KR101557466B1 - 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조에 관한 것으로, 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑; 상기 송전철탑의 하부 지중에 매설되는 접지판; 상기 송전철탑의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱; 상기 절연 케이싱에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크; 상기 절연 케이싱의 내주면과 절연가스탱크의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재; 상기 송전철탑의 상방에 위치하며 절연 케이싱과 절연가스탱크의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단; 상기 절연 케이싱과 절연가스탱크의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 접지유도수단; 상기 절연가스탱크의 내부에서 상기 낙뢰유도수단의 하단과 접지유도수단의 상단을 연결하는 연결수단; 및 상기 접지유도수단을 송전철탑에 대하여 유동이 없고 절연상태로 지지하기 위한 절연지지수단을 포함하여 구성하여 낙뢰유도수단과 접지유도수단의 연결부위와 송전철탑 사이의 절연파괴를 확실하게 방지할 수 있음과 아울러 접지유도수단을 구성하는 접지케이블을 풍우 및 햇빛으로부터 보호하여 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않도록 하여 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있고, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조{Structure for preventing falling of thunderbolt in electric power transmission tower}

본 발명은 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 낙뢰유도수단과 접지유도수단의 연결부위와 송전철탑 사이의 절연파괴를 확실하게 방지할 수 있음과 아울러 접지유도수단을 구성하는 접지케이블을 풍우 및 햇빛으로부터 보호하여 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않도록 하여 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있고, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있도록 한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 낙뢰는 활발한 기류의 유동에 의해 정전기와 같이 대전되어 발생되는 엄청난 전기에너지가 지표면으로 방전되는 현상이다.

낙뢰로 인한 각종 피해를 방지하기 위하여 전주, 송전 철탑, 방송통신용 송수신 철탑, 발전 또는 변전기기, 군사기지(레이저기지), 고층빌딩, 고층아파트 등에는 낙뢰와 같은 전류를 지중으로 방전시킬 수 있도록 각종 피뢰침에 설치된다.

종래 송전 철탑에 설치되는 낙뢰 방지 장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 송전 철탑(1)에 낙뢰(T)가 유입되는 경우, 송전용 가공전선(L1, L2)에 영향을 주지 않고 대지(G)에 매설된 접지선(2)을 통해 낙뢰(T)가 소멸되도록 송전 철탑(1)의 상부에 가공지선(L3, L4)을 설치하고 있다.

그러나 송전 철탑(1) 주변에 낙뢰(T)가 발생하는 경우, 낙뢰(T)가 송전 철탑(1) 및 대지(G)의 접지선(2)을 통하여 소멸(방전)되어 송전용 가공전선(L1, L2)에는 영향을 주지 않게 되더라도 동시에 빗물이 묻거나 또는 흘러내리는 송전 철탑(1)의 철골구조물에도 낙뢰(T)가 직접적으로 흐르게 된다. 이로 인하여 낙뢰(T)가 발생하는 순간에 송전 철탑(1) 주변을 통행하는 보행자 또는 작업자가 낙뢰 사고로 인해 중상을 입게 되는 문제점이 있다.

또한 종래의 선행기술로서는 대한민국 공개특허 제10-2009-0019946호(2009.02.26. 공개) "송전선 구조물의 낙뢰 처리장치"(이하, '선행기술 1'이라 함)는 지중에 매설되는 접지선과 접속되는 전원케이블이 상부까지 연장 형성되는 송전 철탑; 상기 송전 철탑에 유입되는 낙뢰를 상기 전원케이블에 유도하는 피뢰침; 상기 피뢰침이 상부에 장착되고 상기 피뢰침과 도통 가능하게 접속되는 도전체가 수용되는 결합공이 관통 형성되는 내부 케이싱과, 상기 내부 케이싱의 외측으로 이격되게 일체형으로 형성되는 외부 케이싱을 포함하는 절연체 하우징; 및 상기 전원케이블에 도통 가능하게 접속되는 도전체가 통과하도록 관통공이 중앙에 형성되어 상기 송전 철탑에 장착되고 상기 내부 케이싱의 하단이 고정되는 홀더를 포함하여 송전 철탑에 낙뢰가 직접 흐르게 되는 것을 방지하여 보행자나 작업자를 낙뢰 사고로부터 보호할 수 있도록 하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 선행기술 1은 결합공을 가지는 내부 케이싱과 내부 케이싱의 외측에 동심을 이루도록 일체로 형성된 외부 케이싱으로 이루어지는 폴리머애자로 된 케이싱을 송전철탑의 상단에 장착하고, 상기 내부 케이싱의 결합공에 도전체를 삽입, 결합하여 도전체의 상단에는 피뢰침을 결합하고 도전체의 하단에는 지중에 매설된 접지선을 전기케이블을 통하여 연결함으로써 피뢰침과 도전체, 전기케이블이 송전철탑에 대하여 절연 상태로 설치될 수 있도록 구성하고 있다.

또한 피뢰침과 도전체를 송전철탑에 절연 상태로 설치하기 위하여 단순히 폴리머 애자로 된 케이싱을 사용하고 있기 때문에 도전체와 송전철탑 사이의 절연이 충분하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 도전체의 일부가 대기 중에 그대로 노출되기 때문에 낙뢰가 피뢰침을 통하여 유입되어 도전체와 전기케이블을 통하여 접지선으로 방전되는 과정에서 도전체의 대기 중 노출 부분과 송전철탑 사이의 절연이 이루어지지 않게 되어 낙뢰의 일부가 송전철탑을 통하여 흘러내리게 되므로 송전철탑 주위의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한 종래의 선행기술로서 대한민국 등록특허 제1470567호(2014.12.02. 등록) "송전 철탑의 낙뢰 방지 구조"(이하, '선행기술 2'라 함)는 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑; 상기 송전철탑의 하부 지중에 매설되는 접지판; 상기 송전철탑의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱; 상기 절연 케이싱에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크; 상기 절연 케이싱의 내주면과 절연가스탱크의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재; 상기 송전철탑의 상방에 위치하며 절연 케이싱과 절연가스탱크의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단; 상기 절연 케이싱과 절연가스탱크의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 접지유도수단; 및 상기 절연가스탱크의 내부에서 상기 낙뢰유도수단의 하단과 접지유도수단의 상단을 연결하는 연결수단; 을 포함하여 구성되며, 연결수단에 의하여 연결된 낙뢰유도봉의 하단과 접지케이블의 상단의 연결부위가 절연성과 소호성이 우수한 SF6 가스가 충전되어 있는 절연가스탱크의 내부에 위치하고, 절연가스탱크는 절연재와 절연 케이싱에 의하여 절연되는 상태로 구성되어 낙뢰가 유입되는 피뢰침으로부터 낙뢰유도봉, 접지케이블이 송전철탑에 대하여 확실한 절연상태를 유지할 수 있도록 한 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 선행기술 1은 낙뢰유도봉의 하단과 접지케이블의 연결부위가 절연케이싱의 내부에서 SF6가스가 충전된 가스절연탱크와 절연재에 의하여 절연상태로 설치되어 낙뢰가 피뢰침, 낙뢰유도봉, 접지케이블을 통해 유도 및 접지되는 과정에서 낙뢰가 송전철탑을 통해 흐르는 것을 방지하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자가 낙뢰 사고를 당하는 일이 없게 되게 되는 것이라고는 하나, 접지케이블이 송전철탑의 중앙부를 통해 지상으로 현수되고, 지중에 매설된 접지판에 연결된 하단부와 절연케이싱의 내부에 위치하는 상단부를 제외한 대부분이 풍우에 그대로 노출되어 있기 때문에 바람에 의하여 접지케이블이 심하게 흔들리게 되며, 접지케이블의 절연피복이 시간이 경과함에 따라 풍우 및 햇빛에 의한 열화되고, 박리되어 송전철탑과의 사이의 절연이 파괴되어 낙뢰가 송전철탑을 따라 지상으로 흐르게 될 수 있으므로 송전철탑 주변의 보행자와 작업자에 대한 낙뢰 사고가 발생할 염려가 있다.

따라서 낙뢰유도수단과 접지유도수단의 연결부위와 송전철탑 사이의 절연파괴를 확실하게 방지할 수 있음과 아울러 접지유도수단을 구성하는 접지케이블을 풍우 및 햇빛으로부터 보호하여 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않도록 하여 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있고, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있도록 한 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0019946호(2009.02.26. 공개) "송전선 구조물의 낙뢰 처리장치" 대한민국 등록특허 제10-1470567호(2014.12.02. 등록) "송전 철탑의 낙뢰 방지 구조"

따라서 본 발명의 목적은 낙뢰유도수단과 접지유도수단의 연결부위와 송전철탑 사이의 절연파괴를 확실하게 방지할 수 있음과 아울러 접지유도수단을 구성하는 접지케이블을 풍우 및 햇빛으로부터 보호하여 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않도록 하여 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있고, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있도록 한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조를 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑; 상기 송전철탑의 하부 지중에 매설되는 접지판; 상기 송전철탑의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱; 상기 절연 케이싱에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크; 상기 절연 케이싱의 내주면과 절연가스탱크의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재; 상기 송전철탑의 상방에 위치하며 절연 케이싱과 절연가스탱크의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단; 상기 절연 케이싱과 절연가스탱크의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 접지유도수단; 상기 절연가스탱크의 내부에서 상기 낙뢰유도수단의 하단과 접지유도수단의 상단을 연결하는 연결수단; 및 상기 접지유도수단을 송전철탑에 대하여 유동이 없고 절연상태로 지지하기 위한 절연지지수단을 포함하여 구성되며,

상기 절연 케이싱은 송전철탑의 상단부에 마운팅 브래킷에 의하여 수직으로 고정 설치되는 애자 재질의 원통형 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 상하단을 밀봉하는 상하단 케이싱 밀봉플러그를 포함하여 구성되고,

상기 절연가스탱크는 상기 케이싱 본체에 동심을 이루도록 삽입되는 원통형 가스탱크본체와, 상기 가스탱크본체의 상하단을 밀봉하는 상하단 가스탱크 밀봉플러그와, 상기 가스탱크본체와 가스탱크 밀봉플러그에 의하여 형성되는 공간에 주입되는 SF6 가스 및, 상기 케이싱 본체의 주벽에 매설되어 SF6 가스를 주입하기 위한 가스주입용 체크밸브를 포함하여 구성되며,

상기 절연재는 외주면이 상기 케이싱 본체의 내주면에 밀착되며 내주면이 상기 가스탱크 본체의 외주면에 밀착되는 원통 형태로 형성되고,

상기 낙뢰유도수단은 상기 송전철탑의 상방에 위치하는 피뢰침과, 상기 피뢰침의 하단에 연결되며 상기 절연 케이싱의 상단 케이싱 밀봉플러그와 절연가스탱크의 상단 가스탱크 밀봉플러그를 관통하여 하단이 절연 케이싱의 내부에 위치하는 낙뢰유도봉을 포함하여 구성되고,

상기 접지유도수단은 하단이 상기 접지판에 연결되며 상기 절연 케이싱의 하단 케이싱 밀봉플러그와 절연가스탱크의 하단 가스탱크 밀봉플러그를 관통하여 상단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 접지케이블을 포함하여 구성되며,

상기 연결수단은 상기 낙뢰유도봉의 하단을 반원형 단면으로 절단하여 접합면을 가지도록 형성한 연결부와, 상기 접지케이블의 상단을 반원형 단면으로 절단하여 상기 접합면에 접합되는 접합면을 가지도록 형성된 연결부와, 상기 연결부를 관통하는 연결볼트 및, 상기 연결볼트에 체결되는 연결너트를 포함하여 구성되며,

상기 절연지지수단은 상기 송전철탑의 암의 연결부에 구비된 수평재에 고정결합되는 복수개의 지지대와; 상기 지지대의 내측단부를 결합하며 중앙에 결합공이 형성된 결합판과; 상기 송전철탑의 정판에 형성된 관통공과 상기 결합판의 결합공의 중앙을 따라 하향 연장되며,

상기 접지케이블이 통과하는 접지케이블 통과공이 관통 형성되는 파이프 형태로 형성되고, 상기 마운팅 브래킷의 하부공간에 삽입되어 하면이 상기 정판의 상면에 걸리는 머리부가 구비되고 하단이 지중에 고정되는 접지케이블 보호관과; 상기 결합판의 결합공 내주부에 끼워지는 ㄷ자형 단면의 링형 절연고무패킹과; 상기 링형 절연고무패킹의 상면에 밀착되는 상부플랜지와, 상기 상부플랜지의 상면에서 하단 직경이 크고 상단 직경이 작은 원추형으로 상향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹의 상반부가 삽입되는 공간부를 가지는 상부캡부와, 상기 상부플랜지의 하면에서 하향 연장 형성되며 내주면에 암나사부가 형성된 결합원통부와, 상기 결합원통부의 내주측에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹의 상면을 누르는 누름단턱이 구비된 상부절연캡과; 상기 링형 절연고무패킹의 하면에 밀착되는 하부플랜지와, 상기 하부플랜지의 하면에서 상단 직경이 크고 하단 직경이 작은 원추형으로 하향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹의 하반부가 삽입되는 공간부를 가지는 하부캡부와, 상기 하부플랜지의 상면에서 상향 연장 형성되며 외주면에 상기 암나사부에 대응하는 수나사부가 형성된 결합원통부와, 상기 결합원통부의 상단면에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹의 하면을 누르는 누름단면이 구비된 하부절연캡과; 상기 상부절연캡의 공간부과 하부절연캡의 공간부에 삽입되며, 외주면이 상기 공간부의 내주면에 밀착되며, 중심부에 형성된 접지케이블 보호관 통과공의 내주면이 상기 접지케이블 보호관의 외주면에 밀착되고, 외주면 중간부에는 상기 누름단턱과 누름단면 사이에 삽입되는 눌림플랜지부가 형성된 내부 절연고무패킹; 을 포함하여 구성되는 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조를 제공하려는 것이다.

본 발명의 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조에 의하면 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑; 상기 송전철탑의 하부 지중에 매설되는 접지판; 상기 송전철탑의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱; 상기 절연 케이싱에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크; 상기 절연 케이싱의 내주면과 절연가스탱크의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재; 상기 송전철탑의 상방에 위치하며 절연 케이싱과 절연가스탱크의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단; 상기 절연 케이싱과 절연가스탱크의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크의 내부에 위치하는 접지유도수단; 상기 절연가스탱크의 내부에서 상기 낙뢰유도수단의 하단과 접지유도수단의 상단을 연결하는 연결수단; 및 상기 접지유도수단을 송전철탑에 대하여 유동이 없고 절연상태로 지지하기 위한 절연지지수단을 포함하여 구성하여 낙뢰유도수단과 접지유도수단의 연결부위와 송전철탑 사이의 절연파괴를 확실하게 방지할 수 있음과 아울러 접지유도수단을 구성하는 접지케이블을 풍우 및 햇빛으로부터 보호하여 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않도록 하여 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있고, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 의한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 1은 본 발명의 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조를 송전철탑에 설치한 상태를 보인 개략도,
도 2는 낙뢰유도수단과 접지유도수단을 보인 분해 사시도,
도 3은 낙뢰유도수단과 접지유도수단을 보인 사시도,
도 4는 낙뢰유도수단과 접지유도수단을 송전철탑에 설치한 상태를 보인 종단면도,
도 5는 절연지지수단을 보인 평면도,
도 6은 절연지지수단을 보인 분해 사시도,
도 7은 절연지지수단을 보인 사시도,
도 8은 절연지지수단을 보인 종단면도,
도 9는 종래 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조를 보인 정면도이다.

이하, 본 발명에 의한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조를 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조는 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑(10); 상기 송전철탑(10)의 하부 지중에 매설되는 접지판(20); 상기 송전철탑(10)의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱(30); 상기 절연 케이싱(30)에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크(40); 상기 절연 케이싱(30)의 내주면과 절연가스탱크(40)의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재(50); 상기 송전철탑(10)의 상방에 위치하며 절연 케이싱(30)과 절연가스탱크(40)의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단(60); 상기 절연 케이싱(30)과 절연가스탱크(40)의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 접지유도수단(70); 상기 절연가스탱크(40)의 내부에서 상기 낙뢰유도수단(60)의 하단과 접지유도수단(70)의 상단을 연결하는 연결수단(80); 및 상기 접지유도수단(70)을 송전철탑(10)에 대하여 유동이 없고 절연상태로 지지하기 위한 절연지지수단(100)을 포함하여 구성된다.

상기 송전철탑(10)은 철탑본체(11)와 철탑본체(11)에 수평으로 설치되어 송전용 가공전선(L1, L2)을 절연상태로 지지하는 암(12)을 포함하여 구성된다.

상기 철탑본체(11)는 지중에 고정되는 4개의 지면고정각부(11a)와, 상기 지면고정각부(11)의 상단에 연결되어 상방으로 연장되는 지상부(11b)를 포함하여 구성된다.

상기 지면고정각부(11a)는 4개가 정사각형의 꼭지점에 배치되는 형태로 설치되며, 지중에 매설되는 콘크리트 블록으로 된 주체부(13)에 앵커(미도시)에 의하여 고정된다.

상기 철탑본체(11)의 지상부(11b)는 주각재, 수평재, 사재, 보조재 등으로 되는 철골구조로 이루어진다.

상기 암(12)은 하나 또는 2 이상이 설치되며, 최상단 암을 제외한 나머지 암의 양단에는 송전용 가공전선(L1, L2)이 절연 상태로 지지되고, 최상단의 암에는 가공지선(L3, L4)이 절연상태로 지지된다.

상기 암(12)은 철탑본체(11)의 지상부(11b)에 결합되는 것으로, 지상부(11b)와 암(12)의 연결부위에는 지상부(11b)를 연결하는 수평재(16)가 구비된다(도 5 참조).

상기 접지판(20)은 통상적인 낙뢰 방지 장치에서 사용하는 전도율이 높은 백금이나 동 재질의 금속판으로 구성된다.

상기 절연 케이싱(30)은 송전철탑(10)의 상단부에 마운팅 브래킷(32)에 의하여 수직으로 고정 설치되는 애자 재질의 원통형 케이싱 본체(31)와, 상기 케이싱 본체(31)의 상하단을 밀봉하는 상하단 케이싱 밀봉플러그(33, 34)를 포함하여 구성된다.

상기 마운팅 브래킷(32)은 상기 송전철탑(10)의 상단부를 구성하는 정부수평재(14)를 연결하는 정판(15) 상에 고정된다. 상기 절판(15)의 중앙에는 관통공(15a)이 형성된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 마운팅 브래킷(32)은 상기 케이싱 본체(31)의 하단부 외주면에 겉으로 씌워지는 원통부(32a)와, 상기 원통부(32a)에서 방사상으로 연장 형성되어 상기 연결판(17) 상에 안착되는 플랜지(32b)와, 상기 원통부(32a)에 나사 결합되어 그 선단부가 케이싱 본체(31)의 외주면에 밀착되는 조임볼트(35)와, 상기 플랜지(32b)와 정판(15) 및 정부수평재(14)를 관통하는 고정볼트(36)와 이에 체결되는 고정너트(37)를 포함한다.

상기 상단 케이싱 밀봉플러그(33)에는 후술하는 낙뢰유도수단(60)을 구성하는 낙뢰유도봉(62)이 관통되는 관통공(33a)이 형성되고, 하단 케이싱 밀봉플러그(34)에는 후술하는 접지유도수단(70)을 구성하는 접지케이블(71)이 관통되는 관통공(33b)이 형성된다.

상기 절연가스탱크(40)는 상기 케이싱 본체(31)에 동심을 이루도록 삽입되는 원통형 가스탱크본체(41)와, 상기 가스탱크본체(41)의 상하단을 밀봉하는 상하단 가스탱크 밀봉플러그(43, 44)와, 상기 가스탱크본체(41)와 가스탱크 밀봉플러그(43, 44)에 의하여 형성되는 공간에 주입되는 SF6 가스(42) 및, 상기 케이싱 본체(31)의 주벽에 매설되어 SF6 가스(42)를 주입하기 위한 가스주입용 체크밸브(45)를 포함하여 구성된다.

상기 상단 가스탱크 밀봉플러그(43)에는 후술하는 낙뢰유도수단(60)을 구성하는 낙뢰유도봉(62)이 관통되는 관통공(43a)이 형성되고, 하단 가스탱크 밀봉플러그(44)에는 후술하는 접지유도수단(70)을 구성하는 접지케이블(71)이 관통되는 관통공(44b)이 형성된다.

상기 절연가스탱크(40)에 SF6 가스(42)를 주입함에 있어서는 가스탱크본체(41)의 상하단을 상하단 가스탱크 밀봉플러그(43, 44)로 밀봉함과 아울러 상단 가스탱크 밀봉플러그(43)의 관통공(43a)에 낙뢰유도봉(62)을 관통시키고, 하단 가스탱크 밀봉플러그(44)의 관통공(44a)에 접지케이블(71)을 관통시켜 완전히 밀봉되도록 한 다음, 가스주입용 체크밸브(45)를 통해 SF6 가스(42)를 주입한다.

절연가스탱크(40)를 완전히 밀봉시키기 위하여 가스탱크본체(41)의 상하단과 상하단 가스탱크 밀봉플러그(43, 44) 사이와, 관통공(43a)과 낙뢰유도봉(62) 및 관통공(44a)과 접지케이블(71) 사이에는 접착제를 도포한다.

상기 가스주입용 체크밸브(45)는 통상적인 가스나 오일을 주입하기 위한 체크밸브로서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 절연재(50)는 외주면이 상기 케이싱 본체(31)의 내주면에 밀착되며 내주면이 상기 가스탱크 본체(41)의 외주면에 밀착되는 원통 형태로 형성된다. 상기 절연재(50)로서는 절연고무를 사용할 수 있다.

상기 절연재(50)는 도시예에서는 복수개(3개)로 분할하여 구성하였으나. 단일체로 구성할 수도 있다.

상기 낙뢰유도수단(60)은 상기 송전철탑(10)의 상방에 위치하는 피뢰침(61)과, 상기 피뢰침(61)의 하단에 연결되며 상기 절연 케이싱(30)의 상단 케이싱 밀봉플러그(33)와 절연가스탱크(40)의 상단 가스탱크 밀봉플러그(43)를 관통하여 하단이 절연 케이싱(30)의 내부에 위치하는 낙뢰유도봉(62)을 포함하여 구성된다.

상기 피뢰침(61)의 하단과 낙뢰유도봉(62)의 상단은 용접에 의하여 일체로 결합된다.

상기 접지유도수단(70)은 하단이 상기 접지판(20)에 연결되며 상기 절연 케이싱(30)의 하단 케이싱 밀봉플러그(34)와 절연가스탱크(40)의 하단 가스탱크 밀봉플러그(44)를 관통하여 상단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 접지케이블(71)을 포함하여 구성된다.

상기 접지케이블(71)은 피복전선이 사용되며, 낙뢰유도봉(62)의 하단에 연결되는 부분의 피복은 박리된다.

상기 연결수단(80)은 상기 낙뢰유도봉(62)의 하단을 반원형 단면으로 절단하여 접합면(82)을 가지도록 형성한 연결부(81)와, 상기 접지케이블(71)의 상단을 반원형 단면으로 절단하여 상기 접합면(82)에 접합되는 접합면(84)을 가지도록 형성된 연결부(83)와, 상기 연결부(81, 83)를 관통하는 연결볼트(85) 및, 상기 연결볼트(85)에 체결되는 연결너트(86)를 포함하여 구성된다.

상기 절연지지수단(100)은 상기 지상부(11b)와 암(12)의 연결부위에 구비된 수평재(16)에 외측단이 고정결함되는 복수개(도면에서는 4개)의 지지대(110)와; 상기 지지대(110)의 내측단부를 결합하며 중앙에 결합공(121)이 형성된 결합판(120)과; 상기 정판(15)의 관통공(15a)과 상기 결합판(120)의 결합공(121)의 중앙을 따라 하향 연장되며, 상기 접지케이블(71)이 통과하는 접지케이블 통과공(131)이 관통 형성되는 파이프 형태로 형성되고, 상기 마운팅 브래킷(32)의 하부공간에 삽입되어 하면이 상기 정판(15)의 상면에 걸리는 머리부(132)가 구비되고 하단이 지중에 고정되는 접지케이블 보호관(130)과; 상기 결합판(120)의 결합공(121) 내주부에 끼워지는 ㄷ자형 단면의 링형 절연고무패킹(140)과; 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상면에 밀착되는 상부플랜지(151)와, 상기 상부플랜지(151)의 상면에서 하단 직경이 크고 상단 직경이 작은 원추형으로 상향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상반부가 삽입되는 공간부(153)를 가지는 상부캡부(152)와, 상기 상부플랜지(151)의 하면에서 하향 연장 형성되며 내주면에 암나사부(155)가 형성된 결합원통부(154)와, 상기 결합원통부(154)의 내주측에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상면을 누르는 누름단턱(156)이 구비된 상부절연캡(150)과; 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하면에 밀착되는 하부플랜지(161)와, 상기 하부플랜지(161)의 하면에서 상단 직경이 크고 하단 직경이 작은 원추형으로 하향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하반부가 삽입되는 공간부(163)를 가지는 하부캡부(162)와, 상기 하부플랜지(161)의 상면에서 상향 연장 형성되며 외주면에 상기 암나사부(155)에 대응하는 수나사부(165)가 형성된 결합원통부(164)와, 상기 결합원통부(164)의 상단면에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하면을 누르는 누름단면(166)이 구비된 하부절연캡(160)과; 상기 상부절연캡(150)의 공간부(153)와 하부절연캡(160)의 공간부(163)에 삽입되며, 외주면이 상기 공간부(153, 163)의 내주면에 밀착되며, 중심부에 형성된 접지케이블 보호관 통과공(174)의 내주면이 상기 접지케이블 보호관(130)의 외주면에 밀착되고, 외주면 중간부에는 상기 누름단턱(156)과 누름단면(166) 사이에 삽입되는 눌림플랜지부(171)가 형성된 내부 절연고무패킹(170); 을 포함하여 구성된다.

상기 지지대(110)의 외측단부는 상기 수평재(16)에 볼트(111)와 너트(미도시)에 의하여 결합되며, 상기 지지대(110)의 내측단부는 서로 일정 간격 이격되도록 위치된다(도 5 참조).

상기 지지대(110)의 내측단부와 결합판(120)은 볼트(122)와 너트(123)에 의하여 결합할 수 있다.

상기 접지케이블 보호관(130)은 절연성과 내후성(풍우와 햇빛에 강한 성질)을 가지는 합성수지로 성형하는 것이 바람직하다.

상기 접지케이블 보호관(130)의 하단을 지중에 고정하기 위하여 접지케이블 보호관(130)이 매설되는 기포콘크리트(133)를 지중에 타설할 수 있다(도 1 참조).

상기 기포콘크리트(133)는 전기절연성을 가지므로 접지케이블(71)을 통한 접지유도과정에서 낙뢰가 주변이나 송전철탑(10)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 링형 절연고무패킹(140)은 상기 결합판(120)의 결합공(121)의 내주부에 끼워짐과 아울러 상면과 하면이 상기 상부절연캡(150)의 상부플랜지(151) 하면과 하부절연캡(160)의 하부플랜지(161) 상면 사이에 삽입되도록 구성된다.

상기 상부절연캡(150)의 상부캡부(152)는 하부는 원통부(152a)로 형성되고, 상부는 상단 직경이 작고 하단 직경이 큰 원추부(152b)로 형성되며,

상기 하부절연캡(160)의 하부캡부(162)는 상부는 원통부(162a)로 형성되고, 상부는 하단 직경이 작고 상단 직경이 큰 원추부(162b)로 형성되며,

상기 내부 절연고무패킹(170)의 상반부 외주부는 상기 원통부(152a)에 대응하는 원주부(172a)와 상기 원추부(152b)에 대응하는 원추부(172b)로 형성되고,

상기 내부 절연고무패킹(170)의 하반부 외주부는 상기 원통부(162a)에 대응하는 원주부(173a)와 상기 원추부(162b)에 대응하는 원추부(173b)로 형성하는 것이 바람직하다.

이는 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)은 암나사부(155)와 수나사부(165)를 체결하였을 때, 쐐기작용에 의하여 내부 절연고무패킹(170)이 보호관(130)의 외주면과 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)의 공간부(153, 163) 내부에서 원통부(152a, 162a)와 원추부(152b, 162b)의 내주면에 긴밀하게 밀착되도록 하기 위함이다.

이하, 본 발명에 의한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조의 설치 과정에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조는 공장에서 절연 케이싱(30), 절연가스탱크(40), 절연재(50), 낙뢰유도수단(60), 접지유도수단(70)을 모두 조립하고, 현장에서는 마운팅 브래킷(32)을 설치볼트(36)와 설치너트(37)로 송전철탑(10)의 상단의 철탑정판(15)에 고정 설치한다.

이 과정에서 접지케이블 보호관(130)의 상단에 형성된 머리부(132)를 마운팅 브래킷(32)의 내부에 삽입하여 머리부(132)의 상면은 하단 케이싱 밀봉플러그(34)의 하면에, 머리부(132)의 하면은 철탑정판(15)의 상면에 밀착되도록 하여 접지케이블 보호관(130)의 상단이 고정되도록 한다.

다음, 접지케이블 보호관(130)에 결합판(120), 링형 절연고무패킹(140), 상부절연캡(150), 하부절연캡(160) 및 내부 절연고무패킹(170)을 미리 끼워둔다.

송전철탑(10)의 가로재(16)에 복수개의 지지대(110)를 결합하고, 지지대(110)의 내측단부에 결합판(120)을 결합한다.

결합판(120)의 결합공(121)의 내주부에 ㄷ자형 링형 절연고무패킹(140)을 끼우고, 내부 절연고무패킹(170)이 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)의 공간부(163, 163)에 삽입되도록 한 상태에서 암나사부(155)와 수나사부(165)에 의하여 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)을 체결한다.

상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)을 체결하는 과정에서 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)의 플랜지부(151, 161)가 링형 절연고무패킹(140)의 상면과 하면을 가압하면서 밀착된다.

또한 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)을 체결하는 과정에서 상부절연캡(150)의 누름단턱(156)과 하부절연캡(160)의 누름단면(166)이 내부 절연고무패킹(170)의 눌림플랜지부(171)의 상하면을 가압하면서 긴밀하게 밀착된다.

또한 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)을 체결하는 과정에서 상부절연캡(150)의 원추부(152b)가 내부 절연고무패킹(170)의 상부 원추부(172b)를 가압하게 되고, 하부절연캡(160)의 원추부(162b)가 내부 절연고무패킹(170)의 하부 원추부(173b)를 가압하게 된다.

이 과정에서 내부 절연고무패킹(170)에는 상하방향의 가압력과 반경방향 가압력이 가해지게 되어 내주 절연고무패킹(170)의 외주면을 구성하는 원주부(172a, 173a)와 원추부(172b, 173b)가 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160)의 상부캡부(152)와 하부캡부(162)를 구성하는 원통부(152a, 162a)와 원추부(152b, 162b)에 긴밀하게 밀착된다.

한편, 상기 접지케이블 보호관(130)의 하단을 지중에 고정하기 위한 기포콘크리트(133)는 통상적인 지중 콘크리트 구조물을 시공하는 방식에 따라 지면을 굴착한 굴착공 내에 거푸집을 조립하고, 거푸집의 내부에 접지케이블 보호관(130)의 하단을 삽입한 상태에서 콘크리트를 타설하는 것에 의하여 타설할 수 있다. 이때 접지케이블 보호관(130) 내에 접지케이블(71)을 미리 삽입해둘 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조의 낙뢰방지 작용에 대하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 송전철탑(10)에 설치한 상태에서 낙뢰가 발생하여 피뢰침(61)을 통해 유입되면, 피뢰침(61)에 연결된 낙뢰유도봉(62)과 낙뢰유도봉(62)에 연결된 접지케이블(71) 및 지중에 매설되어 접지케이블(71)에 연결된 접지판(20)을 통해 지중으로 유도되어 방전(소멸)된다.

이때 연결수단(80)에 의하여 연결된 낙뢰유도봉(62)의 하단과 접지케이블(71)의 상단의 연결부위가 절연성과 소호(消弧)성이 우수한 SF6 가스(42)가 충전되어 있는 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하고, 절연가스탱크(40)는 절연재(50)와 절연 케이싱(30)에 의하여 절연되는 상태로 구성되어 있으므로 낙뢰가 유입되는 피뢰침(61)으로부터 낙뢰유도봉(62), 접지케이블(71)이 송전철탑(10)에 대하여 확실한 절연상태를 유지할 수 있어 피뢰침(61), 낙뢰유도봉(62), 접지케이블(71)을 통해 낙뢰가 접지되는 과정에서 낙뢰가 송전철탑(10)을 통해 흐르는 것을 확실하게 방지할 수 있으며, 결과적으로 송전철탑(10) 주변의 보행자 또는 작업자가 낙뢰 사고를 당하는 일이 없게 된다.

한편, 접지유도수단(70)의 접지케이블(71)은 절연지지수단(100)을 구성하는 보호관(130)에 의해 보호됨과 아울러 보호관(110)은 수평재(16)에 결합되는 지지대(110)와 결합판(120)에 링형 절연고무패킹(140)과 상부절연캡(150)과 하부절연캡(160) 및 내부 절연고무패킹(170)에 의하여 절연 상태 및 유동 방지 상태로 지지되므로 접지케이블이 풍우 및 햇빛으로부터 보호될 뿐만 아니라 바람에 의해 유동되지 않게 지지되므로 접지케이블의 절연피복이 열화되거나 박리되지 않게 되고, 결과적으로 접지 경로 전체에서 송전철탑과의 절연 상태를 충분히 유지할 수 있으며, 낙뢰가 송전철탑을 따라 흐르지 않도록 하여 송전철탑 주변의 보행자 또는 작업자에 대한 낙뢰 사고를 확실하게 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 송전철탑 16 : 수평재
20 : 접지판 30 : 절연 케이싱
31 : 케이싱 본체 32 : 마운팅 브래킷
33, 34 : 케이싱 밀봉플러그 40 : 절연가스탱크
41 : 가스탱크본체 42 : SF6 가스
43, 44 : 가스탱크 밀봉플러그 50 : 절연재
60 : 낙뢰유도수단 61 : 피뢰침
62 : 낙뢰유도봉 70 : 접지유도수단
71 : 접지케이블 80 : 연결수단
100 : 절연지지수단 110 : 지지대
120 : 결합판 130 : 접지케이블 보호관
140 : 링형 절연고무패킹 150 : 상부절연캡
160 : 하부절연캡 170 : 내부 절연고무 패킹

Claims (1)

1. 지상에 수직으로 설치되는 송전철탑(10); 상기 송전철탑(10)의 하부 지중에 매설되는 접지판(20); 상기 송전철탑(10)의 상단에 고정되며, 애자로 된 절연 케이싱(30); 상기 절연 케이싱(30)에 동심을 이루도록 삽입되는 절연가스탱크(40); 상기 절연 케이싱(30)의 내주면과 절연가스탱크(40)의 외주면 사이에 동심을 이루도록 삽입되는 절연재(50); 상기 송전철탑(10)의 상방에 위치하며 절연 케이싱(30)과 절연가스탱크(40)의 상단을 관통하여 하단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 낙뢰유도수단(60); 상기 절연 케이싱(30)과 절연가스탱크(40)의 하단을 관통하여 상단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 접지유도수단(70); 상기 절연가스탱크(40)의 내부에서 상기 낙뢰유도수단(60)의 하단과 접지유도수단(70)의 상단을 연결하는 연결수단(80); 및 상기 접지유도수단(70)을 송전철탑(10)에 대하여 유동이 없고 절연상태로 지지하기 위한 절연지지수단(100)을 포함하여 구성되며,
   상기 절연 케이싱(30)은 송전철탑(10)의 상단부에 마운팅 브래킷(32)에 의하여 수직으로 고정 설치되는 애자 재질의 원통형 케이싱 본체(31)와, 상기 케이싱 본체(31)의 상하단을 밀봉하는 상하단 케이싱 밀봉플러그(33, 34)를 포함하여 구성되고,
   상기 절연가스탱크(40)는 상기 케이싱 본체(31)에 동심을 이루도록 삽입되는 원통형 가스탱크본체(41)와, 상기 가스탱크본체(41)의 상하단을 밀봉하는 상하단 가스탱크 밀봉플러그(43, 44)와, 상기 가스탱크본체(41)와 가스탱크 밀봉플러그(43, 44)에 의하여 형성되는 공간에 주입되는 SF6 가스(42) 및, 상기 케이싱 본체(31)의 주벽에 매설되어 SF6 가스(42)를 주입하기 위한 가스주입용 체크밸브(45)를 포함하여 구성되며,
   상기 절연재(50)는 외주면이 상기 케이싱 본체(31)의 내주면에 밀착되며 내주면이 상기 가스탱크 본체(41)의 외주면에 밀착되는 원통 형태로 형성되고,
   상기 낙뢰유도수단(60)은 상기 송전철탑(10)의 상방에 위치하는 피뢰침(61)과, 상기 피뢰침(61)의 하단에 연결되며 상기 절연 케이싱(30)의 상단 케이싱 밀봉플러그(33)와 절연가스탱크(40)의 상단 가스탱크 밀봉플러그(43)를 관통하여 하단이 절연 케이싱(30)의 내부에 위치하는 낙뢰유도봉(62)을 포함하여 구성되고,
   상기 접지유도수단(70)은 하단이 상기 접지판(20)에 연결되며 상기 절연 케이싱(30)의 하단 케이싱 밀봉플러그(34)와 절연가스탱크(40)의 하단 가스탱크 밀봉플러그(44)를 관통하여 상단이 절연가스탱크(40)의 내부에 위치하는 접지케이블(71)을 포함하여 구성되며,
   상기 연결수단(80)은 상기 낙뢰유도봉(62)의 하단을 반원형 단면으로 절단하여 접합면(82)을 가지도록 형성한 연결부(81)와, 상기 접지케이블(71)의 상단을 반원형 단면으로 절단하여 상기 접합면(82)에 접합되는 접합면(84)을 가지도록 형성된 연결부(83)와, 상기 연결부(81, 83)를 관통하는 연결볼트(85) 및, 상기 연결볼트(85)에 체결되는 연결너트(86)를 포함하여 구성되며,
   상기 절연지지수단(100)은 상기 송전철탑(10)의 암(12)의 연결부에 구비된 수평재(16)에 고정결합되는 복수개의 지지대(110)와; 상기 지지대(110)의 내측단부를 결합하며 중앙에 결합공(121)이 형성된 결합판(120)과; 상기 송전철탑(10)의 정판(15)에 형성된 관통공(15a)과 상기 결합판(120)의 결합공(121)의 중앙을 따라 하향 연장되며, 상기 접지케이블(71)이 통과하는 접지케이블 통과공(131)이 관통 형성되는 파이프 형태로 형성되고, 상기 마운팅 브래킷(32)의 하부공간에 삽입되어 하면이 상기 정판(15)의 상면에 걸리는 머리부(132)가 구비되고 하단이 지중에 고정되는 접지케이블 보호관(130)과; 상기 결합판(120)의 결합공(121) 내주부에 끼워지는 ㄷ자형 단면의 링형 절연고무패킹(140)과; 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상면에 밀착되는 상부플랜지(151)와, 상기 상부플랜지(151)의 상면에서 하단 직경이 크고 상단 직경이 작은 원추형으로 상향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상반부가 삽입되는 공간부(153)를 가지는 상부캡부(152)와, 상기 상부플랜지(151)의 하면에서 하향 연장 형성되며 내주면에 암나사부(155)가 형성된 결합원통부(154)와, 상기 결합원통부(154)의 내주측에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹(140)의 상면을 누르는 누름단턱(156)이 구비된 상부절연캡(150)과; 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하면에 밀착되는 하부플랜지(161)와, 상기 하부플랜지(161)의 하면에서 상단 직경이 크고 하단 직경이 작은 원추형으로 하향 연장 형성되며 내부에 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하반부가 삽입되는 공간부(163)를 가지는 하부캡부(162)와, 상기 하부플랜지(161)의 상면에서 상향 연장 형성되며 외주면에 상기 암나사부(155)에 대응하는 수나사부(165)가 형성된 결합원통부(164)와, 상기 결합원통부(164)의 상단면에 형성되어 상기 링형 절연고무패킹(140)의 하면을 누르는 누름단면(166)이 구비된 하부절연캡(160)과; 상기 상부절연캡(150)의 공간부(153)와 하부절연캡(160)의 공간부(163)에 삽입되며, 외주면이 상기 공간부(153, 163)의 내주면에 밀착되며, 중심부에 형성된 접지케이블 보호관 통과공(174)의 내주면이 상기 접지케이블 보호관(130)의 외주면에 밀착되고, 외주면 중간부에는 상기 누름단턱(156)과 누름단면(166) 사이에 삽입되는 눌림플랜지부(171)가 형성된 내부 절연고무패킹(170); 을 포함하여 구성되는 가공 송전 철탑의 낙뢰 방지 구조.

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