KR101713024B1 - 고감도 흡습형 접지극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전주 하단으로부터 이격되게 매설되는 접지극으로 대지의 전해물을 흡수한 펠트층이 전도성을 향상시키고, 금속재질의 판이 구비되어 내구성이 뛰어나며 얇고, 가벼워 간단하게 매설작업을 할 수 있는 접지극에 관한 것이다.

Description

고감도 흡습형 접지극{HIGH SENSITIVE MOISTURE ABSORPTION EARTH ELECTRODE}

본 발명은 가공 배전선로로부터 유입되는 이상 전류를 대지로 안전하게 방전하도록 유도시키는 접지극에 관한 것으로, 금속층과 전도성을 갖는 펠트층, 메쉬층 및 침상극을 포함한 접지극을 원반형으로 얇게 구성하여 전주의 하부에 용이하게 매설할 수 있도록 한 것이다.

변전소에서 변압기를 거쳐서 각 가정이나 공장과 같은 수요자에게 공급되는 전기는 송전선과 배전선을 통해 전송되며, 특히 전력수요지에는 지중선로와 함께 가공 배전선로를 이용하게 된다.

그러나 간혹 송전선으로부터 전기의 축적 또는 자연 현상에 의해 발생하는 이상 전류(서지, 낙뢰, 지락)가 전주를 통해 전달되어 인명과 가축이 감전 등의 피해를 입고 있다. 또한 기술이 비약적으로 발전함에 따라 전기, 전자, 통신 등의 기기들이 소형화, 고밀도화가 되면서 전자파의 간섭, 작동정지 등으로 산업전반에 걸쳐 막대한 피해가 발생하고 있다.

접지 시스템의 불량으로 인한 주변에 크고 작은 문제가 발생하고 있으며, 이를 방지하고자 전주에 도체를 연결하여 이상 전류를 대지로 방전하도록 유도시키는 접지공사를 실시하게 된다.

접지 공사의 사용 분야, 목적, 접속형태, 위치, 시공방법 등에 의해 접지 능력이 달라지지만, 접지저항의 영향을 미치는 가장 큰 요소 중 하나로 토양이 있다. 그러나 토양이 나타내는 저항인 대지저항은 항상 일정하지 않고 기후, 온도, 습도와 주위 환경의 조건에 따라 수시로 변하며, 완전 건조 상태에서 대부분의 토양은 절연체지만, 사막을 제외하고는 완전 건조의 토양은 없기 때문에 도체와 비슷하다고 볼 수 있다. 따라서 저항률에 영향을 주는 요인으로 흙의 종류 및 조밀도, 수분의 양, 온도, 수분에 함유된 기타 물질의 종류와 농도에 따라 달라진다.

이와 같이 접지 성능을 향상시키기 위한 종래기술로서, 대지를 향해 방전 효과가 뛰어난 접지극을 이용한 접지 장치가 제안되어 있다.

예를 들어, 등록특허공보 제10-1097717호(등록일자:2011. 12. 16.)은 원형 콘크리트 판에 방전봉을 포함하여 도전성을 향상시켜 대지로 이상전압을 방전시키는 접지 장치를 제안하고 있다.

그런데, 상기 콘크리트 접지극은 기계적인 강도를 유지하기 위하여 일정한 두께(약 30mm)를 유지해야 하므로 전주의 하부에 매설하기 위해서는 더 깊게 굴착해야 하고, 무거워서 취급이 불편하며, 콘크리트 전주의 과중한 자중에 의해 잘 깨지는 문제가 있어 재공사를 하는 시공지연의 문제와 작업시 작업자의 안전에 지장을 주는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1097717호(등록일자:2011.12.16.)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로 접지 시공시 작업의 편의성을 제공하고, 보다 양호한 접지성능을 구현하여 이상전압의 유입으로부터 안전을 확보할 수 있는 접지극을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접지판은, 전도성의 금속 재질로 이루어진 면상의 금속층과; 상기 금속층의 하단에 위치하며 전도성을 향상시키는 펠트층; 및 상기 펠트층을 보호하고 대지에 접하는 메쉬층을; 적층한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 금속층에는 다수의 흡습홈이 더 구비되어 있으며, 일측이 침상으로 이루어진 침상극을 더 포함하며, 상기 침상극은 금속층, 펠트층, 메쉬층을 관통하여 고정시키는 역할을 겸한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 금속층, 펠트층 및 메쉬층을 에둘러 고정하는 테두리부재를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 접지극은 원반형인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 금속층에는 대지층에 포함된 수분을 흡습하기 위한 다수의 흡습홈이 더 구비된다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 접지극에는 단자연결대가 더 구비된다.

본 발명의 접지극은 얇고 가볍게 구성하여 전주시공시 추가적인 굴착 없이 효율적이고 안전하게 접지공사를 할 수 있고, 접지극이 전주 자중에 의한 파손 등이 없어 작업 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르는 접지극은 전도성이 높은 재질의 금속층과 펠트층을 적층하여 대지와 접하는 표면적을 극대화 하고, 흡습홈을 포함하여 대지 중의 전해물이 풍부한 수분을 접지극 내부로 유도하여 접지저항을 크게 낮추는 효과가 있다.

본 발명은 침상 전극을 포함하여 이상전압을 대지로 보다 쉽게 분산시켜 방전할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 접지극을 전주에 설치한 상태를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 접지극의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 접지극의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 접지극의 분해 사시도.

도 1을 참고하면, 전주(10)를 매설하기 위한 깊이의 땅을 굴착하고 굴착한 지면에 우선 리드선(31)을 접지판(20)과 연결하는 작업을 완료하고 접지판(20)의 침상전극(40)이 지면을 향하게 위치시킨다.

이어서, 리드선(31)을 인출시킨 후 토사로 적당량 매립한 다음 매립한 접지판(20)의 바로 위로 전주(10)를 위치시킨 후, 나머지 토사로 전주(10)를 매립한다.

매립 작업이 완료된 전주(10)를 보고 설명하자면, 땅에 매설된 전주(10)의 하단으로부터 이격되게 접지판(20)이 매설되어 있고 상기 접지판(20)과 전주(10)는 리드선(31)으로 연결되어 있어 배전선로에서 발생한 이상 전류를 접지판(20)으로 전달하여 신속하게 대지로 방출할 수 있다.

일반적으로 전주 설치 작업과 함께하는 접지 공사는 보통 전주를 먼저 설치하고 그 이후에 따로 전주에 연결한 접지판이나 접지봉을 전주 주변에 매설하거나 해머와 같은 장비로 타격을 가해 지중에 박았다. 또는 각기 다른 역할을 하는 두 개 이상의 접지판을 서로 다른 장소에 매설하는 등의 이중 작업을 했다.

하지만 본 발명은 전주(10) 설치에 있어서 굴착할 때 평소보다 조금만 더 깊이 굴착하여 접지판(20)을 위치시키고 그 위에 전주(10)가 설치되면 작업이 완료되기 때문에 이전 보다 작업 시간, 인력 및 비용을 줄일 수 있다.

도 2를 참고하면, 다수의 흡습홈(25)을 포함하는 금속층(21)의 외주면을 금속 테두리 부재(24)가 애워싸고 있으며, 위 금속 테두리 부재(24)의 내주면은 균등 간격으로 홈을 형성하여 쉽게 금속층(21)을 감쌀 수 있다.

상기 금속층(21)은 내식성의 향상을 위해 표면에 탄소피막이나 전도도가 우수한 소재인 도금, 도장, 코팅 등을 이용해 표면처리 하여 오랜 시간동안 지중에 매설되어있어도 부식이나 깨지는 등의 우려를 방지할 수 있다.

금속층(21)에 포함된 다수의 흡습홈(25)은 지중에 매설될 경우 매설된 토양의 철, 마그네슘, 규산염과 같은 전해질을 포함한 수분을 통과시켜, 접지판(20)의 전도성을 향상시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 상기 접지판(20)은 서로 다른 재질의 같은 형상을 이루는 3개의 층으로 구성되어 있는데, 이를 고정하는 고정부재인 침상전극(40)을 삽입하기 위한 역할도 함께 수행하게 된다.

흡습홈(25)의 크기에 있어서, 서로 다른 크기를 하여도 무방하나 적어도 일정 거리를 갖는 4개의 모서리부 흡습홈(25)과 중심부의 흡습홈(25)에는 침상전극(40)이 설치되어야 하므로 침상전극(40)이 관통할 수 있을 정도의 직경을 포함하면 좋을 것이다.

한편, 금속층(21)의 일단면에 단자 연결대(30)가 용접을 통해 결합이 되어 있으며, 또 다른 결합 방법으로는 이 단자 연결대(30)에 침상전극(40)이 통과할 수 있는 크기의 결합홈을 포함시켜 흡습홈(25)과 단자 연결대(30)의 결합홈을 일치하도록 위치하여 침상전극(40)을 이용하여 고정 설치할 수 있다.

단자 연결대(30)에 리드선(31)이 볼트와 너트로 체결되어 있으며, 전주(10)에 연결된 리드선(31)은 송전선로로부터 발생하는 이상 전류를 전달받아 접지판(20)으로 보내 대지를 향하도록 위치한 접지판(20)의 침상전극(40)이 대지를 향해 이상 전류를 신속하게 흘러 보내게 된다.

상기 단자 연결대(30)는 반드시 금속층(21)에 포함되지 않더라도, 펠트층(22)이나 메쉬층(23)에서 제 역할을 충분히 수행할 수 있는 곳이면 설치 가능할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 상층부부터 금속층(21), 대지의 수분을 흡수하는 펠트층(22), 상기 펠트층(22)을 보호하며 대지에 직접 면하는 메쉬층(23)으로 3개의 층을 이루고 있는 접지판(20)의 일단면을 보여주고 있다.

펠트층(22)은 우수한 전기전도도와 높은 내부식성의 재질적 특성을 갖는 것이 좋으며, 예를 들어, 단열재나 연료전지의 전극으로 많이 사용되고 있는 PAN계, Pitch계, Rayon계 등이 있으며, 탄화처리 방식에 따라 카본펠트(Carbon Felt), 흑연펠트(Graphite Felt)등이 있다. 이 외에도 본 발명에서는 대지와의 접촉에 의한 뛰어난 접지 능력을 갖는 펠트 종류라면 특정한 것에 한정되지 않는다.

메쉬층(23)은 전기전도도가 우수한 구리를 사용하며, 또한 구리에 비해 전기전도도가 떨어지지만 지중에 매설되어 내구성이 뛰어난 스테인레스 또는 철과 같은 다양한 재질의 금속을 사용할 수 있을 것이다.

금속층(21), 펠트층(22), 메쉬층(23)의 순서로 적층하여, 금속 테두리 부재(24)로 세 개의 층(21,22,23)을 애둘러 고정시킨다. 일부의 흡습홈(25)에는 한쪽 끝이 예리한 침상전극(40)을 이용하여 추가로 고정하게 되는데, 침상전극(40)의 머리(41)부분이 금속판(21)에 접하도록 하고, 꼬리(42)부분이 금속층(21)의 흡습홈(25)을 관통시켜 설치한다.

메쉬층(23)에 접하는 설치된 침상전극(40)의 꼬리(42)부분으로부터 플레이트(50)를 추가로 삽입한 후, 침상전극(40)에 포함된 플레이트 지지부(43)가 플레이트(50)를 지지하도록 아스팔트 계열 또는 합성수지계 등의 코킹재를 이용하여 부착하여 고정하게 된다.

상기 침상전극(40)은 오랜 시간 땅속에 매립되어 있어도 부식의 우려가 없고, 도전율도 높은 구리나 동으로 제작된 침상전극(40)을 사용하거나, 비금속재료로 내구성이 뛰어나고 수분흡수와 보습능력이 뛰어나 대지로 신속하게 전류를 퍼트리는 탄소로 제작된 침상전극(40)을 사용할 수 있을 것이다. 본 발명에 있어서, 이상 전류를 대지로 쉽게 방전할 수 있는 재료의 침상전극(40)이라면 특정한 것에 한정짓지 않고 어느 것이어도 좋을 것이다.

도 4는 본 발명인 접지판의 분해사시도이다.

도 4를 참고하면, 맨 상판에 금속층(21)이 위치하고, 중간층에는 펠트층(22), 맨 아래층에는 메쉬층(23)이 각각 위치하며 세 개의 층(21,22,23)이 차례대로 적층되어 하나의 형태로 포개어진다.

포개어진 세 개의 층(21,22,23)은 테두리 부재(24)의 홈에 억지 끼워맞춤 방식으로 고정되고, 서로 다른 일정한 거리에 위치하는 흡습홈(25)에 침상전극(40)이 금속층(21), 펠트층(22), 메쉬층(23)의 순서대로 관통한다. 메쉬층(23)에서 돌출된 침상전극(40)의 꼬리(42)부분에 플레이트(50)를 이용하여 3개의 층(21,22,23)을 좀 더 단단히 고정할 수 있다.

10 : 전주 20 : 접지판
21 : 금속층 22 : 펠트층
23 : 메쉬층 24 : 테두리 부재
25 : 흡습홈 30 : 단자 연결대
31 : 리드선 40 : 침상전극
41 : 머리 42 : 꼬리
43 : 플레이트 지지부 50 : 플레이트

Claims (6)

1. 전도성의 금속 재질로 이루어진 면상으로 다수의 흡습홈이 구비되어 있는 금속층;
   상기 금속층의 하단에 위치하며 전도성을 향상시키는 펠트층;
   상기 펠트층을 보호하고 대지에 접하는 메쉬층;
   일측이 침상으로 이루어져 상기 금속층, 펠트층, 메쉬층을 관통하여 고정시키는 플레이트를 지지하기 위해 상기 침상 상단 일부에 돌출부가 마련된 침상극을; 포함하는 접지극.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 금속층, 펠트층 및 메쉬층을 에둘러 고정하는 테두리부재를 더 포함하는 접지극.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 접지극은 원반형인 것을 특징으로 하는 접지극.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 금속층에는 대지층에 포함된 수분을 흡습하기 위한 다수의 흡습홈이 더 구비된 접지극.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 접지극에는 단자연결대가 더 구비된 접지극.

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