KR20090009891U - 리드선 부착형 폴리머 피뢰기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리드선 부착형 폴리머 피뢰기에 관한 것으로서, 산화아연으로 형성된 소자와, 소자의 양단에 결합되는 전극과, 전극의 일단에 결합되며 인하용 전선과 전극을 연결하는 연결전극을 포함하는 피뢰기 모듈; 인하용 전선의 일단과 피뢰기 모듈을 감싸도록 사출성형되는 하우징;을 포함한다. 이에 의해, 인하용 전선을 연결하는 공정을 별도로 수행하지 아니하여도 되므로 고분자 피뢰기를 장착하는 작업이 용이해진다. 그리고 고분자 하우징의 사출시 인하용 전선과 고분자 하우징의 기밀이 유지되고 절연영역이 인하용 전선영역까지 연장되므로 절연성능이 향상된다. 뿐만 아니라, 충전부가 외부로 노출되지 아니하므로, 인체의 접촉에 의한 안전사고나 조류 등에 의한 고장 등을 예방할 수 있다.

Description

리드선 부착형 폴리머 피뢰기{Lightening rod with voltage lead wire in one body}

본 고안은 리드선 부착형 폴리머 피뢰기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피뢰기에 인하용 전선을 일체로 형성함으로써, 인하용 전선과 피뢰기 간의 기밀이 유지되고 절연영역이 연장되어 절연성능이 향상되는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기에 관한 것이다.

일반적으로 전력계통에 이상 과전압이 유기되면 전력기기의 절연파괴가 발생되고, 전력 수용가에 고전압이 침투하면 전기 및 전자 기기의 파손 및 수명 단축을 일으킨다.

피뢰기는 송전·배전, 발전소·변전소 및 전차선로에서 낙뢰 또는 회로 개폐에 의한 서지(Surge)전압과 같은 일시적인 과전압을 제한함으로써, 전력기기의 절연파괴나 전기 및 전자기기의 파손 및 수명단축을 방지하는 보호장치이다.

배전선로에 사용되는 피뢰기는, 절연체로 구성된 피뢰기 모듈과, 피뢰기 모듈을 감싸는 하우징을 포함한다. 피뢰기 모듈은 비직선성이 우수한 산화아연소자를 적용하여 무공극 방전이 이루어지도록 하고, 하우징은 자기(Porcelain)나 폴리머로 제작된다.

자기 하우징을 갖는 피뢰기의 경우, 자기 하우징이 열팽창계수의 차이, 반복적인 냉열과 아크열에 의한 기계적 피로에 의해 균열과 침식이 발생한다. 또한 자기 하우징의 상부 전극과 하부 전극 사이의 기밀을 유지하기 위해 사용되는 고무 가스켓의 경우, 경년적인 압축응력과 열에 의한 변화로 탄성이 저하되면, 기밀성의 저하를 초래한다. 이에 따라, 흡습 열화로 아크가 발생하여 파괴되고, 수분 유입으로 습기가 축적 및 응축되어 피뢰기 내부에서 섬락을 일으킬 수 있으며, 이러한 섬락에 의해 관통 파괴가 발생한다. 특히, 낙뢰에 의한 아크 방전으로 폭발이 발생하여 파편이 비산하면, 주변 전력기기의 손상은 물론 인명 피해를 일으킬 수 있다.

폴리머로 제작된 고분자 하우징을 갖는 피뢰기의 경우, 고분자 하우징을 사출한 다음, 피뢰기 모듈을 고분자 하우징내에 삽입하여 조립한 후, 상부와 하부에 실란트를 도포하고, O링을 끼운 스터드 볼트로 스테인레스 덮개를 고정하여 기밀을 유지하도록 하고 있다. 고분자 하우징은 피뢰기를 소형, 경량화하였을 뿐만 아니라, 피뢰기 내부의 단락시 방폭 성능을 향상시킬 수 있고, 피뢰기 사고의 주원인인 흡습에 대한 기밀성과 내오손 성능을 향상시킬 수 있다. 그런데, 고분자 하우징을 갖는 피뢰기는 밀폐 과정에서 작업상 부주의와, 자연 환경의 경년변화에 의해 영구적인 기밀유지가 불가능하고, 기밀성이 저하되면 흡습으로 인한 전기적인 사고가 발생할 수 있는 여지가 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해, 국내공개특허 제2005-29012호에서는 고분자 하우징을 피뢰기 모듈과 일체로 사출성형하는 발명을 개시하고 있다. 피뢰기 모듈과 고분자 하우징을 일체로 사출한 일체형 폴리머 피뢰기는, 피뢰기 모듈의 너클에 스터드 볼트를 조립하고 너클 외부에 압력을 가하여 압착하여 스터드 볼트를 고정한다. 그리고 사출금형에 피뢰기 모듈을 넣고 실리콘 고무를 사출함으로써, 실리콘 고무가 피뢰기 모듈을 감싸게 됨에 따라, 피뢰기 모듈이 외부와 완전히 차단되도록 한다. 또한, 피뢰기 모듈 외부에 접착제를 도포하여 사출 가류에 의하여 피뢰기 모듈과 고분자 하우징이 접착력을 유지하도록 한다. 이에 따라, 흡습의 원인이 제거되어 우수한 기밀성 유지는 물론, 구성 부품의 수를 감소시킴으로써 원가절감과 작업성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 현재 사용되고 있는 자기 하우징을 갖는 피뢰기나 고분자 하우징을 갖는 피뢰기는 모두 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 상부의 금속체와 인하용 전선을 연결할 때 나사를 조여야 하므로 인하용 전선의 연결이 불편하고, 절연커버를 취부함으로써 피뢰기 두부가 불안전하며, 충전부의 노출로 인해 조류에 의한 전기계통의 고장 및 작업자의 안전사고 등을 유발하고 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해, 국내공개실용 제1999-15786호에서는 폴리퍼 하우징의 일단부에 삽입고정공이 형성된 연결구를 설치하고, 삽입고정공에 인입케이블의 일단을 삽입ㆍ압착하여 연결한다. 그런 다음, 폴리머 하우징과 연결구 및 인입케이블의 결합부위 둘레를 감싸도록 고무몰드콘을 장착하고 있다. 그런데, 고무몰드콘이 폴리머 하우징이나 연결구 및 인입케이블과 일체로 사출된 것이 아니기 때문에, 기밀성이 유지되기 어렵다. 따라서, 기밀성이 저하되면 흡습으로 인한 전기적인 사고가 발생할 수 있는 여지가 있다. 또한, 부품수가 증가함에 따라 원가가 상승하고 조립작업이 번거롭다는 단점이 있다.

본 고안의 목적은, 인하용 전선의 연결작업이 용이하고, 기밀성을 향상시킴으로써, 전기계통의 고장 및 작업자의 안전사고 등을 방지할 수 있도록 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 산화아연으로 형성된 소자와, 상기 소자의 양단에 결합되는 전극과, 상기 전극의 일단에 결합되며 인하용 전선과 상기 전극을 연결하는 연결전극을 포함하는 피뢰기 모듈; 및, 상기 인하용 전선의 일단과 상기 피뢰기 모듈을 감싸도록 사출성형되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결전극은, 상기 인하용 전선이 삽입되는 전선연결홈이 형성된 헤드와, 상기 헤드로부터 점차 직경이 증가하도록 테이퍼지게 형성된 바디와, 상기 바디의 단부에 돌출형성되어 상기 전극에 결합되는 결합폴을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 헤드의 상기 전선연결홈이 형성된 입구측에는 상기 전선연결홈보다 큰 직경을 갖는 전선수용홈이 형성될 수 있다.

상기 전선연결홈의 내부에는 소정 두께의 주석으로 이루어진 주석층이 형성될 수 있다.

상기 바디에는 둘레방향을 따라 노치된 노치홈이 형성될 수 있다.

본 고안에 따른 리드선 부착형 폴리머 피뢰기는, 인하용 전선이 고분자 피뢰기에 일체로 제작됨에 따라, 인하용 전선을 연결하는 공정을 별도로 수행하지 아니하여도 되므로 고분자 피뢰기를 장착하는 작업이 용이해진다. 그리고 인하용 전선의 피복과 고분자 하우징이 동일계열의 실리콘 고무로 제작됨에 따라, 고분자 하우징의 사출시 인하용 전선과 고분자 하우징의 기밀이 유지되고 절연영역이 인하용 전선영역까지 연장되므로 절연성능이 향상된다. 뿐만 아니라, 충전부가 외부로 노출되지 아니하므로, 인체의 접촉에 의한 안전사고나 조류 등에 의한 고장 등을 예방할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 고분자 피뢰기의 정면도,

도 2는 도 1의 단면도,

도 3은 도 2의 연결전극의 부분 측단면도,

도 4는 도 4의 연결전극의 평면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 고분자 피뢰기 10 : 피뢰기 모듈

11 : 소자 13 : 알루미늄 전극

14 : 결합홈 15 : 합성수지 필름

17 : 보강섬유 20 : 연결전극

21 : 헤드 25 : 바디

27 : 결합폴 30 : 인하용 전선

이와 같은 본 고안을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 고분자 피뢰기의 정면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

본 고분자 피뢰기(1)는, 피뢰기 모듈(10), 고분자 하우징(5), 인하용 전선(30), 연결전극(20), 피뢰기 커버(40)를 포함한다.

피뢰기 모듈(10)은, 소자(11), 알루미늄 전극(13), 합성수지 필름(15), 보강섬유(17)를 포함한다.

소자(11)는, 산화아연(ZnO)으로 형성된 복수의 산화아연 소자가 길이방향으로 결합되어 형성된다.

전극(13)은 소자(11)의 양단에 각각 결합되며, 알루미늄으로 제작된다. 이하에서는 전극(13)을 알루미늄 전극(13)으로 표시한다. 알루미늄 전극(13)의 소자(11)와 접촉하지 않는 양단에는 고분자 피뢰기(1)에 결합되는 전선이나 기기의 연결을 위한 결합홈(14)이 함몰 형성되어 있다.

합성수지 필름(15)은 내열성의 폴리프로필렌 필름(15)을 사용할 수 있으며, 소자(11)의 전영역과 알루미늄 전극(13)의 일부영역의 외주면을 둘러싸도록 장착된다. 내열성 폴리프로필렌 필름(15)은, 후속 공정에서의 에폭시 수지가 소자(11)내로 스며드는 것을 방지하고, 일체형 사출시 하우징(5)을 형성하는 실리콘 고무가 경화온도에서 견딜 수 있도록 한다.

보강섬유(17)는 유리섬유와 에폭시 수지로 제작되며, 합성수지 필름(15)의 외면을 감싸도록 장착되고, 보강섬유(17)의 외면은 다이아몬드 형태로 와인딩한다.

연결전극(20)은 피뢰기 모듈(10)의 일단 또는 양단에 결합되며, 피뢰기 모듈(10)과 인하용 전선(30)을 연결하기 위해 사용된다.

연결전극(20)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 헤드(21), 바디(25), 결합폴(27)을 가지며, 헤드(21), 바디(25), 결합폴(27)은 알루미늄을 이용하여 일체로 제작된다.

헤드(21)는 육각기둥 형상으로 형성되며, 헤드(21)의 중앙영역에는 인하용 전선(30)의 도체부분이 결합되는 원형의 전선결합홈(22)이 형성되어 있다. 그리고 전선결합홈(22)의 입구측에는 전선결합홈(22)보다 넓은 직경을 가지며, 인하용 전선(30)의 피복체가 수용되는 전선수용홈(24)이 형성되어 있다.

한편, 연결전극(20)은 알루미늄으로 제작되고, 인하용 전선(30)의 도체(35)부분은 동으로 형성되므로, 이종금속의 접촉으로 인해 부식이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 전선결합홈(22)의 내벽면에는 일정 두께의 주석층(23)이 형성되어 있다. 주석층(23)은 주석을 용해하여 전선결합홈(22)에 주입 후 원하는 두께의 주석을 제외한 부분을 제거하는 재가공하는 방법을 사용하여 형성한다.

바디(25)는 헤드(21)로부터 멀어질수록 그 직경이 커지도록 테이퍼지게 형성되어 원뿔대 형상으로 형성된다. 바디(25)에는 헤드(21)와 인접한 영역에 둘레방향을 따라 노치홈(26)이 형성되어 있으며, 고분자 하우징(5)의 사출시 노치홈(26)에 실리콘 고무가 유입되어 고분자 하우징(5)과의 접착력을 향상시키게 된다.

결합폴(27)은 바디(25)의 헤드(21)와 대향되는 면으로부터 돌출 형성되며, 알루미늄 전극(13)의 결합홈(14)에 삽입되어 연결전극(20)이 알루미늄 전극(13)에 결합되도록 한다.

인하용 전선(30)은, 고압 및 특고압 가공선 선로에서 주상 변압기의 1차측에 연결하는데 사용하는 전선으로서, 도체(35)부분은 동으로 제작되고 피복(31)은 고분자 하우징(5)과 동일계열의 합성고무를 사용하여 제작된다.

고분자 하우징(5)은, 고분자 폴리머로 제작되며, 소자(11), 알루미늄 전극(13), 연결전극(20) 및 인하용 전선(30)의 일부분을 둘러싸도록 사출성형된다. 이때, 인하용 전선(30)의 피복(31)이 고분자 하우징(5)과 동일계열의 합성고무로 제작됨에 따라, 고분자 하우징(5)의 사출성형시 고분자 하우징(5)과 인하용 전선(30)이 완전히 접착된다.

한편, 피뢰기 커버(40)는 고분자 피뢰기(1)의 인하용 전선(30)이 결합되지 아니한 일단부에 결합되며, 고분자 피뢰기(1)의 일단면을 차단하는 차단판(41)과, 차단판(41)으로부터 절곡되어 고분자 하우징(5)의 외주면을 감싸는 리브(45)를 갖는다. 피뢰기 커버(40)는 스테인레스 스틸로 제작되며, 단로기 쪽으로 누설전류를 유도함으로써, 절연행거의 절연특성 향상을 도모한다.

이러한 구성에 의한 고분자 피뢰기(1)의 제작공정을 살펴보면 다음과 같다.

복수의 산화아연 소자(11)를 연결하여 소자(11)를 제작하고, 소자(11)의 양단부에 알루미늄 전극(13)을 결합시키며, 이때, 일정 이상의 압력을 가하여 결합시킨다. 그리고 소자(11)와 알루미늄 전극(13) 일부분을 합성수지 필름(15)으로 랩핑하고, 합성수지 필름(15)의 외면을 보강섬유(17)로 감싸서 처리한다.

그런 다음, 일단의 알루미늄 전극(13)에 연결전극(20)을 결합시킨다. 이때, 연결전극(20)의 결합폴(27)이 알루미늄 전극(13)의 결합홈(14)에 압입되도록 일정 이상의 압력을 가하여 결합시킨다.

연결전극(20)의 결합이 완료되면, 인하용 전선(30) 일단부의 피복(31)을 전선결합홈(22)의 길이만큼 제거한 후, 인하용 전선(30)의 도체(35)를 연결전극(20)의 전선결합홈(22)에 압입하여 전선결합홈(22)에 인하용 전선(30)의 도체(35)가 압착되도록 한다. 이때, 전선수용홈(24)에는 피복(31)이 입혀진 인하용 전선(30)의 단부가 수용된다.

이렇게 인하용 전선(30)이 연결전극(20)에 결합되면, 인하용 전선(30)이 장착된 피뢰기 모듈(10)의 외측에 고분자 하우징(5)을 형성하기 위해, 사출성형기에 피뢰기 모듈(10)을 장착시킨 다음, 고분자 하우징(5)을 진공 사출성형한다.

사출성형이 완료되면, 고분자 피뢰기(1)의 일단에 피뢰기 커버(40)를 장착시켜 고분자 피뢰기(1)의 조립을 완료한다.

Claims (5)

1. 산화아연으로 형성된 소자와, 상기 소자의 양단에 결합되는 전극과, 상기 전극의 일단에 결합되며 인하용 전선과 상기 전극을 연결하는 연결전극을 포함하는 피뢰기 모듈;

   상기 인하용 전선의 일단과 상기 피뢰기 모듈을 감싸도록 사출성형되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연결전극은,

   상기 인하용 전선이 삽입되는 전선연결홈이 형성된 헤드와,

   상기 헤드로부터 점차 직경이 증가하도록 테이퍼지게 형성된 바디와,

   상기 바디의 단부에 돌출형성되어 상기 전극에 결합되는 결합폴을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 헤드의 상기 전선연결홈이 형성된 입구측에는 상기 전선연결홈보다 큰 직경을 갖는 전선수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 전선연결홈의 내부에는 소정 두께의 주석으로 이루어진 주석층이 형성된 것을 특징으로 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기.
5. 제2항에 있어서,

   상기 바디에는 둘레방향을 따라 노치된 노치홈이 형성된 것을 특징으로 하는 리드선 부착형 폴리머 피뢰기.