 슬롯을 구비한다.

이것은 절연 기술 측면에서 그리고 제조 기술 측면에서 모두 잇점을 제공한다. 예를 들어 밀링된 프레스보드로 제조된 예를 들어, 2cm 내지 4cm 범위의 폭과 1cm 내지 2cm 범위의 두께를 가지는 플렉시블한 스트립이 아무 문제 없이 전도성 요소의 축방향 길이를 따라 예를 들어 하나의 부품으로서 장착될 수 있다. 복수의 이러한 스트립이 예를 들어 60°의 거리로 바람직하게는 등거리에 상기 요소의 외주를 따라 장착될 수 있다. 그러나, 통상적으로 상기 스트립은 전도성 요소에 직접 장착되지는 않고, 대신에 이 전도성 요소가 절연 물질 층에 의해 커버되고 이 절연 물질 층 위에 스트립이 예를 들어 접착제로 본딩될 수 있다.

이 스트립이 또한 다른 각도로 서브 분할될 수 있게 배열될 수 있다는 것은 두말할 것도 없다. 그러나, 회전축에 거의 평행하게 이 스트립을 배열하는 것은 특히 이 축에 대하여 횡방향으로 그 위에 배열되는 절연 링과 조합하여, 적어도 구형 캡의 원통형 영역에 회전축을 따라 절연 스트립과 절연 링 사이의 기계적인 연결 거동이 일정하다는 잇점을 제공한다. 슬롯이 형성된 스트립으로 구현되는 실시예는 첫 번째로 방사방향으로 높은 안정성을 초래하며 두 번째로 그럼에도 불구하고 예를 들어 반구형 형태의 영역에 플렉시블함을 획득할 수 있다. 슬롯의 결과로 발생하는 날카로운 에지 영역은 이들이 수 mm 의 작은 거리에 서로 나란히 배열되고 그럼에도 불구하고 이런 방식으로 균일한 전기장의 분포가 또한 발생하는 한 절연 성능에 불리한 점은 없다.

특히 바람직하게는, 플렉시블한 스트립의 각진 프로파일은 X-, V- 및/또는 Y- 프로파일로 구현된다. 이것은 먼저 하나의 횡단면 단부에서의 이러한 프로파일이 전도성 요소 위에 특히 간단하고 안정적으로 2개의 베어링 지점이나 베어링 라인으로 놓일 수 있는 기계적인 잇점을 제공한다. 이상적으로, 방사방향 내부와 또한 외부에 놓이는 기계적인 접촉 영역이나 베어링 영역에서의 스트립의 횡단면 형태는 전도성 요소나 절연 장벽의 원형 반경을 따른다. 둘째, 여기서 또한 다시 한번, 절연 물질에 의해 순수하게 방사방향으로 이격 배치된 것이 제공되지 않고 대신에 여기서 또한 접선 부품이 존재하여 전도성 요소와 제 1 절연 장벽 사이의 공간에 절연 성능을 개선하고 이 공간은 동작 상태에서 오일로 채워지고 인접한 오일 경로에 전기장의 방사방향 변위를 최소화하는 효과가 일어난다.

본 발명의 다른 변형에 따라, 제 1 및/또는 제 2 절연 장벽의 파이프 부착 커넥터는 심(seam)이 회피되도록 제 1 및/또는 제 2 절연 장벽에 직접 일체로 형성된다. 이 절연 장벽은 통상적으로 예를 들어, 습윤이고 그리하여 플렉시블한 셀룰로스 또는 프레스보드의 층이 그 주위에 배열되는 대응하는 금속 몰드로 제조된다. 이것은 노에서 금속 몰드와 함께 경화된다. 파이프 부착 커넥터는 통상적으로 원통형 및 반구형 형태를 가지는 제 1 몰드 부분이 파이프 부착 커넥터를 가지는 제 2 몰드 부분으로부터 분리될 수 있도록 구현되는 방식으로 절연 장벽을 위한 몰드를 구성하는 것이 필요하도록 예를 들어 0°내지 30°의 각도로 반구형 형태의 영역에서 회전축에 대해 각진 방식으로 배열된다. 구체적으로, 2개의 몰드 부분들을 분리하는 것이 이런 방식으로 새로이 제조된 성형된 부분으로부터 절연 장벽 물질의 경화 후에 금속 몰드를 다시 제거할 수 있기 위해 필요하다. 파이프 부착 커넥터가 일체로 직접 형성되는 것에 의하여 절연 장벽의 절연 성능은 언급된 종래 기술에 따른 파이프 부착 커넥터의 접착제 본딩이 회피되고 절연 장벽의 벽이 균일하므로 유리하게 개선된다. 전도성 요소나 이를 둘러싸는 절연 장벽의 두 축방향 단부에서 반구형이나 테이퍼진 영역이 존재하는 경우 제조 기술에 의해 제어되는 방식으로 이들은 바람직하게는 하나의 축방향 단부에 서로 연결되는 2개의 반쪽 쉘 같은 모듈로 제조되어야 한다.

본 목적은 또한, 스크리닝 파이프에 연결하기 위한 제 1 부분과, 전도성 요소에 연결된 제 2 부분을 가지는 연결 디바이스를 포함하며, 힘으로 고정되는 방식으로 조절가능한 연결부가 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 제공되는, 본 발명에 따른 전술된 구형 캡에 의하여 달성된다. 이것은 오일로 충진된 탱크에 위치된 변압기로부터 탱크 벽에 있는 아웃고잉 라인 위치로 전기 전도체가 리드되는 스크리닝 파이프에 구형 캡의 위치를 적응시키는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 특히 스크리닝 파이프의 배열에서의 공차와 또한 구형 캡 그 자체나 오일 탱크의 제조 공차가 특정 크기로 보정될 수 있다. 이 크기는 연결 디바이스의 각도 조절가능성으로부터 실질적으로 결정되며 어느 정도의 각도, 예를 들어 +/- 3°에 해당한다. 이 연결 디바이스는 통로 개구를 통해 리드되는 전도체가 예를 들어 조절 동안 필요에 따라 서로에 대하여 또한 이동가능한 적절한 스크리닝 판에 의하여 항상 외부 쪽으로 스크리닝되는 방식으로 구현되어야 한다.

구형 캡의 하나의 특히 바람직한 구성에서, 힘으로 고정되는 방식으로 조절가능한 연결부는 서로에 대하여 각각 오프셋되어 있는 삼각형으로 배열된 3개의 평행하게 정렬된 나사 연결부로 각각 구성된 2개의 그룹을 구비하며, 제 1 그룹은 2개의 부분들 사이에 인장력을 가하게 제공되고, 제 2 그룹은 2개의 부분들 사이에 압축력을 가하게 제공된다.

스페이스 내 영역은 항상 3개의 지점에 의하여 한정되며, 이에 의해 나사 연결부의 제 1 그룹에 의하여, 나사 연결부의 각 길이에 의하여, 연결 디바이스의 제 1 부분에 대해 공간적으로 영역이 한정되며, 여기서 제 1 부분은 스크리닝 파이프에 연결되기 위해 제공된다. 나사 연결부의 제 2 그룹은 나사 연결부의 각 길이에 의하여 연결 디바이스의 제 2 부분에 대하여 공간적으로 영역을 한정하며, 여기서 제 2 부분은 전도성 요소에 연결된다. 나사 연결부의 하나의 그룹은 인장력을 가하게 제공되고 다른 그룹은 압축력을 가하게 제공되는 것에 의하여, 연결 디바이스의 2개의 부분은 서로에 대하여 잘 조절되고 고정될 수 있다. 따라서, 조절 과정에서 예를 들어, 압축력을 가하게 제공되는 나사 연결부들이 먼저 각각 원하는 길이로 조절될 수 있다. 이것에 이어서 인장력을 가하게 제공된 나사 연결부들을 조이는 것에 의해 원하는 위치에 고정이 이루어진다.

정확히 3개의 나사 연결부들이 각 경우에 제공되므로, 각 평면은 정확히 그 길이에 의하여 결정되며, 이에 따라 예를 들어 그룹당 4개 또는 5개의 나사 연결부들이 주어지는 경우 일어날 수 있는 쌍안정 상태가 유리하게 회피된다. 인장력을 가하게 디자인된 나사 연결부의 경우에, 예를 들어, 나사 또는 나사산이 형성된 로드는 연결 디바이스의 제 1 부분에 있는 나사산이 없는 통로 홀을 통해 제 2 부분의 나사산 안으로 연장한다. 이에 대응하여, 압축력을 가하게 디자인된 나사 연결부의 경우에, 나사는 연결 디바이스의 제 1 부분에서 매칭하는 연속적인 나사산 과정을 통해 연장한 후 나사산 과정 등이 거기에 제공됨이 없이 연결 디바이스의 제 2 부분의 표면에 도달한다. 연결 디바이스의 기능에 대하여, 압축력이나 인장력 연결부가 제 1 또는 제 2 부분에 배열되었는지 또는 나사 연결부 또는 일부 다른 길이 조절가능한 부품이 실제로 포함되었는지 상관없이 중요치 않다. 나사산을 가지는 나사가 삽입되는 나사산 없는 통로 홀 대신에 나사산을 가지는 통로 홀이 또한 가능하고, 이를 통해 원하는 영역에 나사산을 가지지 않는 나사가 삽입될 수 있다는 것은 두말할 것도 없다. 여기서 중요한 것은 연결부가 나사를 따라 회전 운동 없이 특정 영역으로 변위가능하다는 것이다.

바람직하게는, 그룹들 중 적어도 하나의 그룹의 나사 연결부들이 연결 디바이스의 통로 개구 주위에 공통 원형 경로를 따라 등거리에 배열된다. 이것은 통로 개구가 서로에 대하여 2개의 연결 디바이스 부분들의 가상 틸팅 점을 구성하고 또 이것은 통상적으로 거기에서 수행되는 변압기의 전도체 연결을 위한 원하는 틸팅 점을 정확히 구성하므로 기하학적인 잇점을 제공한다.

특히 바람직하게는, 2개의 그룹의 모든 나사 연결부들이 전도체 요소의 바람직하게는 테이퍼진 제 2 축방향 단부를 통해 접근가능하다. 구형 캡을 오일 변압기에 이후 설치할 때 나사 연결부들은 변압기 탱크 내 아웃고잉 라인에 제공된 개구를 통해 나사 헤드로 접근가능하고 반대쪽으로부터의 접근가능성은 제공되지 않는다.

구형 캡의 하나의 특정 구성에 따라, 연결 디바이스의 제 2 부분은 전도체 요소로 밀링(milled)되고 용접(welded)된다. 이것은 간단한 방식으로 모듈러 시스템을 가능하게 하고, 그 결과 다수의 서로 다른 변형들이 소수의 기본 부품이나 기본 형태로 생성될 수 있게 한다.

본 발명의 하나의 특정 실시예에 따라, 축방향 단부 쪽으로 넓어지는 물방울 형상의 횡단면을 가지는 토러스 형상의 밀링된 전극은 전도성 요소의 테이퍼링된 제 2 축방향 단부에 용접된다. 이 경우에, 첫 번째로 모듈러 시스템의 잇점이 또한 제공되며, 두 번째로 언급된 종래 기술과는 달리, 구형 캡의 - 최대 전계 강도에 중요한 - 제 2 축방향 단부 영역이 이제 벤딩 공정의 날카로운 에지를 가지지 않으므로 개선된 전기적 거동이 달성된다. 바람직하게는, 물방울 형태는 구형 캡 내에 절연 성능을 손상시킬 수 있는 공기 버블이 관련 변압기 탱크를 오일로 충진하는 공정 동안 수집할 수 있는 공동이 발생하지 않는 방식으로 구성된다. 이것은 변압기 탱크 내에서 구형 캡의 배열에 의존하며 이는 통상적으로 거의 수직하다. 적절한 물방울 형태는 예를 들어 회전축에 수직한 면에 대해 물방울 형태의 하부 에지의 약 20°내지 40°의 각도를 특징으로 하며 이에 따라 20°내지 40°약간 미만의 범위에서 구형 캡이 기울어지는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 하나의 바람직한 변형에 있어서, 전도성 요소, 연결 디바이스의 적어도 하나의 부분 및/또는 전극은 알루미늄으로 만들어진다. 알루미늄은 다수의 잇점, 예를 들어, 낮은 중량, 간단한 공정, 우수한 내구성 및 전도성을 제공한다.

본 발명에 따르면, 구형 캡의 하나의 구성 형태에서, 연결 디바이스는 반구형 제 1 단부의 영역에서 전도성 요소에 연결되며, 스크리닝 파이프가 연결 디바이스의 통로 개구를 통해 전도성 요소의 벽에 인접한 개구를 통해 그 내부로 리드될 수 있는 것으로 제공된다. 이것은 스크리닝 파이프에 의해 전기 전도성 요소의 내부로까지 직접 전기 전도체의 우수한 스크리닝을 가능하게 하며, 여기서 연결 디바이스는 스크리닝이 손상됨이 없이 조절될 수 있다. 그러나, 연결 디바이스의 부분들이 오버레이되고 연결 디바이스를 통해 스크리닝 파이프를 가이드할 필요가 없는 방식으로 스크리닝 기능을 수행하는 실시예도 또한 생각할 수 있다.

다른 유리한 구성 가능성은 다른 종속항으로부터 수집될 수 있다.

본 발명, 다른 실시예 및 다른 잇점은 첨부된 도면에 도시된 예시적인 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.

본 발명은 전술된 종래 기술의 단점을 회피하고 오일로 채워진 고전압 변압기 또는 오일로 절연된 다른 고전압 부품으로부터 아웃고잉 라인을 위한 개선된 절연 성능을 가지고 제조하기에 간단한 구형 캡을 제조하는 등의 효과를 제공한다.

도 1은 제 1 예시적인 구형 캡의 단면을 도시하는 도면.
도 2는 반구형 형태의 영역을 위한 예시적인 절연 링을 도시하는 도면.
도 3은 절연 스트립을 가지는 제 2 예시적인 전도성 요소를 도시하는 도면.
도 4는 다른 시계에서 플렉시블한 스트립을 도시하는 도면.
도 5는 연결 디바이스의 평면도 및 단면도를 도시하는 도면.

도 1은 제 1 예시적인 구형 캡(10)의 단면을 도시한다. 예를 들어, 0.8mm의 벽 두께와, 40cm의 직경을 가지는 시트 금속과 유사한 물질로 구성된 전도성 요소의 원통형 영역(12)이 회전축(20)에 대해 회전 대칭으로 배열된다. 원통형 영역(10)의 축방향 단부들은 참조 번호 16과 18로 식별된다. 제 1 축방향 단부(16)는 시트 금속과 유사한 동일 물질로 구성된 반구형 영역(14)에 인접하며, 이 경우에 원통형 영역(12)과 반구형 영역(14)은 금속 시트로 함께 제조되고 심(seam)을 가지지 않는다. 전도성 요소의 반구형 영역(14)은 축방향으로 최외부 영역에 원형 천공부를 구비하고, 거의 회전 대칭인 조절가능한 연결 디바이스의 제 2 부분(24)은 이 천공부 안으로 용접된다. 연결 디바이스는 회전축(20)에 대해 0°내지 30°의 각도로 반구형 영역(14)에 통상적으로 정렬되고, 0°의 특정 경우가 이 도면에 도시되어 있다.

제 1 축방향으로 인접한 부분(22)과 동일한 방식으로 조절가능한 연결 디바이스의 제 2 부분(24)은 수 mm의 두께를 가지는 디스크 형상의 중공 원통형 형태를 가진다. 스크리닝 파이프(26)는 나사/클램핑 연결에 의하여 연결 디바이스의 제 1 부분(22)에 장착되며, 상기 스크리닝 파이프는 구형 캡의 전체 중량을 지지한다. 연결 디바이스에 있는 통로 개구를 통해, 즉 제 1 부분(22)과 제 2 부분(24)의 중공 원통형 내부 영역을 통해, 고전압 전도체(28)가 구형 캡의 전기 스크리닝된 내부로 리드된다. 연결 디바이스의 제 1 부분(22)과 제 2 부분(24)을 가변적인 방식으로 서로 연결하는, - 이 도면에서 식별된 - 나사 연결에 의하여 구형 캡의 각 조절 위치를 위한 고전압 전도체(28)의 신뢰할만한 스크리닝을 보장하기 위하여, 스크리닝 파이프(26) 또는 전기적인 균등물이 바람직하게는 또한 구형 캡의 내부로 바로 리드된다.

전도성 요소(12+14)는 예를 들어 1cm 내지 2cm의 거리에 제 1 절연 장벽(30+34+38)에 의해 둘러싸이며, 상기 절연 장벽은 셀룰로스로 구성된 얇은, 예를 들어 1mm 내지 3mm 두께의 경화된 절연 물질 층으로 실질적으로 구성된다. 이런 타입의 절연 장벽은 통상적으로 특정 방법으로 성형된 부분들로 제조된다. 제 1 절연 장벽(30+34+38)은 전도성 요소(12+14)의 외부 윤곽을 따르며 이에 따라 또한 원통형 영역(38)과 반구형 영역(34)을 구비한다. 나아가, 제 1 절연 장벽의 방사방향으로 정렬된 파이프 부착 커넥터(30)는 스크리닝 파이프(26) 주위에 절연 장벽을 또한 구성하기 위하여 연결 요소(22+24)의 영역에 제공된다. 전도성 요소와 제 1 절연 장벽 사이의 이격 간격은 플렉시블한 절연 스트립(이 도면에 미도시)에 의하여 수행된다.

크기가 유사한 제 2 절연 장벽(32+36+40)은 다른 거리에서 제 1 절연 장벽(30+34+38) 주위에 배열되며, 상기 제 2 절연 장벽은 이에 대응하여 파이프 부착 커넥터(32)를 가지는 중공 원통형 영역(40)과 반구형 영역(36)을 더 구비한다. 제 1 절연 장벽(30+34+38)은 프레스보드로 구성된 절연 링(42,44,46)에 의하여 제 2 절연 장벽(32+36+40)으로부터 이격 배치되며, 이의 방사상 내부 및 외부 형태는 최적인 면적의 기계적 접촉-연결을 인접한 절연 장벽에 이루기 위하여 원통형 영역(38,40)에서의 각 반경과 반구형 영역(34,36)에서의 각 구형에 적응된다. 존재하는 것으로 가정되는 절연 링(42,44,46)의 주름은 이 도면에는 나타나 있지 않다.

도 2는 구형으로 적응된 외부 형태를 가지는 예시적인 절연 링(50)을 도시한다. 이 절연 링은 회전축(52)에 대해 거의 회전 대칭으로 배열되고, 설치된 상태에서 이는 구형 캡의 거의 제 1 회전축과 함께 이어진다. 그러나, 또한 예를 들어 제 1 회전축에 대해 통상적으로 0°내지 30°의 각도 범위로 파이프 부착 커넥터의 비스듬한 배향에 비례하여, 제 1 회전축에 대하여 다소 비스듬하게 축(52)을 위치지정하는 것이 완벽하게는 유리할 수 있다. 제 1 및 제 2 절연 장벽들 사이에 개선된 절연 성능을 달성하기 위하여, 절연 링의 주름이 제공되며 이는 절연 링의 다른 반경(54,56)에 의해 구별된다. 도입부에서 언급된 바와 같이, 오일은 예를 들어 바람직하게는 절연 링을 제조하는 프레스보드보다 더 낮은 유전율을 가지고 있으므로, 주름진 절연 물질의 두께에 대하여 최소의 주름, 다시 말해 예를 들어 1cm의 두께와, +/-0.5cm 또는 +/-1cm의 주름을 제공하는 것이 유리하다. 증가된 주름은 전기장이 인접한 오일 채널 내로 변위하는 것을 더 감소시킬 수 있으나, 적어도 프레스보드의 경우에는 기계적인 제한에 부딪힐 수 있다.

도 3은 절연 스트립을 가지는 예시적인 제 2 전도성 요소의 결합된 측면/단면(60)을 도시한다. 전도성 요소(62+64+66+68)는 회전축(70)에 대해 회전 대칭으로 구성되며 원통형 영역(62)과 축방향으로 인접한 반구형 영역(64)을 가진다. 원통형 영역(62)의 제 2 축방향 단부에서 원통형 영역(162)은 테이퍼진 반구형 부분 형상의 영역(66)으로 병합하며 이는 최외부 축방향 제 2 단부에서 물방울 형상의 단면(68)을 가지는 토러스 형상의 전극에 용접된다. 전도성 요소의 최외부 제 1 축방향 단부에는 2부분으로 된 전기 및 또한 기계적 연결 디바이스(74,76)가 제공되며, 이는 제 1 부분(74)에 의하여 스크리닝 파이프(72)에 연결된다. 복수의 플렉시블한 스트립(78,80,82,84)이 방사상으로 외부에 놓여있는 전도성 요소의 표면에 회전축(70)을 따라 배열되며, 상기 스트립은 부분적으로 강성 영역(80)이나 또는 플렉시블한 영역(78,82,84)을 구비한다. 플렉시블한 영역의 경우에 이들은 대응하는 슬롯으로 나타나 있다. 추가적인 절연 층이 전도성 요소(62+64+66+68)의 외부 영역과 플렉시블한 스트립 사이에 방사상에 제공될 수 있다.

도 4는 다른 시야(92,98)에서 플렉시블한 x 스트립(90)을 도시한다. 플렉시블한 영역(94)은 슬롯(96)을 또한 도시하는 상세 도면의 확대도로 도시된다. 이 단면도(98)에는 각 베어링 영역이 각각 이격 배치되는 원통형 부품들의 반경에 대응하는 반경을 따르는 것을 쉽게 볼 수 있다.

도 5는 제 3 연결 디바이스의 평면도(100a)와 이에 대해 90°틸팅된 단면도(100b)를 도시한다. 연결 디바이스는 스크리닝 파이프에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결되게 제공된 디스크 형상의 중공 원통형 제 1 부분(104)을 구비한다. 여기에 축방향으로 인접한 곳에는, 예를 들어 반구형 영역에서 용접 연결에 의하여 전도성 요소에 연결되게 제공된 유사한 형태를 가지는 제 2 부분(102)이 배열된다. 연결 디바이스의 2개의 디스크 형상의 부분들에 수직하고 서로 평행하게 배향된 3개의 나사 연결부(106,108)들의 제 1 그룹이 제 2 디스크 형상의 부분(102)의 상부측에 가상 등변 제 1 삼각형(112)의 코너 지점에 배열된다. 여기에 평행하게 배향된 3개의 나사 연결부(110)들의 제 2 그룹이 제 2 가상 등변 삼각형의 코너 지점에 배열되며, 모든 나사 연결부들은 각각 공통인, 이 경우에 동일한 원을 따라 등거리에 배열된다. 원은 연결 디바이스의 2개의 부분들(102,104)의 중공 원통형 내부를 둘러싼다.

제 1 그룹의 나사 연결부(106,108)들은 화살표와 기호 F(= 힘)로 나타낸 바와 같이 연결 디바이스의 2개의 인접한 부분들(102,104) 사이에 압축력을 가하게 디자인된다. 각 나사는 제 2 부분(102)에 있는 나사산이 형성된 통로 홀을 통해 리드되며 나사산 결합 과정에서 각 나사의 회전 위치에 따라 제 2 부분을 최소 거리에 이격 배치한다. 제 2 그룹의 나사 연결부(110)는 2개의 부분(102,104)들 사이에 인장력을 가하여 2개의 부분을 최대 거리에 이격 배치되게 디자인된다. 이 경우에, 각 나사는 제 2 부분(102)에 나사산이 없는 통로 홀을 통해 리드되며 제 1 부분(104)에 이에 적응된 나사산 결합 과정으로 리드된다. 두 가지 타입의 나사 연결부(106,108,110)들은 이에 따라 하나의 움직임 방향으로는 자유로이 이동가능하지만 반대 방향으로는 이동이 제한된다. 연결 디바이스는 각 나사 연결부가 각 반대방향으로 고정하는 힘을 가할 때 정확히 고정된다.

본 발명은 전술된 바와 같이 오일로 채워진 고전압 변압기 또는 오일로 절연된 다른 고전압 부품으로부터 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡 등에 이용가능하다.

10 : 제 1 예시적인 구형 캡의 단면
12 : 제 1 전도성 요소의 원통형 영역
14 : 제 1 전도성 요소의 반구형 영역
16 : 원통형 영역의 제 1 축방향 단부
18 : 원통형 영역의 제 2 축방향 단부
20 : 회전축
22 : 제 1 연결 디바이스의 제 1 부분
24 : 제 1 연결 디바이스의 제 2 부분
26 : 스크리닝 파이프
28 : 고전압 커넥터
30 : 제 1 절연 장벽의 파이프 부착 커넥터
32 : 제 2 절연 장벽의 파이프 부착 커넥터
34 : 제 1 절연 장벽의 반구형 영역
36 : 제 2 절연 장벽의 반구형 영역
38 : 제 1 절연 장벽의 원통형 영역
40 : 제 2 절연 장벽의 원통형 영역
42 : 제 1 및 제 2 절연 장벽 사이의 제 1 절연 링
44 : 제 1 및 제 2 절연 장벽 사이의 제 2 절연 링
46 : 제 1 및 제 2 절연 장벽 사이의 제 3 절연 링
50 : 반구형 형태의 영역을 위한 예시적인 절연 링
52 : 회전축
54 : 주름 팁 영역에서의 내부 반경
56 : 주름 홈 영역에서의 내부 반경
60 : 절연 스트립을 가지는 예시적인 제 2 전도성 요소
62 : 제 2 전도성 요소의 원통형 영역
64 : 제 2 전도성 요소의 반구형 영역
66 : 제 2 전도성 요소의 반구형 부분 형상의 영역
68 : 물방울 형상의 횡단면을 가지는 토러스 형상의 전극
70 : 회전축
72 : 스크리닝 파이프
74 : 제 2 연결 디바이스의 제 1 부분
76 : 제 2 연결 디바이스의 제 2 부분
78 : 제 1 플렉시블 스트립의 플렉시블한 영역
80 : 제 1 플렉시블 스트립의 강성 영역
82 : 제 2 플렉시블 스트립의 제 1 플렉시블 영역
84 : 제 2 플렉시블 스트립의 제 2 플렉시블 영역
90 : 제 3 플렉시블 스트립의 다른 시야 도면
92 : 제 3 플렉시블 스트립의 3차원 도면
94 : 제 3 플렉시블 스트립의 플렉시블한 영역
96 : 제 3 플렉시블 스트립의 슬롯의 상세 도면
98 : 제 3 플렉시블 스트립의 X 형상의 횡단면 프로파일
100a, b : 제 3 연결 디바이스의 평면도(100a)와 단면도(100b)
102 : 제 3 연결 디바이스의 제 2 부분
104 : 제 3 연결 디바이스의 제 1 부분
106 : 제 1 나사 연결
108 : 제 2 나사 연결
110 : 제 3 나사 연결
112 : 제 1 삼각형
114 : 제 2 삼각형
116 : 통로 개구

Claims (15)

1. 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡(10)으로서, 회전축(20, 70)에 대해 중공 원통형으로 배열되고 제 1 축방향 단부(16)에서 반구형 형태(14, 64)로 병합되는 전기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))를 구비하고, 통로 개구(116)를 가지고 상기 요소((12+14), (62+64+66))를 전기 스크리닝 파이프(26,72)에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하는 역할을 하는 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)를 구비하며, 서로 이격 배치되고 상기 중공 원통형 요소((12+14), (62+64+66))의 형태에 각각 적응되고 각 제 1 및 제 2 거리에서 상기 중공 원통형 요소((12+14), (62+64+66))를 둘러싸는 적어도 2개의 절연 장벽((30+34+38), (32+36+40))을 구비하며, 상기 절연 장벽((30+34+38), (32+36+40))은 각각 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)에 스크리닝 파이프(26,72)를 통해 리드하는 파이프 부착 커넥터(30,32)를 구비하는, 고전압 아웃고잉 라인을 위한 구형 캡(10)에 있어서,
   제 1 절연 장벽(30+34+38)은 상기 회전축(20,70) 주위에 배열되고 방사방향으로 성형된(54,56), 바람직하게는 평탄화된, 주름진 형태를 가지는 적어도 하나의 절연 링(42,44,46,50)에 의하여 제 2 절연 장벽(32+36+40)으로부터 이격 배치된 것을 특징으로 하는 구형 캡.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))의 반구형 형태(14,64)의 영역에서 상기 절연 링(42,50)은 각 인접한 절연 장벽의 각 둘러싸는 반구형 형태(34,36)에 방사상으로 내부와 방사상으로 외부에 적응되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))는 그 제 2 축방향 단부(18)에서 반구형 부분(68)의 형태로 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 절연 장벽(30+34+38)은 적어도 부분적으로 플렉시블한 절연 스트립(78,80,82,84,90)에 의하여 상기 전기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))로부터 이격 배치된 것을 특징으로 하는 구형 캡.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 부분적으로 플렉시블한 스트립(78,80,82,84,90)은 각진 프로파일로 구현되고 적어도 플렉시블 부분(94)에서 각 축방향 크기에 대해 횡방향으로 복수의 슬롯(96)을 구비하는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 플렉시블 스트립의 각진 프로파일은 X-(90), V- 및/또는 Y-프로파일로 구현되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 절연 장벽의 파이프 부착 커넥터(30,32)는 심(seam)이 회피되도록 제 1 및/또는 제 2 절연 장벽에 직접 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
8. 제 2 항 내지 제 7 항에 있어서, 상기 연결 디바이스는 스크리닝 파이프(26,72)에 연결하기 위한 제 1 부분(22,74,104)과, 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))에 연결된 제 2 부분(24,76,102)을 구비하며, 힘으로 고정하는 방식으로 조절가능한 연결부(106,108,110)가 제 1 부분(22,74,104)과 제 2 부분(24,76,102) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
9. 제 8 항에 있어서, 힘으로 고정되는 방식으로 조절가능한 연결부는 서로에 대하여 각각 오프셋되어 있는 삼각형(112,114)으로 배열된 3개의 평행하게 정렬된 나사 연결부(106,108,110)들로 각각 구성된 2개의 그룹을 구비하며, 제 1 그룹(110)은 상기 2개의 부분들 사이에 인장력을 가하게 제공되고, 제 2 그룹(106,108)은 상기 2개의 부분들 사이에 압축력을 가하게 제공되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 그룹들 중 적어도 하나의 그룹의 나사 연결부들은 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)의 통로 개구(116) 주위에 공통 원형 경로를 따라 등거리에 배열되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 2개의 그룹의 모든 나사 연결부(106,108,110)들은 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))의 제 2 축방향 단부(66)를 통해 접근가능한 것을 특징으로 하는 구형 캡.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)의 제 2 부분(24,76,102)은 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))로 밀링되고 용접되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 단부 쪽으로 넓어지는 물방울 형상의 횡단면을 가지는 토러스 형상의 밀링된 전극(68)이 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66))의 테이퍼링된 제 2 축방향 단부(66) 위에 용접되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 요소((12+14), (62+64+66)), 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)의 적어도 하나의 부분 및/또는 상기 전극(68)은 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 구형 캡.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)는 반구형 제 1 단부(14,64)의 영역에서 전도성 요소에 연결되고, 스크리닝 파이프(26,72)가 상기 연결 디바이스((22+24), (74+76), 100a,b)의 통로 개구(116)를 통해 그리고 상기 전도성 요소(14,64)의 벽에 인접한 개구를 통해 내부로 리드될 수 있는 것을 특징으로 하는 구형 캡.

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