KR20120129980A - 광 파이버 내장형 절연 스페이서 - Google Patents

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Abstract

변류기에 사용하는 광 파이버를 내장시켜서 용이하고 게다가 경제적으로 제작할 수 있으며, 미소 공극에 전계 집중에 의한 코로나의 발생이 없어, 변류기의 특성에 영향을 주는 일이 없는 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 제공한다. 에폭시 수지 등의 절연 재료를 몰드해서 일체로 성형하는 절연 성형 부재(3) 내에, 적어도 하나의 통전도체(2)와, 이를 둘러싸도록 배치하는 접지 실드 및 패러데이 효과재의 광 파이버(14)를, 매립해서 내장시킨 절연 스페이서(1)를 구성한다. 접지 실드에는, 금속선이나 띠 형상 금속 재료나 복수의 작은 구멍을 형성한 금속 원통재제의 원통 형상 실드 부재(15)를 사용하고 있으며, 이 원통 형상 실드 부재(15)의 내부의 소정 위치에, 광 변류기의 부품으로서 사용하는 광 파이버(14)를 배치하고 있다.

Description

광 파이버 내장형 절연 스페이서{OPTICAL-FIBER-CONTAINING INSULATING SPACER}
본 발명은 광 파이버 내장형 절연 스페이서에 관한 것으로, 특히 전류 측정용 광 변류기에 사용하는 광 파이버를 내장한 광 파이버 내장형 절연 스페이서에 관한 것이다.
가스 절연 개폐 장치(이하, 「GIS」라고 약칭함)는, 고전압의 통전도체나 각종 기기를 배치하는 원통 형상 용기의 복수개를 연결할 때, 에폭시 수지 등의 절연 재료로 생성한 원판 형상의 절연 스페이서를 개재시켜서 밀봉 구획하고, 구획된 각 원통 형상 용기 내에 절연성 가스를 충전해서 구성하고 있다.
원통 형상 용기 내의 통전도체에 흐르는 전류를 측정하기 위해서 GIS에서는, 권선형 변류기나 패러데이 효과를 갖는 광 파이버를 사용한 광 변류기가 사용된다. 특히, GIS는 소형으로 경량화하는 것이 요망되기 때문에, 변류기도 권선형 변류기 에 비하여 대폭 소형으로 할 수 있는 광 변류기의 사용이 검토되고 있다. GIS용의 변류기로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 공보 평성 10-142265호(특허문헌 1)에 기재되어 있는 바와 같은 광 변류기가 알려져 있다.
특허문헌 1의 광 변류기는, 접속용의 플랜지부를 갖는 원통형 탱크의 복수개를 연결할 때에, 삼상분의 통전도체를 갖는 절연 재료제의 삼상 절연 스페이서가, 플랜지부에 협착되어 배치되어 있다. 이 삼상 절연 스페이서에는, 광로로 되는 패러데이 효과재의 송(送)광용 광 파이버 및 수광용 광 파이버가 각 상의 통전도체를 각각 둘러싸도록 매설되어 있다.
송광용 광 파이버에는 광원이나 편광자 등을 포함하는 송광측 부품이 탱크 외부에 배치되고, 또한 수광용 광 파이버에는 검광자나 측정기 등의 수광측(검출기측) 부품이 탱크 외부에 배치되어 광 변류기를 구성하고 있다. 그리고, 광 변류기에서는, 송광측으로부터 광로 내에 직선 편파광을 통과시켜, 통전도체를 흐르는 전류의 자계 작용의 크기에 따라서 회전하는 직선 편파광의 패러데이 회전각을, 검출기측에서 검출해서 측정하여, 통전도체의 전류의 크기를 검출하고 있다.
한편, 가스 절연 전기 기기에 사용하는 영상 변류기로서, 일본 특허 공개 공보 평성 8-178987호(특허문헌 2)에 기재된 것이 있다. 이 영상 변류기는, 삼상분의 통전도체를 갖는 삼상 절연 스페이서의 내부에, 영상 전류 검출부로 되는 삼상의 통전도체를 일괄해서 주회하도록 패러데이 효과재의 광 파이버를 매립하고, 이 광 파이버의 각 단부에 송광측 부품과 수광측 부품을 배치하여, 광 파이버를 통해서 출력되는 편광 신호로부터 영상 전류를 검출하는 것이다.
상기 특허문헌 1의 광 변류기에서는, 광 파이버가 각 상의 통전도체를 둘러싸도록 매설한 절연 스페이서를 사용하고 있으며, 또한 특허문헌 2의 영상 변류기에서는, 삼상의 통전도체를 일괄해서 둘러싸도록 설치하는 광 파이버를 매립한 절연 스페이서를 사용하고 있다. 이들 절연 스페이서는, 일반적으로는 에폭시 수지 등의 절연 재료를 사용해서 제작된다.
통상, 절연 재료제의 절연 스페이서는, 통전도체를 매설해서 몰드 성형할 때, 일반적으로 보이드라고 칭해지는 미소 공극이 발생하게 되는 경우가 있다. 이 미소 공극은, 통전도체에 통전했을 때에 가해지는 전계에 의해 코로나가 발생하여, 전기적인 악영향을 줄 우려가 있다. 또한, 절연 스페이서를 원통형 탱크의 플랜지부에 고정하기 위해서, 복수개의 관통 볼트를 사용하고 있는데, 이 관통 볼트가 존재하기 때문에 절연 스페이서의 외주 근방의 전계가 흐트러진다고 하는 문제가 있다. 이러한 종류의 악영향을 방지하기 위해서, 절연 스페이서는 통전도체의 전체를 둘러싸는 접지 실드를, 일괄해서 부가해서 몰드 성형하여, 접지 실드로 미소 공극에 의한 전기적인 악영향을 방지하는 것이 행하여지고 있다.
특허문헌 1 및 2의 절연 스페이서에 있어서도, 접지 실드를 부가해서 제작할 수도 있지만, 통전도체와 광 파이버 또한 접지 실드를 동시에, 일체로 몰드 성형하는 경우에는 미소 공극에 의한 전기적인 악영향을 충분히 해소할 수 없어, 용이하게 제작할 수 없게 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 변류기에 사용하는 광 파이버를 내장시켜서 용이하게 게다가 경제적으로 제작할 수 있어, 미소 공극에 전계 집중에 의한 코로나의 발생이 없어, 변류기의 특성에 영향을 주는 일이 없는 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 절연 재료로 몰드해서 일체로 성형하는 절연 성형 부재 내에, 적어도 하나의 통전도체와, 상기 통전도체를 둘러싸도록 배치하는 접지 실드 및 패러데이 효과재의 광 파이버를 매립해서 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 구성할 때에, 상기 접지 실드에는 원통 형상 실드 부재를 사용하고, 상기 원통 형상 실드 부재의 내부의 소정 위치에 상기 광 파이버와 배치해서 구성한 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 상기 원통 형상 실드 부재는, 금속선을 나선 형상으로 권회해서 형성한 금속선 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하고 있다.
또한 바람직하게는, 상기 원통 형상 실드 부재는, 띠 형상 금속 재료를 엮어서 형성한 띠 형상 금속 원통재를 사용해서 구성, 금속선을 그물통 형상으로 형성한 금속 그물 원통재를 사용해서 구성, 또한 복수의 작은 구멍을 형성한 금속 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명과 같이 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 구성하면, 변류기를 구성하는 패러데이 효과재 광 파이버와 접지되는 원통 형상 실드 부재를, 절연 성형 부재 내에 매설해서 절연 스페이서를 몰드 성형할 수 있기 때문에, 용이하고 또한 경제적으로 제작할 수 있는 이점이 있다.
또한, 패러데이 효과재의 광 파이버 자체가 접지되는 원통 형상 실드 부재의 내부의 소정 위치에 배치되어 있기 때문에, 절연 스페이서의 수지 성형 시에 광 파이버의 부근에 미소 보이드가 발생하였다고 하더라도, 원통 형상 실드 부재가 접지되어 있기 때문에, 통전도체에 전압이 인가되었을 때에 원통 형상 실드 부재 부분 부근은 전계 집중에 의한 코로나의 발생도 없고, 변류기의 특성에 영향을 줄 일도 없는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예인 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 일부 단면해서 도시하는 개략 측면도이다.
도 2는, 도 1의 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 A-A선에서 본 개략 단면도이다.
도 3의 (a)는 도 1의, (b)는 도 2의 부분 단면도이다.
도 4는, 도 1 및 도 2의 광 파이버 내장형 절연 스페이서에 사용하는 접지 실드의 예를 도시하는 개략도이다.
도 5는, 도 1의 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 A-A선에서 본 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는, 각각 도 5에 도시하는 광 파이버 내장형 절연 스페이서에 사용하는 접지 실드의 예를 도시하는 개략도이다.
본 발명의 광 파이버 내장형 절연 스페이서는, 절연 재료로 몰드해서 일체로 성형하는 절연 성형 부재 내에, 적어도 하나의 통전도체와, 이 통전도체를 둘러싸도록 배치하는 접지 실드 및 패러데이 효과재의 광 파이버를, 매립해서 형성한다. 접지 실드에는, 원통 형상 실드 부재를 사용하고 있으며, 이 중심부 부근에 상기 광 파이버와 배치해서 구성한다. 내장하는 광 파이버는, 전류를 측정하는 변류기의 부품으로서 사용한다.
[실시예 1]
이하, 도 1 내지 도 6을 사용해서 본 발명의 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 구체적으로 설명한다. 도 1의 절연 스페이서(1)는 단상용을 도시하고 있다. 이 절연 스페이서(1)는, 원통형 탱크 내의 중심 도체간을 전기적으로 접속하는 통전도체(2)와, 통전도체(2)를 중심으로 배치 고정하는 절연 성형 부재(3)에 의해 형성하고 있다.
또한, 절연 성형 부재(3)의 외주부의 플랜지부(11)에는, 등간격으로 복수개의 연결 금속 부재(12)를 배치하고, 에폭시 수지 등의 절연 재료로 몰드해서 매립하고, 일체로 원반 형상이나 원추 형상의 절연 성형 부재(3)를 성형하고 있다. 절연 스페이서(1)의 플랜지부(11)는, 통상과 마찬가지로 원통형 탱크의 플랜지부간에 끼워 지지되고, 절연 스페이서(1)로 각 원통형 탱크 내를 구획한다.
변류기에 사용하는 패러데이 효과재의 광 파이버(14)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 예에서는 절연 스페이서(1)의 플랜지부(11) 부근에 통전도체(2)를 둘러싸도록 배치하여, 절연 성형 부재(3) 내에 매립된다. 게다가, 광 파이버(14)는, 접지 실드로 되는 원통 형상 실드 부재(15)의 내부의 소정 위치에 배치, 바람직하게는 중심부 부근에 배치해서 통전도체(2)로부터의 거리를 일정 범위로 유지할 수 있도록 하여, 광 변류기에 사용해도 전혀 지장이 생기지 않도록 한다.
원통 형상 실드 부재(15)와 이 내부에 배치하는 광 파이버(14)를, 절연 성형 부재(3) 내에 매립해서 몰드 성형해서 절연 스페이서(1)를 제작할 때에는, 다음과 같이 해서 제작한다. 광 파이버(14)는, 원통 형상 실드 부재(15) 내의 소정 위치에 지지재로 지지시킨 상태로 한다.
그리고, 원통 형상 실드 부재(15)는, 도 1 내지 도 3에 예시하는 바와 같이 고정선을 겸용하는 접지선(13)에 의해 연결 금속 부재(12)와 연결해서 전기적으로 접속하고, 또한 소정 위치를 기계적으로 유지할 수 있는 상태로 해서 성형틀 내에 장착하고, 에폭시 수지 등의 절연 재료에 의해 몰드 성형해서 절연 스페이서(1)를 제작한다.
원통 형상 실드 부재(15)에는, 예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같이 가공성이 좋은 구리선이나 알루미늄선 등의 금속선을 사용하고, 이 금속선을 나선 형상으로 권회해서 형성한 금속선 원통재(15A)를 사용하고 있다. 당연히, 사용하는 금속선은, 나선 형상으로 권회 형성했을 때에 원통 형상을 유지할 수 있는 굵기의 것을 사용하고 있다.
게다가, 금속선으로 권회 형성한 금속선 원통재(15A)는, 접지 실드로서의 성능을 갖도록 만들어져, 광 파이버(14)를 내부에 위치시킨 상태에서, 절연 재료로 몰드를 행하여 절연 성형 부재(3)를 성형한다. 이에 의해, 광 파이버(14) 및 금속선 원통재(15A)의 양쪽을, 절연 성형 부재(3)의 미리 정한 위치에 매립해서 형성하고, 광 파이버(14)를 미리 정한 통전도체(2)로부터의 거리의 치수 범위 내에 들어가도록 해서 제작한다.
도 2 및 도 3의 (b)에 도시하는 예의 광 파이버(14)는, 절연 성형 부재(3)로부터 양단부가 돌출하도록 인출해서 설치되어 있으며, 이 인출 양단부에도 필요에 따라서 접지 실드로 되는 원통 형상 실드 부재(15)를 설치하고 있다.
그리고, 광 파이버(14)를 반사형의 변류기 부품으로서 사용할 때에는, 이 한 쪽의 단부에 광 반사용의 경면부(17)를 형성하고, 다른 쪽의 단부에 송광측 부품 및 수광측 부품을 배치해서 광 변류기를 구성한다. 또한, 광 파이버(14)를 투과형의 부품으로서 사용할 때에는, 이 한쪽의 단부에 송광측 부품을, 다른 쪽의 단부에 전류 검출용의 수광측 부품을 배치해서 광 변류기를 구성한다.
상기와 같이 해서 광 파이버 내장형 절연 스페이서를 구성하면, 접지 실드로 되는 원통 형상 실드 부재(15)의 내부에, 광 변류기에 사용하는 광 파이버(14)를 미리 정한 소정 위치에 배치할 수 있기 때문에, 절연 성형 부재(3) 내에 매설해서 절연 스페이서(1)를 몰드 성형하여, 용이하게 경제적으로 제작할 수 있다. 게다가, 광 파이버(14) 자체가 접지되는 원통 형상 실드 부재(15)의 내부의 소정 위치에 배치되어 있기 때문에, 통전도체(2)에 인가된 전압으로 미소 보이드 부분에 전계 집중을 야기하여, 코로나를 발생시켜서 전기적으로 악영향을 미치지 않고, 광 변류기의 특성도 손상시키는 일이 없어진다.
[실시예 2]
이어서, 도 5 및 도 6을 사용하여, 다른 예인 본 발명의 광 파이버 내장형 절연 스페이서(1)를 설명한다. 절연 스페이서(1)는 도 1 및 도 와 마찬가지로 단상용을 도시하고 있으며, 상기의 예와 마찬가지로, 통전도체(2) 및 절연 성형 부재(3)로 형성하고 있으며, 또한 도 6의 (a) 내지 (c)에 도시하는 바와 같이 형성한 기계적으로 강한 구조의 원통 형상 실드 부재(15)를 사용하여, 이 중심부에 광 파이버(14)를 배치해서 구성한 것이다.
원통 형상 실드 부재(15)로서, 도 6의 (a)에 도시하는 예에서는 띠 형상 금속 재료를 엮어서 형성한 띠 형상 금속 원통재(15B)를, 또한 도 6의 (b)에 도시하는 예에서는 금속선을 그물통 형상으로 형성한 금속 그물 원통재(15C)를, 나아가 도 6의 (c)에 도시하는 예에서는 복수의 작은 구멍(16)을 형성한 금속 원통재(15D)를 사용하는 것이다.
이와 같이 구성하는 광 파이버 내장형 절연 스페이서이어도, 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있으며, 원통 형상 실드 부재(15)는 기계적으로 강한 구조이기 때문에, 절연 성형 부재(3)를 에폭시 수지 등의 절연 재료에 의해 몰드 성형할 때, 크게 변형되는 일이 없기 때문에, 보다 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 단상용 절연 스페이서의 예로 설명하였지만, 통전도체(2)의 3개를 병치 혹은 정점을 연결하는 선이 정삼각형이나 이등변 삼각형으로 되도록 배치해서 절연 성형 부재(3)를 일체로 성형하는 삼상용 절연 스페이서에도 적용할 수 있다. 이 경우, 광 파이버(14)와 원통 형상 실드 부재(15)는, 각각 각 상의 통전도체(2)를 둘러싸도록 설치하고, 또한 삼상분의 통전도체(2)의 전체를 일괄해서 둘러싸는 전체 실드를 배치하여, 절연 재료로 몰드해서 절연 성형 부재(3)를 일체로 성형하면 사용할 수 있다.
또한, 절연 성형 부재(3)에 내장시키는 광 파이버(14)를 광 변류기에 적용하는 예로 설명하였지만, 원통 형상 실드 부재(15) 내에 광 파이버(14)를 배치해서 수지 성형하는 절연 스페이서(1)의 구조는, 영상 변류기에도 사용할 수 있어서 마찬가지의 효과를 달성할 수 있는 것은 자명하다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 광 파이버 내장형 절연 스페이서는, 단상용 및 삼상용의 가스 절연 개폐 장치에 적합하며, 전혀 문제없이 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 절연 재료로 몰드해서 일체로 성형하는 절연 성형 부재 내에, 적어도 하나의 통전도체와, 상기 통전도체를 둘러싸도록 배치하는 접지 실드 및 패러데이 효과재의 광 파이버를 매립한 광 파이버 내장형 절연 스페이서로서,
    상기 접지 실드에는 원통 형상 실드 부재를 사용하고, 상기 원통 형상 실드 부재의 내부의 소정 위치에 상기 광 파이버와 배치해서 구성한 것을 특징으로 하는, 광 파이버 내장형 절연 스페이서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통 형상 실드 부재는, 금속선을 나선 형상으로 권회해서 형성한 금속선 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는, 광 파이버 내장형 절연 스페이서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원통 형상 실드 부재는, 띠 형상 금속 재료를 엮어서 형성한 띠 형상 금속 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는, 광 파이버 내장형 절연 스페이서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원통 형상 실드 부재는, 금속선을 그물통 형상으로 형성한 금속 그물 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는, 광 파이버 내장형 절연 스페이서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원통 형상 실드 부재는, 복수의 작은 구멍을 형성한 금속 원통재를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는, 광 파이버 내장형 절연 스페이서.
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