KR20150083873A - 전기 캐비닛의 자기장을 감쇠시키는 방법 및 장치 - Google Patents

전기 캐비닛의 자기장을 감쇠시키는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20150083873A
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에훗 아드마티
란 사기브
샬롬 그린
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그린 이엘엠에프 케이블 리미티드
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Abstract

2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하기 위한 전기 캐비닛용으로 사용가능한 버스 바 시스템이 개시된다. 몇몇 실시예에서, 이 버스 바 시스템은 사전 결정된 개수의 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 각각의 버스 바 엘리먼트는 전기 공급 케이블의 적어도 하나의 와이어에 전기적으로 접속 가능하다. 적어도 하나의 버스 바 엘리먼트는 서로 병렬로 전기적으로 접소 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성될 수 있다. 각각의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹은 전기 공급 케이블의 적어도 하나의 와이어에 전기적으로 접속 가능할 수 있고, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트 각각은 상이한 전기 위상 또는 상이한 전류 방향과 연결된 적어도 하나의 다른 버스 바 또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하고, 이로 인해 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭된다.

Description

전기 캐비닛의 자기장을 감쇠시키는 방법 및 장치{METHODS AND ARRANGEMENTS FOR ATTENUATING MAGNETIC FIELDS OF ELECTRICAL CABINETS}
본 발명은 전기 캐비닛(electrical cabinet) 내에 그리고 그 부근에 나타나는 저주파 자기장의 감쇠(attenuation)에 관한 것이다.
주변의 교류 자기장에의 장시간 노출의 영향에 대한 과학적 연구 및 조사는 합리적인 가격으로 가능한 자기장으로부터의 임의의 보호를 사용할 것을 요구하는 ALARA(as low as reasonably achievable) 법의 채택을 이끌어냈다. 또한, 자기장 레벨을 50Hz 내지 300Hz의 범위 내의 주파수에 대하여 0.2μΤ로 제한할 것을 추천한다.
전기 캐비닛(예컨대, 케이블/파워 분배 캐비닛) 내의 자기장의 주요 소스는 버스 바 시스템(bus-bar system)인데, 이로부터 회로 차단기를 통해 캐비닛에서부터의 출력 브랜치(branch)가 분배되어 있다. 그러므로, 이러한 전기 캐비닛 내에 있는 사람은 전형적으로 직업 안전 및 보건(occupational safety and health)을 위한 최소 요구사항을 초과할 수 있는 자기장에 노출되어 있다. 더욱이, 전기 캐비닛 부근에 놓인 기기 및 통신 케이블들은 캐비닛으로부터 나오는 자기장에 의해 발생하는 자기 간섭을 받을 수 있다.
지금까지는, 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장의 영향을 줄이기 위한 시도로서, 주로 금속 재료로 만들어진 자기 차폐 구조 내에 전기 캐비닛 또는 그 일부분을 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 것이 제안되었다. 예를 들어, 전기 캐비닛 부근의 0.2 μΤ의 자기장 레벨에 도달하기 위해, 캐비닛을 차폐시키기 위해 전형적으로 두꺼운 금속 시트가 사용되거나, 또는 다른 가능한 접근법에서, 전기 캐비닛은 공공 장소로부터 특정 거리로 옮겨진다.
EP 1 763 118은 전기 캐비닛의 분배 퓨즈/커넥터를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계된 자기 쉴드로서 역할하는 금속 보호 엘리먼트를 사용하는 것을 제안한다. 이 해법은 캐비닛으로부터 자기장의 메인 소스인 캐비닛의 바 버스 시스템에서 나오는 자기장을 고려하지 않고, 캐비닛의 분배 커넥터에만 집중한다. 뿐만 아니라, 이 해법은 잦은 동작 목적 및 루틴 유지보수를 위해 쉽게 접근될 수 있도록 금속 보호 엘리먼트의 전면부를 개방 상태로 남겨 두어야 하는 필요성으로 인해 단지 제한된 보호만 제공한다.
캐비닛으로부터 나오는 자기장의 강도를 상당히 줄일 수 있는 전기 캐비닛 설계에 대한 해당 분야에서의 필요성이 존재한다. 전기 캐비닛 부근의 비교적 큰 자기장 크기는 금속 쉴드 내에 캐비닛의 부분 또는 완전 밀폐(enclosure)를 요구할 것이고, 및/또는 자기장에 대한 노출을 감소/방지하기 위해, 인구 밀집 지역으로부터 멀리 떨어진 위치에 전기 캐비닛을 설치할 것을 필요로 한다. 이러한 해법은 전형적으로 캐비닛 및 캐비닛과 관련된 전기 인프라구조의 비용 및 복잡도의 증가를 야기한다.
본 발명은 이러한 캐비닛으로부터 나오는 자기장의 상당한 감소를 보장하도록 전기 캐비닛의 내부 배선, 버스 바, 및 접속 단자를 설계 및 배치하는 기술을 제공한다. 본 발명의 발명자는 캐비닛의 상이한 전기 전달 엘리먼트로부터 나오는 자기장들이 서로 상쇄 간섭(destructively interfere)하는 자기 보호형 구조(self-protective structure)를 형성하도록 캐비닛 내부에서 전기를 전달하는 캐비닛의 엘리먼트를 배열함으로써 전기 캐비닛에서 나오는 자기장이 상당히 감소될 수 있고, 이를 통해 전기 캐비닛으로부터 나오는 전체 자기장의 크기를 상당히 감소시킬 수 있음을 알게 되었다.
제한하지 않는 예로서, 몇몇 실시예에서, 전기 캐비닛의 버스 바 시스템의 각각의 버스 바 엘리먼트는 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성되고, 이 서브 버스 바 엘리먼트의 각 그룹은 캐비닛으로 공급되는 적어도 하나의 전기 위상(phase)에 전기적으로 접속 가능하고, 그리고 이 서브 버스 바 엘리먼트는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트가 각각의 전기 위상 또는 각각의 전류 방향 중 하나와 연관된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 배치되어 있고, 이로 인해 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭하게 된다.
몇몇 실시예에서, 특정한 전기 위상 또는 전류 방향과 연관된 서브 버스 바 엘리먼트의 단면적의 합은 서브 버스 바 엘리먼트로 대체되었던 동일한 특정 전기 위상 또는 전류 방향과 연관된 오리지널 버스 바 엘리먼트의 단면적과, 또는 전기 법/규제 및 표준에 대한 그들의 설계 단면적과 실질적으로 동일하게 조절되어 있다. 선택적으로, 서브 버스 바를 통해 흐르는 전류의 합은 서브 버스 바 엘리먼트로 대체된 오리지널 버스 바 엘리먼트의 정해진 명목 전류와 동등하다.
제한하지 않는 예로서, 수정된 전기 캐비닛은 모든 자기 모멘트, Mi 및 다이폴, Pi에 대하여 아래의 조건이 충족됨을 보장함으로써 캐비닛의 다양한 엘리먼트로부터 나오는 자기장의 최대 감쇠를 보장하도록 설계될 수 있다.
Figure pct00001
여기서, N은 캐비닛 내의 자기장을 내뿜는 엘리먼트의 총 개수이고, i는 특정 다이폴/모멘트를 지명하는 정수 인덱스이다. 따라서, 캐비닛의 각각의 전기 전달 엘리먼트(예컨대, 버스 바, 서브 버스 바, 와이어, 케이블, 및/또는 회로 차단기)의 위치, 기하학적 배치 및/또는 접속은 식(1)의 조건 세트를 실질적으로 충족시키도록 수정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전기를 공급 및 전달하기 위해 전기 캐비닛에서 사용되는 케이블들은 동 출원인의 국제 특허 출원 번호, PCT/IL2013/050570에 서술된 바와 같은, 매우 낮은 자기장(예컨대, 대략 50Hz 내지 400Hz의 매우 낮은 주파수)을 산출하는 자기 보호형 케이블이다.
여기 개시된 기술들은 자기장의 고 레벨 크기의 임의의 위험이 없도록, 금속 캐비닛을 대신하여, (예컨대, 나무 또는 플라스틱으로 만들어진) 보통의 전기 캐비닛을 사용하는 것을 허용할 수 있다. 그러므로, 여기 개시된 전기 캐비닛 설계는 보통의 전기 캐비닛과 공통의 방식으로, 자기장 레벨을 줄이고 그러한 자기장에 대한 노출을 줄이기 위해, 인구 밀집된 구역으로부터 멀리 떨어진 위치에 전기 캐비닛을 설치할 필요없이, 전기 설계에 의해 요구되는 것과 마찬가지로 어디서든 편리하게 설치되도록 제조될 수 있다.
여기 서술된 기술들은 종래에 설계된 전기 캐비닛을 캐비닛의 내부 배선 및 버스 바 시스템을 배열함으로써 캐비닛의 각각의 전기 전달 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭하게 되는 자기 보호형 구조로 수정하기 위해 사용될 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 단상 또는 다상의 종래의 전기 캐비닛은 캐비닛의 각각의 오리지널 버스 바 엘리먼트를 스플릿 접속 방식으로(예컨대, 여기서 적어도 2개의 엘리먼트가 병렬로 접속되는 방식으로) 서로 접속되어 있는 2 이상의 서브 버스 바 엘리먼트로 교체하고, 그리고 각각의 서브 버스 바 엘리먼트가 각각의 전기 위상 또는 상이한 방향으로 전달되는 전류와 연관된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 서브 버스 바 엘리먼트를 배치함으로써, 캐비닛의 표준 버스 바 시스템을 수정하여, 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 감쇠하도록 수정될 수 있다.
하나의 형태에 따라, 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템이 제공되는데, 이 버스 바 시스템은 각각이 전기 공급 케이블 중 적어도 하나의 와이어에 전기적으로 접속 가능한 사전 결정된 개수의 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 적어도 하나의 버스 바 엘리먼트는 서로 병렬로 전기 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성되어 있고, 서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 그룹은 상기 전기 공급 케이블 중 적어도 하나의 와이어에 전기적으로 접속 가능하고, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트 각각은 상이한 전기 위상 또는 상이한 전류 방향 중 하나와 연관된 적어도 하나의 다른 버스 바 또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하고 있어, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장을 서로 상쇄하도록 간섭시킨다.
가능한 실시예에서, 버스 바 시스템은 2 이상의 전기 위상을 공급하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하고, 버스 바 시스템은 각각이 전기 공급 케이블의 특정 위상과 연관되어 있는 2 이상의 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나는 서로 병렬로 전기 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성되어 있고, 서브 버스 바 엘리먼트의 각 그룹은 전기 공급 케이블의 특정 위상과 연관되어 있고, 각각의 버스 바 및 서브 버스 바는 상이한 전기 위상 위상과 연관된 적어도 하나의 다른 버스 바 또는 서브 버스 바 부근에 위치하고 있어, 상기 버스 바 및/또는 서브 버스 바로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄하도록 간섭시킨다.
몇몇 실시예에서, 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 기하학적으로 평행하게 배열된 기다란 전기 도전성 피스로 만들어진다. 선택적으로, 각각의 서브 버스 바 엘리먼트 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트의 단면적의 합은 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나의 단면 치수(예컨대, 면적)와 실질적으로 동등하거나, 또는 그 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트의 개수로 나눈, 오리지널 버스 바 시스템 설계에서 그러한 버스 바 엘리먼트의 단면적 치수(예컨대, 면적)와 실질적으로 동등하다.
몇몇 실시예에 따라, 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 평행한 칼럼(column) 내에 배열되어, 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트가 칼럼의 축을 따라 실질적으로 평행한 관계로 이격되어 칼럼 내에 배열된다. 선택적으로, 서브 버스 바 엘리먼트는 각각의 칼럼이 서브 버스 바 엘리먼트의 특정 그룹 중 하나의 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하도록 배열된다. 선택적으로, 두 인접하게 위치하는 서브 버스 바 엘리먼트 또는 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 사이의 거리는 위상 대 위상 거리(즉, 동일한 칼럼 내에 인접하게 위치하는 버스 바 및/또는 서브 버스 바 사이의 거리)보다 작거나 같을 수 있다.
몇몇 가능한 실시예에서, 임의의 하나의 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 인접하게 위치하는 칼럼 내의 2개의 이웃한 서브 버스 바 엘리먼트, 또는 버스 바와 서브 버스 바 사이의 갭과 나란하다. 선택적으로, 각각의 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 배열은 적어도 하나의 인접하게 위치한 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 배열에 대하여 칼럼 축을 따라 이동된다. 몇몇 애플리케이션에서, 서브 버스 바 엘리먼트 간의 전기 병렬 접속은 전기 공급 케이블을 통해 달성된다.
몇몇 실시예에서, 전기 공급 케이블을 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성되어 있고, 버스 바 시스템은 대응하는 개수의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹을 포함하고, 각각의 그룹은 전기 공급 케이블의 특정 전기 위상과 연결되어 있고 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 서브 버스 바 엘리먼트는 평행한 칼럼 내에 배열되어 서로 실질적으로 평행하고, 공급 케이블의 특정 전기 위상과 전기적으로 연결된 각각의 서브 버스 바 엘리먼트는 상이한 전기 위상과 연관된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에, 버스 바 시스템 내에 위치하고, 이를 통해 상기 서브 버스 바 엘리먼트들로부터 나오는 자기장들을 서로 상쇄되도록 간섭시킨다.
몇몇 실시예에서, 서브 버스 바 엘리먼트의 각 칼럼 내의 전기 위상의 순서(order)는 적어도 하나의 인접하게 위치한 서브 버스 바 엘리먼트 칼럼 내의 전기 위상의 순서에 대하여 순환식으로(cyclically) 이동된다.
선택적으로, 전기 공급 케이블은 그 도체로부터 나오는 자기장을 상당히 감쇠시키도록 설계된 자기 보호형 케이블이고, 서브 버스 바 엘리먼트 사이의 전기적 병렬 접속은 이 케이블을 통해 달성된다.
본 발명의 다른 형태에 따라, 3상 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템을 포함하는 전기 케이블이 제공되어 있는데, 이 버스 바 시스템은 전기 공급 케이블의 각 위상과 각각 연결된 3개의 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 각각의 버스 바 엘리먼트는 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹의 형태이고, 이러한 서브 버스 바 엘리먼트의 각 그룹은 전기 공급 케이블의 특정 위상과 연결되어 있고, 각각의 서브 버스 바 엘리먼트는 상이한 전기 위상과 연결된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치한다. 이 캐비닛은 각각이 특정 위상을 전달하는 적어도 하나의 서브 버스 바 엘리먼트와 전기적으로 접속 가능한 하나 이상의 회로 차단기를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 회로 차단기는 특정 전기 위상과 연결된 특정 엘리먼트 그룹의 서브 버스 바 엘리먼트에 전기적으로 접속되어 있다.
전기 캐비닛은 파워 서플라이의 전기 뉴트럴(electric neutral)에 연결되어 있고, 하나의 회로 차단기를 통해 전기 캐비닛으로부터 분기된 파워 공급선의 적어도 하나의 뉴트럴 와이어에 전기적으로 접속 가능한 하나 이상의 뉴트럴 버스 바, 또는 하나의 그룹의 뉴트럴 버스 바 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 뉴트럴 와이어는 회로 차단기 부근에서 그와 실질적으로 평행하게 뻗어 있다.
캐비닛 내의 전기 접속은 단상 자기 보호형 케이블을 이용하여 수행될 수 있다. 각각의 단상 케이블은 복수의 도체를 포함하는데, 사전 결정된 개수의 도체는 전기 위상을 전달하기 위해 사용되고, 다른 사전 결정된 개수의 도체는 전기 뉴트럴을 전달하기 위해 사용되고, 이 도체는 도체로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄되도록 간섭하도록 각각의 케이블 내에 배치되어 있다.
자기장의 상쇄 간섭은 이러한 단상 케이블의 위상을 전달하는 도체를 서로 병렬로 전기적으로 접속시키고, 뉴트럴을 전달하는 도체를 서로 병렬로 전기적으로 접속시키고, 그리고 각각의 위상을 전달하는(즉, 전기 위상에 접속된) 도체가 케이블 내에서 적어도 하나의 뉴트럴을 전달하는)(즉, 전기 뉴트럴에 접속된) 도체 부근에 위치하도록 케이블 내부 도체들을 배열시킴으로써 달성될 수 있다. 자기장의 감쇠는 각각의 단상 케이블 내의 도체를 서로로부터 고정된 거리에 두고, 그 내부의 다른 도체에 대하여 도체의 움직임을 방지함으로써 최대가 된다.
제한하지 않는 예로서, 몇몇 실시예에서, 몇몇 단상 케이블은 중앙 지지 엘리먼트를 포함하고, 케이블의 도체는 지지 엘리먼트 둘레에 원형 형태로 배열되어, 각각의 위상 전달 도체가 케이블 내에 적어도 하나의 뉴트럴 전달 도체 부근에 위치되어 있다. 바람직하게는, 각각의 위상 전달 도체는 케이블 내에서 두 뉴트럴 전달 도체 사이에 위치한다. 지지 엘리먼트는 도체를 케이블 내부의 고정 위치 내에 유지하고, 그 내부에서의 도체의 변위(displacement)를 방지하도록 구성되어 있다. 중앙 지지 엘리먼트는 각각이 케이블의 도체 중 하나를 수용 및 보유하도록 구성된, 사전 결정된 개수의 기다란 오목부(indentation)를 형성하도록 구성된 다점 별 또는 아스테릭스(asterix) 단면 형상을 가진 기다란 엘리먼트일 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따라, 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 감소시키는 방법이 제공되어 있는데, 이 방법은 버스 바 시스템의 각각의 버스 바 엘리먼트를 2 이상의 서브 버스 바 엘리먼트의 형태로 제공하는 단계, 각각의 서브 버스 바 엘리먼트가 상이한 전기 위상과 연결되어 있거나, 전류를 상이한 방향으로 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 서브 버스 바 엘리먼트를 배열시키는 단계, 및 동일한 전기 위상 또는 전류 방향과 연결된 2 이상의 서브 버스 바 엘리먼트 사이의 병렬 전기 접속을 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 서브 버스 바 엘리먼트는 평행한 칼럼 내에 배열되고, 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 칼럼 내에 칼럼 축을 따라 실질적으로 평행하게 이격되도록 배열된다.
선택적으로, 상기 배열하는 단계는 버스 바 엘리먼트의 각 칼럼 내의 전기 위상 또는 전류 방향의 순서를 적어도 하나의 인접하게 위치한 버스 바 엘리먼트 칼럼 내의 전기 위상 또는 전류 방향의 순서에 대하여 순환식으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
지금부터, 본 발명을 이해하고 본 발명이 어떻게 실제로 수행될 수 있는지 보기 위해 첨부된 도면을 참조하여 제한하지 않는 예시의 방법으로 실시예들이 서술된다. 유사한 참조 번호가 대응부를 나타내기 위해 사용된다.
도 1은 종래의 전기 캐비닛 배열을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 몇몇 가능한 실시예에 다른 버스 바 시스템을 도시한다.
도 3a 및 도 3c는 몇몇 가능한 실시예에 다른 버스 바 시스템의 배선을 개략적으로 도시한다.
도 4는 몇몇 가능한 실시예에 따른 전기 캐비닛 배열을 개략적으로 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 자기장을 줄이기 위한 몇몇 가능한 실시예에 따른 전기 캐비닛에 사용될 수 있는, 4개의 도체를 가진 단상 케이블의 가능한 구성을 개략적으로 도시하는데, 도 5a는 4개의 도체 및 원형 지지 엘리먼트를 가진 케이블의 단면도를 도시하고, 도 5b는 십자가 형상의 지지 엘리먼트를 가진 케이블의 단면도를 도시하고, 도 5c는 별 형상의 지지 엘리먼트를 가진 케이블의 투시도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 자기장을 줄이기 위한 몇몇 가능한 실시예에 따른 전기 캐비닛에 사용될 수 있는, 6개의 도체를 가진 단상 케이블의 가능한 구성을 개략적으로 도시하는데, 도 6a는 6개의 도체를 가진 케이블의 케이블의 단면도를 도시하고, 도 6b는 별 형상의 지지 엘리먼트를 가진 케이블의 단면도를 도시하고, 도 6c는 아스테릭스 형상의 지지 엘리먼트를 가진 케이블의 단면도를 도시한다.
도 7은 몇몇 가능한 실시예에서 사용될 수 있는, 7개의 도체를 포함하는 3상 케이블의 가능한 구성을 개략적으로 도시한다.
이들 도면에서 예로 든 실시예들이 축척을 따르도록 의도되지 않았으며, 이해 및 설명의 용이함을 위해 다이어그램 형태를 취하고 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장(예컨대, 대략 50 내지 60Hz의 저주파수)을 효과적으로 감소시키기 위한 기술을 제공한다. 특히, 본 발명은 외부 및 내부 자기장을 상당히 감소시킬 수 있는, 전기 캐비닛 배열 및 전기 스위치 기어 캐비닛의 구조 및 내부 배선 접속을 설계하는 방법을 제공한다.
도 1은 자기장에 대항한 캐비닛의 차폐 및 설계 상의 주요 어려움을 예시하는 종래의 전기 캐비닛(10) 배열을 개략적으로 도시한다. 전기 캐비닛(10)은 일반적으로 캐비닛 내부에 장착된 지지 프레임(14)을 포함하는 캐비닛의 내부를 둘러싸고, 바 버스 시스템(12) 및 하나의 세트의 회로 차단기(S1, S2,... ,Sn)가 기계적으로 부착되어 있는 하우징(13)을 포함한다. 이 예에서, 바 버스 시스템(12)은 3상 파워 공급 케이블(11)에 전기적으로 연결되어 있고, 전기 장치 및/또는 다운스트림 전기 캐비닛(D1, D2,... , Dn)에 전력을 공급하는 출력 전기 공급 브랜치(R1, R2,... , Rn)로 전력을 분배하기 위해 사용된다.
전기 공급 케이블(11)은 'R', 'S' 및 'T' 상에 대한 3개의 와이어 및 뉴트럴 와이어, 'N'(전기적 '0')로서 역할하는 추가 와이어를 포함한다. 전기 공급 케이블(11)의 각각의 와이어는 바 버스 시스템(12)의 버스 바에 제공된 접속 구멍(15)에 의해, 캐비닛(10) 내부에서 각각의 버스 바(12r, 12s, 12t 및 12n)에 전기적으로 접속된다. 이 예에서, 출력 전기 공급 브랜치(R1, R2,... , Rn)는 각각의 회로 차단기(S1, S2,... ,Sn)를 통해 그들의 전기 위상을 수신하는 3상 브랜치이고, 그들의 뉴트럴 와이어는 뉴트럴 바 버스(12n)에 직접, 즉, 회로 차단기 및 특정 배열없이 연결된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3상 전달 엘리먼트(즉, 바 버스 및 와이어)는 전형적으로 그룹화되어 더 많거나 적은 평평한 버스 구조를 형성하고, 그들을 통해 공급되는 비교적 큰 전류로 인해, 그들은 전형적으로 최소 안전/보건 요구사항을 초과하는 크기까지 증가할 수 있는 보강(constructively) 간섭하는 자기장을 내뿜는다.
본 발명의 기본적인 아이디어는 전기 캐비닛의 전기 도전성 엘리먼트들을 그로부터 나오는 자기장의 상쇄 간섭을 촉진하여 그 크기를 효과적으로 감쇠하는 방식으로 배치하는 것이다. 제한하지 않는 예로서, 몇몇 가능한 실시예에서, 오리지널 전기 캐비닛 설계는 캐비닛의 전기 도전성 엘리먼트 중 적어도 일부를 서로 병렬로 전기적으로 접속된 다수의 서브 엘리먼트로부터 구성하고, 각각의 서브 엘리먼트가 다른 위상 또는 다른 전류 방향 중 하나와 연결된 하나 이상의 다른 서브 엘리먼트(또는 오리지널/분할되지 않은 엘리먼트) 부근에 위치하도록 서브 엘리먼트를 배열시킴으로써 수정된다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 오리지널 캐비닛 설계로부터 각각의 수정된 엘리먼트(예컨대, 버스 바 엘리먼트)는 서로 평행하게 전기적으로 접속된 2 이상의 전기 도전성 서브 엘리먼트로부터 구성된다. 서브 엘리먼트의 단면적의 합은, 예컨대, 전기법/규제 및 표준에 따라 요구되는 캐비닛의 오리지널 설계(즉, 수정되기 전)에서의 엘리먼트의 단면적의 합과 동등할 수 있다. 서브 엘리먼트들을 통과하는 전류는 실질적으로 동등하고, 그 합은 오리지널 캐비닛 설계의 엘리먼트에서 획득되었을 전류와 동등하다. 오리지널 캐비닛 설계로부터 각각의 엘리먼트의 서브 엘리먼트들을 서로 병렬로 기하학적으로 정렬함으로써, 전형적으로 자기장의 효과적인 감쇠가 달성된다.
몇몇 실시예에 따라, 오리지널 전기 캐비닛 설계는 그로부터 나오는 자기장을 줄이기 위해:
i) 서로 병렬로 전기적으로 접속된 적어도 2개의 엘리먼트(예컨대, 버스 바 또는 와이어)를 통해 캐비닛 내부의 각각의 전기 위상을 통과시키고, 각각의 엘리먼트를 다른 전기 위상과 연결된 적어도 하나의 다른 엘리먼트 부근에 두고, (예컨대, 각각의 출력 브랜치의) 전기 위상을 전달하는 와이어를 따라 그리고 그와 실질적으로 평행하게 전기 뉴트럴 와이어를 지나가게 함으로써 캐비닛 내부 레이아웃 및 전기 접속을 수정함으로써; 및/또는
ii) 예컨대, 본 출원인의 국제특허출원 번호 제 PCT/IL2013/050570호에 서술되고 청구된 바와 같이, 자기장을 상당히 감쇠시키도록 설계된 특수 설계된 자기 보호형 전기 케이블을 캐비닛의 내부 배선을 위해 사용함으로써 수정된다.
이러한 기술들은 매우 낮은 자기장 크기(예컨대, 0.1 내지 1.0μT의 범위)를 가지는 단상은 물론 다상의 전기 캐비닛을 설계하는 것을 가능하게 하고, 그로 인해 자기 보호형 전기 캐비닛 설계 및 배열을 제공한다.
제한하지 않는 예로서, 몇몇 실시예에 따라, 전기 캐비닛에 전력을 공급하는 전기 파워 서플라이는 적어도 하나의 전기 도체(본 명세서에서 와이어라고도 함)가 동일한 단면적을 가지고 서로 병렬 접속으로 전기적으로 접속되어 있는 2 이상의 서브 도체로 분할되어 있는 자기 보호형 전기 공급 케이블일 수 있는데, 여기서, 각각의 서브 도체는 상이한 위상 또는 상이한 전류 방향 중 하나와 연관된 적어도 하나의 다른 도체 또는 서브 도체 부근에 존재하도록 자기 보호형 케이블 내에 배치되어 있다. 자기 보호형 공급 케이블은, 몇몇 실시예에서, 오리지널 캐비닛 설계의 오리지널 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나가, 제한하지 않는 예로서, 자기 보호형 파워 공급 케이블 내의 각각의 위상의 서브 도체의 개수에 대응하는 다수의 서브 버스 바 엘리먼트로 분할되어 있는 수정된 버스 바 시스템에 전기적으로 접속되어 있는데, 여기서 각각의 분할된 오리지널 버스 바 엘리먼트의 서브 버스 바 엘리먼트는 적어도 일단에서 서로 전기적으로 접속되어 있다(예컨대, 병렬로 접속된 임의의 세트의 엘리먼트들은 그 엘리먼트의 일단 또는 양단에서 접속될 수 있다).
수정된 버스 바 시스템은 그것의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트가 캐비닛 내부에서 기하학적으로 서로 평행하게 배열되도록, 그리고 각각의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트가 상이한 위상 또는 상이한 전류 방향 중 하나에 연결된 적어도 하나의 다른 버스 바 및/또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 배열될 수 있고, 이를 통해 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭함을 보장한다.
몇몇 실시예에서, 수정된 버스 바는 각각의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트가 상이한 위상 또는 상이한 전류 방향 중 하나와 연결된 적어도 하나의 다른 버스 바 및/또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 그리고 동일한 위상 또는 동일한 전류 방향 중 하나와 연결된 다른 버스 바 및/또는 서브 버스 바 엘리먼트로부터 비교적 멀게 위치하도록 배열되고, 이를 통해 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭함을 보장한다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 회로 차단기는 각각의 회로 차단기가 특정 위상 또는 특정 전류 방향 중 하나와 연결된 적어도 일부의 버스 바 및/또는 서브 버스 바 엘리먼트에 와이어에 의해 전기적으로 접속되도록 수정된 버스 바 시스템에 전기적으로 접속될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예에서, 전기 캐비닛에 전력을 공급하는 자기 보호형 전기 공급 케이블의 동일한 특정 전기 위상 또는 전류 방향과 연결된 서브 도체간의 전기 병렬 접속은 자기 보호형 케이블의 (전기 캐비닛에 대하여) 원단에서 서로 서브 도체를 전기적으로 연결하고, 캐비닛의 수정된 버스 바 시스템의 각각의 서브 버스 바 엘리먼트에 (케이블의 타단에서) 각각의 서브 도체를 연결하고, 그리고, 동일한 특정 전기 위상 또는 전류 방향과 연결된 서브 버스 바 엘리먼트를 적어도 하나의 회로 차단기에 전기적으로 연결함으로써 달성된다. 즉, 특정 전기 위상 또는 전류 방향과 연결된 서브 버스 바 엘리먼트들 간의 전기 병렬 접속은 자기 보호형 전력 공급 케이블의 일단에서 서브 도체들을 서로 전기적으로 연결하고, 서브 도체의 타단을 각각의 서브 버스 바 엘리먼트에 전기적으로 연결하고, 그리고 버스 바 엘리먼트를 회로 차단기에 전기적으로 연결하는 와이어에 의해 서브 버스 바 엘리먼트 간의 전기적 접속을 형성함으로써 달성될 수 있다.
3상 전기 캐비닛에서, 수정된 버스 바 시스템은 하나 이상의 뉴트럴 버스 바 및/ 서브 버스 바 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 가능한 실시예에서, 전기 캐비닛은 각각 특정 위상을 전달하는 하나 이상의 전기 공급 출력 브랜치를 통해 수정된 버스 바 시스템으로부터 전류를 분배하도록 구성되어 있다. 제한하지 않는 예로서, 각각의 전기 공급 출력 브랜치는 캐비닛 내부에 장착된 각각의 회로 차단기의 출력 단자에 전기적으로 접속된 하나 이상의 와이어, 및 뉴트럴 버스 바 및/또는 서브 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 하나 이상의 뉴트럴 와이어를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전기 위상의 전기 접속은 자기 보호형 단상 케이블을 이용하여 수행된다. 자기 보호형 단상 케이블은 서로 병렬로 전기적으로 접속된 적어도 2개의 위상 전달 와이어(즉, 도체) 및 서로 병렬로 전기적으로 접속된 적어도 2개의 뉴트럴 전달 와이어를 포함하는데, 이 와이어들은 각각의 위상 전달 와이어가 적어도 하나의 뉴트럴 전달 와이어 부근에 위치하도록 배열된다. 몇몇 가능한 실시예에서, 하나 이상의 뉴트럴 와이어는 각각의 회로 차단기 부근으로 그리고 그것과 실질적으로 평행하게 지나가는데, 그것을 통해 뉴트럴 와이어에 연결된 전기 공급 출력 브랜치가 급전된다.
아래의 설명에서, 중괄호 '{}'는 임의적인 순서의 엘리먼트 세트를 지정하기 위해 사용되고(즉, 중괄호 사이에 지시된 엘리먼트의 특정 순서가 없다), 대괄호 '[]'는 대괄호 사이에 지시된 엘리먼트의 특정 순서를 지정하기 위해 사용된다.
도 2a는 몇몇 실시예에 따른 수정된 3상 버스 바 시스템(20)을 도시한다. 이 예에서, 버스 바 시스템의 오리지널 설계(예컨대, 12)의 각각의 버스 바 엘리먼트는 n개의 서브 버스 바 엘리먼트로 분할된다(여기서, n은 2 이상의 양의 정수이고), 각각의 서브 버스 바 엘리먼트는 대략 A/n의 단면적을 가질 수 있는데, 이 때 A는 오리지널 버스 바 시스템 설계(12) 에서의 대응하는 버스 바 엘리먼트의 단면적이다. 제한하지 않는 예로서, 오리지널 설계에서 "R" 위상을 전달하는 버스 바 엘리먼트(12r)는 수정된 버스 바 시스템(20)에서는 부재번호(Br1, Br2, Br3,... , Br(n-1) 및 Br(n))로 지정된 서브 버스 바 엘리먼트로 분할되고, 오리지널 설계에서 "S" 위상을 전달하는 버스 바 엘리먼트(12s)는 부재번호(Bs1, Bs2, Bs3,... , Bs(n-1) 및 Bs(n))로 지정된 서브 버스 바 엘리먼트로 분할되고, 오리지널 설계에서 "T" 위상을 전달하는 버스 바 엘리먼트(12t)는 부재번호(Bt1, Bt2, Bt3,... , Bt(n-1) 및 Bt(n))로 지정된 서브 버스 바 엘리먼트로 분할되어 있다.
서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 트리플리케이트(triplicate)(본 명세서에서는 서브 버스 바 엘리먼트 칼럼이라고도 함){Bri, Bsi, Bti}(여기서, i는 양의 정수, 1≤i≤n)는 캐비닛(22) 내에서 하나 이상의 각각의 프레임 지지대(Pi) 상에 장착될 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 서브 버스 바 엘리먼트의 제1 트리플리케이트{Br1, Bs1, Bt1}(i=1)는 지지 프레임(P1) 상에 장착되고, 서브 버스 바 엘리먼트의 제2 트리플리케이트{Br2, Bs2, Bt2}(i=2)는 지지 프레임(P2) 상에 장착되는 식이다. 지지 프레임은 전기 캐비닛(22) 내부에서 서로 평행하게 배열되어 있어, 그 위에 장착된 서브 버스 바 엘리먼트들 또한 서로 실질적으로 평행하게 된다. 제한하지 않는 예로서, 지지 프레임은 제1 기하학적 평면에 실질적으로 수직으로 전기 캐비닛 내에 그들을 장착함으로써 평행하게 배열될 수 있고, 지지 프레임 상에 장착된 서브 버스 바는 제1 기하학적 평면에 실질적으로 수직인 다른 기하학적 평면에 평행하게 그들을 배열함으로써 서로 평행하게 배열된다. 제한하지 않는 예로서, 도 2a에서 지지 엘리먼트(PI, P2, P3,...)는 'x'-'y' 평면에 실질적으로 수직으로 장착되어 있고, 서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 트리플리케이트{Bri, Bsi, Bti}(i=1, 2, 3,... , n)는 'y'-'z' 평면에 실질적으로 평행하게 지지 엘리먼트 상에 장착되어 있다.
지지 엘리먼트(Pi)는 플라스틱 또는 세라믹과 같은 임의의 적절한 재료로 만들어진 기다란 사각형/원형 포스트/로드로 준비될 수 있고, 서브 버스 바 엘리먼트는 구리 및/또는 알루미늄과 같은 임의의 적절한 전기 도전성 재료로 만들어진 기다란 사각 엘리먼트일 수 있다.
수정된 버스 바 시스템(20)을 측면도로 개략적으로 도시하는 도 2b를 참조하면, 각각의 서브 버스 바 엘리먼트 트리플리케이트의 서브 버스 바 엘리먼트{Bri, Bsi, Bti}(i=1 , 2, 3,... , n)는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트를 다른 위상과 연결된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치시키기 위해, 각각의 지지 프레임 상에 상이한 위상 순으로 배열될 수 있다. 도 2b에 도시된 측면도에서, 각각의 서브 버스 바 엘리먼트의 트리플리케이트{Bri, Bsi, Bti}는 각각의 지지 포스트(Pi(i=1 , 2, 3, …, n)) 상에 장착된 칼럼 형태로 도시되어 있다. 제한하지 않는 예로서, 서브 버스 바의 제1 트리플리케이트{Br1, Bs1, Bt1}는 Br1에 의해 전달되는 "R" 위상이 최상부에 있고, Bt1에 의해 전달되는 "T" 위상이 최하부에 있고, 그리고 Bs1에 의해 전달되는 "S" 위상이 "R"과 "T" 위상 사이에 있도록, 즉, 위에서 아래로 [Br1, Bs1, Bt1]의 순서가 되도록 지지 포스트(P1) 상에 배치될 수 있고, 서브 버스 바 엘리먼트의 제2 트리플리케이트{Br2, Bs2, Bt2}는 Bs2에 의해 전달되는 "S" 위상이 최상부에, 그리고 'y'-'z' 평면 내에서 (서브 버스 바 엘리먼트 Br1에 의해 전달되는) 제1 트리플리케이트의 "R" 위상 위쪽에 위치하고, Br2에 의해 전달되는 "R" 위상이 최하부에, 그리고 'y'-'z' 평면 내에서 (각각 서브 버스 바 엘리먼트 Bs1 및 Bt1에 의해 전달되는) 제1 트리플리케이트의 "S" 및 "T" 위상 사이에 위치하고, Bt2에 의해 전달되는 "T" 제2 트리플리케이트의 "S" 및 "R" 위상 사이에, 그리고 'y'-'z' 평면 내에서 (각각 서브 버스 바 엘리먼트 Br1 및 Bs1에 의해 전달되는) 제1 트리플리케이트의 "R" 및 "S" 위상 사이에 위치하도록, 즉, 위에서 아래로 [Bs2, Bt2, Br2] 순서가 되도록 지지 엘리먼트(P2) 상에 배치될 수 있다. 서브 버스 바 엘리먼트의 그 다음 트리플리케이트(즉, i>2인 경우)는 이와 유사하게 배치되어, 홀수(즉, i= 1, 3, 5,...)로 인덱싱된 지지 엘리먼트(Pi) 상에 장착된 서브 버스 바 트리플리케이트 내의 위상 순서가 위에서부터 아래로 [Bri, Bsi, Bti]을 따르도록 배치되고, 짝수(즉, i= 2, 4 , 6,...)로 인덱싱된 지지 엘리먼트(Pi) 상에 장착된 서브 버스 바 트리플리케이트 내의 위상 순서가 위에서부터 아래로 [Bsi, Bti, Bri]을 따르도록 배치된다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 서브 버스 바 엘리먼트의 이러한 배열을 통해, 특정 위상을 전달하는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트가 상이한 위상을 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하게 된다. 더욱이, 이러한 배열을 통해, 특정 위상을 전달하는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트는 동일한 특정 위상을 전달하는 다른 서브 버스 바 엘리먼트로부터 비교적 멀리 위치할 수 있다.
본 발명의 수정된 버스 바 시스템이 도 2a 및 2b에 예시된 서브 버스 바 위상 배열로 제한되지 않으며, 특정 위상을 전달하는 각각의 서브 버스 바가 상이한 위상을 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 하고, 및/또는 동일한 특정 위상을 전달하는 다른 서브 버스 바 엘리먼트로부터 비교 멀리 위치하도록 하는 다른 배열이 전기 캐비닛(22)에 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 제한하지 않는 예로서, 도 2c는 수정된 버스 바 시스템(24)이 k개의 상이한 위상을 분배하도록 구성되어 있는 더 일반적인 상황을 도시한다(k는 0보다 큰 양의 정수). 이 예에서, k개의 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼{B1i, B2i, B3i,... , Bki}은 각각의 지지 포스트(Pi)(i=1, 2, 3,... , n) 상에 장착되고, 특정 위상을 전달하는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트를 상이한 위상을 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치시키기 위해, 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼에 의해 전달되는 위상은 위에서부터 아래로 다음의 순서 [B1i, B2i, B3i,... , B(k-1)i, Bki]로 배열되고, 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼에 의해 전달되는 위상은 위에서부터 아래로 다음의 순서 [B2i, B3i, B4i,... , B(k-1)i, Bki, B1i]로 배열된다.
서브 버스 바로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭함을 더 보장하기 위해, 몇몇 실시예에서, 특정 지지 엘리먼트 상에 장착된 각각의 서브 버스 바 엘리먼트 칼럼 내의 서브 버스 바 엘리먼트 {B1i, B2i, B3i,... , Bki}는 지지 엘리먼트를 따라 이격되어 있다. 동일한 지지 포스트 상에 장착된 인접한 서브 버스 바 엘리먼트 간의 갭(g)은 자기장 감쇄를 증가시키기 위해 가능한 작아야 하지만, 몇몇 실시예에서는 안전을 위해 갭(g)은 서브 버스 바 엘리먼트의 높이(h)와 거의 같을 수 있고, 또는 높이(h)보다 훨씬 더 클수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인접한 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼은 지지 엘리먼트의 축(즉, 'z' 축)을 따라 다른 것에 대하여 하나씩 시프트된다. 제한하지 않는 예로서, 도 2a 및 2b에서, 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti}은 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)로 인덱싱된 서브 버스 바의 칼럼{Bri, Bsi, Bti}에 대하여 위로 시프트된다. 몇몇 실시예에서, 홀수 및 짝수로 인덱싱된 칼럼은 하나가 다른 것에 대하여, 대략 동일한 지지 포스트 상에 장착된 인접한 서브 버스 바 엘리먼트 사이의 갭(g)인 거리만큼 시프트된다.
이 예에서, 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)에 의해 인덱싱된 칼럼{Bri, Bsi, Bti} 내의 버스 바 엘리먼트의 위치는 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)에 의해 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti} 내의 버스 엘리먼트에 대하여 순환식으로 시프트되어 있다. 더욱 상세하게는, 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)로 인덱싱된 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti} 내의 최상위 버스 바 엘리먼트는 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)에 의해 인덱싱된 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti} 내에서는 이동되어 최하위 엘리먼트가 되고, 그 칼럼의 모든 다른 엘리먼트들은 한 위치씩 위로 시프트된다(이는 시프트 레지스터의 비트와이즈 시프트(bitwise shift)와 유사하다). 따라서, 이러한 배열에서, 각각의 버스 바 엘리먼트{Bri, Bsi, Bti}의 각각의 칼럼의 버스 바 엘리먼트의 위상 어소시에이션(phase association)은 적어도 하나의 인접하게 위치한 버스 바 엘리먼트{Brj, Bsj, Btj}(여기서, i≠j)의 칼럼에 대하여 순환식으로 시프트된다.
가능한 실시예에서, 인접하게 위치한 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti}들은 버스 바 시스템의 자기장 감쇠를 향상시키기 위해 서로 가능한 가깝게 위치된다. 제한하지 않는 예로서, 몇몇 실시예에서, 두 인접하게 위치한 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 간의 거리(도 2b에서 r)는 두 인접하게 위치한 칼럼 상의 인접한 서브 버스 바 엘리먼트 간의 대각선(d)이 동일한 칼럼 상에 인접하게 위치하는 2개의 서브 버스 바 엘리먼트 간의 거리(g)와 거의 같도록(즉, 대략
Figure pct00002
) 조절된다. 그러나, 인접하게 위치한 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 간의 거리는 안전상의 이유로 이 범위보다 더 클 수도 있다(예컨대, 거리 r은 g보다 같거나, 더 크거나 작을 수도 있다).
도 3a 및 3b는 각각의 위상("R", "S" 및 "T")이 서로 병렬로 전기적으로 접속된 3개의 개별 서브 도체(Ri, Si 및 Ti, 각각 i=1, 2, 3)에 의해 전달되고, 특정 파장을 전달하는 각각의 서브 도체가 상이한 위상을 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 도체 부근에 위치되도록 배치되어 있는 자기 보호형 3상 케이블(36)에 수정된 버스 바 시스템(30)의 전기 접속을 도시한다. 제한하지 않는 예로서, 자기 보호형 케이블(36)의 서브 도체(Ri, Si 및 Ti)는 전기적 뉴트럴/제로로서 역할하는 중앙 와이어(N) 둘레에 순환식으로 배열될 수 있다.
이 예에서, 오리지널 버스 바 설계의 각각의 버스 바 엘리먼트는 3개의 서브 버스 바 엘리먼트{Bri, Bsi, Bti}(i=1, 2, 3)로 분할되고, 서브 버스 바 엘리먼트의 트리플리케이트{Bri, Bsi, Bti}를 전달하는 각각의 지지 엘리먼트(Pi)는 자기 보호형 케이블(36)의 뉴트럴 와이어(N)에 전기적으로 접속된 추가적인 서브 바 엘리먼트(Bni)를 더 포함한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 서브 버스 바 엘리먼트의 트리플리케이트는 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 내의 위상이 위에서 아래로 [Bri, Bsi, Bti]와 같이 배열되고, 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 내의 위상 순서가 위에서 아래로 [Bsi, Bti, Bri]와 같이 배열되도록 배열된다. 더 나아가, 수정된 버스 바 시스템(30)에서, 짝수(즉, i=2, 4, 6,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼은 홀수(즉, i=1, 3, 5,...)로 인덱싱된 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼에 대하여 위로 시프트된다. 수정된 버스 바 시스템(30)이 단일 뉴트럴 버스 바 엘리먼트(예컨대, Bn1)를 포함하지만, 수정된 버스 바 시스템(30)의 위상을 전달하는 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장의 효과적인 상쇄 간섭을 유지할 수 있음을 이해해야 한다.
도 3a-b에 도시된 바와 같이, 특정 전기 위상과 연결된 각각의 서브 버스 바 엘리먼트 그룹은 동일한 특정 위상과 연결된 자기 보호형 케이블(36)의 각각의 서브 도체 그룹에 전기적으로 접속되어 있다. 제한하지 않는 예로서, 자기 보호형 케이블(36)의 "R" 위상의 서브 도체(R1, R2 및 R3)는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트(Br1, Br2 및 Br3)에 전기적으로 접속되고, "S" 위상의 서브 도체(S1, S2 및 S3)는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트(Bs1, Bs2 및 Bs3)에 전기적으로 접속되고, "T" 위상의 서브 도체(T1, T2 및 T3)는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트(Bt1, Bt2 및 Bt3)에 전기적으로 접속된다. 이러한 방식으로, 서브 버스 바 엘리먼트는 실제로 자기 보호형 전기 공급 케이블(36)의 서브 도체와의 전기적 연속성을 제공하여, 동일한 특정 전기 위상에 연결된 서브 버스 바 엘리먼트의 전기적 병렬 접속이 케이블(36)의 각각의 서브 도체를 통해 달성될 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 특정 전기 위상과 연결된 자기 보호형 전기 공급 케이블(36)의 서브 도체는 케이블(36)의 (케이넷에 대하여) 말단부(36d)에서 서로 전기적으로 접속될 수 있고, 전기 병렬 접속은 하나 이상의 회로 차단기(도 4에 도시됨)에서 각각의 서브 버스 바 엘리먼트 간의 전기 접속을 형성함으로써 완성될 수 있다.
도 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 특정 위상과 연결된 서브 도체(Ri, Si 및 Ti)(i=1, 2, 3)는 케이블(36)의 말단부(36d)에서 서로 접속되어 있다(즉, "R" 위상과 연결된 서브 도체(Ri)가 서로 접속되고, "S" 위상과 연결된 서브 도체(Si)가 서로 접속되고, "T" 위상과 연결된 서브 도체(Ti)가 서로 접속된다). 케이블(36)의 근단부(36p)에서, 서브 도체(Ri, Si 및 Ti)(i=1, 2, 3)는 그들의 각각의 서브 버스 바 엘리먼트(Bri, Bsi 및 Bti)(i=1, 2, 3)에 접속되어 있다. 이러한 구성에서, 수정된 버스 바 시스템(30)의 서브 버스 바 엘리먼트는 케이블(36)의 서브 도체에 대한 연속성을 제공하는데, 이 때 케이블(36)의 서브 도체의 원형 배열은 서브 버스 바 엘리먼트의 시프트된 칼럼 배열로 대체된다. 가능한 실시예에서, 서브 버스 바 엘리먼트들이 케이블(36) 내의 서브 도체의 배열과 유사한 원형 방식으로 배열될 수도 있음을 이해해야 한다.
도 4는 몇몇 가능한 실시예에 따른 가능한 전기 캐비닛(40) 배열을 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 간략함을 위해, 전기 캐비닛(40)의 수정된 버스 바 시스템(33)은 측면도로 도시되어 있지만, 캐비닛(40) 및 모든 그 다른 컴포넌트들은 전면도로 도시되어 있다. 수정된 버스 바 시스템(33)은 도 3에 도시된 수정된 버스 바 시스템(30)과 실질적으로 유사하고, 수정된 버스 바 시스템(33)이 중앙 지지 포스트(P2) 상에 장착된 단일 뉴트럴 버스 바 엘리먼트(Bn)를 포함한다는 점이 주로 수정된 버스 바 시스템(30)과 상이하다.
전기 캐비닛(40)은 각각 전기 캐비닛(40)으로부터 특정 위상 및 각각의 뉴트럴 와이어가 분기되도록 구성될 수 있는, 복수의 회로 차단기(Sr, Ss, 및 St)를 포함한다. 제한하지 않는 예로서, 회로 차단기(Sr, Ss, 및 St)는 각각 전기 위상 공급 브랜치(Rr, Rs 및 Rt)에 전력을 공급한다. 각각의 회로 차단기는 각각 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼{Bri, Bsi, Bti} 내의 동일한 특정 위상과 배선 연결된다. 더욱 상세하게는, 회로 차단기(Sr)를 통해 "R" 위상을 공급하는 회로 차단기(Rr)는 제1 칼럼 내의 서브 버스 바(Br1)에, 제2 칼럼 내의 서브 버스 바(Br2)에, 그리고 제3 칼럼 내의 서브 버스 바(Br3)에 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이와 유사하게, 회로 차단기(Ss)를 통해 "S" 위상을 공급하는 회로 차단기(Rs)는 서브 버스 바(Bs1, Bs2, 및 Bs3)에 와이어를 통해 전기적으로 접속되어 있고, 회로 차단기(St)를 통해 "T" 위상을 공급하는 회로 차단기(Rt)는 서브 버스 바(Bt1, Bt2, 및 Bt3)에 와이어를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 방식으로, 특정 전기 위상과 연결된 서브 버스 바 엘리먼트의 전기 병렬 접속은 서브 버스 바 엘리먼트들을 특정 위상의 파워 서플라이로부터 분기된 적어도 하나의 회로 차단기에 배선 연결함으로써 달성된다.
상기와 같이, 특정 전기 위상과 연결된 서브 버스 바 엘리먼트의 전기 병렬 접속은 케이블의 각각의 서브 도체를 케이블의 말단부에서 서로 전기적으로 접속시킴으로써, 캐비닛(40)의 버스 바 시스템에 전기적으로 접속된(도 3에 도시된 바와 같은) 자기 보호형 전기 공급 케이블을 통해 달성될 수 있다.
각각의 회로 차단기(Sr, Ss, St,... , Sx)로부터 제공되는 전기 위상은 뉴트럴 버스 바(Bn)에 전기적으로 접속된 개별 뉴트럴 와이어(Nr, Ns, Nt,... , Nx)를 통해 함께 단일 위상을 통해 전달될 수 있다.
자기장 감쇠를 더 향상시키기 위해, 개별 뉴트럴 와이어(Nr, Ns, Nt, Nx)는 그들이 동반되는 특정 위상 와이어에 연결된 개별 회로 차단기(Sr, Ss, St, Sx)와 실질적으로 평행하게 전기 캐비닛(40) 내부를 통과한다. 이 예에서, 뉴트럴 와이어(Nr, Ns, Nt,... , Nx)는 회로 차단기 및 그 각각의 위상 와이어와 실질적으로 평행하게 뻗어 있고, 개별 회로 차단기(Sr, Ss, St, Sx)의 우측에 위치한다. 그러나, 회로 차단기(Sr, Ss, St, Sx)에 대한 뉴트럴 와이어(Nr, Ns, Nt,... , Nx)의 정확한 위치는 다른 가능한 실시예에서 상이할 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 뉴트럴 와이어는 그들의 개별 회로 차단기의 좌측, 전측 또는 후측에 위치할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 캐비닛의 다양한 전기 컴포넌트 간의 상호연결을 위해 그리고 아마도 또한 캐비닛으로부터 분기하는 전기 서플라이를 분배하기 위해 종래의 단선 와이어를 대신하여, 단상 자기 보호형 케이블이 사용된다. 제한하지 않는 예로서, 메인 회로 차단기(도시되지 않음)와 다양한 서브 버스 바 엘리먼트 간의, 다양한 서브 버스 바 엘리먼트와 회로 차단기 간의, 그리고 회로 차단기와 임의의 다른 회로/스위칭 장치를 간의 전기적 접속은 본 명세서에 참조로서 합치된 국제 특허 출원번호 PCT/IL2013/050570에 서술되고 청구된 자기 보호형 케이블을 이용하여 수행될 수 있다. 이 자기 보호형 케이블은 자기장의 감쇠를 향상시키기 위한 사전 결정된 구성으로 및 전기적으로 접속된 케이블 내에 배열된 복수의 전기 절연된 와이어를 사용하고, 이로 인해 실질적으로 감소된 자기장을 내뿜는 전기 케이블을 제공한다.
일반적으로, 가능한 실시예에서, 단상 자기 보호형 케이블의 도체는 케이블 내부에 원 둘레에 배열되어 있다. 지지 엘리먼트는 도체의 위치가 케이블 내부에서 시프트(변위) 되지 않고, 그로 인해 그들의 사전 결정된 도체 배열을 상당한 정밀도로 유지함을 보장하기 위해 단상 케이블 내에 제공될 수 있다. 그 사용에 있어서, 단상 자기 보호형 케이블의 몇몇 도체는 서로 병렬로 그리고 캐비닛의 전기 위상 중 하나에 전기적으로 접속되어 있고, 몇몇 다른 도체는 서로 병렬로 그리고 전기적 뉴트럴에 개별적으로 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 전기적 접속에서, 전기 위상에 전기적으로 접속된 도체 및 뉴트럴에 전기적으로 접속된 도체는 케이블의 전기 위상을 전달하는 각각의 도체가 전기 뉴트럴을 전달하는 적어도 하나의 다른 도체 부근에 위치하도록 선택된다. 제한하지 않는 예로서, 도체는 전기 위상을 전달하는 도체 각각이 전기 뉴트럴을 전달하는 2개의 인접한 도체 사이에 위치하도록 선택될 수 있다.
제한하지 않는 예로서, 몇몇 실시예에서, 캐비닛에 대한 및 캐비닛 내부에서의 전기 접속은 도 5a에 도시된 바와 같이 배열된 4개의 전기적으로 절연된 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)를 이용하여 수행된다. 이 예에서, 전기 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)는 케이블(50) 내부에서 지지 엘리먼트(55) 둘레에 직사각형 형태로 배열되어 있는데, 두 도체(51a 및 51b)는 케이블(50)에 의해 전달되는 전기 위상에 전기적으로 접속되어 있고, 두 도체(52a 및 52b)는 전기 뉴트럴에 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 배열에서, 케이블(50)의 전기 위상에 전기적으로 접속된 두 도체(51a 및 51b) 각각은 캐비닛의 전기 뉴트럴에 전기적으로 접속된 2개의 다른 도체(52a 및 52b) 사이에 위치한다.
단상 자기 보호형 케이블(50)은 자켓(53)(예컨대, 난연 PVC 자켓과 같은 전기 절연성 자켓) 사이에 배치된 하나 이상의 립 코드(rip-cord)(55r) 및 케이블(50)의 전기 도체를 포함할 수 있다. 립 코드(55r)는 인접하게 위치한 도체에 의해 케이블을 따라 형성된 임의의 바깥 채널(55n)을 따라 자켓(53) 아래에 위치할 수 있고, 언제든 자켓(53)의 일부분을 제거할 필요가 존재하는 경우에 자켓(53)의 탈피를 용이하게 하기 위해 사용된다. 립 코드(55r)는 또한 도체를 케이블 내부에서 그들의 위치에 유지하고 그 내에서의 도체의 변위를 방지하는 것을 돕기 위해 사용될 수도 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 케이블(50) 내의 도체들은, 이 예에서, 전기 도전성 와이어(예컨대, 플렉시블 구리 와이어)의 스트랜드(58)를 둘러싸는 전기 절연성 커버(57)를 포함한다.
도 5b는 서브 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)가 케이블(50) 내부에서 기다란 십자가 형상의 지지 엘리먼트(55c)의 암(55m)에 의해 유지되는 다른 가능한 실시예를 도시한다. 더욱 상세하게는 이 실시예에서, 기다란 십자가 형상의 지지 엘리먼트(55c)의 인접한 기다란 암의 각 쌍은 그 내부에 서브 도체(51a, 52a, 51b 및 52b) 중 하나를 유지하고 움직이지 못하게 하도록 구성된 기다란 홈(55g)을 형성한다. 십자가형 지지 엘리먼트(55c)의 암(55m)은 케이블(50)의 자켓(53)을 향해 방사상 바깥으로 갈수록 점점 가늘어질 수 있고, 이로 인해 케이블(50)의 유연성이 향상된다.
도 5c는 케이블의 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)가 4점 별 형상을 가진 기다란 지지 엘리먼트(55s)의 원형 오목부(55i) 내에서 유지되는, 케이블(50)의 가능한 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 구성을 통해, 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)가 자켓(53)에 의해 별 형상의 지지 엘리먼트(55s)의 원형 오목부(55i) 내부로 눌러지고, 이로 인해 케이블(50) 내에서 도체의 임의의 움직임이 방지되기 때문에, 서브 도체(51a, 52a, 51b 및 52b)의 위치 및 기하학적 배열이 정확하게 유지될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 단상 자기 보호형 케이블(50)은 또한 서브 도체와 케이블의 자켓 사이에 배치된 립 코드(55r)를 포함할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 지지 엘리먼트(55, 55c 및 55s)는 적절한 소프트 재료(예컨대, FR-LSZH(Flame Retardant Low Smoke Zero Halogen), FR-PVC, FR-PE)로, 예컨대, 압출에 의해 제조될 수 있다.
도 6a 내지 6c는 6개의 전기적으로 절연된 서브 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c)를 포함하는, 몇몇 가능한 실시예에 따른 단상 자기 보호형 케이블(60)을 개략적으로 도시한다. 케이블(60) 내의 서브 도체들은 케이블(60) 내부에서의 서브 도체의 변위를 방지하고 서브 도체의 기하학적 배열이 그 내부에서 변하지 않고 유지됨을 보장하는 중앙 지지 엘리먼트(65) 둘레에 원형 형태로 배열되어 있다. 도 6a에 도시된 단상 케이블(60)의 지지 엘리먼트(65)는 원형 단면 형상을 가지고, 그 직경은 서브 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c)의 직경과 실질적으로 동등하다. 이러한 방식으로 각각의 서브 도체가 지지 엘리먼트(65)에 대항하여 케이블의 자켓(53)에 의해 눌러지고, 동시에, 2개의 인접하게 위치하는 서브 도체에 의해 측방향으로 눌러져, 케이블(60) 내부에서의 서브 도체의 움직임이 방지되고 실질적으로 이동 불가능하게 된다.
그 사용에 있어서, 단상 케이블(60)의 3개의 서브 도체(예컨대, 61a, 61b 및 61c)는 서로 병렬로 그리고 케이블의 전기 위상과 전기적으로 접속되고, 다른 3개의 서브 도체(예컨대, 62a, 62b 및 62c)는 서로 병렬로 그리고 전기적 뉴트럴과 개별적으로 전기적으로 접속되어 있다. 전기 위상 및 뉴트럴에 접속된 서브 도체들은 전기 위상을 전달하는 각각의 서브 도체가 케이블(60) 내부에서 전기 뉴트럴에 접속되어 있는 2개의 다른 서브 도체 사이에 위치하도록 선택된다.
도 6b는 서브 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c)가 6점 아스테릭스 형상의 지지 엘리먼트(65c)의 기다란 홈(65g) 내에 유지되는 단상 케이블(60)의 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다. 더욱 상세하게는, 이 실시예에서, 기다란 아스테릭 형상의 지지 엘리먼트(65c)의 인접한 기다란 암(65m)의 각 쌍이 서브 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c) 중 하나를 유지하고 움직이지 못하게 할 수 있는 기다란 홈(65g)을 형성하고 있는데, 이는 도체가 이러한 홈 내부에서 기다란 홈(65g)을 한정하는 암 쌍에 대항하여 자켓(53)에 의해 눌러지기 때문이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 지지 엘리먼트(65c)의 암(65m)은 케이블(60)의 자켓(53)을 향해 방사상 바깥 방향으로 갈수록 가늘어질 수 있는데, 이를 통해 케이블(60)의 유연성이 향상된다.
도 6c는 서브 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c)가 6점 별 형상의 지지 엘리먼트(65s)의 기다란 원형 오목부(65i) 내에 유지되는 단상 케이블(60)의 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다. 이러한 구성은 케이블의 외부 자켓(53)이 도체를 유지하고 있는 각각의 오목부(65i)에 대항하여 도체를 누르고 있으므로 도체(61a, 62a, 61b, 62b, 61c 및 62c)의 위치가 케이블(60) 내에서 변하지 않게 유지됨을 보장한다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 단상 자기 보호형 케이블(60)은 인접하게 위치하는 도체에 의해 케이블을 따라 케이블 내부에 형성된 기다란 채널(55n)을 따라 자켓(53) 아래에 위치하는 하나 이상의 립 코드(55r)를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 립 코드(55r)는 언제든 자켓(53)의 일부를 제거할 필요가 있을 때 자켓(53)의 탈피를 용이하게 하고, 또한 그 안쪽으로 서브 도체를 제한하고 서브 도체들이 자켓(53) 아래에서 이동하는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 제한하지 않는 예로서, 립 코드(55r)는 일종의 아라미드, 케블라 또는 임의의 다른 적절한 강도 부재 재료로 만들어질 수 있다.
본 발명의 자기 보호형 케이블에 채용된 지지 엘리먼트들이 다양한 형태 및 형상으로 구현될 수 있고, 도 5a-5c 및 6a-6c에 도시된 예로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 제한하지 않는 예로서, 지지 엘리먼트는 케이블 내에서 서브 도체 사이에 끼워 넣어지는 하나 이상의 기다란 평평한 엘리먼트에 의해, 또는 케이블 내부에 도입될 수 있고 케이블 내부에서 서브 도체 배열의 희망의 구조를 유지할 수 있는 임의의 적절한 필러(filler) 재료에 의해 구현될 수 있다. 더 나아가, 케이블 내부에서 서브 도체를 유지하고 움직이지 못하게 하기 위해 이러한 지지 엘리먼트를 사용하는 것이 서브 도체 배열 구조의 정밀도를 상당히 향상시키고, 그 결과 외부 간섭 자기장에 대한 케이블의 면역력(immunity)을 더 향상시키고, 케이블로부터 나오는 자기장을 상당히 감쇠시킨다. 케이블(50 및 60)에 사용된 지지 엘리먼트는 적절한 폴리머 컴파운드(예컨대, PE, FR-LSZH)로부터, 예컨대, 압출에 의해 제조될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도체의 커버(57)용으로 사용된 전기 절연성 재료는 실질적으로 낮은 케이블 커패시턴스 값을 보장하도록 선택된다(예컨대, 가교 플리에틸렌(XLPE)). 본 발명의 자기장 감쇠 구조에 도체의 배열과 조합하여 이러한 낮은 커패시턴스를 보장하는 커버 재료를 사용하는 것은 실질적으로 낮고 일정한 커패시턴스 및 인덕턴스를 가진 케이블을 제공한다. 케이블의 이러한 특성들은 왜곡 및 지연 없이 (즉, 낮은 커패시턴스로 인해) 저주파 신호의 우수한 전파를 보장함과 동시에, (즉, 낮은 인덕턴스로 인해) 고주파 신호의 우수한 전파를 보장한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 단상 케이블은 전기 캐비닛에서 널리 사용되는 단선 와이어를 유리하게 대체할 수 있고, 이로 인해 캐비닛에 의해 산출되는 자기장을 줄일 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 단상 케이블은 전기 캐비닛(40)으로부터 분기하는 위상 공급 브랜치(Rr, Rs 및 Rt)를 위해 사용될 수 있다. 표 1은 특정 부하에 대하여 널리 사용되는 표준 단선 와이어를 대체하기 위해 사용될 수 있는 다양한 단상 케이블의 사양을 제공한다.
Figure pct00003
도 7은 몇몇 가능한 실시예에 따른 캐비닛에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는, 7개의 전기 절연된 도체를 포함하는 3상 케이블(70)을 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 케이블(70)의 6개의 전기 도체는 케이블(70)의 전기 뉴트럴로 채용된 7번째 도체(73) 둘레에 원형으로 배열되어 있다. 이 예에서, 케이블(70)의 두 도체(71a 및 71b)는 서로 병렬로 그리고 케이블(70)의 제1 위상에 전기적으로 접속되어 있고, 케이블(70)의 2개의 다른 도체(72a 및 72b)는 서로 병렬로 그리고 케이블(70)의 제2 위상에 전기적으로 접속되어 있고, 케이블(70)의 마지막 2개의 도체(73a 및 73b)는 서로 병렬로 그리고 케이블(70)의 제3 위상에 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 케이블 도체 구성은 도체로부터 나오는 자기장이 서로 상쇠 간섭하고, 그로 인해 케이블(70)에 의해 만들어지는 자기장을 상당히 감쇠함을 보장한다.
그러나, 몇몇 실시예에서, 도 3a를 참조하여 상술한 바와 같이, 특정 위상에 연결된 도체는 케이블의 (캐비닛에 대하여) 먼 단부에서만 서로 직접 접속되어 있고, 타단부에서 각각의 도체는 각각의 서브 버스 바 엘리먼트에 접속되어 있다. 이러한 방식으로 케이블의 도체의 병렬 전기 접속이 캐비닛의 서브 버스 바 엘리먼트를 통 달성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 3상 케이블은 도체의 특성 및 사양을 적절하게 조정함으로써 오늘날 전기 캐비닛에 사용되는 표준 3상 케이블을 대체할 수 있다. 표 2는 전기 캐비닛은 물론 다른 응용에 사용하기에 적합한 본 발명의 다양한 3상 케이블 설계의 사양을 제공한다.
Figure pct00004
(예)
종래의 전기 캐비닛 및 도 4에 도시된 바와 같이 설계된 전기 캐비닛(본 명세서에서 수정된 캐비닛이라고도 함)으로부터 나오는 자기장이 EMF-82 테스터(타이완 누트론 일렉트로닉 엔터프라이즈 리미티드)를 이용하여 획득되었다. 모든 측정값은 아래의 측정 위치에서 검사받는 전기 캐비닛으로부터 20cm 거리에 테스터 센서를 위치시켜 획득되었다:
a) 버스 바 시스템의 중앙;
b) 파워 서플라이 케이블 채널 길이의 중간; 및
c) 스위치기어 트레이의 중간 높이.
모든 측정값은 측정 위치의 아래의 장소에서 단상 및 3상 부하에 대하여 획득되었다: 전방에서의(개방된 측) 전기 캐비닛에 수직인 전기 캐비닛의 우측에서, 그리고 전기 캐비닛의 좌측에서.
표 3에 제공된 결과는 앞서 지시된 3 장소에서 각각의 장소 위치에 대하여 획득된 측정값의 계산된 평균을 제공한다.
Figure pct00005
표 3의 결과는 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장이 본 발명의 수정된 캐비닛 배열을 통해 효과적으로 감소될 수 있음을 보여준다.
물론, 상기 예 및 설명은 단지 설명의 목적으로 제공된 것이고, 어떤 방식으로든 본 발명을 제한할 의도는 아니다. 당업자들이 이해하는 바와 같이, 본 발명은 상술된 것과 다른 하나 이상의 기술을 이용하여 매우 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 그 모두 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

Claims (28)

  1. 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템으로서,
    사전 결정된 개수의 버스 바 엘리먼트를 포함하고,
    상기 버스 바 엘리먼트 각각은 상기 전기 공급 케이블의 적어도 하나의 와이어와 전기적으로 접속 가능하고,
    상기 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나는 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성되어 있고,
    상기 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹 각각은 상기 전기 공급 케이블의 상기 와이어 중 적어도 하나에 전기적으로 접속 가능하고,
    상기 버스 바 및 상기 서브 버스 바 엘리먼트 각각은 상이한 전기 위상 또는 상이한 전류 방향 중 하나와 연관된 적어도 하나의 다른 버스 바 또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하고, 이로 인해 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭하게 되는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 기하학적으로 평행하게 배열된 기다란 전기 도전성 피스로 만들어진 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트들의 단면적의 합이 상기 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나의 단면적, 또는 오리지널 버스 바 시스템 설계에서의 상기 버스 바 엘리먼트의 단면적을 상기 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트의 개수로 나눈 값과 실질적으로 같도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 평행한 칼럼 내에 배열되어 있고, 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 칼럼 내에 상기 칼럼의 축을 따라 실질적으로 평행하게 이격된 관계로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 칼럼 각각이 상기 서브 버스 바 엘리먼트의 특정 그룹으로부터 하나의 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 2개의 인접하게 위치하는 칼럼 간의 거리는 상기 버스 바 시스템의 위상 대 위상 거리보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 임의의 하나의 상기 칼럼 내의 각각의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 인접한 칼럼 내의 2개의 이웃한 서브 버스 바 엘리먼트, 또는 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트 사이의 갭과 나란한 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 칼럼 내의 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 배열은 적어도 하나의 인접하게 위치한 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 배열에 대하여 상기 칼럼의 축을 따라 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트 간의 전기적 병렬 접속은 상기 전기 공급 케이블을 통해 달성되는 것을 특징으로 하는 2 이상의 전기 도전성 와이어를 포함하는 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  10. 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템으로서,
    사전 결정된 개수의 버스 바 엘리먼트를 포함하고,
    상기 버스 바 엘리먼트 각각은 상기 전기 공급 케이블의 특정 전기 위상과 연결되어 있고,
    상기 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나는 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하는 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹에 의해 형성되어 있고, 상기 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹 각각은 상기 전기 공급 케이블의 특정 전기 위상과 연결되어 있고,
    상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 그들이 실질적으로 서로 평행하도록, 그리고 상기 전기 공급 케이블의 특정 전기 위상과 전기적으로 연결된 각각의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트가 상이한 전기 위상과 연결된 적어도 하나의 다른 버스 바 엘리먼트 또는 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록 평행한 칼럼 내에 배열되어 있고, 이를 통해 상기 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭하게 되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트들의 단면적의 합이 상기 버스 바 엘리먼트 중 적어도 하나의 단면적, 또는 오리지널 버스 바 시스템 설계에서의 상기 버스 바 엘리먼트의 단면적을 상기 그룹 내의 서브 버스 바 엘리먼트의 개수로 나눈 값과 실질적으로 같도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 각각의 상기 칼럼이 특정 서브 버스 바 엘리먼트 그룹으로부터의 단일 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 상기 칼럼 내의 각각의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트는 인접한 칼럼 내의 2개의 이웃한 서브 버스 바 엘리먼트, 또는 버스 바와 서브 버스 바 엘리먼트 사이의 갭과 나란한 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 각각의 칼럼 내의 전기 위상의 순서는 적어도 하나의 인접하게 위치하는 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 칼럼 내의 전기 위상의 순서에 대하여 순환식으로 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트의 배열은 적어도 하나의 인접하게 위치하는 칼럼 내의 버스 바 및 서브 버스 바 엘리먼트에 대하여 상기 칼럼의 축을 따라 시프트되어 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 공급 케이블은 자기 보호형 케이블이고, 상기 서브 버스 바 엘리먼트 간의 전기 병렬 접속은 상기 케이블을 통해 달성되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 상이한 전기 위상을 공급하도록 구성된 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템.
  17. 전기 캐비닛으로서,
    3상 전기 공급 케이블에 의해 공급되는 전력을 분배하는 버스 바 시스템을 포함하고,
    상기 버스 바 시스템은 상기 전기 공급 케이블의 각각의 위상과 각각 연결되어 있는 3개의 버스 바 엘리먼트를 포함하고, 상기 버스 바 엘리먼트 각각은 서로 병렬로 전기적으로 접속 가능한 적어도 2개의 서브 버스 바 엘리먼트의 그룹의 형태이고, 각각의 상기 서브 버스 바 그룹은 상기 전기 공급 케이블의 특정 위상과 연결되어 있고, 상기 버스 바 엘리먼트 각각은 상이한 전기 위상과 연결된 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  18. 제 17 항에 있어서, 특정 위상을 전달하는 적어도 하나의 서브 버스 바 엘리먼트에 각각 전기적으로 접속된 하나 이상의 회로 차단기를 통해 상기 전기 캐비닛으로부터 분기하는 파워 공급 라인의 적어도 하나의 뉴트럴 와이어에 전기적으로 접속되어 있는 하나 이상의 뉴트럴 버스 바 또는 서브 버스 바 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 뉴트럴 와이어는 상기 회로 차단기 부근으로 그리고 실질적으로 그와 평행하게 지나가는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비닛 내의 전기적 접속은 단상 케이블을 통해 수행되고, 상기 단상 케이블은 복수의 도체를 포함하는데, 상기 도체 중 사전 결정된 개수의 도체는 전기 위상을 전달하는데 사용되고, 상기 도체 중 다른 사전 결정된 개수의 도체는 전기 뉴트럴을 전달하는데 사용되고, 상기 도체는 상기 도체로부터 나오는 자기장이 서로 상쇄 간섭하도록 상기 케이블 내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 위상을 전달하는 도체들은 서로 병렬로 전기적으로 접속되어 있고, 상기 뉴트럴을 전달하는 도체들은 서로 병렬로 전기적으로 접속되어 있고, 상기 위상을 전달하는 도체 각각은 상기 케이블 내에서 상기 뉴트럴을 전달하는 도체 중 적어도 하나 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 단상 케이블 각각은 중앙 지지 부재를 포함하고, 상기 케이블의 도체들은 상기 지지 부재 둘레에 원형 형태로 배열되어 있고, 상기 지지 부재는 상기 도체를 상기 케이블 내의 고정 위치 내에 유지하고 그 내부에서 상기 도체의 변위를 방지하도록 구성 및 동작 가능한 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재는 사전 결정된 개수의 오목부를 형성하도록 구성되어 있는 다점(multipoint) 단면의 별 또는 아스테릭스 형상을 가지는 기다란 엘리먼트이고, 상기 오목부 각각은 상기 케이블 중 하나의 도체를 수용 및 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체는 상기 케이블 각각에서 각각의 전기 위상을 전달하는 도체가 적어도 하나의 전기 뉴트럴을 전달하는 도체 부근에 위치하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 캐비닛.
  25. 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 줄이는 방법으로서,
    상기 버스 바 시스템의 각각의 버스 바 엘리먼트를 2 이상의 서브 버스 바 엘리먼트의 형태로 제공하는 단계;
    상기 서브 버스 바 엘리먼트들을, 상기 서브 버스 바 엘리먼트 각각이 상이한 전기 위상과 연결된 또는 상이한 방향으로 전류를 전달하는 적어도 하나의 다른 서브 버스 바 엘리먼트 부근에 위치하도록, 배열하는 단계; 및
    동일한 전기 위상 또는 전류 방향과 연결된 상기 2 이상의 서브 버스 바 엘리먼트들 사이에 병렬 전기 접속을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 줄이는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 평행한 칼럼 내에 배열되어 있고, 상기 서브 버스 바 엘리먼트는 상기 칼럼 내에서 상기 칼럼의 축을 따라 실질적으로 평행하게 이격되어 있는 관계로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 줄이는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 각각의 버스 바 엘리먼트의 칼럼 내의 전기 위상 또는 전류 방향의 순서를 적어도 하나의 인접하게 위치하는 버스 바 엘리먼트의 칼럼 내의 전기 위상 또는 전류 방향의 순서에 대하여 순환식으로 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 줄이는 방법.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 적어도 하나의 칼럼 내의 서브 버스 바 엘리먼트를 인접하게 위치한 칼럼의 서브 버스 바 엘리먼트에 대하여 칼럼의 축을 따라 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 바 시스템을 이용하여 단상 또는 다상 전기 캐비닛으로부터 나오는 자기장을 줄이는 방법.
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