KR20180132894A

KR20180132894A - 절연성 유체로 절연된 전기 시스템의 과전압 보호를 위한 조립체

Info

Publication number: KR20180132894A
Application number: KR1020187033265A
Authority: KR
Inventors: 마쿠스 줄릿체
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-12-12
Also published as: EP3417467B1; DE102016206580A1; WO2017182244A1; CN109313995B; CN109313995A; KR102102301B1; EP3417467A1

Abstract

본 발명은 전기 절연성 보호 가스(6)로 충전하도록 구성된 하우징(4) 내에 배열되는 저항성 요소들(19)을 갖는 저항기 칼럼(3), 및 전기 시스템(2)을 저항기 칼럼(3)에 연결시키기 위한 부싱(7)을 가지는, 절연성 유체(5)로 절연되는 전기 시스템(2)의 과전압 보호를 위한 조립체(1)에 관한 것이다. 본 발명은 하우징(4)이 저항기 칼럼(3)과 부싱(7) 사이의 전기적 연결을 연결하는 것 및/또는 분리시키는 것을 위한, 하우징 외부로부터 기계적으로 구동될 수 있는 접점 장치(8, 9, 10, 11)를 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

절연성 유체로 절연된 전기 시스템의 과전압 보호를 위한 조립체

본 발명은 청구항 1의 전제부에서 청구된 바와 같은 조립체에 관한 것이다.

서지 피뢰기들(surge arresters)의 기능은, 예컨대, 가공 선로 상에의 낙뢰(lightning stroke)로 인해 생기는, 허용가능하지 않은 전압들을 접지로 우회(divert)시키며, 그로써, 변압기들과 같은, 다른 장치들을 보호하는 것이다. 이를 위해, 서지 피뢰기들은, 구조적으로 결정된(structurally-dictated) 임계 전압 미만에서는, 전기 전도성을 거의 갖지 않지만, 상기 임계 전압 초과을 초과하면, 양호한 전기 전도성을 나타내는 금속 산화물 요소들을 포함한다. 이러한 유형의 서지 피뢰기들은 제품 브로슈어(product brochure) "고전압 서지 피뢰기 - 제품 안내서(High-voltage surge arresters - Product guide)"(Siemens AG 2012, order n˚ E50001-G630-A249-X-4A00)로부터 알려져 있다.

고전압 부싱(high-voltage bushing)은 HSP Hochspannungsgeraete GmbH에 의해 발행된 제품 브로슈어 "EKTG 72.5 - 800 kV RIP 변압기 가스 부싱"(n˚ 03/12-500 TH 102-110888, 2012년)로부터 알려져 있다. 고전압 부싱은 수지 함침지(resin-impregnated paper)(RIP)의 절연체를 포함한다. 커패시터 요소는, 진공 하에서 에폭시 수지로 함침된, 특수지(special paper)로 이루어져 있다.

현재까지, 경우에 따라 어댑터 링들(adapter rings) 또는 어댑터 하우징들(adapter housings)을 사용하여, 변압기의 설치 현장에서 피뢰기가 부싱에 플랜지 장착되어(flange-mounted) 왔다. 부싱과 피뢰기 사이의 전기 전도성 접점을 확립하기 위해, 피뢰기 하우징이 맨홀(manhole)에 의해 개방된다. 그 후에, 피뢰기 하우징이, 육불화황과 같은, 보호 가스로 충전된다.

본 발명의 목적은, 작동하고 유지보수하기가 비교적 간단한, 절연성 유체로 절연되는 전기 시스템의 과전압 보호를 위한 조립체를 개시하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 청구된 바와 같은 조립체에 의해 달성된다.

본 발명은, 하우징 외부로부터 기계적으로 구동될 수 있는 접점 장치에 의해, 제조 현장으로부터 설치 현장까지 완전히 사전 조립된 상태에서의 수송이 가능하다는 중요한 이점을 갖는다. 경우에 따라, 현장에서 전기 고전압 시스템의 설치 시에, 가스를 수반하는 추가 작업들이 요구되지 않도록 보호 가스로 충전하는 것이 심지어 수송 이전에 실행될 수 있다. 조립체를 작동하기 위한, 또는 유지보수 작업들의 실행을 위해 저항기 칼럼(resistor column)과 부싱을 분리시키기 위한 검사 해치(inspection hatch)의 임의의 개방이 생략될 수 있다. 결과적으로, 조립이 보다 신속하고 보다 간단한 방식으로 실행될 수 있으며, 그로써 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 조립체의 바람직한 형태의 실시예에서, 접점 장치는 하우징의 외부로부터 회전 운동을 받아서, 저항기 칼럼에 연결된 접점을 변위시키도록 구성된 나사형 로드(threaded rod)를 포함하고, 여기서 접점은 부싱 상의 정합 접점(mating contact) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지는 쪽으로 이동가능하다. 나사형 로드는 회전 운동을 로드의 축을 따라 종방향 운동으로 변환시키기 위한 간단한 기계적 구조물이고; 결과적으로 이것은, 이용하기가 비용 효과적인, 입증된 장기 구성(long-term arrangement)을 나타낸다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 절연성 유체로 절연되는 전기 시스템은 고전압 변압기를 포함한다. 이는 고전압 변압기들이 허용가능하지 않은 과전압들로부터의 일상적인 보호를 필요로 하기 때문에 유리하다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 절연성 유체는 오일이다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 보호 가스는 육불화황을 함유한다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 부싱은, 조립된 상태에서, 전기 시스템의 하우징 내로 돌출하고 절연성 유체에 의해 둘러싸이도록 구성된 제1 부분을 포함한다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 부싱은, 저항기 칼럼을 둘러싸는 하우징 내로 돌출하고, 조립된 상태에서, 보호 가스에 의해 둘러싸이도록 구성된 제2 부분을 포함한다. 조립체가, 피뢰기 요소에서의 부싱의 부분 일체화(partial integration)에 의해, 매우 공간 절감적이고 경량인 설계를 가질 수 있으며, 그로써 생산 및 수송 비용 둘 다를 절감할 수 있기 때문에, 이것이 유리하다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 저항기 칼럼과 부싱 사이의 접점 영역에 접근하기 위한 검사 해치가 제공된다. 피뢰기들에서, 검사 해치는 빈번히 맨홀이라고 기술되는데, 그 이유는 기술자가, 해치의 개방 이후에, 하우징의 내부 상에 위치되는 컴포넌트들에 접근할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 접점 장치는 하우징 상에 배열된 구동부(drive)에 의해 구동될 수 있다. 이는 이러한 방식으로, 보호 가스 절연된 하우징 영역을 개방하지 않으면서 서지 피뢰기의 스위치-온(switch-on) 또는 스위치-오프(switch-off)가 달성될 수 있다는 점에서 장점이 된다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 구동부는 수동 구동부(manual drive)이다. 이는 예를 들어, 수동 크랭크(manual crank)를 사용하는, 수동 구동부가 비용 효과적이고 간단한 방식으로 생산될 수 있다는 점에서 장점이 된다.

본 발명에 따른 조립체의 추가의 바람직한 형태의 실시예에서, 구동부는 전동 구동부이다. 이는 예컨대, 전기 모터를 사용하는, 전동 구동부가 현장의 제어 장치에 의해 또는 제어소로부터의 원격 제어에 의해 자동화될 수 있다는 점에서 장점이 된다.

본 발명의 명료화를 위해, 개략적 표현으로 다음이 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조립체의 예시적인 실시예를 도시하고 있다.

도 1은 절연성 유체(5)로 절연되는 전기 시스템(2)의 과전압 보호를 위한 본 발명에 따른 조립체(1)의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 본 시스템은 오일(5)로 충전되는 하우징(20)을 갖는 오일 절연형(oil-insulated) 고전압 변압기이다. 예를 들어, 육불화황(SF6)과 같은 전기 절연성 보호 가스(6)로 충전되는 하우징(4) 내에 배열되는, 저항성 요소들(19)을 갖는 저항기 칼럼(3)이 제공된다. 전기 시스템(2)을 저항기 칼럼(3)에 연결시키기 위한 부싱(7)은, 조립된 상태에서, 전기 시스템(2)의 하우징(20) 내로 돌출하고 절연성 유체(5)로 둘러싸이는 제1 부분(17)을 포함한다. 제1 플랜지(15)는 하우징(20)과 부싱(7)을 연결시킨다. 부싱(7)의 제2 부분(18)은 저항기 칼럼(3)을 둘러싸는 하우징(4) 내로 돌출하며, 보호 가스(6)에 의해 둘러싸인다. 제2 플랜지(14)는 하우징(4)과 부싱(7)을 연결시킨다.

하우징(4)에서, 하우징 외부로부터 기계적으로 구동될 수 있는 접점 장치(8, 9, 10, 11)는 저항기 칼럼(3)과 부싱(7) 사이의 전기적 연결을 연결하는 것(closing) 및/또는 분리시키는 것(separating)을 위해 제공된다. 저항성 요소들은, 구조적으로 결정된 전압 미만에서는, 전기 전도성을 거의 갖지 않지만, 이 전압을 초과하면, 아주 양호한 전도성을 나타내는 금속 산화물 반도체들이다. 접점 장치(8, 9, 10, 11)에 대한 구동부로서, 수동 크랭크를 갖는 수동 구동부(12)가 이용된다. 이러한 구성에 의해, 보호 가스의 배출 없이, 그리고 후속적으로 검사 해치(13)를 통한 기술자에 의한 연결의 수동 연결 또는 차단을 필요로 함이 없이, 저항기 칼럼(3)과 부싱(7) 사이의 전기 전도성 연결을 확립하거나 차단하는 것이 가능하다. 이것은 조립체의 이용을 매우 단순화시키는데, 그 이유는 상기 조립체가 완전히 조립된 상태로 전달될 수 있고, 작동 개시 후에도, 유지보수하기가 매우 용이하기 때문이다. 조립체의 임의의 현장 설치(on-site erection)가 생략될 수 있기 때문에, 경우에 따라 임의의 상호 비정합 플랜지들을 연결시키기 위해, 부싱(7)과 피뢰기 하우징(4) 사이에 이전에 통상적인 어댑터 링들 또는 어댑터 하우징들의 현장 설치(on-site fitting)를 불필요하게 하는 것이 마찬가지로 가능하다.

접점 장치는 접점(8)에 고정적으로 체결되는 나사형 로드(9)를 포함한다. 접점(8)은 안내부(21)에서 미끄러짐으로써 변위되도록 구성된 볼트로서 배열된다. 볼트(8)가 부싱(7)의 측면 상의 정합 접점(16)에 삽입되면, 전기 전도성 연결이 확립된다. 볼트(8)가 안내부(21)의 측면에서 완전히 철수(withdraw)되면, 격리 간극(22)이 구성되고, 이는 보호 가스에 의한 안전한 차단(break)의 형성을 가능하게 한다. 제2 로드(11)의 회전 운동이, 기어장치(10)를 통해, 나사형 로드에 전달되고, 그로써 나사형 로드를 저항기 칼럼에 평행한 축을 따라 변위시키도록, 나사형 로드(9)는 제2 로드(11)가 부가적으로 제공되는 기어장치(gearing unit)(10)에 장착된다. 가장 간단한 경우에, 제2 로드(11)는, 나사형 로드 상의 나사산(thread)과 정합하도록 구성되는, 이 목적을 위한 프로파일 또는 나사산을 구비하고 있다. 나타낸 연결된 상태(closed state)에서, 구동부(12)에 의해 구동되는 제2 로드의 대응하는 회전 운동은 구동부의 방향으로 나사이동(screwing)하는 것에 의해 나사형 로드 및 볼트(8)를 후퇴시킬 수 있고, 그로써 격리 간극(22)을 형성할 수 있다.

Claims

절연성 유체(5)로 절연되는 전기 시스템(2)의 과전압 보호를 위한 조립체(1)이며,
전기 절연성 보호 가스(6)로 충전하도록 구성된 하우징(4) 내에 배열되는 저항성 요소들(19)을 갖는 저항기 칼럼(3), 및 전기 시스템(2)을 저항기 칼럼(3)에 연결시키기 위한 부싱(7)을 포함하는 조립체에 있어서,
하우징(4)에서, 상기 하우징 외부로부터 기계적으로 구동될 수 있는 접점 장치(8, 9, 10, 11)가 저항기 칼럼(3)과 부싱(7) 사이의 전기적 연결을 연결 및/또는 분리하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항에 있어서, 접점 장치(8, 9, 10, 11)는 하우징(4)의 외부로부터 회전 운동을 받아서, 저항기 칼럼(3)에 연결되는 접점(8)을 변위시키도록 구성된 나사형 로드(9)를 포함하고, 접점(8)은, 상기 회전 운동에 의해, 부싱(7) 상의 정합 접점(16) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지는 쪽으로 이동가능한 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 절연성 유체(5)로 절연되는 전기 시스템(2)은 고전압 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 절연성 유체(5)는 오일인 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 보호 가스(6)는 육불화황을 함유하는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 부싱(7)은, 조립된 상태에서, 전기 시스템(2)의 하우징(20) 내로 돌출하고 절연성 유체(5)에 의해 둘러싸이도록 구성되는 제1 부분(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 부싱(7)은, 저항기 칼럼(3)을 둘러싸는 하우징(4) 내로 돌출하고, 조립된 상태에서, 보호 가스(6)에 의해 둘러싸이도록 구성되는 제2 부분(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 저항기 칼럼(3)과 부싱(7) 사이의 접점 영역에 접근하기 위한 검사 해치(13)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 접점 장치(8, 9, 10, 11)는 하우징(4) 상에 배열된 구동부(12)에 의해 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제9항에 있어서, 구동부(12)는 수동 구동부인 것을 특징으로 하는, 조립체(1).
제9항 또는 제10항에 있어서, 구동부(12)는 전동 구동부인 것을 특징으로 하는, 조립체(1).