KR20170020612A - 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법 - Google Patents

리드선 일체형 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리드선 일체형 피뢰기의 리드선에 관한 것으로서, 프라이머를 이용하여 피복재를 도선에 부착하는 방식으로 구성됨으로써, 도선과 피복재 사이에 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 수분유입에 의한 트래킹 발생을 방지하여, 피뢰기 작동의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

리드선 일체형 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법{Lead cable for lightning arrester integrated the lead cable and manufacturing method thereof}
본 발명은 번개를 비롯한 이상전압으로부터 전력계통을 보호하는 피뢰기에 관한 것으로서, 특히 피뢰 본체와 선로 사이를 연결하는 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 피뢰기는 송배전 선로에 낙뢰 또는 회로 개폐에 의한 서지전압과 일시적인 과전압을 제한함으로써, 전력기기의 절연파괴나 기기파손, 수명단축을 방지하는 보호장치이다.
피뢰기 중 고분자 피뢰기는 내부 ZnO소자를 에폭시에 함침한 FRP로 와인딩한 후 내오손 성능이 우수한 고분자 재질로 사출하고, 하부에 연결된 단로기는 과도한 서지 침입시 피뢰기를 선로에서 분리하는 역할을 수행한다.
이러한 고분자 피뢰기는 볼트조임 방식으로 상부전극이 조립되고 절연캡으로 보호하고 있지만, 조립이 불량하거나, 절연캡 내로 수분이 침투하게 되면 피뢰기 접속부 및 내부에 고장발생의 우려가 있다.
피뢰기 중 리드선 일체형 피뢰기는 상기와 같은 고분자 피뢰기의 단점을 보완하여 상부 측을 일체로 사출하여 노출된 접속부를 최소화한 피뢰기이다.
도 1은 대한민국 등록실용신안 20-0473637에 개시된 리드선 일체형 피뢰기를 보여주는 도면으로서, 이 도면을 참조하여 종래 리드선 일체형 피뢰기의 구성 및 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
리드선 일체형 피뢰기는 크게 리드선(100)과, 피뢰본체(200)로 이루어진다.
리드선(100)은 고압의 가공선 선로에서 주상 변압기 등 1차 측에 연결하는데 사용하는 전선으로서, 내부에 도선(110)을 구비하고 이 도선(110)의 외부 표면에는 실리콘 소재로 된 피복재(120)가 형성된 구조로 구성된다.
피뢰본체(200)는 상부전극부재(210), 저항체(220), 하부전극부재(230), 절연하우징(240) 등으로 이루어진다.
그러나, 상기한 바와 같은 리드선 일체형 피뢰기에서 리드선(100)은 도선(110)에 피복재(120)가 압출 등의 방법으로 씌워진 구조로 구성되기 때문에 도선(110)과 피복재(120)가 쉽게 분리될 수 있고, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 도선(110)과 피복재(120) 사이로 수분 등이 쉽게 침입할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 리드선 일체형 피뢰기는 도 3에 도시된 바와 같이 배전선로의 본선(300)과 리드선(100)이 분기 슬리브(350)에 의해 압착되고, 이를 보호하기 위해 도 4에서와 같이 절연커버(400)가 설치되고 있지만, 이때에도 절연커버(400) 내로 수분이 침입하여 선로 고장이 발생하는 문제가 있다.
상기한 바와 같이 리드선(100)을 구성하는 도선(110)과 피복재(120) 사이로 수분 침투가 발생되고 있고, 이렇게 수분이 침투할 경우에 트래킹이 발생됨에 따라 전선 및 피뢰기 내부에 손상이 발생하여 정상적인 피뢰기 작동이 이루어지지 않아 선로 고장이 잦아지는 문제가 있다.
이상 설명한 배경기술의 내용은 이 건 출원의 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
KR 등록실용신안 20-0473637호 KR 등록특허 10-1229452호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도선과 피복재 사이에 프라이머를 구성함으로써 도선으로부터 피복재가 쉽게 분리되지 않도록 하여 리드선의 내구성을 향상시키는 동시에, 도선과 피복재 사이로 수분이 침투하는 것을 방지하여 수분침입에 의한 제품 고장을 방지할 수 있는 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선은, 피뢰본체에서 선로 사이를 전기적으로 연결하는 도선과; 상기 도선의 외부에 피복되어 절연 기능을 수행하는 피복재와; 상기 도선과 피복재 사이에 도포되어 피복재를 도선에 접착하는 프라이머를 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 피복재는 HTV(high temperature vulcanizing) 실리콘 소재로 이루어지고, 상기 프라이머는 HTV 실리콘을 상기 도선에 접착할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법은, 도선을 세척한 다음 프라이머를 도포하는 프라이머 처리 단계와; 상기 프라이머 처리 단계 후에 프라이머가 도포된 도선을 건조하는 도선 건조 단계와; 상기 도선 건조 단계 후에 프라이머 처리된 도선에 피복재를 형성하는 피복재 형성 단계와; 상기 피복재 형성 단계 후에, 피복재가 형성된 도선을 고온로에 통과시켜 가류 공정을 수행하는 리드선 가류 단계와; 상기 리드선 가류 단계 후에 리드선을 냉각하는 냉각단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 프라이머 처리 단계에서 프라이머를 도포하는 방법은, 도선을 디핑조에 담가 프라이머를 도포하는 디핑(dipping) 방식, 또는 도선을 프라이머가 함침된 다공재에 접촉시켜 프라이머를 도포하는 다공재 접촉방식 중 어느 하나일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 및 그것의 제조방법은 프라이머를 이용하여 피복재를 도선에 부착하기 때문에 도선과 피복재 사이에 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 수분유입에 의한 트래킹 발생을 방지하여, 피뢰기 작동의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 리드선 일체형 피뢰기가 도시된 도면이다.
도 2는 종래 리드선 일체형 피뢰기에서 리드선으로 수분 침투 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 종래 분기슬리브 압착과 절연커버 구성시에 수분 침투 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 구조를 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법이 도시된 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법에서 프라이머 처리 방식을 보여주는 참고도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법에서 피복재 성형 및 리드선 가류 공정을 보여주는 참고도이다.
도 9는 종래 리드선과 본 발명에 따른 리드선의 외관 및 절개 상태의 비교 사진들이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 구조를 보여주는 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선(10)은, 피뢰 본체(20)에서 선로(도 3 참조; 300) 사이를 전기적으로 연결하는 도선(11)과, 이 도선(11)의 외부에 피복되는 피복재(12)와, 이들 도선(11)과 피복재(12) 사이에 도포되어 피복재(12)를 도선(11)에 접착하는 프라이머(15)를 포함하여 구성된다.
상기 도선(11)은 일반적으로 사용되는 구리선인 동선으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도선(11)은 동선 외에도 전류가 통하도록 제작된 선형 부재이면 실시 조건에 따라 다른 종류의 도선을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 피복재(12)는 도선(11)의 외부에 피복된 절연 소재로 이루어지는데, 일반적으로 피뢰기의 리드선에 사용되는 실리콘 고무재로 구성될 수 있다.
실리콘 고무는 상온경화(LTV; room temperature vulcanizing) 실리콘과 고온경화(HTV; high temperature vulcanizing) 실리콘 등이 있는데, 본 발명의 피복재(12)로는 고온경화(HTV) 실리콘을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머(15)는 도선(11)에 피복재(12)를 접착하는 기능을 가진 접착성분 물질과 이를 용해할 수 있는 용매(솔벤트, 메탄올 등) 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이 피복재(12)로는 HTV 실리콘을 사용할 경우에 이를 도선(11)에 접착할 수 있는 프라이머(15)(Primer for heat cured silicone rubber)를 채택하여 이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성되는 리드선의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법이 도시된 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 먼저 동선 등의 도선(11)을 직선으로 편다. 일반적으로 도선(11)은 보빈 등에 감긴 상태로 제작 보관되어 있기 때문에 전선 인장 장치 등을 이용하여 전선을 직선으로 펴는 작업을 실시한다. 이때, 도선(11)을 일정 길이로 절단하면서 직선으로 펴는 것도 가능하다.
다음, 이와 같이 펴진 도선(11)을 세척한 후 습기 등을 제거한다. 이러한 세척 작업은 프라이머(15)를 도포하기 전에 도선(11)에 묻어 있는 이물질 등을 제거하기 위한 것이다. 세척은 일반적인 금속 세척액을 이용하거나, 고압 공기 분사 방법 등을 이용하여 도선을 세척할 수 있다.
다음, 도선(11)을 세척한 후, 도선(11)에 프라이머(15) 도포한다.
도 7은 리드선(10)에 프라이머(15)를 처리하는 방식을 보여주는 도면으로서, 프라이머(15)를 도포하는 방법은, 도선(11)을 프라이머가 저장된 디핑조에 담가서 프라이머(15)를 도포하는 디핑(dipping) 방식, 또는 도선(11)을 다공성 물질에 접촉시켜 프라이머(15)를 도포하는 다공재 접촉방식 등을 이용하여 도포할 수 있다. 여기서 다공재는 통상적으로 다공재로 널리 이용되는 스펀지일 수 있고, 이 때 프라이머(15)를 지속적으로 공급할 수 있도록 노즐이 함께 구성되는 것이 바람직하다.
다음, 프라이머(15) 처리된 도선(11)을 건조한다.
도선(11)에 피복재(12)를 씌우기 위해서는 압출 장치 등을 이용하여 압출 성형하여야 하므로, 도선(11)에 도포된 프라이머(15) 성분 중 메탄올 등 용매 성분을 증발시키기 위해 완전히 또는 어느 정도 건조시킨 후에 압출 장치에 제공하기 위해서이다. 건조 방법은 상온 자연 건조를 비롯하여, 열에 의한 건조, 또는 송풍 방식을 이용한 건조 등 공지의 여러 건조 방식을 이용하여 건조할 수 있다.
다음, 프라이머(15)가 건조된 도선(11)에 피복재(12)를 형성한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법에서 피복재 성형 및 리드선 가류 공정을 보여주는 참고도이다.
도 8을 참조하면, 도선(11)에 피복재(12)를 형성하는 방식은 도선 피복의 일반적인 방식인 압출 성형 방식을 이용할 수 있다.
압출 성형 방식은 프라이머(15)가 도포된 도선(11)과 함께 용융된 실리콘 고무를 투입하면서 압출하여 배출하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이때 용융된 실리콘 고무를 압출할 때 150 ~ 200℃ 정도의 고온인 실리콘 고무에 의해 프라이머(15)와의 융착이 이루어지면서 피복재(12)가 씌워진다.
도선 피복 방법은 압출 성형에 의한 방식 외에 동선에 실리콘 고무 등을 피복하는 공지의 여러 도선 피복 방식을 이용하여 적용하는 것도 가능하다.
다음, 상기와 같이 피복재(12)를 형성한 후 피복재(12)가 피복된 리드선(10)을 고온로에 통과시키면서 가류 공정을 실시한다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이 프라이머(15)가 도포된 도선(11)을 압출기에서 압출 성형 방법으로 피복재(12)를 형성한 후에, 연속적으로 고온로에 통과시키면서 가류 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
가류 방법은 고온로에 리드선(10)을 통과시키면서 황을 첨가하여 가열하거나 과산화물 등 가황 촉진제를 첨가하여 가열한다. 이러한 가류 공정을 통해 유연한 피복재(12)가 단단하고 탄성있는 피복재로 변화하게 된다.
이와 같은 가류 공정을 실시하게 되면, 실리콘 고무 등으로 이루어진 피복재(12)의 내열성, 인장강도, 전기절연 성능을 향상시킬 수 있고, 특히 내열 성능이 증대되면서 내노화 성능도 향상시킬 수 있게 된다.
이후, 상기와 같이 가류 공정을 실시한 후에 리드선(10)을 냉각한다. 리드선 냉각은 공지의 리드선 냉각 방식을 이용할 수 있는데, 일례로 수냉식, 공랭식 등을 이용하여 냉각할 수 있다.
도 9는 종래 리드선과 본 발명에 따른 리드선의 외관 및 절개 상태의 비교 사진들이다.
도 9에 예시된 바와 같이 종래 리드선은 프라이머가 도포되어 있지 않기 때문에 도선인 구리선이 그대로 노출되어 있고(왼쪽 사진), 피복재를 종방향으로 절개할 경우(오른쪽 사진)에 도선으로부터 피복재가 쉽게 분리되어 구리선이 명확히 나타나게 된다.
하지만, 본 발명에 따른 리드선(10)은 도선(11)에 프라이머(15)가 도포되어 있으므로, 마찬가지로 피복재를 종방향으로 절개할 경우(오른쪽 사진)에 피복재(12)가 쉽게 분리되지 않고 도선(11)에 밀착되어 있는 상태를 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 도선(11)에 피복재(12)를 형성하기 전에 프라이머(15) 처리를 한 다음 피복재(12)를 형성하게 되므로, 피복재(12)가 프라이머(15) 처리로 인해 도선(11)에 완전히 밀착되어 기밀성이 충분히 유지되므로 도선(11)과 피복재(12) 사이로 수분 침투가 어렵게 된다.
이에 따라 프라이머를 미처리한 종래의 리드선은 앞서 설명한 바와 같이 절연 커버(도 4 참조; 400) 내로 침입한 수분에 의해 트래킹 발생이 빈번해져 선로 고장을 유발할 수 있지만, 본 발명에서와 같이 프라이머(15) 처리된 리드선을 적용하게 되면, 수분 침투로 인한 트래킹 발생을 방지하고, 이로 인하여 선로 고장 등을 예방할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 리드선 11 : 도선
12 : 피복재 15 : 프라이머
20 : 피뢰 본체

Claims (4)

  1. 피뢰본체에서 선로 사이를 전기적으로 연결하는 도선과;
    상기 도선의 외부에 피복되어 절연 기능을 수행하는 피복재와;
    상기 도선과 피복재 사이에 도포되어 피복재를 도선에 접착하는 프라이머를 포함한 것을 특징으로 하는 리드선 일체형 피뢰기의 리드선.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피복재는 HTV(high temperature vulcanizing) 실리콘 소재로 이루어지고, 상기 프라이머는 HTV 실리콘을 상기 도선에 접착할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 리드선 일체형 피뢰기의 리드선.
  3. 도선을 세척한 다음 프라이머를 도포하는 프라이머 처리 단계와;
    상기 프라이머 처리 단계 후에 프라이머가 도포된 도선을 건조하는 도선 건조 단계와;
    상기 도선 건조 단계 후에 프라이머 처리된 도선에 피복재를 형성하는 피복재 형성 단계와;
    상기 피복재 형성 단계 후에, 피복재가 형성된 도선을 고온로에 통과시켜 가류 공정을 수행하는 리드선 가류 단계와;
    상기 리드선 가류 단계 후에 리드선을 냉각하는 냉각단계를 포함한 것을 특징으로 하는 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 프라이머 처리 단계에서 프라이머를 도포하는 방법은, 도선을 디핑조에 담가 프라이머를 도포하는 디핑(dipping) 방식, 또는 도선을 프라이머가 함침된 다공재에 접촉시켜 프라이머를 도포하는 다공재 접촉방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리드선 일체형 피뢰기의 리드선 제조 방법.
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