KR20000012292A - 지상설치 일체형 수변전설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비는 인입부, 특고압반, 저압반, 계기함, 및 접지단자함을 포함하는 것을 특징으로 한다. 인입주로부터 공급되는 특고압의 전류는 인입부를 통과하여 지상에 설치되는 특고압반으로 전달된다. 특고압반에서는 변압기에 의하여 고압전압이 사용전압으로 변환된다. 저압반, 계기함 및 접지함은 수변전설비의 유지 및 관리를 위한 환경을 제공한다. 저압반, 계기함 및 접지함은 고압반의 보관함 외부에 설치된다. 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비는 기존의 H형 수변전설비가 제공하지 못하는 높은 안정도 및 신뢰도를 제공한다. 또한, 설치, 유지 및 관리, 그리고 이설의 편리함으로 인하여 사용자가 부담하는 부가적인 비용의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 설비의 재활용이 가능하여, 자원의 효율적인 사용을 도모할 수 있다.

Description

지상설치 일체형 수변전설비{Ground Installation Substation Package}
본 발명은 수변전설비에 관한 것으로, 특히 폐쇄형 보관함에 일체형으로 변전설비가 구현되는 수변전설비에 관한 것이다.
종래에는 본 발명과 동일한 지상설치 일체형 수변전설비가 존재하지 않는다. 도1에 나타나 있듯이, 종래의 임시전력을 공급하기 위한 수변전설비는 지상이 아닌 공중에 설치되었다. 임시전력을 공급하는 인입주의 주변에 별도의 전주를 세우고, 양 전주간에 가로빔을 설치하여, 가로빔상에 변압기를 설치하는 형태를 갖는다. 종래의 수변전설비의 모양이 영어 알파벳의 H와 유사하여, H형 수변전설비라 한다.
H형 수변전설비는 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비에 비하여 설비의 안정성 및 신뢰성, 유지 및 보수 그리고 철거에 있어서 많은 단점을 안고 있다. H형 수변전설비는 특별고압기기와 충전부위가 풍화에 노출되어 사고발생의 위험성이 높으며, 크레인이나 장대물에 의한 감전사고도 다발하는 실정이다. H형 수변전설비용 보호 펜스를 설치하여도, 안정성 및 신뢰도를 크게 향상시키기 못한다. 또한, 상당한 높이의 공중에 설치되어 있기 때문에, 유지, 점검, 및 보수를 위하여 크레인과 배전전공이 동원되어야 한다. 이는 유지, 보수 및 점검 비용의 상승으로 이어진다. 또한, 임시전력을 필요로 하는 장소의 변경으로 이설해야 하는 경우, H형 수변전설비는 전체를 해체한 후 다시 설치해야 한다. 이때, 상당한 이설 경비를 발생시키며, 이설에 소요되는 약 2일의 시간동안 전력을 공급받지 못하게 된다. 또한, 수변전설비의 철거시 재활용이 어려우며 상당한 철거비용을 발생시키고, 인입주 주변에 설치되는 전주는 폐전주가 되어 산업폐기물을 발생시키기도 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 발명인 H형 수변전설비의 낮은 신뢰성 및 안정성, 높은 유지 및 보수 비용, 현장내 이설의 불편함, 그리고 철거시 재활용이 안되는 문제점을 해결하고자, 인입부, 특고압반, 저압반, 계기함, 접지단자함을 구성요소로 하는 지상설치 일체형 수변전설비를 구현한다.
본 발명은 수변전설비를 외부로부터 격리된 폐쇠형 보관함에 구현하고 지상에 설치함으로써, 종래 발명이 안고 있는 상기 문제점들을 극복할 수 있다. 외부로부터 격리되는 폐쇄형 보관함에 구현함으로써, 풍화로부터 차단되어 안정성 및 신뢰도가 향상되며, 지상에 설치되므로 크레인이나 장대물에 의한 감전사고를 방지할 수 있다. 또한, 수변전설비로의 접근이 용이하여 유지, 보수 및 관리비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 의한 수변전설비는 폐쇄형 보관함에 일체형으로 구현된다. 따라서, 비용을 거의 발생시키지 않고 단기간내에 현장내 이설이 가능하며, 수변전설비의 사용후 철거도 용이하며, 재활용이 가능하게 된다.
도1은 기존의 H형 변전설비에 대한 측면도이다.
도2는 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비의 인입부에 대한 상세도이다.
도3은 인입주로부터 지상에 설치되는 특고압반으로 연결되는 지중인입선에 대한 지중매설 상세도이다.
도4는 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비의 특고압반의 정단면도이다.
도5은 변전과정을 구성하는 구성요소에 대한 회로도이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비는 인입부, 특고압반, 저압반, 계기함, 접지단자함을 포함하는 것을 특징으로 한다.
인입주로부터 공급되는 특고압의 전류는 인입부를 통과하여 지상에 설치되는 특고압반으로 전달된다. 인입부는 고압전류의 누설전류를 방지하기 위한 케이블헤드(CH: cable head)(60), 인입선인 특고압케이블(70), 스틸 파이프(80) 및 파이브 밴드(90)를 포함한다. 특고압의 전류가 인입부를 통과하기 때문에, 특고압 전류의 특성에 맞는 케이블헤드(60)와 케이블(70)이 사용된다. 지상의 특고압반으로의 연결은 안전을 위하여 지중에 인입선(70)을 매설하여 이루어진다.
특고압반에서는 변압기(50)에 의하여 고압전압이 사용전압으로 변환된다. 특고압반은 전력공급량에 의하여 선택되는 고장구간 자동 기중 개폐기(AISS: automatic indoor section switch)(100) 또는 특별고압개폐기(LDS: line disconnect switch), 피뢰기(LA: lightning arrest)(30), 파워퓨즈(PF: power fuse)(110), 계기용 변압변류기(MOF: metering out fit)(40) 및 변압기(TR: transformer)(50)를 포함한다.
저압반, 계기함 및 접지함은 수변전설비의 유지 및 관리를 위한 환경을 제공한다. 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비에 있어서, 저압반, 계기함 및 접지함은 고압반의 외부에 설치된다.
저압반은 지상에 설치되는 고압반의 유지 및 관리를 위하여, 관리자가 쉽게 접근할 수 있는 환경을 제공한다. 저압반은 NFB(no fuse breaker), 역률개선용 콘덴서, 전류계(AM), 전압계(VM)를 포함한다.
계기함은 수변전설비의 사용전력량의 확인 및 검침을 위한 환경을 제공한다. 계기함은 계량기(DM: demand meter)(120)를 포함한다.
접지함은 지상에 설치된 수변전설비의 접지상태를 점검할 수 있는 환경을 제공한다. 이를 위하여 접지단자함은 접지상태와 접지저항을 표시하는 계기를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비에 대하여 자세히 설명한다.
도1은 기존의 방법에 의한 수변전설비를 나타낸다. 도1에 도시된 바와 같이, 기존의 수변전설비는 인입주(1) 주변에 전주(2)를 세우고, 인입주와 전주사이에 가로빔(3)을 설치하여, 수변전설비의 설치를 위한 공간을 확보한다. 도1에 도시된바와 같이, 변압기가 가로빔상에 위치하고 있음을 볼 수 있다. 상기한 바와 같이, 기존의 수변전설비는 고압의 전력원이 풍화에 노출되어 안정성 및 신뢰성에 문제가 있고, 수변전설비 주위를 통행하는 크레인 및 장대물 운반자의 감전사고의 위험이 높다. 또한, 상당 높이의 지상에 설치되기 때문에, 유지, 운영, 관리, 및 이전에 상당한 비용을 발생시킨다.
도2는 본 발명에 의한 수변전설비의 인입부를 나타내고 있다. 인입부에는 고압의 전류가 흐르기 때문에, 고압 전류의 누설전류를 방지하기 위한 케이블 헤드(60)와 인입선인 특고압케이블(70)이 사용되고 있다. 고압의 전류가 흐르고 있는 인입선(70)은 안전을 위하여 스틸 파이프(80)에 피복되고, 파이프밴드(90)에 고정되어, 지상으로 유도된다.
도3은 지상으로 유도된 인입선의 지중 매설도를 나타낸다. 스틸 파이프(80)에 피복되어 지상으로 유도된 인입선(70)은 안전을 위하여 지중을 통하여 특고압반과 연결된다. 인입선의 매설깊이는 지상의 외압유무에 따라 달라진다. 외압이 없는 경우, 매설깊이는 약 600㎜, 자동차의 통행등 외압이 있는 경우, 약 1200㎜로 한다. 케이블 주위는 먼저 모래(71)로 피복하고, 모래상부에 방호판(72)을 설치한다. 방호판(72)위에 다시 재매설흙(74)으로 피복하며, 재매설흙(74)에 특고압 매설테이프(73)로 특고압 인입선(70)이 매설되어 있음을 표시한다.
도4는 특고압반의 구성을 나타낸다. 인입선(70)은 지중을 통하여 특고압반의 하부면을 통하여 특고압반과 연결된다. 인입선(70)은 고압 전류의 누설전류 방지를 위한 케이블헤드(60)를 통하여 특고압반의 구성요소들과 연결된다. 케이블헤드(60)를 통과한 후, 고장구간 자동 기중 개폐기(100)와 연결된다. 고장구간 자동 기중 개폐기(100)는 고장구간이 발생하는 경우, 고장구간을 자동분리하는 개폐기의 역할을 한다. 수변전설비에 문제가 발생되는 경우, 수변전설비의 문제점이 다른 곳으로 전파되는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에 의한 실시예에서, 공급전력이 300㎾이하인 경우 고장구간 자동 기중 개폐기(100)를 대체하여 특별고압개폐기(LDS: line disconnect switch)를 사용한다. 또다른 실시예에서, 고장구간 자동 기중 개폐기를 대체하여 고장구간 자동 개폐기(ASS: automatic section switch)를 사용할 수 있다. 고장구간 자동 개폐기(ASS)는 기름으로 채워진 통속에서 동작하므로, 자동 개폐기의 옥외 설치시에도 사용이 가능하다. 그러나, 기름으로 인한 화재의 위험성이 있으며, 육안으로 3상 전류 모두의 개폐여부를 확인할 수 없는 단점이 있다. 따라서, 본 발명과 같이 보관함(1) 내에 수변전설비를 설치하는 경우, 고장구간 자동 개폐기(ASS)의 사용보다 고장구간 자동 기중 개폐기(100)의 사용이 바람직하다. 고장구간 자동 개폐기(100)를 통과한 후, 파워휴즈(110)와 피뢰기(30)에 연결된다. 피뢰기(30)는 낙뢰에 의한 순간적인 고압전류의 발생시, 수변전설비를 보호하기 위한 장치이다. 파워휴즈(110)는 사고전류를 차단하여, 수변전설비에 의해 공급되는 전력의 사용자와 수변전설비를 보호하는 역할을 한다. 파워휴즈(110)는 일반형과 한류형을 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 바람직한 실시예에서 일반형 파워휴즈(110)를 사용한다. 파워휴즈(110)를 통과한 고압 전류는 계기용 변압변류기(40)와 변압기(50)에 공급된다. 계기용 변압변류기(40)는 수변전설비의 계측기기에 전압 및 전류를 전달하기 위한 변압기이다. 수변전설비에 공급되는 고압의 전류는 계측기(120)에서 직접사용될 수 없으므로, 변압기를 거쳐 공급된다. 계기용 변압변류기(40)를 거친 고압 전류는 계측기에 적당한 전압 및 전류로 변환되고, 특고압부의 외부에 설치되는 계기함의 계량기(120)와 연결된다. 변압기(50)로 공급된 고압의 전류는 실제 사용을 위한 전압 및 전류에 적당하도록 변환된다. 본 발명에 의한 바람직한 실시예에서, 22900V의 전원이 변압기를 통하여 실제 사용 전압인 110V, 220V, 또는 380V로 변환된다.
도1과 도4에 나타나 있듯이, 기존의 H형 수변전설비와 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비의 구성요소와 비교할 때, 인터럽트스위치(IS: interrupt switch)(10) 및 컷오프스위치(COS: cut-off switch)(20)의 위치에 고장구간 자동 기중 개폐기(100)가 사용되고, 고압 전류가 변압기(50)에 연결되기 전, 컷오프스위치(20)를 대체하여 파워퓨즈(110)를 사용함을 알 수 있다. 실제로 본 발명에 의한 고장구간 자동 기중 개폐기(100)는 종래 H형 수변전설비의 자동구간 자동 개폐기(ASS)를 대체하고, 특별고압개폐기(LDS)는 인터럽트스위치(10)를 대체한다. 공급전력이 300㎾이하인 경우, 기존의 H형 수변전설비는 인터럽트스위치(10)를, 본 발명에 의한 실시예에서는 특별고압개폐기(LDS)를 사용하기 때문이다. 기술한 바와 같이 본 발명에 의한 고장구간 자동 기중 개폐기(100)는 고장구간 자동 개폐기(ASS)에 비하여, 화재에 대한 안정성 및 관리의 편리성이 있다. 그리고, 기존의 H형 수변전설비의 계기용 변압변류기(40) 입력부에 설치된 컷오프스위치(20)는 본 발명에 의한 실시예에서 사용되지 않는다.
도4에 나타나 있듯이, 특고압반에는 고압의 전류가 흐르고 있기 때문에 보관함(4)에 의하여 외부와 격리된다. 보관함(4)은 하부면을 구비하지 않은 6면체의 형태를 갖는다. 특고압반의 구성요소 중 변압기(50)를 제외한 요소들은 보관함(4)과 일체를 이루어 설치 및 이동된다. 변압기(50)는 보관함(4)과 분리되어 이동 및 설치되는데, 보관함(4)이 설치되는 기초공사면(5)상에 직접 설치된다. 변압기(50)를 지상에 직접 설치함으로써, 보관함(4)의 진동에 의한 소음을 줄일 수 있으며, 보관함(4)의 높이를 줄일 수 있는 장점이 있다. 보관함(4)의 내부는 특고압반에서의 변압과정으로 인하여 많은 열이 발생한다. 따라서, 보관함(4) 내부의 정상동작을 위하여 발생열의 방출과 태양열로부터의 단열이 필요하다. 이를 위하여 본 발명에 의한 바람직한 실시예에서, 보관함(4)의 상부면을 스티로폼등을 이용하여 단열처리하며, 보관함의 일부에 환풍기를 설치하여 내부 공기를 순환시킨다.
도4에는 나타나 있지 않지만, 특고압반의 보관함의 외부에 저압반, 접지함 및 계기함이 설치된다.
저압반은 수변전설비의 관리를 위하여 관리자의 접근을 위한 환경을 제공한다. 예를 들면, 수변전설비에 고장이 발생된 경우나 수변전설비를 사용하지 않는 경우, 관리자에 의한 강제적인 수변전설비의 작동 중단이 필요한데, 저압반의 개폐기를 통하여 수변전설비의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 전압계(VM) 및 전류계(AM)를 구비하여 사용상태를 점검할 수 있다. 본 발명에 의한 실시예에서, 저압반은 고압반과 별도 제작되어 특고압반의 보관함 외부에 설치되어 관리자의 접근이 용이하도록 한다.
계기함은 특고압반의 계기용 변압변류기(40)를 통해 공급되는 전압 및 전류를 이용하여, 필요한 계측을 수행하는데 필요한 구성요소를 포함한다. 계기함에 계량기(120)를 설치하여 총 사용 전력량 및 현재 사용전력량을 각각 확인할 수 있다.
접지함은 특고압반의 접지상태의 확인 및 접지저항값의 측정을 위한 환경을 제공한다.
도5는 인입주(1)로부터 공급되는 고압의 전류가 실제 사용 전력으로 변환되는 과정에서 고압의 전류가 거치는 회로를 나타내고 있다. 상기한 인입선(70), 케이블헤드(60), 고장구간 자동 기중 개폐기(100), 피뢰기(30), 파워휴즈(110), 계기용 변압변류기(40), 계량기(120) 및 변압기(50)가 상호 연결되는 방법과 변압 과정을 잘 나타내고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 지상설치 일체형 수변전설비는 기존의 H형 수변전설비가 제공하지 못하는 높은 안정도 및 신뢰도를 제공한다. 또한, 설치, 유지 및 관리, 그리고 이설의 편리함으로 인하여 사용자가 부담하는 부가적인 비용의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 설비의 재활용이 가능하여, 자원의 효율적인 사용을 도모할 수 있다.

Claims (9)

  1. 인입주(1)로부터 특고압전류를 특고압반에 전달하는 인입부;
    고압전류를 사용전압 전류로 변환하는 특고압반;
    관리자에게 관리환경을 제공하는 저압반;
    계량기를 구비하고 있는 계기함; 및
    수변전설비의 접지상태를 나타내는 접지단자함을 포함하는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  2. 제1항에 있어서,
    인입부는 전류 누설방지를 위한 케이블헤드(60), 인입선인 특고압케이블(70), 및 특고압케이블(70)의 피복을 위한 스틸 파이프(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  3. 제1항에 있어서,
    특고압반은 고장구간 자동 기중 개폐기(100), 피뢰기(30), 파워휴즈(110), 계기용 변압변류기(40) 및 변압기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  4. 제3항에 있어서,
    고장구간 자동 기중 개폐기(100), 피뢰기(30), 파워휴즈(110) 및 계기용 변압변류기(40)가 폐쇄형 보관함(4)에 일체형으로 구성되어 지상에 설치되는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 변압기(50)는 기초 공사면(5)에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 폐쇄형 보관함(4)은 6면중 하부면을 구비하지 않고, 상부면은 단열처리된 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    공급전력이 300㎾이하인 경우, 고장구간 자동 기중 개폐기(100)를 대체하여 특별고압개폐기(LDS)를 사용하는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저압반은 NFB, 역률개선용 콘덴서, 전류계(AM) 및 전압계(VM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 계기함, 상기 저압반 및 상기 접지단자함은 상기 폐쇄형 보관함의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지상설치 일체형 수변전설비.
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