KR102190195B1 - 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전철탑에 가해지는 직격뢰에 대비하여 해당 배전철탑에 구비된 피뢰침을 타격부재에 의해 회전시켜 직격뢰 감지영역의 범위를 제어하도록 함으로써, 낙뢰에 대한 방지효과를 가져올 수 있는 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공 배전선로가 설치되는 소정 높이를 갖는 배전철탑의 낙뢰방지 시스템에 있어서, 상기 낙뢰방지 시스템은 상기 배전철탑에 회전가능하게 설치되어 직격뢰를 받아들여 접지선을 통해 해당 직격뢰가 갖는 전압을 지면에 접지시키는 피뢰침부재와, 상기 배전철탑에 이동가능하게 설치되되 그 이동에 의해 상기 피뢰침부재를 직접적으로 가격하여 상기 피뢰침부재 상단의 직력뢰 감지구역에 대한 범위가 가변될 수 있도록 구비되는 타격부재 및 전기회선통신을 이용하여 기상서버 또는 관리서버와 연결되어 제어신호를 통해 상기 타격부재의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 타격부재는 절연재질로 이루어져 상기 피뢰침부재 하부를 간헐적으로 타격하여 상기 직격뢰 감지구역의 범위를 가변시키는 타격봉 및 상기 제어부의 제어신호를 통해 상기 타격봉을 왕복으로 이동시키는 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템{Structure for preventing falling of thunderbolt in electric power transmission tower}

본 발명은 배전 기술 분야 중 배전철탑에 가해지는 직격뢰에 대비하여 해당 배전철탑에 구비된 피뢰침을 타격부재에 의해 회전시켜 직격뢰 감지영역의 범위를 제어하도록 함으로써, 낙뢰에 대한 방지효과를 가져올 수 있는 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 직격뢰(Direct Stroke)를 포함하는 낙뢰는 활발한 기류의 유동에 의해 정전기와 같이 대전되어 발생되는 엄청난 전기에너지가 지표면으로 방전되는 현상이다.

낙뢰로 인한 각종 피해를 방지하기 위하여 전주, 배전 철탑, 방송통신용 송수신 철탑, 발전 또는 변전기기, 군사기지(레이저기지), 고층빌딩, 고층아파트 등에는 낙뢰와 같은 전류를 지중으로 방전시킬 수 있도록 각종 피뢰침에 설치되거나 배전용 가공전선에 영향을 주지 않고 대지에 매설된 접지선을 통해 낙뢰가 소멸되도록 배전 철탑의 상부에 가공지선을 설치하고 있다.

이러한 가공지선을 설치하는 종래기술은 피뢰침에 비해 비용적인 측면이 부담되어 현실적으로 적용되는 경우가 매우 적은 실정이다.

한편, 피뢰침(11)의 경우 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 낙뢰에 대한 접지의 기능은 매우 우수하나 해당 낙뢰가 불특정한 패턴으로 배전철탑(10)의 상단에서 내려치는 경우가 많아 해당 배전철탑(10)에 고정 설치되는 상기 피뢰침으로는 그 감지구역(S-R)이 협소하다는 문제점이 발생하게 된다.

즉, 도시한 바와 같이, 피뢰침과 근접하게 내려치는 낙뢰(D-S1)는 해당 피뢰침에 의해 지면으로 접지가 용이하나 상기 피뢰침과 근접하지 못하는 다른 낙뢰(D-S2,D-S3)는 배전철탑에 직/간접적으로 간섭을 주게 되는 것이다.

물론, 도시한 바와 같이, 피뢰침(11) 상단에 여러 방향에서 낙뢰를 감지하기 위한 보조피뢰침(13)이 형성되어 있으나 이 또한 상기 피뢰침이 고정된 상태에서 감지하여야 하기 때문에 그 범위가 협소하다는 문제점을 해결하기 어려운 현실적인 문제에 부딪치게 되는 단점이 있다.

국내등록특허 제10-1557466호(공고일:2015.10.06.) 국내등록특허 제10-1850499호(공고일:2018.04.19.) 국내등록특허 제10-1557466호(공고일:2019.04.30.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템은 배전철탑에 설치되는 피뢰침을 유동적으로 설치하여 낙뢰에 대한 감지영역을 가변시켜 낙뢰에 대한 피해를 방지할 수 있도록 하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템은 가공 배전선로가 설치되는 소정 높이를 갖는 배전철탑의 낙뢰방지 시스템에 있어서, 상기 낙뢰방지 시스템은 상기 배전철탑에 회전가능하게 설치되어 직격뢰를 받아들여 접지선을 통해 해당 직격뢰가 갖는 전압을 지면에 접지시키는 피뢰침부재와, 상기 배전철탑에 이동가능하게 설치되되 그 이동에 의해 상기 피뢰침부재를 직접적으로 가격하여 상기 피뢰침부재 상단의 직격뢰 감지구역에 대한 범위가 가변될 수 있도록 구비되는 타격부재 및 전기회선통신을 이용하여 기상서버 또는 관리서버와 연결되어 제어신호를 통해 상기 타격부재의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 타격부재는 절연재질로 이루어져 상기 피뢰침부재 하부를 간헐적으로 타격하여 상기 직격뢰 감지구역의 범위를 가변시키는 타격봉 및 상기 제어부의 제어신호를 통해 상기 타격봉을 왕복으로 이동시키는 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 제어부의 제어를 통해 절연체를 중심으로 적어도 하나 이상 그 주변에 설치되는 타격부재를 제어하여 피뢰침의 상단이 회전할 수 있게 간헐적으로 상기 절연체를 타격 함으로써, 피뢰침 상단에 형성될 수 있는 임의의 직격뢰 감지구역의 범위를 제어함으로써, 직격뢰에 의한 배전철탑에 가해지는 손상을 최소한으로 하는 방지효과를 갖게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 배전철탑에 설치되는 피뢰침을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템을 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템에 대한 피뢰침부재를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 대한 피뢰침의 회전을 나타낸 도면.
도 6은 도 4에 대한 회전가이드에 삽입된 피뢰침의 회전구 부분을 확대한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템에 대한 타격부재를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템에 대한 제어부를 나타낸 개념도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템(1)에 대하여 상세히 설명한다. 설명에 앞서, 본 발명에서의 가공 배전선로(L: 도 1 참조)가 설치된 배전철탑(10)을 예시적으로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 필요에 따라 통신철탑(미도시) 등과 같이 지면이나 건물의 옥상에 설치되는 피뢰침을 대신하여 설치될 수 있음에 유의한다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템(1)은 크게 피뢰침부재(100), 타격부재(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 피뢰침부재(100)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 배전철탑(10) 상단에 회전가능하게 설치되어 불특정한 패턴을 갖도록 해당 배전철탑(10)으로 내려치는 직격뢰(D-S: 도 1 참조)를 받아들여 접지선(G-L)을 통해 지면(G)에 접지시키기 위한 구성으로 피뢰침(110) 및 회전가이드(120)를 포함한다.

예컨대 피뢰침(110)은 수직방향으로 소정 길이를 갖는 기둥형상으로 배전철탑(10) 상단에 배치되며, 그 하부는 후술하는 타격봉(210)과 직접적으로 접촉하는 절연체(111)의 삽입공(113)과 서로 탈착 가능하게 끼움 결합한다.

이때, 피뢰침(110) 상부 외면에는 상기 피뢰침(110)이 형성된 방향과 서로 다른 방향으로 적어도 하나 이상 돌출 형성되어 상기 피뢰침(110)에 의해 직격뢰(D-S)를 받아들기이기 위한 직격뢰 감지구역(S-R)의 범위가 후술하는 타격부재(200)에 의해 더 넓은 범위를 가질 수 있도록 보조피뢰침이 더 형성되는 것이 바람직하다.(도 2 참조)

아울러 절연체(111)는 그 자중에 의해 회전가이드(120) 내에 삽입된 피뢰침(110)이 타격부재(200)의 타격 이후에 항시 수직되게 기립할 수 있도록 적정 무게를 갖도록 한다.

피뢰침(110) 외면에는 회전가이드(120)에 삽입되어 상기 회전가이드(120) 내에서 상기 피뢰침(110)이 용이하게 회전하기 위한 볼(BALL) 형상을 갖는 회전구(115)가 형성된다.

예컨대 회전가이드(120)는 상술한 피뢰침(110)의 회전 이외에 상기 피뢰침(110)이 배전철탑(10)에 설치될 수 있도록 하기 위한 구성으로 상단공(121), 하단공(123) 및 회전공(125)을 포함한다.

예컨대 회전가이드(120)는 그 외면에 배전철탑(10)에 고정 설치될 수 있도록 하되 서로 분리 가능한 두 분체로 이루어져 암수 형태로 결합할 수 있도록 함으로써, 피뢰침(110)의 설치가 용이하도록 한다.

이때, 서로 분리가능한 두 분체로 이루어진 회전가이드(120)는 그 분리에 의해 상단공(121), 하단공(123) 및 회전공(125)이 반구 형상에서 서로 결합한 이후에 구(球) 형상으로 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상단공(121)은 피뢰침(110)이 관통 삽입될 수 있게 회전가이드(120) 상단에 천공형성되며, 그 지름(D2)은 도시한 바와 같이, 회전구(115)의 지름(D1)과 대비하여 더 크거나 더 좁게 형성하여 후술하는 타격부재(200)의 타격에 의해 상기 피뢰침(110)의 회전영역 즉, 직격뢰 감지영역(S-R)이 제어될 수 있도록 한다.

다시 말해, 상단공(121)의 지름(D2)이 회전구(115)의 지름(D1)보다 크게 형성하여 피뢰침(110)의 회전반경이 커지도록 하거나 반대로, 더 좁게 형성하여 상기 피뢰침(110)의 회전반경이 좁아지도록 함으로써, 배전철탑(10)의 높이 등에 따라 적절하게 적용할 수 있도록 하는 것이다.

하단공(123)은 상술한 상단공(121)과 수직방향으로 대향되게 회전가이드(120) 하단에 천공형성되며, 도시한 바와 같이, 그 지름(D3)은 회전구(115)의 지름(D2)보다 더 좁게 형성하여 회전공(125) 내부에 회전가능하게 구비된 회전구(115)의 이탈을 방지함으로써, 피뢰침(110)이 타격부재(200)의 타격이나 그 밖의 충격 등에 의해 상기 회전가이드(120) 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 한다.

회전공(125)은 상술한 상단공(121)과 하단공(123) 사이에 위치하도록 회전가이드(120) 내부에 형성되되 그 지름(D4)은 도시한 바와 같이, 회전구(115)의 지름(D1)보다 좀 더 크게 형성하여 타격부재(200)를 통해 절연체(111)의 타격이 이루어지면 상기 회전구(115)가 상기 회전공(125) 내에서 용이하게 회전할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 절연체(111)는 물론, 회전가이드(120) 및 후술하는 타격봉(210)은 직격뢰에 받아들인 피뢰침(110)을 통해 고압의 전압이 배전철탑(10)이나 다른 구성들(예를 들어, 제어부 등)에 인가되어 파손되지 않도록 고무나 스티로폼 등과 같은 절연재질을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 타격부재(200)는 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제어부(300)의 제어를 통해 상술한 절연체(111)를 간헐적으로 타격하여 피뢰침(110)의 회전을 통해 상기 피뢰침(110) 상단에 형성될 수 있는 직격뢰 감지구역(S-R)의 범위를 제어할 수 있도록 하기 위한 구성으로 타격봉(210) 및 이동수단(220)을 포함한다.

예컨대 타격봉(210)은 전체적으로 소정길이를 갖는 봉 형상으로 이루어지되 일단은 이동수단(220)과 연결되어 상기 이동수단(220)에 의해 수평방향으로 왕복 이동하여 타단이 절연체(111)를 타격할 수 있도록 한다.

여기서, 절연체(111)와 대향되는 타격봉(210)의 타단에는 직격뢰의 전압이 인가되지 않도록 절연재질로 형성될 수 있으며, 도시한 바와 같이, 필요에 따라 상기 절연체(111)를 중심으로 좌측이나 우측은 물론, 상부나 하부에 구비되어 상기 절연체(111)의 타격을 통해 피뢰침(110) 상단이 X축 방향이나 Y축 방향으로 이동시켜 상기 피뢰침(110) 상단에 임의로 형성되는 직격뢰 감지구역(S-R)이 '-'자나 '+'자 형상을 갖도록 하거나 상기 절연체(111)를 중심으로 사선방향에 배치하여 상기 직격뢰 감지구역(S-R)이 원형의 형상을 갖도록 상기 피뢰침(110)의 상단 회전이 가능하도록 할 수 있다.

이를 통해 작업자는 하나의 절연체(111) 주변에 적어도 하나 이상의 타격부재(200)를 어느 방향에 위치하도록 배치함에 따라 직격뢰 감지구역(S-R)에 대한 범위를 임의로 형성하도록 할 수 있게 된다.

이동수단(220)은 제어부(300)에 의해 제어 가능하도록 배전철탑(10)에 설치되며, 간헐적 동작을 통해 타격봉(210)이 절연체(111)에 타격을 줄 수 있도록 이동시킨다.

이때, 본 발명에서의 이동수단(220)은 인장/수축에 의해 타격봉(210)을 이동시킬 수 있는 실린더를 사용할 수 있으나, 필요에 따라 상기 타격봉(210)의 외면을 타격하거나 서로 치(齒) 결합하는 복수의 기어(미도시) 회전을 통해 상기 타격봉(210)을 이동시킬 수 있는 구동모터(미도시)도 사용될 수 있음에 유의한다.

그리고, 상기 제어부(300)는 도 3 및 도 8에 도시한 바와 같이, 배전철탑(10) 외면에 작업자가 조작할 수 있도록 박스(BOX) 형태의 컨트롤러 방식으로 설치되거나 관리서버(20) 내에 설치되어 상술한 이동수단(220)을 제어하기 위한 구성으로 수신부(310) 및 마이컴(320)을 포함한다.

아울러 하기에는 본 발명인 제어부(300)가 배전철탑(10)에 컨트롤러 방식으로 설치된 것을 예시적으로 설명하도록 한다.

수신부(310)는 전기회선통신을 통해 적어도 하나 이상의 배전철탑(10)을 관리하는 관리서버(20)와 연결되며, 마이컴(320)과 전기적으로 연결되어 해당 관리서버(20)에서 전송되는 기상정보를 기준으로 타격부재(200)를 제어하여 피뢰침부재(100)의 직격뢰 감지구역(S-R)이 가변될 수 있도록 한다.

이때, 관리서버(20)에서 전송되는 기상정보는 기상청 등과 같은 기상서버(30)에서 제공받아 전송되도록 하는 것이 바람직하다.

마이컴(320)은 수신부(310)를 통해 전송받은 기상정보를 기준으로 적어도 하나 이상의 타격부재(200)를 제어하여 타격봉(210)이 간헐적으로 이동수단(220)에 의해 의동되어 절연체(111)를 타격할 수 있도록 제어한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템(1)은 종래와는 차별적으로 제어부(300)의 제어를 통해 절연체(111)를 중심으로 적어도 하나 이상의 타격부재(200)를 제어하여 피뢰침(110)의 상단이 회전할 수 있게 간헐적으로 상기 절연체(111)를 타격 함으로써, 피뢰침(110) 상단에 형성될 수 있는 임의의 직격뢰 감지구역(S-R)의 범위를 제어함으로써, 직격뢰에 의한 배전철탑(10)에 가해지는 손상을 최소한으로 하는 방지효과를 갖게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 피뢰침부재 110: 피뢰침
111: 절연체 113: 삽입공
115: 회전구 120: 회전가이드
121: 상단공 123: 하단공
125: 회전공 200: 타격부재
210: 타격봉 220: 이동수단
300: 제어부 310: 수신부
320: 마이컴 D1: 회전구의 지름
D2: 상단공의 지름 D3: 하단공의 지름
D4: 회전공의 지름 10: 배전철탑
20: 관리서버 30: 기상서버

Claims (1)

1. 가공 배전선로(L)가 설치되는 소정 높이를 갖는 배전철탑(10)의 낙뢰방지 시스템에 있어서,
   상기 낙뢰방지 시스템은
   상기 배전철탑(10)에 회전가능하게 설치되어 직격뢰를 받아들여 접지선(G-L)을 통해 해당 직격뢰가 갖는 전압을 지면에 접지시키는 피뢰침부재(100);
   상기 배전철탑(10)에 이동가능하게 설치되되 그 이동에 의해 상기 피뢰침부재(100)를 직접적으로 가격하여 상기 피뢰침부재(100) 상단의 직격뢰 감지구역(S-R)에 대한 범위가 가변될 수 있도록 구비되는 타격부재(200); 및
   전기회선통신을 이용하여 기상서버(30) 또는 관리서버(20)와 연결되어 제어신호를 통해 상기 타격부재(200)의 동작을 제어하는 제어부(300);를 포함하되,
   상기 타격부재(200)는 절연재질로 이루어져 상기 피뢰침부재(100) 하부를 간헐적으로 타격하여 상기 직격뢰 감지구역(S-R)의 범위를 가변시키는 타격봉(210) 및 상기 제어부(300)의 제어신호를 통해 상기 타격봉(210)을 왕복으로 이동시키는 이동수단(220)을 포함하며,
   상기 타격봉(210)은 직격뢰의 전압이 인가되지 않도록 절연재질로 형성되며, 절연체(111)를 중심으로 어느 하나가 상기 이동수단(220)에 의해 상기 절연체(111)를 타격할 수 있게 다수 구비되어 그 타격을 통해 피뢰침(110) 상단이 X축 방향이나 Y축 방향으로 이동시켜 상기 피뢰침(110) 상단에 임의로 형성되는 상기 직격뢰 감지구역(S-R)이 '-'자나 '+'자 형상을 갖도록 하거나 상기 절연체(111)를 중심으로 사선방향에 배치하여 상기 직격뢰 감지구역(S-R)이 원형의 형상을 갖도록 상기 피뢰침(110)이 회전가이드(120)에서 회전할 수 있게 관통 삽입된 것을 특징으로 하는 가공 배전선로의 낙뢰방지 시스템.
   

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