KR101953915B1 - 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법 - Google Patents

지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 지중 송전 케이블 접속함의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체부; 및 상기 연결 도체부의 내부에 구비되어, 상기 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부;를 포함하며, 상기 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받아, 상기 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하고, 상기 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

Description

지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INDUCTANCE OR CAPACITANCE COMPENSATION OF UNDERGROUND TRANSMISSION CABLE JOINT BOX}
본 발명은 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중 송전 케이블에서 진행파 특성을 이용한 고장 또는 부분방전 지점 탐지시, 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거하기 위한 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법을 제공한다.
일반적으로, 지중 송전 케이블을 연결해주는 중간 접속함의 경우에는 공장에서 성형 제작된 후에 현장에서 케이블 선로와 조립된다. 또한, 해당 접속함이 해당 케이블과 조립되어 지면, 케이블 선로에 대한 진행파 특성을 이용하여 고장 또는 부분방전 지점을 탐지 시험을 수행하게 된다.
보다 자세하게는, 케이블 선로에서 진행파가 진행될 경우 특성임피던스가 변화하는 변이점에서 진행파에 대한 투과 및 반사가 발생하게 되는데, 이렇게 변이점에서 되돌아오는 반사파와 입사파의 지연시간을 측정하여 고장 또는 부분방전 지점을 탐지하게 된다.
그러나 이러한 진행파를 이용한 고장 또는 부분방전 지점 탐지시, 접속함의 크로스본딩 영향으로 시스(Sheath)의 연결 상이 변화되면서 특성임피던스에 영향을 주어, 신호가 불규칙해져 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 정확하게 관측하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 접속함과 케이블 선로의 특성임피던스 차이로 인해 접속함에서도 투과 및 반사가 발생하여 이 지점에서 반사되는 신호를 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호로 오판하거나, 입사파의 신호가 접속함에서 반사되면서 투과되는 신호의 크기가 약화 되면서 접속함 이후에 고장 또는 부분방전 지점이 존재할 경우 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호는 더욱 약화 되어 경우에 따라 정확한 신호 관측이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 문제점을 개선하기 위하여, 한국등록특허 10-0667512에는 접속함에 부분 방전 전류 루프의 전체 임피던스를 조정하는 회로를 구비하여 부분 방전 전류 루프의 전체 임피던스가 최대한 가장 작은 값을 가지도록 함으로써, 부분 방전 신호의 검출 감도를 향상시키는 발명이 개시되어 있으나, 이는 접속함과 케이블 선로의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C) 보상 없이 전체 임피던스를 최소화하는데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C) 값을 보상하여 케이블 선로의 특성임피던스와 동일하게 유지시켜줌으로써, 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거할 수 있는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
따라서, 본 발명은 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거함으로써, 접속함에서 반사되는 신호를 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호로 오판할 수 있는 가능성을 최소화할 수 있는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거함으로써, 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호의 파형 관측이 용이해져 보다 정확한 고장 또는 부분방전 지점을 탐지할 수 있는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 지중 송전 케이블의 특성에 따라 보상된 인덕턴스 또는 커패시턴스를 적절히 선택 적용할 수 있는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치는 지중 송전 케이블 접속함의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체부; 및 상기 연결 도체부의 내부에 구비되어, 상기 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부;를 포함하며, 상기 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받아, 상기 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하고, 상기 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키고, 상기 보상부는, 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상부 또는 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상부로 이루어지며, 상기 인덕턴스 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 제1 입력부; 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출하는 인덕턴스 보상값 산출부; 및 상기 인덕턴스 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 인덕턴스 보상값 적용부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
또한, 상기 커패시턴스 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 제2 입력부; 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출하는 커패시턴스 보상값 산출부; 및 상기 커패시턴스 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 커패시턴스 보상값 적용부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연결 도체부와 상기 외부 단자부의 전기적 연결은 상기 외부 단자부에 상기 연결 도체부의 양측에 구비되는 도체 고정부가 체결 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 도체 고정부는 집게형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연결 도체부를 수용하는 하우징부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하우징부는 절연 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법은 지중 송전 케이블 접속함의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체 내부에 구비되어 상기 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부를 포함하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치에 의해 수행되는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법에 있어서, 상기 보상부에 의해, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 단계; 상기 보상부에 의해, 상기 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하는 단계; 및 상기 보상부에 의해, 상기 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계를 포함하고, 상기 보상부는 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상부 또는 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상부로 이루어지며, 상기 보상값을 산출하는 단계에서, 상기 인덕턴스 보상부는 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
삭제
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그리고 상기 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계에서, 상기 인덕턴스 보상부는 상기 인덕턴스 보상값을 적용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보상값을 산출하는 단계에서, 상기 커패시턴스 보상부는 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계에서, 상기 커패시턴스 보상부는 상기 커패시턴스 보상값을 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법은 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C) 값을 보상하여 케이블 선로의 특성임피던스와 동일하게 유지시켜줌으로써, 접속함에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 접속함에서 반사되는 신호를 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호로 오판할 수 있는 가능성이 최소화됨으로써, 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호의 파형 관측이 용이해져 보다 정확한 고장 또는 부분방전 지점을 탐지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 지중 송전 케이블의 특성에 따라 보상된 인덕턴스 또는 커패시턴스를 적절히 선택 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치의 모습을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치의 인덕턴스 보상부에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치에 채용되는 연결고정부의 모습을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치의 모습을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치의 커패시턴스 보상부에 대한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치가 지중 송전 케이블 접속함에 연결 고정된 모습을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치가 지중 송전 케이블 접속함에 연결 고정된 모습을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법에 대한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 적용 전,후의 진행파 특성을 분석한 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치의 모습을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치의 인덕턴스 보상부에 대한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치에 채용되는 연결고정부의 모습을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치의 모습을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치의 커패시턴스 보상부에 대한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치가 지중 송전 케이블 접속함에 연결 고정된 모습을 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치가 지중 송전 케이블 접속함에 연결 고정된 모습을 도시한 단면도이다.
여기서, 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치(100a, 100b)는 크게 연결 도체부(110), 보상부(120a, 120b) 및 도체 고정부(115)를 포함하여 이루어지는 것으로, 보상부(120a, 120b)의 구성에 따라 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)와 지중 송전 케이블 접속함의 커패시턴스를 보상하는 장치(100b)로 구분하여 설명하기로 한다.
즉, 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치(100a, 100b)는 케이블의 특성에 따라 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)를 채택할 수도 있고, 커패시턴스를 보상하는 장치(100b)를 채택할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)는 크게 연결 도체부(110), 인덕턴스 보상부(120a) 및 도체 고정부(115)를 포함한다.
연결 도체부(110)는 지중 송전 케이블 접속함(200)의 외부 단자부(240)와 전기적으로 연결된다. 연결 도체부(110)의 길이는 접속함(200)의 외부 단자부간의 거리에 따라 다르게 형성될 수 있다. 즉, 접속함(200)의 외부 단자부(240)간의 거리가 송전 전압등급 또는 접속함(200)의 종류 등에 따라 다르므로 이에 따라 연결 도체부(110)의 길이도 변경되는 것이 바람직하다.
이때, 접속함(200)의 구성은 도 7에 도시된 바와 같이, 지중 송전 케이블 접속함(200) 내부는 케이블 접속을 위한 도체(210)는 슬리브 접속을 하며, 케이블(230) 외피를 탈피하고 외부 반도전층을 포함하는 절연체(220) 내에 전계 분포 완화의 목적으로 스트레스콘(225)이 설치된다. 또한, 도체(210)와 이어져 외부로 노출되는 외부 단자부(240)를 통해 타상 접속함(200)의 외부 단자부 간에 크로스 본딩이 이루어진다. 이와 같은 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)와 연결되는 지중 송전 케이블 접속함(200) 내부의 구성은 캐패시턴스를 보상하는 장치(100b)와 연결되는 지중 송전 케이블 접속함(200) 내부의 구성과 동일하다.
인덕턴스 보상부(120a,Lc)는 연결 도체부(110)의 내부에 구비되어, 접속함(200)의 인덕턴스를 보상한다. 즉, 인덕턴스 보상부(120a)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받아, 접속함(200)의 인덕턴스를 보상하는 보상값을 산출하고, 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다. 이때, 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 특성임피던스를 계산하는 방법은 이후 도 6을 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
이를 위해, 인덕턴스 보상부(120a)는 제1 입력부(121a), 인덕턴스 보상값 산출부(122a) 및 인덕턴스 보상값 적용부(123a)로 구성될 수 있다.
제 1 입력부(121a)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는다.
인덕턴스 보상값 산출부(122a)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 접속함(200)의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 접속함(200)의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출한다.
인덕턴스 보상값 적용부(123a)는 인덕턴스 보상값을 적용하여 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다.
도체 고정부(115)는 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 도체부(110)의 양측에 구비된다. 즉, 도체 고정부(115)가 외부 단자부(240)에 체결 고정됨으로써, 연결 도체부(110)와 외부 단자부(240)가 전기적으로 연결된다. 이때, 도체 고정부(115)의 형태는 집게 형태로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 고정이 쉬운 다른 형태의 고정기구로 다양하게 형성될 수 있다.
외부 하우징부(130)는 내부에 인덕턴스 보상부(120a)를 구비한 연결 도체부(110)를 수용한다. 이때, 외부 하우징부9130)는 절연 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)는 외부 하우징부(130) 없이 인덕턴스 보상값과 일치하는 편조선과 같은 나선형태의 전선으로도 가능하다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커패시턴스를 보상하는 장치(100b)는 크게 연결 도체부(110), 커패시턴스 보상부(120b), 도체 고정부(115) 및 외부 하우징부(130)를 포함한다.
연결 도체부(110)는 지중 송전 케이블 접속함(200)의 외부 단자부(240)와 전기적으로 연결된다.
이때, 접속함(200)의 구성은 도 8에 도시된 바와 같이, 지중 송전 케이블 접속함(200) 내부는 케이블 접속을 위한 도체(210)는 슬리브 접속을 하며, 케이블(230) 외피를 탈피하고 외부 반도전층을 포함하는 절연체(220) 내에 전계 분포 완화의 목적으로 스트레스콘(225)이 설치된다. 또한, 도체(210)와 이어져 외부로 노출되는 외부 단자부(240)를 통해 타상 접속함(200)의 외부 단자부 간에 크로스 본딩이 이루어진다.
커패시턴스 보상부(120b,Cc)는 연결 도체부(110)의 내부에 구비되어, 접속함(200)의 인덕턴스를 보상한다. 즉, 인덕턴스 보상부(120b)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받아, 접속함(200)의 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하고, 보상값을 적용하여 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다. 이때, 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 특성임피던스를 계산하는 방법은 이후 도 6을 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
이를 위해, 커패시턴스 보상부(120b)는 제2 입력부(121b), 커패시턴스 보상값 산출부(122b) 및 커패시턴스 보상값 적용부(123b)로 구성될 수 있다.
제 2 입력부(121b)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는다.
커패시턴스 보상값 산출부(122b)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 접속함(200)의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 접속함(200)의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출한다.
커패시턴스 보상값 적용부(123b)는 커패시턴스 보상값을 적용하여 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다.
도체 고정부(115)는 도 3에 도시된 바와 같이 앞서 설명한 인덕턴스를 보상하는 장치(100a)에 채용되는 도체 고정부와 동일한 구성으로 이루어진다.
외부 하우징부(130)는 내부에 커패시턴스 보상부(120b)를 구비한 연결 도체부(110)를 수용한다. 이때, 외부 하우징부(130)는 절연 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 특성임피던스를 계산하는 방법을 설명하기 위해 케이블을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 케이블은 단위 길이당 저항을 R, 인덕턴스를 L, 커패시턴스를 C, 누설 콘덕턴스를 G로 정의한다고 할 때, 단위길이 당 임피던스는 아래의 수식 1과 어드민턴스는 아래의 수식 2에 의해 계산된다.
[수식 1]
Figure 112012075282494-pat00001
[수식 2]
Figure 112012075282494-pat00002
여기서, 특성임피턴스는 아래의 수식 3에 의해 계산된다.
[수식 3]
Figure 112012075282494-pat00003

도 6에 도시된 바와 같이 케이블은 a는 도체, b는 절연체, c는 시스, d는 방식층으로 이루어지며, 이를 통한 케이블의 인덕턴스, 커패시턴스 및 특성임피던스는 각각 아래의 수식 4,5,6 에 의해 계산된다.
[수식 4]
Figure 112012075282494-pat00004
[수식 5]
Figure 112012075282494-pat00005
[수식 6]
Figure 112012075282494-pat00006

그리고 접속함(200)의 인덕턴스, 커패시턴스 및 특성임피던스는 각각 아래의 수식 7,8,9 에 의해 계산된다.
[수식 7]
Figure 112012075282494-pat00007
[수식 8]
Figure 112012075282494-pat00008
[수식 9]
Figure 112012075282494-pat00009

상기와 같은 식에 의해 계산된 접속함(200)의 인덕턴스는 일반적으로 케이블의 인덕턴스에 비해 큰 반면에, 접속함(200)의 커패시턴스는 케이블의 커패시턴스에 비해 작다. 따라서, 접속함(200)에서의 특성임피던스는 케이블의 특성임피던스에 비해 크므로 이를 보상하기 위한 케이블과 접속함(200) 간의 인덕턴스 보상값과 커패시턴스 보상값은 아래의 수식 10, 11 에 의해 계산된다.
[수식 10]
Figure 112012075282494-pat00010
[수식 11]
Figure 112012075282494-pat00011

여기서, μ0은 공기중의 투자율, ε0은 공기중의 유전율, εs는 절연체 비유전율, ra1은 케이블 도체 반경, ra2는 케이블 절연체 반경, rb1은 접속함 도체 반경, rb2는 접속함 절연체 반경, L1은 케이블 인덕턴스, C1은 케이블 커패시턴스, Z1은 케이블 특성임피던스, L2는 접속함 인덕턴스, C2는 접속함 커패시턴스, Z2는 접속함 특성 임피던스를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법에 대한 순서도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함(200)의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법은 앞서 설명된 지중 송전 케이블 접속함(200)의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체 내부에 구비되어 상기 접속함(200)의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부를 포함하는 지중 송전 케이블 접속함(200)의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치를 이용하는 방법으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는다.(S100)
다음, 접속함(200)의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출한다.(S200) 이때, 인덕턴스 보상부(120a)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 접속함(200)의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 접속함(200)의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출한다. 또한, 커패시턴스 보상부(120b)는 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 접속함(200)의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 접속함(200)의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출한다.
다음, 보상값을 적용하여 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다.(S300) 이때, 인덕턴스 보상부(120a)는 산출된 인덕턴스 보상값을 적용하고, 커패시턴스 보상부(120b)는 산출된 커패시턴스 보상값을 적용하여, 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 접속함(200)의 특성임피던스를 동일하게 유지시킨다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치 적용 전,후의 진행파 특성을 분석한 그래프이다. 이때, 지중 송전 케이블 접속함(200)의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치의 검증에 필요한 실증시험이 불가능하여 EMTP 시뮬레이션을 통해 적용 전(a)과 적용 후(b)를 비교 검증을 수행하였다.
(a)에서는 크로스본드 지점에서 단순 직결한 경우 접속함(200)에서 진행파의 투과및 반사의 영향이 나타나고 있으나, (b)에서는 보상형 인덕턴스, 커패시턴스를 이용해 직결한 경우 접속함(200)에서 어떠한 투과 및 반사의 영향이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 지중 송전 케이블 접속함(200)의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치는 접속함(200)의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C) 값을 보상하여 케이블 선로의 특성임피던스와 동일하게 유지시켜줌으로써, 접속함(200)에서 발생하는 진행파의 투과 및 반사 영향을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명은 접속함(200)에서 반사되는 신호를 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호로 오판할 수 있는 가능성이 최소화됨으로써, 고장 또는 부분방전 지점에서 반사되는 신호의 파형 관측이 용이해져 보다 정확한 고장 또는 부분방전 지점을 탐지할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100a, 100b : 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치
110 : 연결 도체부 120 : 보상부
120a: 인덕턴스 보상부 120b: 커패시턴스 보상부
130 : 하우징부

Claims (14)

  1. 지중 송전 케이블 접속함의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체부; 및
    상기 연결 도체부의 내부에 구비되어, 상기 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부;를 포함하며,
    상기 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받아, 상기 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하고, 상기 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키고,
    상기 보상부는, 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상부 또는 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상부로 이루어지며,
    상기 인덕턴스 보상부는, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 제1 입력부; 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출하는 인덕턴스 보상값 산출부; 및 상기 인덕턴스 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 인덕턴스 보상값 적용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커패시턴스 보상부는,
    상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 제2 입력부;
    상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출하는 커패시턴스 보상값 산출부; 및
    상기 커패시턴스 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 커패시턴스 보상값 적용부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 도체부와 상기 외부 단자부의 전기적 연결은 상기 외부 단자부에 상기 연결 도체부의 양측에 구비되는 도체 고정부가 체결 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 도체 고정부는 집게형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 도체부를 수용하는 하우징부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 하우징부는 절연 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치.
  9. 지중 송전 케이블 접속함의 외부 단자부와 전기적으로 연결되는 연결 도체 내부에 구비되어 상기 접속함의 인덕턴스(L) 또는 커패시턴스(C)를 보상하는 보상부를 포함하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 장치에 의해 수행되는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법에 있어서,
    상기 보상부에 의해, 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 입력받는 단계;
    상기 보상부에 의해, 상기 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 보상값을 산출하는 단계; 및
    상기 보상부에 의해, 상기 보상값을 적용하여 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계를 포함하고,
    상기 보상부는 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상부 또는 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상부로 이루어지며,
    상기 보상값을 산출하는 단계에서, 상기 인덕턴스 보상부는 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 인덕턴스 차이값을 상기 접속함의 인덕턴스를 보상하는 인덕턴스 보상값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계에서,
    상기 인덕턴스 보상부는 상기 인덕턴스 보상값을 적용하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 보상값을 산출하는 단계에서,
    상기 커패시턴스 보상부는 상기 지중 송전 케이블의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 지중 송전 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 인덕턴스 및 커패시턴스를 포함하는 상기 접속함의 특성임피던스에서 나타나는 커패시턴스 차이값을 상기 접속함의 커패시턴스를 보상하는 커패시턴스 보상값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 케이블의 특성임피던스와 상기 접속함의 특성임피던스를 동일하게 유지시키는 단계에서,
    상기 커패시턴스 보상부는 상기 커패시턴스 보상값을 적용하는 것을 특징으로 하는 지중 송전 케이블 접속함의 인덕턴스 또는 커패시턴스를 보상하는 방법.



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