KR101600376B1 - 지중배전선로의 고장구간 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중배전선로의 고장구간 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중배전선로의 지락 발생시 고장위치를 신속하게 찾을 수 있도록 개선된 지중배전선로의 고장구간 검출장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전력케이블과 접속재가 안정적으로 안전하게 접속되므로 고장구간 검출작업을 신속하고 정확하게 할 수 있는 잇점이 있다.

Description

지중배전선로의 고장구간 검출장치{Fault detection device in underground distribution lines}

본 발명은 배전분야 기술 중 지중배전선로의 고장구간 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중배전선로의 지락 발생시 고장위치를 신속하게 찾을 수 있도록 개선된 지중배전선로의 고장구간 검출장치에 관한 것이다.

최근, 정보 통신 기술의 발달으로 인하여 전력을 사용하는 부하가 급증하고 있는 추세로서, 이에 따라 전력의 고품질화 및 전력공급의 고신뢰도화에 대한 요구 또한 높아지고 있는 실정이다.

배전자동화 시스템은 배전선로 상에 설치된 배전자동화용 제어단말장치를 통해 데이터를 수집하고 배전선로를 감시함으로써 계통운영을 최적화하며, 배전선로에 고장이 발생하는 경우 각 지점의 배전자동화용 제어단말장치에서 고장을 검출하고 고장이 발생한 구간을 파악한다.

아울러, 배전자동화 시스템은 고장구간이 파악되면, 파악된 고장구간을 분리하고, 인근 배전선로를 이용하여 부하를 융통함으로써, 고장구간에 대한 복구를 시행함과 동시에 정전을 최소화할 수 있어, 전력공급의 신뢰도 향상에 기여하는 바가 크다.

하지만, 종래의 배전자동화 시스템은 기준전류값을 설정하고, 이 기준전류값을 초과하는 과전류가 검출되면 고장을 감지하는 방식으로 고장을 검출하게 되는데, 고장을 감지하기 위한 기준전류값 자체가 오설정되는 경우가 빈번하여 정확한 고장검출이 어렵고, 특히 기준전류값이 정상치보다 높게 오설정된 경우 기준전류값 이하에서 고장이 발생하면 아예 고장검출 자체가 불가능한 문제점이 있다.

이러한 문제를 일부 개선하기 위한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-0690092호(2007.02.26)에 의한 '지중배전선로 접속점별 고장구간검출장치'가 개시된 바 있다.

상기 등록특허에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 변전소에서 방사상으로 인출된 임의의 지중배전선로가 1번 패드스위치(SW1), 2번 패드스위치(SW2) … 7번 패드스위치(SW7)까지 설치되어 있고, 각 패드스위치(SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6,SW7)의 부하측에 고장전류를 검출할 수 있는 고장구간 표시장치를 설치한 경우에 지락사고가 발생하였다면, 각 패드스위치(SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6,SW7)에 설치된 고장구간 표시장치를 조사하여 1번 패드스위치(SW1)에서 4번 패드스위치(SW4)까지의 표시장치 동작을 확인하고, 5번 패드스위치(SW5) 이후부터 표시장치가 동작되지 않았다면, 4번 패드스위치(SW4)와 5번 패드스위치(SW5) 사이에서 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있으므로 이를 통해 고장구간을 검출할 수 있는 것으로 기재하고 있다.

하지만, 전력회사에서 현재 사용하고 있는 상기의 고장구간표시장치는, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 패드스위치와 패드스위치 사이의 구간별로 판단할 수는 있으나, 예컨대 4번 패드스위치(SW4)와 5번 패드스위치(SW5)의 구간에서처럼 패드스위치와 패드스위치 사이의 길이가 길고, 두 개의 맨홀(M/H 10, M/H 11)에서 이루어진 두 개의 접속점, 즉 접속점 10과 접속점 11을 통해 연결된 경우 맨홀(M/H 10, M/H 11) 사이의 고장구간을 판단할 수가 없게 된다.

따라서, 지중배전선로에서 지락사고가 발생한 경우에 좀더 신속한 사고지점의 색출을 위해서는, 표시되는 고장구간의 범위를 축소시켜야 한다.

즉, 평균적 거리가 긴 스위치 구간별 고장구간표시가 아니라, 평균적 거리가 짧은 맨홀 구간별 고장구간표시가 필요하므로 이를 위해 상기 등록특허에서는 지중배전선로를 구성하는 상기 접속점 양측의 전력케이블 도체를 연결하는 접속재와; 상기 양측 전력케이블의 차폐선(이하 '중성선'이라 함)이 서로 접속되어 접지되는 접속단자와; 상기 양측 중성선이 서로 접속되기 이전 지점 양측 중성선상에 각각 설치되는 전류센서; 그리고, 상기 양측 전류센서를 직렬로 연결하되 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 결선하여 상태가 정상인 경우는 두 개 전류의 벡터적 합이 영(Zero)에 가까운 값이 되도록 형성되는 2차측 폐회로에 설치되는 동코일을 포함하여 서로 접속된 상기 양측 전력케이블 중에서 적어도 어느 일방의 전력케이블에 지락고장이 발생한 경우 지락고장이 발생한 전력케이블 측의 전류센서에서의 검출기 동작코일을 작동시켜 지락고장이 발생한 전력케이블 구간을 표시하도록 개량한 바 있다.

그런데, 상기 등록특허의 경우에는 전력케이블과 접속재의 구조가 불분명하여 장력을 받는 전력케이블을 어떻게 접속재에 안정적으로 안전하게 접속유지시킬 것인가에 대한 조립구조를 분명히 할 필요가 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0690092호(2007.02.26) '지중배전선로 접속점별 고장구간검출장치'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 전력케이블과 접속재의 조립 구조를 개선하여 안정적이고 안전한 접속구조를 이룰 수 있도록 함으로써 지중배전선로의 고장구간을 정확하고 신속하게 검출할 수 있도록 한 지중배전선로의 고장구간 검출장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 지중배전선로 패드 스위치 사이에 설치된 복수개의 접속점 중 각 접속점별 구간에 대한 고장을 검출하는 지중배전선로 고장구간검출장치에 있어서;

상기 지중배전선로를 구성하는 상기 접속점 양측의 전력케이블인 전원측 전력케이블(10)의 도체(C1)와, 부하측 전력케이블(14)의 도체(C2)를 연결하는 접속재(12)와; 상기 양측 전력케이블의 중성선(11,13)이 서로 접속되어 접지되는 접지단자(18)와; 상기 양측 중성선(C1,C2)이 서로 접속되기 이전 지점 양측 중성선(C1,C2) 상에 각각 설치되는 전류센서인 변류기(15,16)와; 상기 양측 변류기(15,16)를 직렬로 연결하되 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 결선하여 상태가 정상인 경우는 두 개 전류의 벡터적 합이 영(Zero)에 가까운 값이 되도록 형성되는 2차측 폐회로에 설치되는 동작코일을 포함하여 서로 접속된 상기 양측 전력케이블 중에서 적어도 어느 일방의 전력케이블에 지락고장이 발생한 경우, 지락고장이 발생한 전력케이블 측 변류기에서의 검출기 동작코일을 작동시켜 지락고장이 발생한 전력케이블 구간을 검출하도록 구성하되;

상기 접속재(12)는 부도체로 된 하우징(100)을 포함하며, 상기 하우징(100)은 상면이 개방된 박스 형상이고, 내부가 비어 있는 구조이며, 상기 하우징(100)의 개방된 상면은 개폐가능한 커버(110)로 밀폐되고, 상기 하우징(100)의 양측면에는 전원측 전력케이블(10)의 절연체(I1) 및 도체(C1)가 삽입되는 제1통공(102)이 형성되며, 상기 제1통공(102)과 대향되는 하우징(100)의 측면에는 제2통공(104)이 형성되어 제2통공(104)을 통해 부하측 전력케이블(14)의 절연체(I2) 및 도체(C2)가 삽입되게 구성되고, 상기 하우징(100)의 양측면에는 케이블고정구(200)가 부착되며, 상기 하우징(100)의 양측면에는 4개의 고정구멍(106)이 형성되고, 상기 고정구멍(106)에는 케이블고정구(200)를 구성하는 고정구몸체(210)의 일측면에서 돌출된 고정로드(RD)의 선단이 끼워지며, 끼워진 선단은 와셔(W)의 개재하에 볼트(B)가 체결되어 고정로드(RD)가 빠지지 않도록 결속되고;

상기 케이블고정구(200)는 상부가 개방된 사각박스 형상의 고정구몸체(210)를 포함하며, 상기 고정구몸체(210)의 개방된 상부는 고정구커버(220)에 의해 밀폐되고, 상기 고정구몸체(210)의 양측판면 중앙에는 관통된 케이블삽입공(230)이 형성되며, 상기 케이블삽입공(230)을 중심으로 둘레방향에 다수의 고정로드(RD)가 구비되고, 상기 고정구몸체(210)의 단변 양측에는 고정구몸체(210)의 길이방향으로 관통하여 볼스크류(240)가 끼워지며, 상기 볼스크류(240)의 양단부는 베어링(242)에 의해 상기 고정구몸체(210)에 대해 자회전 가능하게 구성되고, 상기 볼스크류(240)는 길이 중심을 기준으로 각각 양단을 향해 형성된 나사산이 서로 반대방향으로 이루도록 구성되며, 볼스크류(240)에는 한 쌍의 이동블럭(250)이 나사 체결되어 상기 볼스크류(240)가 회전되면 그 회전방향에 따라 한 쌍의 상기 이동블럭(250)은 서로 가까워지거나 혹은 서로 멀어지게 구성되고, 상기 이동블럭(250)은 상기 고정구몸체(210) 내에서 슬라이딩되게 내장되며, 상기 이동블럭(250)의 서로 마주하는 면중 상기 케이블삽입공(230)과 대응되는 위치에는 상기 케이블삽입공(230)에 삽입되는 전력케이블의 직경 보다 작은 직경을 갖는 반원형 요홈(252)이 요입 형성되고, 상기 고정구몸체(210)의 일측 단변을 관통하여 노출된 볼스크류(240)의 일단에는 핸들축(260)이 끼워진 상태에서 키(262) 고정되고, 상기 핸들축(260)에는 핸들(264)이 일체로 구비되며;

상기 하우징(100)의 내부에는 부도체로 된 지지대(120)가 고정되고, 상기 지지대(120)의 상면에는 'ㅗ' 형상의 접속도체(130)가 고정되는데, 상기 접속도체(130)의 상부로 돌출된 부분에는 측방향으로 장공형태의 유동구멍(132)이 천공 형성되며, 상기 유동구멍(132)에는 돔 형상의 판스프링(142)이 삽입 고정되고, 상기 판스프링(142)의 정점에는 고정도체(140)가 접지되며, 상기 고정도체(140)의 상면 양측에는 상기 커버(110) 상에 체결된 고정볼트(150)의 하단에 접지되게 하여 상기 고정도체(140)를 하방향으로 밀 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 지중배전선로의 고장구간 검출장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 전력케이블과 접속재가 안정적으로 안전하게 접속되므로 고장구간 검출작업을 신속하고 정확하게 할 수 있는 잇점이 있다.

도 1은 통상의 지중배전선로에서 다수의 패드스위치가 설치되어 선로에 접속된 상태와 지락사고점을 나타낸 일실시 예시도이다
도 2는 패드스위치와 패드스위치 사이의 구간에 두 개의 맨홀과 두 개의 접속점이 있는 경우를 나타낸 일실시 예시도이다.
도 3은 현재 지중배전선로의 전력케이블로 사용되고 있는 CNCV케이블 단면을 나타낸 그림이다.
도 4는 지중배전선로에서 두 개의 전력케이블이 접속된 상태와, 두 개의 전력케이블에서 인출된 중성선이 하나의 중성선으로 결속되어 접지시공된 상태를 나타낸 일실시 예시도이다.
도 5는 도 4의 전력케이블과 접속재의 조립구조 및 접속재의 요부 구성을 보인 예시도이다.
도 6은 도 5의 케이블고정구의 조립예를 분해해서 보인 예시도이다.
도 7은 도 6의 케이블고정구의 설치예를 설명하기 위해 부분 발췌하여 보인 예시도이다.
도 8은 도 4와 같이 변류기를 설치한 경우에 변류기의 결선과 검출전류의 흐름과 동작코일(X10, X11)의 작동원리를 나타낸 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.

통상, 지중배전선로에서는 사용되는 전력케이블의 접속점에서 접속되는 두 개의 전력케이블 차폐선(이하 '중성선')을 접지할 때에 두 개의 중성선을 하나의 접지단자에 체결한다.

이때, 하나의 접지단자에 체결되기 전의 각각의 중성선에 중성선전류를 검출할 수 있는 전류센서를 설치하고, 두 개의 전류센서를 직렬로 결선하되 2차측 전류가 서로 반대방향이 되게 결선하여 평소에는 두 개 전류의 벡터적 합이 영(Zero)에 가까운 값이 되게 하며, 접속된 두 개의 전력케이블 중에서 어느 하나의 전력케이블에 지락고장이 발생한 경우, 어느 하나의 전류센서에서 지락전류가 검출되어 두 개 전류의 벡터적 합이 크게 되므로 동작코일을 작동시키게 된다.

도 3은 현재 지중배전선로의 전력케이블로 사용되고 있는 CNCV케이블 단면을 나타낸 것이다.

이러한 CNCV케이블은 전기설비기술기준의 적용을 받는 전력분야에서는 대부분 의무적으로 사용하고 있다.

이것은 지중배전선로에서 지락사고가 발생하면, 고장전류가 매우 커서 통상적인 CV케이블의 차폐층은 그 용량이 부족하기 때문이다.

도 3에 나타난 CNCV케이블의 구조를 간략히 살펴보면, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)의 재질로 된 도체를 둘러싸고 있는 내부 반도전층은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 절연체의 절연내력을 향상시키고, 도체와 절연체간의 간극형성을 방지하며, 코로나방전과 이온화(오존 O₃ 발생)를 방지한다.

그리고, 절연체는 그 재질이 가교폴리에틸렌(cross-linked polyethylene)으로 되어 있는데, 가교폴리에틸렌은 유전손실, 절연저항, 내코로나, 반복임펄스 등 전기적 특성이 양호하다.

또한, 외부 반도전층은 전기력선 분포를 개선하고, 절연체의 절연내력을 향상시킨다.

아울러, 차폐층(중성선)은 정전 차폐와 절연체의 내전압치 향상시키고, 중성선의 역할을 겸비하여 고장전류의 귀로를 담당한다.

특히, 중성선 수밀층으로 사용되는 부풀음테이프는 발포성 차수테이프로서, 수분과 접촉시에 수분을 흡수하여 부풀어진다.

그리고, 외피는 PVC를 사용하여 난연성, 내후성, 내화학약품성 등이 우수하다.

여기에서, 본 발명과 관련된 부분은 도체와 차폐층(중성선)이다.

도 4는 지중배전선로에서 두 개의 전력케이블이 접속된 상태와, 두 개의 전력케이블에서 인출된 중성선이 하나의 중성선으로 결속되어 접지시공된 상태를 나타낸 예시도이다.

도시된 바에 따르면, 본 발명 검출장치를 구현하기 위해 전원측 전력케이블(10)과 부하측 전력케이블(14)이 하나의 접속재(12)로 접속되고, 전원측 전력케이블(10)의 중성선(11)과 부하측 전력케이블(14)의 중성선(13)이 각각 인출되어 하나의 중성선(17)으로 결속되어 접지단자(18)에 체결된다.

그리고, 두 개의 중성선(11,13)이 하나의 중성선으로 결속되기 전에 중성선전류를 검출하기 위한 변류기(15,16)가 각각의 독립된 중성선(11,13)에 설치된다.

여기에서, 상기 전원측 전력케이블(10) 및 부하측 전력케이블(14)과 각각 연결되는 접속재(12)는 도 5와 같은 접속구조를 갖춤으로써 안정적이고 안전한 접속관계를 확립할 수 있게 된다.

예컨대, 도 5에서와 같이, 상기 접속재(12)는 부도체로 된 하우징(100)을 포함한다.

상기 하우징(100)은 상면이 개방된 박스 형상이며, 내부가 비어 있는 구조를 갖는다.

그리고, 상기 하우징(100)의 개방된 상면은 개폐가능한 커버(110)로 밀폐된다.

또한, 상기 하우징(100)의 양측면 적소에는 전원측 전력케이블(10)의 절연체(I1) 및 도체(C1)가 삽입되는 제1통공(102)이 형성되고, 상기 제1통공(102)과 대향되는 하우징(100)의 측면에는 제2통공(104)이 형성되어 제2통공(104)을 통해 부하측 전력케이블(14)의 절연체(I2) 및 도체(C2)가 삽입될 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 각 전력케이블(10,14)의 선단은 피복이 벗겨져 도시와 같이, 절연체(I1,I2)가 먼저 노출되고, 이어 절연체(I1,I2)의 길이 일부 절연물을 다시 벗겨 도체(C1,C2)가 노출되도록 구비된다.

아울러, 도 3의 케이블 구조 설명에서 언급한 중성선(11,13)은 하방향으로 별도 인출된 후 상술한 바와 같이 하나의 중성선(17)에 결선된다.

뿐만 아니라, 상기 하우징(100)의 양측면에는 케이블고정구(200)가 부착되는데, 상기 케이블고정구(200)는 절연체(I1,I2) 및 도체(C1,C2)를 제외한 전원측 전력케이블(10) 및 부하측 전력케이블(14)의 외주면을 견고히 물어 고정함으로써 장력에 충분히 저항하면서 도체(C1,C2)가 안정적으로 접속재(12) 내부에 접속 고정될 수 있도록 하는 수단이다.

이를 위해, 상기 하우징(100)의 양측면에는 도 6에서와 같이, 4개의 고정구멍(106)이 형성되고, 상기 고정구멍(106)에는 케이블고정구(200)를 구성하는 고정구몸체(210)의 일측면에서 돌출된 고정로드(RD)의 선단이 끼워지며, 끼워진 선단은 와셔(W)의 개재하에 볼트(B)가 체결되어 고정로드(RD)가 빠지지 않도록 결속된다.

즉, 상기 와셔(W)와 볼트(B)는 하우징(100) 내부에서 바깥방향을 향해 체결되며, 고정로드(RD)의 선단은 상기 하우징(100)의 측면 두께만큼 단차 가공되어 있어 고정로드(RD)의 선단이 단차진 만큼 끼워진 후 볼트(B) 고정된다.

그러면, 상기 고정구몸체(210)는 상기 고정로드(RD)의 길이만큼 상기 하우징(100)의 양측면으로부터 이격된 상태로 고정되게 된다.

이때, 상기 고정구몸체(210)를 이격시켜야 하는 이유는 상기 중성선(11,13)을 하방향으로 인출할 수 있도록 공간을 확보하기 위한 것이다.

그리고, 상기 케이블고정구(200)는 상부가 개방된 사각박스 형상으로 형성되고, 개방된 상부는 고정구커버(220)에 의해 밀폐된다.

이 경우, 상기 고정구커버(220)는 다수의 볼트에 의해 체결고정된다.

또한, 상기 고정구몸체(210)의 양측판면 중앙에는 관통된 케이블삽입공(230)이 형성되며, 상기 케이블삽입공(230)을 중심으로 둘레방향에 다수의 고정로드(RD)가 구비되는데, 상기 고정로드(222)도 나사체결방식으로 고정됨이 바람직하다.

아울러, 도 6 및 도 7에서와 같이, 상기 고정구몸체(210)의 단변 양측에는 고정구몸체(210)의 길이방향으로 관통하여 볼스크류(240)가 끼워지며, 상기 볼스크류(240)의 양단부는 베어링(242)에 의해 상기 고정구몸체(210)에 대해 자회전 가능하게 구성된다.

특히, 상기 볼스크류(240)는 길이 중심을 기준으로 각각 양단을 향해 형성된 나사산이 서로 반대방향으로 이루도록 구성되며, 볼스크류(240)에는 한 쌍의 이동블럭(250)이 나사 체결된다.

따라서, 상기 볼스크류(240)가 회전되면 그 회전방향에 따라 한 쌍의 상기 이동블럭(250)은 서로 가까워지거나 혹은 서로 멀어지게 된다.

뿐만 아니라, 상기 이동블럭(250)은 상기 고정구몸체(210) 내에서 슬라이딩되어야 하므로 고정구몸체(210) 내부에 내장되며, 내부공간의 폭, 즉 단변길이보다 약간 작은 폭을 갖도록 구성된다.

또한, 상기 이동블럭(250)의 서로 마주하는 면중 상기 케이블삽입공(230)과 대응되는 위치에는 상기 케이블삽입공(230)에 삽입되는 케이블(전원측 전력케이블, 부하측 전력케이블)의 직경보다 작은 직경을 갖는 반원형 요홈(252)이 요입 형성된다.

아울러, 상기 반원형 요홈(252)에는 신축성 돌기(254) 다수개가 더 구비될 수 있는데, 상기 신축성 돌기(254)는 케이블의 외주면과 거칠게 접촉되게 안내하여 마찰력을 높임으로써 상기 케이블이 쉽게 미끄러지지 않도록 하기 위함이다.

물론, 상기 신축성 돌기(254)가 없더라도 반원형 요홈(252)은 케이블의 외경보다 작기 때문에 두 개의 이동블럭(250)이 서로 근접되어 케이블을 맞물었을 때 충분히 강하고 견고하게 케이블을 파지 고정할 수 있으나, 신축성 돌기(254)를 더 포함함으로써 그 파지 기능을 더욱 더 증대시킬 수 있는 것이다.

이에 더하여, 상기 신축성 돌기(254)를 교체 가능하게 구성할 수 있는데, 이 경우에는 상기 이동블럭(250)의 대응삽입부에 판홈(256)을 만들고, 상기 판홈(256)에 삽입될 수 있도록 마찰판(258)을 구비하며, 상기 마찰판(258) 상에 신축성 돌기(254)를 일체로 돌출 형성하는 형태가 될 수 있다.

이렇게 구성되면, 마찰판(258)을 조립할 때 신축성 돌기(254)가 없는 양단을 각각 휘어서 판홈(256) 상에 끼우면 쉽게 조립할 수 있는데, 이것이 가능한 이유는 상기 마찰판(258)이 실리콘 시트로 제조되기 때문이다.

그리고, 상기 고정구몸체(210)의 일측 단변을 관통하여 노출된 볼스크류(240)의 일단에는 핸들축(260)이 끼워진 상태에서 키(262) 고정되며, 상기 핸들축(260)에는 핸들(264)이 일체로 구비된다.

따라서, 상기 케이블삽입공(230)에 전원측 전력케이블(10) 또는 부하측 전력케이블(14)을 끼우면 전원측 전력케이블(10) 또는 부하측 전력케이블(14)의 선단은 제1통공(102) 또는 제2통공(104)을 통해 하우징(100) 내부로 유입될 수 있게 된다.

전력케이블의 배치가 완료되면, 핸들(264)을 돌려 두 개의 이동블럭(250)이 서로 근접되게 하고, 최대한 회전시켜 두 개의 이동블럭(250)이 전원측 전력케이블(10) 또는 부하측 전력케이블(14)을 완전히 바이팅(biting)하도록 하여 준다.

그러면, 두 개의 전력케이블은 견고히 고정된다.

그 상태에서, 두 개의 전력케이블이 서로 통전될 수 있도록 하우징(100) 내부에는 통전구조를 갖추게 된다.

이러한 통전구조는 상기 하우징(100)의 내부에 고정된 부도체의 지지대(120)를 포함하며, 상기 지지대(120)의 상면에는 'ㅗ' 형상의 접속도체(130)가 고정되는데, 상기 접속도체(130)의 상부로 돌출된 부분에는 장공형태의 유동구멍(132)이 돌출방향과 수직하게 천공 형성된다. 즉, 상기 유동구멍(132)은 측방으로 천공되어 상기 전력케이블의 도체(C1,C2)가 끼워질 수 있도록 구성된다.

뿐만 아니라, 상기 유동구멍(132)에는 돔 형상의 도체로 된 판스프링(142)이 고정되고, 상기 판스프링(142)의 상부 정점에는 고정도체(140)가 접지되어 상기 고정도체(140)로 하여금 상기 유동구멍(132) 내부에서 상기 접속도체(130)에 대해 항상 들떠 있는 상태를 유지시킨다.

그리고, 상기 고정도체(140)의 상면 양측에는 상기 커버(110) 상에 체결된 고정볼트(150)의 하단에 접지되게 하여 상기 고정도체(140)를 하방향으로 밀 수 있게 구성된다.

이때, 상기 고정볼트(150)에는 전기가 통하기 때문에 상기 고정볼트(150)가 체결된 후 고정볼트(150)가 돌출된 부분을 씌울 수 있는 절연커버(ICV)를 더 구비할 수도 있다.

이러한 구성을 갖게 되면, 전원측 또는 부하측 전력케이블(10,14)의 선단에 돌출된 도체(C1,C2)를 제1통공(102)에 통과시킨 후 접속도체(130) 위에 안착시키고, 고정볼트(150)를 조여 고정도체(140)로 하여금 도체(C1,C2)의 상면을 가압하여 압착고정하게 한다.

그러면, 상기 도체(C1,C2)는 상기 접속도체(130)와 고정도체(140) 사이에서 견실 안정적으로 맞물림 고정되어 통전상태를 유지하게 되고, 각 전력케이블(10,14)은 각각 케이블고정구(200)에 의해 견고히 고정되어 있으므로 전력케이블이 장력변화로 인해 유동되더라도 쉽게 빠지지 않고 안정적인 접속구조를 유지할 수 있게 된다.

이와 같은 접속구조를 갖고, 도 4와 같이 변류기를 설치한 경우, 변류기의 결선과 검출전류의 흐름과 동작코일(X10, X11)의 작동원리를 나타낸 도 8에서와 같은 방식으로 고장구간을 검출하게 된다.

예컨대, 4번 패드스위치(SW4)에서 시작한 지중배전선로가 접속점 10과 접속점 11을 경유하여 5번 패드스위치(SW5)에 도착하는 결선으로서, 도체(37,38,39)는 "SW4-도체(37)-접속점10-도체(38)-접속점11-도체(39)-SW5"의 결선상태를 나타내고, 중성선(34,35,36)은 "SW4-중성선(34)-접지단자(24)-중성선(35)-접지단자(25)-중성선(36)-SW5"의 결선상태를 나타낸다.

그리고, 4개의 변류기(20,21,22,23)는 중성선(34,35,36)에 체결된 상태이며, 전류의 방향(26,27,28,29)은 중성선전류의 방향을 나타낸다.

그러므로, 변류기(20,21,22,23) 2차측의 전류방향(30,31,32,33)은 각각의 1차측 중성선전류 방향과 반대방향이 된다.

이를 테면, 접속점 10을 예시적으로 설명하면, 평상시 중성선전류(26,27)는 충전전류가 접지단자(24)측으로 흐르지만 접지단자(24)의 양측에서 유입되는 중성선전류(26,27)값의 크기가 비슷하고, 두 개의 변류기(20,21) 결선이 직렬로 결선하되 그 극성을 서로 벡터적 반대방향이 되도록 결선함으로 동작코일(X10)을 작동시킬 수 없게 한다.

그러나, 접속점 11 측으로 연결되는 전력케이블(38) 지락사고시에는, 도체(38)의 전류가 중성선(35)을 통하여 접지단자(24,25)측으로 흐르므로 중성선전류(27,28)가 대단히 크게 된다.

따라서, 고장측 변류기(21)가 검출하는 전류값이 아주 크게 되고, 고장측 변류기(21) 2차측 전류도 크게 되어 두 개의 변류기(20,21) 2차측 전류값(30,31)의 벡터적 합성값이 크게 나타남으로서, 동작코일(X10)을 작동시킬 수 있게 된다.

아울러, 상기 접속점 10의 예에서 처럼 접속점 10과 접속점 11 사이의 전력케이블(38) 지락사고시에는, 접속점 10 측의 동작코일(X10)과 접속점 11 측의 동작코일(X11)이 동시에 작동하게 된다.

따라서, 지락고장의 위치는 접속점 10과 접속점 11 사이의 전력케이블(38)이 되는 것이다.

결국, 접속점 10 측의 동작코일(X10)만 동작한 경우에는 4번 패드스위치(SW4)와 접속점 10 사이의 전력케이블(37)에서 지락고장이 발생한 것이고, 접속점 11 측의 동작코일(X11)만 동작한 경우에는 접속점 11과 5번 패드스위치(SW5) 사이의 전력케이블(39)에서 지락고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이와 같은 방식을 적용하게 되면 지중배전선로의 고장구간을 신속하고 정확하게 검출할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따라 접속재와 전력케이블간이 구조적으로 안정하게 접속되기 때문에 안전하고 신속한 검출작용이 가능하게 된다.

10: 전원측 전력케이블 11,13: 중성선
14: 부하측 전력케이블

Claims (1)

1. 지중배전선로 패드 스위치 사이에 설치된 복수개의 접속점 중 각 접속점별 구간에 대한 고장을 검출하는 지중배전선로 고장구간검출장치에 있어서;
   상기 지중배전선로의 패드스위치를 구성하는 상기 접속점 양측의 전력케이블인 전원측 전력케이블(10)의 도체(C1)와, 부하측 전력케이블(14)의 도체(C2)를 연결하는 접속재(12)와; 상기 양측 전력케이블의 중성선(11,13)이 서로 접속되어 접지되는 접지단자(18)와; 상기 중성선(11, 13)이 서로 접속되기 이전 지점 중성선(11, 13) 상에 각각 설치되는 전류센서인 변류기(15,16)와; 상기 변류기(15,16)를 직렬로 연결하되 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 결선하여 상태가 정상인 경우는 두 개 전류의 벡터적 합이 영(Zero)이 되도록 형성되는 2차측 폐회로에 설치되는 동작코일을 포함하여 서로 접속된 상기 양측 전력케이블 중에서 적어도 어느 일방의 전력케이블에 지락고장이 발생한 경우, 지락고장이 발생한 전력케이블 측 변류기에서의 검출기 동작코일을 작동시켜 지락고장이 발생한 전력케이블 구간을 검출하도록 구성하되;
   상기 접속재(12)는 부도체로 된 하우징(100)을 포함하며, 상기 하우징(100)은 상면이 개방된 박스 형상이고, 내부가 비어 있는 구조이며, 상기 하우징(100)의 개방된 상면은 개폐가능한 커버(110)로 밀폐되고, 상기 하우징(100)의 양측면에는 전원측 전력케이블(10)의 절연체(I1) 및 도체(C1)가 삽입되는 제1통공(102)이 형성되며, 상기 제1통공(102)과 대향되는 하우징(100)의 측면에는 제2통공(104)이 형성되어 제2통공(104)을 통해 부하측 전력케이블(14)의 절연체(I2) 및 도체(C2)가 삽입되게 구성되고, 상기 하우징(100)의 양측면에는 케이블고정구(200)가 부착되며, 상기 하우징(100)의 양측면에는 4개의 고정구멍(106)이 형성되고, 상기 고정구멍(106)에는 케이블고정구(200)를 구성하는 고정구몸체(210)의 일측면에서 돌출된 고정로드(RD)의 선단이 끼워지며, 끼워진 선단은 와셔(W)의 개재하에 볼트(B)가 체결되어 고정로드(RD)가 빠지지 않도록 결속되고;
   상기 케이블고정구(200)는 상부가 개방된 사각박스 형상의 고정구몸체(210)를 포함하며, 상기 고정구몸체(210)의 개방된 상부는 고정구커버(220)에 의해 밀폐되고, 상기 고정구몸체(210)의 양측판면 중앙에는 관통된 케이블삽입공(230)이 형성되며, 상기 케이블삽입공(230)을 중심으로 둘레방향에 다수의 고정로드(RD)가 구비되고, 상기 고정구몸체(210)의 단변 양측에는 고정구몸체(210)의 길이방향으로 관통하여 볼스크류(240)가 끼워지며, 상기 볼스크류(240)의 양단부는 베어링(242)에 의해 상기 고정구몸체(210)에 대해 자회전 가능하게 구성되고, 상기 볼스크류(240)는 길이 중심을 기준으로 각각 양단을 향해 형성된 나사산이 서로 반대방향으로 이루도록 구성되며, 볼스크류(240)에는 한 쌍의 이동블럭(250)이 나사 체결되어 상기 볼스크류(240)가 회전되면 그 회전방향에 따라 한 쌍의 상기 이동블럭(250)은 서로 가까워지거나 혹은 서로 멀어지게 구성되고, 상기 이동블럭(250)은 상기 고정구몸체(210) 내에서 슬라이딩되게 내장되며, 상기 이동블럭(250)의 서로 마주하는 면중 상기 케이블삽입공(230)과 대응되는 위치에는 상기 케이블삽입공(230)에 삽입되는 전력케이블의 직경 보다 작은 직경을 갖는 반원형 요홈(252)이 요입 형성되고, 상기 고정구몸체(210)의 일측 단변을 관통하여 노출된 볼스크류(240)의 일단에는 핸들축(260)이 끼워진 상태에서 키(262) 고정되고, 상기 핸들축(260)에는 핸들(264)이 일체로 구비되며;
   상기 하우징(100)의 내부에는 부도체로 된 지지대(120)가 고정되고, 상기 지지대(120)의 상면에는 'ㅗ' 형상의 접속도체(130)가 고정되는데, 상기 접속도체(130)의 상부로 돌출된 부분에는 측방향으로 장공형태의 유동구멍(132)이 천공 형성되며, 상기 유동구멍(132)에는 돔 형상의 판스프링(142)이 삽입 고정되고, 상기 판스프링(142)의 정점에는 고정도체(140)가 접지되며, 상기 고정도체(140)의 상면 양측에는 상기 커버(110) 상에 체결된 고정볼트(150)의 하단에 접지되게 하여 상기 고정도체(140)를 상기 지지대(120)가 위치한 하방향으로 밀 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 지중배전선로의 고장구간 검출장치.
   

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