KR100907215B1 - 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템 - Google Patents

3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템에 관한 것으로, 송전선로를 통해 송전전류가 흐를 때 생성되는 유도전류를 지평면을 기준으로 수평 및 수직방향으로 흐르도록 함으로써 유도전류에 기인한 유도 전자계를 저감시키는 루프부; 송전철탑의 소정 위치에서 상기 루프부를 거치시키고 위치 매개변수를 조정할 수 있도록 하는 암부; 및 상기 루프부에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 루프부로 투입되는 커패시턴스의 용량을 조절할 수 있도록 하는 커패시턴스 뱅크부; 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 송전선로에 암부를 설치하여 위치적 매개변수의 변경을 원활하게 하였으며, 수직 및 수평형 수동루프를 동시에 설치하여 전자계 발생량을 최소화 하였다. 또한, 별도의 지지대 없이 암(Arm)부를 이용하여 철탑 및 루프를 일체형으로 함으로써 친환경적 송전선로 건설 및 민원발생 감소의 효과가 있다.
전자계, 수동루프, 커패시턴스, 전자파, 자기장

Description

3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템{System for reducing electro-magnetic field of power transmission line using 3-wire passive loop}
본 발명은 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템에 관한 것으로서, 특히, 3선 수동루프를 이용하여 송전선로에 흐르는 전류와 반대 방향으로 흐르는 유도전류를 발생시킴으로써, 송전선로 주변에 생성되는 전자계를 저감시키는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템에 관한 것이다.
종래 전자계 저감 시스템과 관련된 기술은 대한민국 등록특허 제0686716호 '직렬 커패시턴스 장치를 이용한 전자계 저감 루프 시스템'외에 다수가 등록 및 출원된 상태이다.
상기 전자계 저감 루프 시스템은 지상에서 소정 높이의 공간상에 사각형 형태로 구성되며, 전자계 저감 시험을 위한 루프부, 루프부에 의해 형성된 사각형 형태의 루프의 각 모서리와 중간부위에 수직을 설치되어 케이블을 지지하는 루프지지대, 루프 지지대가 지면에 안정적으로 고정 설치될 수 있도록 루프 지지대에 연결되어 지면에 고정되는 지선 및 루프부와 연결되어 사용자가 원하는 커패시터를 공급하는 직렬 커패시턴스 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 전자계 저감 루프 시스템은 선로 직하의 근거리 자기장이 저감되는 효과가 있지만, 선로로부터 일정거리 이상 떨어지면 오히려 자기장이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 전자계 저감 루프 시스템은 별도의 루프 지지대를 이용하여 설치되기 때문에, 설치된 후 매개변수 조절이 힘들다는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 전자계 저감 루프 시스템은 별도의 루프 지지대 설치로 인하여 설치시 번거로운 문제점이 있었고, 미관상 복잡하다는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 송전선로에 가공지선 암 및 보조 암을 설치하여 수평형 수동 루프 및 수직형 수동 루프가 동시에 구성되는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보조 암을 통해 수평위치 매개변수를 용이하게 변경할 수 있고, 가공지선 암을 통해 수직위치 매개변수를 용이하게 변경할 수 있는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 철탑 및 루프를 일체형으로 함으로써 용이하게 설치할 수 있고, 간결한 미관을 가지는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템을 제공함에 있다.
상술한 목적 달성을 위한 본 발명은 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템에 관한 것으로서, 송전선로를 통해 송전전류가 흐를 때 생성되는 유도전류를 지평면을 기준으로 수평 및 수직방향으로 흐르도록 함으로써 유도전류에 기인한 유도 전자계를 저감시키는 루프부; 송전철탑의 소정 위치에서 상기 루프부를 거치시키고 위치 매개변수를 조정할 수 있도록 하는 암부; 및 상기 루프부에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 루프부로 인가되는 커패시턴스의 용량을 조절할 수 있도록 하는 커패시턴스 뱅크부; 을 포함한다.
바람직하게, 상기 루프부는 지평면을 기준으로 수평 방향으로 상기 암부에 거치되는 수평 수동루프; 및 지평면을 기준으로 수직 방향으로 상기 암부에 거치되는 수직 수동루프; 를 포함하여, 위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 암부는 상기 송전철탑에 일체형으로 설치되어 수평위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 보조 암; 및 상기 송전철탑에 상기 보조 암보다 더 높은 지점에 설치되어 수직위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 가공지선 암; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 조가선과 수평 수동루프를 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아주기 위해 상기 보조 암에 설치된 제1 조정금구; 및 상기 제1 조정금구와 조가선을 연결시키는 제1 크레비스;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 더욱 바람직하게, 상기 제1 조정금구는 사각형 형태로서 암부 결합 홀 및 크레비스 결합 홀이 형성되어 있고, 상기 제1 크레비스는 H빔 형태로서 조정금구 결합 홀 및 조가선 연결 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 더욱 바람직하게, 조가선과 수직 수동루프를 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아주기 위해 가공지선 암에 설치된 제2 조정금구; 및 상기 제2 조정금구와 조가선 연결을 위한 제2 크레비스; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게, 상기 커패시턴스 뱅크부는 외부케이스의 하단부에 고정설치된 상태에서, 용량이 다른 다수의 커패시터를 구비하여 다양한 용량의 커패시턴스를 생성하는 커패시터기; 및 조절용량이 세분화된 다수의 스위치를 구비하여 상기 커패시터기에서 상기 루프부로 인가되는 커패시턴스의 용량을 단계적으로 조절하는 스위치기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 수평형 수동루프 및 수직형 수동루프를 동시에 설치함으로써 송전선로의 전자계 저감효과를 높였다.
또한, 본 발명에 의하면, 송전선로에 가공지선 암과 보조 암을 이용하여 위치적인 매개변수를 원활하게 변경할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 별도의 지지대 없이 보조 암을 이용하여 철탑 및 루프를 일체형으로 함으로써 용이하게 설치할 수 있고, 간결한 미관을 가지는 친환경적 송전선로 건설이 가능하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 시스템 에 관한 전체적인 구성을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계저감 시스템에 관한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프 구성용 철탑 및 암부에 관한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 및 제1 크레비스 결합 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 및 제1 크레비스를 이용한 루프 설치도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 사시도이고, 도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 크레비스 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 매개변수 변동용 커패시턴스 뱅크부 외형도이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계저감 시스템은 3선 수동루프를 이용하여 송전선로에 흐르는 전류와 반대 방향으로 흐르는 유도전류를 발생시킴으로써, 송전선로 주변에 생성되는 전자계를 저감시키는 기능을 수행하기 위해, 암부(100), 루프부(200), 커패시턴스 뱅크부(300), 송전철탑(400) 및 송전선로(500)를 포함한다.
상기 암부(100)는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 보조 암(110) 및 가공지선 암(120)을 포함한다.
상기 보조 암(110)은 송전철탑(400)에 일체형으로 설치되어 수평위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 기능을 수행한다.
상기 도 3 및 도 4에, 조가선과 수평 수동루프(210)를 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아주기 위해 보조 암(110)에 설치된 제1 조정금구(101a) 및 상기 제1 조정금구(101a)와 조가선을 연결시키는 제1 크레비스(102a)가 도시되어 있다.
상기 제1 조정금구(101a)는 도 5에 도시된 바와 같이, 사각형 형태로서 암부 결합 홀(1) 및 크레비스 결합 홀(2)이 형성되어 있으며, 상기 제1 크레비스(102a)는 도 6에 도시된 바와 같이, H빔 형태로서 조정금구 결합 홀(3) 및 조가선 연결 홀(4)이 형성되어 있다.
그리고 상기 가공지선 암(120)은 상기 송전철탑(400)에 상기 보조 암보다 더 높은 지점에 설치되어 수직위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 기능을 수행한다.
상기 도 1에 도시된 제2 조정금구(101b) 및 제2 크레비스(102b)는 상술한 제1 조정금구(101a) 및 제2 크레비스(102a)와 동일한 기능을 수행함으로써, 상기 가공지선 암(120)에 연결되어 수직 수동루프(220)와 조가선을 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아준다.(도 4참조)
상기 제2 조정금구(101b)의 외형은 상기 제1 조정금구(101a)와 동일하며, 제2 크레비스(102b)의 외형은 상기 제1 크레비스(102a)와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 상기 루프부(200)는 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 두개 이상의 암부(100)에 거치되어, 거치된 위치에 따라 매개변수를 조정하는 기능을 수행하는바, 암부에 수평적으로 거치되는 수평 수동루프(210) 및 암부에 수직으로 거치되는 수직 수동루프(220)를 포함한다.
또한, 상기 커패시턴스 뱅크부(300)는 상기 도 7에 도시된 바와 같이, 외부케이스(310), 커패시터기(320) 및 스위치기(330)를 포함한다.
상기 외부케이스(310)의 하단부에 고정설치된 커패시터기(320)는 용량이 다른 다수의 커패시터를 구비하여 다양한 용량의 커패시턴스를 생성한다.
그리고 상기 스위치기(330)는 조절용량이 세분화된 다수의 스위치를 구비하여 상기 커패시터기(320)에서 상기 루프부(200)로 인가되는 커패시턴스의 용량을 단계적으로 조절한다.
또한, 상기 송전철탑(400)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보조 암(110) 및 가공지선 암(120)을 고정시키는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 송전선로(500)는 통전시 상기 수평 수동루프(210) 및 수직 수동루프(220) 각각에 유도 전류를 생성시키도록 하는 기능을 수행한다.
즉, 본 발명의 원리는 송전선로(500)의 자속에 의하여 루프부(200)에 전압이 유기되어 유도전류가 흐르게 됨으로써 송전선로(500)의 자속을 상쇄시켜 지표면 근처의 전자계을 저감시키게 되는 것이다. 먼저 송전선로(500) 전류 Ij에 의한 자속이 루프부(200)에 쇄교하는 자속은 다음의 수학식 1과 같이 주어진다.
Figure 112007054700311-pat00001
실제 송전선로(500)는 다상 시스템이므로 각 상의 크기와 위상을 고려하면 전체 자속
Figure 112007054700311-pat00002
은 다음의 수학식 2와 같이 주어진다.
Figure 112007054700311-pat00003
페러데이 법칙으로부터, 루프부(200)의 유도전압은 다음의 수학식 3과 같이 주어진다.
Figure 112007054700311-pat00004
이때, 루프부(200)의 유도전류 Iloop는 유도전압 Vloop와 루프 임피던스 Zloop에 의해 다음의 수학식 4와 같이 결정되게 된다.
Figure 112007054700311-pat00005
루프 임피던스 Zloop는 저항 Rloop와 자기 인덕턴스 Lloop로 표현되며 그 관계식은 다음의 수학식 5와 같이 주어진다.
Figure 112007054700311-pat00006
여기서
Figure 112007054700311-pat00007
는 위상각을 나타낸다.
송전선로(500)에 의한 임의의 계산점 P(x,y)에서 자기장을 H0(x,y)라 하고,루프부(200)에 의한 자기장을 Ha(x,y)라 하면, 완화된 자기장 Hm(x,y)은 결국 다음의 수학식 6과 같이 주어지며 결국 전체적으로 원 자기장 H0(x,y)이 루프부(200) 자기장 Ha(x,y)에 의해 벡터적으로 상호 결합 되어 줄어들게 된다.
Figure 112007054700311-pat00008
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계저감 시스템에 관한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3선 수동루프 구성용 철탑 및 암부에 관한 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 및 제1 크레비스 결합 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 및 제1 크레비스를 이용한 루프 설치도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 조정금구 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 크레비스 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 커패시턴스 뱅크부 외형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 암(Arm)부 110 : 보조암 120 : 가공지선암
101a : 제1 조정금구 102a : 제1 크레비스
101b : 제2 조정금구 102a : 제2 크레비스
200 : 루프부 210 : 수평 수동루프 220 : 수직 수동루프
300 : 커패시턴스 뱅크부 400 : 송전철탑 500 : 송전선로

Claims (7)

  1. 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템에 있어서,
    송전선로(500)를 통해 송전전류가 흐를 때 생성되는 유도전류를 지평면을 기준으로 수평 및 수직방향으로 흐르도록 함으로써 유도전류에 기인한 유도 전자계를 저감시키는 루프부(200);
    송전철탑(400)의 소정 위치에서 상기 루프부를 거치시키고 위치 매개변수를 조정할 수 있도록, 상기 송전철탑(400)에 일체형으로 설치되어 수평위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 보조 암(110) 및 상기 송전철탑(400)에 상기 보조 암보다 더 높은 지점에 설치되어 수직위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 가공지선암(120)을 포함하는 암부(100); 및
    상기 루프부에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 루프부로 투입되는 커패시턴스의 용량을 조절할 수 있도록 하는 커패시턴스 뱅크부(300); 를 포함하되,
    상기 보조 암(110)은, 조가선과 수평 수동루프(210)를 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아주기 위한 제1 조정금구(101a) 및 상기 제1 조정금구(101a)와 조가선을 연결시키는 제1 크레비스(102a)를 포함하며,
    상기 가공지선 암(120)은, 조가선과 수직 수동루프(220)를 바이드 선으로 묶어 장력을 잡아주기 위한 제2 조정금구(101b) 및 상기 제2 조정금구(101b)와 조가선 연결을 위한 제2 크레비스(102b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 루프부(200)는,
    지평면을 기준으로 수평 방향으로 상기 암부에 거치되는 수평 수동루프(210); 및
    지평면을 기준으로 수직 방향으로 상기 암부에 거치되는 수직 수동루프(220); 를 포함하여,
    위치 매개변수를 조정할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조정금구(101a)는,
    사각형 형태로서 암부 결합 홀(1) 및 크레비스 결합 홀(2)이 형성되어 있고,
    상기 제1 크레비스(102a)는,
    H빔 형태로서 조정금구 결합 홀(3) 및 조가선 연결 홀(4)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커패시턴스 뱅크부(300)는,
    외부케이스(310)의 하단부에 고정설치된 상태에서, 용량이 다른 다수의 커패시터를 구비하여 다양한 용량의 커패시턴스를 생성하는 커패시터기(320); 및
    조절용량이 세분화된 다수의 스위치를 구비하여 상기 커패시터기(320)에서 상기 루프부(200)로 인가되는 커패시턴스의 용량을 단계적으로 조절하는 스위치기(330); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3선 수동루프를 이용한 송전선로 전자계 저감 시스템.
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