KR101222871B1 - 접지선용 서지 방전체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지선용 서지 방전체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기존의 선상전극방식의 접지선 외표면에 상호 대향되는 구조로 된 다수의 방전침을 조립식으로 체결할 수 있도록 함으로써 사용처의 현장조건에 따라 접지선에 방전체의 개수 및 간격 등을 임의로 설정하여 사용할 수 있어 제조성의 향상과 더불어 사용의 편리성 및 호환성을 향상시키고, 또한 넓은 범위의 지중에 충분한 방전체적으로 확보토록 함으로써 방전효과를 극대화하도록 한 것이다.
이는 지중에 매설하여 지상의 전력계통으로 부터 전달되는 서지를 지중으로 유도하여 방전토록 하는 방전체로서, 상기 방전체는 후렉시블한 접지선 표면에 일정한 간격으로 다수 개를 조립식으로 밀착 체결할 수 있고, 상호 대향되는 형태를 이루면서 체결면에는 체결핀 및 체결공이 각각 형성되는 한 쌍의 클램프; 클램프 내경에는 접지선의 외표면과 일치되는 체결홈 형성; 상기 클램프의 전면 경사면에 일체형으로 경사지게 체결되는 다수의 방전침; 으로 구성된 것과, 한 쌍의 클램프는 체결면에 상호 결합되는 결합턱과 결합홈이 각각 일체로 형성되어 슬라이딩식; 으로 결속되도록 구성됨을 특징으로 하는 것과, "C"형의 관체로 형성되는 하나의 단일부품으로 형성되면서도 이의 외주연상에 사방향으로 다수의 방전침이 직각방향; 인 것으로 구성 된 것이다.

Description

접지선용 서지 방전체{Earth wire type surge discharge object}

본 발명은 접지선용 서지 방전체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기존의 선상전극방식의 접지선 외표면에 상호 대향되는 구조로 된 다수의 방전침을 조립식으로 체결할 수 있도록 함으로써 사용처의 현장조건에 따라 접지선에 방전체의 개수 및 간격 등을 임의로 설정하여 사용할 수 있어 제조성의 향상과 더불어 사용의 편리성 및 호환성을 향상시키고, 또한 넓은 범위의 지중에 충분한 방전체적으로 확보토록 함으로써 방전효과를 극대화하도록 한 것이다.

일반적으로 전력계통이나 전기기기 사용장소에서는 외부에서 낙뢰와 같은 자연현상에 의해 발생되는 과전압 또는 내부의 전력계통에서 고장에 의해 발생되는 고장전류, 그리고 여러 가지 요인에 의해 발생되는 과전류 또는 서지(surge) 등을 안전하게 지중으로 방전시키기 위한 접지시스템이 필연적으로 요구된다.

특히, 스파크, 노이즈 등으로 불리는 서지는 매우 짧은 시간동안 나타났다가 사라지는 고전압의 전기적인 동요현상을 말하는 것으로, 이러한 서지는 발생한 원인과 크기에 따라 한번에 디지털 시스템설비에 치명적인 손상을 입히거나 수차례 서지의 영향이 누적되면 시스템이나 구성부품에 전기적인 절연열화를 가져오게 됨으로써 어떠한 형태로든지 방전시키는 것이 요구된다.

상기와 같은 여러 가지 과전류 또는 서지(이하 "서지"라함)는 경우에 따라서 엄청난 파괴력을 지니고 있기 때문에 각종 전기시설물을 시설할 때에는 지중으로 방전시키기 위한 접지시설이 반드시 필요하게 되며, 이 같은 접지시설 중 접지전극의 종래 형태로는 봉상전극, 판상전극, 선상전극, 보링전극 등이 제안되어 널리 사용되고 있다.

그 중에서도 송전선로 철탑에 주로 사용되는 가장 보편적인 종래의 접지전극은 아연도철연선 또는 동피복강연선 등으로 이루어지는 선상전극으로서, 이는 직경 2.6mm 철선 또는 동피복 강선 7가닥을 꼬은 것으로 지표면을 따라 300 ~ 500mm 의 깊이로 매설하는 방식을 취하고 있다.

그러나 송전선로 대부분이 대지 고유저항이 매우 높은 산지를 경과하고 있어낙뢰 내습시 서지 임피던스(surge impedance)가 급상승하여 상용주파(60Hz) 접지저항이 설계기준치 이하인 개소에서도 낙뢰고장이 지속적으로 발생되고 있는 문제점이 있다.

근자에는 이러한 문제점을 개선하기 위한 구조로서, 금속으로 된 봉체의 주변에 4개의 방전침을 일정간격으로 다수 부착한 접지봉(침상전극봉)이 국내 실용신안등록 제20-0206713호로 제안된 바 있다.

이는 명세서에서도 확인되는 바와 같이 금속으로 이루어지는 어스봉의 둘레에 사방향으로 향한 다수 개의 방전침이 등간격으로 설치되고, 어스봉의 단부에는 어스봉과 나란한 방향으로 또다른 방전침이 설치된 구성으로서 지중에 매설하여 사용하게 된다.

상기 접지봉은 역섬락을 일으킬 수 있는 전위상승 이전에 먼저 뇌격전류를 뾰족한 침을 통해 대지로 방전시켜 서지 임피던스를 저감시킴으로써 전위상승을 방지토록 하는 목적으로 사용된다.

따라서 이러한 접지봉을 변전소 및 송전선로측의 낙뢰나 서지 침입이 우려되는 가공지선과 접지망 연결부분, 피뢰기하부, 변압기 하부, 차단기 하부 등에 주접지망과는 별도로 지중에 매설함으로써 상용 주파상태에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의 임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 채택하여 매설지선과 병용하고 있다.

그러나 상기 접지봉은 서지 저감효과가 커서 철탑의 전위상승을 억제하는 효과가 상당하기는 하지만 다음과 같은 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.

상기 접지봉은 경질의 금속봉체의 표면에 다수의 방전침이 일체로 형성되는 구조를 가짐에 따라 제조처에서 제조된 정해진 길이와 부피로 인하여 주접지망과는 별도로 설치하는 것이고 대지고유저항이 높은 암석지역 같은 곳에서는 토질이 좋은곳을 선택하여 시공하기 어려운 점이 있었을 뿐만 아니라, 설치시에는 사용처의 여러 가지 현장조건에 따라 그 길이와 방전침의 개수를 임의로 설정할 수 없는 등 사용상 여러 가지 불편한 문제점이 있었다.

특히 종래와 같이 이미 정해진 길이를 가지는 접지봉을 설치한 후에는 그 길이만큼으로 한정된 국부적인 토양의 체적에만 방전시킬 수 밖에 없기 때문에 전극에 유입되는 큰 낙뢰전류를 순간적으로 대지에 골고루 방전시키기에는 그 한계가 있었다.

한편, 매설지선은 넓은 범위에 포설되어 상용주파접지저항을 저감시켜 전위상승을 억제하는 반면, 표면이 둥근 형태로 이루어져 있기 때문에 구조상 코로나 발생전압이 높아 서지 임피던스 저감효과는 매우 작은 결과를 초래하게 된다.

또한 상기와 같은 문제점 외에도 접지봉은 경질의 금속 어스봉에 다수의 방전침을 일체로 설치하는 구조임에 따라, 즉 긴 봉체의 어스봉에 다수의 방전침을 가지는 링을 삽입하여 작은 볼트 등의 방법으로 일일이 고정하여야 하는 구조임에 따라 제조상의 여러 가지 어려움으로 제조원가를 상승시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 본 발명의 방전체를 유연한 접지선 표면에 일정간격으로 체결하는 현장 조립식으로 고안함으로써 설치현장의 조건에 따라 설치하는 접지선의 길이에 따라 방전침의 개수 및 간격을 임의대로 설정할 수 있어 운반, 보관 및 설치에 따른 사용의 편리성을 향상시키도록 하는 접지선용 서지 방전체를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 지중의 넓은 범위에 매설되는 기존의 접지선의 구조에 일정간격으로 다수의 방전침을 무리없이 체결할 수 있고, 체결후 접지선과 방전침간에 전기적으로 낮은 도전성으로 연결되어 서지가 가능한 한 낮은 접촉저항하에서 넓은 범위의 대지 안에서 방전효율을 월등히 향상시키도록 하는 접지선용 서지 방전체의 구조를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 새로운 형태의 접지선용 서지 방전체를 제공함으로써 달성된다.

이러한 본 발명의 방전체는 후렉시블한 금속재질로 이루어진 접지선 주위에 상호 대향되는 두 쪽이 서로 이맞물림되어 접지선의 표면에 체결고정되는 클램프와, 상기 클램프의 전면 사방향에 방사상으로 경사지게 설치되어 과전류를 지중으로 방전시키도록 하는 방전침으로 구성하고 두 쪽으로 된 클램프 안쪽에는 접지선의 꼬임에 맞는 홈을 내어 접지선과 클램프가 전기적 기계적으로 밀착되도록 하였다.

따라서 본 발명의 방전체는 접지선이 설치되는 현장에서 사용의 조건에 따라 두 쪽으로 된 클램프를 통하여 방전침의 설치 개수와 간격을 임의대로 설정하여 쉽게 체결할 수 있으며, 또한 접지선 진행방향으로 경사지게 설치되는 방전침에 의해 서지전류를 신속하게 지중으로 방전시킬 수 있음을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 방전체는 접지선의 표면에 다수의 방전침들을 클램프를 이용하여 간편하게 체결고정토록 함으로써 사용처의 현장조건에 따라 필요한 방전침들의 개수와 이들의 간격을 임의대로 조절하여 설치할 수가 있는 장점을 가지게 된다.

특히 본 발명은 클램프 몸체가 상호 대향되는 두 쪽이 동일한 모양과 구조로 되어 있어 제조의 간편화와 더불어 운반 및 보관에 따른 취급이 용이한 효과를 가지게 될 뿐만 아니라 어떠한 현장 조건하에서도 손쉽게 설치가 가능한 효과를 가지게 되는 것이다.

본 발명은 송전선로 철탑과 같이 방전특성이 낮은 기존의 접지선에 다수의 경사진 방전침들이 체결함으로써 넓은 범위의 지중에 방전체적을 확보하여 얻은 방전효율로 인하여 접지선의 전체적인 포설길이를 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따른 굴착비용 등 공사비를 월등히 줄일 수가 있게 되는 것이다.

또한, 철탑, 변전소, 통신사이트 등 기설 접지망의 접지성능 개선시에도 기존의 접지선에 간편하게 체결가능하여 경제적으로 접지성능을 높이는 효과를 얻을 수가 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 보인 정면도
도 2는 본 발명의 요부를 보인 일부 사시도
도 3은 본 발명 도2의 분리사시도
도 4는 본 발명 도2의 정면도
도 5는 본 발명 도4의 분리된 상태도
도 6은 본 발명 클램프를 접지선에 결합하기 전의 단면구성도
도 7은 본 발명 도6에서 결합된 상태도
도 8은 본 발명 클램프의 구성도
도 9는 본 발명 방전침의 연결부만을 단면하여 보인 구성도
도10 내지 도12는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도
도13 내지 도16은 본 발명의 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도

이하에서 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면의 도1 내지 도5에서는 본 발명의 전체적인 구성을 상세히 나타내고 있고, 도6 내지 도9에서는 본 발명의 세부적인 구성 및 체결상태를 나타내고 있으며, 도10 이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다.

상기 도면에서 부호 100은 본 발명에 의한 서지 방전용 방전체의 본체를 표시하고 있으며, 이의 방전체(100)는 후렉시블한 금속재질의 접지선(10)과, 상기 접지선(10)의 표면에 등간격으로 다수 개가 체결되는 클램프(20)(20a)와, 상기 클램프(20)(20a)의 전단에 다수 개가 경사지게 체결되는 방전침(30)과, 상기 접지선(10)의 일측단에 체결되는 접속단자(40)로 구성된다.

상기 접지선(10)은 아연도철연선 또는 동피복강연선 등과 같이 금속재질로 이루어지는 전선으로 작은 직경의 전선 여러 가닥을 일정한 패턴으로 꼬아서 후렉시블한 형태로 구성된다.

이 접지선(10)은 지중에 매설됨에 따라 지상에서 발생되는 서지를 지중으로 유도하여 방전시키는 기능을 제공하게 되고, 설치현장의 조건에 따라 그 길이를 설정하게 된다.

즉, 상기 접지선(10)는 본 발명의 실시예에서 직경 2.6mm로 이루어지는 전선 7가닥을 꼬아서 만드는 것이나, 이는 하나의 실시예에 지나지 않는 것으로 전선의 직경이나 개수 등은 임의로 설정할 수가 있다.

또한, 상기 접지선(10)에 다수 개로 체결되는 클램프(20)(20a)는 반원통형으로 이루어지는 두 쪽이 상호 대향되는 구조를 가지며, 이들은 조립 및 분해될 수 있는 조립식으로 구성된다.

상기 클램프(20)(20a)는 구리와 같은 금속재질로 이루어지면서도 원통관의 중심부를 절단한 것과 같은 형태의 반원통형으로 형성되고, 내경에는 접지선(10)의 표면과 긴밀한 밀착을 위한 체결홈(21)이 형성되며, 클램프(20)(20a)가 결합되는 결합면에는 체결핀(22)과 체결공(23)이 각각 형성되어 억지끼움에 의해 결합되도록 구성된다.

상기 체결홈(21)은 클램프(20)(20a)를 접지선(10)의 표면에 체결시 접지선(10)의 표면과 긴밀히 밀착될 수 있는 홈으로 형성되는 것이며, 이는 클램프(20)(20a)의 체결력을 증대시키는 기능과 동시에 접지선과 클램프간의 접촉저항을 줄이게 된다.

또한 체결핀(22)과 체결공(23)은 한 쌍으로 이루어지는 클램프(20)(20a)의 결합면에 각각 일체로 형성되는 것으로, 한 쌍의 클램프(20)(20a)가 상호 결합시 상호 억지끼움식으로 체결되어 고정력을 제공하게 된다.

이때 상기 체결핀(22)은 그 전단으로 부터 후단으로 갈수록 그 굵기를 달리함으로써 체결공(23)에 억지끼움식으로 체결시 견고한 고정력을 제공할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 클램프(20)(20a)의 전단에는 원주방향을 따라 경사면(24)이 형성됨과 동시에 이 경사면(24)에는 두 개씩의 방전침(30)이 각각 경사지게 체결고정된다.

상기 방전침(30)은 지중에서도 부식이 잘 되지 않고 방전후에도 침끝이 잘 마모되지 않는 스테인레스와 같은 금속재질로 하여 방전의 주역활을 하게되는 끝부분은 뽀족한 침으로 형성하고, 반대측은 직경을 달리하여 클램프(20)(20a)에 뚫은 구멍에 일체형으로 취부하며, 서지방전의 진행에 따른 방향성을 좋게 하기 위하여 접지선의 진행방향을 따라 45도 경사지게 설치한다.

이때 방전침(30)은 각 클램프(20)(20a)에 각각 두 개씩이 한 조로 설치되는 것으로, 첨부된 도면의 도9에서 보는 바와 같이 클램프(20)(20a)의 경사면(24)에 방전침취부구멍(27)을 가공한 다음, 이 구멍에 방전침(30)을 삽입하여 그 후면에서 용접하는 방법으로 튼튼하게 고정된다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 방전체(100)는 조립이 완료된 상태에서 통상의 방식대로 지중에 매설하여 사용하게 되는 것으로, 즉 접지선(10)이 지상의 접지시스템과 연결된 상태에서 방전체(100)는 지표면에서 약 300 ~ 500mm의 깊이로 지중에 매설되고, 또한 사용조건에 따라 다르겠지만 철탑, 변전소, 통신사이트 등에 사용시에는 약 25 ~ 30m의 길이의 접지선과 함께 매설된다.

특히 본 발명은 후렉시블한 접지선(10)에 일정한 간격으로 체결되는 클램프(20)(20a)를 통하여 다수의 경사진 방전침(30)들이 체결됨으로써 넓은 범위의 지중에 방전체적을 확보할 수 있고, 또한 방전침의 간격(약 200~ 500mm)을 사용처의 여러 가지 조건에 맞추어 임의대로 조절할 수 있음으로써 방전시 코로나 전류선간 간섭이 일어나지 않아 방전효율을 월등히 향상시킬 수가 있게 된다.

상기 클램프(20)(20a)는 도면에서도 보듯이 상호 대향되는 구조가 일체형으로 결합될 수 있는 구조로 이루어져 있음에 따라 현장에서 직접 이들을 접지선(10)에 밀착시켜 양측의 체결핀(22) 및 체결공(23)을 서로 억지끼움함으로써 결속할 수 있다.

이때 상기 클램프(20)(20a)의 내측에는 접지선10)의 꼬임 모양에 맞는 체결홈(21)이 형성함으로써 접지선(10)와는 작은 압력으로도 긴밀하게 체결될 수 있고, 이에 따라 접지선(10)를 타고 들어오는 서지가 방전침(30)으로 용이하게 전달될 수 있다.

또한 상기 클램프(20)(20a)의 전면 경사면(24)에는 45도 경사지게 방전침(30)이 부착되어 있음에 따라 접지선(10)으로 유입되는 낙뢰전류가 진행방향으로 향한 방전침(30)을 통하여 지중으로 방전되는 기능을 제공하게 된다.

이것은 종래 접지봉과 90도 각도를 가진 방전침에 비해 접지선과의 완만한 굴곡각도로 인해 인덕턴스가 상대적으로 작게 되어 신속한 방전효과를 얻을 수 있다.

한편, 첨부된 도면의 도10 내지 도12 에서는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다.

이는 한 쌍으로 이루어지는 클램프(20)(20a)의 체결면에 결합턱(25)과 결합홈(26)을 각각 일체로 형성하여 이들의 결합력으로 상기 클램프(20)(20a)를 접지선(10)에 결속할 수 있도록 구성한 것이다.

즉, 일측 클램프(20)의 결합면에는 결합턱(25)을 형성하고, 이와 대향되는 타측의 클램프(20a)에는 상기 결합턱(25)과 결합되는 결합홈(26)을 형성함으로써 이들 클램프 양쪽을 슬라이딩식으로 밀어 넣음으로써 간편하고도 견고하게 체결할 수가 있다.

따라서 상기 실시예에 따른 클램프(20)(20a)는 별도의 가공없이 결합턱(25)과 결합홈(26)이 결합면에 일체로 형성된 상호 대향되는 구조로 되어 있어 제조가 손쉬운 장점과 더불어 체결이 손쉬운 장점을 가지게 된다.

또한 첨부된 도면의 도13 내지 도15에서는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.

이의 경우는 접지선(10)에 체결되는 클램프(20b)를 "C"자 모양의 관체로 형성하면서 금속재질의 클립형태로 이루어지는 하나의 단일부품으로 형성하고, 외주연의 사방향에는 방전침(30)을 직각방향으로 형성한 구성이다.

이때 첨부된 도면의 도16에서와 같이 상기 클램프(20b)의 체결홈(21)을 접지선(10)의 외형과 동일한 형태의 나선으로 형성하여 결합력 내지는 밀착력을 증대시킬 수가 있다.

따라서 상기 실시예에서는 방전침(30)이 부착된 클램프(20b)를 체결시 접지선(10)의 외표면에 끼운 후, 별도의 공구를 이용하여 클램프(20b)의 외주연을 강하게 압착함으로써 간편하게 체결고정할 수가 있는 것이다.

100:방전체 10:접지선
20,20a,20b:클램프 21:체결홈
22:체결핀 23:체결공
24:경사면 25:결합턱
26:결합홈 27:방전침취부구멍
30:방전침

Claims (3)

1. 지중에 매설하여 지상의 전력계통으로 부터 전달되는 서지를 접지선(10)에 설치되는 다수의 방전침을 통해 지중으로 유도하여 방전토록 하는 방전체(100)에 있어서,
   상기 방전체(100)의 접지선(10)은 후렉시블하게 형성되면서도 표면에는 한 쌍으로 이루어지는 클램프(20)(20a)가 일정한 간격으로 다수개가 조립식으로 체결되고,
   상기 클램프(20)(20a)는 두 개로 양분되어 상호 대향되는 형태를 이루면서 이들의 체결면에는 체결핀(22) 및 체결공(23)이 각각 형성되며,
   상기 클램프(20)(20a)의 내경에는 접지선(10)의 외표면과 일치되는 체결홈(21)이 형성되고,
   상기 클램프(20)(20a)의 전면 경사면(24)에는 다수의 방전침(30)이 전방을 향해 경사지게 체결되어 구성됨을 특징으로 하는 접지선용 서지 방전체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 클램프(20)(20a)는 체결면에 상호 결합되는 결합턱(25)과 결합홈(26)이 각각 일체로 형성되어 슬라이딩식으로 결속되도록 구성됨을 특징으로 하는 접지선용 서지 방전체.
3. 삭제

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