KR900001481B1 - 가스절연 전기기기 및 그 조립방법 - Google Patents

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Description

가스절연 전기기기 및 그 조립방법

제1도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 가스절연 전기기기의 단면도.

제2도는 제1도의 실시예의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도, 제4도 및 제5도는 본원 발명의 원리를 나타내는 도면.

제6도 및 제7도는 본원 발명의 제2실시예를 나타내는 도면.

제8도는 본원 발명의 제3실시예를 나타내는 부분 단면도.

제9도는 본원 발명의 제4실시예를 나타내는 부분 단면도.

제10도는 본원 발명의 제4실시예의 효과를 나타내는 그래프.

제11도는 일렉트릿의 표면전위와 일렉트릿 인력에 의한 도전성입자의 흡착성의 관계를 나타내는 그래프.

제12도는 본원 발명의 제5실시에를 나타내는 도면.

제13도는 본원 발명의 제6실시예를 나타내는 도면.

제14도는 본원 발명에 의한 가스절연 전기기기의 조립방법의 실시예를 나타내는 단면도.

본원 발명은 일반적으로 가스절연 전기기기 및 그 조립방버에 관한 것이며, 특히 도전성(導電性) 이물입자(異物粒子)가 혼입된 상태에서도 기기의 절연내력저하를 경감

종래의 가스절연 전기기기는 SF₆가스와 같은 네가티브(negative)성 가스를 밀봉한 금속성 관체(管體)내에 통전도체와 같은 고전위 구조체를 배치한 구성으로서 사용되고 있다. 이 기기내에 만에 하나라도 도전성 이물입자가 혼입되어 관체 적부에 낙하체류하는 경우에는, 그들 도전성 이물입자는 과전전계(課電電界)에 의존한 정전기력(靜電氣力)을 받아 금속성 관체면에서 부상(浮上)하여 기기내를 부유하는 것이 유인(유인誘因)이되어, 가스공간 및 절연지지체 연면(沿面)의 절연내력을 극단적으로 저하시키는 상황이 있다. 본원 전기기기의 신뢰할 수있는 절연특성을 확보하기 위해 상기 도전성 이물입자의 부상작용을 억제할 수 있는 절연구성의 전기기기를 구성하는 것이 바람직하다.

이 문제를 해결하기 위해서, 종래 기술의 한 수단으로서는 이물입자가 낙하체류하는 영역의 관체 저부에 저전계부전극을 배설하여, 이물입자를 이 저전계부전극내에 전계적으로 포착하는 여러가지 종류위 장치가 고려되어 왔으나, 기기의 경사배치라든가 기계적 진동이 가해진 특수조건에서는 저전계로부터 이물이 이동하고, 재차 고전계부분에 노출되어 문제를 야기하는 수가 있을 수 있다.

이 이물입자 포착장치의 결점에 대처하기 위한 수단으로서, 일본국 특개소 제 80-136811호 공보에 제안된것이 있으며, 금속성관체의 내주면(內周面)에 강유전성(强誘電性)의 절연층을 형성하고, 이물입자에 작용하는 정전기부상력에 항거할 수 있는 강한 정전기흡인력을 이물입자와 관체면 사이에 부여하여, 이물입자의 부상작용을 저지하도록 한 것이 있다. 이 경우의 정전기흡인력은 절연층의 유전율에 의존하고, 고유전율화에 의해서 그 흡인력을 증대시킬 수 있는 것이다. 이 구성에서는 고유전율화 절연층의₃

본원 발명의 목적은 제조코스트가 적고, 본원 전기기기에 혼입된 도전성 이물입자의 부상작용을 억제하는 수단으로서 상술한 것과는 다른 특수한 절연층으로 이루어진 가스절연 전기기기를 제공하는데 있다.

본원 발명의 다른 목적은 운전전에 도전성 이물입자를 효과적으로 제거함으로써 절연신뢰성을 향상시킨 가스절연 전기기기의 조립방법을 제공하는데 있다.

본원 발명에 의하면, 내부에 영구적인 전하를 유지하여, 그 표면에 전하를 대전(帶電)하는, 절연성부재, 이른바 일렉트릿(electret)화된 부재에 의해 절연층을 형성한 가스절연 전기기기 및 그 조립방법을 제공한다.

다음에, 본 원 발명에 의한 가스절연 전기기기의 실시예에 대하여 첨부 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도, 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 절연지지체(2)에 의해 절연지지된 고압도체(4)를 배치하고, SF₆과 같은 절연가스를 봉입한 금속성 관체(1)의 내주면에 점착성의 시트형 고분자부재를 밀착한 절연층(6)을 형성한 구성으로 하고, 또한 이 절연층(6)을 형성하는 고분자부재에는 직류전계를 가하여 분극처리(分極處理) 및 이온 등의 과전입자(課電粒子)를 주입 처리하고, 내부에 반영구적으로 유지할 수 있는 전하를 부여하여 이 절연층(6)을 일렉트릿화 한것을 특징으로하고 있다. 이와 같은 일렉트릿화 하는 방법＂＂＂＂＂＂

이 구성에 있어서, 이 절연층(6)위에 낙하체류하는 도전성 이물입자(5),(5'),(5＂)등에서 절연층(6)에 형성되는 표면전하로부터 쿨롬(coulomb)럭이나 유기력(誘起力)등이 강한 정전기력을 받아 절연층(6)의 표면에 흡착하는 작용을 하기 때문에 과전(課電)되어도 이물입자의 부상작용은 저지되는 기능이 얻어진다. 이경우, 상기 정전기흡착력 Fb와 이물입자의 중력 Fm, 이물입자에 작용하는 정전기부상력 Fa Q·Es, Q:공급전하량, Es:관체 1내면의 과전전계에는

의 관계가 충족되는 절연층(6)을 형성하는 것을 조건으로 한다.

제3도에 있어서 관체(1)내면에 형성한 이 절연층(6)위의 이물입자(5)에는 다음 식으로 표현되는 정전기흡착력 Fb이 작용한다.

여기서, ε₁은 진공의 유전율, ε₂는 이 절연층의 유전율, σ는 절연층의 표면전하밀도, Q는 이물입자의 전하이다.

즉, Fb는 이 절연층의 내부유지전하에 의해 형성되는 표면전하밀도 σ에 의존하므로, σ량을 증대함으로써(1)식을 Fb를 얻을 수 있다. 또, 절연층의 내부유지전하량은 일렉트릿 처리시의 이온 등의 주입량, 이른바 직류전계의 크기에 의해서 용이하게 증대할 수 있다. 또한, 내부유지전하의 형성 효율은 절연층 형성부재내의 분자에 부착되는 쌍극자의 분극배향특성에도 의존하므로 절연층(6)의 형성부재로서는 일렉트릿화에 적합한 예를 들면 폴리플루오르화 비닐리덴, 폴리프로필렌 등과 같은 고분자재료를 사용함으로써 상술한 기능이 효율적으로 발휘된다.

본원 발명의 효과를 더욱 높이기 위해서는 전기절연저항이 높고, 흡수율(吸水率)이 낮은 유기 또는 무기의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 고분자부재는 시트재로 된 것이 취급이 용이하고, 또한 기기내에의 부착수단을 간이화 할 수 있으며, 경제화를 도모하는데 유리하다.

이 절연층을 형성하는 일렉트릿화 부재의 분극배향은 분극처리시의 직류전압의 선택에 의해 용이하게 반전가능하게 되는 것이며, 이 절연층의 표면전하는 이물입자의 대전특성에 따라 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같은 극성으로서 사용된다. 제4도 또는 제5도는 절연층의 표면전체영역에 플러스 또는 마이너스의 단극성전극을 부여한 경우이다. 이물입자선단으로부터의 부분 방전 등에 의해 이물입자의 극성이 변화하는 경우에는 제6도 및 제7도의 제2실시예와 같이 절연층은 인접영역의 표면전하의 극성이 서로 반대로 되도록 플러스, 마이너스의 전하를 혼재시켜서 복수의 영역(6)으로하여, 어떤 전

상술한 바와 같이, 표면전하극성을 선택함으로써 무대전 및 플러스 또는 마이너스로 대전한 모든 이물입자(5),(5')를 이 절연층(6)위에 포착할 수 있다.

제8도는 이 절연층을 형성하기 위한 제3실시예를 나타내는 것이며, 미리 일렉트릿화 부재(6)를 부착한 금속성 절연층 형성판(7)을 관체(1)의 내주면에 따라 배설한 절연층을 형성한 것이며, 이 실시예에서는 기기 외부의 전용장치에서 이 절연층을 일렉트릿화 처리할 수 있으므로, 처리공정이 현저히 간이화되는 동시에, 처리정밀도의 향상 나아가서는 기기에의 부착구조의 간이화를 도모할 수 있는 등 이점을 얻을 수 있다.

또한, 이 절연층 형성판(7)으로서 그물형부재 또는 복수개의 펀치구멍을 가진 부재를 사용하여, 일렉트릿화 부재(6)와 상기 절연층 형성판(7)과의 접촉면적을 작게하고, 또한 상기 절연층 형성판(7)과 관체(1)의 내면사이에 관내 봉입가스를 통기시킨 구성으로 해도 된다. 이 제3실시예에서는 일렉트릿화 부재(6)와 절연층 형성판(7)사이에 형성되기 쉬운 보이드를 해소할 수 있으므로, 보이드 내의 부분 방전에 따른 이 절연층 표면전하의 극성배분의 교란을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 제2 또는 제3실시예에 의한 절연층은 이물입자가 낙하체류하기 쉬운 부위에 부분적으로 형성하는 것만으로도 본원 발명의 효과는 달성할 수 있다.

제9도에 있어서, 일렉트릿화 부재를 형성하는 절연층(6)은 저전계부의 전계완화용 실드(8)의, 내면상에 형성된다. 상기 금속성 관체(1)의 내면상에 존재하는 도전성 이물입자가 전동 등에 의해 실드(8)의 내면에 접근할 때, 상기 입자는 실드(8)로 끌어당겨지므로, 이물입자는 실드(8)에서 나오지 못한다. 그러므로, 이물입자는 관체의 단부에 지지된 절연지지체(3)에 부착되지 않으며, 본원 기기의 절연성이 낮아지는 것을 방지할 수

일반적으로 문제가 야기되는 일렉트릿화에 의해 유지되는 전하의 감쇠는 절연층(6)에 구성에 의해 회피할 수 있으며, 즉 상기 일렉트릿화 부재는 본원 발명의 제4실시예에 도시된 방법으로 저전계부의 실드(8)의 내면상에 배설되어 있다. 제10도와 같이, 특히 저전압측에 배설된 절연층에 의해 유지된 전하의 감쇠(a)는 고전압측에 배설된 절연층에 의해 유지된 전하의 감쇠(b)보다 작다. 이와 같이, 저전압측에 배설된 절연층은 수십년 이상 오랫동안 효과가 있는 것이다.

상기 이물입자를 끌어당기기 위해 일렉트릿이 갖는 인력은 표면전하량에 의해 영향을 받으며, 즉 일렉트릿의 표면전위에 의해 영향을 받는다. 제11도에 있어서, 횡좌표는 일렉트릿의 표면전위를 나타내며, 종좌표는 기준으로서 표면전위 0으로 이물입자를 끌어당기는 전계의 상대치 E_LC를 나타낸다. 푸롤에틸렌프로필렌공중합체의 일렉트릿 피막의 경우에, 예를 들면 이물입자를 끌어당기기 위해 유효한 값 E_LC은 일렉트릿의 표면전위가 1KV 이상일때 얻어졌다.

그러므로, 본원 발명에서는 1KV 이상의 표면전위의 일렉트릿이 사용된다. 상기 값 E_LC이 표면전위에 비례해서 증가해도 표면전위는 일렉트릿층이 절연 파괴되지 않는 최대치를 취한다. 푸롤에틸렌프로필렌공중합체의 두께 100㎛의 일렉트릿 피막의 경우의 표면전위의 최대치는 3.5KV이고, 폴리프로필렌의 두께 100㎛의 일렉트릿 피막의 경우의 표면 전위의 최대치는 약 20KV이다.

제12도에 있어서, 금속성 관체(1)의 내면상에 3개의 일렉트릿층이 형성되어 있다. 서로 대향하고 있는 이들 3개의 일렉트릿층의 표면은 동극의 전하를 가진다. 가스절

제13도에 있어서, 금속성 관체(1)의 내면상에 형성된 3개의 일렉트릿층의 표면은 서로 대향하는 면이 반대극의 전하를 가지고 있다. 이와 같이, 상기 표면 전위는 형성되는 일렉트릿층의 수에 의해 조정할 수 있다. 예를 들면, 각 층이 1KV의 표면 전위를 가진다면, 3개 층은 표면 전위 3KV를 가지고, 4개층 4KV를 가진다.

가동중 가스절연 전기기기에 잔존하는 절연층과 같은 상기 실시예와는 달리, 본원 기기의 가동 전에 전기기기로부터 절연층을 꺼낼 수도 있다.

다음에, 본원 발명에 의한 가스절연 전기기기의 조립방법의 실시예에 대하여 제14도에 도시된 가스절연기기의 일예인 가스절연회로차단기를 참조하여 상세히 설명한다.

접지탱크(1)내에는 가동전극(10) 및 고정전극(11)으로 이루어지는 차단부를 가지며, 이들은 절연지지체(3)에 의해 접지탱크(1)로부터 절연하여 지지되어 있다. 도시한 실시예에서는 2개의 차단부를 가진 것으로서 도시되어 있으나, 차단부 개수에 한정은 없다.

차단동작은 외부로부터의 지령에 의해서 절연조작봉(12)을 구동하여, 기구부(13)내에 장착된 링크기구를 통해서 가동전극(10)을 구동하고, 양 전극(10), (11)₆

이와 같이 구성된 차단기는 조립 및 조립 최종과정에 행하는 가동조작시험시에 기계적 진동이나 전기력에 의해 또는 본원 기기를 현장으로 운반할때 발생하는 진동에 의해 도전성의 이물입자가 발생한다. 예를 들면 도시한 실드(8)의 장착에 있어서 볼트(17)가 사용되므로, 이것을 조일때에 미량이지만 고정부(21)에서 도전성 이물입자가 발생한다. 또, 가동조작시험에 있어서는 실드(8) 및 실드지지체(9)의 슬라이드부에서 도전성 이물입자가 발생한다. 또, 가동조작시험에 있어서는 실드(8) 및 실드지지체(9)의 슬라이드부에서 도전성 이물입자가 발생한다. 이와 같이 해서 발생한 도전성 이물입자는 접지탱크(1)의 저부에만 낙하한다고는 할 수 없고, 실드(8)내 또는 접지탱크(1)의 코너에 들어가는 경우도 있다. 이와 같은 도전성 이물입자를 제거하기 위해서 도면의 하부 우측에 도시한 바와 같이 일렉트릿화 부재(6)를 시트형상으로 하여, 조립중인 차단기내에 부착하였다. 차단부의 다른 부분에도 마찬가지로 일렉트릿화 부재를 배설하고 있으나, 여기서는 도시생략하였다. 일렉트릿화 부재(6)는 도전성 이물입자가 절연지지체(3)의 표면에 부착하는 것을 방지하기 위해 절연지지체(3)의 외표면을 포위하고 있다. 또, 일렉트릿화 부재(6)는 나중에 도전성 이물입자를 제거하는 것이 곤란해지는 실드(8)내에의 침입

이와같이 함으로써, 조립시나 가동조작시험시에 발생하는 도전성이물입자가 일렉트릿화 부재에 의한 정전인력(靜電引力)으로 흡착된다. 따라서, 늦어도 차단기의 운전전 예를 들면 최종적으로 외기와 차단하여 밀봉하기 직전에 일렉트릿화 부재를 기기 내부로부터 꺼냄으로써, 종래 제거가 곤란했던 미세한 도전성 이물입자가 제거할 수 있다. 이 일렉트릿화 부재는 전하의 방전시정수(放電時定數)가 매우 길고,반영구적으로 정전기력을 유지할 수 있다. 즉, 통상의 대전과는 달리 습기가 비교적 높은 장마철 등에도 충분히 집진력을 발휘한다. 또, 한번 사용한 일렉트릿화 부재는 가스절연기기에서 꺼낸후, 별도로 청소할 수있으며, 이와 같은 취급에 의해서도 정전기력은 유지된다.

이와 같이 해서, 조립시에 발생하여 운전시에도 잔류하는 도전성 이물입자를 최소한으로 억제할 수 있고, 종래 위협받고 있었던 절연성능의 저하를 방지할 수 있다. 특히, 가동부분을 가진 가스절연기기 예를 들면 차단기, 가스절연단로기, 접지개폐기 등에 있어서는 조립의 최종단계에서 행해지는 반복 가동조작시험에서 발생하는 미세한 도전성 이물입자를 확실하게 제거할 수 있으므로,매우 효과가 크다.

상기 실시예에서는 가스 절연기기의 일예를 개폐기에 대해 설명하였으나, 접지탱크내에 절연지지체에 의해 도전부를 지지한 가스절연모선에도 적용할 수 있다. 또, 일렉트릿화 부재를 진공클리너로 흡착 가능한 정도의 크기로 미세하게 절단하여, 이것을 접지탱크내에 깔면, 늦어도 운전전에 진공클리너로 일렉트릿화 부재를 회수할 수 있다. 또한, 초전성(蕉電性)부재의 일렉트릿화 부재를 접지탱크내에 넣는 시기는 가동조작시험 전이라도된다. 또, 가동부분의 시험 직후 또는 본 발명의 기기를 현장에 운반한 후에

Claims (15)

1. 절연가스로 밀봉된 금속성 관체와, 상기 금속성 관체내에 절연지지체에 의해 절연 지지된 고압도체와,상기 금속성 관체에 배설되고, 내부에 반영구적인 전하를 유지하는 고분자부재로 된 일렉트릿(electret)인 최소한 하나 이상의 절연층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 상기 금속층 관체의 내부에 밀착되는 시트형인 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
3. 제2항에 있어서, 상기 시트형의 절연층은 복수의 영역으로하고, 이 인접영역은 표면전하의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로하는 가스절연 전기기기.
4. 제2항에 있어서, 상기 금속성 관체의 내면을 향하는 상기 시트형의 절연층의 표면에는 그물형부재로 된 절연층 형성판이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
5. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 복수의 영역으로 하고, 이 인접영역은 표면전하의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
6. 제1항에 있어서, 또한 전계완화용 실드로 이루어지고, 상기 실드는 상기 금속성 관체의 내면과 고압도체 사이에 배설되며, 상기 절연층은 상기 고압도체에 대향한 상기 실드 측면에 배치되어 이루어지는 것을특징으로 하는 가스절연 전기기기.
7. 제1항에 있어서, 상기 절연층의 표면전위는 최소한 1KV 이상인 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
8. 제1항에 있어서, 최소한 2개 이상의 절연층으로 이루어지고, 상기 절연층의 인접영역의 대향면은 표면전하의 극성이 서로 동일한 것을 특징으로하는 가스절연 전기기기.
9. 제1항에 있어서, 최소한 2개 이상의 절연층으로 이루어지고, 상기 절연층의 인접영역의 대향면은 표면전하의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
10. 금속성 관체와, 이 금속성 관체내의 절연지지체에 의해 지지된 고압도체로 이루어지는 가스절연 전기기기에 조립작업중 발생하는 도전성 입자의 제거방법에 있어서, 상기 가스절연 전기기기에 반영구적인 전하를 유지하는 고분자부재로 된 일렉트릿인 최소한 하나 이상의 절연층을 형성하여, 상기 가스절연 전기기기에 부상하는 도전성 이물입자를 상기 절연층의 표면에 흡착하고, 상기 가스절연 전기기기로부터 상기 절연층과 함께 상기 도전성 이물입자를 꺼내고, 상기금속성 관체내에 절연가스를 밀봉하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 입자의 제거방법.
11. 제10항에 있어서, 또한 상기 가스절연 전기기기에 기계적 진동을 부여하는 단계와, 상기 가스절연 전기기기에 전기력을 부여하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로하는 도전성 입자의 제거방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 가스절연 전기기기에 기계적 진동을 부여하는 단계는 상기 가스절연 전기기기의 가동부분의 가동시험인 것을 특징으로 하는 도전성 입자의 제거방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 가스절연 전기기기에 전기력을 부여하는 단계는 상기 가스절연 전기기기에 대한 절연시험인 것을 특징으로 하는 도전성 입자의 제거방법.
14. 제10항에 있어서, 또한 상기 가스절연 전기기를 현장으로 운반하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 입자의 제거방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 운반단계는 상기 가스절연 전기기기로부터 상기 도전성 이물입자를 꺼내는 단계전에 행사는 것을 특징으로 하는 도전성 입자의 제거방법.

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