KR20060015349A

KR20060015349A - 지중 저압전력선로의 활선상태 누전점 탐사방법

Info

Publication number: KR20060015349A
Application number: KR1020060009901A
Authority: KR
Inventors: 이상신; 정경근
Original assignee: 야베스텍 주식회사
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2006-02-16
Also published as: KR100697947B1

Abstract

본 발명은 지중 저압전력선로의 활선상태에서 누전위치를 정확하게 탐색하는 방법에 관한 것으로서, 탐사전원은 상용주파수 이외의 특정주파수 전원을 중첩하여 누전구간 양단에 인가하고, 누전구간을 누전점을 중심으로 분할하여 2개의 미소저항소자로 설정하고, 표준가변저항기에서 분할되는 양측 2개의 저항을 기지(旣知)저항소자로 하고, 누전되는 접지회로에 검류계를 연결하는 휘트스톤브리지 회로를 구성함으로써, 검류계의 지침이 “0”이 되도록 가변저항기가 조정되는 위치에서 가변저항기의 분할되는 저항비율에 의하여 누전구간의 누전점에 의한 분할비율을 산출할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 지중 저압전력선로 활선상태 누전위치 탐사방법이다.

저압전력선로, 누전점, 가변저항기, 검류계, 전압증폭부, 다이오드, 필터링부

Description

지중 저압전력선로의 활선상태 누전점 탐사방법{On-Line Pinpointing Method of Electric Leakage for Low Voltage Power Cable}

도 1은 AC 220[V] 60[Hz] 저압전력선로(101,102,103)의 A,B구간의 어떤 점에 대지저항값이 RG인 지락이 발생하여 누설전류가 발생하는 경우에 누전점(111)의 위치를 측정하는 일실시 예시도이다

도 2는 도 1의 예시도를 간단한 등가회로로 나타낸 것이다.

도 3은 탐사기의 전자회로 구성을 개략적으로 나타낸 일실시 예시도이다.

도시미관, 설비 및 인축의 안전을 고려하여 많은 지역에서 전력선지중화가 진행되고 있으며 앞으로 더욱 확대되는 추세에 있다. 지중화지역에는 저압전 선로도 지중으로 포설되어 있으나, 지금까지는 특고압전력선로에 비교하여 관리가 등한시 되어온 것이 사실이다. 또 도시지역의 가로등전선로도 지중으로 매설되어 있어서 일반 전력선과 같이 관리가 되어져야 한다. 이와 같이 시민이 접촉하기 쉬 운 도시도로에서 지중매설 전선로를 사용할 경우에 누전이 발생되면 안전사고의 위험이 높음으로, 누전을 사전에 방지하거나 누전이 확인되는 경우에 즉시 누전점(111)을 발견하고 수리하여야 한다.

지중에 매설된 전선로는 항상 지반침하에 대한 장력 스트레스와 수시로 발생되는 굴착공사로 인한 손상의 위험과, 그리고 시공불량 및 장기간 사용으로 인한 열화 등으로 인한 누전의 위험이 항상 존재하게 된다.

종래에는 누전지점이나 누전구간을 탐색하기 위해 저압전력선로를 정전시켜 절연저항계로 구간마다 접속점을 분리하고 절연저항을 체크하여 누전구간을 탐색하거나, 누설전류계로 전선로를 따라 가면서 누설전류의 크기를 체크함으로써 누전구간을 확정하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 이러한 방법들은 누전구간을 탐색하는 방법에는 효과가 있으나 누전위치를 Pinpointing할 수는 없는 방법이었다. 따라서 지중에 매설된 케이블의 누전 발생 시에 비가시성과 적합한 가용장비의 미비로 인해 누전 위치를 정확히 찾아낼 수 없어 누전이 의심되는 케이블을 전면 교체하거나 누전이 의심되는 위치를 굴착하여 보수할 수밖에 없었다.

따라서 지중저압전력선로 누전에 의한 감전사고 방지대책이 긴요하며, 지중선로 누전복구를 위해서는 정확한 누전위치를 확인하여 굴착을 최소화 하여 공사비 저감 및 민원방지 조치가 필요하다. 현재까지 개발된 탐사기는 정전상태에서 사용이 가 능하나 탐사시간이 수 시간이 걸리는 경우 고객의 불편 및 전력 판매량이 감소되는 문제점이 있어서 활선상태에서 탐사할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.

그리고, 특허정보검색에서 누전위치 탐사장치에 관련하여 3건의 특허등록 및 출원과 1건의 실용신안출원이 검색되었다. 대부분 가로등전선로의 누전위치를 탐사하기 위한 목적으로 발명 또는 고안 되었으며, 특히 2건(공개번호 10-2005-0002945, 전력선통신을 이용한 가로등선로 누전지점 확인방법 및 그 장치, 공개번호 20-0401899, 활선상태에서 저압선로의 누전위치 검출시스템)은 누전구간 또는 누전회로를 검출하는 내용 이었다. 그러나 두 건의 등록특허(10-0463450 가로등 전선로 누전위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생장치와 감지 신호 출력 장치, 10-0503713 지중선로의 누전점 탐사 장치 및 그 방법)는 맥류를 전력선로에 인가하고, 탐지틀 또는 탐침을 사용하여 맥류의 귀로전류에 의한 탐침사이의 전압강하를 검출하는 방법 이었다. 이 두 가지 등록특허가 본 발명의 목적과 유사하다고 할 수 있었다.

그러나 상기 2가지의 등록특허는 실현가능성이 매우 낮다. 그것은 상기 2가지 등록특허의 누전검출의 원리가 누전전류의 전원측으로의 귀환회로에서 발생하는 전압강하에 의한 탐침 사이의 전위차(보폭전압)를 검출하는 것인데, 과연 누전전류가 포장도로(아스팔트, 타일, 콘크리트 등)의 표면으로 얼마나 흐를 것인가는 의문을 가지지 않을 수 없기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 탐사전원은 상용주파수 이외의 특정주파수 전원을 중첩하여 누전구간 양단에 인가하고, 누전구간을 누전점을 중심으로 분할하여 2개의 미소저항소자로 설정하고, 표준가변저항기에서 분할되는 양측 2개의 저항을 기지(旣知)저항소자로 하고, 누전되는 접지회로에 검류계를 연결하는 휘트스톤브리지 회로를 구성함으로써, 검류계의 지침이 “0”이 되도록 가변저항기가 조정되는 위치에서 가변저항기의 분할되는 저항비율에 의하여 누전구간의 누전점에 의한 분할비율을 산출할 수 있게 하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 하였다.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 지중 저압전력선로의 활선상태 누전점 탐사방법, 탐사전원은 상용주파수 이외의 특정주파수 전원을 중첩하여 누전구간 양단에 인가하고, 누전구간을 누전점(111)을 중심으로 분할하여 2개의 미소저항소자로 설정하고, 표준가변저항기에서 분할되는 양측 2개의 저항을 기지(旣知)저항소자로 하고, 누전되는 접지회로에 검류계를 연결하는 휘트스톤브리지 회로를 구성함으로써, 검류계의 지침이 “0”이 되도록 가변저항기가 조정되는 위치에서 가변저항기의 분할되는 저항비율에 의하여 누전구간의 누전점(111)에 의한 분할비율을 산출 할 수 있게 하는 것이다. 이하 도 1에서 도 3까지 상세히 설명한다.

도 1은 AC 220[V] 60[Hz] 저압전력선로(101,102,103)의 A,B구간의 어떤 점에 대지저항값이 RG인 지락이 발생하여 누설전류가 발생하는 경우에 누전점(111)의 위치를 측정하는 일실시 예시도이다. A,B구간에 비 상용주파수 발진기를 연결하여 상용주파수 이외의 다른 주파수를 중첩하여 저압전력선로인 A,B구간에 입력하고, 입력된 비 상용주파수 전력이 누전접지점(106)을 통과하여 접지극(107)으로 회귀하도록 회로를 구성하되, 그 회귀회로에 검류계(108)와 가변저항기(109)를 접속한 후, 가변저항기(109)의 조정을 통하여 검류계(108)의 지시치가 “0”이 되도록 조정함으로써, 가변저항기(109)가 분할된 비율에 따라 RL1(102)과 RL2(103)의 비율을 알 수 있게 한 것이다. 또 정밀한 측정을 위해서는 A점의 단자에서 측정하는 경우, 탐사기에서 A점까지의 리드선(104)길이와 탐사기에서 B점까지의 리드선(105)길이는 동일하게 함으로써 리드선의 길이 차이에 의한 오차발생을 없앤다.

도 2는 상기 도 1의 예시도를 간단한 등가회로로 나타낸 것으로 전형적인 휘트스톤 브리지회로가 되는 것이다. 상기 회로에서 “R1+R2=일정값”이면서 가변되는 위치 어디서든지 R1, R2의 값을 알 수 있는 기지(旣知)저항이라고 한다면, RL1과 RL2는 미지의 저항이지만 검류계의 지시치가 “0”인 경우에 “RL1 × R2 = RL2 × R1”의 식이 성립되므로, RL1과 RL2값의 비율은 산출할 수 있는 것이다. 그리고 검류계 회로에 삽입한 다이오드는 교류를 정류하기 위한 것이다.

AC 220[V] 60[Hz] 저압전력선로(201) 누전구간의 양단에 특정의 비 상용주파수 발진기(205)를 연결하여 상용주파수 이외의 다른 특정의 주파수를 중첩하여 저압전력선로 누전구간에 인가하는 전원회로와, 누전지점(202)으로부터 대지접촉점(203)과 탐사기의 대지접촉점(204)을 통하여 탐사기 내의 센싱저항(207)을 통과하고, 누전위치 판별용 가변저항기(206)로 접속되면서 센싱저항(207)의 센싱값을 취득하는 센싱회로와, 센싱된 값이 A,B단자 사이에 나타나게 되는데, 그 센싱값은 미세함으로 전압증폭부(209)에서 증폭되고 LCD표시장치(217)에서 표시되는 과정까지의 논리회로로 구성되는 예시도이다.

전압증폭부(209)에서 증폭된 신호는 특정의 주파수신호, 즉 발진기(205)로부터의 발진된 특정의 주파수신호만을 필터링 입력하기 위한 필터링부(210)를 통과하고, 필터링된 전압은 다이오드(211)에서 정류되고, 정류된 전압은 Analog/Digital Converter(212)에서 디지털값으로 변환되며, 변환된 디지털 값이 중앙처리장치(215)의 I/O Port로 입력되어 처리된다.

센싱저항(207)의 센싱값 → 전압증폭부(209) → 필터링부(210) → 다이오드(211) → Analog/Digital Converter(212) → 중앙처리장치(215)의 과정으로 입력되면, CPU(215)의 연산기능과 미리 프로그램되어 입력되어 있는 논리식에 의하여 연산처 리되고 저장된다.

가변저항기(206)의 기계적인 이동량을 정밀하게 제어하는 일에는 AC servo motor 또는 DC servo motor가 사용될 수 있으나, 본 과제에서는 먼저 값이 싸고 정확한 각도 제어에 유리하며, 특히 pulse에 의해 digital적으로 제어하는 것이 가능한 Stepping Motor(208)를 적용한다. 이 Stepping Motor (208)는 CPU(215)의 지령에 따라 동작하도록 구성하는데, 통상 CPU(215)로부터 1Pulse의 지령을 받으면 0.6도 정도의 회전을 이행하도록 되어 있다.

중앙처리장치(CPU, 215)는 누전위치 탐사장치의 시스템 전체를 제어하면서, 누전점(111)의 위치를 추적하여 정확한 위치를 나타낼 수 있는 프로그램이 내장된다. 그리고 ROM(218)은 CPU(215)의 동작 프로그램이 불휘발적(Nonvolatile)으로 저장되게 하여 시스템의 전원이 OFF되어도 분석프로그램이 지워지지 않게 하는 기능을 가지며, 입력장치(214)는 누전검출경간의 길이를 입력하거나 장치의 시작명령 등을 입력할 수 있는 통신포트의 일종이다.

프로그램의 일실시 예 : 누전위치를 찾기 위한 현장에서 탐사장치를 누전구간 양단과 접지단자에 리드선으로 접속하고 누전구간의 거리를 입력한 후, 탐사장치의 시작버턴(Start button)을 누르면 CPU(215)가 스스로 탐사장치의 모든 작동을 진행한다. 즉 Stepping Motor(208)에 명령하여 가변저항기(206)의 각 위치를 차례로 스 캐닝(scanning)하면서 센싱저항(207)의 센싱값에 의한 입력값을 저장하여 비교하고, 상기의 스캐닝을 3회 이상 반복하면서 각 반복횟수마다 분석된 누전점(111) 위치를 비교하여 최종적 판단을 표시하게 한다.

누전위치검출을 위한 전원으로 DC전원을 배제하는 것은, 기타의 사회기반시설에 설치된 전식방지시설에서 DC전원을 사용하기 때문에 오동작을 유발할 수 있기 때문이다. 따라서 본 과제에서는 특정의 비 상용주파수 발진기(205)를 사용하는 것으로 하였다.

상기와 같이 본 발명의 지중 저압전력선로의 활선상태 누전점 탐사방법은, 지중 전압전력선에서 누전발생 시 케이블을 교체하던 종래 방법에 비해, 정확한 누전위치를 찾아내어 해당 누전부위만 보수하는 경제적인 보수방법을 제공함으로써, 물질적, 시간적 손실을 크게 감소시킬 수 있다. 그리고 전력회사에서는 누전을 보수하기 위한 정전시간을 단축함으로써 수용가 서비스향상과 전력판매량 감소를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

지중 저압전력선로의 활선상태에서 누전위치를 정확하게 탐색하는 방법에 있어서, 탐사전원(110)은 상용주파수 이외의 특정주파수 전원을 중첩하여 누전구간(AB) 양단에 인가하고, 누전구간(AB)을 누전점(111)을 중심으로 분할하여 2개의 미소저항소자(RL1, RL2)로 설정하고, 가변저항기(109)에서 분할되는 양측 2개의 저항을 기지(旣知)저항소자(R1, R2)로 설정하고, 누전점(111)에서 누전되어 접지회로(106, 107)를 통하여 전원으로 귀환되는 회로에 휘트스톤브리지의 검류계(108)를 접속하고, 상기의 미소저항소자 2개(RL1, RL2)와 상기의 기지(旣知)저항소자 2개(R1, R2) 중에서 RL1과 R2 그리고 RL2와 R1을 휘트스톤브리지회로에서 서로 대칭적으로 접속하고, 상기 검류계(108)의 지침이 “0”이 되도록 가변저항기(109)가 조정되는 위치에서 가변저항기의 분할되는 저항비율 즉 R1과 R2의 비율에 의하여 누전구간(AB)의 누전점(111)에 의한 분할비율을 산출하여, 누전위치를 판별할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 지중 저압전력선로 활선상태 누전위치 탐사방법.