KR100786318B1 - 지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조에 관한 것으로, 지중케이블과, 지상으로 인출된 상기 지중케이블과 전기적으로 연결되는 내전선을 구비하는 분배전함에서, 지중에 매설되고 상기 지중케이블을 보호하는 배관구조에 있어서, 상기 배관은 지중케이블과 더불어 지상으로 인출되고, 말단 외주면에는 나사산이 형성되며; 상기 지중케이블 및 내전선의 말단에 각각 통전가능하게 연결되는 커넥터; 상기 지중케이블 및 내전선의 커넥터가 각각 전기적으로 연결되도록 끼워지는 삽입구를 구비한 제1,2단자와, 길이방향을 따라 형성된 중공을 구비하고 양단에는 각각 상기 제1,2단자가 삽입 고정되는 끼움구를 구비한 하우징과, 제1,2단자가 상하로 위치하도록 세로로 배치된 하우징의 중공 하부에 배치되고 상방으로 개구된 실린더 홈을 갖추며 제2단자와 통전하는 제2전극과, 상기 실린더 홈에 주입되며 열을 받아 팽창하는 재질의 충진제와, 상기 실린더 홈을 따라 이동가능하게 삽입되고 충진제와 접하는 일면에는 충진제의 내압을 흡수하는 완충수단을 구비하면서 실린더 홈을 밀폐하는 피스톤과, 상기 피스톤을 덮으면서 상기 제2전극와의 탈부착이 가능하도록 상기 중공 상부에 배치되고 제1단자와 통전하는 제1전극과, 상기 제2전극을 향해 제1전극을 탄발지지하는 탄발체로 된 퓨즈; 상기 퓨즈를 수용하는 다수의 관통공을 구비하는 원기둥 형상으로 둘레면을 따라 안내홈이 형성된 절연식 수용체; 및 상기 절연식 수용체를 감싸는 관 형상으로, 상기 안내홈과 맞물리는 가이드가 내주면을 따라 형성되어서 상기 절연식 수용체를 회전가능하게 고정하고, 하 단 내주면에는 상기 나사산에 상응하는 제1나사산이 형성되어서 상기 배관과 결합하는 케이스;로 이루어진 어뎁터를 매개로 상기 배관과 분배전함이 고정되는 것이다.

Description

지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조{Pipe laying structure for under-ground cable connecting}

본 발명은 지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조에 관한 것이다.

원격지의 발전소로부터 송전된 전기는 도심지에 오면서 지중케이블을 매개로 소비지에 배전된다.

지중케이블은 고압의 전기가 흐르는 전선을 가공이 아닌 지중에 매설한 것인데, 이는 고층빌딩 숲을 이루고 번잡한 도심지의 환경에서 거미줄같이 얽히는 가공전선이 감전 등과 같은 각종 안전사고의 발생을 초래할 수 있고, 미관상 바람직하지 않기 때문이다.

한편, 지중케이블을 통하는 전기의 배전 및 관리와, 지중케이블 자체 관리를 위해 분배전함이 설치된다. 이러한 분배전함은 관리상의 편의를 위해 지상에 배치되는 것이 일반적이다.

하지만, 분배전함이 전신주에 위치하는 가공전선 구조와는 달리 지중케이블은 사람이 통행하는 지상에 배치되면서, 지중케이블이 가공전선보다 분배전함을 통한 감전사고의 발생가능성을 높이는 문제를 발생시켰다.

특히, 상기 분배전함은 그 보호를 위해 견고한 함체에 고정되는데, 이러한 함체는 견고한 구조를 이루기 위해 전도성 재질인 금속으로 제작되는 것이 일반적이어서, 분배전함으로의 접속을 위해 지상으로 인출된 지중케이블로부터 누전이 발생하여 함체로 흐를 경우에는 고압의 전기가 그대로 방출되면서 인접지를 통행하는 사람에게 큰 위험을 초래할 수도 있다.

한편, 상술한 사고의 발생을 줄이기 위해, 분배전함에는 퓨즈가 내설되는데, 이러한 퓨즈는 녹는점이 낮은 납과 주석 또는 아연과 주석의 합금을 재료로 한 일회용 퓨즈와, 바이메탈을 이용한 퓨즈 등이 있다. 하지만, 전자의 경우 누전이 아닌 갑작스런 고압의 전기가 흐르는 일반적인 사고발생시에도 퓨즈의 교체를 위해 분배전함의 관리가 매번 이루어져야 하므로, 관리상에 번거로움이 있다. 반면, 후자의 경우 일반적인 사고발생에는 분배전함의 보호를 위해 일시적으로 전기를 단전시킨 후 문제가 해소되면 재통전하는 작업을 자동으로 수행하여서 분배전함의 관리를 용이하게 할 수 있으나, 바이메탈이 냉각되면서 원형태로 복귀할 때 전극 간 접촉의 긴밀도가 떨어지는 단계를 거치면서 그 접촉이 밀접하게 이루어지지 못하여 스파크 또는 저항에 의한 고열발생으로 화재가 발생할 수 있는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 지상으로 인출된 지중케이블과 분배전함으로부터 인출된 내전선의 연결시, 누전에 의한 단전기능을 두어서 사고발생시에는 신속히 단전할 수 있도록 하고, 단전된 전기가 다시 통전되기 위해 넓은 접촉면적을 갖는 전극과 전극의 탈착이 일시에 이루어져서 고압전기의 통,단전이 원활히 이루어질 수 있도록 하는 지중케이블의 연결을 위한 매설형 배관구조의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

지중케이블과, 지상으로 인출된 상기 지중케이블과 전기적으로 연결되는 내전선을 구비하는 분배전함에서, 지중에 매설되고 상기 지중케이블을 보호하는 배관구조에 있어서,

상기 배관은 지중케이블과 더불어 지상으로 인출되고, 말단 외주면에는 나사산이 형성되며;

상기 지중케이블 및 내전선의 말단에 각각 통전가능하게 연결되는 커넥터;

상기 지중케이블 및 내전선의 커넥터가 각각 전기적으로 연결되도록 끼워지는 삽입구를 구비한 제1,2단자와, 길이방향을 따라 형성된 중공을 구비하고 양단에는 각각 상기 제1,2단자가 삽입 고정되는 끼움구를 구비한 하우징과, 제1,2단자가 상하로 위치하도록 세로로 배치된 하우징의 중공 하부에 배치되고 상방으로 개구된 실린더 홈을 갖추며 제2단자와 통전하는 제2전극과, 상기 실린더 홈에 주입되며 열을 받아 팽창하는 재질의 충진제와, 상기 실린더 홈을 따라 이동가능하게 삽입되고 충진제와 접하는 일면에는 충진제의 내압을 흡수하는 완충수단을 구비하면서 실린더 홈을 밀폐하는 피스톤과, 상기 피스톤을 덮으면서 상기 제2전극와의 탈부착이 가능하도록 상기 중공 상부에 배치되고 제1단자와 통전하는 제1전극과, 상기 제2전극을 향해 제1전극을 탄발지지하는 탄발체로 된 퓨즈;

상기 퓨즈를 수용하는 다수의 관통공을 구비하는 원기둥 형상으로 둘레면을 따라 안내홈이 형성된 절연식 수용체; 및

상기 절연식 수용체를 감싸는 관 형상으로, 상기 안내홈과 맞물리는 가이드가 내주면을 따라 형성되어서 상기 절연식 수용체를 회전가능하게 고정하고, 하단 내주면에는 상기 나사산에 상응하는 제1나사산이 형성되어서 상기 배관과 결합하는 케이스;로 이루어진 어뎁터를 매개로 상기 배관과 분배전함이 고정되는 지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조이다.

이상 상기와 같은 본 발명은, 지중케이블과 분배전함으로부터 인출된 내전선의 전기적 연결을 퓨즈를 내장한 어뎁터를 매개로 안전하면서 긴밀하게 연결하여 갑작스런 사고에 의한 단전기능을 갖도록 함은 물론, 통,단전이 안정적으로 이루어지면서 분배전함의 안전성을 높이고, 각종 감전사고와 같은 안전사고의 발생을 최소화하는 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배관구조의 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 배관(40)은 내측에 하나 이상의 지중케이블(41)을 구비하면서 이를 보호하고, 지상에 배치된 분배전함(10)과의 접속을 위해 지상으로 인출된다.

분배전함(10)은 지상에 설치된 베이스(20) 상에 단단히 지지고정되고, 베이스(20)에 형성된 인입구(21)를 관통해 인출되는 배관(40) 및 지중케이블(41)과 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 분배전함(10)의 보호를 위해 함체(30)가 씌워지는데, 이 함체(30)는 분배전함(10)이 직사광선 및 우수에 직접 노출되지 않도록 보호함은 물론, 비 관계자가 분배전함(10)을 무단으로 조작하는 것을 방지한다.

도 2는 본 발명에 따른 배관구조에서 지중케이블과 내전선 간의 연결 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

상기 배관(40)의 보호를 받아 베이스(20)를 통해 인출된 지중케이블(41)은 분배전함(10)으로부터 인출된 내전선(11)과 전기적으로 연결되며, 이를 물리적으로 연결하기 위한 본 발명에서는 어뎁터(100)가 구비된다.

상기 어뎁터(100)와 지중케이블(41) 및 내전선(11)의 전기적 연결을 위해서는 퓨즈(120)에 삽입되는 커넥터(12, 42)가 요구된다. 상기 커넥터(12, 42)는 퓨 즈(120)의 제1,2단자(122, 122')에 각각 삽입되어서, 제1,2단자(122, 122')와 지중케이블(41) 및 내전선(11) 간의 전기적인 연결을 이룬다.

상기 퓨즈(120)는 지중케이블(41; 지중케이블 내에 다수의 전선이 있다면, 각 전선마다) 별로 연결된다. 참고로, 전기는 +극 과 -극이라는 양극성을 가지므로 한 쌍의 전선을 통해 전기가 흐르게 되는데, 퓨즈는 이들 중 한 전선에만 설치되면 충분할 것이다. 그러나, 한 쌍의 전선 모두에 퓨즈(120)가 각각 연결될 수도 있다.

상기 어뎁터(100)는 하나 이상의 퓨즈(120)를 수용하고, 각각의 퓨즈를 절연하기 위해 다수의 관통공(111)을 갖는 절연식 수용체(110)를 포함한다.

상술한 바와 같이, 상기 어뎁터(100)는 지중케이블(41)과 내전선(11) 간의 전기적인 연결은 물론 물리적인 연결을 가능하게 하는 것으로, 이를 위해 상기 어뎁터(100)는 배관(40)과 긴밀하게 맞물려 고정되고, 상기 배관(40)과의 견고한 연결을 통해 지지되면서 커넥터(12)를 매개로 퓨즈(120)에 연결된 내전선(11)은 안정적으로 그 위치를 고수할 수 있게 된다.

계속해서, 배관(40)과 어뎁터(100) 간의 연결은 배관(40)의 말단 외주면에 형성된 나사산(42)과, 케이스(130)의 내주면에 형성된 제1나사산(132)의 맞물림으로 이루어진다. 상기 케이스(130)는 원형의 관 형상을 이루고, 원형의 배관(40)을 감싸면서 끼워진다. 또한, 상기 케이스(130)는 내측에 절연식 수용체(110)를 탑재하면서 이를 보호한다.

상술한 바와 같이, 어뎁터(100)와 배관(40)은 케이스(130)의 제1나사산(132) 과 배관(40)의 나사산(42) 간 맞물림으로 긴밀하게 결합되는데, 이를 위해서는 상기 케이스(130) 또는 배관(40)이 회전가능해야 한다. 즉, 제1나사산(132)과 나사산(42) 간의 맞물림은 스크류 방식으로 이루어지므로, 케이스(130) 또는 배관(40) 중 하나 이상은 회전이 가능해야 하는 것이다.

그러나, 배관(40)의 경우 지중에 매설된 관이므로, 배관(40)이 회전한다는 것을 불가능하다. 따라서, 상기 케이스(130)가 회전해야 하는데, 케이스(130)와 절연식 수용체(110)가 서로 고정되면 관통공(111)에 각각 삽입되어 있는 퓨즈(120)의 내전선(11) 및 지중케이블(41)이 케이스(130)의 회전과 함께 꼬이면서 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 케이스(130)와 절연식 수용체(110)는 서로 분리되어 독립적으로 움직여야 한다. 물론, 상기 절연식 수용체(110)는 케이스(130)로부터 이탈되지도 않아야 한다.

이를 위해, 상기 절연식 수용체(110)는 원기둥 형상으로 되고, 둘레면을 따라 안내홈(112)이 형성된다. 한편, 상기 케이스(130)의 내주면은 원기둥 형상의 절연식 수용체(110)가 끼워져 회전가능하게 고정되는 곡면을 이루고, 상기 안내홈(112)과 맞물리도록 돌출된 가이드(131)를 구비한다. 결국, 상기 케이스(130)에 끼워진 절연식 수용체(110)는 가이드(131)와 안내홈(112)을 따라 회전가능해진다. 즉, 배관(40)과 케이스(130) 간의 나사산 결합을 위해 상기 케이스(130)가 회전하더라도, 지중케이블(41)과 내전선(11)의 꼬임없이 케이스(130)와 배관(40) 간의 긴밀한 결합이 가능해진다.

도 3은 본 발명에 따른 퓨즈의 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 퓨즈(120)는 중공(121a)을 갖는 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 중공(121a)으로 삽입되어 길이방향을 따라 이동하는 제1전극(123) 및 제2전극(124)과, 상기 제2전극(124)의 실린더 홈(124a)에 삽입되어 이동하는 피스톤(125)과, 상기 제1전극(123)을 탄발지지하는 탄발체(127)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 퓨즈의 동작모습을 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

상술한 구조를 이루는 퓨즈(120)를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 하우징(121)은 내전선(11)의 커넥터(12) 및 지중케이블(41)의 커넥터(42)가 각각 끼워지는 삽입구(122a)를 갖는 제1,2단자(122, 122')를 양단에 구비한다. 즉, 하우징(121)의 양단에 제1단자(122)와 제2단자(122')가 각각 배치되어서, 상기 커넥터(12, 42)가 상호 대향하게 연결되는 것이다. 이때, 상기 제1,2단자(122, 122')는 커넥터(12, 42)와 전기적으로 연결되기 위한 전도성 재질이고, 상기 삽입구(122a)는 커넥터(12, 42)가 긴밀하게 맞물려 끼워질 수 있는 크기로 형성된다.

계속해서, 상기 하우징(121)은 길이방향을 따라 절개 형성된 중공(121a)을 갖는다. 상기 중공(121a)의 일단에는 제2전극(124)이 배치되며, 필요에 따라 단단히 고정될 수 있다. 상기 실린더 홈(124a)으로는 충진제(129)가 주입되는데, 이 충진제(129)는 열팽창계수가 큰 물질인 납 또는 수은과 같은 중금속이 적용될 수 있다. 이는 상기 물질이 열에 민감하게 반응하여 쉽게 팽창할 수 있기 때문이다. 하지만, 충진제(129)의 재질이 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며 열팽창이 크게 일어나는 물질이라면 그 상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 무엇이든지 적용 가능할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 퓨즈(120)는 세로로 배치되는 것이 바람직하고, 실린더 홈(124a)을 갖는 제2전극(124)에서 상기 실린더 홈(124a)은 상방으로 개구되어서 제1전극(123)의 아래에 위치하는 것이 좋을 것이다. 이는 상기 충진제(129)가 액체일 경우 실린더 홈(124a)과 피스톤(125) 사이의 빈틈을 통해 누수될 가능성을 최소화시키기 위함이다.

상기 실린더 홈(124a)에 충진제(129)가 주입되면, 실린더 홈(124a)으로 피스톤(125)을 기밀하게 삽입한다. 이때, 상기 피스톤(125)과 실린더 홈(124a) 간의 공간으로는 가능한 충진제(129) 만이 비치되도록 하고, 공기와 같은 불순물이 포함되지 않도록 한다. 결국, 상기 피스톤(125)은 충진제(129)가 열을 받아 팽창함으로서 받는 힘에 의해서만 왕복운동을 하게 된다.

한편, 상기 피스톤(125)에서 실린더 홈(124a)을 향하는 일면에는 완충수단(126)이 끼워진다. 상기 완충수단(126)은 외력에 대해 부피변화가 큰 물질인 것이 바람직한데, 이는 열을 받은 상기 충진제(129)가 일정크기로 팽창할 경우 그 내압이 피스톤(125)에 직접 영향을 주지 않고 우선 상기 완충수단(126)에 의해 흡수되도록 하기 위함이다. 결국, 상기 피스톤(125)은 충진제(129)가 일정 부피 이상으로 팽창하기 전까지는 피스톤(125)에 내압을 직접 가하지 않아 피스톤(125)은 이 동을 하지 않는다.

계속해서, 상기 제2전극(124) 상에는 피스톤(125)을 덮는 제1전극(123)이 배치된다. 상기 제1전극(123)은 제2전극(124)과 서로 접하거나 이격되도록, 상기 하우징(121)의 중공(121a)에 탑재된다.

상기 제1,2전극(123, 124)은 제1,2단자(122, 122')와 각각 통전선(128)을 매개로 전기적으로 연결되므로, 피스톤(125)의 움직임에 의해 서로 접하거나 이격되면서, 내전선(11)과 지중케이블(41) 간의 전기적인 연결 여부가 결정된다. 한편, 상기 제1,2전극(123, 124)이 접하는 면을 경사지게 해서, 제1,2전극(123, 124) 간의 접촉면적을 가능한 넓히는 것이 바람직하다. 이는 서로 독립된 제1,2전극(123, 124)의 접촉면적을 넓혀서, 분리된 상태에서 재접촉할 때 일시에 접하는 제1,2전극(123, 124)의 면적이 넓어지도록 한다.

계속해서, 상기 중공(121a)에는 탄발체(127)가 내장되고, 이 탄발체(127)는 제1전극(123)을 탄발지지한다. 즉, 상기 제1전극(123)은 탄발체(127)의 탄발력에 의해 제2전극(124)과 항시 접하고, 충진제(129)가 정해진 부피 이상으로 팽창하여 상기 피스톤(125)에 압을 가하면, 그 압에 의해 힘을 받아 탄발체(127)를 압축시키면서 이동한다. 물론, 충진제(129)가 냉각되면서 수축하면, 탄발체(127)는 제1전극(123)을 탄발하여 제2전극(124)에 긴밀히 접촉시킨다.

도 4(a)는 퓨즈(120)의 평상시 모습을 도시한 것으로, 상기 제1,2전극(123, 124)을 통해 정상적인 전기의 흐름이 이루어지면서 제1,2전극(123, 124)의 저항열이 크지 않게 일어난다. 물론, 상기 충진제(129)의 부피는 지정된 크기 이상으로 증가하지 않아 피스톤(125)은 탄발체(127)의 탄발력으로 지지되고, 결국 상기 제1,2전극(123, 124)은 접촉상태를 유지한다.

도 4(b)는 퓨즈(120)가 누전 또는 갑작스런 고압의 전기가 흐를 경우 제1,2전극단자(123, 124)가 이격된 모습을 도시한 것으로, 기준값 이상의 전압 및/또는 전류가 제1,2전극(123, 124)를 통과하면서 발생하는 저항열이 충진제(129)를 가열시키면서 충진제(129)의 부피를 크게 증가시키고, 이러한 부피증가는 내압을 상승시켜 피스톤(125)에 힘을 가하게 된다. 물론, 상기 피스톤(125)은 탄발체(127)에 저항하여 밀려 올라가고, 결국 상기 제1,2전극(123, 124)은 이격된다. 따라서, 내전선(11)과 지중케이블(41) 간의 전기적인 연결이 단전된다.

도 1은 본 발명에 따른 배관구조의 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 배관구조에서 지중케이블과 내전선 간의 연결 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 퓨즈의 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 퓨즈의 동작모습을 도시한 부분 단면도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10 ; 분배전함 20 ; 베이스

21 ; 인입구 30 ; 함체

40 ; 배관 41 ; 지중케이블

42 ; 나사산 100 ; 어뎁터

110 ; 절연식 수용체 111 ; 관통공

112 ; 안내홈 120 ; 퓨즈

121 ; 하우징 122, 122' ; 제1,2단자

123 ; 제1전극 124 ; 제2전극

125 ; 피스톤 126 ; 완충수단

127 ; 탄발체 128 ; 통전선

129 ; 충진제 130 ; 케이스

131 ; 가이드 132 ; 제1나사산

Claims (1)

1. 지중케이블과, 지상으로 인출된 상기 지중케이블과 전기적으로 연결되는 내전선을 구비하는 분배전함에서, 지중에 매설되고 상기 지중케이블을 보호하는 배관구조에 있어서,

   상기 배관은 지중케이블과 더불어 지상으로 인출되고, 말단 외주면에는 나사산이 형성되며;

   상기 지중케이블 및 내전선의 말단에 각각 통전가능하게 연결되는 커넥터;

   상기 지중케이블 및 내전선의 커넥터가 각각 전기적으로 연결되도록 끼워지는 삽입구를 구비한 제1,2단자와, 길이방향을 따라 형성된 중공을 구비하고 양단에는 각각 상기 제1,2단자가 삽입 고정되는 끼움구를 구비한 하우징과, 제1,2단자가 상하로 위치하도록 세로로 배치된 하우징의 중공 하부에 배치되고 상방으로 개구된 실린더 홈을 갖추며 제2단자와 통전하는 제2전극과, 상기 실린더 홈에 주입되며 열을 받아 팽창하는 재질의 충진제와, 상기 실린더 홈을 따라 이동가능하게 삽입되고 충진제와 접하는 일면에는 충진제의 내압을 흡수하는 완충수단을 구비하면서 실린더 홈을 밀폐하는 피스톤과, 상기 피스톤을 덮으면서 상기 제2전극와의 탈부착이 가능하도록 상기 중공 상부에 배치되고 제1단자와 통전하는 제1전극과, 상기 제2전극을 향해 제1전극을 탄발지지하는 탄발체로 된 퓨즈;

   상기 퓨즈를 수용하는 다수의 관통공을 구비하는 원기둥 형상으로 둘레면을 따라 안내홈이 형성된 절연식 수용체; 및

   상기 절연식 수용체를 감싸는 관 형상으로, 상기 안내홈과 맞물리는 가이드가 내주면을 따라 형성되어서 상기 절연식 수용체를 회전가능하게 고정하고, 하단 내주면에는 상기 나사산에 상응하는 제1나사산이 형성되어서 상기 배관과 결합하는 케이스;로 이루어진 어뎁터를 매개로 상기 배관과 분배전함이 고정되는 것을 특징으로 하는 지중케이블 연결을 위한 매설형 배관구조.

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