KR20200067223A

KR20200067223A - 콘덴서 부싱, 변압기 및 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20200067223A
Application number: KR1020207015861A
Authority: KR
Inventors: 로니 엘더
Original assignee: 에이비비 파워 그리즈 스위처랜드 아게
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-06-11
Also published as: WO2019113069A1; US20190180892A1; KR102223588B1; US10325700B1; CN111758139A; CN111758139B

Abstract

캐스트 콘덴서 부싱은 전기 전도체; 전도체 주위에 배치된 복수의 콘덴서 층들로서, 각각의 콘덴서 층은 플루트형의 주름진 전기 절연체 및 전도성 시트를 포함하는, 상기 복수의 콘덴서 층들; 및 복수의 콘덴서 층들을 캡슐화하고 에폭시 캐스팅을 형성하는 에폭시로서, 에폭시는 각각의 콘덴서 층 내에 그리고 그 사이에 배치되는, 상기 에폭시를 포함한다.

Description

콘덴서 부싱, 변압기 및 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법

본 출원은 일반적으로 부싱들에 관한 것으로, 특히, 캐스트 콘덴서 부싱들에 관한 것이지만, 이에 배타적인 것은 아니다.

콘덴서 부싱들은 관심 분야로 남아 있다. 일부 기존의 콘덴서 부싱들은 소정의 애플리케이션들에 대하여 다양한 단점들, 결점들 및 약점들을 갖는다. 예를 들어, 일부 캐스트 콘덴서 부싱들에서, 에폭시의 일부의 점도가 증가하고 잠재적으로 조기 경화하기 이전에 에폭시로 콘덴서 코어를 충진하는 것이 어려울 수도 있다. 이에 따라, 이 기술 분야에서 추가의 기여들의 필요성이 남아 있다.

본 발명의 일 실시형태는 고유한 캐스트 콘덴서 부싱이다. 다른 실시형태는 고유한 변압기 시스템이다. 다른 실시형태는 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 고유한 방법이다. 다른 실시형태들은 콘덴서 부싱들을 위한 장치들, 시스템들, 디바이스들, 하드웨어, 방법들, 및 조합들 및 다른 장치들, 이를 테면 케이블 종단 (cable termination) 들을 포함한다. 본 출원의 추가의 실시형태들, 형태들, 피처들, 양태들, 이익들, 및 이점들은 여기에 제공된 상세한 설명 및 도면들로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에서의 설명은 동일한 참조 번호들이 여러 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭하는 첨부 도면들을 참조하며, 여기서:
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 변압기 시스템의 비제한적 예의 일부 양태들을 개략적으로 예시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 1 의 변압기 시스템에서 채용될 수도 있는 콘덴서 부싱의 측면도를 예시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 나선형으로 감긴 콘덴서 층들을 갖는 콘덴서 코어의 비제한적 예의 일부 양태들을 등각 단면도로 개략적으로 예시한다.
도 4 는 도 3 의 섹션의 확대된 레이아웃도를 개략적으로 예시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서 부싱 전기 연결들의 비제한적 예의 일부 양태들을 개략적으로 예시한다.

본 발명의 원리들의 이해를 증진시키기 위해, 이제 도면들에 예시된 실시형태들이 참조될 것이고 이를 설명하기 위해 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위의 제한이 그 때문에 의도되지는 않는다는 것이 이해될 것이다. 설명된 실시형태들에서의 임의의 변경들 및 추가의 수정들, 그리고 본 명세서에서 설명된 바와 같은 본 발명의 원리들의 임의의 추가의 적용들은 발명이 관련되는 당업자에게 일반적으로 발생하게 되는 것으로 고려된다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 변압기 시스템 (10) 의 비제한적 예의 일부 양태들이 개략적으로 예시된다. 변압기 시스템 (10) 은 변압기 탱크 (16) 내의 오일 배스 (14) 에 배치된 변압기 (12) 를 포함하고, 복수의 콘덴서 부싱들 (18), 예를 들어, 3 상 변압기 (12) 의 경우, 각각의 위상 당 하나씩 적어도 3 개를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 변압기 (12) 는 하나 이상의 콘덴서 부싱들 (18) 을 갖는 단상 변압기일 수도 있다. 일 형태에서, 변압기 (12) 및 콘덴서 부싱들 (18) 은, 예를 들어, 52 kV 이상의 정격 전압을 갖는 고전압 (HV) 디바이스들이다. 다른 실시형태들에서, 변압기 (12) 및 콘덴서 부싱 (18) 은 중간 전압 (MV) 또는 저전압 (LV) 디바이스들일 수도 있다. 콘덴서 부싱들 (18) 은 변압기 (12) 의 전기 출력을 다운스트림 부하, 전기 라인들 또는 디바이스들에 전달하고, 그리고 변압기 출력 전압과 그라운드 사이 또는 변압기 출력 전압과 다른 디바이스, 예를 들어, 변압기 탱크 (16) 사이의 전기장 기울기 (electric field gradient) 의 제어를 제공하도록 동작한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서 부싱 (18) 의 비제한적 예의 일부 양태들이 개략적으로 예시된다. 콘덴서 부싱 (18) 은 그 중에서도, 에폭시 캐스팅 (24) 에 배치된 전도체 (conductor) (22) 를 갖는 콘덴서 코어 (20); 장착 플랜지 (26); 웨더 쉐드 (weather shed) 들 (28); 전도체 (22) 를 다운스트림 부하 및 변압기 (12) (도 1) 에 각각 전기적으로 커플링하기 위한 상부 단자 (30) 및 하부 단자 (미도시) 를 포함한다. 전도체 (22) 는 콘덴서 부싱 (18) 이 형성되는 중심 구조이다. 일부 실시형태들은 전도체 (22) 와 같은 중심 전도체를 채용하지 않을 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 비전도성 튜브의 형태의 중심 구조 또는 다른 중심 구조가 채용될 수도 있고, 다른 실시형태들에서는, 제거가능한 맨드릴 (mandrel) 이 중심 구조로서 채용될 수도 있다. 콘덴서 부싱 (18) 은 변압기 (12) 의 하나의 위상에 대해 전력을 전달하도록 동작하고, 예를 들어, 변압기 탱크 (16) 또는 접지 또는 다른 디바이스에 그라운딩된다.

전도체 (22) 는 변압기 (12) 로부터의 전류를 전달하도록 동작한다. 일 형태에서, 전도체 (22) 는 원통형이다. 다른 실시형태들에서, 전도체 (22) 는 다른 형상, 예를 들어, 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전도체 (22) 는 튜브일 수도 있다. 일 형태에서, 전도체 (22) 는 튜브이다. 다른 실시형태들에서, 전도체 (22) 는 솔리드 로드일 수도 있다. 일 형태에서, 전도체 (22) 는 구리로 형성된다. 다른 실시형태들에서, 전도체 (22) 는 알루미늄으로 형성될 수도 있다. 전도체 (22) 의 사이즈 및 전도체 (22) 를 형성하기 위해 사용된 재료는 적용의 필요성에 따라, 예를 들어, 특정 콘덴서 부싱 (18) 의 전압 및/또는 전류 정격에 의존하여 변할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코르크의 층이 전도체 (22) 의 직경 또는 둘레 (perimeter) 주위에 적용되며, 이는 전도체 (22) 와 콘덴서 부싱 (18) 의 다른 컴포넌트들 사이의 열 팽창의 차이들을 수용하기 위한 쿠션을 제공하고, 또한 시일로서의 역할을 한다. 일부 실시형태들에서, PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 테이프, 예를 들어, 테프론 테이프의 층이 예를 들어, 에폭시가 본딩하는 곳과 본딩하지 않는 곳을 제어하기 위해, 코르크 주위에 랩핑된다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 에폭시는 전도체 (22) 의 길이방향 축을 따라 오직 하나 이상의 선택 축방향 위치들에서 코르크 또는 전도체에 본딩하는 것이 바람직하다. PTFE 테이프는 오직 하나 이상의 선택 위치들에 대한 본딩을 제한하기 위한 마스킹제로서의 역할을 한다.

에폭시 캐스팅 (24) 은 전도체 (22) 및/또는 코르크 층 주위에 배치되고 이들을 계합하여, 전도체 (22) 의 길이방향 축 (32) 을 따라 전도체 (22) 의 벌크를 캡슐화한다. 일 형태에서, 에폭시 캐스팅 (24) 은 최종 원하는 형상으로 캐스팅되고, 캐스팅 프로세스 후 어떤 머시닝도 요구하지 않고, 예를 들어, 오직 플래시 및 파팅 라인들만을 세척하는 것을 요구한다. 다른 실시형태들에서, 에폭시 캐스팅 (24) 은 캐스팅 프로세스 후 원하는 사이즈/구성으로의 머시닝을 요구하도록 구성될 수도 있다. 콘덴서 코어 (20) 가 형성된 후, 장착 플랜지 (26) 가 콘덴서 코어 (20) 에, 예를 들어, 에폭시 캐스팅 (24) 상에 부착된다. 장착 플랜지 (26) 는 콘덴서 부싱 (18) 을 기계적으로 지지하도록 그리고 변압기 탱크 (16) 에 대해 콘덴서 부싱 (18) 을 시일하도록 동작한다. 일부 실시형태들에서, 장착 플랜지 (26) 는 최외부 전도성 시트 (전도성 시트들은 이하에 설명된다) 를 그라운딩하기 위한 전압 탭 및/또는 테스트 탭 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 변압기 탱크 (16) (도 1) 상에 설치될 경우, 콘덴서 부싱 (18) 의 "사이드" (34), 예를 들어, 에어 사이드 (air-side) (34) 로 통상 지칭되는 일 단부는 일 위치에 또는 안에 (at or in), 예를 들어, 변압기 탱크 (16) 의 외부에 배치되는 반면, 대향 단부 또는 사이드 (36), 예를 들어, 변압기 사이드 (36) 는 다른 위치에 또는 안에, 예를 들어, 변압기 탱크 (16) 의 내부에 배치된다. 다른 실시형태들은 예를 들어, 구조들의 벽들 또는 지붕들을 통과하는 에어 대 에어 설계 (air-to-air design) 들일 수도 있다. 또 다른 실시형태들은 변압기들과 같은 액체 충진 장치들에서의 구획부들 간을 연결하기 위해 사용되는 오일 대 오일 부싱들일 수도 있다. 또 다른 실시형태들은 예를 들어, SF6 절연 시스템들에 변압기들을 연결하기 위한, 액체 대 가스 설계들일 수도 있다.

웨더 쉐드들 (28) 이 예를 들어, 장착 플랜지 (26) 가 콘덴서 코어 (20) 상에 설치된 후에, 콘덴서 코어 (20) 의 에어 사이드 (34) 상에 설치된다. 일 형태에서, 웨더 쉐드들 (28) 은, 예를 들어, 고온 경화형 실리콘 고무로 형성된 실리콘 고무 웨더 쉐드들이다. 일부 실시형태들에서, 웨더 쉐드들 (28) 은 예를 들어, 콘덴서 코어 (20) 의 에폭시 캐스팅 (24) 의 에어 사이드 (34) 상으로 웨더 쉐드들 (28) 을 나선형으로 압출 성형하는 것에 의해, 콘덴서 코어 (20) 의 에폭시 캐스팅 (24) 상에 형성된다. 다른 실시형태들에서, 웨더 쉐드들 (28) 은 다른 방식들로 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 웨더 쉐드들 (28) 은 자기 (porcelain) 또는 다른 타입의 중합성 (polymeric) 웨더 쉐드일 수도 있다. 일부 실시형태들은 웨더 쉐드들을 포함하지 않을 수도 있다.

도 3 및 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서 코어 (20) 의 비제한적 예의 일부 양태들이 단면도로 예시된다. 콘덴서 코어 (20) 는 에폭시 캐스팅 (24) 내에, 전도체 (22) 를 포함하고, 원하는 위치들에 하나 이상의 갭들을 남기고, 전도체 (22) 의 길이방향 축을 따라 코르크 (38) 의 층이 원하는 길이에 걸쳐 전도체 (22) 주위에 배치되고, PTFE (40), 예를 들어, 테프론 테이프의 층이 하나 이상의 원하는 길이들에 걸쳐 코르크 (38) 주위에 배치되어 있다. 일부 실시형태들은 코르크 (38) 층 및/또는 PTFE (40) 테이프의 층을 포함하지 않을 수도 있거나, 또는 코르크 및/또는 PTFE 대신에 하나 이상의 다른 재료들을 사용할 수도 있다. 콘덴서 코어 (20) 는 또한, 에폭시 캐스팅 (24) 내에 그리고 그 일부에 캐스팅된, 복수의 콘덴서 층들 (42) 을 포함하고, 복수의 콘덴서 층들은 전도체 (22) 주위에 배치되고 그 길이방향 축 (32) 을 따라 연장되는 라미네이션 (lamination) 들 (42) 로도 또한 지칭될 수도 있다.

각각의 콘덴서 층 또는 라미네이션 (42) 은 플루트형의 주름진 (fluted, corrugated) 전기 절연체 (44) 의 층 및 전도성 시트 (46) 의 층을 포함한다. 전기 절연체 (44) 가 전기 절연을 제공하지만, 일부 실시형태들에서, 상당한 양의 전기 절연은 에폭시에 의해 제공되고, 일부 실시형태들에서는 전기 절연체 (44) 보다 실질적으로 더 많은 절연을 제공할 수도 있음이 이해될 것이다. 일부 실시형태들에서, 에폭시 및 전기 절연체 (44) 가 양자 모두 콘덴서 (18) 에 절연을 제공하는 것을 책임지기 때문에, 그들 양자 모두는 프라이머리 절연 재료들로 간주된다.

전도성 시트 (46) 는 다양한 형태들 중 하나 이상을 취할 수도 있고, 적용의 필요성에 따라 변할 수도 있으며, 전도성 호일, 전도성 페이퍼, 전도성 와이어 메쉬, 및/또는 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 방식으로 계층화될 수도 있는 임의의 타입의 전도성 재료의 시트(들)와 같은 재료 형태들을 포함할 수도 있음이 이해될 것이다. 콘덴서 부싱 (18) 에서의 전도성 시트들 (46) 은 개별 시트들의 형태로 있다 - 복수의 그러한 시트들은 각각의 콘덴서 코어 (20) 에 사용된다. 원주 또는 접선 방향으로의 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 각각의 층의 그리고 전도성 시트 (46) 의 각각의 층의 길이 또는 폭은 부싱 (18) 에 대해 변할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 원주 또는 접선 갭은 각각의 후속하는 전도성 시트 (46) 사이에 남겨져, 예를 들어, 하나의 그러한 전도성 시트 (46) 는 인접한 그러한 전도성 시트 (46) 에 대해 단락되지 않는다. 전도성 시트들 (46) 은, 예를 들어, 전도체 (22) 전압과 그라운드 또는 다른 디바이스 사이에, 원하는 전기장 기울기를 생성하도록 구성된다. 일 형태에서, 전도성 시트 (46) 는 알루미늄 호일이다. 다른 실시형태들에서, 구리 호일이 사용될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서는, 다른 재료들이 예를 들어, 상기 언급된 바와 같이 채용될 수도 있다. 일 형태에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 는 전기 등급 크래프트 페이퍼 (electric grade kraft paper), 예를 들어, 플루트형의 주름진 전기 크래프트 페이퍼로 형성된다. 다른 실시형태들에서, 다른 재료들이 채용될 수도 있다.

주름 형성 플루트들 (48) 은, 사이즈들, 예를 들어, 설치된 그대로의 방사상 높이 및 원주 범위, 또는 플루트 피치가 전도성 시트들 (46) 의 원하는 방사상 밀도를 제공하고 원하는 기계적 강도, 전도성 시트들 사이의 원하는 유전 강도 (dielectric strength), 및 전도체 (22) 와 그라운드 또는 다른 전위 사이의 원하는 전기장 기울기를 달성하기 위해 선택되는 것을 제외하고는, 예를 들어, 종이 상자 (carboard box) 들을 제조하는데 사용되는 종래의 골판지에서 발견되는 주름들/플루트들과 유사하게 형상화된다. 주름들/플루트들의 형상은, 예를 들어, 사인곡선 또는 실질적으로 사인곡선일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 다른 형상들, 예를 들어 그리고 제한 없이 실질적으로 삼각형, 사다리꼴, 또는 사각형인 형상들이 채용될 수도 있다. 일 형태에서, 주름들/플루트들은 서로 평행하다. 다른 실시형태들에서, 주름들/플루트들은 서로 평행하지 않을 수도 있거나, 또는 오직 일부 주름들/플루트들만이 서로 평행할 수도 있다.

플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 플루트들 (48) 은 전도체 (22) 의 길이방향 축 (32) (도 2) 의 방향으로 연장되고, 즉, 서로 그리고 길이방향 축 (32) 에 평행하다. 각각의 플루트 또는 주름은 특정 층의 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 일 단부로부터 특정 층의 대향 단부까지 길이방향 축 (32) 에 평행하게 연장된다. 예를 들면, 일부 실시형태들에서는, 콘덴서 부싱 (18) 의 에어 사이드 (34) 로부터, 변압기 사이드 (36) 까지, 예를 들어, 에폭시 캐스팅 (24) 의 일 단부로부터 대향 단부까지, 예를 들어, 거의 전도체 (22) 의 일 단부로부터 대향 단부까지 연장된다. 일 형태에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 를 형성하기 위해 사용된 전기 등급 크래프트 페이퍼는 크레이프되지 않고, 즉 크레이프 (crepe) 페이퍼가 아니다. 실제로, 크레이프 페이퍼, 예를 들어, 크레이프된 전기 등급 크래프트 페이퍼는, 접은 자국 (crease) 들 및 접힌 부분 (fold) 들을 포함하지만, 접은 자국들 및 접힌 부분들은 서로 평행하지 않는다; 각각의 접힌 부분 또는 접은 자국은 크레이프 페이퍼 시트의 일 단부로부터 타 단부까지, 예를 들어, 부싱의 일 단부로부터 타 단부까지 연장되지 않고; 그리고 접힌 부분들 및 접은 자국들은 그 용어들이 인습적으로 이해되는 바대로 플루트들 또는 주름들이 아니며; 접힌 부분들 및 접은 자국들은 본 명세서 및 청구항들의 범위 내에서 플루트들 또는 주름들이 아니다. 크레이프 페이퍼는 그 용어들이 인습적으로 이해되는 바대로, 그리고 그 용어들이 본 출원의 맥락 내에서 사용되는 바대로, 플루트형의 주름진 페이퍼가 아니다. 일부 실시형태들은 플루트형의 주름진 페이퍼가 제조되는 베이스 페이퍼로서 크레이프 페이퍼를 채용할 수도 있지만, 크레이프 페이퍼는 본 발명의 실시형태들에 따른 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 에 사용되도록 크레이프되지 않은 페이퍼와 마찬가지로 플루트형이고 주름져야 한다. 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 주름들/플루트들은 골판지와 형상이 유사하지만, 다른 재료, 예를 들어, 전기 등급 페이퍼, 예를 들어, 전기 등급 크래프트 페이퍼를 사용하여 제조된다. 일 형태에서, 플루트 (48) 사이즈는 대략 2 mm 높이 × 대략 2 mm 평균 폭 (또는 설치된 그대로의 원주 범위) 이다. 다른 실시형태들에서, 다른 플루트 사이즈들, 예를 들어, 일부 실시형태들에서는 높이 및/또는 폭이 1.5 mm - 3 mm, 그리고 다른 실시형태들에서는 다른 사이즈들이 채용될 수도 있다. 상대적으로 큰 플루트/주름 사이즈를 가진 플루트형의 주름진 구성을 사용함으로써, 에폭시는 캐스팅 프로세스 동안 더 자유롭게 흐르고, 이는 공극들이 형성될 가능성을 감소시키며, 따라서 제조 결함들 및 스크랩을 감소시키고, 그리고 에폭시는 캐스팅 몰드를 더 빠르게 충진하기 때문에, 에폭시의 점도 또는 응고의 의도하지 않은 또는 바람직하지 않은 증가들이 감소 또는 제거되고, 에폭시의 플로우 레이트가 따라서 증가될 수 있으므로 더 큰 캐스트 콘덴서 부싱들 (18) 의 제조를 허용한다. 다르게 말하면, 상대적으로 큰 플루트/주름 사이즈를 가진 플루트형의 주름진 구성을 사용함으로써, 이전의 구성들과 비교하여, 에폭시가 캐스팅 프로세스 동안 더 자유롭게 흐르고, 에폭시의 플로우 레이트가 따라서 증가될 수 있다. 이는 캐스팅 몰드의 더 빠른 충진을 허용하며, 결국 수지의 경화로 인한 점도의 바람직하지 않지만 불가피한 증가가 충진에 문제가 되기 전에 충진이 완료될 수 있게 한다. 다른 구성들과 비교하여, 이 향상은, 일부 실시형태들에서, 프로세스 시간을 감소시키고; 결함들을 감소시키고; 충진된 에폭시의 사용을 허용하고; 및/또는 더 큰 사이즈 캐스트 콘덴서/에폭시 바디들 또는 부싱들 (18) 의 제조를 허용하기 위해 사용될 수도 있다. 보다 용이한 충진은 프로세스의 보다 우수한 제어를 허용할 수도 있고, 공극들이 형성될 가능성을 감소시키며, 따라서 제조 결함들 및 스크랩을 감소시킨다.

일부 실시형태들에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 는 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 플루트들 또는 주름들에 부착된 라이너 (50) 를 갖는 단일면 (single-face) 구성이다. 다른 실시형태들에서, 라이너 (50) 는 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 로 감길 수도 있지만 그에 부착되지는 않는다. 일 형태에서, 라이너 (50) 는 전기 등급 크래프트 페이퍼이다. 다른 실시형태들에서, 다른 재료들이 사용될 수도 있다. 일 형태에서, 라이너 (50) 는 크레이프되지 않는다. 다른 실시형태들에서, 라이너 (50) 는 크레이프될 수도 있다.

전도성 시트들 (46) 은 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 인접한 층들 사이에 배치되고 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 각각의 층 주위에 랩핑된 개별 시트들의 형태로 있고, 전도성 시트 (46) 의 리딩 에지 및 트레일링 에지는 예를 들어, 콘덴서 부싱 (18) 에 대해 바람직한 용량성 그레이딩 효과를 달성하도록, 원하는 원주 위치들에 위치된다.

일부 실시형태들, 예를 들어, 도 3 및 도 4 의 실시형태에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 연속 길이는 나선형으로 전도체 (22) (예를 들어, 그리고 그렇게 장비된 실시형태들에서는 코르크 (38) 및 PTFE 테이프 (40)) 주위에 랩핑되거나 또는 감기고, 개별 전도성 시트들 (46) 은 예를 들어, 원주방향으로 인접한 전도성 시트들 (46) 사이에 갭들 (52) 을 갖는, 원하는 간격을 두고 서로 이격된다. 그러한 실시형태들에서, 콘덴서 층들 (42) 은 나선형의 형태로 있다. 다른 실시형태들에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 길이들은 전도체 (22) (예를 들어, 그리고 그렇게 장비된 실시형태들에서는 코르크 (38) 및 PTFE 테이프 (40)) 주위에 전도성 시트들 (46) 을 가진 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 단일 층들을 랩핑하도록 하는 사이즈로 절단될 수도 있고, 여기서 각각의 플루트형의 주름진 전기 절연체 층 (44) 및 콘덴서 층 (42) 은 나선형이 아니라 원통형이다. 그러한 실시형태들에서, 각각의 개별 원통형 층을 형성하는 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 길이들의 절단 단부들 사이에 조인트들이 형성된다. 양자 모두의 실시형태들에서, 개별 전도성 시트들 (46) 은 원하는 간격을 두고 서로 이격된다.

일부 실시형태들에서, 각각의 콘덴서 층 (42) 은 전도성 시트 (46) 와 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 사이에 배치되고, 예를 들어, 전도성 시트들 (46) 의 부분들이 플루트형의 주름진 전기 절연체 (44) 의 플루트들로 변위 (displace) 되는 것을 방지하기 위해 전도성 시트 (46) 를 지지하도록 동작하는 비전도성 층 (54) 을 포함할 수도 있다. 일 형태에서, 비전도성 층 (54) 의 재료는 합성 개방 메쉬 패브릭이다. 다른 실시형태들에서, 비전도성 층 (54) 을 형성하기 위해 다른 재료들, 예를 들어, 전기 등급 크래프트 페이퍼가 채용될 수도 있으며, 이는 실시형태에 의존하여 크레이프될 수도 있거나 또는 크레이프되지 않을 수도 있다. 다른 실시형태들은 비전도성 층 (54) 을 포함하지 않을 수도 있다.

일단 콘덴서 층들 (42) 이 전도체 (22) (그리고 그렇게 장비된 실시형태들에서는 코르크 (38) 및 PTFE (40)) 주위에 설치되면, 어셈블리는 몰드에 배치되고, 에폭시 (56) (수지) 는 예를 들어, 진공에서 몰드로 도입되고, 에폭시 (56) 는 각각의 콘덴서 층 (42) 을 통해 그리고 그 사이에 흘러, 층들을 캡슐화하고 각각의 층 내에 그리고 그 사이에 및 층들과 전도체 (22) (그리고 그렇게 장비된 실시형태들에서는 코르크 (38) 및 PTFE (40)) 사이에 산재되고, 이는 그 후 경화되어, 경화된 에폭시 (56) 의 외부 쉘을 갖는 에폭시 캐스팅 (24) 을 형성한다. 일 형태에서, 에폭시 (56) 는 실리카 충진되고, 예를 들어, 50% 실리카 충진이다. 다른 실시형태들에서, 다른 필러들이 사용될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서는, 어떤 필러도 사용되지 않을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 다른 경화성 수지들, 예를 들어 그리고 제한 없이 폴리에스테르 또는 다른 캐스터블 수지들이 사용될 수도 있다.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서 부싱 (18) 전기 연결들의 비제한적 예의 일부 양태들이 개략적으로 예시된다. 전도체 (22) 는 변압기 사이드 (36) 에서 변압기 (12) 에 그리고 에어 사이드 (34) 에서 다운스트림 전기 부하 (60) 에 전기적으로 커플링된다. 최내부 전도성 시트 (46) 는 전도체 (22) 에 전기적으로 커플링된다. 최외부 전도성 시트 (46) 는 그라운드 또는 다른 디바이스 (62), 예를 들어, 이를 테면 변압기 탱크 (16) 에 전기적으로 커플링된다.

본 발명의 실시형태들은 캐스트 콘덴서 부싱을 포함하고, 이는 전기 전도체; 전도체 주위에 배치된 복수의 콘덴서 층들로서, 각각의 콘덴서 층은 플루트형의 주름진 전기 절연체 및 전도성 시트를 포함하는, 상기 복수의 콘덴서 층들; 및 복수의 콘덴서 층들을 캡슐화하고 에폭시 캐스팅을 형성하는 에폭시로서, 에폭시는 각각의 콘덴서 층 내에 그리고 그 사이에 배치되는, 상기 에폭시를 포함한다.

일 개선에서, 전기 전도체는 길이방향 축을 포함하고; 그리고 플루트형의 주름진 전기 절연체는 플루트들을 포함하고, 플루트들은 길이방향 축에 평행하게 연장된다.

다른 개선에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 전기 등급 크래프트 페이퍼로 형성된다.

또 다른 개선에서, 전기 등급 크래프트 페이퍼는 크레이프되지 않는다.

또 다른 개선에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 주름진 전기 등급 크래프트 페이퍼의 플루트들에 부착되거나 또는 이와 함께 감긴 라이너를 갖는 단일면 구성이다.

또 다른 개선에서, 각각의 콘덴서 층은 전도성 시트들에 인접하게 배치되고 각각의 전도성 시트를 지지하도록 동작하는 비전도성 층을 포함한다.

추가의 개선에서, 콘덴서 층들은 전도체 주위에 나선형으로 감긴다.

또 다른 추가의 개선에서, 최내부 전도성 시트는 전도체에 전기적으로 커플링된다.

또 다른 추가의 개선에서, 콘덴서는 최외부 전도성 시트들을 전기 그라운드 및/또는 다른 전기 회로 또는 디바이스에 전기적으로 커플링하도록 구성된다.

본 발명의 실시형태들은 변압기 시스템을 포함하고, 이는 변압기; 및 콘덴서 부싱을 포함하고, 콘덴서 부싱은, 길이방향 축을 갖는 전도체; 전도체의 길이방향 축 주위에 배치된 복수의 라미네이션들로서, 각각의 라미네이션은: 전도체 주위에 배치된 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층으로서, 플루트형의 주름진 전기 페이퍼는 전도체의 축에 평행하게 연장되는 플루트들을 갖는, 상기 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층; 및 전도성 시트를 포함하는, 상기 복수의 라미네이션들; 및 복수의 층들을 캡슐화하고 복수의 층들 내에 그리고 그들 사이에 및 층들과 전도체 사이에 산재된 캐스트 에폭시를 포함한다.

일 개선에서, 전기 전도체는 길이방향 축을 포함하고; 그리고 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼는 길이방향 축에 평행한 플루트들을 포함한다.

다른 개선에서, 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층은 전기 등급 크래프트 페이퍼로 형성된다.

또 다른 개선에서, 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층은 주름진 전기 등급 크래프트 페이퍼의 플루트들에 부착되거나 또는 이와 함께 감긴 라이너를 갖는 단일면 구성이다.

또 다른 개선에서, 각각의 라미네이션은 전도성 시트에 인접하여 그리고 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 다음 층에 인접하여 배치되고 전도성 시트를 지지하도록 동작하는 비전도성 층을 포함한다.

추가의 개선에서, 복수의 라미네이션들은 전도체 주위에 나선형으로 감긴다.

또 다른 추가의 개선에서, 콘덴서 부싱은 전기 그라운드에 및/또는 다른 전기 회로 또는 디바이스에 전도성 시트의 최외부를 전기적으로 커플링하도록 구성된다.

본 발명의 실시형태들은 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법을 포함하고, 이는 전도체 주위에 복수의 콘덴서 라미네이션들을 랩핑하는 단계로서, 각각의 라미네이션은 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층 및 전도성 시트의 층을 포함하는, 상기 복수의 콘덴서 라미네이션들을 랩핑하는 단계; 전도체에 전도성 시트의 최내부 층을 전기적으로 커플링하는 단계; 에폭시로 복수의 교번 층들을 캡슐화하고 교번 층들 내에 그리고 그들 사이에 에폭시를 배치하기 위해 교번 층들에 에폭시를 함침 (impregnating) 시키는 단계; 및 에폭시를 경화시키는 단계를 포함한다.

일 개선에서, 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 크레이프되지 않은 전기 등급 크래프트 페이퍼의 단일면 구성이다.

본 발명은 도면들 및 전술한 설명에서 상세히 예시 및 설명되었지만, 본 발명은 특성상 제한적이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 오직 바람직한 실시형태들만이 도시 및 설명되었고 본 발명의 사상 안에 있는 모든 변경들 및 수정들은 보호되는 것이 바람직하다는 것이 이해된다. 상기 설명에서 활용된 단어들 이를 테면 선호되는, 바람직하게, 바람직한 또는 보다 바람직한의 사용은 그렇게 설명된 피처가 더 바람직할 수도 있음을 나타내지만, 그럼에도 불구하고 필수직인 것은 아닐 수도 있으며 이러한 점이 부족한 실시형태들은 다음에 오는 청구항들에 의해 정의되는, 본 발명의 범위 내에서 고려될 수도 있음이 이해되어야 한다. 청구항들을 판독할 시에, "일 (a, an)", "적어도 하나", 또는 "적어도 하나의 부분" 과 같은 단어들이 사용되는 경우 청구항에서 특별히 정반대로 명시되지 않는다면 오직 하나의 아이템으로 청구항을 제한하려는 의도는 없는 것으로 의도된다. 언어 "적어도 일 부분" 및/또는 "일 부분" 이 사용되는 경우, 특별히 정반대로 명시되지 않으면 아이템은 일 부분 및/또는 전체 아이템을 포함할 수 있다.

달리 명시 또는 제한되지 않으면, 용어들 "장착된", "연결된", "지지된", 및 "커플링된" 및 이들의 변형들은 광범위하게 사용되고 직접 및 간접 양자 모두의 장착들, 연결들, 지지들, 및 커플링들을 포괄한다. 또한, "연결된" 및 "커플링된" 은 물리적 또는 기계적 연결들 또는 커플링들에 제한되지 않는다.

Claims

캐스트 콘덴서 부싱으로서,
전기 전도체;
상기 전도체 주위에 배치된 복수의 콘덴서 층들로서, 각각의 콘덴서 층은 플루트형의 주름진 (fluted, corrugated) 전기 절연체 및 전도성 시트를 포함하는, 상기 복수의 콘덴서 층들; 및
상기 복수의 콘덴서 층들을 캡슐화하고 에폭시 캐스팅을 형성하는 에폭시로서, 상기 에폭시는 각각의 콘덴서 층 내에 그리고 그 사이에 배치되는, 상기 에폭시를 포함하는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 전도체는 길이방향 축을 포함하고; 그리고 상기 플루트형의 주름진 전기 절연체는 플루트 (flute) 들을 포함하고, 상기 플루트들은 상기 길이방향 축에 평행하게 연장되는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
상기 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 전기 등급 크래프트 페이퍼로 형성되는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 3 항에 있어서,
상기 전기 등급 크래프트 페이퍼는 크레이프되지 않는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 3 항에 있어서,
상기 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 주름진 전기 등급 크래프트 페이퍼의 플루트들에 부착되거나 또는 이와 함께 감긴 라이너를 갖는 단일면 (single-faced) 구성인, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
각각의 콘덴서 층은, 전도성 시트들에 인접하여 배치되고 각각의 전도성 시트를 지지하도록 동작하는 비전도성 층을 포함하는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
상기 콘덴서 층들은 상기 전도체 주위에 나선형으로 감기는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
최내부 전도성은 상기 전도체에 전기적으로 커플링되는, 캐스트 콘덴서 부싱.
제 1 항에 있어서,
상기 콘덴서는 전기 그라운드에 및/또는 다른 전기 회로 또는 디바이스에 최외부 전도성 시트를 전기적으로 커플링하도록 구성되는, 캐스트 콘덴서 부싱.
변압기 시스템으로서,
변압기; 및
콘덴서 부싱을 포함하고,
상기 콘덴서 부싱은:
길이방향 축을 갖는 전도체;
상기 전도체의 상기 길이방향 축 주위에 배치된 복수의 라미네이션들로서, 각각의 라미네이션은:
상기 전도체 주위에 배치된 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층으로서, 상기 플루트형의 주름진 전기 페이퍼는 상기 전도체의 상기 길이방향 축에 평행하게 연장되는 플루트들을 갖는, 상기 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층; 및
전도성 시트를 포함하는, 상기 복수의 라미네이션들; 및
상기 복수의 층들을 캡슐화하고 상기 복수의 층들 내에 그리고 그들 사이에 및 상기 층들과 상기 전도체 사이에 산재된 캐스트 에폭시를 포함하는, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 전기 전도체는 길이방향 축을 포함하고; 그리고 상기 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼는 상기 길이방향 축에 평행한 플루트들을 포함하는, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층은 전기 등급 크래프트 페이퍼로 형성되는, 변압기 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 전기 등급 크래프트 페이퍼는 크레이프되지 않는, 변압기 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 층은 주름진 전기 등급 크래프트 페이퍼의 플루트들에 부착되거나 또는 이와 함께 감긴 라이너를 갖는 단일면 구성인, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
각각의 라미네이션은, 상기 전도성 시트에 인접하여 그리고 플루트형의 주름진 전기 등급 페이퍼의 다음 층에 인접하여 배치되고 상기 전도성 시트를 지지하도록 동작하는 비전도성 층을 포함하는, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 라미네이션들은 상기 전도체 주위에 나선형으로 감기는, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
최내부 전도성 시트는 상기 전도체에 전기적으로 커플링되는, 변압기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 콘덴서 부싱은 전기 그라운드에 및/또는 다른 전기 회로 또는 디바이스에 전도성 시트의 최외부를 전기적으로 커플링하도록 구성되는, 변압기 시스템.
콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법으로서,
중심 구조 주위에 복수의 콘덴서 라미네이션들을 랩핑하는 단계로서, 각각의 라미네이션은 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층 및 전도성 시트의 층을 포함하는, 상기 복수의 콘덴서 라미네이션들을 랩핑하는 단계;
상기 중심 구조에 상기 전도성 시트의 최내부 층을 전기적으로 커플링하는 단계;
에폭시로 복수의 교번 층들을 캡슐화하고 상기 교번 층들 내에 그리고 그들 사이에 상기 에폭시를 배치하기 위해 상기 교번 층들에 상기 에폭시를 함침시키는 단계; 및
상기 에폭시를 경화시키는 단계를 포함하는, 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 플루트형의 주름진 전기 절연체의 층은 크레이프되지 않은 전기 등급 크래프트 페이퍼의 단일면 구성인, 콘덴서 부싱을 제조하기 위한 방법.