KR100995178B1 - 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법에 관한 것으로, 상호 이격된 상태로 대향되게 위치하는 2개의 폴리머 복합재료 선재 지지선 가공 송전선 연선; 상기 폴리머 복합재료 선재 지지선 가공 송전선 연선 각각의 측단부 중앙에 결합되는 폴리머 복합선재 지지선; 상기 폴리머 복합선재 지지선 각각의 측단부에 결합되어 상기 폴리머 복합선재 지지선의 이격된 공간에 위치하는 고강도 알루미늄 합금로드; 폴리머 복합선재 지지선과 결합된 상기 고강도 알루미늄 합금로드가 내측에 위치되도록 상기 폴리머 복합선재 지지선과 결합되는 내부 슬리브; 및 상기 내부 슬리브가 내측에 위치되도록 상기 폴리머 복합재료 선재 지지선 가공 송전선 연선과 결합되는 알루미늄 슬리브로 이루어진 것을 특징으로 하여, 종래의 경강선을 지지선으로 하는 가공송전선에 비해, 지지선 자체만의 중량은 약 50% 정도, 알루미늄 선재와 연선된 가공송전선 전체의 중량으로는 약 20% 정도 감소되는 것으로 현재까지 제조되고 있는 가공송전선 중에서 가장 가벼운 가공송전선을 제공할 수 있도록 한다.

복합재료 선재 지지선, 가공송전선, 고강도 알루미늄 합금, 직선슬리브, 강슬리브, 접속개소

Description

폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법{The Straight Sleeve for Aluminum Conductor Polymer Composite Core Concentric-Lay-Stranded and the Way of Installation}

본 발명은 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는 직선슬리브 장착 시, 복합재료 지지선과 내부 슬리브와의 밀착성 및 알루미늄 슬리브와 송전선의 알루미늄 소선 층간의 밀착성을 최대화 시켜 접속 개소에서의 인장하중을 극대화시킬 수 있는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법에 관한 것이다.

일반적으로 직선 슬리브는 두 개의 송전선을 연결시켜 주는 접속장치로 강슬리브와 알루미늄 슬리브로 이루어져 있다. 통상적인 시공방법은 두 송전선의 경강선과 경강선을 먼저 강슬리브로 압축하여 치구한 다음, 이를 알루미늄 슬리브의 중심에 위치시킨 후, 알루미늄 슬리브의 양쪽을 일정 부위까지 압축하여 시공 완료한 다.

이와 같은 형태로 시공된 직선 슬리브의 각 부위에서의 응력분담 분포를 조사해 보면, 강슬리브와 알루미늄 슬리브 부위에서 대략 50:50의 비율로 전체 장력이 분담된다.

그러나, 폴리머 복합재료를 지지선으로 하는 가공송전선은 지지선으로 사용되는 복합재료의 특성상 취성과 표면 경도가 매우 크기 때문에 경강선 지지선에 사용되고 있는 주철로 된 기존의 강슬리브를 그대로 사용할 수가 없다. 왜냐하면, 주철 또한 표면 경도가 큰 소재이기 때문에, 강슬리브 안에 폴리머 복합재료 지지선을 삽입하여 압착할 경우, 두 소재 간의 반발특성으로 인하여 압착기를 이용해서 압착하여도 서로 잘 밀착되는 접합면을 얻을 수가 없을 뿐만 아니라 과하중을 인가할 경우 복합재료 선재의 파괴로 이어질 수 있어, 시공완료 후 장력을 인가하게 되면 저하중 영역에서 이미 강슬리브와 복합재료 지지선이 서로 분리 탈락되는 현상이 발생하게 된다.

따라서 본 발명에서는 이런 문제를 극복할 수 있는 새로운 소재를 적용하고, 접속장치의 구조를 개선시켜 폴리머 복합재료에 적합한 새로운 직선슬리브 장치와 그 치구 공법에 대하여 제안하고자 한다.

상기한 바와 같이 종래의 경강선을 지지선으로 사용하는 가공송전선은 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 경강선을 연결시켜 주는 강슬리브와 이를 알루미늄 슬리브 중심에 위치시킨 후, 압착하여 시공하고 있다. 이때 송전선의 삽입길이는 240 mm이고, 알루미늄 슬리브 내의 경강선 지지선 노출 길이는 10 mm이며, 강슬리브 길이는 240 mm이고, 직선슬리브 길이는 740 mm이다.

그러나 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브는 아직 개발되어 있지 않다.

뿐만 아니라, 폴리머 복합재료는 경강선과 달리 자성을 띠지 않는 비자성체이기 때문에 송전 중 가공송전선에서 발생하는 전력손실을 크게 줄일 수 있다.

즉, 폴리머 복합재료를 지지선으로 하는 가공송전선은 종래의 경강선을 지지선으로 하는 가공송전선에 비해 전선 자체의 중량이 대단히 가볍고, 전력손실이 적은 큰 장점이 있다.

그러나, 현재 이와 같은 새로운 송전선에 적합한 직선슬리브가 개발되지 않아 실선로 적용에 큰 장애가 되고 있다.

폴리머 복합재료 선재는 소재 자체의 특성 상 취성과 표면 경도가 매우 크기 때문에 경강선 지지선에 사용되고 있는 주철로 된 기존의 강슬리브를 그대로 사용할 수가 없다. 왜냐하면, 주철 또한 표면 경도가 큰 소재이기 때문에, 강슬리브 안에 폴리머 복합재료 선재를 삽입하여 압착할 경우, 각각 소재들의 반발특성으로 인하여, 밀착성이 우수한 결합면을 얻을 수가 없을 뿐만 아니라 과하중을 인가할 경우엔 취성이 큰 복합재료 선재의 파괴로 이어질 수 있어, 시공완료 후 장력 인가 시, 강슬리브와 복합재료 지지선이 서로 분리 탈락되는 현상이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 소재에서 파생되는 이런 난제들을 극복할 수 있는 새 로운 재질과 구조를 가지는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선에 적합한 새로운 직선슬리브 장치와 새로운 치구 공법에 대하여 제안하고자 한다.

본 발명은 직선슬리브 장착 시, 복합재료 지지선과 내부 슬리브와의 밀착성 및 알루미늄 슬리브와 송전선의 알루미늄 소선 층간의 밀착성을 최대화 시켜 접속 개소에서의 인장하중을 극대화시킬 수 있는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 폴리머 복합재료를 지지선으로 하는 가공송전선은 종래의 경강선을 지지선으로 하는 가공송전선에 비해 지지선 자체만의 중량으로 볼 때, 약 50% 정도, 알루미늄 선재와 연선한 가공송전선 전체의 중량으로는 약 20% 감소할 수 있도록 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 폴리머 복합재료는 경강선과 달리 자성을 띠지 않는 비자성체이기 때문에 가공송전선에서 발생하는 전력손실을 감소시킬 수 있도록 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 철탑의 설계하중에 직접적으로 영향을 미치는 인자이며, 철탑의 설계하중은 철탑의 기초와 직결되어 있기 때문에, 철탑 공사비를 좌우하는 송전선의 중량을 감소시킴으로써, 전체 건설비용의 70~80%를 차지하는 토목공사비용 중 철탑의 설계하중을 감소시켜 송전선로 건설시 철탑기초 건설비용을 대폭 절감시킬 수 있도록 하는 감소시킬 수 있도록 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브 및 그 치구 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 직선 슬리브에 있어서, 일정간격으로 이격되어 대향되는 위치에 배치되는 선재지지선들; 상기 선재지지선들의 내측 단부와 밀착 결합되는 합금로드; 상기 선재지지선 외측을 둘러싸며, 상기 선재지지선과 합금로드를 보호하는 내부 슬리브; 상기 내부 슬리브 외부로 노출된 단부의 단면과 밀착 결합되는 가공송전선 연선; 및 상기 가공송전선 연선 외측을 둘러싸며, 상기 가공송전선 연선을 보호하는 외부 슬리브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 직선슬리브 장착 시, 복합재료 지지선과 내부 슬리브와의 밀착성 및 알루미늄 슬리브와 송전선의 알루미늄 소선 층간의 밀착성을 최대화 시 켜 접속 개소에서의 인장하중을 극대화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 폴리머 복합재료를 지지선으로 하는 가공송전선은 종래의 경강선을 지지선으로 하는 가공송전선에 비해 지지선 자체만의 중량으로 볼 때, 약 50% 정도, 알루미늄 선재와 연선한 가공송전선 전체의 중량으로는 약 20% 감소할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 폴리머 복합재료는 경강선과 달리 자성을 띠지 않는 비자성체이기 때문에 가공송전선에서 발생하는 전력손실을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 철탑의 설계하중에 직접적으로 영향을 미치는 인자이며, 철탑의 설계하중은 철탑의 기초와 직결되어 있기 때문에, 철탑 공사비를 좌우하는 송전선의 중량을 감소시킴으로써, 전체 건설비용의 70~80%를 차지하는 토목공사비용 중 철탑의 설계하중을 감소시켜 송전선로 건설시 철탑기초 건설비용을 대폭 절감시킬 수 있도록 하는 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브는 도 2에 도시된 바와 같이, 일정간격으로 이격되어 대향되는 위치에 배치되는 선재지지선들(13)과, 상기 선재지지선들(13)의 내측 단부와 밀착 결합되는 합금 로드(12)와, 상기 선재지지선(13) 외측을 둘러싸며, 상기 선재지지선(13)과 합금 로드(12)를 보호하는 내부 슬리브(11)와, 상기 내부 슬리브(11) 외부로 노출된 단부의 단면과 밀착 결합되는 가공송전선 연선(14)과, 상기 가공송전선 연선(14) 외측을 둘러싸며, 상기 가공송전선 연선(14)을 보호하는 외부 슬리브(16)와, 상기 가공송전선 연선(14) 외측에 압착되는 박막 금속판(15)으로 구성된다.

상기 합금로드(12)는 내부 슬리브(11) 센터에 위치되며, 상기 박막 금속판(15)은 상기 가공송전선 연선(14)이 외부 슬리브(16)에 삽입될 때 장착된다.

상기 박막 금속판(15)은 알루미늄으로 이루어지며, 상기 합금 로드(12)는 고강도 알루미늄 합금으로 이루어지며, 상기 합금 로드(12)는 내부 슬리브(11) 압착시 선재지지선(13)이 내부 슬리브(11)에 밀착되도록 한다.

상기 박막 금속판(15)의 두께는 10~30㎛이다.

상기와 같은 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브는 기존의 주철 강슬리브를 고강도 알루미늄 합금 압출재 내부슬리브로 대체하는 것으로 표면경도가 큰 주철을 내부슬리브 재질로 사용할 경우, 복합재료 지지선을 삽입한 후 압 착기를 사용하여 압착할 때, 각 소재 간의 반발특성으로 인하여 밀착성이 뛰어난 접합면을 얻을 수 없다. 따라서 내부 슬리브(11)는 경도가 낮고 전연성이 우수한 고강도 알루미늄 합금 재질로 이루어진다. 이때 알루미늄 합금 중에서도 인장강도 25(kg/mm²)이상의 고강도 알루미늄 합금 재질을 사용함으로서, 내부슬리브(11)의 하중 분담능을 최대화할 필요가 있으며, 그중에서도 형상제어가 용이하고 높은 강도를 얻을 수 있는 압출재를 사용한다.

또한, 상기 내부 슬리브(11)는 종래의 내부슬리브와 알루미늄 슬리브의 길이를 각각 20% 정도 증가시키는 것으로, 전술한 바와 같이 종래의 강슬리브에서 분담하는 하중 분담비율이 전체 하중의 50%인 것을 감안할 때, 새로운 내부슬리브의 재질이 고강도 알루미늄 합금 재질로 대체된다고 할지라도 종래의 강슬리브 재질에 비해 인장하중이 감소할 수밖에 없다. 이것은 강슬리브 재질 자체의 인장강도가 고강도 알루미늄 합금의 그것에 비해 월등히 크기 때문이다. 따라서, 이를 보충해주기 위해서는 내부 슬리브(11) 뿐만 아니라 알루미늄 슬리브의 길이를 각각 20% 정도 증가시키면 재질 교체에 따른 하중감소분을 충분히 만회할 수 있다.

또한, 내부 슬리브(11) 시공 시, 슬리브 직경과 동일하고 길이가 수 cm인 고강도 알루미늄 합금 로드(Rod, 12)를 내부 슬리브(11) 중심에 생기는 공극에 넣어 압착 시 밀착성을 높일 수 있도록 한다.

내부 슬리브(11)는 두 개의 송전선 지지선(13)을 양쪽에서 일정 깊이까지 삽입시키는데, 구조적으로 내부 슬리브(11) 중심 부위에 10~20mm 길이의 공극이 발생하게 된다. 이 공극에 고강도 알루미늄 재질의 로드를(12) 삽입한 후, 압착기로 압착을 하면 로드(12)는 내부 슬리브(11) 내에서 슬리브 길이방향으로 변형되면서 지지선(13)과 내부 슬리브(11)의 내부 벽면과의 미세한 틈새 사이로 퍼져나가면서 간극을 메우게 되는데, 이것이 밀착성을 더욱 증가시켜 인장하중 증가시키게 된다.

또한, 송전선 지지선(13)을 알루미늄 슬리브(16)에 삽입할 때, 삽입되는 부위 전체에 걸쳐 10~30 ㎛ 두께의 얇은 알루미늄 박판(15)을 1~2회 삽입길이 만큼의 송전선 지지선(13) 상부에 감싼 후 압착한다. 이렇게 함으로써 알루미늄 슬리브(16)와 송전선 지지선(13) 간의 밀착성을 더욱 향상시켜 인장하중을 증가시킨다.

상기에서 기술한 바와 같이 직선 슬리브와 가공송전선의 결합강도를 극대화하게 된다.

상기와 같은 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선과 직선슬리브를 규정에 따라 시공한 후, 이를 인장시험하여 하중-연성특성을 조사하였다. 이때 사용한 가공송전선은 410mm²로 하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 치구한 직선슬리브 접속개소에서의 결합강도를 수 평인장기에 10 m시험편을 장착하여 측정한 결과, 파괴하중이 14,700kgf인 것을 확인할 수 있었으며, 이는 가공송전선(410mm²)의 최대인장하중 13,890kgf보다 높은 값으로, 즉 접속개소에서의 파괴강도가 송전선의 최대인장하중 보다 높기 때문에 실선로 적용시 안정성을 확보할 수 있는 적합한 직선슬리브 접속장치임을 입증해주고 있다. 시험규정 상 접속개소에서의 파괴하중이 송전선 최대인장하중의 90%이상이 얻어지면 합격으로 간주한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 경강선 지지선 가공송전선을 직선슬리브와 치구한 접속개소를 도시한 도면이다.

도 2는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선을 본 발명에 따른 직선슬리브와 치구한 접속개소를 도시한 도면이다.

도 3은 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선을 치구한 직선슬리브 접속개소의 하중-변형 곡선을 도시한 그래프이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

11 : 내부 슬리브

12 : 합금 로드

13 : 선재지지선

14 : 가공송전선 연선

15 : 박막 금속판

16 : 외부 슬리브

Claims (8)

1. 직선 슬리브에 있어서,

   일정간격으로 이격되어 대향되는 위치에 배치되는 선재지지선들;

   상기 선재지지선들의 내측 단부와 밀착 결합되는 합금로드;

   상기 선재지지선 외측을 둘러싸며, 상기 선재지지선과 합금로드를 보호하는 내부 슬리브;

   상기 내부 슬리브 외부로 노출된 단부의 단면과 밀착 결합되는 가공송전선 연선; 및

   상기 가공송전선 연선 외측을 둘러싸며, 상기 가공송전선 연선을 보호하는 외부 슬리브;를 포함하되,

   상기 합금 로드는, 내부 슬리브 압착시 선재지지선이 내부 슬리브에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 합금로드는 내부 슬리브 센터에 위치되는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가공송전선 연선 외측에 압착되는 박막 금속판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 박막 금속판은, 상기 가공송전선 연선이 외부 슬리브에 삽입될 때 장착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 박막 금속판은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 합금 로드는, 고강도 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.
7. 삭제
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 박막 금속판의 두께는, 10~30㎛인 것을 특징으로 하는 폴리머 복합재료 지지선 가공송전선용 직선슬리브.

Images