WO2012074303A2 - 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체 - Google Patents

버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체 Download PDF

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WO2012074303A2
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이동원
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Bae Moon-Ja
Lee Dong-Won
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    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to a double surface conductor that can be used as a bus bar or power line for high voltage and high current by applying a skin effect phenomenon, which is an electromagnetic phenomenon generated during power supply, and having a high surface area and a high current density.
  • bus bars In general, power lines (or cables) have been used in the past as a medium for delivering electrical energy, and bus bars have recently been used as substitutes for power lines.
  • the bus bar is a conductor such as cable, but has an advantage when transferring a large amount of electrical energy.
  • busbars include factories, buildings, apartments, large discount marts, officetels, research complexes, department stores, golf courses, tunnel semiconductors, LCD factories, chemicals, refineries, steelmaking, skyscrapers, ultra-high voltage substations, LNG takeover bases, new airports, ports, etc. It is supplied in various fields in various fields, and such a bus bar is usually provided in a bus duct of a predetermined size because a high voltage current flows.
  • the bus bar is closely sandwiched in a metal housing and sandwiched or air-insulated by heat insulation. Installed to maximize the structure.
  • the bus duct including the high current power line is also a high current product, so if a short circuit accident occurs between busbars due to an insulation accident, a very large short-circuit electromagnetic force is generated by the flowing high current, which may destroy the product itself. have. Therefore, power lines and busbars, which are conductors used at this time, should not only have good electrical characteristics but also have stable mechanical strength.
  • the commercial frequency of 60Hz in Korea even in the low-frequency power system, due to the skin effect, the current density (A / mm2) is most distributed on the conductor surface such as busbar or power line, and the current density is remarkably as it enters the center of the conductor. Falls. That is, the larger the cross-sectional area (mm2), the less the cross-sectional current density because the electricity is only clouded from the surface to the skin depth (Skin Depth), the penetration depth has a lot of difference depending on the frequency.
  • the current or the magnetic field distribution in the conductor is determined by the frequency and the conductivity and permeability of the conductor. The higher the frequency, the higher the conductivity and the more the current and the magnetic field do not exist inside the conductor. This is the phenomenon of concentrated flow, especially in the case of high-frequency alternating current, the current almost flows only on the surface of the conductor.
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by applying the skin effect generated in the bus bar and power line conductors in reverse, in the conductor used in the bus bar and power line, the length of the inside of the surface conductor
  • the present invention provides a double surface conductor for a high voltage and high current, which is used as a bus bar and a power line, in which current density is increased to increase the allowable current value.
  • the present invention is a means for solving the above problems, the first embodiment, in the high-voltage high-current double surface conductor used as a bus bar and power line, the through-hole of the circular or rectangular cross section through the inner center in the longitudinal direction (11) is perforated to have the shape of a cylindrical or square cylinder, and in the case of a rectangular cylinder shape, the surface conductor 10 is chamfered to form a smooth curve of the corner; A curable insulator 20 filled in the through-hole 11 of the surface conductor 10 so that the surface conductor 10 is not contracted, is not crushed by an external impact, and is not contracted; Characterized in that consists of.
  • a through hole 11 having a circular or rectangular cross section penetrating an inner center in a longitudinal direction and the through hole 11 are provided.
  • the through-hole 12 for communicating with the outside in the longitudinal direction has a shape of a cylindrical or square cylinder formed with a perforation, in the case of a rectangular cylinder shape, the surface conductor 10 is chamfered to form a smooth curve of the corners ;
  • the curable insulator 20 is filled in the through-hole 11 and the extension through-hole 12 of the surface conductor 10 so that the surface conductor 10 does not shrink, does not crush even external impact, and does not shrink. ); Characterized in that consists of.
  • a through hole 11 penetrating the inner center in the longitudinal direction and having one side communicating with the outside is formed by 'C.
  • the curable insulator 20 is characterized in that when the voltage applied to the surface conductor 10 is 600V or more, a material of crosslinked polyethylene is used, and when the voltage is 600V or less, a material of polyethylene is used.
  • an insulating coating layer 40 is formed on the outer periphery of the surface conductor 10.
  • the double surface conductor of the present invention when the cross-sectional area of the conductor is the same, the double surface conductor of the present invention has about 1.8 times the surface area of the conductor compared to the conventional single surface conductor, and the thickness of the conductor becomes thin, so that the current density The effect of increasing the allowable current is increased.
  • the double surface conductor of the present invention has the effect that can be produced as a single conductor for large current.
  • the double surface conductor of the present invention has the effect of reducing the installation area and power loss of the bus bar and power line.
  • the double surface conductor of the present invention not only reduces the use of copper, which is a raw material, but also allows a large amount of copper to be reduced in a large amount since the penetration depth is thinner in high frequency applications of 1 KHz or higher, There is an effect that can greatly reduce valuable copper resources.
  • the present invention can be easily transported and handled by the light weight of the conductors used in the bus bar and power line, it is possible to save the purchase cost on the user side, there is an effect that can be applied to various fields such as DC / AC / low frequency / high frequency.
  • FIG. 1 is a perspective view of one embodiment showing the use of a double surface conductor according to the present invention as a bus bar.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the first embodiment showing the internal configuration of a double surface conductor according to the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a second embodiment showing the internal configuration of a double surface conductor according to the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a third embodiment showing the internal configuration of a double surface conductor according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view of one embodiment showing the use of a double surface conductor according to the present invention as a power line.
  • the present invention has the following features to achieve the above object.
  • the double surface conductor for high voltage and high current used as a bus bar and a power line of the present invention is used as a conductor of a bus bar or a power line, and includes a surface conductor 10 and a curable insulator 20, and has three embodiments. .
  • the double surface conductor 30 of the present invention when used as a busbar, as shown in FIG. 1, the double surface conductors 30 of the present invention are spaced apart from each other by a predetermined distance therebetween in the longitudinal direction.
  • the bus bar case 100 having a plurality of double surface conductors 30 to be disposed so as to be arranged in a large number, and a cover 110 detachable on the upper part of the bus bar case 100 should also be provided. something to do.
  • bus bar case 100 and the cover 110 for using the double surface conductor 30 as the bus bar may have various forms according to the embodiment of the user.
  • the surface conductor 10 is a through-hole 11 is formed in the longitudinal direction in the inner center, the through-hole 11 is formed in the surface conductor 10, the surface conductor 10 is It will have a hollow or tubular shape inside.
  • the reason for puncturing the center of the surface conductor 10 is as described in the background art and the problem to be solved of the present invention, since the heat dissipation is less and the current density is lower toward the center of the surface conductor 10. In this case, the center of the surface conductor 10 is removed.
  • the perforated shape of the through-hole 11 is to be perforated to form a cross section of a circular or square.
  • the through-hole 11 is formed in the perforated surface conductor 10 also has the shape of a cylindrical or square cylinder, when the surface conductor 10 is a rectangular cylindrical shape, the edge portion (outer peripheral surface) of the surface conductor 10 And both the outer circumferential surface) so as to chamfer (R) all the corners to form a gentle curve without forming a right angle.
  • the curable insulator 20 is filled in the inside of the surface conductor 10, that is, the through hole 11, the curable insulator 20 is filled in the through hole 11 in the surface conductor 10. While electrically insulating the inside of the surface conductor 10 completely and preventing damage and crushing of the shape of the surface conductor 10 due to external impact, the double surface conductor 30 of the present invention can be used in various places. The surface conductor 10 is not to shrink when installed or fixed.
  • such a curable insulator 20 is when the double surface conductor 30 itself contracts and the inner surface of the surface conductor 10 is in contact with each other (when the surface conductor 10 is a rectangular tube shape, on the inner circumferential surface, lower or left , The right-hand contact, when the surface conductor 10 is a cylindrical shape, the circular through-hole 11 is pressed in an elliptical shape and folded in half so that the inner surface is in contact), the through-hole inside the surface conductor 10 Since the effect of expanding the surface area of the surface conductor 10 (or the double surface conductor 30 of the present invention) by forming the (11) becomes insignificant, it hardens so that the inside of the surface conductor 10 is folded and not in contact. Fill the castle insulator 20 so that there is no gap in the through-hole 11 at all. (It is obvious that the same applies to the curable insulator 20 of the second and third embodiments to be described later.)
  • the surface conductor 10 has a cylindrical or tubular shape in which the inside is hollowed by forming a through hole 11 having a circular or rectangular cross-sectional shape in the longitudinal direction therein. .
  • the surface conductor 10 also has a cylindrical or square cylinder shape.
  • each edge of the surface conductor 10 should be chamfered to form a gentle curve as in the first embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in addition to the through hole (11).
  • the through hole 11 is further formed to penetrate the through hole 12 to communicate with the outside in the longitudinal direction.
  • the through-hole 11 is formed in the longitudinal direction inside the surface conductor 10, but the through-hole 12 extends in the longitudinal direction on one side of the through-hole 11, thereby forming the through-hole.
  • the hole 11 communicates with the extending through hole 12.
  • the extending through hole 12 communicates the through hole 11 and the outside of the surface conductor 10 with each other, and only the surface conductor 10 is desired.
  • the outer circumference of the surface conductor 10 has a form cut in the longitudinal direction.
  • the surface area of the surface conductor 10 is wider than that of the first embodiment, and the cross-sectional area is smaller, resulting in more skin effect. It doesn't work.
  • the curable insulator 20 used in the second embodiment is firmly filled in both the through hole 11 and the extended through hole 12, thereby providing the inside of the surface conductor 10 (through hole 11 and extended through hole 12). )) Is folded and not in contact.
  • the through hole 11 is formed in the surface conductor 10 in the longitudinal direction from the inner center, so that one side of the through hole 11 communicates directly with the outside of the surface conductor 10 when penetrating the through hole 11.
  • the surface conductor 10 is to have a 'C' or 'c' cross-sectional shape, when the surface conductor 10 has a 'c' cross-sectional shape so that each corner forms a gentle curve Naturally, it should be chamfered.
  • the curable insulator 20 of the third embodiment is filled in the interior of the surface conductor 10, and is firmly filled in the through hole 11 of the third embodiment, so that the inside of the surface conductor 10 (through hole 11) is filled. Do not fold and touch.
  • the through-hole 11 inside the surface conductor 10 increases the surface area, decreases the cross-sectional area, becomes thinner than the conventional single conductor, and the second embodiment.
  • the surface area is increased, the cross-sectional area is reduced, and the thickness is thinner than in the first embodiment, which is why As the skin effect is reduced, the current density is increased and the allowable current value is increased.
  • the copper material used for such a double surface conductor 30 of the present invention will also produce an effect that can be manufactured using relatively less than the amount of copper material used in the conventional single conductor.
  • the double surface conductor 30 of the present invention can be used as a bus bar and a power line, as described above, by applying a rectangular cylindrical shape of the double surface conductor 30 to the bus bar, and applying a cylindrical shape to the power line It would be a right embodiment to use, but this can be changed by the user's choice.
  • the double surface conductor 30 of the present invention as shown in Fig. 5 (B), the insulating coating layer 40 made of a material such as rubber, the electric current is not applied to the outer periphery or the outer peripheral surface of the surface conductor 10 ) May be applied and formed.
  • the curable insulator 20 of the present invention used in the first, second, and third embodiments described above may be applied to the surface conductor 10 (or the double surface conductor 30) at a high voltage of 600 V or more.
  • Cross-linking polyethylene XLPE
  • PE polyethylene
  • 600V or higher is divided into high voltage and lower voltage is divided into low pressure on the basis of AC 600V.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원이 인가되는 버스바 및 전력선의 도체에 있어서, 원통 또는 사각통 형상의 표면도체를, 내부에 원형 또는 사각단면을 가지는 관통홀을 길이방향으로 천공형성하거나 또는 상기 관통홀과 함께 관통홀을 외부로 연통시키는 연장 관통홀을 길이방향으로 더 천공형성하거나, 또는 'C' 또는 'ㄷ'자 형상지도록 연장 관통홀을 천공형성하고, 상기 관통홀 및 연장 관통홀 내부에 경화성 절연물을 채워 이중표면의 도체를 구성함으로써, 표면도체의 표면적은 증가하되, 단면적은 감소하고, 두께는 얇아져, 전류밀도가 높아져 허용 전류치가 증가하게 되는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체에 관한 것이다.

Description

버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체
본 발명은 전원공급시 발생되는 전자기 현상인 표피효과현상을 응용하여, 표면적이 확대되고, 전류밀도가 높아 고압 대전류용의 버스바 또는 전력선으로 사용할 수 있는 이중표면도체에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 에너지를 전달하는 매개체로 예전에는 전력선(또는 케이블(Cable))을 많이 사용해 왔으며, 최근에는 전력선의 대체품으로 버스바(bus bar)가 많이 사용되고 있다. 이중, 상기 버스바(bus bar)는 케이블과 같은 도체이지만 많은 양의 전기 에너지를 전달할 때 유리한 장점이 있다.
예전에 비해서 지금의 건축물의 시스템은 점점 크고 다양한 용량의 에너지를 필요로 하고 있고, 이러한 추세에 맞추어 안전하고 에너지 손실이 적은 버스바의 장점이 인식되면서 급속하게 사용이 증가되고 있다.
예컨대, 버스바는 공장, 빌딩, 아파트, 대형 할인마트, 오피스텔, 연구단지, 백화점, 골프장, 터널 반도체, LCD공장, 화학, 정유, 제철, 초고층빌딩, 초고압 변전소, LNG인수기지, 신공항, 항만 등에 다양한 분야에 다각도로 공급되고 있으며, 이러한 버스바는 통상적으로, 고압의 전류가 흐르기 때문에, 소정크기의 부스덕트안에 구비된다.
이렇게 부스덕트안에 구비되는 도체인 버스바에 전류를 통전시킬 경우, 주울열(joule heating)(Q=I2R, I는 전류, R은 저항)이 발생하고, 이 열로 인해 온도가 상승하며, 전류의 통전용량과 도체인 버스바의 사이즈는 버스바를 감싸고 있는 절연체 또는 버스바를 감싸고 있는 어떠한 구조물의 허용온도 영역내에서 제한을 받아 결정된다.
따라서, 사용되는 버스바의 사이즈를 줄이기 위해서 전류통전시 발생되는 열을 효과적으로 발산시켜야 하며, 이를 위해서 주로 저압의 경우, 버스바를 금속재의 하우징안에 밀착시켜서 샌드위치 시키거나, 또는 공기절연 방식으로 방열효과를 극대화하는 구조로 설치된다.
한편, 대전류용 전력선을 비롯한 부스덕트 또한 대전류가 흐르는 제품이기 때문에, 절연사고로 인해 버스바 상호간에 단락사고가 발생할 경우, 흐르는 대전류에 의해 매우 큰 단락전자력이 발생하게 되어 제품 자체를 파괴시키는 경우도 있다. 따라서, 이때 사용되는 도체인 전력선 및 버스바들도 단지 전기적 특성이 양호한 것 외에 기계적 강도도 안정성이 확보되어야 한다.
더불어, 우리나라의 상용주파수인 60Hz는 저주파 전원계통일지라도 표피효과에 의해, 버스바 또는 전력선 등의 도체 표면에 전류밀도(A/㎟)가 가장 많이 분포되고, 도체의 중심부로 들어갈수록 전류 밀도가 현저히 떨어진다. 즉, 단면적(㎟)이 큰 도체일수록 표면에서 침투깊이(Skin Depth)까지만 전기가 흐리기 때문에 단면적 전류밀도가 매우 낮아지며, 침투깊이는 주파수에 따라 많은 차이가 있다.
(상기 표피효과(Skin Effect)에 대해 설명하면, 도체 내의 전류 또는 자계분포는 주파수와 도체의 도전율 및 투자율에 의해 정해지는데, 주파수가 높아질수록 도전율이 클수록 전류 및 자계는 도체 내부에 존재하지 못하고 표면으로 집중되어 흐르는 현상을 말한다. 특히 고주파수 교류의 경우에는 거의 도체의 표면으로만 전류가 흐른다.
이러한, 표피효과의 발생원인을 살펴보면, 1, 도체 단면적 내의 중심부일수록 자속 쇄교수가 커져 인덕턴스가 증가하여 버스바 및 전력선 도체 중심부에는 전류가 흐리기 어렵고, 2. 직류(Direct Current)의 경우에도 도체의 중심부에 쇄교자속이 증대되는 형상은 동일하며, 3. 동일한 방향으로 흐르는 전하(Electric Charge)간에는 자기장이 서로 밀어내는 방향으로 작용하기 때문에 전하들이 서로 밀어내면서 표피효과가 더 많이 발생하며, 4. 와류손(Eddy Current) 때문에 도체 내부의 인덕턴스가 커져서 교류전류의 흐름을 방해한다.
상기의 표피효과의 영향을 살펴보면, 1. 교류(Alternating Current)의 경우 버스바 및 전력선 도체 내부로 들어갈수록 전류밀도가 급격히 감소하고, 2. 전류가 버스바 및 전력선 도체 표면으로 집중되고, 3. 전력손실이 증가되어 송전 용량은 감소하며, 4. 버스바 및 전력선 도체 중심부일수록 열발산이 어려워 상대적으로 저항이 더 커짐과 동시에, 5. 버스바 및 전력선 도체의 단면적이 클수록, 도전율과 투자율이 클수록 그리고 고주파(High Frequency) 일수록 이러한 표피효과는 커지며, 6. 전기가 흐를 수 있는 버스바 및 전력선의 침투깊이는 주파수가 높아질수록 얇아진다는 큰 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 버스바 및 전력선 도체에 발생되는 표피효과를 반대로 응용하여, 버스바 및 전력선에 사용되는 도체에 있어서, 표면도체의 내부를 길이방향으로 천공하여 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀에 절연물을 채움으로써, 단면적을 감소시키고, 표면적을 넓히고 두께가 얇은 이중표면의 도체를 제공함으로써, 기존의 버스바 및 전력선에 비해 표피효과가 발생되지 않아 전류밀도가 높아져 허용 전류치가 커지는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 첫번째 실시예로, 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체에 있어서, 내부 중심을 길이방향으로 관통하는 원형 또는 사각형 단면의 관통홀(11)이 천공형성되어 원통 또는 사각통의 형상을 가지며, 사각통 형상인 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10); 상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11)에 채워지는 경화성 절연물(20); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 두번째 실시예로, 버스바 및 전력선으로 사용되는 대전류용 이중표면도체에 있어서, 내부 중심을 길이방향으로 관통하는 원형 또는 사각형 단면의 관통홀(11)과, 상기 관통홀(11)을 길이방향으로 외부와 연통시키는 연장 관통홀(12)이 천공형성되는 원통 또는 사각통의 형상을 가지되, 사각통 형상인 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10); 상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11) 및 연장 관통홀(12)에 채워지는 경화성 절연물(20); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 세번째 실시예로, 버스바 및 전력선으로 사용되는 대전류용 이중표면도체에 있어서, 내부 중심을 길이방향으로 관통하되 일측이 외부와 연통되는 관통홀(11)이 천공형성되어 'C' 또는 'ㄷ'자 단면 형상을 가지되, 'ㄷ'자 단면 형상의 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10); 상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11)에 채워지는 경화성 절연물(20); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경화성 절연물(20)은 상기 표면도체(10)에 인가되는 전압이 600V 이상인 경우, 가교 폴리에틸렌의 재질이 사용되고, 600V 이하인 경우, 폴리에틸렌의 재질이 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이중표면도체는 전력선으로 사용되는 경우, 상기 표면도체(10)의 외주연에는 절연피복층(40)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 도체의 단면적이 동일할 경우, 본 발명의 이중표면도체는 기존의 단일표면도체에 비해, 도체의 표면적이 약 1.8배 늘어나고, 도체의 두께가 얇아지기 때문에 전류밀도가 높아져 허용전류가 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이중표면도체는 대전류용 단일 도체로 제작이 가능한 효과 가 있다.
또한, 본 발명의 이중표면도체는 버스바 및 전력선의 설치면적 및 전력손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이중표면도체는 기존의 단일표면도체에 비해, 원자재인 동의 사용량이 줄어들뿐만 아니라, 1KHz 이상의 고주파 응용분야에서 침투깊이가 더욱 얇아지기 때문에 동의 사용량을 대량으로 줄일 수 있어, 국가의 귀중한 동 자원을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
도한, 본 발명은 버스바 및 전력선에 사용되는 도체의 경량화로 운송 및 취급이 용이하고, 사용자측에서 구매원가 절약이 가능하며, 직류/교류/저주파수/고주파수 등 다양한 분야에 적용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중표면도체를 버스바로 사용함을 나타낸 일실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이중표면도체의 내부 구성을 나타낸 첫번째 실시예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이중표면도체의 내부 구성을 나타낸 두번째 실시예의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이중표면도체의 내부 구성을 나타낸 세번째 실시예의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 이중표면도체를 전력선으로 사용함을 나타낸 일실시예의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
10: 표면도체
11: 관통홀
12: 연장 관통홀
20: 경화성 절연물
30: 이중표면도체
40: 절연피복층
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체는 버스바 또는 전력선의 도체로 사용되는 것으로서, 표면도체(10), 경화성 절연물(20)을 포함하며, 3가지의 실시예를 가진다.
우선, 본 발명의 이중표면도체(30)가 버스바(Busbar)로 사용되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이중표면도체(30)가 상호간 소정간격 이격되어 내부에 길이방향으로 다수 배치되도록, 다수의 이중표면도체(30)를 내설하는 버스바 케이스(100)가 구비되어야 함은 당연할 것이며, 이러한, 버스바 케이스(100)의 상부에 착탈가능한 커버(110) 또한 구비되어야 할 것이다.
하지만, 상기와 같이 이중표면도체(30)를 버스바를 사용하기 위한 버스바 케이스(100) 및 커버(110)는 사용자의 실시예에 따라 다양한 형태를 가질 수 있음이다.
본 발명의 첫번째 실시예를 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이,
상기 표면도체(10)는 내부 중심에 길이방향으로 관통홀(11)이 천공형성되는 것으로서, 상기 표면도체(10) 내부에 관통홀(11)이 천공형성되기에, 상기 표면도체(10)는 내부가 비어있는 통체 또는 관체 형상을 가지게 된다. 이와 같이, 표면도체(10)의 중심부를 천공하는 이유는 본 발명의 배경기술 및 해결하고자 하는 과제에서도 서술하였듯이, 표면도체(10)의 중심부를 향할수록 열 발산이 잘되지 않고 전류밀도가 낮기 때문에, 이러한 표면도체(10)의 중심부를 제거한 것이다.
이때, 상기 관통홀(11)의 천공 형상은 원형 또는 사각형의 단면 형태로 천공형성되도록 한다. 또한, 이러한 상기 관통홀(11)이 천공형성된 표면도체(10) 또한 원통 또는 사각통의 형상을 가지게 되며, 표면도체(10)가 사각통 형상일 경우, 표면도체(10)의 모서리 부분(외주면 및 외주면 모두)을 모두 모따기(R)하여, 모서리 부분이 직각을 이루지 않고 완만한 곡선을 이루도록 한다.
상기 경화성 절연물(20)은 전술된 표면도체(10)의 내부, 즉 관통홀(11) 안에 채워지는 것으로서, 상기 표면도체(10) 내 관통홀(11)에 경화성 절연물(20)이 채워짐으로써, 표면도체(10) 내부를 전기적으로 완전히 절연함과 동시에, 외부 충격에 의한 표면도체(10)의 형상의 손상 및 찌그러짐을 방지하고, 더불어, 본 발명의 이중표면도체(30)를 다양한 사용장소에 설치하거나 고정시킬 시 표면도체(10)가 수축되지 않도록 하는 것이다.
특히, 이러한 경화성 절연물(20)은 이중표면도체(30) 자체가 수축되어 표면도체(10) 내부표면끼리 접촉이 되면(상기 표면도체(10)가 사각통 형상일 경우, 내주면 상, 하부 또는 좌, 우가 접촉, 상기 표면도체(10)가 원통 형상일 경우, 원형의 관통홀(11)이 타원형으로 눌리며 반으로 접혀 내부 표면이 접촉되는 경우 등), 상기 표면도체(10) 내부에 관통홀(11)을 형성하여 표면도체(10)(또는 본 발명의 이중표면도체(30))의 표면적을 확장시키는 효과가 무의미해지므로, 표면도체(10) 내부가 접히며 접촉되지 않도록 경화(硬化)성 절연물(20)을 관통홀(11) 내부에 틈새가 전혀 없도록 견고히 채워 넣도록 한다. (이는 후술 될 두번째 실시예 및 세번째 실시예의 경화성 절연물(20)에도 동일하게 적용됨은 당연하다.)
본 발명의 두번째 실시예를 설명하면, 상기 도 3에 도시된 바와 같이,
두번째 실시예는 첫번째 실시예와 마찬가지로, 상기 표면도체(10)는 내부에 길이방향으로 원형 또는 사각형의 단면 형상으로 가지는 관통홀(11)을 천공형성함으로써, 내부가 비어있는 통체 또는 관체 형상을 가진다. 이러한, 상기 표면도체(10) 또한 원통 또는 사각통 형상을 가지도록 한다. 물론, 이러한 표면도체(10)가 사각통 형상인 경우, 표면도체(10)의 각 모서리는 첫번째 실시예와 동일하게 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있어야 한다.
단, 두번째 실시예가 첫번째 실시예와 상이한 점은 상기 관통홀(11) 외에. 상기 관통홀(11)을 길이방향으로 외부로 연통시키는 연장 관통홀(12)을 더 천공형성하고 있다는 것이다. 다시 말해, 상기 표면도체(10)의 내부에 길이방향으로 관통홀(11)을 천공형성하되, 상기 관통홀(11)의 일측에 길이방향으로 연장 관통홀(12)을 더 천공형성하여, 관통홀(11)은 연장 관통홀(12)과 연통되고, 이러한 연장 관통홀(12)은 관통홀(11)과 표면도체(10)의 외부를 상호간 연통시키는 것으로, 상기 표면도체(10)만을 바라봤을 시, 상기 표면도체(10) 외주연이 길이방향으로 절개되어 있는 형태를 가지는 것이다.
상기와 같이, 관통홀(11) 외에 연장 관통홀(12)이 더 천공형성됨으로 인하여, 표면도체(10)의 표면적은 첫번째 실시예보다 더 넓어지고, 단면적은 더 작아져, 표피효과가 더욱 발생되지 않는 것이다.
상기 두번째 실시예에 사용되는 경화성 절연물(20)은 관통홀(11) 및 연장 관통홀(12) 모두에 견고하게 채워짐으로써, 표면도체(10) 내부(관통홀(11) 및 연장 관통홀(12))가 접히며 접촉되지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 세번째 실시예를 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 표면도체(10)에는 관통홀(11)이 내부 중심에서 길이방향으로 천공형성되되, 이러한 관통홀(11)을 관통시 관통홀(11)의 일측이 표면도체(10) 외부와 곧바로 연통되도록 형성함으로써, 상기 표면도체(10)가 'C' 또는 'ㄷ'자 단면 형상을 가지도록 하는 것이며, 상기 표면도체(10)가 'ㄷ'자 단면 형상을 가지는 경우 각 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있어야 함은 당연하다.
상기 세번째 실시예의 경화성 절연물(20)은 표면도체(10)의 내부에 채워지는 것으로서, 세번째 실시예의 관통홀(11) 내에 견고하게 채워짐으로써, 표면도체(10) 내부(관통홀(11))가 접히며 접촉되지 않도록 하는 것이다.
이와 같이, 전술된 첫번째와 세번째 실시예의 경우, 표면도체(10) 내부의 관통홀(11)에 의해, 기존의 단일 도체보다 상대적으로 표면적이 증가하고, 단면적이 감소하며 두께가 얇아지고, 두번째 실시예의 경우, 표면도체(10) 내부의 관통홀(11) 및 연장 관통홀(12)에 의해, 첫번째 실시예보다 표면적이 증가하고, 단면적이 감소하며, 두께가 얇아져, 이로 인해 기존의 단일 도체보다 표피효과가 줄어듦으로 인해, 전류밀도가 높아져 허용 전류치가 증가하게 되는 것이다. 물론, 본 발명의 이러한 이중표면도체(30)에 사용되는 동(銅) 재료는 기존의 단일 도체의 동 재료 사용량보다 상대적으로 적게 사용되어 제작이 가능하다는 효과 또한 발생될 것이다.
더불어, 본 발명의 이중표면도체(30)는 전술된 바와 같이, 버스바 및 전력선으로 사용될 수 있음인데, 이중표면도체(30)의 사각통 형상을 버스바에 적용하고, 원통 형상을 전력선에 적용하여 사용하는 것이 올바른 실시예이겠지만, 이는 사용자의 선택에 의해 변경될 수 있음이다.
또한, 본 발명의 이중표면도체(30)는 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 표면도체(10)의 외주연 또는 외주면에는 전류가 통전되지 않는 고무 등의 재질로 이루어지는 절연피복층(40)이 도포되어 형성될 수 있다.
또한, 전술된 첫번째, 두번째, 세번째 실시예에 사용되는 본 발명의 경화성 절연물(20)은, 상기 표면도체(10)(또는 이중표면도체(30))에 인가되는 전압이 600V 이상인 고압의 경우에는 가교 폴리에틸렌(XLPE, Cross Linking-Polyethylene)의 재질이 사용되고, 600V 이하의 저압인 경우에는 폴리에틸렌(PE, Polyethylene)의 재질이 사용되도록 한다.(전기설비 기술기준에서 전압의 종류는 저압, 고압, 특고압의 3종류로 분류하며, 저압의 경우 DC 750V 이하 AC 600V 이하, 고압의 경우 DC 750V 초과 DC 7000V 이하, AC 600V 초과 AC 7000V 이하, 초고압의 경우 7000V 이상으로 일반적으로 154KV이상을 의미하므로, 본 발명에서는 AC 600V를 기준으로 하여, 600V 이상을 고압, 그 이하를 저압으로 구분하였다.)
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체에 있어서,
    내부 중심을 길이방향으로 관통하는 원형 또는 사각형 단면의 관통홀(11)이 천공형성되어 원통 또는 사각통의 형상을 가지며, 사각통 형상인 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10);
    상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11)에 채워지는 경화성 절연물(20);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체.
  2. 버스바 및 전력선으로 사용되는 대전류용 이중표면도체에 있어서,
    내부 중심을 길이방향으로 관통하는 원형 또는 사각형 단면의 관통홀(11)과, 상기 관통홀(11)을 길이방향으로 외부와 연통시키는 연장 관통홀(12)이 천공형성되는 원통 또는 사각통의 형상을 가지되, 사각통 형상인 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10);
    상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11) 및 연장 관통홀(12)에 채워지는 경화성 절연물(20);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체.
  3. 버스바 및 전력선으로 사용되는 대전류용 이중표면도체에 있어서,
    내부 중심을 길이방향으로 관통하되 일측이 외부와 연통되는 관통홀(11)이 천공형성되어 'C' 또는 'ㄷ'자 단면 형상을 가지되, 'ㄷ'자 단면 형상의 경우 모서리가 완만한 곡선을 이루도록 모따기가 되어 있는 표면도체(10);
    상기 표면도체(10)가 수축되지 않고, 외부충격에도 찌그러지는 않으며, 수축되지 않도록 하기 위해, 상기 표면도체(10)의 관통홀(11)에 채워지는 경화성 절연물(20);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체.
  4. 제 1항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화성 절연물(20)은
    상기 표면도체(10)에 인가되는 전압이 600V 이상인 경우, 가교 폴리에틸렌의 재질이 사용되고, 600V 이하인 경우, 폴리에틸렌의 재질이 사용되는 것을 특징으로 하는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체.
  5. 제 1항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면도체(10)는
    외주연에 절연피복층(40)이 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바 및 전력선으로 사용되는 고압 대전류용 이중표면도체.
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