KR101713311B1 - 구간 배전선로 차단 장치 - Google Patents

Abstract

구간 배전선로 차단 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 구간 배전선로 차단 장치는 배전선로에 포함된 배전선의 전기적인 연결이 차단되는 작동이 압축가스에 의해 이루어지도록 함으로써 작동 신뢰성이 높고, 수분이나 이물질의 침투가 방지되고 부식 등이 발생될 가능성이 낮으므로 옥외 환경에 대한 내구성이 높으며, 배전선로에 급격한 장력변화에 의해 충격이 가해질 경우 이 충격이 완화되도록 함으로써 배전선로가 손상되는 것이 최소화 될 수 있다.

Description

구간 배전선로 차단 장치{CIRCUIT BREAKER FOR SECTION OF DISTRIBUTION LINE}

본 발명은 배전기술 분야 중 구간 배전선로 차단 장치에 관한 것으로, 변전소와 수용가를 연결하는 배전선로에 포함된 배전선에 설치되어 이상이 발생될 경우 전기적 연결상태를 차단할 수 있고, 배전선에 가해지는 장력의 변화에 따른 충격을 완화할 수 있는 구간 배전선로 차단 장치에 관한 것이다.

배전선로는 변전소에서 직접 수용가에 전력을 분배하는 선로를 말한다. 일반적으로 하나의 변전소에서 다수의 수용가에 전력을 분배하여 공급하므로, 배전선로는 다수의 배전선으로 이루어진다.

이러한 배전선에는 기온 변화에 따른 팽창 및 수축에 따라 변동되는 장력이 항시 가해지고 있고, 강한 바람이나 타 물체와의 충돌 등에 의해 급격한 장력의 변동에 의한 충격이 가해지기도 한다. 이러한 충격이 강하게 작용되면 배전선이 단선되는 사고가 발생될 수 있다.

또는 조류 등이 만든 둥지의 재료가 전기적 양도체일 경우 배전선에 접촉되거나 인근의 건축물 공사장으로 운반되던 철근이 배전선에 접촉되어 단락이 발생될 수도 있다. 이럴 경우 배전선을 따라 흐르던 전력에 의해 감전사고 또는 화재가 발생되거나 배전선이 단선될 수도 있다.

위와 같은 각종 사고가 발생될 경우, 배전선로에 포함된 다수의 배전선 중 어느 것에 문제가 발생되었고 그 위치는 어디인지를 신속하게 파악하여 복구작업을 행해야 한다.

종래에는 배전선로에 고장이 발생된 경우, 현장의 작업자와 변전소 관리자가 통신 수단을 이용하여 정보를 서로 교환하며 변전소에 설치된 다수의 차단 장치를 일일이 동작시키는 방법으로 고장지점을 찾는 방법이 일반적이었다.

그런데 이러한 방법에는 많은 시간과 인력이 소요되므로 복구작업이 지연됨에 따라 수용가의 정전시간 또한 길어지는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하고자 근래에는 부하단의 전압과 전류를 검출하여 고장 전류 연산에 의한 고장지점(FI; fault indicator)을 실시간으로 판단하여 상위 시스템(System)으로 전송한 후 송전 자동화 알고리즘에 의한 수행 명령이 단말장치에 전달되도록 하고, 단말장치는 자체 통신 및 고장 판단 알고리즘으로 고장구간을 분리 또는복귀하는 역할을 수행하는 고장구간 자동개폐장치가 설치되어 사용되고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-0956712호(이하, 선행문헌 1이라고 함)를 그 예로 들 수 있다.

선행문헌 1에 따른 자동개폐장치에는 모터에 연결된 회전축 수단과, 회전축 수단에 설치된 작동접속부재 등이 포함되고, 모터의 작동에 따라 작동접속부재에 의해 전력의 차단 및 연결이 조절되도록 구성된다.

그런데 이러한 구성은 미사용 기간이 증가될수록 작동의 신뢰성이 낮아져서 사고가 발생 시 정상적으로 작동되지 않을 가능성이 증가되고, 옥외에 설치되는 조건에서 수분의 침투 등에 의해 손상될 가능성이 높으며, 배전선에 급격한 장력변화에 따른 충격이 가해질 경우 파손될 가능성이 높다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0956712호(발명의 명칭: 송전/배전선로의 고장구간 자동개폐장치, 등록일: 2010년 4월 29일)

상기와 같은 단점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 작동의 신뢰성 및 옥외 환경에 대한 내구성이 높아지도록 하고자 한다.

그리고 본 발명의 실시예는 배전선로에 급격한 장력변화에 따른 충격에 의해 배전선로가 손상되는 것을 최소화 할 수 있도록 하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 변전소 및 수용가 사이를 연결하여 전력을 분배하는 배전선로에 설치된 배전선로 차단 장치로서, 배전선로에 포함된 배전선의 전기적 연결을 차단하는 차단부와, 배전선에 작용되는 장력변화에 따른 충격을 완화하는 완충부와, 차단부의 작동여부를 조절하는 제어부를 포함하는 구간 배전선로 차단 장치가 제공될 수 있다.

여기서 완충부는, 배전선의 단부에 각각의 일단부가 전기적으로 절연되도록 연결된 와이어의 타단부에 각각 연결된 한 쌍의 완충수단과, 한 쌍의 완충수단을 커버하고 양측에 와이어가 통과하는 통공이 각각 형성되며 하측이 개방된 용기 형상을 갖는 덮개와, 타측에는 통공의 가장자리부분에 결합되는 플랜지부가 형성되고 일측으로 갈수록 내경이 감소되는 원뿔대 형상을 가지며 와이어에 의해 관통된 형상을 갖는 콘부 및 콘부의 일단부에 타측이 연결되고 와이어의 외주면에 감긴 형상을 가지며 일측으로 갈수록 직경이 감소되는 소선으로 이루어진 지지스프링으로 이루어진 지지콘을 갖는 한 쌍의 지지수단을 포함한다.

이때, 완충수단은 일측에 와이어가 통과하는 출입공이 형성되고 원통 형상을 갖는 실린더와, 실린더 내에 일측 및 타측 방향으로 이동 가능하게 설치되고 중간 부분에 와이어의 타단부가 결합되며 일측 및 타측 방향으로 공기가 통과되는 통기공이 형성되고 일측에서 타측 방향으로만 공기가 통과되도록 하는 볼밸브가 설치된 피스톤과, 실린더 내에 설치되어 피스톤을 타측방향으로 탄성 지지하는 완충스프링을 포함한다.

한편, 차단부는 덮개의 개방된 하측을 커버하며 덮개에 결합되며 양측에 삽입공이 형성된 직육면체 용기 형상의 하우징과, 일단부는 배전선에 각각 전기적으로 연결되고 타측은 삽입공을 통하여 하우징의 내부로 삽입된 한 쌍의 점프선과, 한 쌍의 점프선의 타단부에 각각 전기적으로 연결되고 인장력이 가해지면 분리되도록 서로 연결되며 전기적 양도체로 이루어진 한 쌍의 커넥터와, 커넥터에 각각 고정 결합되고 판 형상을 갖는 한 쌍의 지지링과, 중공부가 형성된 파이프 형상을 갖는 튜브이고 중공부에 한 쌍의 커넥터가 연결된 부분이 배치되며 한 쌍의 지지링에 양단부가 결합되고 그 내부로 기체가 유입되면 길이가 신장되는 관형벨로우즈와, 압축된 불활성기체가 저장된 가스봄베와, 가스봄베 및 관형벨로우즈를 연결하는 급기관과, 급기관에 설치되어 급기관을 개폐하는 전자밸브를 포함한다.

그리고, 제어부는 전자밸브의 개폐를 조절하는 제어회로와, 제어회로에 전력을 공급하는 배터리와, 커버의 상측면에 설치되어 배터리를 충전하는 태양전지패널을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 배전선로에 포함된 배전선의 전기적인 연결이 차단되는 작동이 압축가스에 의해 이루어지도록 함으로써 장기간 미사용에 의한 작동 신뢰성의 감소가 방지될 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면 밀폐링에 의해 장치 내부로 수분이나 이물질이 유입되는 것이 방지되므로 옥외 환경에 대한 내구성이 향상될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 배전선로에 급격한 장력변화에 의해 충격이 가해질 경우 이 충격이 완화되도록 함으로써 배전선로가 손상되는 것이 최소화 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 배전선로 차단 장치가 적용된 배전선로를 예시한 도면
도 2는 도 1에 도시된 구간 배전선로 차단 장치의 사시도
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 구간 배전선로 차단 장치의 분해사시도
도 6 내지 도 7은 도 2에 도시된 완충수단의 구조 및 작동을 설명하기 위한 단면도ㅊ
도 8 및 도 9는 도 2에 도시된 차단부의 구조 및 작동을 설명하기 위한 단면도
도 10은 도 1에 도시된 구간 배전선로 차단 장치의 제어부를 나타낸 계통도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 배전선로 차단 장치(1)가 적용된 배전선로를 예시한 도면이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 배전선로 차단 장치(1)가 배전선(81, 82)에 설치되어 있다.

배전선로는 변전소(91)에서 직접 수용가(92)에 전력을 분배하는 선로이다. 일반적으로 하나의 변전소(91)에서 다수의 수용가(92)로 전력을 분배하므로 배전선로에는 다수의 배전선이 포함되며, 도시된 배전선(81, 82)은 그 일부를 대표적으로 예시한 것이다.

배전선(81, 82)은 도시된 바와 같이 지면(60)에 설치된 복수의 전주(70)에 설치될 수도 있고, 도시된 바와 달리 배전선로가 지중화 된 경우에는 지면(60) 아래의 지중에 설치될 수도 있다. 참고로, 본 실시예(1)는 도시된 바와 같이 전주(70)에 구비된 암(71)에 설치될 수 있다.

일반적으로 변전소(91)와 수용가(92)는 이격되어 있으므로, 이격된 거리가 멀수록 그 사이를 연결하는 배전선(81, 82)의 길이 또한 증가된다. 배전선(81, 82)을 지지하는 전주(70)의 수는 배전선(81, 82)의 길이에 따라 가감될 수 있다.

도시된 바와 같이 전주(70)가 세 개라고 가정하면, 배전선(81, 82)은 전주(70)를 경계로 하여 두 개의 구간(S1, S2)으로 나뉠 수 있다.

본 실시예(1)는 배전선(81, 82)에 이상이 발생될 경우 이를 감지하여 배전선(81, 82)의 전기적 연결을 차단할 수 있으며, 작업자에게 배선전로 중 이상이 발생된 배전선(81, 82)이 어느 것인지에 대한 정보 및 복수의 구간(S1, S2) 중 고장이 발생된 위치 정보가 포함된 신호를 전달할 수 있다.

이와 같은 본 실시예(1)의 구성 및 작동에 대해 도 2 및 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에는 도 1에 도시된 본 실시예(1)의 사시도가 도시되어 있고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 본 실시예(1)의 분해사시도가 도시되어 있다.

우선 도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예(1)에는 완충부(10), 차단부(30) 및 제어부(도 8의 50 참조)가 포함된다.

완충부(10)는 상기 배전선(81, 82)에 작용되는 장력변화에 따른 충격을 완화하고, 차단부(30)는 배전선(81, 82)에 이상 발생 시 배전선(81, 82)의 전기적 연결을 차단하며, 제어부(50)는 차단부(30) 작동여부를 조절하고 변전소(도 1의 91)의 관리자 또는 현장의 작업자에게 신호를 전송한다.

한편, 전주(도 1의 70)에 구비된 암(71)에는 본 실시예(1)가 고정 설치되어 있고, 그 양측으로는 한 쌍의 와이어(141, 142)의 일부가 각각 돌출되어 있다.

와이어(141, 142)의 단부에는 배전선(81, 82)의 단부가 각각 연결된다. 와이어(141, 142) 및 배전선(81, 82) 사이에는 애자(143, 144)가 각각 설치되어, 와이어(141, 142) 및 배전선(81, 82)은 전기적으로 절연된다.

배전선(81, 82)에는 접속구(145, 146)가 각각 설치되며, 접속구(145, 146)에는 점프선(321, 322)의 단부가 각각 전기적으로 연결되도록 결합된다.

여기서 점프선(321, 322)은 전기적으로 절연된 배전선(81, 82) 사이에 전류가 흐를 수 있도록 전기적으로 연결한다. 점프선(321, 322)으로는 배전선(81, 82)과 같은 피복전선이 사용될 수 있다.

완충부(10)에는 덮개(11), 한 쌍의 지지수단(13, 하나는 도시되지 않음) 및 한 쌍의 완충수단(15, 15a)이 포함된다.

덮개(11)에는 전주(도 1의 70)의 암(71)에 고정 결합되는 고정부(111)가 형성된다. 고정부(111)에는 체결공(112)이 형성되며, 체결공(112)에는 체결부재(72)가 체결되어 덮개(11)가 암(71)에 고정 결합되도록 할 수 있다.

덮개(11)는 하측이 개방된 용기 형상을 갖도록 형성되고, 그 양측에는 통공(113, 하나는 도시되지 않음)이 형성되며, 통공(133) 주변에는 체결공(114)이 형성된다.

완충수단(15, 15a)은 덮개(11)에 의해 커버되는 형상으로 덮개(11) 내부에 고정 지지되도록 설치된다. 와이어(141, 142)는 덮개(11)의 양측에 형성된 통공(113, 하나는 도시되지 않음)을 통과하여 완충수단(15, 15a)에 연결되는데, 이에 대해서는 아래에서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

덮개(11)의 개방된 하측에는 아래에서 설명할 차단부(30)에 포함된 하우징(31)이 결합된다. 이때 하우징(31)은 직육면체 용기 형상을 갖도록 이루어지며, 하우징(31)의 상면이 덮개(11)의 개방된 하측을 커버하는 형상으로 덮개(11)에 결합된다.

덮개(11) 및 하우징(31)은 강도(strength) 및 강성도(stiffness) 등이 높은 소재로 제조되는데, 내부식성 피막이 형성된 강철이나 스테인리스 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있고, 내후성이 높은 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수도 있다.

이는 덮개(11) 및 하우징(31)이 옥외에 장기간 설치된 상태로 사용되므로, 일광, 온도변화 및 수분 등에 대한 높은 내구성이 가져야 하기 때문이다.

한 쌍의 지지수단(13, 하나는 도시되지 않음) 중 일측에 배치된 지지수단(13)에는 플랜지부(132), 콘부(134) 및 지지스프링(135)이 포함된다.

콘부(134)는 타측에서 일측으로 갈수록 내경이 감소되는 원뿔대의 형상을 가지며, 콘부(134)의 일측에는 플랜지부(132)가 형성된다. 그리고 콘부(134)는 와이어(141)에 의해 관통된 형상을 갖도록 배치된다.

플랜지부(132)는 콘부(134)의 타측 가장자리부분의 직경이 확장된 형상을 가지며, 플랜지부(132)에는 복수의 체결공(133)이 형성된다.

플랜지부(132)에 형성된 체결공(133)은 덮개(11)의 체결공(114)에 상응하는 위치 및 수가 형성되며, 체결부재(136)가 체결공(133)을 관통한 후 체결공(114)에 체결되어 콘부(134)의 타측이 덮개(11)에 체결되도록 할 수 있다.

지지스프링(135)의 타측은 콘부(134)의 일단부에 연결된다. 지지스프링(135)은 와이어(141)의 외주면에 감긴 형상을 갖는다. 따라서 지지스프링(135)은 와이어(141)가 길이방향을 제외한 방향으로 거동할 때 와이어(141)가 급격이 절곡되는 것을 방지한다.

특히, 지지스프링(135)을 이루는 소선(素線)은 타측에서 일측으로 갈수록 그 직경이 감소된다. 따라서 지지스프링(135)의 외경은 타측에서 일측으로 갈수록 점차 감소되는 형상을 갖는다.

이는 상술한 바와 같은 와이어(141)의 거동에 따라 와이어(141)가 지지스프링(135)에 의해 지지될 때에, 지지스프링(135)에 의한 지지력이 일단부로 갈수록 점차 작아지도록 하기 위한 것이다.

이러한 지지스프링(135)의 특성에 의해 와이어(141)의 지지스프링(135)에 지지되는 부분과 그렇지 않은 부분의 경계 부분이 급격하게 절곡되어 응력이 집중되는 것이 방지되므로, 와이어(141)의 수명이 연장될 수 있다.

한 쌍의 지지수단(131, 하나는 도시되지 않음) 중 도시되지 않은 것은 한 쌍의 와이어(141) 중 타측에 배치된 것(142)를 지지할 뿐 상술한 지지수단(131)과 구조가 동일하므로, 이에 대한 설명은 지지수단(131)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

도 5 내지 도 7에는 도 2에 도시된 한 쌍의 완충수단(15, 15a) 중 하나(15)의 구조 및 작동을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.

우선 도 5를 참조하면, 완충수단(15)에는 상술한 와이어(141, 142), 상술한 애자(143, 144), 상술한 접속구(145, 146), 실린더(151), 완충스프링(154) 및 피스톤(161)이 포함된다.

실린더(151)는 일측에 와이어(141)가 통과하는 출입공(152)이 형성된 원통 형상을 갖는다. 따라서 실린더(151) 내부에는 작동공간(153)이 형성된다.

실린더(151) 내의 작동공간(153)에는 피스톤(161)이 일측 및 타측 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

피스톤(161)에는 볼밸브(163), 고정구(168) 및 밀폐부재(169)가 포함되고, 볼밸브(163)에는 볼(165) 및 지지망(166)이 포함된다.

피스톤(161)은 외주연이 원형인 디스크 형상을 갖는다. 밀폐부재(169)는 피스톤(161)의 외주연에 배치되어 피스톤(161)이 일측 또는 타측으로 이동될 때 실린더(151)의 내주면 및 피스톤(161)의 외주면 사이가 밀폐되도록 한다.

고정구(168)는 출입공(152)을 통과하여 내부공간(153) 내에 배치된 와이어(141)의 타단부가 피스톤(161)의 중간부분에 고정 결합되도록 한다.

피스톤(161)에는 타측면으로부터 일측면까지 관통된 형상의 통기공(162) 및 볼컵(164)이 각각 형성되는데, 이들을 통하여 공기가 피스톤(161)을 관통하도록 형성된다.

이중 볼컵(164)의 타측은 볼(165)의 직경보다 내경이 충분히 크게 형성되고, 일측은 볼(165)의 직경보다 내경이 작도록 형성되며, 볼(165)이 볼컵(164) 내에서 자유롭게 유동 가능하도록 형성된다.

지지망(166)은 볼컵(164)의 타단부에 고정 결합되는데, 지지망(166)에는 복수의 기공(167)이 관통 형성된다.

따라서, 볼컵(164), 볼(165), 지지망(166) 및 기공(167)에 의해 볼밸브(163)가 형성되며, 볼밸브(163)는 공기가 피스톤(161)을 관통하여 일측에서 타측 방향으로는 통과되도록 하되, 그 반대 방향으로는 통과되지 않도록 한다.

완충스프링(154)은 실린더(151) 내의 작동공간(153)에 설치된다. 이때 완충스프링(154)은 피스톤(161)의 일면과 실린더(151)의 일측내면에 양단부가 접하도록 설치되며, 피스톤(161)에 타방향을 향하여 탄성력이 작용되도록 실린더(151)에 대하여 피스톤(161)을 탄성 지지한다.

도 6을 참조하면, 와이어(141)에 일측방향의 인장력(F)이 작용된다. 이때 인장력(F)은 완충스프링(154)의 탄성력보다 더 크다.

따라서 와이어(141)의 타단부에 결합된 피스톤(161)이 P1으로 표시한 바와 같이 실린더(151)의 일측 방향으로 이동되고, 이에 따라 완충스프링(154)은 압축된다.

이 과정에서 피스톤(161)에 의해 분할된 작동공간(153) 중 피스톤(161)의 타측을 타측작동공간(153a)이라하고, 일측을 일측작동공간(153b)이라 하기로 한다.

피스톤(161)이 실린더(151)의 타측으로부터 일측으로 이동되면 타측내부공간(153a)의 압력이 낮아진다. 따라서 일측내부공간(153b)의 공기가 A1으로 표시한 바와 같이 통기공(162)을 통하여 이동되는 동시에 B로 표시한 바와 같이 볼밸브(163)를 통하여 이동되어 일측내부공간(153b)과 타측내부공간(153a) 사이의 기압차가 감소된다.

이때 볼(163)은 공기의 유동에 의해 타측으로 이동되며, 지지망(166)에 의해 볼컵(164) 외부로 이탈되는 것이 방지된다. 공기는 기공(167)을 통과하여 유동된다.

도 7을 참조하면, 와이어(141)에 작용되던 인장력(F)이 해제되면 압축되었던 완충스프링(154)의 탄성복원력에 의해 피스톤(161)은 P2로 표시한 바와 같이 실린더(151)의 일측으로부터 타측을 향하는 방향으로 이동된다.

이 과정에서 타측내부공간(153a)의 기압이 일측내부공간(153b)의 기압보다 높아지므로, 공기는 통기공(162)을 통하여 A2로 표시한 방향으로 이동된다.

이때 볼밸브(163) 내의 볼(165)은 공기의 유동에 의해 볼컵(164)의 일측 방향으로 이동되는데, 볼컵(164) 일측의 내경이 볼(165)의 직경보다 작으므로 볼컵(164)은 볼(165)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 볼밸브(163)를 통하여 공기가 유동되지 않는다.

참고로, 인장력(F)이 완전히 해제되지 않더라도 압축된 완충스프링(154)의 탄성복원력보다 작아지는 경우에는 도시된 바와 같은 작동이 일어날 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 와이어(141)에 인장력(F)이 작용되어 피스톤(161)이 실린더(151)의 타측으로부터 일측을 향하는 방향으로 이동될 때에는 통기공(162) 및 볼밸브(163)을 통하여 공기가 일방향으로 유동된다.

반면, 피스톤(161)이 실린더(151)의 일측으로부터 타측을 향하는 방향으로 이동될 때에는 공기가 통기공(162)을 통해서만 타방향으로 유동된다.

이때, 볼컵(164)의 내경 중 가장 작은 부분의 내경 및 통기공(162)의 내경이 충분히 클수록 이를 통한 공기의 유동이 원활해지므로 피스톤(161)의 이동이 원활해지고, 반대로 이들의 내경이 작을수록 피스톤(161)의 이동은 느려진다.

만약 볼컵(164)의 내경 중 가장 작은 부분의 내경은 충분히 크게 형성되고 통기공(162)의 내경이 작게 형성되면 피스톤(161)이 일방향을 향해서는 원활히 이동되는 반면 타방향을 향해서 이동되는 속도는 감소된다.

즉, 피스톤(161)이 완충스프링(154)의 탄성복원력에 의해 타방향으로 이동되는 속도는 통기공(162)의 내경에 따라 조절될 수 있다.

이와 같이 피스톤(161)이 이동방향에 따라 이동속도의 차이가 형성되도록 한 것은 완충부(10)에 의한 완충효과가 높아지도록 함으로써 와이어(141) 및 이에 연결된 배전선(81)의 보호효과를 위한 것이다.

태풍이나 국지적인 돌풍, 다른 물체와의 충돌 등에 의해 배전선(81)에는 급격한 장력변화가 가해진다. 배전선(81)에 작용되는 장력변화는 와이어(141)에 작용되는 인장력(F)의 변화로 작용된다.

상기와 같은 원인에 의해 배전선(81)에 급격하게 장력변화가 발생될 경우 와이어(141)에는 변동이 큰 인장력(F)이 작용되며, 와이어(141)에 연결된 피스톤(161)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 실린더(151)에 대하여 상대적으로 이동되면서 와이어(141) 및 배전선(81)에 작용되는 인장력(F)의 변동폭이 감소되도록 한다.

변동되는 인장력(F)이 완충스프링(154)의 탄성력보다 클 때에는 완충수단(15)이 도 6과 같이 작동되면서 와이어(141)가 일방향으로 이동되어 배전선(81)의 길이가 증가되도록 하여 인장력(F)이 감소되도록 한다.

그리고 인장력(F)이 완충스프링(154)의 탄성력보다 작을 때에는 완충수단(15)이 도 7과 같이 작동되면서 와이어(141)가 타방향으로 이동되어 배전선(81)의 연장되었던 길이가 원상태로 복귀되도록 한다.

이 과정에서 상기와 같은 볼밸브(163)의 작동에 의해 와이어(141)가 출입공(152)을 통하여 인출되는 속도보다 인입되는 속도가 작도록 함으로써, 와이어(141)를 통하여 배전선(81)으로 전달되는 장력의 변동폭이 더욱 감소되도록 할 수 있다.

따라서, 완충수단(15)은 와이어(141) 및 배전선(81)에 그 길이방향을 향하여 작용되는 급격한 장력변화에 따른 충격을 완화할 수 있다.

한편, 배전선(81)에 태풍이나 국지적인 돌풍, 다른 물체와의 충돌 등이 발생될 경우, 배전선(81) 및 와이어(141)에는 그 길이방향과 나란하지 않은 방향의 힘(편의상 '횡방향의 힘'이라고 함)이 작용된다. 이러한 횡방향의 힘은 상술한 지지수단(13)의 콘부(134) 및 지지스프링(135)에 의해 지지된다.

참고로, 콘부(134)는 적절한 크기의 탄성을 갖는 소재로 제조되어 횡방향의 힘의 크기에 따라 그에 상응하는 정도로 변형되도록 제조될 수 있다.

그러므로 완충부(10)에 의해 환경적인 영향이나 충돌사고 등에 의한 배전선(81)의 단선 또는 손상이 최대한 감소될 수 있다.

참고로, 한 쌍의 완충수단(15, 15a) 중 설명하지 않은 것(15a)은 타측에 배치된 와이어(142)에 연결된다는 점을 제외하고는 상술한 완충수단(15)과 구조 및 작동이 동일하므로, 완충수단(15a)에 대한 설명은 생략한다.

도 8 및 도 9에는 도 2에 도시된 차단부(30)의 구조 및 작동을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.

우선 도 8을 참조하면, 차단부(30)에는 하우징(31), 한 쌍의 점프선(321, 322), 한 쌍의 커넥터(331, 332), 한 쌍의 지지링(341, 342), 관형벨로우즈(35), 급기관(36), 전자밸브(37) 및 가스봄베(38)가 포함된다.

도시된 바와 같이 하우징(31)의 양측에는 삽입공(311, 312)이 각각 형성되며, 삽입공(311, 312)을 통하여 점프선(321, 322)이 하우징(31) 내부로 각각 삽입된다.

상술한 바와 같이, 점프선(321, 322)의 일단부는 배전선(81, 82)에 각각 전기적으로 연결된다. 하우징(31) 내로 삽입된 점프선(321, 322)의 타단부에는 한 쌍의 커넥터(331, 332)가 각각 전기적으로 연결된다.

커넥터(331, 332)는 전기적 양도체로 이루어지며, 커넥터(331, 332)는 미리 정해진 크기 이상의 인장력이 가해지면 분리되도록 서로 연결된다. 여기서, 미리 정해진 크기 이상의 인장력은 커넥터(331, 332) 사이의 결합이 본 실시예(1)를 운반 및 설치하는 과정에서 가해지는 충격이나 진동에 의해 임의로 분리되지 않을 정도의 결합력을 갖는 것을 의미한다.

이러한 결합은, 도시된 바와 같이 일측의 커넥터(331)에는 결합돌기가 형성되도록 하고 타측의 커넥터(332)에는 상술한 결합돌기에 상응하는 형상의 결합홈이 형성되도록 하는 것을 예로 들 수 있다.

도시되지는 않았으나, 커넥터(331, 332)의 분리 가능한 결합에는 전도성 접착제를 이용한 접착이나 자기력을 이용한 결합 등이 사용될 수도 있다.

한 쌍의 지지링(341, 342)은 도시된 바와 같이 한 쌍의 커넥터(331, 332)에 하나씩 고정 결합된다. 이때 지지링(341, 342)은 판 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

관형벨로우즈(35)는 내부에 가스가 유입되면 길이가 신장되도록 형성된 것으로, 그 외각은 중공부가 형성된 파이프 형상을 갖는다. 한 쌍의 커넥터(331, 332)가 연결된 부분은 관형벨로우즈(35)의 중공부에 배치되고, 관형벨로우즈(35)의 양단부는 한 쌍의 지지링(341, 342)에 각각 결합된다.

가스봄베(38)는 하우징(31) 내에 분리 가능하게 설치되고, 가스봄베(38) 내에는 압축된 불활성기체 또는 이산화탄소 가스가 저장된다. 이는 가스봄베(38)가 손상되어 하우징(31) 내에 저장된 불활성기체 또는 이산화탄소가 누적되더라도 커넥터(331, 332)의 연결부위에서 스파크 등이 발생되었을 때 화재 또는 폭발이 유발되는 것을 방지하기 위한 것이다.

가스봄베(38) 및 관형벨로우즈(35)는 급기관(36)에 의해 연결되고, 급기관(36)에는 전자밸브(37)가 설치되어 급기관(36)을 개폐한다.

한편, 차단부(30)에는 밀폐링(313, 314)이 더 포함될 수 있다.

밀폐링(313, 314)은 중간에 홀이 형성된 링 형상의 부재로, 탄성을 갖는 다공성의 발포수지로 이루어지며, 삽입공(311, 312)에 설치되어 하우징(31)의 내부와 외부가 밀폐되도록 한다.

이를 위하여 밀폐링(313, 314)의 소재로는 클로즈드 셀(closed cell) 구조를 갖는 다공성 발포수지가 사용될 수 있다. 여기서 클로즈드 셀 구조라는 것은 다수의 공극이 형성된 다공체에서 대부분의 공극들의 경계면이 폐쇄된 형상을 가져서, 다공체가 통기성 및 투수성을 갖지 않는 구조인 것을 의미한다.

참고로, 클로즈드 셀 구조는 오픈 셀(open cell) 구조와 반대되는 개념이다. 오픈 셀은 다공체에서 대부분의 공극들의 경계면이 상통되도록 연결되어 통기성 및 투수성을 갖는 것으로, 수세미와 같이 공기와 물을 용이하게 통과시키는 구조를 의미한다.

그러므로, 하우징(31)은 옥외에 설치되더라도 그 내부로 수분이나 이물질이 유입되지 않는다.

제어부(50) 및 배터리(52)는 하우징(31) 내에 고정 설치된다.

도 10에는 본 실시예(1)의 제어부(5)를 나타낸 계통도가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 제어부(50)에는 제어회로(51), 배터리(52), 태양전지패널(도 1의 53 참조) 및 통신모듈(54)이 포함된다.

제어회로(51)에는 앞에서 설명한 전자밸브(37) 및 커넥터(331, 332)가 각각 전기적으로 연결된다.

배터리(52)는 제어회로(51)에 전기적으로 연결되어 제어회로(51)에 전력을 공급한다.

태양전지패널(53)은 도 1에 도시된 바와 같이 덮개(11)의 상측면에 배치될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 필요에 따라서는 더 많은 전력이 생산되도록 전주(70)의 암(71)이나 그 외의 부분에도 더 설치될 수도 있다.

태양전지패널(53)은 제어회로(51)에 전기적으로 연결되며, 제어회로(51)는 필요한 경우 태양전지패널(53)로부터 공급되는 전력에 의해 배터리(52)가 충전되도록 할 수 있다.

통신모듈(54)은 배전선(81, 82)을 통한 전력 공급상황을 모니터링 하는 관리자 또는 고장 시 복원작업을 행하는 작업자에게 유선 또는 무선 신호를 송신할 수 있도록 하는 수단이다.

이때, 작업자가 점검 및 작업을 행해야 위치를 용이하게 파악하도록 하기 위하여 본 실시예(1)는 설치된 구간(S1, S2)에 대한 정보도 함께 전송하도록 할 수 있다.

참고로, 제어회로(51)는 커넥터(331, 332)의 전류 및 전압을 지속적으로 측정함으로써 점프선(321 322)에 미리 정해진 범위를 벗어나는 전류 및 전압이 흐를 경우 커넥터(331, 332) 사이의 전기적인 연결이 차단되도록 한다.

도 9를 참조하면, 커넥터(331, 332) 사이의 결합이 해제되어 있다.

제어회로(51)에 의해 커넥터(331, 332)에 흐르는 전류 및 전압에 이상을 있음이 감지되면, 제어회로(51)는 전자밸브(37)가 개방되도록 하여 가스봄베(38) 내에 저장되어 있던 압축된 불활성가스 또는 이산화탄소 가스가 급기관(36)을 통하여 관형벨로우즈(35)로 유입되도록 한다.

이에 따라 관형벨로우즈(35)의 길이가 신장되어 지지링(341, 342)에 이들 사이의 간격이 증가되는 방향의 힘이 작용되는데, 이는 도 8과 같이 연결되어 있던 커넥터(331, 332)에 인장력으로 작용되어 커넥터(331, 332)가 서로 분리된다. 참고로, 전자밸브(37)는 전기신호에 의하여 작동되는 것으로 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.

한편, 제어회로(51)는 커넥터(331, 332)가 분리되도록 하는 동시에 통신모듈(54)을 이용하여 변전소 관리자 또는 현장 작업자에게 위치 신호 및 이상 신호를 송신함으로써, 배전선(81, 82) 중 이상이 발생된 부분에 대한 복구작업이 신속하게 진행되도록 한다.

작업자는 하우징(31)을 개방하여 길이가 신장된 관형벨로우즈(35) 및 가스봄베(38)를 사용되지 않은 것으로 교체하는 동시에, 제어회로(51) 및 점프선(321, 322)과 커넥터(331, 332)의 연결상태, 커넥터(331, 332)의 상태, 전자밸브(37)의 작동상태 등을 확인한 후 커넥터(331, 332)를 다시 연결되도록 함으로써 본 실시예(1)가 원상태로 복귀되도록 한다.

이와 같이 작업자가 직접 차단부(30)를 점검하도록 한 것은 본 실시예(1)의 구성요소 중 일부의 노후화, 유해조수에 의한 피해여부 등을 작업자가 직접 확인하도록 하기 위한 것이다.

따라서, 본 실시예(1)는 커넥터(331, 332)의 분리가 압축된 불활성가스의 압력에 의한 힘에 의해 이루어지도록 함으로써, 앞에서 언급했던 선행문헌 1과 같이 모터에 연결된 복수의 기계요소에 의한 작동방식에 비하여 작동에 대한 신뢰성이 높다.

그리고 본 실시예(1)는 수분에 의한 부식 등이 발생될 여지가 적으므로 옥외의 환경에 대한 내구성이 높을 뿐만 아니라, 배전선로에 급격한 장력변화에 의해 충격이 가해지더라도 이 충격이 완화되도록 함으로써 배전선로가 손상되는 것이 최소화 될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 구간 배전선로 차단 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 구간 배전선로 차단 장치 10: 완충부
11: 덮개 13: 지지수단
131: 지지콘 132: 플랜지부
134: 콘부 135: 지지스프링
15, 15a: 완충수단 141, 142: 와이어
151: 실린더 152: 출입공
154: 완충스프링 161: 피스톤
162: 통기공 163: 볼밸브
168: 고정구 169: 밀폐부재
30: 차단부 31: 하우징
311, 312: 삽입공 313, 314: 밀폐링
321, 322: 점프선 331, 332: 커넥터
341, 342: 지지링 35: 관형벨로우즈
36: 급기관 37: 전자밸브
38: 가스봄베 50: 제어부
51: 제어회로 52: 배터리
53: 태양전지패널 54: 통신모듈

Claims (1)

1. 변전소(91) 및 수용가(92)사이를 연결하여 전력을 분배하는 배전선로에 설치된 배전선로 차단 장치로서,
   상기 배전선로에 포함된 배전선(81, 82)의 전기적 연결을 차단하는 차단부(30);
   상기 배전선(81, 82)에 작용되는 장력변화에 따른 충격을 완화하는 완충부(10); 및
   상기 차단부(30)의 작동여부를 조절하는 제어부(50);
   를 포함하고,
   상기 완충부(10)는
   상기 배전선(81, 82)의 단부에 각각의 일단부가 전기적으로 절연되도록 연결된 와이어(141, 142)의 타단부에 각각 연결된 한 쌍의 완충수단(15, 15a)과,
   상기 한 쌍의 완충수단(15, 15a)을 커버하고, 양측에 상기 와이어(141, 142)가 통과하는 통공(113)이 각각 형성되며, 하측이 개방된 용기 형상을 갖는 덮개(11)와,
   타측에는 상기 통공(113)의 가장자리부분에 결합되는 플랜지부(132)가 형성되고, 일측으로 갈수록 내경이 감소되는 원뿔대 형상을 가지며 상기 와이어(141, 142)에 의해 관통된 형상을 갖는 콘부(134) 및 상기 콘부(134)의 일단부에 타측이 연결되고 상기 와이어(141, 142)의 외주면에 감긴 형상을 가지며, 일측으로 갈수록 직경이 감소되는 소선으로 이루어진 지지스프링(135)으로 이루어진 지지콘(131)을 갖는 한 쌍의 지지수단(13)을 포함하며,
   상기 완충수단(15)은
   일측에 상기 와이어(141)가 통과하는 출입공(152)이 형성되고 원통 형상을 갖는 실린더(151)와,
   상기 실린더(151) 내에 일측 및 타측 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 중간 부분에 상기 와이어(141)의 타단부가 결합되며, 일측 및 타측 방향으로 공기가 통과되는 통기공(162)이 형성되고, 일측에서 타측 방향으로만 공기가 통과되도록 하는 볼밸브(163)가 설치된 피스톤(161)과,
   상기 실린더(151) 내에 설치되어 상기 피스톤(161)을 타측방향으로 탄성 지지하는 완충스프링(154)을 포함하고,
   상기 차단부(30)는
   상기 덮개(11)의 개방된 하측을 커버하며 상기 덮개(11)에 결합되며, 양측에 삽입공(311, 312)이 형성된 직육면체 용기 형상의 하우징(31)과,
   일단부는 상기 배전선(81, 82)에 각각 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 삽입공(311, 312)을 통하여 상기 하우징(31)의 내부로 삽입된 한 쌍의 점프선(321, 322)과,
   상기 한 쌍의 점프선(321, 322)의 타단부에 각각 전기적으로 연결되고, 인장력이 가해지면 분리되도록 서로 연결되며, 전기적 양도체로 이루어진 한 쌍의 커넥터(331, 332)와,
   상기 커넥터(331, 332)에 각각 고정 결합되고 판 형상을 갖는 한 쌍의 지지링(341, 342)과,
   중공부가 형성된 파이프 형상을 갖는 튜브이고, 상기 중공부에 상기 한 쌍의 커넥터(331, 332)가 연결된 부분이 배치되며, 상기 한 쌍의 지지링(341, 342)에 양단부가 결합되고, 그 내부로 기체가 유입되면 길이가 신장되는 관형벨로우즈(35)와,
   압축된 불활성기체가 저장된 가스봄베(38)와,
   상기 가스봄베(38) 및 상기 관형벨로우즈(35)를 연결하는 급기관(36)과,
   상기 급기관(36)에 설치되어 상기 급기관(36)을 개폐하는 전자밸브(37)를 포함하며,
   상기 제어부(50)는
   상기 전자밸브(37)의 개폐를 조절하는 제어회로(51)와,
   상기 제어회로(51)에 전력을 공급하는 배터리(52)와,
   상기 덮개(11)의 상측면에 설치되어 상기 배터리(52)를 충전하는 태양전지패널(53); 을 포함하는 구간 배전선로 차단 장치(1).
   

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