KR101412748B1

KR101412748B1 - 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템

Info

Publication number: KR101412748B1
Application number: KR1020140051928A
Authority: KR
Inventors: 원종위
Original assignee: (주)화신파워텍
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2014-07-02

Abstract

본 발명은 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑의 접지 저항을 측정하는 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑 접지 저항 측정 시스템은 가공지선이 연결된 상태에서 수행한 전위 강하 곡선 측정 결과와 접지 분류 계수 측정값을 분석하여, 가공지선이 송전 철탑으로부터 분리됐을 때의 전위 강하 곡선을 정확하게 예측할 수 있다.

Description

가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템{SYSTEM FOR GROUND RESISTANCE MEASUREMENT OF TRANSMISSION TOWER EQUIPPED WITH OVERHEAD GROUND WIRES}

본 발명은 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑의 접지 저항을 측정하는 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템에 관한 것이다.

현대 사회는 산업화, 정보화, 도시화를 통하여 밀집된 지역에서 많은 에너지를 소비하는 특징을 가진다.

특히, 전력 에너지는 사용이 편리하고 수송이 간단하여 가장 많이 사용되고 있다.

그러므로, 전력 에너지의 안정적인 공급은 산업 전반에 걸쳐 중요한 요인으로 대두 되고 있다.

전력 에너지의 안정적인 공급을 위해서는 발전소에서 생산된 전력 에너지가 일반 수용가까지 송전 선로를 통하여 안정적으로 전송되어야 한다.

접지(Ground)는 이러한 송전 선로를 낙뢰와 같은 자연 재해로부터 전력 설비를 보호하고 전력 사업 측면에서 기준 전위를 제공하는 역할을 한다.

종래 접지 저항 측정 방법으로는 전위 강하법(Fall Of Potential Method)이 널리 사용되고 있다.

전위 강하법은 전위 강하 시험(Fall Of Potential Test)과 전위 강하 시험으로부터 측정된 전위 강하 곡선을 해석하는 “61.8%의 법칙”으로 구성된다.

도 1은 종래 전위 강하법의 측정 회로를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 전위 강하 시험은 측정 대상인 접지 전극(E)과 접지 전극(E)로부터 일정 거리 떨어진 곳에 시공된 임시 전극(C)을 이용한다.

접지 전극(E)과 임시 전극(C) 사이에 시험 전류(Ig)를 흘려 보낸다.

그리고, 접지 전극(E)과 임시 전극(C) 사이의 임의 지점에 임의 전극(P)을 시공하여 접지 전극(E)과 임의 전극(P) 사이의 전압차(VE-VP)를 측정한 후 이를 시험 전류(Ig)로 나누어 겉보기 저항 (Ra = (VE-VP)/I)을 측정한다.

임의 전극(P)을 접지 전극(E)과 임시 전극(C) 사이에서 이동시키면서 상기의 측정을 여러 번 수행한다.

이를 통하여 접지 전극(E)으로부터 거리 x에 따른 겉보기 저항곡선을 얻을 수 있는데, 이 측정 곡선을 전위 강하 곡선이라고 한다.

전위 강하 곡선을 측정한 후 접지 전극(E)과 임시 전극(C) 사이의 61.8% 지점의 겉보기 저항을 접지 전극(E)의 접지 저항으로 보는데 이를 “61.8%의 법칙”이라 한다. “61.8%의 법칙”은 접지 전극(E)과 임시 전극(C) 사이의 거리를 충분히 멀게 하여 전위 강하 곡선의 평평한 구간의 겉보기 저항을 접지 저항으로 산정하는데, 접지 전극(E)이 크거나 현장 여건상 측정선을 길게 펼치기 어려운 경우가 많을 때에 주로 사용된다.

"61.8%의 법칙”은 아래 [식 1] 내지 [식 6]을 통하여 증명될 수 있다.

먼저, 접지 전극(E)의 전압 VE와 접지 전극(E)로부터 x만큼 떨어진 곳의 전압 V(x)는 각각 아래 [식 1]과 [식 2]로 표현될 수 있다.

[식 1]

[식 2]

여기서, ρ[Ωm]는 대지 저항율을 나타내고, a[m]는 반구 전극의 반경을 나타내고, I[A]는 시험 전류를 나타내고, D[m]는 접지 전극(E)과 임시 전극(C) 간 거리를 나타낸다.

다음으로 x 점의 겉보기 저항은 아래 [식 3]으로 표현될 수 있다.

[식 3]

상기 [식 3]의 겉보기 저항이 접지 전극(E)의 접지 저항 참값과 같아지는 x를 아래 [식 4](x를 kD로 치환)를 통해 구하여 보면 아래 [식 5] 및 [식 6]을 얻을 수 있다.

[식 4]

[식 5]

[식 6]

[식 6]은 접지 전극(E)과 임의 전극(C) 사이의 거리 D의 0.618 지점 (61.8%)에서의 겉보기 저항 R(x=0.618D)은 접지 전극(E)의 접지 저항 참값 RTRUE와 같음을 나타내고 있다.

이상에서 상술한 전위 강하법은 접지 전극(E)가 단독으로 있는 경우에만 사용할 수 있다.

예를 들면, 종래 전위 강하법은 도 2에 도시된 바와 같이, 가선(架線)이 끝난 송전 선로의 경우 가공 지선을 송전 철탑으로부터 분리한 이후에야 사용할 수 있는 방법이다.

따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 가공 지선이 분리되지 않은 상태에서 송전 철탑의 접지 저항을 구하는 경우에는 “61.8%의 법칙”은 더 이상 사용할 수 없게 된다.

복수 개의 철탑들이 가공 지선을 통하여 병렬로 연결되어 있어 전위 강하법을 위한 시험 전류(Itest) 중 일부 전류(Iground)가 철탑 접지를 통해 빠져나가고 누설 전류(Igw)는 가공 지선을 통하여 인근 철탑으로 흘러가는 문제가 있다.

이러한 문제를 일부 개선한 종래기술로 대한민국 특허 등록번허 제0968046호(2010.06.28.)에 의한 "가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑 접지 저항 측정 방법"이 개시되어 이를 보완하고 있으나, 종래기술에 의한 등록특허의 일부 기구적 구성을 더 보완할 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 개선의 필요성을 감안하여 창출된 것으로, 가공 지선이 연결된 상태의 송전 선로에서 송전 철탑의 접지 저항을 휴대가 간편한 구성이면서 더욱 정밀하게 측정하는 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 송전 철탑의 탑각에 시험 전류를 인가한 후 상기 송전 철탑의 네개 탑각 각각에 체결된 변류기를 이용하여 각 탑각 접지로 빠져가는 전류의 합인 접지 전류를 측정하여 시험 전류에 대한 접지 전류의 비인 접지 분류 계수를 산출하는 접지 분류 계수 산출 단계; 상기 접지 분류 계수, 측정점의 대지 전압 및 접지 전극의 전압을 이용하여 겉보기 저항 계산값을 산출하고 겉보기 저항 계산값에 해당하는 계산 곡선을 얻는 겉보기 저항 계산 단계; 상기 접지 전극과 전류 측정용 전극 사이에서 전압 측정용 전극을 이동시키면서 겉보기 저항을 측정하고 측정된 겉보기 저항 측정값에 해당하는 측정 곡선을 얻는 겉보기 저항 측정 단계; 및 상기 계산 곡선과 측정 곡선이 일치하는 대지 저항율과 반구 전극의 반경을 구하는 최적화 단계;를 통해 송전 철탑 접지 저항을 측정하는 시스템에 있어서; 상기 시스템에는 지면에 수직방향으로 천공한 지중공간에 설치되는 수직 타입의 접지저항을 산출하는 수직타입 접지저항 측정장치를 포함하되, 상기 접지저항 측정장치는, 상기 지중공간에 수직하게 세워지면서 원통형상의 일측이 수직 길이방향으로 개구된 수직 이동공간이 마련된 이동 서포트부와; 상기 이동 서포트부의 내부에 포함되면서 수직하게 세워져 회전동작이 이루어지는 상하 수직이동을 제공하는 이송 스크류부와; 상기 이동 서포트부의 상단에 구성되어 회전방향에 따라 이송 스크류부를 상하부로 수직 이동 회전시키는 회전 조작부와; 상기 이송 스크류부와 축 상에 나사축 결합되어 회전 조작부의 회전방향에 따라 상하 이동되는 것으로 수평에서 내측방향으로 굽힘 2각도를 가지면서 굴착된 대지와 접속 전극의 접촉에 의해 접지저항 측정하는 저항 측정부와; 상기 저항 측정부와 와이어로 연결되어 수평에서 내측방향으로 굽힘 정도를 조정하는 위치선정부;를 포함하고, 상기 이동 서포트부의 하단에는 사다리꼴 형상의 상부수평판이 더 구비되며,상기 상부수평판의 하단면 중앙에는 반구형상의 센터볼홈이 요입 형성되고, 상기 상부수평판의 하부에는 간격을 두고 하부수평판이 구비되며, 상기 하부수평판의 상면 중앙에는 상기 센터볼홈에 삽입되는 고정축볼이 돌출 형성되고, 상기 하부수평판의 상면에는 4변 방향으로 4개의 평형유지튜브가 구비되며, 상기 하부수평판 내부에는 공기펌프가 설치되고, 상기 공기펌프에는 상기 평형유지튜브와 연결된 다수의 공기공급호스들로 공급할 공기 흐름을 제어하는 4웨이밸브가 연결되며, 상기 상부수평판이 고정된 이동 서포트부의 외주면에는 상기 공기펌프의 구동 및 4웨이밸브의 개도를 조절하는 검출신호를 송신하는 수평레벨계가 설치된 것을 특징으로 하는 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑 접지 저항을 측정하는 시스템은 휴대와 이동이 간편하면서 접지공사 시공기법에 상관없이 모든 현장에 적용할 수 있는 것으로 가공지선이 연결된 상태에서 측정한 전위 강하 곡선 측정 결과와 접지 분류 계수 측정값을 분석하여, 가공지선이 송전 철탑으로부터 분리됐을 때의 전위 강하 곡선을 더욱 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 전위 강하법의 측정 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 단독 철탑에 대한 전위 강하법 시험 회로를 도시한 도면이다.
도 3은 가공 지선에 연결된 상태에서 철탑에 대한 전위 강하법 시험 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 가공 지선이 연결된 송전 철탑의 접지 저항 측정 방법을 설명하기 위한 시험 회로를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 200kV 송전 철탑에서 가공 지선을 분리하기 전과 분리한 후의 전위 강하법 측정 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 접지저항 측정시스템을 구성하는 접지저항 측정장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 접지저항 측정시스템을 구성하는 접지저항 측정장치의 작동상태도이다.
도 11은 본 발명에 따른 접지저항 측정시스템을 구성하는 접지저항 측정장치의 지중공간에 설치된 사용상태도이다.
도 12는 본 발명에 따른 접지저항 측정시스템을 구성하는 접지저항 측정장치의 추가 실시예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제0968046호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0968046호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제0968046호에 개시된 구성들 중 목적을 달성하기 위해 특정 구성 일부를 개선한 추가 실시예 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0968046호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 시험 회로는, 송전 철탑과 전류 측정용 전극(C)사이에 일정한 간격으로 시공된 전압 측정용 전극(P)들 및 접지 전극(E)와 접지저항 측정장치가 리드선으로 연결된다.

송전 철탑의 네개의 탑각과 전류 측정용 전극(C)은 리드선으로 접지저항 측정장치에 연결된다.

송전 철탑의 네개의 탑각에는 변류기(Current Transformer)가 체결된다.

변류기는 탑각 접지로 빠져나가는 접지 전류(Iground)를 측정하는 로고스키 코일형 전류 센서일 수 있다.

접지 전류(Iground)는 네개의 탑각 각각을 통해 누설되는 I1, I2, I3, I4를 포함한다.

접지저항 측정장치는 리드선을 통하여 송전 철탑의 네개의 탑각에 시험 전류(Itest)를 인가하고, 스위치 제어를 통하여 순차적으로 송전 철탑과 전압 측정용 전극(P)들 간의 전압 차를 자동으로 측정하여 전위 강하 측정 곡선을 그릴 수 있는 데이터를 취득할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 가공 지선이 연결된 송전 철탑의 접지 저항 측정 방법은 접지 분류 계수 산출단계, 겉보기 저항 계산 단계, 겉보기 저항 측정 단계 및 최적화 단계를 포함한다.

상기 접지 분류 계수 산출 단계는 접지저항 측정장치는 측정 대상 송전 철탑의 네개의 탑각에 시험 전류(Itest)를 인가한 후, 송전 철탑의 탑각 각각에 체결된 변류기(Current Transformer)를 이용하여 각 탑각 접지로 빠져나가는 전류(I1, I2, I3, I4)를 측정한다.

송전 철탑의 접지 전류(Iground)는 I1 + I2 + I3 + I4 이다.

접지 분류 계수(K)는 시험 전류(Itest)에 대해 탑각 접지로 빠져나가는 접지 전류(Iground)의 비율이다.

따라서, 접지 분류 계수(K) 아래 [식 7]로 나타낼수 있다.

[식 7]

상기 겉보기 저항 계산 단계는 접지 분류 계수(K)와 x 점의 대지 전압과 접지 전극(E)의 전압을 이용하여 겉보기 저항 R을 계산하는 단계이다.

구체적으로 x 점의 대지 전압(VX)와 접지 전극(E)의 전압(VE)는 아래 [식 8]과 [식 9]로 각각 표현될 수 있다.

[식 8]

[식 9]

여기서, ρ[Ωm]는 대지 저항율를 나타내며, a[m]는 반구 전극의 반경을 나타내며, K는 접지 분류 계수(= 접지전류/ 시험 전류)를 나타낸다.

I[A]는 총 주입된 시험 전류(Itest)를 나타내며, x[m]는 접지 전극(E)로부터 전압 측정용 전극(P)까지의 거리를 나타내며, D[m]는 접지 전극(E)와 전류 측정용 전극(C)간의 거리를 나타낸다.

[식 8]과 [식 9]를 이용하면, 접지 전극(E)의 전압(VE)과 x 점의 대지 전압(VX)의 차인 ΔV는 아래 [식 10]으로 표현될 수 있다.

[식 10]

그러므로, 거리 x에서 겉보기 저항 RX는 [식 11]로 표현될 수 있다.

[식 11]

[식 11]에서 접지 분류 계수는 접지 분류 계수 산출 단계에서 시험전류와 접지 전류 측정으로 통하여 산출되는 값이고, 측정거리 D와 측정 위치 x도 알고 있는 값이므로, [식 11]을 이용하여 겉보기 저항 계산값에 해당하는 곡선을 얻을 수 있다.

상기 겉보기 저항 측정 단계는 접지 전극(E)와 전류 측정용 전극(C)간 측정선 상에서 전압 측정용 전극(P)를 이동시키면서 겉보기 저항들을 측정한다.

구체적으로 접지저항 측정장치를 이용하여 송전 철탑의 네개의 탑각에 시험 전류(Itest)를 인가하고, 스위치 제어를 통하여 순차적으로 송전 철탑과 전압 측정용 전극(P)들 간의 전압차를 자동으로 측정하여 겉보기 저항 측정값들을 얻는다.

본 단계에서 측정된 겉보기 저항 측정값들에 해당하는 곡선을 얻을 수 있다.

상기 최적화 단계는 겉보기 저항 계산값에 해당하는 곡선과 겉보기 저항 측정값에 해당하는 곡선이 가장 잘 일치하는 해를 찾는 단계이다.

이를 식으로 나타내면 아래 [식 12]와 같다.

[식 12]

상기 [식 12]에서 n은 총 측정 횟수를 나타내며, xi[m]는 i번째 측정시 접지 전극(E)과 전압 측정용 전극(P)간 거리를 나타내며, ρ[Ωm]는 대지 저항율을 나타내며, a[m]는 반구 전극의 반경을 나타내며, D[m]는 접지 전극(E)과 전류 측정용 전극(C) 간 거리를 나타내며, R(x)[Ω])는 x점의 겉보기 저항을 나타낸다.

이 최적화 문제의 해(ρ, a)를 이용하면 상기 [식 4]에 의해 계산되는 송전 철탑 단독의 접지 저항값을 계산할 수 있다.

도 5 내지 도 8은 리비아 전력청(GECOL, General Electricity Company of Lybia)의 가압되어 있는 200 kV 송전 철탑에서 가공 지선을 송전 철탑으로부터 분리하기 전과 분리 후의 전위 강하법 측정 실험 결과로서 본 발명의 유용성을 검증한 것이다.

도 5은 가공 지선 연결시 전위 강하법 실측치와 계산치를 비교한 그래프이다.

도 5에서, o가 표시된 곡선은 200 kV 송전 철탑에서 가공 지선을 분리하기 전에 측정한 전위 강하 곡선이다.

실선으로 표시된 곡선은 실측된 접지 분류 계수(K=0.82)를 적용하여 [식 12]의 최적화 문제의 해로써 얻어진 대지 저항율(ρ)과 철탑 접지를 반구 전극으로 등가화했을 때의 등가 반경(a)을 [식 11]을 이용하여 계산한 곡선이다.

점선으로 표시된 곡선은 수렴 전의 값(ρ0, a0)으로 계산한 곡선이다.

실선으로 표시된 곡선은 수렴 후의 값(ρc, ac)으로 계산한 곡선으로서 측정치 곡선(o 표시)과 잘 일치함을 확인할 수 있다.

도 6은 단독 철탑인 경우 전위 강하법 실측치와 계산치를 비교한 그래프이다.

구체적으로, 도 6은 수렴된 해(ρc, ac)를 가지고 가공 지선이 철탑으로부터 분리된 경우(K = 1.0)를 가정하여 계산한 전위 강하 곡선(실선 표시)과 실제로 가공 지선을 철탑으로부터 분리한 이후에 측정된 전위 강하 곡선(o 표시)을 비교한 결과이다.

역시 두 곡선이 잘 일치함을 확인할 수 있다.

이때 송전 철탑 단독의 접지 저항은 약 22 Ω 이었다.

도 7과 도 8은 접지 분류 계수가 작았던(K=0.1) 또다른 송전 철탑에서의 전위강하 곡선 실측치와 계산치를 비교한 결과이다.

도 7은 가공 지선 연결시 전위 강하법 실측치와 계산치를 비교한 그래프로서, 도 7를 참조하면 가공 지선을 철탑으로부터 분리하기 전에 측정된 전위 강하 곡선(o 표시)과 실측된 접지 분류 계수(K=0.1)와 [식 12]의 최적화 문제의 해(ρc, ac) 및 [식 11]을 이용하여 계산된 전위 강하 곡선(실선 표시)를 비교한 결과이다.

도 8은 단독 철탑인 경우 전위 강하법 실측치와 계산치를 비교한 그래프로서, 수렴된 해(ρc, ac)로 철탑 단독일 때 전위 강하 예측 곡선과 실제 가공 지선을 분리한 이후에 동일 철탑에서 측정한 전위 강하 곡선 측정치(o 표시)를 비교한 결과이다.

이때 송전 철탑 단독의 접지 저항은 약 7 Ω 이었다.

이처럼 본 발명을 이용하여 가공지선이 연결된 상태에서 수행한 전위 강하 곡선 측정 결과와 접지 분류 계수 측정값을 분석하면, 가공 지선이 송전 철탑으로부터 분리됐을 때의 전위 강하 곡선도 정확하게 예측할 수 있다.

따라서 가공 지선 분리없이도 철탑 단독의 접지 저항 추정이 가능해지는 것이다.

한편, 도 9 내지 도 11에서와 같이, 상술한 접지저항을 산출하는 접지저항 측정장치(100)는 현장 조립이 가능하고 휴대하기 편리하도록 개조된 수직타입으로서, 지면에 수직방향으로 천공한 지중공간(10)에 접지저항 측정장치(100)를 설치하고 상하 방향으로 이동시키면서 데이터를 취득할 수 있는 모듈형 접속 전극(142) 자동장치를 통한 데이터 신뢰도 향상으로 접지 설계의 정밀도 향상된 수직 타입의 접지 저항 측정장치(100)는 전위강하법 등의 접지공사 시공기법에 상관없이 전반적인 접지 공사에 적용이 가능한 것이다.

여기서, 상기 접지저항 측정장치(100)에는 기본적으로 접속 전극(142)과 연결된 전선을 통해 측정에 필요한 데이터를 인가하고 얻을 수 있으며, 온도, 습도 및 pH센서를 구비한 것이다.

이러한, 상기 접지저항 측정장치(100)는 지면에 수직방향으로 천공한 지중공간(10)에 이동 서포트부(110)가 수직하게 세워지는 것이다.

상기 이동 서포트부(110)는 원통형상으로 수직 길이방향으로 수직 이동공간(112)이 소정의 폭으로 개구되어 있다.

이때, 상기 이동 서포트부(110)의 내부에 마련된 소정의 공간에서 수직하게 내포되는 이송 스크류부(120)는 회전동작이 이루어져 상하 수직이동을 제공하게 된다.

즉, 상기 이송 스크류부(120)는 회전 조작부(130)의 회전 동력을 전달받나 회전동작이 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 회전 조작부(130)는 이동 서포트부(110)의 상단에 구성되어 회전방향에 따라 이송 스크류부(120)를 상하부로 수직 이동 회전시키는 것이다.

즉, 상기 회전 조작부(130)는 이송 스크류부(120)와 회전운동을 직선운동으로 변환가능하게 기어 치합되면서 이동 서포트부(120)의 상부에서 회전 손잡이(132)를 구비하여 회전 손잡이(132)의 회전방향에 따라 이송 스크류(120)가 상하방향 전환 직선운동을 하는 것이다.

아울러, 상기 이송 스크류부(120)와 축 상에 나사축 결합되어 회전 조작부(130)의 회전방향에 따라 상하 이동되는 저항 측정부(140)는 수평에서 내측방향으로 굽힘 2각도를 가지면서 굴착된 대지와 접속 전극(142)의 접촉에 의해 접지저항 측정하게 된다.

이같이, 상기 저항 측정부(140)와 이송 스크류부(120)가 치합되어 구성된 것으로 회전 조작부(130)의 회전으로 이송 스크류부(120)가 회전하게 되며, 상기 이송 스크류부(120)의 회전운동이 저항 측정부(140)를 상하 이송하게 되는 직선운동으로 변환되어 상기 저항 측정부(140)가 수직 이동공간(112)에서 상하 수직이동하는 것이다.

이러한, 상기 저항 측정부(140)는 이동 서포트부(110)의 수직 이동공간(112)에 구비되어 수직 이동공간(112)을 따라 수직 유도되면서 회전 조작부(130)의 회전 손잡이(132)의 회전 방향에 따라 저항 측정부(140)가 수직 이동공간(112) 사이에서 상,하 움직임이 가능하게 된다.

또, 상기 저항 측정부(140)는 수평에서 내측방향으로 굽힘 2각도가 가능한 것으로, 상박부재(144)와 하박부재(143)로 이루어져 팔의 움직임처럼 내측 굽힘이 2각도 움직임이 가능한 것이다.

상기 저항 측정부(140)의 상박부재(144)는 이송 스크류부(120)와 직접 나사축 결합되는 것으로 상하 이동을 위한 이동모듈을 구성한다.

그리고, 상기 상박부재(144)와 연결되어 내측 굽힘 2각도로 움직이는 것으로 내부에 전선 연결 모듈을 구성하여 굴착된 대지와 접속 전극(142)을 하박부재(146)의 전방에 구성한다.

여기서, 상기 상박부재(144)와 하박부재(146) 간의 연결은 도 10에 도시한 바와 같이 상박부재(144)의 선단에 통공을 마주보게 형성한 회동아암(143)과 하박부재(146)의 후단에 통공을 마주보게 형성한 회전아암(145)이 회동아암(143)에 내입되어 수평한 통공에 회전축(147)이 결합되어 내측방향으로 굽힘 2각도가 가능한 것이다.

이같이, 상기 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 회동아암(143)과 회전아암(145)으로 결합 구성되어 회전축(147)을 중심으로 수평에서 내측방향으로 굽힘 2각도 움직임이 가능한 것이다.

여기서, 상기 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 굽힘 2각도를 가질 때 각도를 조정하기 위해 상기 저항 측정부(140)와 와이어(152)로 연결되어 이동 서포트부(110) 일측에 구성된 위치선정부(150)가 저항 측정부(140)의 수평에서 내측방향으로 굽힘 정도를 각도를 조정하게 된다.

즉, 상기 위치선정부(150)는 이동 서포트부(110)의 상단에 구성되어 조정 손잡이(154)의 회전방향에 따라 상박부재(144)와 하박부재(146)의 굽힘 각도를 조정하는 것으로 위치선정부(150)와 상박,하박부재(144)(146) 간의 상호 와이어(152) 연결로 굽힘 각도가 가능한 것이다.

이러한, 본 발명의 접지저항 측정장치(100)는 현장조립이 가능한 구조로 구성하여 휴대하기 편리한 장치로 현장에 굴착된 지중공간(10)에서 접지저항 측정장치(100)를 설치하고 상하 방향으로 저항 측정부(140)를 이동시키면서 접지 저항 데이터를 취득할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 저항 측정부(140)의 굽힘 2각도에 의해 폭에 따라 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)를 절접식으로 이동하면서 폭에 따라 상박부재(144)와 하박부재(146)의 펼침 각도를 조정하여 대지 접촉이 가능하여 접지저항을 측정할 수 있다.

또한, 상기 접지저항 측정장치(100)에서 접속 전극(142)을 구성한 하박부재(146)와 상박부재(144)를 하강 또는 상승 시에 위치선정부(150)를 통해 각도 방향을 조정할 수 있는 구조로 지하 내부에서 자유로운 이동이 가능한 것이다.

아울러, 상기 접지저항 측정장치(100)로 접지 저항을 측정 후 복귀 시 위치선정부(150)를 통해 저항장치부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)의 각도를 조정해 상승시킨다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 수직 타입의 접지저항 측정장치의 동작을 설명한다.

도 11은 본 발명에 따른 상하 이동이 가능한 접지저항 측정장치의 지중공간에 설치된 사용상태도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 접지저항 측정장치(100)는 지중공간(10)에 이동 서포트부(110)가 수직하게 세워져 저항 측정부(140)가 굴착된 대지 내부로 유입되기 전에 원활한 수직 이동을 위해 위치선정부(150)를 회전시켜 저항 측정부(140)의 하박부재(146)를 상박부재(144) 측으로 각도를 조정하여 밀착시킨다.

이것은, 이동 서포트부(110)를 따라 상하로 이동하는 저항 측정부(140)가 굴착된 대지면을 안전하게 이동하기 위한 각도를 조정하는 것이다.

그런 후, 회전 손잡이(132)의 회전으로 이송 스크류부(120)가 회전하여 저항 측정부(140)를 접지저항 측정할 위치로 하강시킨다.

지공공간(10) 내부에서 접지저항을 측정할 소정의 위치에 저항 측정부(140)가 도달하면 정지되고, 내측 굽힘되어 있은 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 위치선정부(150)를 회전하여 상박부재(144)와 하박부재(146)가 수평하게 펼쳐지게 된다.

상기 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 펼쳐져 하박부재(146)의 전방에 구비된 접속 전극이 굴착된 대지에 접촉이 이루어져 접지저항을 측정하게 된다.

그런 후, 다음 지점으로 이동하기 위해 위치선정부(150)가 회전하여 상박부재(144)와 하박부재(146)가 다시 밀착하며 회전 손잡이(132)의 회전으로 저항 측정부(140)가 수직 이동공간(112) 사이로 하강하게 된다.

하강하여 접지저항을 측정할 소정의 위치에 저항 측정부(140)가 도달하면 정지되고, 내측 굽힘되어 있은 저항측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 위치선정부(150)의 내각 벌림 회전에 의해 상박부재(144)와 하박부재(146)가 수평하게 펼쳐지게 된다.

그리고, 상기 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)가 펼쳐져 하박부재(146)의 전방에 구비된 접속 전극(142)이 굴착된 대지에 접촉이 이루어져 접지저항을 측정하게 된다.

이러한, 접지저항 측정장치(100)는 수직 상하 이동하면서 반복적인 측정이 가능한 것으로 지중공간(10)에서 측정지점을 무한정으로 측정할 수 있는 것이다.

또한, 상기 접지저항 측정장치(100)는 현장에서 탈부착 조립가능하게 구성할 수 있으며, 저항 측정부(140)의 굽힘 2각도에 의해 폭에 따라 저항 측정부(140)의 상박부재(144)와 하박부재(146)를 절접식으로 이동하면서 폭에 따라 상박부재(144)와 하박부재(146)의 펼침 각도를 조정하여 대지 접촉이 가능하여 접지저항을 측정할 수 있는 것이다.

또한, 저항 측정부(140)를 지중공간(10)의 형태나 크기에 따라 크기를 다르게 구성한 저항 측정부(140)를 접지저항 측정장치(100)에서 교체 가능하도록 하여 다양한 지중공간(10) 내부로 투입되어 접지저항을 측정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 접지저항 측정장치(100)는 지중공간(10)에 투입되어 대지에 접촉시키며, 저항측정부(140)는 지면과 수직 방향으로 힘을 가해 주어 접속 전극(142)을 대지와 완전 접촉 상태를 만들게 된다.

또한, 상기 접지저항 측정장치(100)는 저항 측정부(140)의 접속 전극(142)은 바위 등의 대지여건에 보다 정확한 데이터 취득을 위하여 반복적으로 전극 이동이 가능한 구조로서 측정값을 주 프로세서에 전달하는 구조이다.

아울러, 본 발명에서의 접지저항 측정장치(100)는 측정제어기(도면 미도시)를 통하여 접속 전극에 대한 측정에 따른 데이터 값을 데이터 계산기를 통해 산출하게 된다.

본 발명은 상술한 장치 구성을 그대로 포함하면서 하단 수평잡기 기능을 추가하여 작업 환경을 더욱 더 고양시킨 추가 실시예를 더 포함하는데, 이는 도 12의 예시와 같다.

예컨대, 도 12의 (a),(b),(c)에서와 같이, 이동 서포트부(110)의 하단에는 상부수평판(500)이 더 구비된다.

상기 상부수평판(500)은 안정감을 높이기 위해 대략 사다리꼴 형상으로 형성되며, 하단면 중앙에는 센터볼홈(510)이 요입 형성된다.

상기 센터볼홈(510)은 반구형상으로 형성된 요홈으로서 중심잡기가 가능하도록 유도하는 홈이다.

그리고, 상기 상부수평판(500)의 하부에는 (a)와 같이, 상기 상부수평판(500)과 간격을 두고 하부수평판(600)이 구비된다.

이때, 상기 하부수평판(600)의 상면 중앙에는 상기 센터볼홈(510)에 삽입되는 고정축볼(610)이 돌출 형성된다.

상기 고정축볼(610)은 구형상의 볼로서, 상기 센터볼홈(510)에 삽입되게 되면 일종의 볼 죠인트 구조를 갖추게 되어 상기 고정축볼(610)을 축 중심으로 하여 상기 상부수평판(500)을 360°방향에서 자유 자재로 움직일 수 있게 된다.

이와 같이, 상부수평판(500)과 하부수평판(600)이 서로 조립되면 (b)와 같은 형태의 조립 구조를 갖게 된다.

아울러, (b),(c)에서와 같이, 상기 하부수평판(600)의 상면에는 4변 방향으로 다수, 바람직하게는 4개의 긴 평형유지튜브(630)가 구비된다.

상기 평형유지튜브(630)는 상기 상부수평판(500)과 하부수평판(600) 사이에 개재되며, 상기 상부수평판(500)의 상면에 요입 형성된 튜브설치홈(640) 상에 설치됨이 바람직하다.

또한, 상기 하부수평판(600)의 내부에는 공기펌프(620)가 설치된다.

상기 공기펌프(620)는 건전지에 의해 구동되는 초소형 에어펌프로서, 상기 공기펌프(620)와 상기 평형유지튜브(630)들은 플렉시블한 다수의 공기공급호스(660)를 통해 연통된다.

이 경우, 상기 공기공급호스(660)들은 (d)에서와 같이, 4웨이밸브(4-Way Valve)(650)를 통해 분기되도록 연결되며, 상기 4웨이밸브(650)는 공기펌프(660)와 연결됨과 동시에 도시되지 않은 제어부와 연결되어 개폐가 제어되게 된다.

그리고, 평형 유지시 공기펌프(660)를 역방향으로 회전시켜 4웨이밸브(650) 제어를 통해 특정 평형유지튜브(630)의 내부 공기를 흡입함으로써 공기를 뺄 수도 있다. 이를 위해, 본 발명에서 사용되는 공기펌프(660)는 폐회로를 구성하며, 공기펌프(660)로 공급되는 공기는 도시되지 않은 공기탱크와 연결되어 있다.

뿐만 아니라, 상기 상부수평판(500)이 고정된 이동 서포트부(110)의 외주면에는 수평레벨계(520)가 설치되는데, 상기 수평레벨계(520)는 전자식 레벨계로서 상기 이동 서포트부(110)의 기울어짐을 즉시에 검출하고, 필요시 제어부(미도시)로 검출신호를 송신하여 이동 서포트부(110)의 수직 상태를 즉시 확인할 수 있도록 하여 준다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 추가 실시예는 수평불량시 수평레벨계(520)에 의해 검출된 신호를 토대로 제어부가 공기펌프(660)의 구동 및 4웨이밸브(650)의 개폐 제어를 통해 평형유지튜브(630)들의 부풀림 제어를 통해 수평을 정확하고 용이하게 맞출 수 있게 된다.

때문에, 보다 정확한 측정이 가능하게 된다.

110:이동 서포트부 120:이송 스크류부
130:회전 조작부 140:저항 측정부
150:위치선정부

Claims

송전 철탑의 탑각에 시험 전류를 인가한 후 상기 송전 철탑의 네개 탑각 각각에 체결된 변류기를 이용하여 각 탑각 접지로 빠져가는 전류의 합인 접지 전류를 측정하여 시험 전류에 대한 접지 전류의 비인 접지 분류 계수를 산출하는 접지 분류 계수 산출 단계; 상기 접지 분류 계수, 측정점의 대지 전압 및 접지 전극의 전압을 이용하여 겉보기 저항 계산값을 산출하고 겉보기 저항 계산값에 해당하는 계산 곡선을 얻는 겉보기 저항 계산 단계; 상기 접지 전극과 전류 측정용 전극 사이에서 전압 측정용 전극을 이동시키면서 겉보기 저항을 측정하고 측정된 겉보기 저항 측정값에 해당하는 측정 곡선을 얻는 겉보기 저항 측정 단계; 및 상기 계산 곡선과 측정 곡선이 일치하는 대지 저항율과 반구 전극의 반경을 구하는 최적화 단계;를 통해 송전 철탑 접지 저항을 측정하는 시스템에 있어서;
상기 시스템에는 지면에 수직방향으로 천공한 지중공간에 수직으로 설치되어 접지저항을 산출하는 수직타입의 접지저항 측정장치를 포함하되,
상기 접지저항 측정장치는
상기 지중공간에 수직하게 세워지면서 원통형상의 일측이 수직 길이방향으로 개구된 수직 이동공간이 마련된 이동 서포트부와; 상기 이동 서포트부의 내부에 포함되면서 수직하게 세워져 회전동작이 이루어지는 상하 수직이동을 제공하는 이송 스크류부와; 상기 이동 서포트부의 상단에 구성되어 회전방향에 따라 이송 스크류부를 상하부로 수직 이동 회전시키는 회전 조작부와; 상기 이송 스크류부와 축 상에 나사축 결합되어 회전 조작부의 회전방향에 따라 상하 이동되는 것으로 수평에서 내측방향으로 굽힘 2각도를 가지면서 굴착된 대지와 접속 전극의 접촉에 의해 접지저항 측정하는 저항 측정부와; 상기 저항 측정부와 와이어로 연결되어 수평에서 내측방향으로 굽힘 정도를 조정하는 위치선정부;를 포함하고,
상기 이동 서포트부의 하단에는 사다리꼴 형상의 상부수평판이 더 구비되며,상기 상부수평판의 하단면 중앙에는 반구형상의 센터볼홈이 요입 형성되고, 상기 상부수평판의 하부에는 간격을 두고 하부수평판이 구비되며, 상기 하부수평판의 상면 중앙에는 상기 센터볼홈에 삽입되는 고정축볼이 돌출 형성되고, 상기 하부수평판의 상면에는 4변 방향으로 4개의 평형유지튜브가 구비되며, 상기 하부수평판 내부에는 공기펌프가 설치되고, 상기 공기펌프에는 상기 평형유지튜브와 연결된 다수의 공기공급호스들로 공급할 공기 흐름을 제어하는 4웨이밸브가 연결되며, 상기 상부수평판이 고정된 이동 서포트부의 외주면에는 상기 공기펌프의 구동 및 4웨이밸브의 개도를 조절하는 검출신호를 송신하는 수평레벨계가 설치된 것을 특징으로 하는 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템.