KR102620071B1

KR102620071B1 - 지중배전시스템

Info

Publication number: KR102620071B1
Application number: KR1020220190078A
Authority: KR
Inventors: 이원준
Original assignee: (주)수도엔지니어링
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2024-01-03

Abstract

본 발명은 지중배전시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 동심중성선의 일단을 개방하여 동심중성선의 순환 전류 발생을 방지하고 전력 손실을 방지하며 전력 케이블의 내부 온도 상승을 방지할 수 있는 지중배전시스템을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 각각 전력선에 연결되는 3상의 심선(A,B,C)과, 가공지선에 연결된 채 상기 3상의 심선을 감싸면서 구간마다 절단된 동심중성선을 구비하고, 상기 가공지선에 직접 연결된 제1구간의 동심중성선의 제1시작점과 제1끝점이 모두 대지에 직접 접지되며, 상기 제1구간으로부터 이격된 제2구간의 동심중성선중 어느 한 제2시작점과 상기 제1끝점이 연결되고 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 모두 접지되며, 상기 제1구간의 동심중성선과 상기 제2구간의 동심중성선 중 상호간 연결되지 않은 부분에 제1고정장치가 고정되고, 상기 제1고정장치에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하여 측정한 전압이 기준 전압보다 높을 경우 경고 신호를 출력하는 제1접지상태확인장치가 구비되며, 상기 제1접지상태확인장치는 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하는 제1저항과, 상기 제1저항에 병렬로 연결된 제1전압 센서를 포함하며, 상기 제1전압 센서는 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 출력하는, 지중배전시스템을 개시한다.

Description

지중배전시스템{Underground power distribution system}

본 발명은 지중배전시스템에 관한 것이다.

우리 나라의 배전 방식은 22.9kV-y 다중접지방식으로 변전소로부터 가공 배전 선로 또는 CNCV(Concentric Netutral Conductor With Water Bolcking Tapes And PVC Sheathed Power Cable)를 이용하여 지하에 매설된 배전 선로를 통하여 전력을 공급하며, 도시 외곽 또는 농어촌 지역의 경우 가공선 형태로，대도시 중심부 등 사람의 왕래가 빈번한 곳이나 신도시 지역 등에서는 공급 신뢰도 및 도시 미관을 고려하여 지중으로 전력을 공급하고 있으며, 선로 운영상 배전 선로의 중성선을 일정 구간 마다 일괄공동접지방식으로 하는 다중접지방식을 채택하고 있다. 이러한 다중접지방식은 동심중성선을 대지에 직접 접지하기 때문에 지락 사고시 건전상의 전압 상승이 적어 전력 설비의 절연 및 지락 전류의 검출이 용이하고 보호 계전기 등이 신속하게 동작하는 장점이 있는 반면, 지락 고장시 고장 전류가 크고 대지전위가 상승하는 단점도 있다.

중성선의 전위가 상승하는 것을 방지하고자 케이블 접속 구간마다 동심중성선을 일괄 접지하는 방식으로 배전 계통을 운영하고 있는데 이는 고압과 저압을 공동으로 사용함에 따라 평상시에는 불평형 부하 전류를, 지락 사고 시에는 동심중성선의 대지 전위 상승을 일정값 이하로 제한하여 배전 계통을 안전하게 유지하기 위해서이다. 그러나 지중 배전 선로에서 각상(A，B，C상)의 부하가 불평형이 될 때는 물론 평형일 경우에도 동심중성선에는 부하 전류에 비례하는 동심중성선 순환 전류가 발생되고 있기 때문에 불필요한 전력 손실이 발생하며, 이러한 전력 손실로 케이블의 내부 온도가 상승되어 케이블의 전류 용량이 감소한다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 해결하고자 하는 과제는 동심중성선의 일단을 개방하여 동심중성선의 순환 전류 발생을 방지하고 전력 손실을 방지하며 전력 케이블의 내부 온도 상승을 방지할 수 있는 지중배전시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 해결하고자 하는 과제는 전력 케이블의 시공 작업중 작업자의 실수 또는 착각으로 인한 전력 케이블의 불량 시공을 방지하고 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있는 지중배전시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 해결하고자 하는 과제는 뇌격 전류 침입 시에도 전력 케이블의 손상 현상을 방지할 수 있는 지중배전시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 지중배전시스템은 각각 전력선에 연결되는 3상의 심선(A,B,C)과, 가공지선에 연결된 채 상기 3상의 심선을 감싸면서 구간마다 절단된 동심중성선을 구비하고, 상기 가공지선에 연결된 제1구간의 동심중성선의 제1시작점과 제1끝점이 모두 대지에 직접 접지되며, 상기 제1구간으로부터 이격된 제2구간의 동심중성선중 어느 한 제2시작점과 상기 제1끝점이 연결되고 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 모두 접지되며, 상기 제1구간의 동심중성선과 상기 제2구간의 동심중성선 중 상호간 연결되지 않은 부분에 제1고정장치가 고정되고, 상기 제1고정장치에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하여 측정한 전압이 기준 전압보다 높을 경우 경고 신호를 출력하는 제1접지상태확인장치가 구비되며, 상기 제1접지상태확인장치는 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하는 제1저항과, 상기 제1저항에 병렬로 연결된 제1전압 센서를 포함하며, 상기 제1전압 센서는 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제2구간의 동심중성선중 상기 제1구간의 동심중성선에 연결되지 않은 제2시작점은 제1절연장치로 감싸여지며, 상기 제2구간으로부터 이격된 제3구간의 동심중성선중 어느 한 제3시작점과 상기 제2끝점이 연결되고 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 모두 접지되며, 상기 제2구간의 동심중성선과 상기 제3구간의 동심중성선 중 상호간 연결되지 않은 부분에 제2고정장치가 고정되고, 상기 제2고정장치에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제2구간의 동심중성선과 제3구간의 동심중성선을 상호간 연결하여 측정한 전압이 기준 전압보다 높을 경우 경고 신호를 출력하는 제2접지상태확인장치가 더 구비되며, 상기 제2접지상태확인장치는 제2구간의 동심중성선과 제3구간의 동심중성선을 상호간 연결하는 제2저항과, 상기 제2저항에 병렬로 연결된 제2전압 센서를 포함하며, 상기 제2전압 센서는 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 출력하며, 상기 제3구간의 동심중성선중 상기 제2구간의 동심중성선에 연결되지 않은 제3시작점은 제2절연장치로 감싸여진다.

일부 예들에서, 상기 제2구간에 구비된 3상의 심선으로부터 분기된 1차측 심선들과, 상기 1차측 심선들에 연결된 1차측 권선들과, 상기 1차측 권선들에 대응하여 제공되는 2차측 권선들을 포함하는 변압기를 포함한다.

일부 예들에서, 상기 1차측 심선들을 감싸는 1차측 동심중성선을 포함하고, 상기 1차측 동심중성선은 상기 제1구간의 동심중성선 및 상기 제3구간의 동심중성선에 연결된 채 접지된다.

본 발명은 동심중성선의 일단을 개방하여 동심중성선의 순환 전류 발생을 방지하고 전력 손실을 방지하며 전력 케이블의 내부 온도 상승을 방지할 수 있는 지중배전시스템을 제공한다.

본 발명은 전력 케이블의 시공 작업중 작업자의 실수 또는 착각으로 인한 전력 케이블의 불량 시공을 방지하고 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있는 지중배전시스템을 제공한다.

본 발명은 뇌격 전류 침입 시에도 전력 케이블의 손상 현상을 방지할 수 있는 지중배전시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템에 사용되는 동심중성선을 갖는 전력선을 도시한 단면도 및 사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템 중 동심중성선의 개방 상태를 도시한 개략도이고, 도 3b는 그 등가 회로이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템(100)의 구성을 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 3상(A,B,C의 3상)의 심선(111)(전력선, 전력케이블 또는 가공전선이라 함)과, 가공지선에 각각 연결된 채 상기 3상의 심선(111)을 감싸면서 구간마다 절단된 동심중성선(112)을 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 하나의 구간은 대략 200m 내지 400mm일 수 있으며, 도 1에서, 가공선로(전주)와 변전소 사이에 제1구간, 제2구간, 제3구간 및 제4구간이 도시되어 있으나, 이러한 구간의 갯수는 더 많거나 작을 수 있다. 이해의 편의를 위해, 가공선로와 변전소까지 제1구간 내지 제4구간이 있는 것을 예로 설명한다.

또한, 하나의 동심중성선(112)은 가공선로 측을 향하는 단부가 시작점으로 정의되고 변전소측을 향하는 단부가 끝점으로 정의될 수 있다. 더불어, 시작점과 끝점이 각 구간의 접속개소(연결개소)로 정의될 수 있다.

먼저 가공지선에 직접 연결된 제1구간의 동심중성선(112)의 제1시작점과 제1끝점은 모두 접지될 수 있다(양단 접지). 다르게 설명하면, 제1구간의 동심중성선(112)은 양단 접지될 수 있다.

한편, 제1구간으로부터 이격된 제2구간의 동심중성선(112)중 어느 한 제2시작점(예를 들면, A상에 대하는 1선)과 제1구간의 동심중성선(112)의 제1끝점(예를 들면, A상에 대응하는 1선)이 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2구간의 동심중성선(112)중 나머지 두개의 제2시작점(예를 들면, B,C상에 대응하는 2선)과 제1구간의 동심중성선(112)의 제1끝점(B,C상에 대응하는 2선)은 상호간 전기적으로 연결되지 않을 수 있다(편단 접지).

또한, 제2구간의 동심중성선(112)의 제2끝점(A,B,C상에 대응하는 3선)이 모두 접지될 수 있다. 다르게 설명하면, 제2구간의 동심중성선(112)은 편단 접지될 수 있다. 또 다르게 설명하면, 실질적으로 제2,3,4구간의 동심중성선(112)은 모두 편단 접지될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 동심중성선의 일단이 개방됨으로써, 동심중성선에서 대량의 순환 전류가 발생하지 않아 전력 손실이 방지되며 전력 케이블의 내부 온도 상승도 방지될 수 있다.

한편, 가공지선(또는 가공선로)이 낙뢰를 맞았을 경우, 뇌서지 충격 전압은 동심중성선(112)으로 침입하여 진행하는 과정에서 급격하게 감쇄될 수 있다. 즉, 동심중성선(112)의 제1시작점(또는 첫번째 연결점)을 지나면 충격 전압이 급격히 감소하여 절연 상태를 위협할 수 없는 작은 값으로 된다.

이에 따라 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 가공지선에 연결된 제1구간의 3선에 대응하는 동심중선선(A,B,C상에 대응하는 3선)의 제1시작점 및 제1끝점이 모두 일괄적으로 접지되도록 하고(3선 양단 일괄 접지), 또한 제2구간부터 끝점만이 3선 일괄 접지되도록 하며 시작점은 2선 접지로부터 개방되도록 함으로써(편단 접지), 1선만이 중성선이 되도록 접지되고, 뇌격 전류 침입시, 심선(111) 및 동심중성선(112)의 손상, 즉, 전력 케이블(110)의 손상 현상이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 제1구간의 동심중성선(112)과 제2구간의 동심중성선(112) 중 상호간 연결되지 않은 부분(예를 들면, B,C상에 대응하며, 개방 상태인 2선)에 각각 고정된 제1고정장치(120)를 포함할 수 있다.

이러한 제1고정장치(120)는 절연 몸체를 포함할 수 있고, 절연 몸체가 상호간 연결되지 않고 개방 상태인 제1구간의 동심중성선(112)(제1끝점)과 제2구간의 동심중성선(112)(제2시작점)을 각각 고정할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 제1고정장치(120)에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제1구간의 동심중성선(112)(제1끝점)과 제2구간의 동심중성선(112)(제2시작점)을 상호간 연결하여 측정한 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 높을 경우 빛이나 소리를 이용하여 작업자에게 경고 동작하는 제1접지상태확인장치(130)를 더 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 제1접지상태확인장치(130)는 제1고정장치(120)의 내측에 설치됨으로써, 실질적으로 제1접지상태확인장치(130) 및 제1고정장치(120)는 일체로 형성될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1고정장치(120)에 제1접지상태확인장치(130)가 내장될 수 있다.

일부 예들에서, 제1고정장치(120)에 고정된 제1접지상태확인장치(130)는 제1구간의 동심중성선(112)(제1끝점)과 제2구간의 동심중성선(112)(제2시작점)을 상호간 센스 저항을 통해 전기적으로 연결하여 전압을 측정하는 전압 센서와, 전압 센서로 측정한 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 높을 경우 빛이나 소리로 경고 동작하는 제어부(스피커, 부저 또는 LED를 이용할 수 있음)를 포함할 수 있다.

이와 같이 하여, 일례로, B상에 대응하는 제2구간의 동심중성선(112)중 제2끝점이 접지되지 않아 제2구간의 동심중성선(112)이 개방된 상태가 되면, 상기 제2구간의 동심중성선(112)에는 미리 결정된 기준 전압(예를 들면, 대지 전압)보다 높은 전압이 유기되므로, 제1접지상태확인장치(130)가 이를 감지하여 작업자에게 빛이나 소리로 경고하게 된다.

따라서, 작업자는 제1접지상태확인장치(130)의 상태를 파악하여 안전한 상태에서 시공 작업을 수행할 수 있게 된다.

더불어, 일례로, C상에 대응하는 제2구간의 동심중성선(112)중 제2끝점이 접지되지 않아 제2구간의 동심중성선(112)이 개방된 상태가 될 경우에도, 상기와 동일하게 동작하게 된다.

더욱이, 제2구간의 동심중성선(112)중 제1구간의 동심중성선(112)에 연결되지 않은 제2시작점(예를 들면, B,C상에 대응하는 2선)은 제1절연장치(140)로 감싸여질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 제2구간의 동심중성선(112)중 제2끝점이 접지되지 않을 경우 기준 전압(예를 들면, 대지 전압)보다 높은 전압이 유기될 수 있는데, 상술한 바와 같은 제1절연장치(140)로 인해 동심중선선의 도체 노출 부분이 절연되어 작업자 및 설비의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

계속해서, 제2구간으로부터 이격된 제3구간의 동심중성선(112)중 어느 한 제3시작점(예를 들면, B상에 대응하는 1선)과 제2끝점(예를 들면, B상에 대응하는 1선)이 전기적으로 연결되고 제3구간의 동심중성선(112)의 제3끝점(예를 들면, A,B,C상에 대응하는 3선)이 모두 접지될 수 있다.

마찬가지로, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 제2구간의 동심중성선(112)과 제3구간의 동심중성선(112) 중 상호간 연결되지 않은 부분(예를 들어, A,C상에 대응하는 2선)에 고정된 제2고정장치(120)와, 제2고정장치(120)에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제2구간의 동심중성선(112)과 제3구간의 동심중성선(112)을 상호간 연결하여 측정한 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 높을 경우 빛이나 소리를 이용하여 경고 동작하는 제2접지상태확인장치(130) 및 제2고정장치(120)(이들은 상호간 일체로 형성될 수 있음)를 더 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 제3구간의 동심중성선(112)중 제2구간의 동심중성선(112)에 연결되지 않은 제3시작점(A,C상에 대응하는 2선)은 제2절연장치(140)로 감싸여질 수 있다.

더불어, 양단 접지 구간의 동심중성선(112) 중 1선은 A,B,C상중 임의의 1상을 선정하여 중성선으로 사용할 수 있고, 한 편단 접지 구간의 동심중성선(112)은 임의의 1상을 선정하여 중성선으로 사용하거나 또는 임의의 상으로 교차 선정하여 중성선으로 사용할 수 있다.

한편, 제2구간에 구비된 3상의 심선(A,B,C)으로부터 각각 1차측 심선(a,b,c)이 분기되어 연장될 수 있으며, 1차측 심선에 1차측 권선이 구비되고, 또한 1차측 권선에 대응하여 2차측 권선이 제공됨으로써, 변압기(150)가 제공될 수 있다.

여기서, 1차측 심선(a,b,c)을 감싸는 1차측 동심중성선(112a)이 더 구비될 수 있고, 1차측 동심중성선(112a)은 제1구간의 동심중성선(112) 및 제3구간의 동심중성선(112)에 연결된 채 접지될 수 있다.

여기서, 상술한 고정장치 및 접지상태확인장치는 지중배전시스템의 시공시에만 설치될 수 있고 시공 작업 이후에는 제거될 수 있다. 물론, 고정장치는 시공 전후에 잔존할 수 있고, 접지상태확인장치만 시공 작업 이후 제거될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)에 사용되는 동심중성선을 갖는 전력 케이블(110)을 도시한 단면도 및 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블(110)은 다수의 심선(111)(전력선 또는 가공전선)과, 다수의 심선(111)을 감싸는 내부 반도전층(113)과, 내부 반도전층(113)을 감싸는 절연체(114)와, 절연체(114)를 감싸는 외부 반도전층(115)과, 외부 반도전층(115)을 감싸는 다수의 동심중성선(112)과, 다수의 동심중선선(112)을 감싸는 외피(116)를 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 본 발명에 따른 지중배전시스템(100)은 제2구간의 동심중성선(112)중 제1구간의 동심중성선(112)에 연결되지 않은 동심중성선(112)(예를 들면, B,C상에 대응함)과 연결되지 않은 동심중성선(112)으로 감싸인 심선(111)의 굵기가 제1구간의 동심중성선(112) 및 심선(111)의 굵기보다 작을 수 있다. 다르게 설명하면, 동심중성선(112)을 편단 접지하는 2선은 시스 순환 전류가 흐를 수 없으므로 양단접지하여 중성선으로 사용하는 선에 비해 동심중성선(112) 및 심선(111)의 도체를 상대적으로 가늘게 할 수 있다.

한편, 상술한 절연장치(140)는 전력케이블(110)중 다수의 동심중성선(112)이 외측으로 노출되지 않도록 외피(116)를 덮는 동시에 다수의 동심중성선(112)을 덮을 수 있다. 이를 위해 절연장치(140)는, 일례로, 심선(111)이 관통하여 지나가는 파이프 형태의 심선 커버부(141)와, 심선 커버부(141)에 연결되는 동시에 절연체(114)를 덮는 파이프 형태의 절연체 커버부(142)와, 동심중성선(112) 및 외피(116)를 덮는 파이프 형태의 외피 커버부(143)를 포함할 수 있다. 일례로, 절연장치(140)는 다단 깔때기 형태로 제공될 수 있다. 이와 같이 하여, 일례로, 제2구간의 동심중성선(112)중 제1구간의 동심중성선(112)에 연결되지 않은 제2시작점(예를 들면, B,C상에 대응하는 2선)이 절연장치(140)로 감싸여질 수 있고, 이에 따라, 제2구간의 동심중성선(112)중 제2끝점이 접지되지 않을 경우 기준 전압(예를 들면, 대지 전압)보다 높은 전압이 유기될 수 있는데, 절연장치(140)로 인해 동심중선선(112)의 노출 부분이 절연되어 작업자 및 설비의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

도 3a는 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템(100) 중 동심중성선의 개방 상태를 도시한 개략도이고, 도 3b는 그 등가 회로이다.

본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템(100)은 어떠한 경우에도 동심중성선의 일단(예를 들면, 끝점)이 접지되어야 하며 양단(예를 들면, 시작점 및 끝점)이 모두 개방될 경우, 동심중성선에 높은 정전유도 전압이 유기되어 인축감전 내지 접속재 표면으로의 누설 전류에 의한 열화 또는 써지 침입시 방전 등의 위험이 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 동심중성선의 접지 상태를 간편하게 확인할 장치가 필요하다. 특히, 상술한 바와 같이 3선중 2선 개방 시 케이블 접지상태확인장치(130)가 필수적이다.

일례로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 심선과 동심중성선 사이의 절연체(유전체)는 캐패시터로 등가화할 수 있다. 또한, 동심중성선은 맨홀접지저항을 통해 대지에 접지될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 접지상태확인장치는, 일례로, 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 연결하는 센스 저항과, 센스 저항에 병렬로 연결된 전압 센서를 포함할 수 있다. 일례로, 심선의 단면적은 대략 325 mm², 정전용량(C)은 0.33μF/km, 심선과 대지 사이에는 대략 12,200V의 전압이 인가되고, 맨홀접지저항은 대략 16Ω, 접지상태확인장치(130)의 센스 저항(131)은 대략 350Ω일 수 있다. 또한, 일례로 제2구간의 동심중성선이 대지에 접지되지 않은 것으로 가정할 수 있다.

일례로, 길이 300m의 동심중성선의 충전 용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.

다음으로, 동심중성선의 충전 전류(Ic)는 다음과 같이 계산될 수 있다.

다음으로, 150V 전압 센서의 내부 저항은 120,000Ω일 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 동심중성선중 일단(끝점)의 접지가 개방될 경우, 전압 센서(132)에 나타나는 전압은 아래와 같이 계산될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 동심중성선중 일단(끝점)의 접지가 개방되지 않을 경우로서, 부하 전류가 595A에서 Vm은 17V로 계산된다. 즉, 최대 부하시에도 20V 미만이 되며, 개방되면 172V/300m가 된다.

이와 같이 하여, 센스 저항(131)으로부터 전압 센서(132)는 동심중성선의 끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 동심중성선의 끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 제어부(133)에 출력한다.

그러면, 제어부(133)는 10V 내지 20V의 전압 신호를 입력받았을 경우에는 추가적인 제어 동작을 수행하지 않고, 150V 내지 200V의 전압 신호를 입력받았을 경우에는 스피커(134) 및/또는 발광부(135)에 제어 신호를 출력하여 이들이 동작하도록 한다.

이와 같이 하여, 본 발명은 전력 케이블의 시공 작업중 작업자의 실수 또는 착각으로 인한 전력 케이블의 불량 시공을 방지하고 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 예시적 지중배전시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 ; 지중배전시스템
110 ; 전력 케이블 111 ; 심선
112 ; 동심중성선 113 ; 내부 반도전층
114 ; 절연체 115 ; 외부 반도전층
116 ; 외피 120 ; 고정장치
130 ; 접지상태확인장치 140 ; 절연장치
150; 변압기

Claims

각각 전력선에 연결되는 3상의 심선(A,B,C)과, 가공지선에 연결된 채 상기 3상의 심선을 감싸면서 구간마다 절단된 동심중성선을 구비하고, 상기 가공지선에 연결된 제1구간의 동심중성선의 제1시작점과 제1끝점이 모두 대지에 직접 접지되며, 상기 제1구간으로부터 이격된 제2구간의 동심중성선중 어느 한 제2시작점과 상기 제1끝점이 연결되고 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 모두 접지되며, 상기 제1구간의 동심중성선과 상기 제2구간의 동심중성선 중 상호간 연결되지 않은 부분에 제1고정장치가 고정되고, 상기 제1고정장치에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하여 측정한 전압이 기준 전압보다 높을 경우 경고 신호를 출력하는 제1접지상태확인장치가 구비되며, 상기 제1접지상태확인장치는 제1구간의 동심중성선과 제2구간의 동심중성선을 상호간 연결하는 제1저항과, 상기 제1저항에 병렬로 연결된 제1전압 센서를 포함하며, 상기 제1전압 센서는 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제2구간의 동심중성선의 제2끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제2구간의 동심중성선중 상기 제1구간의 동심중성선에 연결되지 않은 제2시작점은 제1절연장치로 감싸여지며, 상기 제2구간으로부터 이격된 제3구간의 동심중성선중 어느 한 제3시작점과 상기 제2끝점이 연결되고 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 모두 접지되며, 상기 제2구간의 동심중성선과 상기 제3구간의 동심중성선 중 상호간 연결되지 않은 부분에 제2고정장치가 고정되고, 상기 제2고정장치에 결합되어 상호간 연결되지 않은 제2구간의 동심중성선과 제3구간의 동심중성선을 상호간 연결하여 측정한 전압이 기준 전압보다 높을 경우 경고 신호를 출력하는 제2접지상태확인장치가 더 구비되며, 상기 제2접지상태확인장치는 제2구간의 동심중성선과 제3구간의 동심중성선을 상호간 연결하는 제2저항과, 상기 제2저항에 병렬로 연결된 제2전압 센서를 포함하며, 상기 제2전압 센서는 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 접지된 경우 10V 내지 20V의 전압 신호를 출력하고, 상기 제3구간의 동심중성선의 제3끝점이 접지되지 않은 경우 150V 내지 200V의 전압 신호를 출력하며, 상기 제3구간의 동심중성선중 상기 제2구간의 동심중성선에 연결되지 않은 제3시작점은 제2절연장치로 감싸여지고,
상기 제1,2절연장치는 각각 상기 심선이 관통하여 지나가는 파이프 형태의 심선 커버부와, 상기 심선 커버부에 연결되는 동시에 상기 심선과 상기 동심중성선 사이에 개재되는 절연체를 덮는 파이프 형태의 절연체 커버부와, 상기 동심중성선 및 상기 동심중성선을 감싸는 외피를 덮는 파이프 형태의 외피 커버부를 포함하는, 지중배전시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제2구간에 구비된 3상의 심선으로부터 분기된 1차측 심선들과, 상기 1차측 심선들에 연결된 1차측 권선들과, 상기 1차측 권선들에 대응하여 제공되는 2차측 권선들을 포함하는 변압기를 포함하는, 지중배전시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 1차측 심선들을 감싸는 1차측 동심중성선을 포함하고, 상기 1차측 동심중성선은 상기 제1구간의 동심중성선 및 상기 제3구간의 동심중성선에 연결된 채 접지되는, 지중배전시스템.