KR20230111309A - 부스덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 부스덕트로 MV급 대용량 전력 전송이 가능하면서도 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족하도록 외함 내부에서의 부스바 배치를 최적화하고 빈공간은 몰딩부로 구성한 몰딩형 부스덕트에 관한 것이다.

Description

부스덕트{BUSDUCT}

본 발명은 몰딩형 부스덕트에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 하나의 부스덕트로 MV급 대용량 전력 전송이 가능하면서도 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족하도록 외함 내부에서의 부스바 배치를 최적화하고 빈공간은 몰딩부로 구성한 몰딩형 부스덕트에 관한 것이다.

부스덕트는 전력 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(bus bar)를 구비하고 있으며 대용량의 전류를 통전하기 위한 전력공급 수단을 의미한다.

대형 건물 내부 또는 대규모 공장 등의 전력 라인 포설시 공간 점유가 최소화되고, 전력 케이블보다 분기 접속 등이 용이하며, 전력배선 상에 이상이나 사고 발생 시 그 처리가 용이하여 신속하게 복구할 수 있다는 장점으로 인해 부스덕트의 적용이 증가하는 추세이다.

부스덕트 내부에 구비된 부스바는 통상적으로 큰 전류가 흐르기 때문에 외부와 격리된 상태로 구비되며, 이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조된 후 설치하고자 하는 시설 및 배전 설계에 맞추어 연결 시공된다.

최근에 안전에 대한 요구가 증가하면서 배전 설계에 대한 안전 기준이 강화되고, 플랜트와 같이 화재나 폭발의 위험이 있거나 습한 기후, 선박, 지하 공동구 등 가혹한 환경에서도 안정적인 전력공급을 수행할 수 있는 배전 설비의 필요성이 증대됨에 따라 나도체 형태의 부스바를 덕트 내에 수용하거나 얇은 피복 방식의 절연층이 부가된 부스바를 적용하는 통상적인 부스덕트만으로 그러한 요구 조건을 만족하기가 어려운 경우가 많다.

이에 대한 대안으로서 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 있는 몰딩형 부스덕트의 사용이 늘고 있다.

종래 소개된 몰딩형 부스덕트의 경우 도체를 에폭시로 완전히 몰딩한 제품으로 IP68 성능이 보장되어 화학 단지, 침수 위험 지역, 옥내외 연결 구간, 결로 발생 예상 구역 등 열악한 환경에도 안전한 품질을 확보할 수 있었다.

1kV 이상의 전압을 공급하기 위한 MV(Medium Voltage)급 부스덕트를 구성하는 경우 각각의 상별 부스바를 복수 개의 도체로 구성해야 하는 경우가 많으나 그러한 경우 부스덕트의 발열이 증가하여 IEC 또는 UL 규격에서 요구하는 부스덕트 외함의 온도 기준을 만족하지 못할 수 있다.

부스덕트의 발열을 감소시키기 위해서는 충분한 크기의 외함 내부에 여유롭게 부스바를 배치하고 빈공간을 몰딩재로 몰딩하여 몰딩형 부스덕트를 구성하는 방법이 고려될 수 있으나, 부스덕트의 무게, 부피 및 비용 모두가 증가될 수 있으므로 발열을 최소화할 수 있도록 외함 내부에서 부스바의 배치를 최적화할 필요성이 있다.

본 발명은 하나의 부스덕트로 MV급 대용량 전력 전송이 가능하면서도 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족하도록 외함 내부에서의 부스바 배치를 최적화하고 빈공간은 몰딩부로 구성한 몰딩형 부스덕트를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상호 이격되어 배치되는 복수 개의 상별 부스바; 상기 부스바를 수용하는 외함; 상기 외함 내부의 빈공간에 충진되는 몰딩부;를 포함하여 구비되는 복수 개의 부스덕트;를 포함하고, 상기 외함은 부스바와 평행하게 상기 몰딩부를 감싸는 한 쌍의 측판부재 및 상기 측판부재의 상부와 하부를 부스바와 수직한 방향으로 커버하도록 장착되는 한 쌍의 커버부재;를 포함하며, 상기 외함을 구성하는 커버부재의 내주면과 상기 부스바의 단부의 최단거리가 상기 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리보다 큰 것을 특징으로 하는 부스덕트를 제공할 수 있다.

이 경우, 복수 개의 상기 상별 부스바는 각각 복수 개의 평행하게 이격된 도체로 구성되고, 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리가 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면 사이의 최단거리보다 클 수 있다.

또한, 상기 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리가 상기 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리보다 클 수 있다.

그리고, 각각의 상기 부스덕트의 부스바는 R상, S상 및 T상 3개 또는 R상, S상, T상 및 N상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 몰딩부는 상기 외함 내부에 상기 부스바를 배치한 후 에폭시 수지를 충진 및 경화시켜 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 부스덕트에 의하면, 하나의 부스덕트로 MV급 대용량 전력 전송이 가능하면서도 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족하도록 외함 내부에서의 부스바 배치를 최적화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부스덕트에 의하면, 각각의 부스덕트를 구성하는 부스바 사이에 몰딩부를 구성하여 충분한 방수 및 방진 성능을 제공할 수 있다.

도 1은 몰딩형 부스덕트의 단면도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 부스덕트를 구성하는 부스바의 위치에 따른 외함의 온도 시험 그래프를 도시한다.
도 4는 부스덕트의 각각의 부스바가 2개의 도체로 구성되고, 양 최외부 도체의 위치를 고정한 상태에서, 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면 사이의 최단거리를 c와 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리를 d를 변경(c는 증가시키고 그에 대응하여 d는 감소)하는 시험예를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 시험에서의 외함의 온도 변화 그래프를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 몰딩형 부스덕트의 하나의 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 몰딩형 부스덕트(100)의 단면도를 도시한다. 상기 몰딩형 부스덕트(100) 내부에는 전력을 공급할 수 있는 부스바(120)가 복수 개 구비되는데, 상기 부스바(120)는 구리나 알루미늄 등의 도체(121)로 이루어질 수 있다. 상기 부스바(120)의 도체(121)가 구리인 경우에는 도전율 99% 이상의 재질을 사용하고, 알루미늄인 경우에는 도전율 61% 이상을 사용한다.

또한, 1kV 이상의 전압을 공급하기 위한 MV급 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 각각의 상별 부스바(120)는 각각 하나 이상의 도체(121)로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 부스바(120)는 각각 2개의 도체(121)로 구성된 예가 도시되나 그 개수는 증감될 수 있다.

각각의 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 부스바(120)의 개수는 도 1에 도시된 바와 같이 3개로 R상, S상, T상으로 구성달 수 있고, 도시되지 않았으나 4개로 R상, S상, T상, N상으로 구성되거나, 더 나아가 5개로 R상, S상, T상, N상, N상으로 구성될 수 있으며, 각각의 부스바(120)는 별도의 절연피복 없이 상호 이격되어 설치되며, 부스바(120) 사이의 빈공간에 몰딩재가 충진되어 경화되어 구성되는 몰딩부(130)를 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 부스덕트 시스템은 1kV 내지 17kV, 더 바람직하게는 1kV 내지 12kV의 MV(medium voltage)급 전력 전송을 위해 구성될 수 있다.

전압 크기가 1kV 이하인 LV(Low Voltage)급인 경우 절연체로 피복 또는 코팅된 상별 단일 부스바(120)를 샌드위치 타입으로 적층 배치함으로써 전체 몰딩형 몰딩형 부스덕트(100)의 크기를 상대적으로 작고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

그러나 MV급 몰딩형 부스덕트(100)의 경우, 상별 부스바(120)를 단일 도체(121)로 구성하는 경우 표피효과 등의 이유로 부스바(120)의 도체(121)의 크기를 키워야 하므로 각각의 상별 부스바(120)를 복수 개의 도체(121)로 구성하는 것이 더 바람직하다. 그러나, 상별 부스바(120)를 구성하는 각각의 도체(121)를 절연체 등으로 피복하여 적층하여 부스바(120)를 구성하는 경우 도체(121)간 절연이 어렵고 단락 위험이 높아, 부스바(120)를 구성하는 도체(121)를 상호 이격시켜 도체(121) 사이의 공간을 몰딩재로 충진 및 경화한 몰딩부(130)를 구성하는 몰딩형 몰딩형 부스덕트(100)를 구성할 수 있다. 상기 몰딩부(130)에 대한 설명은 뒤로 미룬다.

또한, 하나의 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 이격 거리 등은 후술하는 바와 같이 발열에 있어서도 변수가 되므로 최적 이격거리에 대한 논의는 뒤로 미룬다.

물론, 부스바(120)를 구성하는 복수의 도체(121)를 상호 이격시키는 몰딩형 부스덕트(100)의 경우에도 각각의 부스바(120)를 구성하는 도체(121)를 절연체로 피복한 후 이격시키고 그 사이 공간을 몰딩부(130)로 구성할 수도 있다.

이 경우 상기 절연체는 통상의 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 내열 성능도 강화될 수 있다. 또한, 상기 절연체로는 일반 절연 수지와 에폭시 외에도 예를 들어 PET(Polyethylene terephthalate), 마이카 테이프 등이 적용될 수 있다.

이와 같은 몰딩형 부스덕트(100)는 구성된 3m 내지 3.5m 길이의 단위 유닛(unit)으로 제조한 후 접속장치(200)를 통해 연결되어 전력 전송 선로를 구성할 수 있다.

상기 부스바(120) 및 몰딩부(130) 외측에는 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)이 구비될 수 있다. 상기 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)은 내측에 일정 공간을 형성하도록 네 개의 부재(111, 113)를 결합하여 구성할 수 있으나, 패널의 구조에 따라 그 개수는 증감될 수 있다.

구체적으로 상기 외함(110)을 구성하는 부재는 부스바(120)와 평행하게 상기 몰딩부(130)를 감싸는 한 쌍의 측판부재(111) 및 상기 측판부재(111)의 상부와 하부을 부스바(120)와 수직한 방향으로 커버하도록 한 쌍의 커버부재(113);를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 상기 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)을 구성하는 측판부재(111) 또는 커버부재(113)의 결합은 볼트, 너트 및 와셔를 적용하거나, 리벳이나 용접 등 다양한 체결방법이 적용될 수 있다.

상기 몰딩부(130)는 상기 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)을 조립하고, 상기 부스바(120)를 길이 방향 양단의 접속부가 외함(110) 외부로 노출된 상태에서 몰딩형 부스덕트(100) 외함(110) 내부로 절연성 몰딩재를 충진하고 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 몰딩형 부스덕트(100) 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 몰딩형 부스덕트(100)의 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 몰딩형 부스덕트(100) 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.이와 같이 구성된 몰딩형 부스덕트(100)는 MV급 대용량 전력 전송이 가능하면서도 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족시켜야 한다.

도 1에 도시된 몰딩형 부스덕트(100)는 3개의 부스바(120)가 각각 2개의 도체(121)로 구성된 예를 도시하며, 설명의 편의를 위하여 각각의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 간격이 서로 다르게 구성된 상태를 도시하나, 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 간격은 동일하게 구성될 수 있다.

IEC 또는 UL 규격 온도 기준 중 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)의 온도는 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 위치에 따라 달라질 수 있다.

즉, 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 위치에 따라 외함(110)과 도체(121) 사이의 거리가 결정되고, 외함(110)과 도체(121) 사이의 거리에 따라 그 사이에 개재되는 몰딩부(130)의 두께가 결정될 수 있다.

따라서, IEC 또는 UL 규격 온도 기준 중 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)의 온도는 전력 전송시 발열원인 도체(121)와 외함(110)까지의 거리에 의하여 변화될 수 있고, 그 거리도 도체(121)의 측면과의 마주보는 거리인지 또는 도체(121)의 폭방향 단부에서의 외함(110)까지의 거리인지 여부에 따라서도 달라지고, 각각의 상별 부스바(120)가 복수의 도체(121)로 구성되는 경우 단일 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 간격 또는 인접한 다른 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 간격도 외함(110)의 온도 차이의 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 몰딩형 부스덕트(100)는 이러한 외함(110)과 도체(121) 사이의 간격 또는 도체(121) 간의 간격이 외함(110)의 온도에 미치는 영향을 고려하여 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 외함(110)과 도체(121)의 배치 조건 또는 크기 조건에 대하여 검토하였다.

도 1에 도시된 부스덕트에서 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 측면의 최단거리를 a로 정의하고, 상기 외함(110)을 구성하는 상부 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 단부(폭방향 단부)의 최단거리를 b로 정의하며, 하나의 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리를 c로 정의하고, 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리를 d로 정의한다.

이와 같이 도체(121)와 외함(110) 또는 도체(121) 사이의 거리와 관련된 4개의 변수에 의하여 그 사이의 몰딩부(130)의 두께 등이 결정될 수 있고, 그에 따라 외함(110)의 온도가 결정될 수 있다.

따라서, 몰딩형 부스덕트(100)의 단면적 또는 외함(110) 내부의 공간의 제약이 있는 경우, 상기 거리 a 내지 거리 d를 조절하여 몰딩형 부스덕트(100)의 크기를 최소화하며, 상간 절연이나 IEC 또는 UL 규격 온도 기준을 만족하는 몰딩형 부스덕트(100)를 구성할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 부스바(120)의 위치에 따른 외함(110)의 온도 시험 그래프를 도시한다.

구체적으로 도 2는 다른 조건(거리 b, 거리 c, 거리 d)을 동일하게 하고 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리 a를 3가지 단계로 증가시키며 동일한 전력을 공급하여 외함(110) 표면의 온도(case 1, case 2, case 3)를 측정하였다. 여기서, case 1에서 case 3으로 갈수록 최단거리 a는 증가되는 시험예이다.

그리고, 도 3은 다른 조건(거리 a, 거리 c, 거리 d)을 동일하게 하고 상기 외함(110)을 구성하는 상부 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 단부(폭방향 단부)의 최단거리를 b를 3가지로 증가시키며 동일한 전력을 공급하여 외함(110) 표면의 온도(case 4, case 5, case 6)를 측정하였다. 마찬가지로 여기서, case 4에서 case 6으로 갈수록 최단거리 b는 증가되는 시험예이다.

2종의 온도시험을 통해 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리 a가 증가함에 따라 case 1, case 2, case 3는 외함(110)의 온도 감소가 발생하지만 예상과 달리 그 감소폭이 크지 않음을 확인할 수 있었으며, 오히려 상기 외함(110)을 구성하는 상부 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 단부(폭방향 단부)의 최단거리 b가 증가함에 따라 외함(110)의 온도의 감소폭은 컸음을 확인할 수 있다.

이와 같은 결과는 발열 도체(121)의 측면은 가장 많은 열이 발생되는 영역이므로 외함(110)과의 거리가 변경되어도 열의 전도 방향으로는 열의 전도량이 커 마주보는 외함(110)의 내주면과 온도가 크게 영향을 받지 않음을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

오히려 외함(110)의 온도는 상기 외함(110)을 구성하는 상부 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 단부(폭방향 단부)의 최단거리 b가 증가함에 따라 크게 감소하므로, 외함(110) 내부 단면적 또는 외함(110)의 크기가 일정하게 제한된 경우 상기 외함(110)을 구성하는 상부 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120) 또는 도체의 단부(폭방향 단부)의 최단거리 b를 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 또는 그 도체 측면의 최단거리 a보다 크거나 같게 구성하는 것이 외함(110)의 온도를 낮추는데 유리함을 확인하였으며, 이는 아래의 제1식으로 정리될 수 있다.

- 제1식 -

외함을 구성하는 상부 커버부재 또는 하부 커버부재의 내주면과 부스바의 단부의 최단거리 b ≥ 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리 a

본 발명의 몰딩형 부스덕트(100)의 각 상의 부스바(120)는 단일 도체로 이루어질 수 있으나, 더 바람직하게는, 도 4의 실시예와 같이 각 상의 부스바(120)는 2개 이상의 도체(121)로 구성될 수 있다.

도 4는 몰딩형 부스덕트(100)의 3상의 부스바(120a, 120b, 120c)가 각각 2개의 도체(121)로 구성되고, 양 최외부 도체(121a, 123c)의 위치를 고정한 상태에서, 하나의 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리인 c와 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리인 d를 변경, 즉 c는 증가시키고 그에 대응하여 d는 감소하는 시험예를 도시하며, 도 5는 도 4에 도시된 시험에서의 외함(110)의 온도 변화 그래프를 도시한다.

구체적으로, 도 4에 도시된 case 7, case 8, case 9는 3상 부스바(120)를 구성하는 몰딩형 부스덕트(100)의 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 최외부 도체(121a, 123c) 사이의 간격은 일정하게 유지한 상태에서 각각의 상을 구성하는 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리 c를 순차적으로 늘림(c < c' < c'')과 동시에 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리를 d를 감소(d > d' > d'')시키며, 외함(110)의 온도를 측정하였다.

도 5에 도시된 시험결과를 통해, 제한된 공간 내에서 상별 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 간격은 늘리고 인접한 부스바(120)를 구성하는 마주보는 도체(121)의 최단거리는 줄이도록 외함(110) 내부 공간을 설계하면 외함(110)의 온도가 의미있게 감소함을 확인할 수 있다.

특히, 도 4에 도시된 case 7의 상별 부스바(120)를 구성하는 도체(121)는 거의 밀착된 상태이며 그때는 외함(110)의 온도가 가장 높았고, case 9의 상별 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 간격과 인접한 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 최단거리가 거의 유사한 크기로 구성하는 경우 외함(110)의 온도가 가장 낮았다.

결국, 도 5에 도시된 결과에 의하면, 상간 절연 및 단락 위험을 최소화하기 위하여 각각 복수 개의 도체(121)로 구성된 부스바(120)를 배치함에 있어서, 상별 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리 c를 최대로 하되 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리 d보다는 작게 몰딩형 부스덕트(100)를 구성하는 도체(121)를 배치하는 것이 상간 절연과 외함(110)의 온도 조건 모두를 충족할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 조건은 외함(110)의 온도를 낮추기 위해서는 단일 상을 구성하는 부스바(120)의 도체(121)를 최대한 이격시켜야 하지만, 상간 절연을 위하여 인접한 부스바(120)의 마주보는 도체(121) 사이의 간격이 그 상한이 될 수 있음을 의미한다 볼 수 있다.

즉, 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리 c는 최대로 하되, 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리 d 이하가 되도록 하는 것이 발열 감소와 상간 절연의 측면에서 바람직함을 알 수 있다.

이와 같은 결과는 아래의 제2식으로 정리될 수 있다.

- 제2식 -

인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리 d ≥ 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리 c

도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 시험 결과를 종합하면 본 발명의 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110)을 구성하는 상부 커버부재(113) 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 폭방향 단부의 최단거리 b가 상기 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 마주보는 최외곽 부스바(120) 도체의 측면의 최단거리 a보다 크거나 같은 것이 바람직하고, 또한, 복수 개의 상기 상별 부스바(120)는 각각 복수 개의 평행하게 이격된 도체(121)로 구성되고, 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리 d가 하나의 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리 c보다는 크거나 같은 것이 상간 절연을 유지함과 동시에 외함(110) 온도를 최소화할 수 있다는 결론에 도달하였다.

상기 외함(110)과 최외부 도체(121) 사이의 간격 a와 인접한 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 최단 거리 d가 증가함에 따라 외함(110)의 온도를 낮출 수 있음은 이미 검토한 바와 같다.

그리고 더 나아가 제한된 크기의 외함(110) 내부에서 외함(110)의 측면부재(111)과 도체(121)의 측면 사이의 최단거리 a의 영향이 인접한 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 최단거리 d보다 외함(110)의 온도에 더 큰 영향을 미치는 것이 반복적인 실험을 통해 확인되었다. 즉, 외함의 온도를 낮추는데 있어서 외함(110) 내부에서 외함(110)의 측면부재(111)과 도체(121)의 측면 사이의 최단거리 a가 인접한 상의 부스바(120)를 구성하는 도체(121) 사이의 최단거리 d보다 크거나 같게 구성하는 것이 바람직함을 확인하였다.

즉, 상별 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 최단거리를 최대로 증가시켜야 외함(110)의 발열을 낮출 수 있지만, 외함(110)의 온도는 상별 부스바(120)를 구성하는 도체(121)의 최단거리보다 외함(110)과 최외부 도체(121) 사이의 거리에 더 영향을 받는 것이며, 상기 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리가 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리보다는 크거나 적어도 같아야 한다는 결론에 도달하였다.

따라서, 이와 같은 관계는 아래의 제3식으로 정리될 수 있다.

- 제3식 -

외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리 a ≥ 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리 d

도 6은 본 발명에 따른 몰딩형 부스덕트(100)의 하나의 예를 도시한다. 도 6에 도시된 실시예는 위 제1식 내지 제3식에 도출된 결론을 반영하여 몰딩형 부스덕트(100)의 외함(110) 내에 부스바(120)를 배치하였다.

본 발명에 따른 몰딩형 부스덕트(100)는 외함(110)을 구성하는 상부 커버부재(113) 또는 하부 커버부재(113)의 내주면과 상기 부스바(120)의 단부의 최단거리가 상기 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리보다 크게 구성되고, 복수 개의 상기 상별 부스바(120)는 각각 복수 개의 평행하게 이격된 도체(121)로 구성되는 경우, 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리가 하나의 부스바(120)를 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면 사이의 최단거리보다 커야 하며, 상기 외함(110)을 구성하는 상기 측판부재(111) 내주면과 최외곽 부스바(120) 측면의 최단거리가 인접한 서로 다른 상의 부스바(120)를 각각 구성하는 한 쌍의 도체(121)의 마주보는 측면의 최단거리보다 큰 경우, 제한된 크기의 외함(110) 내에서 부스바(120) 발열에 따른 외함(110)의 온도 증가를 최소화하며, 상간 절연도 만족할 수 있음을 확인할 있다.

도 6에 도시된 실시예는 위와 같은 부스바의 도체와 외함 사이의 거리 등이 반영된 설계이다.

이와 같은 결론은 복수 상의 전력 전송을 위한 몰딩형 부스덕트(100)의 부스바(120)가 각각의 부스바(120)를 구성하는 도체(121)가 복수의 도체(121)로 구성된 경우 외함(110)의 온도를 최소화하기 위하여 아래의 제4식으로 정리될 수 있다.

- 제4식 -

외함을 구성하는 상부 커버부재 또는 하부 커버부재의 내주면과 상기 부스바의 단부의 최단거리 B ≥ 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리 A ≥ 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리 D ≥ 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면 사이의 최단거리 C

따라서, 부스덕트에 요구되는 전력 용량에 따라 도체의 개수과 면적, 그리고 외함의 내부 단면적 등이 결정된 경우라면, 위 4식을 기초로 외함의 폭과 높이 그리고 외함 내부에서의 도체의 형상 및 배치 등이 결정될 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.

100 : 부스덕트
110 : 외함
120 : 부스바

Claims (5)

1. 상호 이격되어 배치되는 복수 개의 상별 부스바;
   상기 부스바를 수용하는 외함;
   상기 외함 내부의 빈공간에 충진되는 몰딩부;를 포함하여 구비되는 복수 개의 부스덕트;를 포함하고,
   상기 외함은 부스바와 평행하게 상기 몰딩부를 감싸는 한 쌍의 측판부재 및 상기 측판부재의 상부와 하부를 부스바와 수직한 방향으로 커버하도록 장착되는 한 쌍의 커버부재;를 포함하며, 상기 외함을 구성하는 커버부재의 내주면과 상기 부스바의 단부의 최단거리가 상기 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리보다 큰 것을 특징으로 하는 부스덕트.
2. 제1항에 있어서,
   복수 개의 상기 상별 부스바는 각각 복수 개의 평행하게 이격된 도체로 구성되고,
   인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리가 하나의 부스바를 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면 사이의 최단거리보다 큰 것을 특징으로 하는 부스덕트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 외함을 구성하는 상기 측판부재 내주면과 최외곽 부스바 측면의 최단거리가 상기 인접한 서로 다른 상의 부스바를 각각 구성하는 한 쌍의 도체의 마주보는 측면의 최단거리보다 큰 것을 특징으로 하는 부스덕트.
4. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 부스덕트의 부스바는 R상, S상 및 T상 3개 또는 R상, S상, T상 및 N상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 부스덕트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 몰딩부는 상기 외함 내부에 상기 부스바를 배치한 후 에폭시 수지를 충진 및 경화시켜 구성하는 것을 특징으로 하는 부스덕트.