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KR101073413B1 - 서지 어레스터용 작용부 - Google Patents

서지 어레스터용 작용부 Download PDF

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KR101073413B1
KR101073413B1 KR1020040008976A KR20040008976A KR101073413B1 KR 101073413 B1 KR101073413 B1 KR 101073413B1 KR 1020040008976 A KR1020040008976 A KR 1020040008976A KR 20040008976 A KR20040008976 A KR 20040008976A KR 101073413 B1 KR101073413 B1 KR 101073413B1
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KR
South Korea
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plate
accessories
surge arrester
loop
dielectric
Prior art date
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KR1020040008976A
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KR20040073353A (ko
Inventor
슈미트발터
하우저로베르트
Original Assignee
에이비비 테크놀로지 아게
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Publication date
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Abstract

서지 어레스터에 사용하는데 제공되는 작용부는, 축(z)을 따라 서로 이격되어 배치된 2개의 접속 부속품(10, 20), 2개의 접속 부속품(10, 20) 사이에 제공된 적어도 하나의 원통형 배리스터 칼럼(30), 및 적어도 하나의 유전성 루프(41, 42)를 포함한다. 이 루프(41, 42)는 2개의 접속 부속품(10, 20)에서 지지되고, 따라서 함께 작용부를 보유하고, 따라서 접촉력을 형성한다.
작용부는 작은 물리적 높이 및 재료의 적은 사용으로 인해 구별된다. 축(z)에 직각으로 배치된 플레이트(11, 21)의 형태인 동시에, 이 플레이트(11, 21)에 일체로 형성된 전기 접속부(12, 22) 형태의 전극을 2개의 접속 부속품(10, 20)중 적어도 하나의 부속품이 가짐으로써 상술한 장점이 달성된다. 또한, 견부(13, 14, 23, 24) 형태의 지지 수단이 유전성 루프(41, 42)를 위해 제공되어 있고, 이 견부는 플레이트(11, 21)에 형성되어 있고 그리고/또는 플레이트(11, 21)의 가장자리에 일체로 형성되어 있다.

Description

서지 어레스터용 작용부{ACTIVE PART FOR A SURGE ARRESTER}
도 1은 본 발명에 따른 작용부의 제 1 실시형태의 분해도.
도 2는 작용부의 제 1 실시형태의 정면도.
도 3은 작용부의 제 1 실시형태의 측면도.
도 4는 실내에서 사용되며 도 1 내지 도 3에 도시된 작용 경로를 포함하는 서지 어레스터의 실시형태를 나타낸 도면.
도 5는 실외에서 사용되며 도 1 내지 도 3에 도시된 작용 경로를 포함하는 서지 어레스터의 실시형태를 나타낸 도면.
도 6은 높은 유전성 부하를 위해 사용되며 본 발명에 따른 작용부의 제 2 실시형태를 나타낸 도면.
도 7은 플러그 접속될 수 있도록 설계된 본 발명에 따른 작용부의 제 3 실시형태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 작용부의 제 4 실시형태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 작용부의 제 5 실시형태를 나타낸 도면.
*도면 부호의 설명*
10, 20 : 접속 부속품 11, 21 : 플레이트 12, 22 : 전기 접속부
13, 14, 23, 24, 131, 132, 200, 201, 231, 232 : 견부
15, 25 : 중심맞춤 태브 16, 26 : 컵 스프링
17, 27 : 전류 접촉 요소 18, 28 : 압력 흡수 플레이트
30 : 배리스터 칼럼 31 : 접속편
40, 41, 42, 43, 411, 412 : 유전성 루프 z : 축
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같은 서지 어레스터용 작용부(active part)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 작용부를 포함하는 서지 어레스터에 관한 것이다.
작용부는, 1 kV 이상의 전압이 인가될 수 있으며 축을 따라 서로 이격되어 배치된 2개의 접속 부속품(connecting fitting)을 갖는다. 배리스터 요소(varistor element)로 형성되거나 또는 2개 이상의 연속 접속 배리스터 요소로 형성되는 배리스터 칼럼(varistor column)이 2개의 접속 부속품 사이에 위치되어 있다. 작용부는 또한 1개 또는 2개 이상의 유전성 루프(dielectric loop)를 갖는다. 이 루프는 2개의 접속 부속품에서 지지되고, 따라서 접속 부속품과 배리스터 칼럼을 함께 보유하며, 따라서 접촉력이 형성된다. 이 루프는, 배리스터 칼럼의 2개의 접속 부속품 사이에 배치된 접속편 및 2개의 접속 부속품중 하나의 부속품에 또한 지지될 수 있고, 또한 이 루프는 지지 접속 부속품 및 접속편 사이에 있는 배리스터 칼럼 부분을 함께 보유할 수 있고, 따라서 접촉력이 형성될 수 있다.
예를 들어 작용부를 폴리머로 싸거나 또는 가스 절연성이 있는 하우징내에 설치하여 그 작용부를 직접 접촉 또는 먼지로부터 보호하는 서지 어레스터가 알려져 있다.
전술한 바와 같은 구성에 대해서는, 유럽특허 제 614,198 B1 호 또는 미국특허 제 5,942,968 호에 개시된 종래 기술의 서지 어레스터를 참조할 수 있다. 이들 특허에 개시된 서지 어레스터는, 칼럼 형태로 제공되고 폴리머 하우징에 의해 봉입되며 2개의 접속 부속품 사이에 보유된 배리스터 칼럼을 갖는 작용부를 각각 포함한다. 2개의 접속 부속품에서 지지된 하나 이상의 프리스트레스트 유전성 루프(prestressed dielectric loop)에 의해 작용부에서 보유력 및 접촉력이 가해진다. 각 접속 부속품은 금속 원통으로부터 가공되고 또한 슬롯 및/또는 돌출부를 가지며, 각각의 슬롯 및 돌출부는 유전성 루프의 일단부를 보유하는데 사용된다. 또한, 접속 부속품은, 배리스터 칼럼의 일부분을 수용하는데 사용되고 칼럼 방향으로 연장하는 캐비티 및 전기 접속부를 수용하기 위한 칼럼 방향 구멍을 갖는다. 따라서, 접속 부속품은 칼럼 방향으로 비교적 긴 거리로 연장하고, 따라서 작용부 및 서지 어레스터의 물리적 높이가 증가한다.
또한, 배리스터 칼럼을 가지며 접속편(connection piece)이 그 배리스터 칼럼에 배치되는 작용부, 및 작용부의 상부 접속 부속품으로부터 하부 접속 부속품으로 연장하는 프리스트레스트 유전성 루프가 지지되는 지지 지점을 구비하는 서지 어레스터가 유럽특허 제 1,066,640 B1 호에 개시되어 있다. 이들 유전성 루프 는 보유 접촉력을 형성하는데 또한 사용된다. 접속편에 의해, 작용부는 상술한 종래 기술에서보다 더 크게 유전적으로 인가될 수 있고, 그 결과 더 높은 전압 등급의 서지 어레스터가 얻어진다.
청구항에서 정의한 바와 같은 본 발명의 목적은, 작은 물리적 높이에 의해 구별되며 초기에 설명된 종류의 작용부를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 작용부에 있어서, 2개의 접속 부속품중 적어도 하나의 부속품은, 축에 직각으로 배치되는 전극과 유전성 루프의 일단부를 지지하기 위한 수단을 구비하고, 상기 전극은 플레이트 형태인 동시에, 이 플레이트에 일체로 형성된 전기 접속부의 형태이고, 상기 수단은 플레이트에 형성되어 있고 그리고/또는 플레이트의 가장자리에 일체로 형성되어 있다.
따라서 한편으로는 작용부의 물리적 높이가 상당히 감소된다. 다른 한편으로는, 이제는 접속 부속품이 적은 재료와 노력을 이용하여 제조될 수 있고, 따라서 작용부의 제조 비용이 상당히 감소된다.
재료를 절약하기 위해, 플레이트에 일체로 형성된 전기 접속부가 평평한 것이 바람직하다. 이와 같은 전기 접속부는, 연결될 전도체의 배치 및 형상에 따라 플레이트의 면에 대해 임의의 원하는 각도로 플레이트에 연결될 수 있다. 전도체를 쉽게 연결하기 위해, 전기 접속부가 천공 플레이트 또는 플러그-인 접촉부의 형태인 것이 바람직하다.
적어도 하나의 컵 스프링에 의해 접촉력이 얻어지는 본 발명에 따른 작용부 의 일 실시형태에 있어서, 이 스프링은 축방향 대칭 중심맞춤 태브(tab)에 의해 소정의 물리적 높이를 유지하면서 중심맞춤될 수 있는데, 상기 중심맞춤 태브는 배리스터 칼럼에 면하는 플레이트의 표면으로부터 돌출한다. 이 태브는 플레이트에 형성될 수 있지만 또한 삽입부의 형태일 수 있고, 또한 플레이트의 리세스내에 고정될 수 있다. 태브는 일반적으로 원뿔 환형 디스크의 형태인 컵 스프링의 구멍에 끼워진다. 작용부의 설치 또는 작동중에 컵 스프링의 과도한 신장을 방지하기 위해, 중심맞춤 태브의 직경과 환형 디스크의 내경은 컵 스프링이 가압되어 납작해지는 것을 방지하도록 서로 일치해야 한다.
본 발명에 따른 작용부에 있어서, 지지 수단은, 플레이트의 가장자리에 일체로 형성되며 배리스터 칼럼의 직경보다 더 좁은 하나 이상의 견부를 유리하게 갖는다. 이와 같은 좁은 견부는 큰 직경을 갖는 작용부를 제조하는데 특히 적절하다. 2개 이상의 그러한 좁은 견부 및 상응하는 개수의 유전성 루프에 의해, 작은 물리적 높이를 가지며 기계적으로 견고한 작용부를 제조할 수 있고, 이 작은 물리적 높이는 또한 플레이트의 두께에 의해 영향을 받는다.
지지 수단이 배리스터 칼럼의 축에 대해 횡방향으로 플레이트에 형성된 견부를 갖는 경우, 작용부의 기계적 강도 및 원하는 접촉력은 단일 유전성 루프에 의해 작은 물리적 높이를 유지하면서 달성될 수 있다. 기계적 강도는 2개의 견부를 갖는 지지 수단에 의해 추가로 증가되고, 각각의 견부는 직선의 플레이트 가장자리의 2개의 부분중 하나에 형성된다. 견부가 플레이트에 단지 1개, 2개 또는 그 이상의 개수로 제공되든지 관계없이, 작은 물리적 높이를 유지하면서 우수한 기계 적 강도 및 균일한 접촉 압력을 보장하기 위해, 플레이트의 길이 대부분에 걸쳐 플레이트 표면에 거의 평행한 표면을 각 견부가 갖는 것이 유리하고, 또한 관련 루프는 직사각형 형상을 갖고 또한 그 루프는 내면에서 상기 표면의 직사각형면중 하나에 지지되는 것이 유리하다.
모든 도면의 동일한 도면 부호는 동일한 효과를 갖는 부분을 나타낸다. 도 1 내지 도 3에 도시된 작용부는 2개의 접속 부속품(10, 20)을 갖는데, 이 접속 부속품은 알루미늄과 같은 전기 전도성 재료로 제조되며 축(z)을 따라 서로 이격되어 있다(도 1). 각각의 2개의 접속 부속품(10, 20)은, 축에 직각으로 배치되는 플레이트(11, 21) 형태인 동시에, 이 플레이트(11, 21)에 일체로 형성된 전기 접속부(12, 22) 형태인 전극을 구비한다. 플레이트의 양 측면에서 직선으로 진행하는 플레이트 가장자리 부분에는 견부(13, 14, 23, 24)가 형성되어 있다. 플레이트(11)의 하부면과 플레이트(21)의 상부면에는 원형 디스크 형태의 태브(15, 25)가 각각 돌출되어 있다. 태브(15, 25)는 각각 축(z)에 대해 회전 대칭적으로 되어 있으며, 또한 하나 이상의 컵 스프링(16, 26)을 중심맞춤시키고 안내하기 위해 사용되는데, 이 컵 스프링은 원뿔 환형 디스크의 형태를 갖고 또한 전기 전도성 재료로 제조된다.
각각의 태브(15, 25), 각각의 컵 스프링(16, 26), 및 예를 들어 특히 산화 아연(ZnO)과 같은 금속 산화물계 비선형 저항성 재료로 제조된 원통형 배리스터 칼럼(30)이, 접속 부속품(10, 20) 사이에 동축적으로 배치되어 있다. 도면에 도 시된 바와 같이, 배리스터 칼럼(30)은 1개의 배리스터 요소로 형성되지만, 또한 서로 적층된 2개 이상의 요소를 포함할 수 있다. 배리스터 칼럼(30)의 상단면 또는 하단면은 각각 전류 접촉 요소(17, 27)와 접촉한다. 컵 스프링(16, 26)과 전류 접촉 요소(17, 27) 사이에는 전기 전도성 압력 흡수 플레이트(18, 28)가 설치되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 작용부는 칼럼의 형태를 갖는다. 칼럼의 기부는 플레이트(21)에 의해 형성되고, 헤드부는 플레이트(11)에 의해 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컵 스프링(26), 압력 흡수 플레이트(28), 전류 접촉 요소(27), 배리스터 칼럼(30), 전류 접촉 요소(17), 압력 흡수 플레이트(18) 및 컵 스프링(16)은 플레이트(11, 21) 사이에 연속적으로 배치되어 있다. 따라서, 칼럼은 2개의 직사각형 유전성 루프(41, 42)에 의해 함께 보유된다. 칼럼은 작용부의 제조중에 컵 스프링(16, 26)의 힘에 대해 압축을 받는다. 이 공정에 있어서, 컵 스프링은 2개의 태브(15, 25)상에서 중심이 맞춰진다. 중심맞춤 태브(15, 25)의 직경과 환형 디스크 형태의 컵 스프링(16, 26)의 내경은, 컵 스프링이 가압되어 납작해져서 이와 관련된 수용불가능한 과도한 팽창을 방지하도록 서로 일치한다. 칼럼이 압축되는 경우, 유전성 루프(41, 42)는 각 견부(13, 23, 14, 24)에 가압되고, 그리고 나서 칼럼으로부터 응력이 제거된다. 컵 스프링의 스프링 운동은, 그 스프링에 의해 가해지고 유전성 루프에 의해 흡수되는 힘이 작용부로서의 칼럼을 함께 보유하는데 충분하도록 설계되어 있다. 작용부가 특정한 작동 조건에서 전류를 일시적으로 전달해야 하기 때문에, 접속 부속품(10)으로 부터 배리스터 칼럼(30)을 경유하여 접속 부속품(20)까지 진행하는 전류 경로에서 접촉 저항을 작게 유지하기 위해 힘은 동시에 충분하게 크도록 선택된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 견부(13, 23)는 플레이트의 길이 대부분에 걸쳐 플레이트 표면에 거의 평행한 표면을 갖고, 직사각형 유전성 루프(41)의 내면은 이들 표면에 있는 2개의 상호 대향 직사각형면에 의해 지지된다. 견부 및 유전성 루프의 이러한 형상에 의해, 접속 부속품(10, 20)의 크기가 작게 유지될 수 있고, 또한 플레이트(11, 21)의 두께로 감소될 수 있다. 작용부의 작은 물리적 높이 이외에, 동시에 작용부의 기계적 강도 및 전류 전달 능력이 보장된다.
재료의 사용 및 제조 비용을 감소시키기 위해, 전기 접속부(12, 22)는 평평하다. 실제로, 이 접속부는 임의의 원하는 각도로 플레이트(11, 21)에 일체로 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3의 예시적인 실시형태에서 도시된 바와 같이 접속부가 축(z) 방향으로 정렬되고 플레이트의 중심에 일체로 형성되며 또한 천공 플레이트의 형태를 갖는다면, 고전압이 인가될 수 있는 무거운 케이블 전도체가 접속부(12)에 고정될 수 있으며, 대응하는 접지 전도체가 공간 절약적으로 접속부(22)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 접속부(12, 22)는 플레이트(11, 21) 방향으로 연장할 수 있고, 예를 들어 플러그-인 접속부의 형태를 가질 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배리스터 칼럼, 접속 부속품의 플레이트 및 유전성 루프는 실리콘 또는 에폭시계 폴리머와 같은 절연 재료에 의해 둘러싸일 수 있다. 둘러싸는 유전성 화합물의 형태에 따라, 유전성 하우징(50)으로부터 돌출하는 전기 접속부(12, 22)를 가지며 실내용(도 4) 또는 실외용(도 5)으로 적합한 서지 어레스터가 제공된다.
유전성 루프는 양 접속 부속품상에 반드시 지지될 필요는 없다. 도 6의 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 고전압이 인가될 수 있는 작용부의 배리스터 칼럼에는 금속 접속편(31)이 배치될 수 있다. 그러면 유전성 루프(41, 42)는 접속 부속품(10)의 상부 플레이트(11) 및 접속편(31)에서 지지되고, 이에 의해 작용부의 상부에서 보유 접촉력이 생성된다. 유전성 루프(43) 및 다른 유전성 루프(도시되지 않음)는 접속편(31) 및 하부 접속 부속품(20)의 플레이트(21)에서 지지되고, 이에 의해 작용부의 하부에서 보유 접촉력이 생성된다.
도 9에 도시된 작용부의 실시형태에 있어서, 2개의 견부(200, 201)만이 지지 수단으로서 제공되어 있고, 이들 견부는 배리스터 칼럼의 축(z)을 가로질러 플레이트(11, 21)에 형성되어 있다. 이에 의해, 마찬가지로 직사각형 형상을 갖는 유전성 루프(40)는 축(z)에 대칭으로 보유될 수 있고 또한 작용부에 균일한 보유 접촉력이 형성될 수 있다. 이에 의해, 과전압이 발생하는 경우에 작용부에 흐르는 소산 전류에 대해 균일한 전류 밀도가 보장된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 플레이트(11, 21)의 가장자리에는 견부(131, 132, 231, 232)가 지지 수단으로서 형성될 수 있고, 이들 견부는 배리스터 칼럼의 직경보다 더 좁다. 작은 물리적 높이 및 재료의 절약이라는 이점을 희생할 필요 없이, 작용부의 보유 접촉력은 비교적 많은 개수의 좁은 유전성 루프(411, 412)에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따라, 작은 물리적 높이를 가지며 재료가 적게 사용되는 서지 어레스터용 작용부가 제공된다.

Claims (11)

  1. 축을 따라 서로 이격되어 배치된 2개의 접속 부속품, 2개의 접속 부속품 사이에 제공된 하나 이상의 원통형 배리스터 칼럼, 및 적어도 하나의 유전성 루프를 가지며, 상기 유전성 루프는, 2개의 접속 부속품 또는 2개의 접속 부속품 중 하나의 부속품, 및 배리스터 칼럼의 2개의 접속 부속품 사이에 배치된 접속편에서 지지되고, 또한 상기 유전성 루프는 지지 접속 부속품 및 접속편 사이에 있는 배리스터 칼럼의 일부분 또는 배리스터 칼럼을 함께 보유하여 접촉력을 발생시키는 서지 어레스터용 작용부로서, 2개의 접속 부속품중 적어도 하나의 부속품은, 축에 직각으로 배치된 플레이트 형태의 전극과 상기 유전성 루프의 일단부를 지지하기 위한 견부를 갖고, 상기 전극은 플레이트 형태인 동시에, 천공 플레이트 또는 플러그-인 접촉부의 형태이고 플레이트 전극에 일체로 형성된 평평한 전류 단자의 형태이고, 상기 견부는 플레이트 전극에 형성되거나 플레이트 전극의 가장자리에 일체로 형성되며,
    배리스터 칼럼에 면하는 플레이트 전극의 표면으로부터 돌출하고, 또한 원뿔 환형 디스크의 형태인 적어도 하나의 컵 스프링을 안내하는데 사용되는 축방향 대칭 중심맞춤 태브를 갖는 서지 어레스터용 작용부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심맞춤 태브의 직경과 환형 디스크의 내경은 컵 스프링이 가압되어 납작해지는 것을 방지하도록 서로 일치하는 서지 어레스터용 작용부.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 견부는 배리스터 칼럼의 직경보다 더 좁은 서지 어레스터용 작용부.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 견부는 배리스터 칼럼의 축선 방향으로 형성되는 서지 어레스터용 작용부.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2 개의 견부는 직선으로 진행하는 플레이트 가장자리의 2개의 부분중 하나의 부분에 각각 배치되는 서지 어레스터용 작용부.
  6. 제 5 항에 있어서, 견부는 플레이트 전극의 길이 대부분에 걸쳐 플레이트 전극 표면에 평행한 표면을 갖고, 루프는 직사각형의 형태를 가지며 또한 이 루프는 내면에서 상기 표면의 직사각형면중 하나의 직사각형면에 의해 지지되는 서지 어레스터용 작용부.
  7. 절연 재료로 제조되며, 배리스터 칼럼, 접속 부속품의 일부, 및 유전성 루프를 둘러싸는 하우징을 구비하는, 청구항 제 1 항에 따른 서지 어레스터 작용부를 포함하는 서지 어레스터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접속 부속품의 전기 접속부는 하우징으로부터 돌출하는 서지 어레스터.
  9. 삭제
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