KR20140086653A - 컴포지트 인슐레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴포지트 인슐레이터에 관한 것이다. 본 발명의 인슐레이터는 튜브(100)의 외면 일측에 쉴드(104)가 구비된다. 상기 튜브(100)의 양단에는 제1 및 제2 플랜지(110,110')가 설치된다. 상기 튜브(100)와 쉴드(104)를 둘러싸도록 실리콘 재질로 하우징(120)이 형성된다. 상기 하우징(120)의 외면에는 쉐드(122)가 다수개 돌출되어 형성된다. 상기 쉴드(104)는 상기 튜브(100)의 외면에 안착되는 몸체부(106)와 상기 몸체부(106)의 일단부에 외측으로 말아지도록 형성되는 곡면부(108)를 구비한다. 상기 곡면부(108)의 반대쪽에 해당되는 몸체부(106)의 타단부에는 상기 플랜지(110,110')와의 전기적 연결을 위한 연결부(109)가 형성된다. 상기 쉴드(104)에는 다수개의 통공(109')이 형성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 컴포지트 인슐레이터의 구성이 단순화되고 이후의 컴포지트 부싱 제조과정이 용이하게 되는 이점이 있다.

Description

컴포지트 인슐레이터{Composite insulator}

본 발명은 컴포지트 인슐레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리섬유강화 플라스틱 튜브의 외면에 쉘드를 설치하여 전계완화를 수행하는 컴포지트 인슐레이터에 관한 것이다.

전력기기, 예를 들면 가스절연개폐장치(GIS)는 송전라인 또는 배전라인 등에 구비되어 정상적인 상태에 의한 개폐뿐만 아니라, 지락, 단락 등과 같은 이상 상태에서 선로를 개폐하여 전력계통을 안전하게 보호하는 것이다.

이와 같은 전력기기에는 컴포지트 부싱이 사용되는데, 주로 고전압이 인가되는 상부에서 접지와 연결되는 전력기기의 외함 사이의 절연을 수행하는 것이다. 상기 컴포지트 부싱의 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 따르면, 부싱은 내부에 유리섬유강화 플라스틱으로 된 튜브(10)가 구비된다. 상기 유리섬유강화 플라스틱으로 된 튜브(10)는 필라멘트 와인딩 공정에 의해 제조되어지며 원통형 내부구조를 가진다.

상기 튜브(10)의 표면에는 폴리머로 이루어진 하우징(20)이 구비된다. 상기 하우징(20)은 상기 튜브(10)를 감싸게 된다. 상기 하우징(20)의 표면에는 다수개의 쉐드(21)가 돌출되어 형성된다.

상기 튜브(10)의 중심에는 중심도체(30)가 설치되고, 상기 튜브(10)와 하우징(20)의 양단부에는 금속재질로 된 플랜지(40,40')가 위치한다. 상기 튜브(10)의 내부중앙을 따라서는 중심도체(30)가 설치된다. 상기 중심도체(30)는 상기 플랜지(40,40')를 지나 외부로 연장된다. 여기서 상기 중심도체(30)를 뺀, 상기 튜브(10), 하우징(20) 및 플랜지(40,40')는 인슐레이터를 형성하게 된다.

그리고, 도면 상의 상부에 있는 플랜지(40)의 경우 중심도체(30)에 직접적으로 접촉이 되어 높은 전위를 띄게 되는데, 하부 플랜지(40')는 전력기기의 외함에 접촉되어 접지에 가까운 차폐부분으로 되어 있으며, 상기 튜브(10)와 열압착에 의해 기계적으로 연결되어 있다.

상기 인슐레이터의 내측 하부에는, 전력기기의 외함의 접지와 연결되는 부분에 차폐부분이 발생하여, 하부쪽에서의 전계집중이 일어나게 된다. 따라서, 전계집중을 억제하기 위해서, 인슐레이터의 내부에 원통형상으로 된 내부쉴드(60)를 설치한다.

하지만, 상기한 바와 같은 종래의 인슐레이터에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 전력기기 등을 제조하는 업체에서는 상기 인슐레이터를 구입해서 상기 내부쉴드(60)를 설치하고, 그외의 부품들, 즉 터미널, 코로나 링 등을 장착하여 부싱을 제작하게 된다. 하지만, 상기 내부쉴드(60)를 상기 인슐레이터의 내부에 설치하는 과정에서 인슐레이터의 내부가 손상되는 등의 문제도 발생한다.

대한민국 등록특허 제 10-1172795 호 대한민국 등록특허 제 10-1035194 호

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인슐레이터에서 전계집중을 방지하기 위한 쉴드를 튜브의 외면에 부착하여 별도로 쉴드 부착작업을 하지 않아도 되도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인슐레이터의 튜브 외면에 쉴드를 설치함에 있어서 일측 플랜지와 연결하여 전계완화 성능을 높이도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인슐레이터의 튜브 외면에 쉴드를 설치함에 있어서 쉴드에 많은 통공을 두어 하우징의 형성시에 손상되지 않도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부를 관통하여 양단으로 개구되게 내부공간이 형성되는 튜브와, 상기 튜브의 양단에 구비되는 제1 및 제2 플랜지와, 상기 튜브의 외면에 설치되어 전계집중을 완화하는 쉴드와, 상기 튜브 및 쉴드를 둘러싸도록 형성되고 외면을 둘러 다수개의 쉐드가 형성된 하우징을 포함한다.

상기 쉴드는 상기 제1 및 제2 플랜지중 어느 하나와 전기적으로 연결된다.

상기 쉴드는 상기 튜브의 외면에 장착되는 몸체부와 상기 몸체부의 일단부에 외측으로 말아지도록 형성되는 곡면부를 포함한다.

상기 쉴드에는 적어도 상기 곡면부에 다수개의 통공이 형성된다.

상기 쉴드에는 상기 곡면부의 반대쪽인 몸체부의 타단부에 상기 제2플랜지와 전기적으로 연결되는 연결부가 구비된다.

상기 쉴드를 관통하여서는 다수개의 통공이 형성된다.

본 발명에 의한 컴포지트 인슐레이터에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저 본 발명에서는 인슐레이터를 구성하는 튜브의 외면에 쉴드를 두었으므로 완성된 인슐레이터에 별도로 쉴드를 설치하는 작업을 하지 않아도 되므로 인슐레이터를 사용하여 컴포지트 부싱을 제조하는 과정에서 인슐레이터가 손상되는 것을 방지할 수 있어, 컴포지트 부싱을 제조하는 공정의 수율이 높아지는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 쉴드를 튜브의 일단부에 설치되는 금속재질의 플랜지와 연결함에 의해 상대적으로 쉴드의 크기가 작더라도 플랜지가 함께 전계완화작용을 할 수 있게 되어 쉴드의 크기를 최소화할 수 있게 되는 효과도 있다.

또한, 본 발명에서는 쉴드에 많은 통공을 형성하여 인슐레이터의 외면을 구성하는 하우징의 재료를 주입할 때 쉴드가 변형되지 않도록 하였으므로 특히 쉴드의 끝부분의 라운드가 변형되지 않은 정확한 형상으로 튜브에 장착되어 있게 되어 전계집중을 완화하는 성능이 설계된 대로 유지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 중심도체에서 쉴드까지의 거리가 증가하게 되므로 인슐레이터의 튜브 내경을 줄일 수 있고, 같은 내경에서는 기존보다 더 큰 크기의 전류를 흐르게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 컴포지트 부싱의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 컴포지트 인슐레이터의 바람직한 실시예의 구성을 보인 종단면도.
도 3은 본 발명 실시예의 컴포지트 인슐레이터를 구성하는 쉴드를 보인 사시도.
도 4는 본 발명 실시예의 컴포지트 인슐레이터의 구성을 보인 횡단면도.

이하 본 발명에 의한 컴포지트 인슐레이터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에서 도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 컴포지트 인슐레이터의 내부에는 원통형상의 튜브(100)가 구비된다. 상기 튜브(100)의 내부에는 튜브(100)의 양단으로 개방되게 내부공간(102)이 형성된다.

상기 튜브(100)는 주로 유리섬유강화플라스틱으로 만들어진다. 즉, 상기 튜브(100)를 만드는 재질로는 유리섬유강화플라스틱, 일명 FRP가 사용된다. 물론 상기 튜브(100)는 유리섬유강화플라스틱으로만 만들어지는 것은 아니고, 튜브(100)의 일부의 구성요소로서 부직포와 폴리에스터필름 등이 사용된다. 상기 튜브(100)는 일반적으로 원통형상이다.

상기 튜브(100)는 상기 내부공간(102)의 형상과 대응되는 멘드렐의 표면에 유리섬유강화플라스틱을 소정 두께만큼씩 도포하여 설계된 두께가 되도록 하여 만들어진다. 물론, 상기 튜브(100)의 표면 등에는 상기 부직포와 폴리에스터필름 등을 두기도 한다.

상기 튜브(100)의 표면 중 일부 구간에 위치되게 도 3에 도시된 바와 같은 쉴드(104)가 설치된다. 상기 쉴드(104)는 상기 튜브(100)의 외면에 밀착되게 설치된다. 따라서, 상기 쉴드(104)의 내경은 상기 튜브(100)의 외경과 같거나 약간 작게 형성된다. 상기 쉴드(104)는 도전성 재질로 만들어지는데, 금속으로 만들어질 수 있다.

상기 쉴드(104)는 도 3에 도시된 바와 같이 원통형의 몸체부(106)가 구비되고, 상기 몸체부(106)의 일측 단부에는 곡면부(108)가 구비된다. 상기 곡면부(108)는 상기 몸체부(106)의 단부에서 외측방향으로 둥글게 말아지도록 형성된다. 상기 쉴드(104)의 단부가 뾰죡하게 되어 있으면 전계집중이 일어날 수 있기 때문에 상기 곡면부(108)를 두어 전계집중이 상기 쉴드(104)의 단부에서 일어나지 않도록 하는 것이다.

상기 곡면부(108)의 반대쪽에 해당되는 상기 몸체부(106)의 타측 단부에는 연결부(109)가 형성된다. 상기 연결부(109)는 아래에서 설명될 제2플랜지(110')와의 전기적 연결을 위한 것이다. 상기 연결부(109)는 제2플랜지(110')의 일측과 소정 영역에서 겹쳐지도록 되어 접착되거나 용접될 수 있다. 즉, 제2플랜지(110')도 금속재질로 되는데, 이들이 전기적으로 연결될 수 있으면 된다. 도시된 실시예에서는 상기 연결부(109)가 제2플랜지(110')의 대응되는 부분에 밀착될 수 있는 구성으로 된다.

상기 쉴드(104)에는 전체적으로 다수개의 통공(109')이 형성되어 있다. 상기 통공(109')은 아래에서 설명될 하우징(120)을 형성할 때 금형내부에 가해지는 압력에 의해, 특히 상기 곡면부(108)가 변형되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 상기 곡면부(108)에만 통공(109')이 형성될 수도 있으나, 제작상 쉴드(104) 전체에 통공(109')을 형성한다.

상기 쉴드(104)는 도전성 금속사를 꼬아서 만든 원재료로 그물망 형상을 만들고 이를 원통형상으로 만들어 형성한 것이다. 물론, 상기 쉴드(104)를 금속판으로 제작하고 금속판에 다수개의 통공을 형성할 수도 있다.

상기 튜브(100)의 양단에는 각각 제1 및 제2 플랜지(110,110')가 구비된다. 상기 플랜지(110,110')는 다른 부품과의 체결을 위한 것이다. 상기 제1 및 제2 플랜지(110,110')는 금속재질로 만들어진다. 상기 제1 및 제2 플랜지(110,110')에는 도면으로 도시되지는 않았지만 상기 튜브(100)의 내부공간(102)을 관통하는 중심도체(도시되지 않음)의 양단이 지지된다.

상기 튜브(100)의 외면을 둘러서는 하우징(120)이 설치되는데, 상기 하우징(120)의 외면을 둘러서는 소정의 간격을 두고 다수개의 쉐드(122)가 돌출되어 형성된다. 상기 쉐드(122)는 상기 하우징(120)의 외면을 둘러 링형상으로 돌출되어 형성된다. 상기 쉐드(122)는 전체가 동일한 정도로 돌출되거나 높이 차를 두고 돌출될 수 있다. 상기 하우징(120)은 실리콘재질로 만들어지는데, 상기 플랜지(110,110')가 양단에 장착되고 쉴드(104)가 일측 외면에 장착된 튜브(100)를 금형 내에 넣고 실리콘을 주입하여 형성된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 컴포지트 인슐레이터가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.

본 발명의 인슐레이터는 컴포지트 부싱을 제작하는 부품이 된다. 즉, 위에서 설명한 바와 같은 구성을 가지는 인슐레이터에 터미널, 코로나링 등 여러 가지 부품을 추가하여 컴포지트 부싱을 만드는 것이다.

본 발명의 인슐레이터는 유리섬유강화 플라스틱으로 된 튜브(100)에서 상기 제2플랜지(110')에 인접한 외면에 쉴드(104)가 장착되어 구성된다. 상기 쉴드(104)는 상기 내부공간(102)의 대응되는 위치에 전계가 집중되는 것을 방지하는 역할을 한다. 일반적으로 제2플랜지(110')가 있는 근처에 전계가 집중되는 경우가 많은데, 따라서, 도시된 실시예에서는 상기 제2플랜지(110') 근처에 해당되는 튜브(100)의 외면에 쉴드(104)를 설치하고 있다. 하지만, 컴포지트 부싱의 구성에 따라서 전계가 집중될 수 있는 부분이 상이하므로 컴포지트 부싱의 구성에 따라 쉴드(104)의 위치를 달리하면 된다.

여기서, 도 2에 도시된 실시예의 인슐레이터를 제작하는 것을 설명한다. 먼저, 맨드렐(Mandrel)을 제작하고 수지를 함침시킨 유리섬유, 즉 유리섬유강화 플라스틱을 적층하게 된다. 유리섬유강화플라스틱을 소정의 두께씩 적층하여 원하는 두께의 튜브(100)를 만들게 된다.

상기 튜브(100)의 제작이 끝나면 상기 튜브(100)의 외면 일측에 쉴드(104)를 설치한다. 다음으로, 상기 튜브(100)의 양단에 플랜지(110,110')를 설치한다. 이때, 상기 쉴드(104)의 연결부(109)와 상기 제2플랜지(110')를 연결한다. 상기 연결부(109)와 제2플랜지(110')의 연결은 접착제를 사용하거나 용접을 하거나, 별도의 기구물을 사용하여 할 수 있다. 이와 같이 연결부(109)와 금속재질의 제2플랜지(110')를 연결하는 것은 상기 쉴드(104)의 크기를 상대적으로 줄일 수 있게 한다. 이는 상기 제2플랜지(110')도 상기 쉴드(104)와 함께 전계집중을 완화하는 기능을 수행할 수 있기 때문이다.

다음으로는 상기 하우징(120)을 형성하는 과정을 수행한다. 상기 하우징(120)은 실리콘으로 만들어지는데, 상기 하우징(120)의 외면에 쉐드(122)가 돌출되도록 형성하게 된다. 즉, 금형의 내부에 상기 튜브(100)가 위치되는데, 상기 튜브(100)에는 쉴드(104)와 제1 및 제2 플랜지(110,110')가 장착된 상태이다. 물론, 상기 플랜지(110,110')는 일부만이 금형 내에 위치하고 대부분은 금형외부에 위치한다. 이는 상기 플랜지(110,110')의 표면에는 하우징(120)이 형성되지 않기 때문이다.

상기 금형의 내부로 고압의 실리콘이 주입되면 상기 쉴드(104)가 실리콘의 압력을 받게 되는데, 상기 쉴드(104)의 몸체부(106)는 상기 튜브(100)의 외면에 밀착되어 있어 문제되지 않으나 상기 곡면부((108)에 실리콘의 압력이 가해질 수 있다. 하지만, 상기 통공(109')의 존재는 상기 실리콘의 압력이 상기 곡면부(108)에 그대로 가해지지 않도록 하므로 상기 곡면부(108)가 손상되지 않은 상태로 상기 하우징(120)이 형성될 수 있다.

이와 같은 과정을 거쳐 상기 인슐레이터가 만들어지는데, 상기 인슐레이터에는 내부도체, 코로나링 등을 부착하여 컴포지트 부싱을 제작하게 된다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면, 도시된 실시예들에서는 상기 튜브(100)가 유리섬유강화 플라스틱이고 상기 하우징(120)이 실리콘으로 구성되는 것으로 되어 있으나, 반드시 그러하지는 않다. 즉, 상기 튜브(100)는 상기 유리섬유강화 플라스틱과 유사하거나 동일한 기능을 가지는 다양한 재질로 될 수 있고, 상기 하우징(120)도 실리콘과 동일하거나 유사한 기능을 가지는 것으로 될 수 있는 것은 마찬가지이다.

그리고, 상기 쉴드(104)가 상기 플랜지(110,110')에서 떨어진 위치에 설치되는 경우에는 상기 연결부(109)가 없어도 상관없다.

100: 튜브 102: 내부공간
104: 쉴드 106: 몸체부
108: 곡면부 109: 연결부
109': 통공 110: 제1플랜지
110': 제2플랜지 120: 하우징
122: 쉐드

Claims (6)

1. 내부를 관통하여 양단으로 개구되게 내부공간이 형성되는 튜브와,
   상기 튜브의 양단에 구비되는 제1 및 제2 플랜지와,
   상기 튜브의 외면에 설치되어 전계집중을 완화하는 쉴드와,
   상기 튜브 및 쉴드를 둘러싸도록 형성되고 외면을 둘러 다수개의 쉐드가 형성된 하우징을 포함하는 컴포지트 인슐레이터.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴드는 상기 제1 및 제2 플랜지중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 컴포지트 인슐레이터.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴드는 상기 튜브의 외면에 장착되는 몸체부와 상기 몸체부의 일단부에 외측으로 말아지도록 형성되는 곡면부를 포함하는 컴포지트 인슐레이터.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 쉴드에는 적어도 상기 곡면부에 다수개의 통공이 형성되는 컴포지트 인슐레이터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 쉴드에는 상기 곡면부의 반대쪽인 몸체부의 타단부에 상기 제2플랜지와 전기적으로 연결되는 연결부가 구비되는 컴포지트 인슐레이터.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴드를 관통하여서는 다수개의 통공이 형성되는 컴포지트 인슐레이터.
   

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