KR100605533B1 - 유도방전 표피판을 구비한 접지봉 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접지봉과 일정한 간격으로 평행하게 유도방전 표피판을 형성하여 낙뢰시 임계 표면적을 증대시켜 접지봉으로 유입된 전류를 쉽게 대지로 방출시키고, 낙뢰시 접지봉과 유도방전 표피판의 상하 수직사이에 전위방전이 발생되도록 함으로써 대지의 전위상승을 저감할 수 있는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉에 관한 것이다.
본 발명의 주요구성은 접지설비에 리드선을 통해 연결되어 일정 깊이의 대지에 매설되는 접지봉에 있어서, 동 또는 전도성 금속재질로 형성된 접지봉(11)과, 상기 접지봉(11)의 길이방향으로 일정 간격 이격되도록 형성된 하나 이상의 유도방전 표피판(12) 및 일측이 상기 접지봉에 연결되고, 타측이 유도방전 표피판에 연결된 연결부(13)를 포함하며, 낙뢰시 상기 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12) 사이의 간격에서 전위방전이 유도되는 것을 특징으로 한다.
피뢰침, 접지봉, 유도방전 표피판, 수분흡수제, 전위방전
Description
도 1은 종래 접지봉의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉의 사시도.
도 3은 도 1의 분해도.
도 4는 도 2의 A-A선의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉의 사용상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 접지봉 12 : 유도방전 표피판
13 : 연결부 14 : 관통홈 15 : 수분흡수제
본 발명은 접지봉과 일정한 간격으로 평행하게 유도방전 표피판을 형성하여 낙뢰 시 임계 표면적을 증대시켜 접지봉으로 유입된 전류를 쉽게 대지로 방출시키고, 낙뢰 시 접지봉과 유도방전 표피판의 상하 수직사이에 전위방전이 발생되도록 함으로써 대지의 전위상승을 저감할 수 있는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉에 관한 것이다.
일반적으로, 접지봉은 전력계통에 발생되는 과전압(개폐 및 뇌과전압)으로 부터 비자기회복절연(non-self restoring insuation) 특성을 갖는 발전기, 변압기, 리액터(reactor), 케이블 및 GIS 모선 등의 모든 전력, 전자기기, 설비 및 인축으로부터 보호하는 설비로서, 낙뢰를 유도하는 뇌운이 접근하는 지역에서는 뇌운과 대지 사이의 전위차에 인하여 대기는 이온화되고, 땅위에서 돌출된 부분에 위치하는 대기의 이온과 대응되는 반대극성의 이온이 증가되며 뇌운이 증가되면 돌출된 부분에서 코로나 효과에 의해 이온이 방사된다.
피뢰침은 이러한 원리를 이용하여 지상의 건물에 돌출시켜 뇌운이 증가될 때 피뢰침의 돌출부를 통해 코로나 방전을 형성하여 이온을 방사함으로써 낙뇌를 유도한다.
이와 같이 피뢰침으로 유도된 낙뢰전류는 고주파 성분을 함유하기 때문에 신속하게 대지로 방류되어야 하여야 한다. 그러나, 낙뢰전류가 접지봉을 통하여 대지로 방류되는 과정에서 대지의 고유저항에 의한 접지 임피던스의 증가로 대지전위가 상승 하게 되어 대전력 설비기기, 통신 및 약전류 계통, 건축설비 등의 피보호기기에 인가되는 전위가 커져 손상이 발생하기도 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시된 대한민국등록특허 제 0339924호(아크 유도형 침부 접지봉)에서는 지상에 설치되는 피보호기기를 뇌전류에 의한 절연파괴 및 오작동되는 것을 방지할 수 있도록 상기 피보호기기와 접지되어 지중에 매설되는 접지봉에 있어서, 자체의 상단이 상기 피보호기기와 접지되며, 서지전압 인가 시 아크를 용이하게 발생할 수 있도록 하는 침이 원주방향으로 위치이동 가능하게 고정되는 침홀더가 장착되는 접지봉과, 상용주파 고장전류에 대해 접지극의 단면적을 증가시켜 접지저항을 감소시키며 서지성 고주파 고장전류에 대해 대지와 접촉으로 인해 영전위를 유지하여 상기 침에서 아크가 용이하게 발생하도록 상기 접지봉을 전기적으로 절연되게 함몰수용하는 방전관과, 자체의 일단은 상기 접지봉하단에 접속되며 타단은 상기 방전관하단에 접속되어, 상용주파 고장전류에 대해 상기 방전관에 이르는 경로를 제공하며 서지성 고주파 고장전류에 대해 상기 침과 상기 방전관사이에 전위차를 주어 아크발생을 유도하는 아크유도형 코일을 구비하는 아크유도형 침부 접지봉을 제시하였다.
그러나, 대한민국등록특허 제0339924호의 침부 접지봉은 낙뢰시 고주파 전류에 의한 표피효과에 의해 낙뢰전류가 접지봉의 표면만을 따라 흐름으로써 발생되는 저항 인덕턴스의 장애가 여전히 발생되는 문제가 여전히 남아 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 접지봉과 일정한 간격으로 평행하게 유도방전 표피판을 형성하여 낙뢰 시 임계 표면적을 증대시켜 접지봉으로 유입된 전류를 쉽게 대지로 방출시킬 수 있는 유도방전 표피판 을 구비한 접지봉을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 접지봉에 일정한 간격으로 평행하게 형성된 유도방전 표피판에 의해 전위방전이 발생되도록 함으로써 낙뢰 시 대지의 전위상승을 저감할 수 있는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 접지봉의 내부에 수분흡수제를 유입시켜 주의 토양의 습기를 접지봉의 둘레에 유입시켜 낙뢰전류가 유입될 때 거대 접지극 효과를 유발할 수 있는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도방전 표피판을 구비한 접지봉은 접지설비에 리드선을 통해 연결되어 일정 깊이의 대지에 매설되는 접지봉에 있어서, 동 또는 전도성 금속재질로 형성된 접지봉(11)과, 상기 접지봉(11)의 길이방향으로 일정 간격 이격되도록 형성된 하나 이상의 유도방전 표피판(12) 및 일측이 상기 접지봉에 연결되고, 타측이 유도방전 표피판에 연결된 연결부(13)를 포함하며, 낙뢰시 상기 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12) 사이의 간격에서 전위방전이 유도되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접지봉(11)의 일측에는 다수의 관통홈(14)이 형성되고, 접지봉의 내부에는 수분흡수제(15)가 내장된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 수분흡수제는 실리카겔 (silica gel), 염화칼슘, 이수화물 및 무수물, 제올라이트 (zeolite), 산화칼슘, 석회, 수산화칼슘, 무수탄산칼슘, 고 형의 셀룰로오스, 녹말 및 그들의 혼합물 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유도방전 표피판을 구비한 접지봉을 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉의 사시도이고, 도 3은 도 1의 분해도이며, 도 4는 도 2의 A-A선의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉의 사용상태도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유도방전 표피판을 구비한 접지봉이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 접지봉은 동 또는 전도성 금속재질의 접지봉(11)과, 상기 접지봉(11)의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 설치된 유도방전 표피판(12) 및 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12)을 서로 결합시키는 전도성 금속재질의 연결부(13)로 형성된다.
접지봉은 내부가 중공되고 원기둥형상으로 제작되는 것이 바람직하지만, "T"자형상 "L"가 형상으로 제작될 수 있는 것은 당연하다.
유도방전 표피판(12)은 전후좌우의 4방향에 동일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 연결부(13)는 접지봉과 일체로 형성되고, 유도방전 표피판(12)과 볼트, 너트결합으로 체결되는 것이 바람직하다.
이에 따라 유도방전 표피판(12)이 형성된 접지봉(11)은 낙뢰전류가 접지봉으 로 유입될 때 연결부(13)를 따라 유도방전 표피판(12)으로 분산되어 흐르기 때문에 임계 표면적을 증가되어 유입된 전류를 쉽게 대지로 방출시킬 수 있으며, 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12) 사이에서 전위방전이 발생되어 낙뢰 시 대지의 전위상승을 저감시킬 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 접지봉(11)은 일측에 다수의 관통홈(14)이 형성되고, 접지봉(11)의 내부에는 대지의 수분을 흡수하는 수분흡수제(15)가 내장된다. 관통홈(14)은 접지봉의 외측 표면에 형성될 수 있으나, 접지봉의 상부와 하부에 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 수분흡수제(15)는 접지봉의 상단과 하단에 형성된 위치하는 관통홈을 통해 주변의 토양에 포함된 습기를 서서히 빨아들여 접지봉(11) 주위의 토양을 촉촉하게 유지시켜 낙뢰전류가 유입될 때 거대 접지극 효과를 유발할 수 있다. 수분흡수제로는 실리카겔(silica gel), 염화칼슘, 이수화물 및 무수물, 제올라이트(zeolite), 산화칼슘, 석회, 수산화칼슘, 무수탄산칼슘, 고형의 셀룰로오스, 녹말 등에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 의한 접지봉을 사용 상태를 살펴본다.
먼저, 접지봉(11)의 내부에 수분흡수제(15)를 위치시킨 후에 접지봉(11)이 위치하는 부분의 대지를 일정폭과 일정 깊이로 파고, 매설한다. 이때, 접지봉의 일 측에 형성된 리드단자(16)에 낙뢰전류가 전달되는 접지선(17)이 전기적으로 접속되는 것은 이미 주지된 기술이다.
접지봉 내부의 수분흡수제(15)에 의해 접지봉 주변의 토양은 다른 부분의 토양에 비하여 촉촉하게 유지되어 토양 내 수분망을 형성하여 낙뢰전류가 유입될 때 거대 접지극 역할을 할 수 있다.
낙뢰발생시 발생된 낙뢰전류는 접지선(17)과 리드단자(16)를 통해 접지봉(11)으로 유입된다. 이때, 낙뢰전류는 고주파 성분이므로 도체에 흐를 때에는 표피효과에 의해 접지봉(11)의 표면과 유도방전 표피판(12)의 표면으로 분산되어 쉽게 대지로 배출할 수 있다.
한편, 낙뢰 시 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12) 사이에 형성된 간극에서 전위방전이 발생되어 낙뢰 시 대지의 전위상승을 저감시켜 대지로부터 역류되는 전압을 억제시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 유도방전 표피판을 구비한 접지봉은 낙뢰 시 낙뢰전류가 유도방전 표피판으로 분산됨으로써 접지봉으로 유입된 전류를 쉽게 대지로 방출시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 접지봉과 유도방전 표피판 사이에서 발생되는 전위방전에 의해 낙뢰 시 대지의 전위상승을 저감시켜 대지로부터 역류되는 전압을 억제시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 접지봉의 내부의 수분흡수제에 의해 접지봉 주위의 토양을 축축하게 유지시켜 거대 접지극 효과를 유발할 수 있는 장점이 있다.
Claims (4)
- 접지설비에 리드선을 통해 연결되어 일정 깊이의 대지에 매설되는 접지봉에 있어서,동 또는 전도성 금속재질로 형성된 접지봉(11)과,상기 접지봉(11)의 길이방향으로 일정 간격 이격되도록 형성된 하나 이상의 유도방전 표피판(12) 및일측이 상기 접지봉(11)에 연결되고, 타측이 유도방전 표피판(12)에 연결된 연결부(13)를 포함하며,낙뢰시 상기 접지봉(11)과 유도방전 표피판(12) 사이의 간격에서 전위방전이 유도되는 것을 특징으로 하는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접지봉(11)은 다수의 관통홈(14)이 형성되고, 접지봉의 내부에는 수분흡수제(15)가 내장된 것을 특징으로 하는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉.
- 제 2 항에 있어서, 상기 관통홈(14)은 상기 접지봉(11)의 상부와 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉.
- 제 2 항에 있어서, 상기 수분흡수제는 실리카겔 (silica gel), 염화칼슘, 이수화물 및 무수물, 제올라이트 (zeolite), 산화칼슘, 석회, 수산화칼슘, 무수탄산칼슘, 고형의 셀룰로오스, 녹말 및 그들의 혼합물 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유도방전 표피판을 구비한 접지봉.
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