KR102084523B1

KR102084523B1 - 현수애자 장력 밸런스 장치를 구비하는 가공송전탑

Info

Publication number: KR102084523B1
Application number: KR1020200008376A
Authority: KR
Inventors: 신지호
Original assignee: 주식회사 주신엔지니어링
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-03-04

Abstract

본 발명에 따른 가공송전탑은 주주재 및 보강재를 포함하는 철탑 본체; 상기 철탑 본체로부터 수평방향으로 연장되는 암; 상기 암에 고정되고 가상의 수평면 상에서 가공송전선의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 밀고 당기는 실린더부를 포함하는 장력조절부; 상기 장력 조절부에 고정되고, 회동 중심축이 수직방향으로 형성되며, 상기 실린더부에 의하여 상기 장력조절부의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 이동되는 제1 수평 회동 연결부; 상기 제1 수평 회동 연결부의 하단에 회동 중심축이 수평방향으로 형성되는 제1 수직회동 연결부를 통하여 일 단부가 결합되는 제1 지지암; 상기 제1 지지암의 타 단부에 일측 단부가 결합되는 제2 지지암; 상기 제2 지지암의 타 단부에 수평방향 회동 중심축을 갖는 제3 수직 회동 연결부; 및 상기 제3 수직 회동 연결부의 하단에 수직 방향의 회동중심축을 갖는 제2 수평 회동 연결부를 통하여 연결되는 현수애자;를 포함하고, 상기 제2 지지암은 상기 제1 지지암에 비하여 길이가 상이하게 형성되어 상기 제1 수평 회동 연결부와 상기 제2 수평 회동 연결부의 회전 중심이 이격되도록 형성될 수 있다.

Description

현수애자 장력 밸런스 장치를 구비하는 가공송전탑{Overhead transmission tower with suspension insulator tension balance device}

본 발명은 현수애자 장력 밸런스 장치 및 이를 포함하는 가공송전탑에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에서 생성된 전류는 변전소에서 송전에 적합한 고압 전류로 변환하여 지상에 일정 간격을 두고 설치되는 송전철탑에 애자를 통해 절연 상태로 지지되는 가공송전선을 통해 송전된다.

송전철탑은 경간(철탑과 철탑 사이 전선의 지지점 간 거리)의 길이에 따라 표준 경간에 사용되는 표준철탑(standard tower)과 장경간으로 설치할 수밖에 없는 경우나 기타 표준철탑을 사용할 수 없는 장소에 설치되는 특수철탑으로 구분된다.

표준철탑은 형태상으로 사각 철탑, 방형 철탑, 문형 철탑(Gantry tower), 우두형 철탑, 회전형 철탑, MC(Motor Columbus) 철탑으로 구분된다. 또한 사용 목적에 따라서 직선 철탑(Straight tower), 각도 철탑(Angle tower), 억류 철탑(Anchor tower), 내장 철탑(Strain tower)으로 구분된다. 우리나라의 경우 대체로 단경간에 적용되는 표준철탑 중에서도 철탑의 강도를 전선로의 방향과 직각 방향이 같도록 설계한 사각 철탑이 주로 사용되고 있는데, 이는 설계가 용이하고 안전도가 높기 때문이다.

사각 철탑은 하단이 지중에 콘크리트 블록 내에서 앵커재로 고정되는 4개의 주주재(Main Post)와, 주주재 사이를 연결하여 보강하는 수평재와 사재, 복재용 보조재와, 주주재에 수평으로 설치되는 복수개의 암(Arm)을 포함하여 구성된다. 가공송전선의 양단은 인접하는 철탑의 암에 현수 설치되는 현수 애자 하단에 절연 상태로 지지된다.

이와 같이 송전철탑에 지지되는 가공송전선은 기온의 변화에 따라 신축하면서 장력의 변화를 가져오게 된다. 즉, 여름철에는 높은 기온으로 인해 신장되고, 겨울철에는 낮은 기온으로 인해 수축되어 장력의 변화가 발생하게 된다.

종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-0809063호(이하 선행기술 1이라 함)를 들 수 있다. 선행기술 1을 살펴보면, 송전철탑의 암부재에 설치되며, 후방에 배치된 애자와 연결되어, 애자에 연결된 가공전선의 장력을 조절할 수 있도록 된 장력완화장치에 있어서, 후단이 상기 애자를 향하도록 상기 암부재에 설치된 실린더와 ; 실린더 내부에 전후진 가능하게 설치되어 실린더의 내부삽입부를 후방의 가스수용부와 전방의 제1스프링수용부로 구획하는 피스톤과, 가스수용부에 수용되어 피스톤이 전진되도록 가압하는 가스와, 제1스프링수용부에 설치되어 피스톤이 후퇴되도록 가압하는 제1스프링과, 일단이 피스톤의 후면에 연결되고 타단이 피스톤의 후방으로 연장되어 애자에 연결되는 연결부재로 구성된 장력조절기구와 ; 선단에 걸림홈이 형성되며 기단이 실린더에 회동가능하게 고정되는 경고판과, 경고판가 회동 입설되도록 탄발지지하는 탄성부재로 구성된 표시기구 ; 경고판 또는 실린더에 설치되는 발광램프와; 발광램프를 작동제어하는 제어유닛과 ; 제어유닛과 연결되는 감지센서와 ; 일단에 돌출부가 구비되고 타단에 경고판의 걸림홈과 맞물려 경고판을 수평고정시키는 걸림턱이 형성되며 실린더에 슬라이드가능하게 설치되어 후진시 감지센서를 ON 시키는 걸림부재와, 걸림부재에 연결되어 걸림홈과 걸림턱이 상호 맞물리도록 탄성 가압하는 제2스프링으로 구성된 잠금기구와 ; 외면에 길이방향을 따라 장공이 형성되어 일단이 피스톤의 전면에 고정되고 타단이 실린더 외부로 연장되는 이동부재와, 고정홀에 위치이동가능하게 고정결합되며 후진시 돌출부를 가압하여 걸림부재를 후방향으로 이동시키는 접촉부재로 구성된 잠금해제기구로 이루어져, 가스의 팽창력을 이용하여 가공전선의 장력을 자동으로 조절하며, 손상시 외부에 서 즉각적으로 인식할 수 있어 신속하게 복구할 수 있게 되는 "송전용 가공전선의 송전철탑용 장력완화장치"가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래기술들은 모두 수평상태의 송전선로의 장력을 유지하기에는 효과가 있으나, 송전철탑에 수직으로 길이를 갖는 애자의 하부에 연결된 손전선로의 장력을 유지하기 위해서는 사용이 불가하다는 문제점이 있었다.

또한 현수애자의 경우 작동이나 장력의 조절을 위하여 접근하거나 단전 후 작업을 수행하여야 하는 문제가 있었다.

본 발명은 수직방향으로 길이를 갖는 애자의 하부 양측에 복수로 연결되는 송전선로의 장력을 유지할 수 있는 장력 밸런스 조절부를 구비하는 가공송전탑을 제공한다.

또한 본 발명은 활선상태에서 장력 조절을 위한 프로세스를 최소화할 수 있는 구조를 구비하는 가공송전탑을 제공한다.

또한 상기 장력조절부는, 일정 길이를 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 일 단부가 상기 제1 수평회동 연결부를 통하여 상기 제1 지지암과 연결되고, 타측 상부 일 지점에 상부로 돌출된 돌부가 형성되는 삽입부; 및 일정 길이를 갖고, 내부에 상기 삽입부가 일정 깊이 삽입 수용되도록 제1 공간부가 형성되고, 상부에는 상기 돌부가 상기 삽입부의 이동시 외부로 노출된 상태에서 가이드 되도록 길이 방향으로 홈형상으로 형성되는 가이드 홈이 형성되는 가이드부;를 포함하고, 상기 실린더부는 상기 외부로 노출된 돌부를 상기 가이드부의 길이 방향을 따라 밀거나 당기도록 작동할 수 있다.

또한 상기 실린더부는, 공압에 의하여 신축되는 실린더암과, 상기 실린더암의 단부에 구비되어 상기 돌부와 결합하는 결합부를 포함할 수 있다.

또한 상기 결합부는 링형으로 형성되어 상기 돌부가 관통되도록 결합할 수 있다.

또한 상기 실린더부는 공압실리더 타입으로 형성될 수 있다.

또한 상기 장력조절부는 내부에 가스가 수용되는 제2 공간부를 구비하는 가스저장부를 포함하고, 상기 실린더부는 상기 가스저장부와 연통되는 연통구를 통하여 상기 가스저장부에 수용된 가스가 유입되는 유입 공간부와, 상기 유입 공간부를 밀폐하고 상기 유입 공간부 및 상기 가스저장부 내의 가스 팽창 및 수축 상태에 따라 상기 실린더암을 외부로 신축시키는 피스톤부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제2 지지암은 상기 제1 지지암의 길이에 비하여 짧게 형성될 수 있다.

또한 상기 제2 지지암은 회동 중심축이 수평방향으로 형성되는 제2 수직회동 연결부를 통하여 상기 제1 지지암에 결합될 수 있다.

또한 상기 제1 지지암과 상기 제2 지지암 사이에는 상기 제1 지지암과 상기 제2 지지암의 중심 거리가 멀어지는 경우 탄성 복원력이 증가하는 탄성부재가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 장력 밸런스 조절장치는 현수애자의 양측에 연결되는 송전선로 간의 장력의 차이에 의한 힘을 최소화하여 가공송전탑에 걸리는 부하를 상쇄할 수 있다.

도 1은 가공송전탑의 일 예를 나타내는 사진이다.
도 2는 현수애자를 구비하는 가공송전탑에서의 가공송전선의 장력 차이에 따른 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시에에 따른 장력 밸런스 조절장치와 장력 조절장치의 모습을 나타내는 분해사시도 및 사시도이다.
도 5 및 도 6은 현수 애자를 기준으로 양측의 장력이 상이한 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 다른 실시예에 따른 장력조절부를 나타내는 사시도, 제1 작동상태도 및 제2 작동상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1을 참조하여 가공송전탑에 대하여 설명한다. 도 1은 가공송전탑의 일 예를 나타내는 사진이고, 도 2는 현수애자를 구비하는 가공송전탑에서의 가공송전선의 장력 차이에 따른 상태를 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 가공송전탑의 경우 현수애자를 기준으로 양측으로 가공송전선이 연장된다. 이 경우 양측의 장력이 날씨 등의 주변환경에 따라 유사한 정도로 신축되어 밸런스가 유지되는 것이 보통이다. 그러나, 노화 또는 외부의 요인 등으로 인하여 현수애자 양측의 장력 밸런스가 틀어지는 경우가 발생할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 가공송전탑(10)을 기준으로 왼쪽의 가공송전선(5A)이 우측의 가공송전선(5B)에 비하여 쳐지는 경우 우측의 장력이 상대적으로 더 크게 작용하게 되어 현수 애자나 해당 현수 애자를 지지하는 지지부 등에 외력으로서 작용하게 된다. 이러한 이유로 장력을 조절하는 기능에 더하여 양측 가공송전선의 장력의 차이에 따른 외력을 상쇄하거나 저감시키는 밸런스 조절 기능이 필요하다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 장력 밸런스 조절장치 및 장력 조절부를 설명한다. 도 3 및 도 4는 일 실시에에 따른 장력 밸런스 조절장치와 장력 조절장치의 모습을 나타내는 분해사시도 및 사시도이고, 도 5 및 도 6은 현수 애자를 기준으로 양측의 장력이 상이한 경우를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가공송전탑은 일반적으로 알려진 바와 같이 철탑의 외형을 형성하는 주주재와 주주재 사이를 보강하는 보강재를 포함하는 철탑 본체로 구현될 수 있으며, 철탑 본체로부터 수평방향으로 연장되는 암이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 이러한 가공송전탑은 일정 거리마다 구비되어 가공송전선을 지지하기 위한 구성이다.

이하에서 설명할 장력 조절부(300) 및 장력 밸런스 장치(100)는 위와 같은 암측에 구비되어 가공송전선을 절연상태로 지지하는 현수애자(7)에 걸리는 장력을 조절하거나 밸런스를 조절하는 기능을 수행한다.

장력조절부(300)는 가공송전탑의 암에 고정되고 가상의 수평면 상에서 가공송전선(5A, 5B)의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 밀고 당기는 실린더부(350)을 포함한다.

구체적으로, 삽입부(200)는 일정 길이를 갖는 플레이트 형상으로 형성된다. 삽입부(200)의 일 단부는 제1 수평회동 연결부(133)를 통하여 제1 지지암(120)과 연결된다. 여기서 제1 수평회동 연결부(133)는 후술할 제2 수평회동 연결부(131)과 마찬가지로 수직 방향의 회전 중심축을 갖는 결합부재를 의미한다. 제1 지지암(120)은 제1 수평회동 연결부(133)의 회전축을 중심으로 회전하여 회전이 수평면 상에서 이루어지게 된다. 또한 삽입부(200)는 제1 수평회동 연결부(133)의 타측 상부 일 지점에 상부로 돌출된 돌부(210)가 형성된다.

가이드부(310)는 일정 길이를 갖고, 내부에 상술한 삽입부(200)가 일정 깊이 삽입 수용되도록 제1 공간부(SP1)가 형성된다. 가이드부(310)의 상부에는 삽입부(200)의 돌부(210)가 외부로 노출된 상태에서 삽입부(200)의 이동에 따라 가이드 되도록 홈형상의 가이드 홈이 형성된다. 가이드 홈(SP2)은 가이드부(310)의 길이 방향을 따라 형성된다.

실린더부(350)는 외부로 노출된 돌부를 상기 가이드부의 길이 방향을 따라 밀거나 당기도록 작동할 수 있다. 실린더암(351)은 실린더부(350)의 공압에 의하여 신축되며, 결합부(353)는 실린더암의 단부에 구비되어 돌부(210)와 결합한다. 결합부(353)는 링형상으로 형성되어 돌부(210)가 관통된 상태로 결합하도록 할 수 있으며, 실린더부(350)는 공압실린더 또는 유압 실린더 등으로 형성될 수 있다.

일 예로 실린더부(350)가 실린더암(351)을 외측으로 신장시키는 경우 돌부(210)를 함께 밀어내며, 결과적으로 삽입부(200)와 제1 수평회동 연결부(133)이 외측으로 함께 밀려나게 된다.

제1 지지암(120)은 앞서 설명한 바와 같이 제1 수평 회동 연결부(133)의 하단에 결합한다. 이 때 제1 수평회동 연결부(133)의 하단에는 제1 수직회동 연결부(125)가 구비되며, 제1 지지암(120)은 제1 수직회동 연결부(125)에 연결된다.

또한 제2 지지암(110)은 제2 수직회동 연결부(125)를 통하여 제1 지지암(120)과 결합하고, 현수애자(7)는 제3 수직회동 연결부(121) 및 제2 수평회동 연결부(131)를 통하여 제2 지지암(110)과 연결된다.

제1 수직회동 연결부(125)는 제2 수직회동 연결부(123) 및 제3 수직회동 연결부(121)와 마찬가지로 수평방향의 회동 중심축을 구비하며, 이에 따라 제1 지지암(120)과 제2 지지암(110)은 시계추와 같은 형태로 회동할 수 있게 된다.

이 때 제2 지지암(110)은 제1 지지암(120)에 비하여 길이가 상이하게 형성됨으로써 제1 수평 회동 연결부(133)와 제2 수평 회동 연결부(131)의 회전 중심이 이격되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제2 지지암(110)이 제1 지지암(120)의 길이에 비하여 짧게 형성됨으로써 제1 수평 회동 연결부(133)와 제2 수평 회동 연결부(131)의 회전 중심이 이격되도록 형성되고, 이 경우 양측의 가공송전선(5A, 5B)에 의한 장력의 차이가 커질수록 제2 수평회동 연결부(131)의 회전 중심축이 장력이 상대적으로 큰 가공송전선 측으로 회동하게 된다.

한편, 제1 지지암(120)과 제2 지지암(110)은 일정 각도가 유지된 상태에서 고정되도록 형성될 수 있으나, 제1 지지암(120)과 제2 지지암(110)을 제2 수직회동연결부(123)로 연결하여 회동가능하게 함과 동시에 제1 지지암(120)과 제2 지지암(110)의 사이에 탄성부재(150), 바람직하게는 스프링을 구비할 수 있다. 탄성부재(150)는 제1 지지암(120)과 제2 지지암(110)의 중심 거리가 멀어지는 경우 탄성 복원력이 증가하도록 구비된다.

한편, 제1 수평 회동 연결부(133) 및 제2 수평 회동 연결부(131)의 회전 중심축은 서로 평행하도록 형성됨으로써 양측 가공송전선(5A. 5B)의 장력 차이에 따른 회동이 원할히 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 제1 수평 회동 연결부(133) 및 제2 수평 회동 연결부(131)의 편심 회동 구조에 의하여 양측의 가공송전선(5A. 5B)의 장력의 밸런스에 문제가 생기는 경우에도 별도의 에너지의 투입이나 작업자의 작업 없이 이를 상쇄하거나 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 7 내지 9를 참조하여 다른 실시예에 따른 장력 조절부를 설명한다. 도 7 내지 도 9는 각각 다른 실시예에 따른 장력조절부를 나타내는 사시도, 제1 작동상태도 및 제2 작동상태도이다.

본 실시예에 따른 장력조절부(300A)는 별도의 에너지 투입없이 외부의 환경의 변화에 따라 장력이 조절되도록 하는 구성면에서 차이가 있다.

구체적으로, 가스저장부(350A)는 내부에 가스가 수용되는 제2 공간부를 구비한다. 이 때 실린더부는 가스저장부(350A)의 내부 공간와 연통되는 유입 공간부(SP3)를 구비한다. 유입 공간부(SP3)는 연통구(SP4)를 통하여 가스저장부(350A)의 내부 공간과 연통되며, 피스톤부(352)는 실린더암(351)과 연결되며, 유입 공간부(SP3)를 밀폐한다.

가스저장부(350A)가 외부의 온도가 높아짐에 따라 내부의 가스가 팽창하게 되면, 유입 공간부(Sp3) 내부의 가스도 함께 팽창하게되며, 팽창된 가스의 압력은 피스톤(352)에 집중되어 피스톤(352)을 밀어내는 힘으로 작용하게 된다. 이러한 작용하에 의하여 피스톤(352) 및 실린더암(351)은 외측으로 밀려나게 되면서 장력을 조절하기 위한 작동을 수행한다.

한편, 피스톤의 가스 접촉 면적은 가스저장부(350A)의 내부 면적에 비하여 매우 작기 때문에 적은 압력의 증가로도 피스톤이 이동하는 거리는 상대적으로 더 증가하게 된다. 이러한 구성으로 인하여 별도의 압력 증가 없이도 외부 온도가 상승하거나 하강하는 경우 해당 온도에 따라 실린더암(351)을 이동시켜 가공송전선의 장력을 조절할 수 있게 된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

100: 장력 밸런스 조절장치
200: 삽입부
300: 장력 조절부
350: 실린더부

Claims

주주재 및 보강재를 포함하는 철탑 본체;
상기 철탑 본체로부터 수평방향으로 연장되는 암;
상기 암에 고정되고 가상의 수평면 상에서 가공송전선의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 밀고 당기는 실린더부를 포함하는 장력조절부;
상기 장력 조절부에 고정되고, 회동 중심축이 수직방향으로 형성되며, 상기 실린더부에 의하여 상기 장력조절부의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 이동되는 제1 수평 회동 연결부;
상기 제1 수평 회동 연결부의 하단에 회동 중심축이 수평방향으로 형성되는 제1 수직회동 연결부를 통하여 일 단부가 결합되는 제1 지지암;
상기 제1 지지암의 타 단부에 일측 단부가 결합되는 제2 지지암;
상기 제2 지지암의 타 단부에 수평방향 회동 중심축을 갖는 제3 수직 회동 연결부;
상기 제3 수직 회동 연결부의 하단에 수직 방향의 회동중심축을 갖는 제2 수평 회동 연결부를 통하여 연결되는 현수애자;를 포함하고,
상기 제2 지지암은 상기 제1 지지암에 비하여 길이가 상이하게 형성되어 상기 제1 수평 회동 연결부와 상기 제2 수평 회동 연결부의 회전 중심이 이격되도록 형성되는 가공송전탑.
제1항에 있어서,
상기 장력조절부는,
일정 길이를 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 일 단부가 상기 제1 수평회동 연결부를 통하여 상기 제1 지지암과 연결되고, 타측 상부 일 지점에 상부로 돌출된 돌부가 형성되는 삽입부; 및
일정 길이를 갖고, 내부에 상기 삽입부가 일정 깊이 삽입 수용되도록 제1 공간부가 형성되고, 상부에는 상기 돌부가 상기 삽입부의 이동시 외부로 노출된 상태에서 가이드 되도록 길이 방향으로 홈형상으로 형성되는 가이드 홈이 형성되는 가이드부;를 포함하고,
상기 실린더부는 상기 외부로 노출된 돌부를 상기 가이드부의 길이 방향을 따라 밀거나 당기도록 작동하는 가공송전탑.
제2항에 있어서,
상기 실린더부는, 공압에 의하여 신축되는 실린더암과, 상기 실린더암의 단부에 구비되어 상기 돌부와 결합하는 결합부를 포함하는 가공송전탑.
제3항에 있어서,
상기 결합부는 링형으로 형성되어 상기 돌부가 관통되도록 결합하는 가공송전탑.
제3항에 있어서,
상기 실린더부는 공압실리더 타입으로 형성되는 가공송전탑.
제3항에 있어서,
상기 장력조절부는 내부에 가스가 수용되는 제2 공간부를 구비하는 가스저장부를 포함하고,
상기 실린더부는 상기 가스저장부와 연통되는 연통구를 통하여 상기 가스저장부에 수용된 가스가 유입되는 유입 공간부와, 상기 유입 공간부를 밀폐하고 상기 유입 공간부 및 상기 가스저장부 내의 가스 팽창 및 수축 상태에 따라 상기 실린더암을 외부로 신축시키는 피스톤부를 포함하는 가공송전탑.
제1항에 있어서,
상기 제2 지지암은 상기 제1 지지암의 길이에 비하여 짧게 형성되는 가공송전탑.
제1항에 있어서,
상기 제2 지지암은 회동 중심축이 수평방향으로 형성되는 제2 수직회동 연결부를 통하여 상기 제1 지지암에 결합되는 가공송전탑.
제8항에 있어서,
상기 제1 지지암과 상기 제2 지지암 사이에는 상기 제1 지지암과 상기 제2 지지암의 중심 거리가 멀어지는 경우 탄성 복원력이 증가하는 탄성부재가 구비되는 가공송전탑.