KR20240045697A

KR20240045697A - 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징

Info

Publication number: KR20240045697A
Application number: KR1020220125321A
Authority: KR
Inventors: 이규정; 지인희; 장병조; 정권진; 정석영
Original assignee: 부흥시스템(주)
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-04-08

Abstract

본 발명은 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정적인 전력수급을 위해 보호협조용으로 사용되는 개폐기/차단기를 고압선로와 접속하기 위한 용도로 사용되는 절연하우징의 내부에 저항성 전압측정기를 일체형으로 성형하여 내장시킨 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 절연하우징의 내부 도체에 인가되는 전력의 전압값을 정확하게 측정할 수 있으며, 절연하우징의 내부에 일체형으로 성형함으로써 절연하우징의 부피의 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징{INSULATED HOUSING WITH RVD}

본 발명은 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정적인 전력수급을 위해 보호협조용으로 사용되는 개폐기/차단기를 고압선로와 접속하기 위한 용도로 사용되는 절연하우징의 내부에 저항성 전압측정기를 일체형으로 성형하여 내장시킨 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징에 관한 것이다.

전력 공급설비에 사용되는 개폐기와 차단기에 부착되는 절연하우징이란 선로의 고압케이블을 삽입하여 전원측과 부하측을 접속하기 위해 사용되며, 고압 통전부(주회로 도체)를 절연물로 성형하여 전류의 누설을 방지하기 위한 구조물이다.

절연하우징의 내부를 통과하는 도체에는 고전압의 전류가 인가되는데, 이러한 전류의 전압검출이 필요하다. 전력공급시 변전소 또는 수변전설비에 개폐기와 차단기를 설치하여 이상 전압 발생과 같은 상황이 발생하면, 전원측과 부하측의 연결을 차단하여 이상 전압이 유기되는 것을 방지하고 설비를 보호해야 하는데, 이를 위해 전압검출장치가 구비되어야 한다.

절연하우징에 인가되는 전류의 전압 크기를 검출하기 위한 수단으로 전압측정기(Voltage Detector; VD)가 개폐기와 차단기에 부착되어 사용된다. 이는 계측을 위한 목적으로 계기에 필요한 저전압으로 변성하는 제품으로서, 기기의 선로전압이 계측되어 HOST로 전송되고 있으며 기기의 이상 전압의 발생 유무를 감지하기 위하여 사용된다.

개폐기/차단기의 절연하우징에 인가되는 전압을 측정하는 종래 방식의 VD는 용량성 전압측정기(Capacitive Voltage Detector; CVD)와 저항성 전압측정기(Resistive Voltage Detector; RVD)가 대표적이다.

도 1은 종래 가공 개폐기 절연 하우징을 예시한 정면도이며, 도 2는 종래 가공 개폐기 절연 하우징의 설치예를 보인 정단면도이다.

종래 방식의 VD는 절연하우징에 내장되어 사용하거나(CVD타입), 개폐기/차단기 내부에 별도의 절연 성형물로 제작된 단품 VD(RVD타입)를 주회로 도체와 연결하고, 이를 배선(전선)으로 기기외부에 부착된 기밀커넥터로 연결하여 외부계기로 케이블을 연결시키는 구조를 갖고 있었다.

이러한 종래 방식의 저항성 전압측정기는 전술한 바와 같이 단품 VD로 사용되는 것이 일반적이었다. 그런데 가공용의 경우 전원측과 부하측 6EA, 지중 4회로 기기에는 12EA의 VD를 내부에 설치하기 때문에 개폐기/차단기의 부피가 비대해지고, 배선 작업의 번거로움과 휴먼에러의 잠재성, 그리고 외부 기밀커넥터 설치로 인해 기밀요소가 추가되는 등의 단점이 존재했다.

또한 종래 방식의 용량성 전압측정기는 절연하우징에 내장된 상태에서 캐패시터의 분압을 이용하여 전압을 감지하는 구조를 가지고 있었다. 그런데 CVD가 내장된 절연하우징은 내부형상과 성형품질 등에 있어서 100% 일치시키는 것이 불가능하므로, 출력되는 전압값과 위상이 같은 절연하우징에도 차이가 있었으며, 이를 해결하기 위해 후단부에 별도의 전압조정보드를 사용하여 전압값을 교정하여 사용하여해야 하는 불편함이 있었다. 또한 RVD 방식 대비 원리 특성상, 전압 정밀도의 오차범위가 높은 문제가 있었다.

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전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 개폐기/차단기에 사용되는 절연하우징의 내부에 일체형으로 저항성 전압측정기를 성형하여 내장시킴으로써 정확한 전압값의 측정이 가능해지도록 하는 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 절연체의 형상과 성형품질에 영향을 받지 않도록 인입부 또는 인출부 도체에 저항을 직접 연결함으로써 전압값의 정밀도를 1% 이내로 제한하여 신뢰성을 보장할 수 있도록 하며, 용량성 전압측정기에 대비하여 검출 오차를 최소화할 수 있도록 하는 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 내부에 저항성 전압측정기를 일체형으로 성형하여 제작되는 절연하우징으로서, 절연 소재로 제작되며, 하단에는 센서보호부(106)가 연장 형성되며, 후면에는 연장부(108)가 연장 형성되는 몸체(102)와; 상기 몸체(102)의 내부에 설치되는 주회로도체(104)와; 상기 몸체(102)의 내부에 설치되며, 상기 주회로도체(104)와 전기적으로 연결되는 내부도체(110)와; 상기 몸체(102)의 내부에서 상기 내부도체(110)와 전기적으로 연결되도록 설치되며, 상기 내부도체(110)에 인가되는 전력의 전압값을 저항성 측정 방식으로 측정하는 저항성 전압측정기(118);를 포함하며, 상기 저항성 전압측정기(118)는 상기 몸체(102)의 내부에 인서트 사출 방식으로 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 한다.

일측 말단이 상기 저항성 전압측정기의 하단에 연결되며, 상기 센서보호부(106)의 내부에서 수평방향으로 연장되는 연결도체(120)와; 상기 연결도체(120)의 타측 말단에 연결되며, 상기 센서보호부(106)의 내부에서 상하방향으로 설치되는 분압저항(122)과; 상기 분압저항(122)의 타측 말단이 연결되며, 말단이 상기 몸체(102)의 외부로 노출되는 전압검출단자(114);를 추가로 포함한다.

원통형 구조물로서, 상기 내부도체(110)의 표면과 이격된 상태에서 둘레를 감싸도록 설치되는 내부쉴드(124);를 추가로 포함한다.

상기 내부도체(110)와 상기 저항성 전압측정기(118) 사이에 게재되며, 알루미늄 소재로 제작되는 연결인서트(116)를 추가로 포함한다.

본 발명에 따르면 절연하우징의 내부 도체에 인가되는 전력의 전압값을 정확하게 측정할 수 있으며, 절연하우징의 내부에 일체형으로 성형함으로써 절연하우징의 부피의 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 가공 개폐기 절연 하우징을 예시한 정면도.
도 2는 종래 가공 개폐기 절연 하우징의 설치예를 보인 정단면도.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절연하우징의 외부 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 절연하우징의 정면 구조를 나타낸 정면도.
도 6과 도 7은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 사시도.
도 8은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 정면도.
도 9는 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 측면도.
도 10은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 저면도.
도 11은 전압측정기와 주회로도체의 결합 구조를 나타낸 분해사시도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징"(이하, '절연하우징'이라 함)을 설명한다.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절연하우징의 외부 구조를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 절연하우징의 정면 구조를 나타낸 정면도, 도 6과 도 7은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 사시도, 도 8은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 정면도, 도 9는 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 측면도, 도 10은 절연하우징의 내부 구조를 나타낸 저면도, 도 11은 전압측정기와 주회로도체의 결합 구조를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명의 절연하우징(100)은 전력케이블 등 도체에 직접 전기적으로 연결하여 전압을 측정하도록 하는 RVD 방식으로 구현되므로, CVD 방식에 비해서 정확성을 높일 수 있다. 또한 사출성형 방식으로 제작되는 몸체의 내부에 일체형으로 내장되도록 함으로써 크기를 줄일 수 있으며, 제작 비용을 낮출 수 있다.

절연하우징(100)의 몸체(102)와 하단의 센서보호부(106), 후면의 연장부(108) 등은 모두 절연 소재로 제작되며, 내부에는 전력이 전달되는 도체가 설치된다.

몸체(102)의 하단에 형성되는 센서보호부(106)의 내부에는 저항성 전압측정기(118)와 분압저항(122)이 설치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 몸체(102)의 중앙에서 아래쪽으로 수직방향으로 센서보호부(106)가 연장 형성되는데, 몸체(102)의 가운데 부분과 센서보호부(106), 연장부(108) 등은 개폐기/차단기의 내부에 위치하며, 주회로도체(104)가 설치되는 부분은 외부에 위치한다. 이와 같은 구조를 통해 개폐기/차단기 내부에서 절연하우징(100)이 차지하는 부피를 최소화할 수 있게 된다.

몸체(102)의 전후방향으로 배치되는 주회로도체(104)는 몸체(102)의 내부에서 내부도체(110)와 연결된다. 일반적으로 케이블 형태인 주회로도체(104)와 내부도체(110)는 몸체(102)의 전후방향으로 설치되어 전원측과 부하측의 전력이 통과하는 통료 역할을 한다.

몸체(102)의 전면 방향에는 복수의 체결수단(112)이 설치되는데, 체결수단(112)에 의해 몸체(102)를 구성하는 부품이 서로 결합된다. 경우에 따라서는 몸체(102)와 센서보호부(106), 연장부(108), 전면부 커버(도면 미도시) 등이 일체로 성형될 수도 있는데, 이 경우에는 체결수단(112)이 생략될 수도 있을 것이다.

몸체(102)의 전면으로는 주회로도체(104)의 말단이 노출되고, 후면으로는 내부도체(110)의 말단이 노출된다. 또한 몸체(102)의 전면에는 전압검출단자(114)의 말단이 노출된다. 전압검출단자(114)에는 제어부(도면 미도시) 또는 외부 전압측정수단(도면 미도시)이 연결되며, 전압측정수단이 주회로도체에 인가되는 전력의 전압값을 계산한다.

몸체(102)의 후면에 형성되는 연장부(108)는 내부가 비어있는 원통형상으로 제작된다. 연장부(108)로 인해 절연하우징(100)이 개폐기/차단기의 내부에 삽입된 상태에서 표면 누설거리가 일정 정도 이상으로 확보된다. 이로 인해 드라이 에어 매질에서 대지와의 사이에 유기되는 전압이 제거된다.

주회로도체(104)와 저항성 전압측정기(118)의 연결부에서 유기되는 전압이 없도록 하기 위해 CAP 구조로 설계하였으며, 연결되는 도체는 최대한 간단한 구조가 되도록 함으로써 절연거리를 확보하였다.

몸체(102)의 내부에는 연결인서트(116)가 설치된다. 연결인서트(116)의 일측 말단은 내부도체(110)의 측면에 고정되며, 내부도체(110)와 전기적으로 연결된다. 연결인서트(116)의 타측 말단은 저항성 전압측정기(118)의 상단에 연결된다. 연결인서트(116)는 주로 알루미늄 소재로 제작된다. 연결인서트(116)는 전압유기를 방지하기 위해 사용되며, 내부도체(110)에 인가되는 전력의 크기를 저항성 전압측정기(118)가 측정할 수 있다.

저항성 전압측정기(118)는 내부도체(110)의 측면으로부터 몸체(102)의 하단방향으로 연장되는 센서보호부(106)의 내부에 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 통상적으로 저항성 전압측정기(118)에는 200~300㏁ 정도의 저항소자가 사용된다.

저항성 전압측정기(118)의 하단에는 연결도체(120)의 일측 말단이 설치되며, 수평방향으로 연장되는 연결도체(120)의 타측 말단은 분압저항(122)의 일측 말단에 연결된다.

분압저항(122)은 저항성 전압측정기(118)와 동일하게 센서보호부(106)의 내부에서 상하방향으로 설치된다. 분압저항(122)의 타측 말단은 전압검출단자(114)에 연결된다. 분압저항(122)은 연결도체(120)를 통해 인가된 전력을 2차측의 저전압 단자로 출력한다. 통상적으로는 4~6V 정도의 고정전압 상태로 출력되도록 함으로써 연결된 계기를 보호하고 사용자의 안전을 확보할 수 있다.

전체적으로는 내부도체(110)의 측면에서 아래쪽으로 ㄷ자 모양으로 저항성 전압측정기(118)와 연결도체(120), 분압저항(122)이 설치된다. 이러한 구조물들은 센서보호부(106)의 내부에 위치하도록 사출성형 방식으로 제작된다.

내부쉴드(124)는 일정한 길이를 갖는 원통형 구조물로 제작되며, 내부도체(110)의 표면과 이격된 상태에서 둘레를 감싸도록 설치된다. 내부쉴드(124)는 주회로도체(104)와 내부도체(110)의 표면을 감싸면서 전기장이 외부로 발산되는 것을 방지한다. 이를 위해 내부쉴드(124)에는 접지단자(도면 미도시)를 연결하는 것이 바람직하다.

한편, 내부도체(110)의 측면에는 결합홈(110-1)이 형성되는데, 원통형인 내부도체(110)의 측면을 평평하게 절개한 형상으로 만들어진다. 결합홈(110-1)의 가운데에는 체결구(110-2)가 형성된다. 또한 연결인서트(116)의 체결부(116-1)의 가운데에는 관통공이 형성되며, 관통공을 통해 볼트(116-2)가 삽입된다. 볼츠(116-2)의 말단은 체결구(110-2)에 나사결합되며, 이를 통해 내부도체(110)와 연결인서트(116)가 결합된다.

주회로도체(104)와 내부도체(110)가 연결된 상태에서 측면에 연결인서트(116)가 결합되고, 순차적으로 저항성 전압측정기(118)와 연결도체(120), 분압저항(122)이 연결된다. 이렇게 연결된 구조물이 금형에 삽입된 상태에서 인서트 사출이 이루어지면서 본 발명의 절연하우징(100)이 제작된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 절연하우징 102 : 몸체
104 : 주회로도체 106 : 센서보호부
108 : 연장부 110 : 내부도체
112 : 체결수단 114 : 전압검출단자
116 : 연결인서트 118 : 저항성 전압측정기
120 : 연결도체 122 : 분압저항
124 : 내부쉴드

Claims

내부에 저항성 전압측정기를 일체형으로 성형하여 제작되는 절연하우징으로서,
절연 소재로 제작되며, 하단에는 센서보호부(106)가 연장 형성되며, 후면에는 연장부(108)가 연장 형성되는 몸체(102)와;
상기 몸체(102)의 내부에 설치되는 주회로도체(104)와;
상기 몸체(102)의 내부에 설치되며, 상기 주회로도체(104)와 전기적으로 연결되는 내부도체(110)와;
상기 몸체(102)의 내부에서 상기 내부도체(110)와 전기적으로 연결되도록 설치되며, 상기 내부도체(110)에 인가되는 전력의 전압값을 저항성 측정 방식으로 측정하는 저항성 전압측정기(118);를 포함하며,
상기 저항성 전압측정기(118)는 상기 몸체(102)의 내부에 인서트 사출 방식으로 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는, 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징.
제1항에 있어서,
일측 말단이 상기 저항성 전압측정기의 하단에 연결되며, 상기 센서보호부(106)의 내부에서 수평방향으로 연장되는 연결도체(120)와;
상기 연결도체(120)의 타측 말단에 연결되며, 상기 센서보호부(106)의 내부에서 상하방향으로 설치되는 분압저항(122)과;
상기 분압저항(122)의 타측 말단이 연결되며, 말단이 상기 몸체(102)의 외부로 노출되는 전압검출단자(114);를 추가로 포함하는, 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징.
제2항에 있어서,
원통형 구조물로서, 상기 내부도체(110)의 표면과 이격된 상태에서 둘레를 감싸도록 설치되는 내부쉴드(124);를 추가로 포함하는, 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징.
제1항에 있어서,
상기 내부도체(110)와 상기 저항성 전압측정기(118) 사이에 게재되며, 알루미늄 소재로 제작되는 연결인서트(116)를 추가로 포함하는, 저항성 전압측정기가 내장된 절연하우징.