WO2016108620A1 - 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서 및 그 제조방법 - Google Patents

가스 절연 개폐장치용 절연스페이서 및 그 제조방법 Download PDF

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epoxy
center conductor
insulating
insulation
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박주언
정동훈
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Hyosung Corp
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Hyosung Corp
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    • H02G5/066—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure
    • H02G5/068—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure being part of the junction between two enclosures

Definitions

  • the present invention relates to an insulator for a gas insulated switchgear, and more particularly, to an insulating spacer for a gas insulated switchgear having an insulating layer between the center conductor and the epoxy molding part.
  • a gas insulated switchgear uses a gas for insulation (SF6) with excellent insulation performance and extinguishing function in a metal sealed container (tank) as an insulating medium to accommodate conductors and various protective devices. It is an improved water substation facility, and consists of various components such as breakers, disconnectors, and ground breakers.
  • the gas insulated switchgear is provided with an insulating spacer
  • the insulating spacer is provided in the hermetic container to support the center conductor through which a high voltage current flows so as not to contact the inner wall of the hermetic container to achieve an insulation state with each other.
  • it divides the sealed container and prevents leakage of insulating gas.
  • the insulating spacer for a gas insulated switchgear includes a contact portion (a triple point) where an epoxy molding part, a center conductor, and an insulating gas meet each other.
  • the contact part where three different media meet each other is the site where electric field is concentrated by electric current when electricity is applied.
  • the insulation performance of epoxy insulation is lowered. As a result, there was a problem that may cause insulation breakdown.
  • a method such as sanding the surface of the center conductor to improve adhesion between the center conductor and the epoxy molding part, or designing the outer surface of the center conductor as a curved surface to increase the interfacial adhesion area and avoid the field concentration was used.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to simplify the shape of the center conductor constituting the insulating spacer while improving the adhesion between the center conductor and the epoxy molding.
  • the present invention is a case for forming a sealed space filled with an insulating gas therein, the center of the case extending in the longitudinal direction of the case in the sealed space of the case It comprises a conductor, an epoxy molding portion for supporting the center conductor in the sealed space, and an insulating layer provided between the epoxy molding portion and the center conductor.
  • the outer surface of the center conductor and the outer surface of the epoxy molding part in contact with the insulating layer are each formed in a plane.
  • the insulating layer is attached to the outer surface of the center conductor through a coating.
  • the insulating layer is made of a material having a higher dielectric constant than the epoxy molding.
  • the insulation layer is composed of an organic additive or an inorganic additive in the epoxy
  • the organic additive includes a material capable of improving the adhesive strength of the epoxy molding portion and the central conductor such as rubber material, heterogeneous epoxy
  • the inorganic additive includes alumina, silica or a composite or ceramic material thereof.
  • the epoxy molding part is coupled to the outer surface of the center conductor while surrounding the insulating layer so that the insulating layer may not be exposed to the outside.
  • the masking step of the masking process is performed on the outer surface of the center conductor, the coating step of coating the insulating layer on the outer surface of the center conductor, and the molding of the epoxy resin on the outside of the insulating layer It comprises a molding step in which the epoxy molding is molded.
  • both side edges of the center conductor are provided with a stepped portion relatively protruding, and the insulating layer may be formed to fill the gaps between the stepped portions.
  • the molding range of the epoxy resin in the molding step is formed larger than the width of the insulating layer.
  • an insulating layer which is a high-performance epoxy coating layer, is provided between the center conductor constituting the insulating spacer and the epoxy molding portion, and thus the adhesion of the bonding surface is improved, thereby improving product durability, and sandblasting the conductor surface to improve the adhesion. It is not necessary to design the outer surface of the center conductor in a round shape in order to increase the adhesive area, thereby simplifying the manufacturing process of the insulating spacer.
  • the outer surface of the center conductor in contact with the insulating layer and the outer surface of the epoxy molding part are each flat, so that the design is simple, and the simple outer surface facilitates structural analysis of the adhesive force of the bonding surface.
  • an insulating layer having a higher dielectric constant than the epoxy molding part of the insulating spacer is provided between the center conductor and the epoxy molding part to disperse the electric field concentration generated near the triple point.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of the insulating spacer for gas insulated switchgear according to the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the center conductor, the epoxy molding portion and the insulating layer constituting an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the main configuration of the center conductor, the epoxy molding portion and the insulating layer constituting an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing the main configuration of the center conductor, the epoxy molding portion and the insulating layer constituting another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a manufacturing sequence diagram showing a process for manufacturing an insulating spacer for a gas insulated switchgear according to the present invention in sequence.
  • FIG. 6 is a manufacturing sequence diagram sequentially showing another embodiment of the process for producing an insulating spacer for a gas insulated switchgear according to the present invention.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of the gas insulated switchgear according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the configuration of the center conductor, epoxy molding and insulating layer constituting the embodiment of the present invention. have.
  • the case 10 forming a predetermined sealed space therein forms a skeleton and an appearance thereof.
  • the case 10 is a sealed container formed in a cylindrical shape of a metal forming a predetermined diameter, and serves as a ground, and the plurality of cases 10 are installed to be connected to each other by a flange 25.
  • the insulating spacer 100 to be described below is provided inside the flange 25 installed in the epoxy molding part 120 of the case 10 and the other case 10, so that the inside of the plurality of cases 10. Subsequently, the inner space 20 is divided into several sealed spaces.
  • the case 10 is filled with the insulating gas SF 6 , which is an insulating medium, in the inner space 20, but is not shown but installed with various devices such as a circuit breaker and a disconnector.
  • the insulating gas SF 6 which is an insulating medium, in the inner space 20, but is not shown but installed with various devices such as a circuit breaker and a disconnector.
  • the gas insulated switchgear uses the excellent insulation performance of sulfur hexafluoride (SF 6 ), an inert gas having a relatively higher dielectric constant than air, so that the gas insulated switchgear can be safely opened and closed even under abnormal conditions such as current switching and short circuit. System protection can be performed.
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the flange 25 is provided on the epoxy molding part 120 of the case 10 and the other case 10.
  • the flange 25 is clamped by a fastener B such as a bolt and is firmly fixed.
  • the flange 25 is configured to surround the outer circumferential surface of the case 10.
  • an O-ring is provided between the flange 25 and the epoxy molding part 120.
  • the inner space 20 is provided with an epoxy molding part 120 and the center conductor 300.
  • the center conductor 300 will be described first, and the center conductor 300 serves to connect a line through which a high voltage current flows, and is installed along a central axis direction of the case 10.
  • the epoxy molding part 120 is supported by the internal space 20 of the case 10 and is maintained at a predetermined distance from the inner circumferential surface of the case 10.
  • the center conductor 300 is formed in a substantially cylindrical or disk shape, as shown in Figs. Although not shown, a separate connection conductor may be connected to the center conductor 300, and the connection conductor may extend along the longitudinal direction of the inner space 20. A casting conductor or the like may be provided between the center conductor 300 and the connecting conductor as a medium.
  • Reference numeral 305 denotes a fastening hole to which the connecting conductor can be coupled.
  • the epoxy molding part 120 is provided around the outer circumferential surface of the center conductor 300.
  • the epoxy molding part 120 has one end connected to the flange 25 and the other end connected to the center conductor 300 such that the center conductor 300 is supported at the center of the inner space 20.
  • the inner space 20 serves to partition into several sealed spaces.
  • Insulating spacer 100 may be formed in a cone (cone type), or may be provided in a disk shape, in this embodiment the insulating spacer 100 is formed in a conical shape. That is, the insulating spacer 100 has the center conductor 300 in the center and the outer edge thereof is inclined in one direction to be coupled to the inside of the flange 25.
  • the epoxy molding part 120 is made of an insulating material such as epoxy resin.
  • the insulating spacer 100 includes an epoxy molding part 120 connecting the insulating spacer 100 to the flange 25, and an O-ring groove 150 is provided at one end of the epoxy molding part 120. Can be inserted.
  • Reference numerals 130 and 135 denote the coupling portions and the coupling holes of the insulating spacer 100, respectively.
  • junction portion A is formed between the epoxy molding portion 120 and the center conductor 300.
  • the junction portion A is a portion where the epoxy molding portion 120, the center conductor 300, and the insulating gas meet. Since three different types of media meet, the electric field generated inside the gas insulated switchgear is concentrated during energization. Accordingly, the junction A corresponds to a portion where the insulation performance is likely to decrease or breakdown occurs.
  • an insulation layer 200 is provided between the epoxy molding part 120 and the center conductor 300 to complement the junction A.
  • FIG. The insulating layer 200 is provided between the epoxy molding part 120 and the center conductor 300 to connect the two, and has an approximately ring shape covering the outer circumferential surface of the center conductor 300.
  • the insulating layer 200 is coated and attached to the outer circumferential surface of the center conductor 300, it is formed to have a thickness greater than 2mm.
  • the insulating layer 200 is preferably made of a material having a relatively high dielectric constant than the epoxy molding part 120. This is because the insulating layer 200 has a dielectric constant greater than that of the epoxy molding part 120, so that electric field concentration generated at the junction A may be dispersed outward from the center of the epoxy molding part 120.
  • the insulating layer 200 is composed of a high-performance epoxy coating layer, it may be configured to include an organic additive or an inorganic additive in the epoxy resin.
  • the organic additive may include rubber or hetero epoxy, and the inorganic additive may include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), or a composite or ceramic material.
  • the organic additive and the inorganic additive may be contained in the insulating layer 200 in powder form, and may include both the organic additive and the inorganic additive.
  • the insulating layer 200 is relatively excellent mechanical / electrical properties than the epoxy molding portion 120, for example, due to the addition of the organic additives have excellent insulation strength, heat resistance, impact resistance, and the like,
  • the addition of an inorganic additive can alleviate the field concentration relaxation at the joint surface.
  • the insulating layer 200 may also perform a complementary function to the impact through the inclusion of an elastomeric filler.
  • the insulating layer 200 is a high performance epoxy coating layer, the adhesion is relatively superior to the epoxy molding part 120, and thus, the bonding force between the epoxy molding part 120 and the center conductor 300 is improved. Let's go. Accordingly, the epoxy molding part 120 and the center conductor 300 are prevented from weakening or breaking down due to various factors such as electric field concentration.
  • the epoxy molding part 120 is connected to the center conductor 300 through the insulating layer 200. As shown in FIG. 4, the epoxy molding part 120 is formed. One end may be coupled to the outer surface of the center conductor 300 while surrounding the insulating layer 200. That is, a part of the epoxy molding part 120 may be directly connected to the central conductor 300.
  • a gas insulated switchgear first to prepare a central conductor (300).
  • the center conductor 300 is configured in a cylindrical shape, and the top and bottom surfaces are respectively formed in a plane.
  • a separate sand blast process is omitted on the outer circumferential surface of the center conductor 300.
  • Relatively protruding steps 310 and 320 may be provided at both edges of the center conductor 300.
  • Masking is performed on the outer circumferential surface of the central conductor 300.
  • the masking operation is performed on the stepped portions 310 and 320 of the outer circumferential surface of the center conductor 300.
  • Masking means to wrap a portion of the outer surface of the center conductor 300 that does not coat the insulating layer 200 in the coating step to be made below.
  • the masking operation may be performed by winding the stepped portions 310 and 320 of the center conductor 300 by using a masking tape. Accordingly, the masking part M, in which the masking is performed, has a predetermined thickness, which may correspond to the thickness of the insulating layer 200 in the following coating step.
  • the masking step is followed by a coating step.
  • the coating step refers to the operation of coating the insulating layer 200 on the outer circumferential surface of the central conductor 300, the insulating layer 200, as described above, has a relatively large dielectric constant than the epoxy molding portion 120 It is preferable to be made of a material.
  • the insulating layer 200 is composed of a high-performance epoxy coating layer, it may be configured to include an organic additive or an inorganic additive in the epoxy resin. That is, an additive such as alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), or a compound or ceramic material thereof may be coated on the outer circumferential surface of the central conductor 300 in a state of being contained in an epoxy resin.
  • the insulating layer 200 may be formed as much as the protruding thickness of the masking part M previously masked. That is, the portion 303 between the masking portion M is to be filled by the insulating layer 200 through the coating, through which the thickness of the insulating layer 200 originally designed through the stepped portions 310 and 320. After setting, coating can be carried out accordingly.
  • a molding step of molding an epoxy resin on the outside of the insulating layer 200 is followed.
  • the epoxy molding part 120 of the epoxy resin material is molded. Since the epoxy molding part 120 is molded on the insulating layer 200 without being directly molded on the center conductor 300, a relatively solid adhesive can be achieved. Of course, since the insulating layer 200 forms a high-performance epoxy coating layer, the epoxy molding part 120 has a relatively large adhesive strength as compared with the direct molding of the central conductor 300.
  • the epoxy molding part 120 when the epoxy molding part 120 is molded, the epoxy molding part 120 is maintained in a state spaced apart from the inner circumferential surface of the case 10 in the inner space 20.
  • FIG. 6 shows an embodiment different from the embodiment shown in FIG. 5.
  • the masking step may be performed by a primer. That is, the mask is formed on the center conductor 300 by applying a primer.
  • the coating step refers to the operation of coating the insulating layer 200 on the outer circumferential surface of the central conductor 300, the insulating layer 200, as described above, has a relatively large dielectric constant than the epoxy molding portion 120 It is preferable to be made of a material.
  • the insulating layer 200 has a relatively larger thickness than the masking portion M, as shown in FIG. Will form.
  • a molding step of molding an epoxy resin on the outer side of the insulating layer 200 is continued.
  • the epoxy molding part 120 of the epoxy resin material is molded.
  • X represents a section in which the epoxy resin is molded, and as shown here, the molding range of the epoxy resin in the molding step is larger than the width of the insulating layer 200. Can be formed. Accordingly, as shown in FIG. 4, one end of the insulating spare may be coupled to an outer surface of the center conductor 300 while surrounding the insulating layer 200. That is, a part of the epoxy molding part 120 may be directly connected to the central conductor 300.
  • the coupling between the insulating layer 200 and the epoxy molding part 120 may be made as shown in FIG. 3 by adjusting the molded section.
  • the present invention is not necessarily limited to these embodiments, although all of the components constituting the embodiments according to the present invention are described as being combined or operating in combination. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more.
  • the terms “comprise”, “comprise” or “having” described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

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Abstract

가스 절연 개폐장치용 절연스페이서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 절연가스가 충진된 밀폐공간을 형성하는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 밀폐공간에 상기 케이스(10)의 길이방향을 따라 연장되는 중심도체(300)와, 상기 밀폐공간 내에서 상기 중심도체(300)를 지지하는 에폭시 몰딩부(120)와, 상기 에폭시 몰딩부(120)와 상기 중심도체(300) 사이에 구비되는 절연레이어(200)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 절연레이어(200)와 접하는 상기 중심도체(300)의 외면 및 상기 에폭시 몰딩부(120)의 외면은 각각 평면으로 형성되고, 상기 절연레이어(200)는 코팅을 통해 상기 중심도체(300)의 외면에 부착된다. 이와 같은 본 발명에서는 가스 절연 개폐장치를 구성하는 중심도체(300)와 절연 스페이서 사이에 고성능 에폭시 코팅층인 절연 레이어가 구비되어, 접합면의 접착력이 향상되고, 접착력 향상을 위해 도체 표면을 샌드블래스트 처리하거나 접착면적 증가를 위해 중심도체(300)의 외면을 라운드형상으로 설계할 필요가 없다.

Description

가스 절연 개폐장치용 절연스페이서 및 그 제조방법
본 발명은 가스 절연 개폐장치용 절연물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중심도체와 에폭시 몰딩부 사이에 절연레이어가 구비되는 가스 절연 개폐장치용 절연 스페이서에 관한 것이다.
일반적으로, 가스 절연 개폐장치(GIS; Gas Insulated Switchgear)는 금속제 밀폐용기(탱크)에 절연성능과 소호기능이 우수한 절연용 가스(SF6)를 절연매체로 사용하여 도체와 각종 보호기기들을 수납시켜 신뢰성을 향상시킨 수변전 설비이며, 차단기, 단로기, 접지개폐기 등 여러 가지 구성들이 복합적으로 구성되어 이루어진다.
특히, 상기한 가스 절연 개폐장치에는 절연 스페이서가 제공되며, 상기 절연 스페이서는 상기 밀폐용기 내에 구비되면서 고압 전류가 흐르는 중심도체가 상기 밀폐용기 내벽과 닿지 않도록 지지하여 서로 절연 상태를 이룰 수 있도록 함과 더불어 밀폐용기의 구획을 나누며 또한 절연 가스의 누기를 방지하는 역할을 수행한다.
상기와 같은 종래의 가스 절연 개폐장치용 절연 스페이서는 에폭시 몰딩부와 중심도체 및 절연 가스가 서로 만나는 접촉부(삼중점)가 존재하게 된다. 이때 서로 다른 3개의 매질이 만나는 접촉부는 통전 시 전류에 의해 전계의 집중이 발생하는 부위로서 중심도체와 에폭시 몰딩부의 접합부 근방에 보이드(Void)가 존재 할 경우, 에폭시 절연물의 절연 성능을 저하시켜 결과적으로 절연 파괴를 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해, 중심도체와 에폭시 몰딩부 사이의 접착력이 향상되도록 상기 중심도체의 표면을 샌드처리하거나, 계면접착 면적 확대 및 전계집중 회피를 위해 중심도체의 외면을 곡면으로 설계하는 등의 방법이 이용되었다.
그러나, 중심도체 표면의 샌드처리는 중심도체의 추가적인 가공이 요구되고, 중심도체 외면의 곡면 설계는 구조해석과 실험값의 차이를 가져와 계면 접착부에 대한 정확한 데이터를 쉽게 얻지 못하게 함으로써, 결과적으로 정밀한 설계가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 절연 스페이서를 구성하고 있는 중심도체의 형상을 단순화 하면서도 중심도체와 에폭시 몰딩부 사이의 접착력이 개선되도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 절연가스가 충진된 밀폐공간을 형성하는 케이스와, 상기 케이스의 밀폐공간에 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장되는 중심도체와, 상기 밀폐공간 내에서 상기 중심도체를 지지하는 에폭시 몰딩부와, 상기 에폭시 몰딩부와 상기 중심도체 사이에 구비되는 절연레이어를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 절연레이어와 접하는 상기 중심도체의 외면 및 상기 에폭시 몰딩부의 외면은 각각 평면으로 형성된다.
상기 절연레이어는 코팅을 통해 상기 중심도체의 외면에 부착된다.
상기 절연레이어는 상기 에폭시 몰딩부 보다 높은 유전율을 갖는 재질로 만들어진다.
그리고, 상기 절연레이어는 에폭시에 유기첨가제 또는 무기첨가제를 포함하여 구성되고, 상기 유기첨가제에는 고무재질, 이종(移種) 에폭시 등 중심도체와 에폭시 몰딩부의 접착력을 개선 시킬 수 있는 소재가 포함되고, 상기 무기첨가제에는 알루미나, 실리카 또는 그 합성물이나 세라믹재질이 포함된다.
상기 에폭시 몰딩부는 상기 절연레이어를 감싸면서 상기 중심도체 외면에 결합되어 상기 절연레이어는 외부로 노출되지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 중심도체의 외면에 마스킹 처리가 이루어지는 마스킹단계와, 상기 중심도체의 외면에 절연레이어가 코팅되는 코팅단계와, 상기 절연레이어의 외측에 에폭시 레진의 몰딩을 통해 에폭시 몰딩부가 성형되는 몰딩단계를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 중심도체의 양측 가장자리에는 상대적으로 돌출된 단차부가 구비되고, 상기 코팅단계에서 상기 절연레이어는 단차부 사이를 메우도록 형성될 수 있다.
상기 몰딩단계에서 에폭시 레진의 몰딩 범위는 상기 절연레이어의 폭보다 크게 형성된다.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서 및 그 제조방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서는 절연 스페이서를 구성하는 중심도체와 에폭시 몰딩부 사이에 고성능 에폭시 코팅층인 절연 레이어가 구비되어, 접합면의 접착력이 향상되므로 제품 내구성이 향상되고, 접착력 향상을 위해 도체 표면을 샌드블래스트 처리하거나 접착면적 증가를 위해 중심도체의 외면을 라운드형상으로 설계할 필요가 없어 절연 스페이서의 제조공정이 간소화되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 절연 레이어와 접하는 중심도체의 외면 및 상기 에폭시 몰딩부의 외면이 각각 평면으로 구성되어 설계가 간편해지며, 단순한 외면에 의해 접합면의 접착력에 대한 구조해석이 용이해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 절연 레이어에 다양한 유기/무기 물질을 첨가하여 기계/전기적 특성을 향상되므로 동작신뢰성 및 내구성 향상의 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 절연스페이서의 에폭시 몰딩부 보다 높은 유전율을 갖는 절연레이어가 중심도체와 에폭시 몰딩부 사이에 구비되어 삼중점 부근에 발생하는 전계집중을 분산하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서의 바람직한 실시례의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명 실시례를 구성하는 중심도체, 에폭시 몰딩부 및 절연레이어의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 발명 실시례를 구성하는 중심도체, 에폭시 몰딩부 및 절연레이어의 주요구성을 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시례를 구성하는 중심도체, 에폭시 몰딩부 및 절연레이어의 주요구성을 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서를 제조하기 위한 공정을 순차적으로 보인 제작순서도.
도 6은 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서를 제조하기 위한 공정의 다른 실시례를 순차적으로 보인 제작순서도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1에는 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치의 바람직한 실시례의 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시례를 구성하는 중심도체, 에폭시 몰딩부 및 절연레이어의 구성이 단면도로 도시되어 있다.
이에 보듯이, 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치는 내부에 소정의 밀폐 공간을 형성하는 케이스(10)가 그 골격 및 외관을 형성한다. 상기 케이스(10)는 일정 직경을 형성하는 금속의 원통형상으로 형성되는 밀봉 용기로서, 접지역할을 수행하며, 다수개의 케이스(10)가 플랜지(25)에 의해 서로 연결되도록 설치된다.
아래에서 설명될 절연스페이서(100)는 상기 케이스(10)와 다른 케이스(10)의 에폭시 몰딩부(120)에 설치되는 플랜지(25)의 내측에 구비되어, 다수개의 케이스(10)의 내부에 이어지는 내부공간(20)을 다시 여러개의 밀봉된 공간으로 구획하는 역할을 하게 된다.
상기 케이스(10)는 내부공간(20)에는 절연매체인 절연가스(SF6)가 충진되고, 도시되지는 않았으나 그 밖에 다양한 기기, 예를 들어 차단기, 단로기 등이 수납되어 설치된다.
이에 따라 가스 절연 개폐장치는 공기에 비해 유전율이 상대적으로 높은 불활성 가스인 육불화황(SF6)의 우수한 절연 성능을 이용하여 정상 상태의 전류개폐나 단락 사고 등의 이상 상태에서도 안전한 개폐를 통한 전력 계통 보호기능을 수행할 수 있다.
상기 케이스(10)와 다른 케이스(10)의 에폭시 몰딩부(120) 위에는 플랜지(25)가 구비된다. 상기 플랜지(25)는 볼트와 같은 체결구(B)에 의해 죄어져 견고하게 고정되는데, 상기 플랜지(25)는 상기 케이스(10)의 외주면을 둘러 감싸도록 구성된다. 도시되지는 않았으나, 상기 플랜지(25)와 에폭시 몰딩부(120) 사이에는 오링이 구비된다.
상기 내부공간(20)에는 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300)가 구비된다. 설명의 편의를 위해 중심도체(300)에 대해 먼저 설명하면, 상기 중심도체(300)는 고압의 전류가 흐르는 선로를 이어주는 역할을 하는 것으로, 상기 케이스(10)의 중심 축 방향을 따라 설치되고, 에폭시 몰딩부(120)에 의해 케이스(10)의 내부공간(20)에 지지되어 케이스(10)의 내주면으로부터 소정 거리 이격된 상태로 유지된다.
상기 중심도체(300)는 도 1 및 도 2에서 보듯이, 대략 원기둥 또는 디스크 형상으로 형성된다. 도시되지는 않았으나 상기 중심도체(300)에는 별도의 연결도체가 연결되고 상기 연결도체가 상기 내부공간(20)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 중심도체(300)와 연결도체 사이에는 주물도체 등이 매개체로 구비될 수도 있다. 미설명부호 305는 연결도체가 결합가능한 체결홀을 나타낸다.
상기 중심도체(300)의 외주면을 둘러 에폭시 몰딩부(120)가 구비된다. 상기 에폭시 몰딩부(120)는 그 일단은 상기 플랜지(25)에 연결되고 타단은 상기 중심도체(300)에 연결되어 중심도체(300)가 상기 내부공간(20)의 중심부에 지지되도록 함과 동시에, 앞서 설명한 바와 같이 내부공간(20)을 다시 여러개의 밀봉된 공간으로 구획하는 역할을 하게 된다.
본 발명에 의한 절연스페이서(100)는 원추형(cone type)으로 형성되거나, 디스크형으로 구비될 수 있는데, 본 실시례에서 상기 절연스페이서(100)는 원추형으로 형성된다. 즉, 상기 절연스페이서(100)는 상기 중심도체(300)를 가운데에 두고 외측 가장자리는 일방으로 경사지게 연장되어 상기 플랜지(25)의 내측에 결합되는 것이다. 상기 에폭시 몰딩부(120)는 에폭시(epoxy) 수지 등 절연물질로 만들어진다.
상기 절연스페이서(100)에는 절연스페이서(100)를 플랜지(25)와 연결시키는 에폭시 몰딩부(120)가 포함되는데, 상기 에폭시 몰딩부(120)의 일단에는 오링홈(150)이 구비되어 오링이 삽입될 수 있다. 미설명부호 130 및 135는 절연스페이서(100)의 결합부와 결합홀을 각각 나타낸다.
상기 에폭시 몰딩부(120)와 상기 중심도체(300) 사이에는 접합부(A)가 형성되는데, 상기 접합부(A)는 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300) 그리고 절연가스가 만나게 되는 부분으로, 3개의 서로 다른 종류의 매질이 만나게 되므로 통전 시에 가스 절연 개폐장치의 내부에 발생되는 전계가 집중된다. 이에 따라 상기 접합부(A)는 절연성능이 저하되거나 절연파괴가 발생될 가능성이 높은 부분에 해당한다.
따라서, 상기 접합부(A)의 보완을 위해 상기 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300) 사이에는 절연레이어(200)가 구비된다. 상기 절연레이어(200)는 상기 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300) 사이에 구비되어 둘 사이를 연결하며, 상기 중심도체(300)의 외주면을 두르는 대략 링 형상을 갖는다. 본 실시례에서 상기 절연레이어(200)는 상기 중심도체(300)의 외주면에 코팅되어 부착되는데, 2mm보다 큰 두께를 갖도록 형성된다.
상기 절연레이어(200)는 상기 에폭시 몰딩부(120) 보다 상대적으로 큰 유전율을 갖는 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 이는 상기 절연레이어(200)가 에폭시 몰딩부(120)보다 큰 유전율을 가짐으로써 접합부(A)에 발생되는 전계집중을 에폭시 몰딩부(120)의 중심에서 바깥방향으로 분산시킬 수 있기 때문이다.
본 실시례에서, 상기 절연레이어(200)는 고성능 에폭시 코팅층으로 구성되는데, 이를 위해 에폭시 수지에 유기첨가제 또는 무기첨가제를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 유기첨가제에는 고무재질 또는 이종(移種) 에폭시가 포함되고, 상기 무기첨가제에는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 그 합성물이나 세라믹재질이 포함된다. 상기 유기첨가제 및 무기첨가제는 분말형태로 상기 절연레이어(200)에 함유될 수 있으며, 유기첨가제 및 무기첨가제가 모두 포함될 수도 있다.
이에 따라, 상기 절연레이어(200)는 에폭시 몰딩부(120) 보다 상대적으로 기계적/전기적 특성이 우수한데, 예를 들어 유기첨가제의 첨가로 인하여 절연내력, 내열성, 내충격성 등이 상대적으로 우수하고, 무기첨가제의 첨가를 통하여 접합면에서의 전계집중 완화을 완화할 수 있다. 경우에 따라 상기 절연레이어(200)에 탄성체 필러의 함유를 통해 충격에 대한 보완기능도 수행할 수 있다.
물론, 상기 절연레이어(200)는 고성능 에폭시 코팅층이므로, 기본적으로 상기 에폭시 몰딩부(120) 보다 상대적으로 접착력이 우수하고, 따라서 상기 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300) 사이의 결합력을 향상시키게 된다. 이에 따라 에폭시 몰딩부(120)와 중심도체(300)가 전계집중 등 여러 요인으로 인하여 결합력이 약해지거나 절연파괴되는 것을 방지하게 된다.
도 3에서 보듯이, 본 실시례에서 상기 에폭시 몰딩부(120)는 상기 절연레이어(200)를 통해 상기 중심도체(300)에 연결되는데, 도 4에서 보듯이, 상기 에폭시 몰딩부(120)의 일단이 상기 절연레이어(200)를 감싸면서 상기 중심도체(300) 외면에 결합될 수도 있다. 즉, 상기 에폭시 몰딩부(120)의 일부가 상기 중심도체(300)에 직접적으로 연결될 수도 있는 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서를 제조하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 5에서 보듯이, 가스 절연 개폐장치를 제조하기 위하여 먼저 중심도체(300)를 준비한다. 상기 중심도체(300)는 원기둥형상으로 구성되며, 상면 및 저면이 각각 평면으로 구성된다. 본 실시례에서 상기 중심도체(300)의 외주면에는 별도의 샌드블래스트 공정은 생략된다. 상기 중심도체(300)의 양측 가장자리에는 상대적으로 돌출된 단차부(310,320)가 구비될 수 있다.
상기 중심도체(300)의 외주면에는 마스킹(masking) 작업이 이루어진다. 여기서 마스킹 작업은 상기 중심도체(300)의 외주면 중에서 단차부(310,320)에 이루어진다. 마스킹 작업은 아래에서 이루어질 코팅단계에 상기 중심도체(300)의 외면 중에서 절연레이어(200)를 코팅하지 않는 부분을 감싸는 것을 의미한다.
상기 마스킹 작업은 마스킹 테이프를 이용하여 상기 중심도체(300)의 단차부(310,320)를 감아 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 마스킹이 이루어진 마스킹부(M)는 소정의 두께를 가지게 되고, 이는 아래의 코팅단계에서 절연레이어(200)의 두께에 대응될 수 있다.
마스킹 단계에 이어 코팅단계가 이루어진다. 상기 코팅단계는 상기 중심도체(300)의 외주면에 절연레이어(200)를 코팅하는 작업을 의미하며, 절연레이어(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 에폭시 몰딩부(120) 보다 상대적으로 큰 유전율을 갖는 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 본 실시례에서, 상기 절연레이어(200)는 고성능 에폭시 코팅층으로 구성되는데, 이를 위해 에폭시 수지에 유기첨가제 또는 무기첨가제를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 그 합성물이나 세라믹재질과 같은 첨가제를 에폭시 수지에 함유된 상태로 중심도체(300)의 외주면에 코팅될 수 있다.
상기 코팅단계에서 상기 절연레이어(200)는 앞서 마스킹한 마스킹부(M)의 돌출된 두께 만큼 형성될 수 있다. 즉, 코팅을 통해 상기 마스킹부(M) 사이의 부분(303)이 절연레이어(200)에 의해 메워지도록 되는 것인데, 이를 통해 애초에 설계한 절연레이어(200)의 두께를 단차부(310,320)를 통해 설정한 후에 이에 맞추어 코팅작업을 실시할 수 있는 것이다.
다음으로, 상기 절연레이어(200)의 외측에 에폭시 레진을 몰딩하는 몰딩단계가 이어진다. 상기 몰딩단계에서 에폭시 레진 소재의 에폭시 몰딩부(120)가 성형된다. 상기 에폭시 몰딩부(120)는 상기 중심도체(300)에 직접 몰딩되지 않고 절연레이어(200)에 몰딩되므로, 상대적으로 견고한 접착이 이루어질 수 있다. 물론, 상기 절연레이어(200)는 고성능 에폭시 코팅층을 형성하므로, 상기 에폭시 몰딩부(120)가 중심도체(300)에 직접 몰딩되는 것에 비하여 상대적으로 접착력이 크다.
이와 같이 에폭시 몰딩부(120)가 성형되면, 상기 에폭시 몰딩부(120)는 상기 내부공간(20)에서 상기 중심도체(300)를 상기 케이스(10)의 내주면으로부터 이격시킨 상태로 유지시키게 된다.
한편, 도 6에는 도 5에 도시된 실시례와 다른 실시례가 도시되어 있다. 이에 보듯이, 마스킹 단계에서 상기 마스킹은 프라이머에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 프라이머를 도포하여 중심도체(300)에 마스킹을 형성하는 것이다.
이어서 앞서 설명한 바와 같이, 마스킹 단계에 이어 코팅단계가 이루어진다. 상기 코팅단계는 상기 중심도체(300)의 외주면에 절연레이어(200)를 코팅하는 작업을 의미하며, 절연레이어(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 에폭시 몰딩부(120) 보다 상대적으로 큰 유전율을 갖는 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.
본 실시례에서는 중심도체(300)의 외주면이 전체에 걸쳐 동일한 높이를 가지므로, 도 6(c)에서 보듯이 절연레이어(200)는 마스킹부(M) 보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 절연레이어층을 형성하게 된다.
그리고, 앞서와 마찬가지로 상기 절연레이어(200)의 외측에 에폭시 레진을 몰딩하는 몰딩단계가 이어진다. 상기 몰딩단계에서 에폭시 레진 소재의 에폭시 몰딩부(120)가 성형된다.
한편, 도 5(d) 및 도 6(d)에서 X는 에폭시 레진이 몰딩되는 구간을 나타내는데, 여기에서 보듯이, 상기 몰딩단계에서 에폭시 레진의 몰딩 범위는 상기 절연레이어(200)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 4에서 보듯이, 상기 절연스페어의 일단이 상기 절연레이어(200)를 감싸면서 상기 중심도체(300) 외면에 결합될 수도 있다. 즉, 상기 에폭시 몰딩부(120)의 일부가 상기 중심도체(300)에 직접적으로 연결될 수도 있는 것이다.
물론, 상기 몰딩되는 구간을 조절함으로써 절연레이어(200)와 에폭시 몰딩부(120) 사이의 결합이 도 3과 같이 이루어질 수도 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 내부에 절연가스가 충진된 밀폐공간을 형성하는 케이스와,
    상기 케이스의 밀폐공간에 상기 케이스의 길이방향을 따라 연장되는 연결도체와 체결되는 중심도체와,
    상기 밀폐공간 내에서 상기 중심도체를 지지하는 에폭시 몰딩부와,
    상기 에폭시 몰딩부와 상기 중심도체 사이에 구비되는 절연레이어를 포함하여 구성되는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연레이어와 접하는 상기 중심도체의 외면 및 상기 에폭시 몰딩부의 외면은 각각 평면으로 형성됨을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연레이어는 코팅을 통해 상기 중심도체의 외면에 부착됨을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연레이어는 상기 에폭시 몰딩부 보다 높은 유전율을 갖는 재질로 만들어짐을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 절연레이어의 재질은 에폭시에 유기첨가제 또는 무기첨가제를 포함하여 구성되고, 상기 유기첨가제에는 고무재질 또는 이종(移種) 에폭시가 포함되고, 상기 무기첨가제에는 알루미나, 실리카 또는 그 합성물이나 세라믹재질이 포함됨을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 몰딩부는 상기 절연레이어를 감싸면서 상기 중심도체 외면에 결합되어 상기 절연레이어는 외부로 노출되지 않음을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서.
  7. 중심도체의 외면에 마스킹 처리가 이루어지는 마스킹단계와,
    상기 중심도체의 외면에 절연레이어가 코팅되는 코팅단계와,
    상기 절연레이어의 외측에 에폭시 레진의 몰딩을 통해 에폭시 몰딩부가 성형되는 몰딩단계를 포함하여 구성되는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 중심도체의 양측 가장자리에는 상대적으로 돌출된 단차부가 구비되고, 상기 코팅단계에서 상기 절연레이어는 단차부 사이를 메우도록 형성됨을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서의 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 몰딩단계에서 에폭시 레진의 몰딩 범위는 상기 절연레이어의 폭보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 가스 절연 개폐장치용 절연스페이서의 제조방법.
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