KR100534370B1 - 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평상시에는 시스전류를 억제하여 전력손실을 줄이고, 뇌격 침입이나 지락 사고시에는 억제장치를 보호함과 더불어 침입된 전류는 대지로 원활하게 흐를 수 있도록 하여 전력 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치에 관한 것으로, 그 기술적 구성은 시스선에 퓨즈와 서미스터가 직렬로 연결되고, 피뢰기가 병렬로 연결되어 구성된 것이다.

Description

지중 송전케이블의 시스전류 저감장치{Sheath circulation current reduction device}

본 발명은 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평상시에는 시스전류를 억제하여 전력손실을 줄이고, 뇌격 침입이나 지락사고시에는 억제장치를 보호함과 더불어 침입된 전류는 대지로 원활하게 흐를 수 있도록 하여 전력 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력계통의 송전방식은 도시외곽 또는 농어촌지역의 경우 가공선 형태로, 대도시 중심부나 신도시 등에서는 지중에 매설된 케이블을 통해 전력을 공급하고 있다.

이러한 송전케이블 중 지중 송전케이블은 안전을 위해 일정구간마다 시스선을 통해 대지에 접지되며, 계통사고 등으로 인하여 시스선의 전위가 상승되는 것을 방지하고자 케이블 접속구간마다 시스선을 일괄적으로 접지하는 일괄접지방식으로 운영되고 있다.

따라서, 이러한 일괄접지방식은 송전케이블에 전류가 흐르면, 이 송전케이블의 둘레부에 설치된 금속 시스에도 전압이 유기되어 시스선을 통해 대지로 흐르게 된다.

그런데, 이와 같이 시스선에 전류가 흐르게 되면, 송전케이블에는 불필요한 손실전력이 발생되며, 이러한 손실전력은 각상의 부하가 불평형일 경우에 더욱 심해져서, 안정적인 전력 전송을 방해하게 되며, 전송케이블 내부의 온도를 상승시켜 송전케이블의 열화를 유발하는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

또한, 이러한 손실전력에도 불구하고, 부하전류 측정시 계기(hook on Am-meter)에는 부하전류와 순환전류의 합으로 나타나기 때문에, 순환전류로 인한 송전케이블의 손실이 정확하게 파악되지 않는 문제점도 있었다.

따라서, 최근에는 철심코어의 둘레에 코일을 다수회 권선한 리액터를 시스선에 연결하여 평상시에는 시스선에 순환전류가 발생되지 않도록 함으로써 전력을 안정적으로 공급하는 역할을 하고, 지락사고 등 이상전압 발생 시에는 시스선의 전위상승을 제한함으로써, 송전케이블에 이상전압의 발생을 억제시킬 수 있도록 된 시스전류 억제장치가 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 이러한 시스전류 억제장치는 지락사고가 발생하였을 때 과전류에 의해 억제장치가 파손되어서 사고전류가 흐르지 못하게 됨에 따라, 더 큰 전력사고가 발생할 우려가 있으며, 마찬가지로 뇌격이 침입하였을 때도 억제장치의 절연이 파괴되어 전력사고를 유발하는 등의 문제점이 있었다.

그 외에도, 상기 억제장치를 과도전류에 대해서도 어느 정도 견딜 수 있도록 제작되기 위해서는 그 사이즈와 무게 등이 과다하게 커져서 실제의 전력계통에는 이를 사용하기 어려운 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 컴팩트하게 제작되어 코스트(cost)가 절감되고 설치가 용이하면서도, 지락사고나 뇌격 침입시에도 억제장치가 보호됨과 더불어 사고전류를 대지로 원활하게 흐르도록 하므로써, 전력사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 지중 송전케이블의 시스선에 연결되어 평상시에는 시스전류를 억제하고 지락시에는 대지에 접지되도록 된 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치에 있어서, 상기 시스선에는 서미스터가 직렬로 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.

위에서, 상기 시스선에는 서미스터의 전단에 퓨즈가 직렬로 연결되고, 이 퓨즈 및 서미스터와 병렬로 피뢰기가 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 서미스터는 상온에서 수백mΩ~ 수십Ω이며, 지락 전류나 뇌격 침입시 100 mΩ의 저항을 갖도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 퓨즈는 그 용량이 10kA~14kA인 것을 특징으로 한다.

상기 피뢰기는 14kV-14kA인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 1은 본 발명에 따른 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치의 구성도이다. 이를 참조하면, 상기 시스전류 저감장치는 지중 송전케이블(1)의 시스선(2)에 연결되어 평상시에는 시스전류를 억제하고, 지락시에는 대지에 접지되어 전력사고를 방지할 수 있도록 하는 것으로, 상기 시스선(2)에 퓨즈(20)와 서미스터(10)가 직렬로 연결되고, 피뢰기(30)가 병렬로 연결된 것이다.

상기 서미스터(10)는 열에 민감한 저항체로서, 온도변화에 따라 저항값이 극단적으로 크게 변하는 감온 반도체이며, 본 발명에서는 이러한 서미스터(10) 중에서도 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자를 이용한다.

이러한 서미스터(10)는 시스선(2)에 직렬로 연결되며, 지중 송전시스템이 정상일 때에는 시스전류가 작아서, 서미스터(10)에 발생되는 열량이 낮고, 따라서 높은 저항을 유지하여 시스전류를 억제하게 된다.

이때, 상기 서미스터(10)의 저항은 정상 상태의 전력 손실을 감안하여 수백 mΩ~수Ω인 것이 바람직하다.

하지만, 지락이나 뇌격과 같은 과도 상태에서는 시스선(2)으로 흐르는 전류가 급격히 증가하여 서미스터(10)의 발생 열량이 매우 높아지므로, 낮은 저항으로 사고 전류가 대지로 흐르게 한다. 이러한 과도 상태에서는 수kA~수십kA에 달하는 전류가 흐르게 되므로, 서미스터(10)의 저항은 작아질수록 좋으며 100mΩ이하로 되는 것이 바람직하다.

상기 퓨즈(20)는 서미스터(10) 전단에 위치되도록 시스선(2)에 직렬로 연결되며, 지락이나 뇌격시 끊어져서 상기 서미스터(10)를 보호하기 위한 것이다. 상기 지락이나 뇌격시 수kA~수십kA에 달하는 전류가 흐르게 되므로, 퓨즈(20)는 10kA~14kA의 것을 사용함이 바람직하다.

그 외에도, 상기 퓨즈(20)는 서미스터(10)가 견디기 어려운 높은 전류가 시스선(2)을 통해 흐를 때 끊어져서 서미스터(10)를 보호하게 된다.

상기 피뢰기(30)는 퓨즈(20) 및 서미스터(10)와 병렬로 연결되는 것으로, 지락사고나 뇌격시 퓨즈(20)가 끊어지더라도 이 피뢰기(30)를 통해 사고전류가 대지로 원활하게 흐를 수 있도록 하여, 송전케이블(1)에 전력사고가 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이러한 피뢰기(30)는 정상 상태에서는 전류가 흐르지 않도록 고저항을 가지나 지락이나 뇌격시 도전성의 전로가 되어 저항이 매우 작아져서 사고전류를 원활하게 흐르도록 한다.

이러한 피뢰기(30)는 14kV-14kA인 것을 사용함이 바람직하다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작용예에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지중 송전시스템이 정상일 경우에는 시스전류가 작기 때문에, 서미스터(10)에 발생되는 열량이 낮아서 서미스터(10)가 높은 저항을 유지하여 시스전류를 억제하게 된다.

이에 따라, 상기 지중 송전케이블(1)에는 시스전류에 의해 불필요한 손실전력이 발생되는 것을 억제할 수 있으며, 송전케이블(1)의 열화 등을 방지할 수 있다.

또한, 지락이나 뇌격시에는 서미스터(10)와 직렬로 연결된 퓨즈(20)가 융단되어서 서미스터(10)를 보호함과 더불어, 병렬로 연결된 피뢰기(30)를 통해 사고전류가 대지로 원활하게 흘러서, 송전케이블(1)에 전력사고가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 컴팩트하게 구성되어 코스트 절감은 물론 시공이 간편하면서도, 평상시에는 서미스터의 높은 저항에 의해 시스전류를 억제하여 송전케이블의 불필요한 손실전력을 줄이고, 지락사고나 뇌격시에는 퓨즈가 융단되어 서미스터를 보호함과 더불어 사고전류를 대지로 원활하게 흐르도록 하므로써, 전력사고를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치의 구성도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 송전케이블 2 : 시스선

10 : 서미스터 20 : 퓨즈

30 : 피뢰기

Claims (5)

1. 지중 송전케이블의 시스선에 연결되어 평상시에는 시스전류를 억제하고 지락시에는 대지에 접지되도록 된 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치에 있어서,

   상기 시스선에는 서미스터가 직렬로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시스선에는 서미스터의 전단에 퓨즈가 직렬로 연결되고, 이 퓨즈 및 서미스터와 병렬로 피뢰기가 연결된 것을 특징으로 하는 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 서미스터는 상온에서 수백mΩ~ 수십Ω이며, 지락 전류나 뇌격 침입시 100 mΩ의 저항을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 퓨즈는 그 용량이 10kA~14kA인 것을 특징으로 하는 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 피뢰기는 14kV-14kA인 것을 특징으로 하는 지중 송전케이블의 시스전류 저감장치.