KR20130008541A - 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛 - Google Patents

가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛 Download PDF

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KR20130008541A
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하우케 페테르스
토비아스 쉴러
카리나 라이헬
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에이비비 테크놀로지 아게
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Abstract

본 발명은 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 고전압 개폐기 유닛에 관한 것으로, 긴 케이블을 포함하고, 상기 긴 케이블은, 관형 클래딩과, 다수의 위상에 대응하는 다수의 내부 전도체(16, 17; 32)와, 케이블의 길이에서의 온도-종속적인 변화를 오프셋하기 위한 보상 디바이스(11)를 갖는다. 보상 디바이스(11)의 케이블 부분의 클래딩은, 이에 수직으로 연장하는 커넥터(13)가 추가 케이블을 연결시키기 위해 일체형으로 형성되는 제 1 관형 클래딩 섹션(12, 42)을 갖는다. 금속 벨로우(19, 20; 40, 41)는 관형 클래딩 섹션(12, 42)의 각 단부에 고정되고, 상기 금속 벨로우의 자유단은 홀더(25, 49)에 의해 이격되에 고정된다. 관형 클래딩 부분(12, 42)에서의 내부 전도체는 이에 수직으로 연장하는 내부 전도체(17, 33)에 전기적 전도성으로 연결되고, 슬라이딩 접촉 연결부(18)를 통해 커넥터(13)와 연관된다.

Description

가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛{GAS-INSULATED, METAL-CLAD, SINGLE-PHASE OR POLYPHASE SWITCHGEAR UNIT}
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 가스-절연된, 금속-클래드(metal-clad), 단상 또는 다상 개폐기 유닛에 관한 것이다.
금속-클래드 개폐기 유닛은, 다수의 위상에 대응하는 다수의 내부 전도체가 수용되는 차단된 관형 금속 캡슐부(encapsulation)를 포함한다. 하우징의 내부에는 가압된 절연 가스, 바람직하게 SF6가 있다. 금속 캡슐부의 길이가 특정 치수를 초과하면, 길이 또는 각도의 변화는 온도 변화의 경우에 현저하게 나타나는데, 이것은 고유 또는 원격 가열로 인해 발생하고, 보상되어야 한다.
동시에, 상이한 장치(arrangements)가 있다. 온도로 인한 이러한 길이에서의 변화를 보상하기 위해, 개별적인 덕트 섹션(duct sections)은 보상 요소에 의해 서로 연결될 수 있고, 예를 들어, 벤드에 의해 오프셋을 생성하는 Z-형태의 각도 섹션이 제공된다. 증가된 물질 응력(stress)은 이들 벤드 지점에서 고려되어야 하고, 더욱이, 내부 가스 압력으로 인해 발생하는 모든 힘은 추가로 하우징 슬리브 표면에 의해 흡수된다.
U-형태의 중간 부품은 또한 Z-형태의 각도 섹션 대신에 제공될 수 있고, 덕트 섹션은 중간 섹션의 레그의 자유단에 부착된다. 길이에서의 변화는 중간 부품의 레그가 서로 마주보게 벤딩되도록 한다.
또한 소위 횡방향 설치 디바이스가 제공되는 슬라이딩 요소를 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 특히 복잡하고 신뢰성없는 캡슐부의 동적 밀봉부가 이를 위해 요구된다. 밀봉부의 영역은 개폐기 유닛의 전체 수명에 걸쳐 그리고, 또한 가스 누출을 초래할 수 있는 손상을 피하기 위해 모든 환경적인 영향 하에 오염에 대해 보호되어야 한다. 긴 보상 스트로크의 경우에, 밀봉부는 마모에 적절히 내성이 있어야 하고, 유연한 벨로우(bellow)는 또한 오염에 대한 밀봉 영역을 보호하기 위해 필요하다. 내부 가스 힘은 리프-스프링 장치에 의해 보상되어야 한다. 이러한 장치의 단점은, 단지 짧은 스트로크만이 달성된다는 것이다. 더욱이, 스프링에 의한 내부 가스 압력의 힘의 보상은 특정한 가스 압력 지점에 대해서만 조정될 수 있어서, 스프링 특징에서의 작용점(working point)은 가스 손실 또는 증가된 압력의 경우에 변화한다.
더욱이, 이동부로서 단 하나의 금속 벨로우를 갖고 스프링 보상을 갖는 장치가 가능하며, 하나의 작용점만이 스프링에 의해 보상될 수 있다. 편이(deviation)의 경우에, 변위력(displacement force)이 발생하고, 이것은 장치 내의 이동을 초래한다.
직렬 연결되는 금속 벨로우가 또한 개시되었고, 보상기의 이동부 상의 힘은 매칭된 직경의 적합한 조합에 의해 금속 벨로우 내에서 보상되어, 작용점에서, 장치는 압력에 독립적이다.
DE 10 2007 038 934 A1은, 총 3개의 금속 벨로우가 적합한 방식으로 서로와 연관되게 배치되는 보상 디바이스를 개시하며, 디바이스는 보상 챔버 및 팽창 챔버를 가져, 관형 덕트의 길이에서의 변화의 경우에, 보상 챔버 및 팽창 챔버의 부피의 합은 대략 일정하게 유지된다.
메인 보상기 및 적어도 2개의 보조 보상기를 갖는 관형 덕트를 위한 보상 디바이스는 DE 196 10 151 C1에 개시되었고, 여기서 보상기는 금속 벨로우의 형태로 설계된다.
본 발명의 목적은 도입부에 언급된 종류의 개폐기 유닛을 생성하는 것이며, 이를 통해 보상은 가스 압력 및 온도에 독립적이어서, 보상은 전체 온도 범위에 걸쳐 제공되고, 장치는 알려진 보상 디바이스에 비해 간략하게 된다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 제1항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명에 따라, 전도체 세그먼트의 캡슐부는, 이에 수직으로 이어지는 커넥터가 추가 덕트를 부착하기 위해 형성되는 제 1 관형 섹션을 갖고, 금속 벨로우는 제 1 관형 섹션의 각 단부에 고정되고, 그 자유단은 고정(holding) 디바이스에 의해 서로 일정 거리로 고정되고, 관형 캡슐부 섹션에서의 내부 전도체는 슬라이딩 접촉 연결에 의해 내부 전도체에 전기적 전도성으로 연결되고, 상기 내부 전도체는 이에 수직으로 이어지고, 커넥터와 연관된다.
2개의 금속 벨로우의 조합은 본 발명에 기재된 장치에 사용되어, 이들은 완전히 보상되고, 작용점, 즉 정상 상태에서 이동부 상에 어떠한 힘도 작용하지 않는다. 작용점은 가스 압력에 독립적이어서, 전체 압력 및 온도 범위에 걸쳐 보상을 제공하고, 길이에서의 증가로 인해 슬라이딩 힘만이 흡수되어야 한다.
전류 경로가 커넥터를 통해 각지기 때문에, 보상을 위해 2개의 동일한 금속 벨로우를 사용하는 것이 가능하다. 사용된 구성요소는 간단히 구성되고, 표준화된 부분으로부터 조립될 수 있다.
동시에, 길이 보상은 금속 벨로우의 스트로크에 의해서만 한정되어, 예를 들어 +/- 80mm의 스트로크가 쉽게 실현되도록 한다. 도시된 장치는 또한 변압기의 직류 연결을 위한 소수의 추가 부분을 통해 사용될 수 있고, 진동 보상뿐 아니라 길이 및 각도 보상이 전체적으로 실현된다.
본 발명의 추가로 유리한 실시예 및 개선점은 종속항에서 보여질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예 및 개선점뿐 아니라 추가 장점은, 본 발명의 4개의 실시예가 개략적으로 도시된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명되고 기재된다.
본 발명은, 보상이 가스 압력 및 온도에 독립적이어서, 보상이 전체 온도 범위에 걸쳐 제공되고, 알려진 보상 디바이스에 비해 간략하게 되는 개폐기 유닛에 효과적이다.
도 1 내지 도 3은 상이한 연결부를 갖는 보상 디바이스를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 추가 실시예를 도시한 도면.
도 5는 도 3에 따른 실시예의 변형을 도시한 도면.
도 1이 참조된다.
도 1은 금속-클래드 개폐기 유닛의 개폐기 유닛 영역의 보상 디바이스(11)를 도시한다. 이것은 중간 부품으로서 관형 금속-클래드 섹션(12)을 갖고, 중간 부품의 중간 영역에는 커넥터(13)가 형성되고, 이러한 커넥터(13)는 캡슐부(12)의 길이 방향 축(L-L)에 수직으로 이어진다. 캡슐부 튜브(15)는 플랜지 연결부(14)에 의해 커넥터(13)에 부착되고, 커넥터(13)의 중심축은 캡슐부 튜브(15)의 중심축과 일직선으로 놓인다(in line with).
또한 캡슐부 또는 중간 부품(12)으로 언급되는 캡슐화 섹션(12) 내에는 전류-운반 내부 전도체(16)가 있고, 이러한 전류-운반 내부 전도체(16)는 바람직하게 캡슐부(12) 내에 동축으로 배치된다. 슬라이딩 접촉 연결부(18)에 의해 내부 전도체(16)에 연결되는 추가 내부 전도체(17)는 내부 전도체(16)에 수직으로 제공된다. 캡슐부(12)의 단부 각각은 각각 금속 벨로우(19 및 20)에 연결되고, 그 자유단(21 및 22)은 U-형태의 고정 디바이스(25)의 레그(23, 24)의 상호 대항하는 표면들 상에 고정된다. 금속 벨로우(19 및 20)는 예를 들어, 본 명세서에서 더 구체적으로 도시되지 않은 플랜지 링에 의해 부착될 수 있다. 금속 벨로우를 위한 플랜지 링은 본래 알려져 있다. 그러한 금속 벨로우의 단부는 도 4의 실시예에 더 구체적으로 도시되는, 플랜지 링의 원형 개구부의 내부 에지 주위에서 비드 형태로 되어 있다( beaded). 본 명세서에서 도 1 내지 도 3에 도시된 장치는 완전히 개략도이다. 2개의 금속 벨로우(19 및 20)의 자유단 또는 종결 표면(A1 및 A2)은 동일하여, 캡슐부(12)의 내부에서의 압력 변화는 중간 부품(12)이 이동할 가능한 능력에 영향을 주지 않는다.
고정 디바이스(25)는 필요시, 분리 절연체의 삽입을 통해, 캡슐부 튜브 섹션(26)에 단단히 연결된다.
캡슐화된 개폐기 회로의 추가 덕트는 우측에, 즉 화살표 방향(P)으로 부착될 수 있다. 예를 들어 우측 상에 부착된 개폐기 유닛으로부터 또는 캡슐부 튜브(15)에 부착된 개폐기 유닛의 영역으로부터 열 효과의 결과로서, 예를 들어 이중 화살표(P1)의 방향으로 정렬되는, 온도 변동으로 인한 이동에서의 변화가 발생하면, 금속 벨로우들 중 하나, 예를 들어 금속 벨로우(19)는 압착되는 반면, 금속 벨로우(20)는 확장된다. 슬라이딩 접촉 연결부(18)는 이것이 쉽게 발생하도록 하고, 최대 대략 +/- 80mm의 스트로크가 금속 벨로우(19 및 20)의 구조적 설계로 인해 수용될 수 있다. 표면(A1 및 A2)과 같이 금속 벨로우(19 및 20)가 동일하기 때문에, 중간 부품(12)이 이동할 때 압력 변화가 없으므로, 캡슐부의 내부에서 절연 가스의 밀봉에서의 변화가 없다.
도 2에 따른 실시예에서, 각도 부품(31) 및 내부 전도체(32)를 갖는 튜브 섹션(30)은 커넥터(13)에 부착된다. 이것은 커넥터(13)에 부착되는 L-형태의 덕트 세그먼트를 형성한다. 길이에서의 열 변화는 예를 들어, 캡슐부 부품(26)을 통해 또는 L-형태의 내부 전도체(32)를 통해 보상 디바이스(11)에 의해 흡수될 수 있다.
도 3에 따른 실시예에서, U-형태의 고정 디바이스(25)의 레그(23)에 고정되는 튜브 섹션(33)은 벨로우(19)에 부착된다. 도 3에서 알 수 있듯이, 지지 절연체(34)는 이러한 튜브 섹션(33)의 내부에 제공될 수 있고, 이러한 튜브 섹션(33)은, 내부 전도체(16)가 레그(23) 근처로 돌출할 때, 이러한 지점에서 이러한 내부 전도체(16)를 추가로 지지한다. 지지 절연체(34)는 도 5에 따른 도면의 예시에 사용되지 않는다; 오히려, 내부 전도체(16)는 커넥터(13)와 레그(23) 사이의 거의 중심에서 끝난다. 이를 행하기 위해, 내부 전도체(16)의 자유 길이는, 슬라이딩 접점(18)에 대한 내부 전도체(16)의 슬라이딩 이동에 대응하도록 이루어진다. 임의의 속도로, 내부 전도체(16)는 슬라이딩 접점(18)으로부터 슬라이딩하지 않아야 한다.
도 1 및 도 2의 금속 벨로우(19 및 22)는 커버에 의해 밀봉되고, 이것은 각각 표면(A1 및 A2)에 의해 도시되고, 표면(A2)은 또한 전술한 절연체에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 각도 부품(31)은 표준 각도 부품이고, 이러한 표준 각도 부품에 의해 고전압 덕트가 계속된다.
슬라이딩 접점(18)은 예를 들어, 금속-라멜라(lamella) 슬라이딩 접점의 형태로 존재할 수 있고; 특정 조건 하에, 이들 접점은, 또한 내부 전도체(17 및 32) 각각이 내부 전도체(16)에 대해 회전하도록 형성될 수 있다.
이제 도 4가 참조된다.
도 1 내지 도 3에 따른 실시예에서, 고정 디바이스는 U-형태의 구성요소의 형태이다. 도 4에 따른 실시예에서, 2개의 금속 벨로우(40 및 41)는 중간 부품(42)에 부착되고, 이러한 중간 부품(42)은 튜브의 형태이다. 플랜지 링(43 및 44)은 금속 벨로우(40 및 41)의 자유단에 고정되고, 2개의 금속 벨로우(40 및 41)의 자유단은 비드(45 및 46)에 의해 플랜지 링(43 및 44)에 부착된다. 플랜지 링(43 및 44)은 복수의 관통-구멍(through-holes)(47 및 48)을 갖고, 이들 중 하나만이 각 플랜지 링(43, 44)에 도시된다. 관통-구멍(47 및 48)은 균일하게 분배된다. 각 경우에 스페이서 로드(spacer rod)(49)의 자유단은 상호 정렬된 관통-구멍(47 및 48)을 통과하고, 숫(male) 나사산 형성된 섹션(50 및 51)은 각 경우에 각 스페이서 로드(49)의 단부에 제공되고, 상기 단부는 연관된 관통-구멍(47, 48)의 근처에 위치하고, 플랜지 링(43 및 44)의 측면 표면과 중첩된다. 그 결과, 로크 너트(lock nuts)의 형태로 플랜지 링(43 및 44)의 측면 표면에 대해 유지 너트(52 내지 55)를 단단하게 나사 연결(screwing)함으로써 각 플랜지 링(43, 44)의 양쪽 면 상에 유지 너트(52, 53 및 54, 55)를 고정시키는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 스페이서 로드(49)는 플랜지 링(43, 44)에 단단히 부착되고, 플랜지 링(43, 44)을 위한 고정 디바이스로서 작용하여, 플랜지 링(43 및 44) 사이의 거리는 일정하게 유지된다.
관형 덕트(57)는 플랜지 링(44)에 부착되는 한편, 개별 절연체의 형태일 수 있는 절연체(56)가 삽입된다.
어떠한 추가 덕트도 부착되지 않는 도면 좌측 상의 금속 벨로우(40)는 커버 플레이트(58)에 의해 이 지점에서 가스-밀폐 밀봉된다. 금속 벨로우(40)가 종결될 수 있는 다른 디바이스도 물론 구상가능하다.
여기서, 온도 변화로 인해 스페이서 로드(49)의 길이에서의 가능한 변화는 관형 덕트의 길이에서의 변화에 비해 무시할만 하다.
도 1에서 커넥터(13)에 대응하고, 중간 부품(24) 상에서 직각으로 형성되는 커넥터는 도 1에서 참조 번호(12)를 나타내고, 간결함을 위해 도 4에 도시되지 않는다.
도 1 내지 도 4는 단상 캡슐화된 개폐기 유닛을 도시하고; 물론, 또한 다수의 위상에 대응하는 다수의 내부 전도체가 캡슐부의 내부에 제공되는 다상 캡슐화된 개폐기 유닛을 갖는 보상 디바이스를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 캡슐부 섹션(12)은 가능하면 슬라이딩 접점의 영역에서 적절한 절연 거리를 유지시키기 위해 더 큰 직경으로 설계되어야 한다.
11 : 보상 디바이스 12 : 캡슐부
13 : 커넥터 14 : 플랜지 연결부
15 : 캡슐부 튜브 16 : 내부 전도체
17 : 추가 내부 전도체 18 : 슬라이딩 접점 연결부
19 : 금속 벨로우 20 : 금속 벨로우
21 : 자유단 22 : 자유단
23 : 레그 24 : 레그
25 :U-형태의 고정 디바이스 26 : 캡슐화 튜브 섹션
30 : 튜브 섹션 31 : 각도 부품
32 : L-형태의 내부 전도체 33 : 튜브 섹션
34 : 지지 절연체 40 : 금속 벨로우
41 : 금속 벨로우 42 : 중간 부품
43 : 플랜지 링 44 : 플랜지 링
45 : 비드 46 : 비드
47 : 관통-구멍 48 : 관통-구멍
49 : 스페이서 로드 50 : 나사산 형성된 섹션
51 : 나사산 형성된 섹션 52 : 너트
53 : 너트 54 : 너트
55 : 너트 56 : 절연체
57 : 덕트 58 : 종결 플레이트

Claims (6)

  1. 가스-절연된, 금속-클래드(metal-clad), 단상 또는 다상 개폐기 유닛으로서, 관형 캡슐부(encapsulation)와, 다수의 위상에 대응하는 다수의 내부 전도체(16, 17; 32)를 갖고, 온도로 인한 덕트의 길이에서의 변화를 보상하기 위한 보상 디바이스(11)를 갖는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛에 있어서,
    상기 보상 디바이스(11)의 덕트 세그먼트의 캡슐부는, 이에 수직으로 이어지는 커넥터(13)가 추가 덕트를 부착하기 위해 형성되는 제 1 관형 캡슐화 섹션(12, 42)을 갖고, 금속 벨로우(19, 20; 40, 41)는 관형 캡슐부 섹션(12, 42)의 각 단부에 고정되고, 상기 관형 캡슐부 섹션(12, 42)의 자유단은 고정 디바이스(25, 49)에 의해 서로 일정 거리로 고정되고, 상기 관형 캡슐부 섹션(12, 42)에서의 내부 전도체는 슬라이딩 접촉 연결부(18)에 의해 내부 전도체(17, 32)에 전기적 전도성으로 연결되고, 상기 내부 전도체(17, 32)는 이에 수직으로 이어지고, 커넥터(13)와 연관되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정 디바이스(25)는 설계시 U-형태를 갖고, 상기 금속 벨로우(19, 20)의 자유단은 이에 부착된 플랜지 링에 의해 레그 내부에 서로 일직선으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정 디바이스는 스페이서 로드(spacer rod)(49)에 의해 형성되고, 상기 스페이서 로드(49)에 의해 금속 벨로우(40, 41)의 자유단은 서로 일정 거리로 고정되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
  4. 제 3항에 있어서, 금속 벨로우(40, 41)의 자유단에 부착된 플랜지 링(43, 44)은 로크 너트(lock nut)(52, 53; 54, 55)에 의해 스페이서 로드(49)에 단단히 연결되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 디바이스(25)는 개폐기 유닛의 추가 캡슐부 튜브 섹션(26)의 단부에 고정되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 직선 덕트 섹션(15) 또는 L-형태의 각도 부품(31)은 커넥터(13)의 자유단에 부착되는 것을 특징으로 하는, 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛.
KR1020127023346A 2010-03-09 2011-03-01 가스-절연된, 금속-클래드, 단상 또는 다상 개폐기 유닛 KR20130008541A (ko)

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DE102010019367.4 2010-05-05
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