KR20130080121A - 부싱 - Google Patents

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KR20130080121A KR1020120000874A KR20120000874A KR20130080121A KR 20130080121 A KR20130080121 A KR 20130080121A KR 1020120000874 A KR1020120000874 A KR 1020120000874A KR 20120000874 A KR20120000874 A KR 20120000874A KR 20130080121 A KR20130080121 A KR 20130080121A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 부싱은, 내부에 원통형 개구부가 형성되며, 에폭시 수지로 성형되는 몸체부; 상기 개구부로 삽입되어 상기 몸체부와 한 몸으로 성형되는 관형 출력 도체; 상기 관형 출력 도체의 내부에 삽입되는 봉형 입력 도체; 및 상기 관형 출력 도체를 중심으로 일정 거리 이격된 상태를 유지하면서 상기 몸체부 내부에 매립되는 접지 쉴드를 포함한다.

Description

부싱{Bushing}
본 발명은 에폭시 수지로 성형한 부싱에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 전력 기기의 전원 입/출력부는 전기적 절연을 하기 위해 자기 부싱이 사용된다.
자기 부싱은 고전압선로에서 코로나(Corona)가 발생하는 전기적 문제가 있다.
상기 부싱은 고전압 전력 기기 및 입/출력 전원 도체가 동일 몸체에 고정되는 계기용 변압변류기에 사용된다. 이하에서는 계기용 변압변류기에 적용하는 종래의 자기 부싱에 관한 예를 들어 설명한다. 계기용 변압변류기에 있어서 전원의 입력과 출력의 구분은 선택적이다.
도 1은 종래의 자기 부싱의 내부 구조를 보여주는 분해 종단면도이고, 도 2는 종래의 자기 부싱에서 나타나는 전계 분포도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 고전압용 자기 부싱(10)은, 내부에 원통부(19)가 형성되는 몸체부(11)와; 상기 원통부(19)에 삽입되는 관형 출력 도체(12)와; 상기 관형 출력 도체(12)에 삽입되는 봉형 입력 도체(13)와; 상기 몸체부(11)의 상면을 덮는 출력단자 가스켓(16)과; 상기 출력단자 가스켓(16)의 상부에서 상기 관형 출력도체(12)의 상단부 외주면에 결합되고, 상기 몸체부(11)의 상단을 덮는 출력단자(14)와; 상기 출력단자(14)의 상면에 제공되는 절연 스페이서 가스켓(17)과; 상기 절연 스페이서 가스켓(17)의 상부에서 입력과 출력을 절연하기 위한 상부 절연 스페이서(18)와; 상기 상부 절연 스페이서(18)의 상면에 제공되는 입력 단자 가스켓(21)과; 상기 입력 단자 가스켓(21)의 상측에서 상기 봉형 입력 도체(13)와 결합되는 입력 단자(15)와; 상기 관형 출력 도체(12)의 하단부 외주면에 끼워지는 너트(28)와; 상기 너트(28)의 하측에서 상기 관형 출력 도체(12)의 외주면에 끼워져서 입력과 출력을 절연하는 하부 절연 스페이서(29)와; 상기 하부 절연 스페이서(29)의 하측에서 상기 봉형 입력 도체(13)의 외주면에 끼워져서 상기 봉형 입력 도체(13)를 고정하는 너트(30)와; 상기 자기 부싱(10)이 기기 외함(27)에 고정되도록 하는 체결부(50)를 포함한다.
상세히, 상기 체결부(50)는, 상기 몸체부(11)의 하측 외주면을 감싸는 플랜지(24)와; 상기 플랜지(24)를 감싸는 취부 클램프(23)와; 상기 취부 클램프(23) 및 상기 플랜지(24)의 외측으로 상기 기기 외함(27)에 고정되는 조임 볼트(25)와; 상기 조임 볼트(25)의 상단에 끼워지는 조임 너트(22); 및 상기 플랜지(24)와 상기 기기 외함(27)의 사이에 개입되고 상기 조임 볼트(25)에 의하여 관통되는 취부용 가스켓(26)을 포함한다.
상기와 같은 구조로 이루어지는 종래의 고전압용 자기 부싱(10)의 경우, 상기 입력 단자(15)와 출력 단자(14)를 포함하는 전원단자(40)에 고전압이 인가되면, 상기 자기 부싱(10)의 원통부(19) 내벽과 상기 관형 출력 도체(12) 사이의 공기층(20)에서 코로나 방전이 발생한다.
상세히, 종래의 자기 부싱(10)은, 상기 자기 부싱(10)이 기기 외함에 체결되는 체결부(50)에 접지부가 형성된다. 그리고, 상기 자기 부싱(10)에 고전압이 인가될 때, 상기 관형 출력 도체(12)와 상기 접지부가 형성되는 영역의 공기층(20)에서 전계 집중 현상이 발생한다.
도 2에 도시된 전계 분포도를 참조하면, 상기 전원 단자부(40)에 고전압이 충전되면, 체결부(50)에 형성되는 접지부와 그 영역의 공기층(20)에서 전계가 집중되는 것을 확인할 수 있다.
이러한 전계 집중 현상은 코로나 방전을 유발하고, 코로나 방전이 지속되면 상기 몸체부(11)의 원통부(19) 내벽에 트래킹(tracking)이 발생하며, 종국적으로 절연파괴로 이어질 수 있는 위험이 있다. 나아가, 상기 자기 부싱(10)의 절연이 파괴되면 자기 파편이 비산하여 매우 위험한 사고를 유발할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 자기 부싱 내부에 접지 쉴드(Shield) 등을 내장하여 열가소성 에폭시수지로 성형함으로써 전기적 특성이 우수한 에폭시 부싱을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 부싱은, 내부에 원통형 개구부가 형성되며, 에폭시 수지로 성형되는 몸체부; 상기 개구부로 삽입되어 상기 몸체부와 한 몸으로 성형되는 관형 출력 도체; 상기 관형 출력 도체의 내부에 삽입되는 봉형 입력 도체; 및 상기 관형 출력 도체를 중심으로 일정 거리 이격된 상태를 유지하면서 상기 몸체부 내부에 매립되는 접지 쉴드를 포함한다.
그리고, 상기 접지 쉴드는, 원통형 메탈라스 형상의 쉴드 몸체; 상기 쉴드 몸체의 외측에서 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되는 다수의 인서트; 및 상기 인서트와 상기 쉴드 몸체를 연결하는 도선을 포함한다.
그리고, 상기 쉴드 몸체의 상하단부는 반경 방향 외측으로 휘어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 쉴드 몸체는 구리 또는 알루미늄판을 타공한 메쉬 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 관형 출력 도체의 외주면에 도포 또는 코팅되는 반도전성 수지를 더 포함한다.
그리고, 상기 접지 쉴드의 외주면에 도포 또는 코팅되는 반도전성 수지를 더 포함한다.
그리고, 상기 반도전성 수지는, 카본, 흑연, 아연, 은 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나의 분말을 액상 합성 수지 또는 실리콘 수지로 혼합한 반도체를 포함한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시에 따른 부싱에 의하면, 종래의 자기 부싱과 같이 전원 도체와 부싱 내벽 사이에 형성되는 공기층이 없고, 반도전성 수지로 도포된 접지 쉴드는 반도전성 수지로 도포된 관형 출력 도체를 중심으로 일정간격을 유지하여 고정되기 때문에, 전계를 완화시키는 효과가 있다.
또한 전계가 완화되므로 전계 집중을 억제하여 코로나 발생이 차단되는 효과가 있다.
상기와 같이 코로나 방전이 차단되는 전기적 특성이 있는 본 발명의 실시예에 따른 에폭시 부싱은 전력기기에 관한 국내규격(KSC) 및 국제규격(IEC)를 충족하는 장점이 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 부싱은 전력 기기의 필수품으로 국제규격에 적합한 절연내력을 갖추고 있기 때문에, 전력 기기의 해외 수출에도 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 내수 전력 기기에 있어서도 수입품을 대체할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 자기 부싱의 내부 구조를 보여주는 분해 종단면도.
도 2는 종래의 자기 부싱에서 나타나는 전계 분포도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압용 에폭시 부싱의 외관 사시도.
도 4는 상기 부싱의 내부 구조를 보여주는 분해 종단면도.
도 5는 도 4의 A 부분의 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 부싱 내부에 삽입되는 접지 쉴드의 외관 사시도.
도 7은 본 발명의 부싱에 형성되는 전계 분포도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 부싱에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압용 에폭시 부싱의 외관 사시도이고, 도 4는 상기 부싱의 내부 구조를 보여주는 분해 종단면도이며, 도 5는 도 4의 A 부분의 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명의 부싱 내부에 삽입되는 접지 쉴드의 외관 사시도이며, 도 7은 본 발명의 부싱에 형성되는 전계 분포도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부싱(100)은, 내부에 원통부가 형성되고 외주면에 플랜지(111)가 형성되는 몸체부(110)와; 상기 원통부에 삽입되는 관형 출력 도체(120)와; 상기 관형 출력 도체(120) 내부에 삽입되는 봉형 입력 도체(121)와; 상기 몸체부(110)의 상부에서 상기 관형 출력 도체(120)의 상단 외주면에 결합되는 출력 단자 가스켓(160), 출력 단자(140), 절연 스페이서 가스켓(161), 상부 절연 스페이서(180), 입력 단자 가스켓(162) 및 입력 단자(141)와; 상기 관형 출력 도체(120)의 하단부 외주면에 끼워지는 조임 너트(150), 하부 절연 스페이서(181) 및 상기 봉형 입력 도체(121)의 하단부 외주면에 끼워지는 조임 너트(151) 구조는 도 1에 도시된 종래의 부싱(10) 구조와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 입력 단자(141)와 출력 단자(140)가 전원 단자(40)로 정의되는 것도 동일하다.
본 발명의 실시예에 따른 부싱(100)은 다음과 같은 구조에 있어서 종래의 부싱(10)과 차별화된다.
상세히, 본 발명의 실시예에 따른 부싱(100)은, 상기 관형 출력 도체(120)의 외주면이 반도전성 수지(170)로 도포 또는 코팅되고, 반도전성 수지가 도포 또는 코팅된 접지 쉴드(130)가 상기 플랜지(111)의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 한다.그리고, 상기 접지 쉴드(130)와 기기 외함(190)이 체결 볼트(191)에 의하여 결합되는 것을 특징으로 한다. 상기 접지 쉴드(130)는 원통 형상의 쉴드 몸체(131)와, 상기 쉴드 몸체(131)의 외주면에서 도선으로 연결되는 금속으로 이루어진 다수의 인서트(132)를 포함한다.
더욱 상세히, 에폭시 수지로 형성되는 몸체부(110)를 성형하기 위해서, 상하측에 나사산이 일정 부분 가공된 상기 관형 출력 도체(120)의 외주면을 반도전성 수지로 도포한 후, 반도전성 수지가 도포된 상기 접지 쉴드(130)가 상기 관형 출력 도체(120)의 외측에 끼워지도록 한 상태에서 금형에 고정시킨다. 그리고, 상기 접지 쉴드(130)는 상기 플랜지(111)가 형성되는 부위에 고정시킨다. 여기서, 상기 접지 쉴드(130)의 내경이 상기 관형 출력 도체(120)의 외경보다 크기 때문에, 상기 접지 쉴드(130)와 상기 관형 출력 도체(120) 사이에는 일정 간격의 이격 공간이 형성된다. 그리고, 상기 관형 출력 도체(120)는 상기 몸체부(110)의 정 중앙에 위치하도록 금형에 의해 고정되며, 상기 접지 쉴드(130)도 상기 인서트(132)에 의하여 금형에 고정된다. 이 상태에서 에폭시 수지를 금형에 주입하고 가열 경화시키면, 상기 접지 쉴드(130)는 상기 몸체부(110)의 내부, 구체적으로는 상기 플랜지(111)의 내부에 완전히 매립되는 형태로 상기 몸체부(110)와 한 몸으로 성형된다. 그리고, 상기 관형 출력 도체(120)의 외주면과 상기 쉴드 몸체(131) 사이에는 에폭시 수지가 개입되어, 상기 접지 쉴드(130)와 관형 출력 도체(120)는 일정 간격 이격된 상태가 된다.
또한, 상기 몸체부(110)와 상기 관형 출력 도체(120) 사이에는 공기층이 형성되지 않으며, 상기 몸체부(110)와 상기 관형 출력 도체(120)는, 상기 관형 출력 도체(120)의 외주면에 도포된 반도전성 수지에 의하여 직접 접촉되지 않는 구조를 이룬다.
한편, 상기 관형 출력 도체(120)의 내부에 상기 봉형 입력 도체(121)를 삽입하고, 상기 관형 출력 도체(120)의 상측 나사산부에 상기 출력 단자 가스켓(160)을 삽입한다. 그리고, 상기 출력 단자(140)를 상기 관형 출력 도체(120)의 상측 나사산부에 체결한다. 그리고, 상기 관형 출력 도체(120)의 상단부를 통과하는 상기 봉형 입력 도체(121)의 상측 외주면에 상기 절연 스페이서 가스켓(161)과, 상기 상부 절연 스페이서(180), 입력 단자 가스켓(162) 및 상기 입력 단자(141)를 순서대로 결합한다.
또한, 상기 몸체부(110)의 하측에서 상기 관형 출력 도체(120)의 나사산부에 상기 조임 너트(150)가 결합되어 내부 기기와 결선된다. 그리고, 상기 관형 출력 도체(120)의 하측에 상기 하부 절연 스페이서(181)를 삽입하여 상기 관형 출력 도체(120)와 상기 봉형 입력 도체(121)의 절연을 유지한다. 그리고, 상기 봉형 입력 도체(121)의 하단부 외주면에 상기 조임 너트(151)를 결합하여 상기 하부 절연 스페이서(181)를 고정시키고, 내부 기기와 결선되도록 한다.
한편, 상기 플랜지(111)의 내부에 매립되고 개구부가 상기 플랜지(111)의 저면에 노출되는 상기 인서트(132)의 내측 나사산에, 상기 기기 외함(190)을 관통하는 체결 볼트(191)가 삽입되는 것에 의하여, 상기 부싱(100)이 상기 기기 외함(190)에 취부된다. 상세히, 상기 체결 볼트(191)는 상기 기기 외함(190)과 상기 취부용 가스켓(163)을 차례로 관통한 다음 상기 인서트(132)에 삽입되어 체결부(220)를 형성한다. 그리고, 고전압이 상기 부싱(100)에 인가될 경우 상기 체결부(220) 영역에 접지부가 형성된다.
상기 관형 출력 도체(120)는 구리(Cu), 황동(Bs), 또는 알루미늄(Al)을 사용하고, 상기 접지 쉴드 몸체(131)는 동판 또는 알루미늄판을 타공한 소재로서, 상기 금속의 선팽창계수는 구리(Cu)가 16×10-6/℃이고, 알루미늄(Al)은 22×10-6/℃이며, 에폭시수지는 (35 ~ 40)×10-6/℃이다.
상기와 같이 선팽창계수가 상이한 상기 관형 출력 도체(120) 또는 상기 접지 쉴드(130)를 에폭시 수지로 성형하면, 에폭시와의 계면이 이완될 수 있다. 그리고, 상기 선팽창계수 차이로 인해 이완된 계면은 공기층을 형성하고, 상기 공기층에서 방전이 일어난다. 그리고, 방전의 지속적으로 일어나 열화된 부싱은 절연이 파괴되어 전기적 지락 사고를 유발할 수 있다.
본 발명의 에폭시 부싱(100)은, 상기와 같이 선팽창계수가 상이한 관형 출력 도체 (120) 또는 접지 쉴드(130)를 에폭시수지로 성형할 때, 계면 이완으로 형성되는 공기층에서의 방전현상을 억제하기 위하여, 반도전성 수지를 관형 출력 도체 (120)의 외주면과 접지 쉴드(130) 전체에 도포한 후 성형한다.
상기 관형 출력 도체(120)의 외주면과 접지 쉴드(130)에 도포된 반도전성 수지의 일부는 에폭시수지가 경화될 때 에폭시계면 쪽으로 접착되어, 이들 계면이 이완되어도 이완된 계면 부위는 동전위(Equalizing Potential)가 되어 방전이 발생하지 않는다.
이와 같은 반도전성수지는 카본(Cabon), 흑연(Graphite), 아연(Zinc), 은(Silver), 알루미늄(Aluminum)등의 분말을 액상합성수지 또는 실리콘수지에 혼합한 반도전체를 포함한다.
또한, 상기 쉴드 몸체(131)는 메탈라스(Metal Lath)형상의 타공된 구조로 에폭시수지가 타공된 공간을 관통함으로써 이부분의 기계적 강도를 강화시키는 장점이 있다. 그리고, 상기 쉴드 몸체(131)의 상하단은 각각 반경 방향 외측으로 휘어진 형태를 이룬다. 그리고, 상기 인서트(132)는 금속 소재로 이루어지고, 하단부 중앙에서 상측으로 소정 깊이 함몰되는 홈을 형성한다. 그리고, 상기 홈의 내주면에는 상기 체결 볼트(191)가 결합되기 위한 나사산이 형성되어 소정의 너트 홈을 형성한다. 그리고, 상기 인서트(132)는 도선에 의하여 상기 쉴드 몸체(131)에 연결된다. 그리고, 상기 인서트(132)는 다수 개가 일정 간격을 유지한 상태로 상기 쉴드 몸체(131)에 연결될 수 있다. 도면에서는 3개의 인서트(132)가 120도 간격으로 상기 쉴드 몸체(131)에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 인서트(132)의 개수는 도시된 실시예에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
이와 같은 상기 접지 쉴드(130)는 상기 부싱(100)이 전력기기에 체결되는 플랜지(111)의 저면을 기준으로 상기 관형 출력 도체(120)와 등 간격의 일정거리를 유지하여 몸체부(110) 내에 위치한다.
일반적으로 부싱(100)을 전력 기기에 체결하면, 상기 플랜지(111) 부위, 즉 체결부(220) 영역에 접지부가 형성되며, 상기 플랜지(111) 부위와 상기 관형 출력 도체(120) 사이에 전계 집중 현상이 발생한다. 상세히는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전계 집중 현상이 상기 접지 쉴드(130)와 관형 출력 도체(120) 사이에 발생한다. 따라서, 상기 접지 쉴드(130)를 전계가 집중되는 부싱(100)의 몸체부(110)에 내장하여 접지함으로써 전계 집중 현상을 차단한다. 그리고, 상기 관형 출력 도체(120)와 상기 부싱(100)의 몸체부 사이에 공기층이 형성되지 않으므로, 코로나 방전이 발생하지 않아 절연 내력이 우수한 에폭시 부싱을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 내부에 원통형 개구부가 형성되며, 에폭시 수지로 성형되는 몸체부;
    상기 개구부로 삽입되어 상기 몸체부와 한 몸으로 성형되는 관형 출력 도체;
    상기 관형 출력 도체의 내부에 삽입되는 봉형 입력 도체; 및
    상기 관형 출력 도체를 중심으로 일정 거리 이격된 상태를 유지하면서 상기 몸체부 내부에 매립되는 접지 쉴드를 포함하는 부싱.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 쉴드는,
    원통형 메탈라스 형상의 쉴드 몸체;
    상기 쉴드 몸체의 외측에서 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되는 다수의 인서트; 및
    상기 인서트와 상기 쉴드 몸체를 연결하는 도선을 포함하는 부싱.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉴드 몸체의 상하단부는 반경 방향 외측으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 부싱.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉴드 몸체는 구리 또는 알루미늄판을 타공한 메쉬 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부싱.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 출력 도체의 외주면에 도포 또는 코팅되는 반도전성 수지를 더 포함하는 부싱.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 쉴드의 외주면에 도포 또는 코팅되는 반도전성 수지를 더 포함하는 부싱.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 반도전성 수지는, 카본, 흑연, 아연, 은 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나의 분말을 액상 합성 수지 또는 실리콘 수지로 혼합한 반도체를 포함하는 부싱.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150058636A (ko) * 2013-11-19 2015-05-29 현대중공업 주식회사 복합절연 배전반
KR101650306B1 (ko) 2015-03-25 2016-08-24 주식회사 평일 계기용 변압 변류기용 부싱
KR20220071712A (ko) * 2020-11-24 2022-05-31 인텍전기전자 주식회사 전계완화용 쉴드 내장형 부싱

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