KR20220099438A - 부스덕트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰딩형 부스덕트를 접속하기 위한 부스덕트 접속장치를 경량화하고 부스덕트 접속장치의 해체가 용이하도록 부스덕트 접속장치의 몰딩재를 몰딩형 부스덕트의 몰딩재와 달리 구성하여 부스덕트 시스템의 유지 보수 및 이설 시 작업성이 향상된 부스덕트 시스템에 관한 것이다.

Description

부스덕트 시스템{Busduct System}

본 발명은 부스덕트 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 몰딩형 부스덕트를 접속하기 위한 부스덕트 접속장치를 경량화하고 부스덕트 접속장치의 해체가 용이하도록 부스덕트 접속장치의 몰딩재를 몰딩형 부스덕트의 몰딩재와 달리 구성하여 부스덕트 시스템의 유지 보수 및 이설 시 작업성이 향상된 부스덕트 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전력을 전달하는 매개체로서 종래 케이블(cable)을 많이 사용해 왔으나, 최근에는 케이블의 대체품으로 부스덕트(busduct)의 사용이 증가되고 있다. 부스덕트는 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(busbar)를 구비하고 있다.

이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조된 후 다양한 형태의 접속부와 함께 다양한 환경에서 설치가 가능하여, 유지와 보수, 조립 방식의 포설, 분기와 접속이 용이하다는 장점이 있다.

이러한 부스덕트와 케이블은 도체와 절연체를 가지는 점에서는 공통점이 있으나 케이블은 도체를 보호하거나 절연하기 위하여 수지 또는 종이 재질의 절연체를 사용하지만 부스덕트는 절연체를 각각의 부스바에 피복하거나 부스바가 피복되지 않는 경우 부스바를 이격시켜 배치하고 그 사이를 몰딩재로 몰딩하는 방식으로 절연층을 구성할 수 있다.

절연을 위하여 몰딩재를 이용하는 후자의 몰딩형 부스덕트는 물이나 분진에 대한 대비를 할 수 있고, 침식이나 부식 작용에도 강한 내구성을 발휘하며, 인화성 물질에 의한 화재나 폭발 등 비상 상황에서도 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 몰딩형 부스덕트는 서로 일정 간격 이격된 복수의 부스바를 주형틀 또는 외함에 고정시킨 상태에서 몰딩재를 주입하여 부스바 외측에 몰딩부를 형성함으로서 제조된다. 그리고 몰딩형 부스덕트를 서로 연결하는 부스덕트 접속장치도 복수의 부스바가 삽입되어 접속하는 접속키트 주변을 마찬가지 이유로 몰딩 방식으로 부스덕트 접속장치를 구성할 수 있다.

종래의 몰딩형 부스덕트 및 몰딩형 부스덕트 접속장치를 몰딩하기 위한 몰딩재는 주로 에폭시(epoxy) 수지가 적용될 수 있다. 부스덕트의 경우 공장에서 완성된 형태로 제공되나, 접속부의 경우 시공 현장에서 몰딩이 수행되어 완성될 수 있다.

이러한 몰딩형 부스덕트 및 몰딩형 부스덕트 접속장치의 경우에도 고장 또는 이설 등의 경우 부스덕트와 접속부를 분리할 필요가 있으므로, 필요에 따라 부스덕트와 접속부의 분리가 요구된다.

특히, 에폭시로 몰딩된 몰딩형 부스덕트 접속장치에서 몰딩형 부스덕트를 분리하는 경우, 접속부 내의 경화된 에폭시를 모두 분리해야 하지만 작업의 난이도가 크고 작업시간이 길다는 문제가 있었다.

즉, 해머와 정 등의 공구를 이용하여 경화된 몰딩재를 파쇄 및 그라인딩하여 제거하는 작업에서 안전사고와 부스덕트 또는 접속부 손상 등의 문제도 발생될 수 있다. 특히, 부스덕트와 접속부의 분리과정에서 부스덕트의 몰딩부까지 크랙 등이 발생되어 손상되는 경우 손상 여부의 확인이 어렵고 크랙 등을 통하여 수분 또는 먼지 유입시 추후 안전 사고의 위험까지 증가될 수 있다.

또한, 에폭시 등의 몰딩재는 우수한 절연성능과 수밀성을 제공할 수 있으나 부스덕트 접속장치까지 에폭시를 적용하는 경우 부스덕트 시스템 전체 무게가 크게 증가되어 포설 작업이 용이하지 않다는 문제도 있다.

본 발명은 몰딩형 부스덕트를 접속하기 위한 부스덕트 접속장치를 경량화하고 부스덕트 접속장치의 해체가 용이하도록 부스덕트 접속장치의 몰딩재를 몰딩형 부스덕트의 몰딩재와 달리 구성하여 부스덕트 시스템의 유지 보수 및 이설 시 작업성이 향상된 부스덕트 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 부스바 및 상기 복수 개의 부스바가 상간 절연된 상태로 수용되는 부스덕트 외함을 포함하고, 상기 복수 개의 부스바의 양단은 부스덕트 외함 외측으로 노출되어 접속부를 구성하고, 상기 부스덕트 외함 내부는 몰딩재로 몰딩되는 몰딩형 부스덕트; 및 상기 몰딩형 부스덕트의 접속부를 구성하는 부스바가 상별로 접속되도록 복수 개의 통전 플레이트 및 복수 개의 절연 플레이트를 구비하는 접속키트 및 상기 접속키트가 수용되는 접속장치 외함을 포함하고, 상기 접속장치 외함 내부는 실리콘으로 몰딩되는 부스덕트 접속장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 접속장치 외함 내부에 몰딩되는 실리콘은 25°C 이상의 온도에서 5,000 내지 50,000 [cps]의 점도를 가질 수 있다.

그리고, 상기 실리콘의 비중은 1.6 내지 1.7일 수 있다.

여기서, 상기 실리콘의 절연파괴 강도(Dielectric Strength)는 22 [kV/mm] 이상이고, 상기 실리콘의 체적저항(Volume resistivity)은 1.0 x 10^14 [Ω·cm] 이상일 수 있다.

이 경우, 상기 실리콘의 수분 흡수율(Water absorption)은 0.1 [%] 이상이고, 상기 실키콘의 인장강도(Tensile Strength)는 2 [N/mm²] 이상이며, 상기 실리콘의 인열강도(Tear strength)가 2 [N/mm²]이상일 수 있다.

그리고, 상기 실리콘은 주제 및 경화제를 포함할 수 있다.

또한, 상기 부스덕트 외함 내부를 몰딩하는 몰딩재는 에폭시 수지일 수 있다.

그리고, 상기 에폭시 수지는 주제와 경화제로 이루어지며, 주제와 경화제의 혼합비가 100:25 내지 100:35일 수 있다.

여기서, 상기 몰딩재는 필러를 추가로 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 몰딩형 부스덕트의 내부 부스바는 각각 절연체로 절연되며, 상기 부스덕트 외함 내에서 적층 배치될 수 있다.

그리고, 상기 몰딩형 부스덕트의 내부 부스바는 이격되어 배치되고, 상기 부스바 사이에 몰딩재가 충진되어 경화될 수 있다.

그리고, 상기 접속장치 외함 내부를 몰딩하는 실리콘은 상기 부스덕트와 상기 접속키트의 접속 후 상기 접속부에 상기 접속장치 외함을 장착한 상태에서 주입 및 경화될 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 부스덕트의 부스바가 상별로 접속되는 복수 개의 통전 플레이트; 및 상기 통전 플레이트를 상간 절연하기 위한 복수의 복수 개의 절연 플레이트;를 포함하는 접속키트; 상기 접속키트를 수용하는 접속장치 외함; 및, 상기 외함 내부에 액상 실리콘을 주입하여 경화되어 구성되는 접속장치 몰딩부;를 포함하는 몰딩형 부스덕트 접속장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 접속장치 몰딩부는 상기 부스덕트가 상기 접속키트에 접속된 후 액상 실리콘 주입을 위하여 일면이 개방되도록 상기 접속장치 외함을 장착한 상태에서 상기 접속장치의 외함의 개방된 일면을 통해 액상 실리콘을 주입 및 경화하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 부스덕트는 복수 개의 부스바 및 복수 개의 부스바가 상간 절연된 상태로 수용되는 부스덕트 외함을 포함하고, 복수 개의 상기 부스바의 양단은 부스덕트 외함 외측으로 노출되어 접속부를 구성하고, 상기 부스덕트 외함 내부는 몰딩재로 몰딩되는 몰딩형 부스덕트일 수 있다.

그리고, 상기 부스덕트 내부를 몰딩하는 몰딩재는 에폭시 수지일 수 있다.

본 발명에 따른 부스덕트 시스템에 의하면, 부스덕트 시스템에서 몰딩형 부스덕트를 접속하는 몰딩형 부스덕트 접속장치를 구성하는 접속장치 외함 내부를 실리콘 수지로 몰딩하여, 부스덕트 시스템의 유지 보수 또는 이설 등의 경우에 부스덕트와 접속부를 분리하는 경우 부스덕트와 접속부의 분리 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부스덕트 시스템에 의하면, 부스덕트 시스템에서 몰딩형 부스덕트 접속장치의 몰딩재를 실리콘 수지로 구성하여, 몰딩형 부스덕트는 에폭시 수지로 몰딩되는 경우라도 부스덕트 접속장치가 상대적으로 경량화되어, 결과적으로 부스덕트 시스템이 경량화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 부스덕트 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 접속 구조를 도시한 분해 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 부스덕트 접속장치의 몰딩을 위하여 실리콘을 주입하는 과정을 도시한 구성도를 도시한다.
도 5은 도 4에 도시된 부스덕트 시스템을 구성하는 부스덕트 접속장치 몰딩이 완료된 상태에서의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 부스덕트 시스템을 구성하는 부스덕트의 또 다른 구성예를 도시한 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 몰딩형 부스덕트의 다양한 실시예의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 사시도를 도시하며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 부스덕트 단면도를 도시하며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 접속 구조를 도시한 분해 사시도를 도시하며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 부스덕트 접속장치의 몰딩을 위하여 실리콘을 주입하는 과정을 도시한 구성도를 도시하며, 도 5는 도 4에 도시된 부스덕트 시스템을 구성하는 부스덕트 접속장치 몰딩이 완료된 상태에서의 단면도를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템(1)은 복수 개의 부스바(120) 및 복수 개의 부스바(120)가 상간 절연된 상태로 수용되는 부스덕트 외함(110)을 포함하고, 복수 개의 상기 부스바(120)의 양단은 부스덕트 외함(110) 외측으로 노출되어 접속장치(200)에 접속되는 접속부를 구성하고, 상기 부스덕트 외함(110) 내부는 몰딩부(130)로 몰딩되는 몰딩형 부스덕트(100)를 포함하여 구성될 수 있다

상기 몰딩형 부스덕트(100) 내부에는 전력을 공급할 수 있는 부스바(120)가 다수 구비되는데, 상기 부스바(120)는 구리나 알루미늄 등의 도체로 이루어질 수 있다. 상기 부스바(120)의 도체가 구리인 경우에는 도전율 99% 이상의 재질을 사용하고, 알루미늄인 경우에는 도전율 61% 이상을 사용한다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몰딩형 부스덕트(100)는 상기 부스바(120) 및 상기 몰딩부(130)로 구성된 3m 내지 3.5m 길이의 단위 유닛(unit)으로 제조한 후 접속장치(200)를 통해 연결되어 전력 전송 선로를 구성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템(1)에서 상기 부스덕트(100)를 구성하는 복수 개의 부스바(120)들은 각각 절연체(122)로 상간 절연된 상태에서 적층되어 샌드위치 타입(sandwich type)으로 배치될 수 있다.

상기 절연체(122)는 케이블의 절연체와 동일한 일반 수지 재질로 피복되거나, 에폭시 코팅(epoxy coating)으로 구성될 수 있다. 에폭시 코팅으로 절연체를 구성하는 절연 성능을 강화할 수 있을 뿐만 아니라 약 130°C 정도의 내열 성능을 확보할 수 있다. 또한, 상기 절연체(122)로는 일반 절연 수지와 에폭시 외에도 예를 들어 PET(Polyethylene terephthalate), 마이카 테이프 등이 적용될 수 있다.

일반적으로, 3.3kV 내지 24kV가 MV(medium voltage)급 즉, 고압으로 분류되고, 그 이하가 LV(low voltage) 급 즉, 저압으로 분류된다. 전압 크기가 LV급인 경우 도 2에 도시된 바와 같이 상기 부스바(120)를 샌드위치 타입으로 배치함으로써 전체 몰딩형 부스덕트(100)의 크기를 상대적으로 작고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

상기 부스바(120) 외측에는 부스덕트 외함(110)이 구비될 수 있다. 상기 부스덕트 외함(110)은 내측에 일정 공간을 형성하도록 네 개의 패널(110a, 110b, 110c, 110d)을 결합하여 구성할 수 있으나, 패널의 구조에 따라 그 개수는 증감될 수 있다.

본 실시예에서 상기 부스덕트 외함(110)의 결합은 볼트(111a), 너트(111b) 및 와셔(111c)를 적용하여 볼트체결을 통해 이루어졌지만 이에 한정되는 것은 아니며, 리벳이나 용접 등 다양한 체결방법이 적용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 부스덕트 외함(110)의 내부 공간에는 복수 개의 부스바(120) 외측을 둘러싸도록 일체로 형성되는 몰딩부(130)가 구비될 수 있다. 상기 몰딩부(130)는 상기 부스덕트 외함(110)을 조립하고, 상기 부스바(120)를 길이 방향 양단의 접속부가 외함 외부로 노출된 상태에서 부스덕트 외함(110) 내부로 절연성 몰딩재를 충진하고 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 부스덕트 외함(110) 내부를 몰딩하는 몰딩재는 에폭시(epoxy) 수지를 적용할 수 있다.

상기 몰딩부(130) 형성 시 상기 몰딩재는 상기 에폭시 수지 이외 다양한 종류의 필러가 함께 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 필러는 거친 모래(coarse ground sand), 고운 모래(fine ground sand), 고운 실리카 분말(fine silica powder), 백악(chalk) 또는 미세 유리볼(micro glass ball) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있는데, 일반적으로 상기 5종의 필러를 적정한 비율로 함께 혼합하여 모두 첨가시킬 수 있다.

이때, 상기 에폭시 수지와 상기 필러는 자동 계량을 통해 기 설정된 정량을 투입하여야 제품 품질을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 상기 부스덕트 외함(110)에 투입되는 필러와 에폭시 수지의 혼합비는 70:30 내지 80:20의 범위로 구성할 수 있다. 상기 필러의 혼합비가 70:30보다 작은 경우에는 에폭시 수지의 비중이 증가하여 제조비용이 상승하는 문제가 있다. 그리고 혼합비가 80:20보다 큰 경우에는 경화 품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서 상기 필러와 에폭시 수지의 혼합비는 70:30 내지 80:20의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

상기 필러 중 거친 모래(coarse ground sand)는 PH값은 5.3 내지 9.3이고, 비중은 0.78 내지 1.78인 제품을 적용하는데, 함유된 수분은 0.03% 이하를 유지하여야 한다. 그리고 상기 고운 모래(fine ground sand)의 경우에는 PH값은 4.8 내지 8.8이고, 비중은 1.09 내지 2.09인 제품을 적용하며, 함유된 수분은 0.05% 이하를 유지하여야 한다.

상기 필러가 고운 실리카 분말(fine silica powder)를 포함하는 경우에는 상기 고운 실리카 분말(fine silica powder)의 PH값은 5 내지 8이고, 비중은 1.6 내지 3.6인 제품을 적용한다. 이때 상기 고운 실리카 분말(fine silica powder)의 모스(Mohs) 경도는 7 이상, 함유된 수분은 0.1% 이하로 유지되어야 하며, 평균입자 크기는 10um 내지 15um 로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 필러가 백악(chalk)를 포함하는 경우에는 상기 백악(chalk)의 PH값은 6.8 내지 10.8 범위의 제품을 적용한다. 이때 상기 백악(chalk)의 모스 경도는 7 이상, 함유된 수분은 0.35% 이하로 유지되어야 하며, 평균입자 크기는 9um 내지 13um 로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 백악(chalk)의 백색도 즉, whiteness는 90% 내지 94%인 제품을 적용한다. 상기 백악(chalk)는 microdol로 대체될 수 있다.

상기 필러가 미세 유리볼(micro glass ball)을 포함하는 경우 상기 미세 유리볼(micro glass ball)의 비중은 1.5 내지 3.5 범위의 제품을 적용한다. 여기서 상기 미세 유리볼(micro glass ball)의 백색도는 90% 내지 94%, 함유된 수분은 0.1% 이하로 유지되어야 한다.

필러 : 에폭시 수지 (76 : 24)
주제	0.17700
경화제	0.06300
거친 모래(coarse ground sand)	0.23800
고운 모래(fine ground sand)	0.25000
고운 실리카 분말(fine silica powder)	0.14000
백악(chalk) or microdol	0.04200
미세 유리볼(micro glass ball)	0.09000
계	1.0000

표 1은 상기 부스덕트 외함(110)에 주입되는 필러 및 에폭시 수지의 실제 적용 혼합비를 예로 나타낸 것이다. 물론 필러와 에폭시 수지의 비는 상기한 76:24에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 75:25로 적용할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 70:30 내지 80:20 범위 내에서 변형 실시하는 것이 가능하다.

한편, 상기 부스덕트 외함(110) 외측에는 길이 방향을 따라 방열부재(112)가 구비될 수 있다. 상기 방열부재(112)는 상기 부스덕트 외함(110)의 길이 방향을 따라 외측을 향해 일정 길이 연장되는 적어도 하나의 프레임 형상으로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 상기 방열부재(112)가 흡열과 방열 면적을 극대화하기 위하여 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 예를 도시하나 그 형상은 다양하게 변형 또는 응용이 가능하고, 상기 방열부재(112)는 외함(110)에 용접 또는 체결부재를 이용한 체결 방법으로 외함과 결합함으로써 설치할 수 있고, 상기 몰딩형 부스덕트(100)는 방열면적이 확대되는 방열부재(112)를 구비함으로써 방열효과를 높여 제품의 안정성을 확보할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 몰딩형 부스덕트(100)는 상기 부스덕트 외함(110) 외측에 형성되는 플러그 인 홀(Plug-in Hole, 114)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 플러그 인 홀(114)에는 전력 배분을 위한 분기장치 예를 들어, PH box(Plug-in Hole box)가 결합될 수 있으며, 이를 통해 전력분기를 용이하게 구현함으로써 설계 유연성을 높일 수 있다.

여기서, 상기 방열부재(112)나 상기 플러그 인 홀(114)은 상기 부스덕트 외함(110)은 상기 부스덕트 외함(110)에 선택적으로 구비될 수 있는 구성요소로서, 상기 방열부재(112) 및 상기 플러그 인 홀(114)의 개수 및 형상은 특정하게 한정되지는 않는다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템(1)은 상기 몰딩형 부스덕트(100)의 접속부를 구성하는 부스바(120)가 상별로 접속되도록 복수 개의 통전 플레이트(222) 및 복수 개의 절연 플레이트(221)를 구비하는 접속키트(220) 및 상기 접속키트(220)가 수용되는 접속장치 외함(210)을 포함하고, 상기 접속장치 외함(210) 내부는 실리콘(silicone)으로 몰딩되는 부스덕트 접속장치(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 접속장치(200)는 서로 이웃하는 몰딩형 부스덕트(100)의 부스바(120)들을 접속키트(220)를 통해 접속하고, 그 외측에 네 개의 패널(210a, 210b, 210c, 210d)을 볼트(211)로 결합하여 접속장치 외함(210)을 설치한다. 그리고 접속장치 외함(210) 내측으로 실리콘(S)을 주입하여 경화시킴으로써 접속을 완료할 수 있고, 상기 주입된 실리콘(S)은 상기 접속장치 외함(210) 내부에 후술할 상기 접속장치 몰딩부(230)를 형성하게 된다.

상기 접속키트(220)의 구성에 대하여 자세하게 살펴보면, 상기 접속키트(220)는 복수의 절연 플레이트(221)가 일정 간격으로 배치되며, 상기 복수의 절연 플레이트(221)의 일면 또는 양측면에 통전 플레이트(222)가 구비되어 부스바(120)와 접속하게 된다. 여기서, 상기 절연 플레이트(221)는 상간 절연하는 역할을 수행할 수 있다.

구체적으로, 상기 통전 플레이트(222)는 서로 이웃하는 절연 플레이트(221)의 대향되는 면에 각각 구비되어 삽입되는 부스바(120)의 양측면에 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다.

일실시예로, 도 5에 도시된 실시예에서 상기 부스바(120)는 R, S, T의 3개 상으로 이루어져 3개가 구비되는 경우에 상기 절연 플레이트(221)는 4개가 일정 간격으로 배치되어 3개의 부스바(120)가 삽입될 수 있는 통로를 형성하며, 서로 이웃하는 절연 플레이트(221)의 대향되는 면에는 각각 통전 플레이트(222)가 구비되어 3개의 부스바(120) 각각의 양측면에서 접촉되어 전기적 연결될 수 있다.

즉, 상기 절연 플레이트(221) 사이에서 서로 대향하도록 배치되는 한 쌍의 통전 플레이트(222)가 부스바(120)와 접촉하여 전기적 연결을 이루고, 상기 절연 플레이트(221)가 각각의 쌍을 이루는 통전 플레이트(222)들 사이에서 상간 절연하는 역할을 수행한다.

한편, 절연 플레이트(221) 및 상기 통전 플레이트(222) 중앙에는 각각 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 통해 체결볼트(223)가 삽입되어 절연 플레이트(221) 및 통전 플레이트(222)를 결합시킨다.

상기 체결볼트(223)는 상기 관통공으로 삽입된 후 반대편에 너트(224)가 결합되어 조여지며 상기 절연 플레이트(221) 및 상기 통전 플레이트(222)를 내측으로 압착하여 고정시킨다. 이때, 상기 절연 플레이트(221) 사이사이에 삽입된 부스바(120) 또한 압착된 상태로 고정되며 상기 통전 플레이트(222)와 밀착된 상태로 전기적 접촉을 이룬다.

상기 체결볼트(223)가 삽입되는 측과 타측의 너트(224)가 조여지는 부분에는 와셔(225)가 구비되어 체결력을 높이며, 추가로 상기 너트(224) 외주측으로 풀림방지구(226)가 구비되어 너트(224)가 체결볼트(223)로부터 풀리는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 인접하는 통전 플레이트(222) 사이에는 상기 체결볼트(223)를 둘러싸는 복수의 절연부시(227, 228)가 배치되어 적층될 수 있다. 상기 절연부시(227, 228)는 도 5에 도시된 바와 상기 절연 플레이트(221)와 통전 플레이트(222)가 적층될 때, 서로 마주보는 통전 플레이트(222) 사이에 배치될 수 있다.

상기 절연부시(227, 228)는 상기 접속장치 몰딩부(230)를 형성하는 실리콘(S)이 상기 절연부시(227, 228) 내측으로 주입될 수 있도록 상기 절연부시(227, 228)를 관통하도록 형성되는 주입공을 포함하여 이루어질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 몰딩형 부스덕트의 양단 접속부를 접속키트(220)와 접속한 후 접속장치 외함을 장착 후 접속장치 외함 내부 공간에 몰딩재를 주입하여 접속장치 몰딩부(230)를 구성할 수 있다. 이 경우, 접속장치 외함 중 일면, 즉 상방향은 개방된 상태에서 외함의 개방된 일면을 통해 몰딩재를 주입 및 경화 후 주입구로 사용된 외함의 일면을 마감하여 접속장치를 완성할 수 있다.

종래의 부스덕트 시스템에 따르면, 상기 접속장치 몰딩부(230)의 구성 재료로서 에폭시(epoxy) 수지를 사용하였으나, 이로 구성되는 접속장치 몰딩부(230)는 무게가 증가하여 상기 접속장치(200)를 통한 접속작업시 접속장치의 무게로 인해 작업의 어려움이 있었다.

또한, 상기 부스덕트 시스템(1)의 유지, 보수 또는 이설 과정에서 접속장치 몰딩부(230)를 해체하는 경우 작업자는 중장비, 대형 톱, 대형 해머(hammer) 등을 사용하여 접속장치 몰딩부(230)를 파쇄해야 하고, 이러한 작업 도중 가해지는 충격은 접속장치 이외에 상기 부스덕트로 충격이 전달되고, 부스덕트 내부의 몰딩부의 크랙 또는 균열이 발생되어 부스덕트 내부로 수분, 습기 또는 분진과 같은 이물질의 침투가 발생되어 부스덕트의 손상을 유발할 수도 있다.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하고자 본 발명에 따른 부스덕트 시스템(1)은 상기 접속장치 몰딩부(230)의 구성 재료로서 실리콘(S)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 실리콘은 우수한 전기 절연성, 접착성, 내열성, 방수성 등을 보유하여 상기 접속장치 몰딩부(230)를 형성하기에 적합함과 동시에, 종래 사용되던 에폭시 수지에 비해 비중이 낮아 상기 접속장치 몰딩부(230)의 무게를 감소시킬 수 있고, 경화 이후에도 점탄성을 보유할 수 있으므로 상기 접속장치 몰딩부(230)의 해체가 기타 수지에 비해 용이하다는 장점이 있다.

즉, 접속장치 몰딩부를 해체하는 경우, 몰딩부를 구성하는 실리콘은 커터칼 등으로 쉽게 해체가 가능하며, 해머 또는 정 등의 사용을 최소화할 수 있으므로, 부스덕트로 전달되는 충격도 최소화할 수 있다.

여기서, 상기 접속장치 몰딩부(230)를 형성하는 실리콘(S)은 25°C 이상 온도에서 5,000 내지 50,000 센티포이즈(cps) 점도를 갖는 실리콘을 사용할 수 있다. 상기 점도가 5,000 cps 미만일 경우는 실리콘(S)이 지나치게 묽어 상기 접속장치 몰딩부(230)를 위한 실리콘 경화시 실리콘이 외함 외부로 누출될 수 있으며, 점도가 50,000 cps 초과인 경우는 상기 실리콘의 점성이 너무 높아 접속키트(220) 내측으로 골고루 스며들지 못하고, 특히 상기 접속키트(220)를 관통하는 체결볼트(223) 주변에 접속장치 몰딩부(230)가 제대로 형성되지 않아 보이드 발생가능성이 높아 절연성능이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 접속장치 몰딩부(230)를 형성하는 실리콘은 접속부 몰딩시 적정한 점도 수준을 갖기 때문에 접속부 외부로 누출되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 실리콘 절연물이 접속키트 및 각 상 부위에 공극이 발생하지 않게 하여 절연 성능을 유지할 수 있는 특징이 있다.

한편, 상기 접속장치 외함(210) 내측으로 실리콘을 원활하게 주입하기 위하여 액상 실리콘을 사용하는데, 일반적으로 액상 실리콘은 경화 메커니즘에 따라 축합형 실리콘과 부가형 실리콘으로 분류될 수 있다. 축합형 실리콘은 공기 중 수분에 의해 분해 및 축합 반응으로 경화되는 반면, 부가형 실리콘은 가교된 실록산에 백금 촉매를 혼합하여 경화되는 성질을 지닌다.

바람직하게는, 상기 접속장치 몰딩부(230)를 형성하는 실리콘은 부가형 실리콘을 사용할 수 있으며, 상기 실리콘으로 부가형 실리콘을 사용하는 경우 상기 접속장치 몰딩부(230)의 경화 이후에도 기타 부산 반응물이 생성되지 않고, 수축이 거의 발생하지 않으며, 접착성 및 내열성이 우수한 장점을 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따른 실리콘은 실록산의 가교반응을 통해 형성될 수 있고, 상기 실록산은 폴리디비닐디메틸실록산 및 폴리디하이드라이드디메틸실록산을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 폴리디비닐디메틸실록산은 실리콘의 기계적 물성을 향상시키고, 폴리디하이드라이드디메틸실록산은 경화와 더불어 폴리디비닐디메틸실록산과의 가교반응을 통하여 실리콘의 내구성 및 접착성을 추가적으로 향상시키는 역할을 수행한다.

상기 폴리디비닐디메틸실록산과 상기 폴리디하이드라이드디메틸실록산은 몰당량비가 1:1 내지 1:5일 수 있고, 바람직하게는 몰당량비가 1:2.5 내지 1:3.5일 수 있다. 상기 몰당량비가 1:1 미만인 경우 폴리디비닐디메틸실록산의 함량 대비 폴리디하이드라이드디메틸실록산이 적게 포함되어 이로 구성되는 실리콘의 접착성 및 기계적 강도가 불충분하게 발현될 수 있는 반면, 상기 몰당량비가 1:5 초과인 경우 폴리디비닐디메틸실록산의 함량 대비 폴리디하이드라이드디메틸실록산이 과도하게 증가하여 제조 공정의 비효율성을 유발할 수 있고, 다른 물질의 물성에 영향을 줄 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘은 부가적으로 무기 실리카 성분의 충전제와 실리콘 레진을 부가적으로 함유하여 백금의 촉매반응에 의해 가교가 일어나도록 할 수 있고, 상기 물기 실리카 및 실리콘 레진은 실리콘의 인장 강도, 경도 등의 물성을 추가로 향상시킬 수 있다.

본 발명의 명세서에서는 실리콘의 종류 및 배합비 등을 예시적으로 설명하고 있으나, 접속장치 몰딩부(230)로서 요구되는 물성을 만족할 수 있는 경우라면 다른 종류의 실리콘 및 배합비 등을 당업자가 선택할 수 있음은 물론이다.

또한, 종래 접속부에 적용되던 에폭시는 주제, 경화제, 필러 등 3가지 물질을 섞어 사용했으나 본 발명에 따른 부스덕트 시스템의 접속부에 적용되는 실리콘은 주제와 경화제로 구성될 수 있고 주제, 경화제 각각에 필러가 함유되어 있어 에폭시보다 믹싱이 용이하다는 장점이 있다. 주제와 경화제를 혼합한 본 발명의 실리콘의 비중(Specific gravity)은 1.6 내지 1.7 범위를 만족할 수 있었으며 에폭시보다 무게가 가벼워 접속부 경량화에 도움을 줄 수 있음을 확인하였다.

또한, 본 발명에 따른 부스덕트 시스템의 접속부에 적용되는 실리콘의 1mm 두께당 견딜 수 있는 전압크기인 절연파괴 강도(Dielectric Strength)는 22(kV/mm) 이상이고, 상기 실리콘의 단위 체적당 전기적 저항값을 나타내는 체적저항(Volume resistivity)은 1.0 x 10^14 [Ω·cm] 이상일 수 있으므로, 절연내력과 절연성능이 우수함을 확인할 수 있다.

그리고, 상기 실리콘의 수분 침투량을 나타내는 값으로 해당 값이 낮을수록 수분침투에 대한 저항의 크기가 높은 지표인 수분 흡수율(Water absorption)은 0.1 [%] 이하일 수 있으며, 장기간 사용시 습기로 인한 수분 침투 방지 가능이 우수하고 그에 따른 절연성능 저하가 최소화됨을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 실리콘은 접속부 분해를 용이하게 하지만 인장강도(Tensile Strength)는 2 [N/mm²] 이상으로 측정되어 실리콘 수축 또는 팽창으로 인한 절연 성능 저하에 대한 영향을 최소화할 수 있음을 확인하였다.

또한, 상기 실리콘은 접속부의 분해를 용이하게 하지만, 칼자국 내고 찢을 때 소요되는 힘의 크기인 인열강도(Tear strength)가 2 [N/mm²]이상이 되어 실리콘 수축 또는 팽창으로 인하여 실리콘이 찢어지는 것에 따른 절연 성능 저하 문제가 크지 않음을 확인하였다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부스덕트 시스템(1)은 상기 적층되는 복수의 부스바(120)가 2열로 외함 내부에 수용되는 실시예를 도시한다.

즉, 도 1 내지 도 5에서는 1열의 적층된 부스바(120)가 적용되는 경우의 몰딩형 부스덕트(100)와 그 접속구조를 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 적층되는 복수의 부스바(120)가 2열 이상 구비되어 하나의 선로를 이루도록 구성되어 다양한 전력 전송 용량에 대응할 수 있다. 물론, 각각의 부스바의 단면적을 증대시키는 방법도 가능하지만, 전류 표피효과 등을 고려하여 적층된 부스바를 복수 열로 배치하는 방법도 적용이 가능하다.

도 6에 도시된 실시예를 구성하는 접속장치(200)의 구조 역시 전술한 실시예에서 마찬가지로 구성될 수 있으며, 중복된 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 부스덕트 시스템을 구성하는 부스덕트의 또 다른 구성 예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 부스덕트 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부스덕트 시스템(1)은 복수 개의 부스바(120)가 각각 절연된 상태로 적층되는 샌드위치 타입(sandwich type)형의 부스덕트 이외에 부스바 이격 방식의 부스덕트, 즉 내부에 수용된 복수의 부스바(120)가 이격되어 배치되는 구성을 지닌 몰딩형 부스덕트(100’)로 구성될 수도 있다.

여기서, 도 7 및 도 8에 도시된 상기 몰딩형 부스덕트(100’)는 복수의 부스바(120)가 이격되어 배치됨으로써 상기 부스바(120) 사이의 거리가 증대되므로 전송 가능한 전력 용량이 증가되어 상기 부스바(120) 사이의 절연 거리가 확보되어 선박, 풍력, 화학 플랜트 등의 고압 환경에서도 안정적인 전력 선로로 사용될 수 있다.

그리고, 상기 몰딩형 부스덕트(100’)는 부스바(120) 외측을 주형에 의해 일체로 형성된 몰딩부(130)로 둘러싸는 구조로 이루어질 수 있고, 상기 부스바(120) 사이 사이에는 몰딩재, 예를 들면 에폭시 수지가 충진되어 몰딩부(130)를 구성할 수 있음은 전술한 실시예와 마찬가지이다.

상기 몰딩형 부스덕트(100’)의 부스바(120)의 구성은 부스덕트 설치대상이나 설치환경, 공급하는 정전용량 등에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 상기 부스바(120)는 R, S, T의 3상의 부스바(120)로 이루어지거나, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, R, S, T, N의 4개 상으로 이루어져 4개가 구비될 수 있으며, 도 8(c)에 도시된 바와 같이, R, S, T 및 2개의 N을 합쳐 5개의 부스바(120)로 구성되는 것도 가능하다.

마찬가지로, 상기 몰딩형 부스덕트(100’) 양단에 노출된 접속부는 부스덕트 접속장치를 형성하고, 상기 형성된 접속부 외측에 구비된 접속장치 외함 내부로 실리콘을 주입하여 부스덕트 접속장치(미도시)의 접속장치 몰딩부 형성이 가능함은 전술한 실시예와 마찬가지이다.

또한, 상기 몰딩형 부스덕트는 외함이 구비될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 몰딩부가 직접 노출되는 구조일 수도 있고, 접속장치의 경우에도 외함이 있는 경우와 생략된 경우 모두 적용이 가능하며, 외함이 생략되는 구조의 부스덕트 또는 접속장치의 경우 주형틀을 이용하여 몰딩을 수행할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의한 부스덕트 시스템에 따르면, 상기 몰딩형 부스덕트의 부스바가 상별 접속되는 부스덕트 접속장치 내측에 실리콘을 주입하여 경화되어 형성되는 접속장치 몰딩부가 기존에 비해 경량화되어 부스덕트 시스템의 설치 또는 이설 과정에서의 취급이 용이하다.

또한, 실리콘으로 형성되는 상기 접속장치 몰딩부(230)가 기본적으로 상기 부스덕트 접속장치(200)에서 요구되는 절연, 내열, 내식, 방수 성능을 일정 수준 이상 만족하면서도 상기 접속장치 몰딩부(230)의 해체가 용이하도록 구현됨으로써 부스덕트 접속장치(200) 영역에서의 보수, 시공 및 이설 시 작업 안전성 및 작업 편리성이 향상되는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

1 : 부스덕트 시스템
100: 몰딩형 부스덕트
110 : 부스덕트 외함
120 : 부스바
130 : 몰딩부
200 : 부스덕트 접속장치
210 : 접속장치 외함
220 : 접속키트
230 : 접속장치 몰딩부

Claims (16)

1. 복수 개의 부스바 및 상기 복수 개의 부스바가 상간 절연된 상태로 수용되는 부스덕트 외함을 포함하고, 상기 복수 개의 부스바의 양단은 부스덕트 외함 외측으로 노출되어 접속부를 구성하고, 상기 부스덕트 외함 내부는 몰딩재로 몰딩되는 몰딩형 부스덕트; 및
   상기 몰딩형 부스덕트의 접속부를 구성하는 부스바가 상별로 접속되도록 복수 개의 통전 플레이트 및 복수 개의 절연 플레이트를 구비하는 접속키트 및 상기 접속키트가 수용되는 접속장치 외함을 포함하고, 상기 접속장치 외함 내부는 실리콘으로 몰딩되는 부스덕트 접속장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접속장치 외함 내부에 몰딩되는 실리콘은 25°C 이상의 온도에서 5,000 내지 50,000 [cps]의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실리콘의 비중은 1.6 내지 1.7인 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 실리콘의 절연파괴 강도(Dielectric Strength)는 22 [kV/mm] 이상이고, 상기 실리콘의 체적저항(Volume resistivity)은 1.0 x 10^14 [Ω·cm] 이상인 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
5. 제2항에 있어서,
   상기 실리콘의 수분 흡수율(Water absorption)은 0.1 [%] 이상이고, 상기 실키콘의 인장강도(Tensile Strength)는 2 [N/mm²] 이상이며, 상기 실리콘의 인열강도(Tear strength)가 2 [N/mm²]이상인 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 실리콘은 주제 및 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 부스덕트 외함 내부를 몰딩하는 몰딩재는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 에폭시 수지는 주제와 경화제로 이루어지며, 주제와 경화제의 혼합비가 100:25 내지 100:35인 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 몰딩재는 필러를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩형 부스덕트의 내부 부스바는 각각 절연체로 절연되며, 상기 부스덕트 외함 내에서 적층 배치되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩형 부스덕트의 내부 부스바는 이격되어 배치되고, 상기 부스바 사이에 몰딩재가 충진되어 경화되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 접속장치 외함 내부를 몰딩하는 실리콘은 상기 부스덕트와 상기 접속키트의 접속 후 상기 접속부에 상기 접속장치 외함을 장착한 상태에서 주입 및 경화되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 시스템.
13. 부스덕트의 부스바가 상별로 접속되는 복수 개의 통전 플레이트; 및 상기 통전 플레이트를 상간 절연하기 위한 복수의 복수 개의 절연 플레이트;를 포함하는 접속키트;
    상기 접속키트를 수용하는 접속장치 외함; 및,
    상기 외함 내부에 액상 실리콘을 주입하여 경화되어 구성되는 접속장치 몰딩부;를 포함하는 몰딩형 부스덕트 접속장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 접속장치 몰딩부는 상기 부스덕트가 상기 접속키트에 접속된 후 액상 실리콘 주입을 위하여 일면이 개방되도록 상기 접속장치 외함을 장착한 상태에서 상기 접속장치의 외함의 개방된 일면을 통해 액상 실리콘을 주입 및 경화하여 구성되는 것을 특징으로 하는 몰딩형 부스덕트 접속장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 부스덕트는 복수 개의 부스바 및 복수 개의 부스바가 상간 절연된 상태로 수용되는 부스덕트 외함을 포함하고, 복수 개의 상기 부스바의 양단은 부스덕트 외함 외측으로 노출되어 접속부를 구성하고, 상기 부스덕트 외함 내부는 몰딩재로 몰딩되는 몰딩형 부스덕트인 것을 특징으로 하는 몰딩형 부스덕트 접속장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 부스덕트 내부를 몰딩하는 몰딩재는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 몰딩형 부스덕트 접속장치.

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