KR200343324Y1 - 지하철의 누설전류 측정 센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지하철에 의한 누설전류나 전력선으로부터의 누설전류를 측정하는 측정 센서에 매미클립 형태의 체결수단을 적용하여 지하철 레일의 급전선에 신속하게 설치 및 수거가 가능하도록 하는 지하철의 누설전류 측정 센서를 제공한다. 이를 위해 본 고안은 지하철과 전력선에 의한 누설전류를 측정하는 측정 센서에 있어서, 상기 지하철의 급전선이나 전력선을 수용하여 상호 결합되는 상부 블록 및 하부 블록과, 상기 상부 블록과 하부 블록을 원터치로 체결 및 탈거시키기 위한 클립 조립체로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

지하철의 누설전류 측정 센서{STRAY CURRENT MEASUREMENT SENSOR OF SUBWAY AND POWER LINE}

본 고안은 지하철의 누설전류 측정 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하철의 레일에 전력을 공급하는 급전선에서 발생되는 누설전류나, 전력선의 누설전류를 측정하는 측정 센서가 급전선에 용이하게 설치되도록 하기 위한 지하철의 누설전류 측정 센서에 관한 것이다.

일반적으로, "부식"이라 함은 "물질이 주위환경과 반응하여 물질자체가 변질되거나 혹은 물질의 특성이 변질되는 것"으로 정의되는 바, 이러한 부식은 대부분 전자의 이동에 의한 전기 화학적 반응 때문에 발생하므로 전기 화학적 부식이라 부른다.

이러한 전기 화학적 부식은 금속구조물이 전해질내에서 주위 환경과 반응하게 되면 부식 전지상태가 되어 부식전류를 발생시키게 되고, 부식전지가 형성되면 더욱 액티브(active)하고 전위가 낮은 쪽이 양극이 되어 부식된다. 부식전지는 양극(anode), 음극(cathode), 전류 경로(electric path) 또는 금속 경로(metallic path), 이온 경로(ionic path) 또는 전해질(electrolyte)의 4가지 조건으로 이루어진다.

상기 부식을 감시하는 방법으로는, 음향을 반사시킨 다음에 어레이 센서(array sensor)와 다채널 감시장치를 이용하여 음향을 수신하고 이를 분석·처리하여 금속의 균열 및 이상 지점을 찾아내는 음향반사법과, 금속의 부식으로 인해줄어든 금속의 두께 변화를 감시하여 부식유무를 점검하는 초음파법, 전도성 유동체내에 시험용 탐침을 삽입시켜 선형 분극을 측정함으로써 순간적인 부식율을 알아내는 순시 부식율 측정법, 장시간 동안 부식으로 인한 저항변화를 감시함으로써 부식율을 알아내는 저항측정법, 전해질내의 금속표면에서 금속의 전기화학적 전위를 측정하여 부식진행 유무를 판단하는 전기 화학적 전위 측정법 등이 개발되어 적용되고 있는 바, 최근에 가장 많이 사용되는 방법은 전기 화학적 전위 측정법이다.

상기 전기 화학적 전위 측정법은 부식검사 대상물인 금속 구조물의 기준전극(유산동 기준전극(Cu/CuSO4))에 대한 자연전위를 측정하는 방법으로서, 전압을 측정할 수 있는 계기의 (-)단자에 방식(防蝕) 대상물을 연결하고, (+)단자에 기준전극을 연결하여 기준전극을 방식 대상물의 직상부 지표면에 접촉시켜 전위값을 읽고 그 값에 (-) 부호를 취한 것이다. 이렇게 읽혀진 값은 방식기준과 비교하여 금속구조물이 방식상태에 있는 지를 판정하며, 방식기준으로 -850[mV/CSE] 기준(아연 기준전극을 사용할 경우: 250[mV/Zn]을 사용할 경우 금속구조물의 전위가 유산동 기준전극에 대하여 -850mV 이하(예를 들면, -1000mV)로 유지시켜 주면 금속구조물은 방식됨을 의미하고, 그 이상인 경우에는 부식되고 있음을 의미한다.

현재 방식분야에서의 부식점검은, 가스배관이나, 송유관, 상하수도관, 석유화학단지의 각종 탱크, 기타 지하 금속매설물 등과 같은 방식 대상물을 소유하고 있는 소유자가 자체 혹은 방식관련 업체에 의뢰하여 방식 대상물에 대한 부식 유무와 관련하여 부식 점검활동을 비정기적 혹은 정기적으로 실시함으로써 이루어지고 있다.

상기한 부식감시는, 아날로그 메타(즉, 테스터기(tester)) 혹은 휴대용 기록계(Strip Chart Recorder, EPR) 등을 사용하여 단속적으로 수작업에 의해 이루어지고 있으며, 이 경우 부식 전위측정용 단자함(Test Box)내에 측정리드선( -에는 배관, +에는 기준전극)을 연결하고 측정이 용이한 지점으로 이동하여 일정시간 부식전위를 측정해야 하므로, 측정에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

또한, "방식"이라 함은 상기한 다양한 부식의 요인들 중에서 하나 이상의 조건을 제거 또는 억제하는 것을 칭하고 있는 바, 방식분야에서는 부식의 조건을 완전히 제거하기는 현실적으로 어렵고, 부식 억제제(inhibitor), 절연판 또는 기타 방법을 사용하여 양극 또는 음극반응을 억제하거나 전자 또는 이온의 흐름을 차단하는 방법들을 채택하고 있다. 이중에서 가장 널리 사용하는 방법은 양극반응을 억제하는 방법의 일종인 음극방식(cathodic protection)법으로, 일반적으로 전기 방식법이라고 통용하고 있다.

상기 전기 방식법의 원리를 살펴보면, 금속의 부식은 금속표면에서 전해질을 통하여 전류가 유출되는 부분에 발생하므로 전해질을 통하여 금속표면에 직류전류(방식전류)를 인위적으로 유입시키면 금속표면에서 음극반응이 일어나게 되어 부식이 방지되는 원리이다.

현재, 방식분야에서 가스배관이나, 송유관, 상·하수도관, 기타 지하금속구조물 등과 같은 방식 대상물의 부식을 방지하기 위한 전기방식 설비로 정류기가 사용되고 있다. 이 방식용 정류기는 방식 대상물이 부식하지 않도록 하기 위해, 방식 대상물의 전위를 일정한 기준치 -850 [mV/CSE] 이하로 낮추도록 일정한 직류전류를 토양(전해질)을 통하여 방식 대상물에 흘려주는 장치이다. 즉, 지중(地中)에 매설된 방식 대상물의 전위와 기준전극의 기준전위를 단자함을 통하여 아날로그 메타 혹은 휴대용 기록계 등을 사용하여 수작업에 의해 측정하고, 이 측정된 전위를 방식기준과 비교하여 낮은 값이면, 방식 전류기로부터 소정의 방식 전류가 지중에 매설된 불용성 양극[High Silicon Cast Iron(HSCI)] 및 토양을 매개로 방식 대상물에 흐름에 따라 방식 대상물의 전위가 기준전극에 대하여 -850mV 이하(예를 들면, -1000mV)로 유지시켜 줌으로써, 방식 대상물이 방식되도록 하고 있다.

상기한 부식전위 측정에 있어 지하철 혹은 전력선의 누설전류에 의한 간섭이 발생하면 관대지전위가 심하게 변하게 되거나, 제 3고조파가 측정되게 되는 바, 여기서 누설전류(Stray Current)에 대해서는 일반적으로 지하철의 누설전류가 지하철 변전소에서 출발하여 급전선을 통해 지하철 객차로 공급되어 지하철을 구동시킨 후, 다시 레일을 통해 지하철 변전소로 귀환하도록 설계되어 있다.

그러나, 상기 레일 부분에서 레일이 가지고 있는 길이방향의 저항과, 레일과 대지사이의 불완전한 절연으로 인해, 원래 설계된 귀환회로를 벗어나 레일로부터 대지로 전류의 일부가 유출하게 되는 바, 이 때 대지로 유출하는 전류를 누설 전류 또는 표유 전류라고 부른다.

이 누설전류는 양호한 도체의 역할을 하는 지중 금속구조물(가스배관, 송유관,상·하수도관 등)에 유입되어 구조물을 따라 흐른 후 국부지점, 즉 토양의 비저항이 낮은 지점이나, 지하철의 전원 공급부의 (-)극 가까이에서 대지로 유출된 후 전원공급부의 (-)극으로 귀환하게 되며, 이 유출 부분에서 부식이 집중적으로 발생하게 된다.

이와 같이 지하철에서 발생한 누설전류에 의한 부식을 미주전류 부식(Stray Current Corrosion) 혹은 전해 부식(Electrolysis)라 하며, 전해 부식을 줄여서 일반적으로 전식이라고 부른다. 현재 관련 분야에서는 이러한 전식 대책을 마련하기 위하여 지중 금속물의 관대지 전위만 측정하여 간섭의 크기와 간섭지점 등을 분석하고 있다.

그리고, 전력선에 의한 누설전류는 용량성 유도나, 유도성 유도 및 저항성 유도 등과 같은 다양한 유도에 의해 간섭을 받지만, 상기 장치가 주로 적용되는 곳에서는 저항성 유도에 의한 AC 유도전압이 주종을 이루고 있다.

한편, 종래에는 부식 또는 방식을 측정하는 장치로 누설전류를 직접 측정할 수 있는 계측기능이 없으므로 누설전류 분석을 하지 못하고 있는 실정으로서, 필요시 기존의 오실로스코프(Oscilloscope)가 연결되어 있는 전류 센서 구조물을 지하철 레일의 급전선에 나사 결합 방식으로 결합하여 고정하고서 누설전류를 측정할 수 있으나, 이 경우에는 지하철의 레일에 흐르는 전류를 측정하기 위해 지하철이 운행하지 않은 시간을 택하여 전류 센서를 신속하게 설치하였다가, 지하철의 운행 다음날 이전에 단시간 내에 수거하여야 할 필요성이 있다.

하지만, 종래의 지하철 누설전류 측정 센서 구조물의 경우에는 지하철 레일과 연결된 급전선을 나사 결합 방식으로 결합하도록 하고 있어서, 다수개의 지하철 레일 구간에 측정 센서를 각각 설치하려면 장시간이 소요된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 지하철에 의한 누설전류나 전력선으로부터의 누설전류를 측정하는 측정 센서에 매미클립 형태의 체결수단을 적용하여 지하철 레일의 급전선에 신속하게 설치 및 수거가 가능하도록 하는 지하철의 누설전류 측정 센서를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 누설전류 측정센서가 지하철 레일의 누설전류 측정지점(임피던스 본드선, 배류기 출력선, 컨버터 부극선)에 설치된 상태를 나타내기 위한 도면,

도 2는 본 고안에 따른 지하철의 누설전류 측정 센서에 대한 외관 구성을 나타낸 정면도,

도 3은 도 2에 도시된 누설전류 측정 센서의 상부 구조를 나타낸 평면도,

도 4는 본 고안에 따른 누설전류 측정 센서가 지하철 레일의 급전선에 설치되는 상태를 나타내기 위한 분리 사시도,

도 5는 본 고안에 따른 누설전류 측정 센서가 지하철 레일의 급전선에 결합되어 있는 상태를 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:상부 블록, 12:하부 블록,

14:결합 구멍, 20a,20b:클립 조립체,

22a,22b:체결고리 지지대, 24a,24b:체결 손잡이,

26a,26b:체결고리, 28a,28b:걸림부.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 지하철과 전력선에 의한 누설전류를 측정하는 측정 센서에 있어서, 상기 지하철의 급전선이나 전력선을 수용하여 상호 결합되는 상부 블록 및 하부 블록과, 상기 상부 블록과 하부 블록을 원터치로 체결 및 탈거시키기 위한 클립 조립체로 구성된 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서를 제공한다.

바람직하게, 상기 클립 조립체는 상기 상부 블록에 설치되어 강제력에 의해 해당 상부 블록면에 밀착되는 체결 손잡이와, 상기 체결 손잡이와 동일축 상으로 연결되어 체결 손잡이의 밀착에 따라 상측으로 당겨지면서 하부 블록을 고정시키는 체결 아암을 갖추고 있고, 상기 하부 블록에 설치되고서 상기 체결 아암과 결합되어 상기 체결 손잡이가 상부 블록면에 밀착되면 해당 체결 아암과 견고하게 고정되는 걸림부를 갖춘 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 1은 본 고안의 누설전류 측정센서가 지하철 레일의 누설전류 측정지점(임피던스 본드선, 배류기 출력선, 컨버터 부극선)에 설치된 상태를 나타내기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 지하철에 대한 누설전류의 측정 센서는 지하철 레일의 임피던스 본드에 해당하는 연결선과 컨버트 부극선, 배류기 출력선이고, 한전 전력선의 경우에는 배전선로 중성선의 접지선 지점에 측정 센서를 설치하도록 되어 있다.

다음에, 도 2는 본 고안에 따른 지하철의 누설전류 측정 센서에 대한 외관 구성을 나타낸 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 누설전류 측정 센서의 상부 구조를 나타낸 평면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 누설전류 측정 센서는 상부 블록(10)과 하부 블록(12)을 결합하여 형성되는 결합구멍(14)을 통해 지하철의 임피던스 연결선을 끼워서 그 연결선에 전류를 측정할 수 있도록 되어 있는 바, 상기 상부 블록(10) 및 하부 블록(12)은 매미클립 형태로 이루어진 제 1 및 제 2클립 조립체(20a,20b)에 의해 양측으로 체결되어 고정적으로 결합될 수 있도록 한다.

상기 제 1 및 제 2클립 조립체(20a,20b)는 각각 제 1 및 제 2돌출부(24a,24b)를 갖춘 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)와,체결고리(26a,26b), 체결 손잡이(24a,24b), 제 1 및 제 2걸림부(28a,28b)로 구성되는 바, 상기 체결고리 지지대(22a,22b)와 체결고리(26a,26b)는 측정 센서의 상부 블록(10)의 양측에 설치되고, 상기 걸림부(28a,28b)는 하부 블록(12)의 양측에 설치된다.

상기 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)와 제 1 및 제 2체결고리(26a,26b)는 각각 제 1 및 제 2회전축(30a,30b)에 의해 상호 회동이 가능하게 동일 축상으로 결합되어 있는 바, 상기 제 1 및 제 2체결고리(26a,26b)의 하부에는 각각 체결 구멍(30a,30b)이 형성되어 있어서, 해당 체결고리(26a,26b)를 하부 블록(12)으로 내려서 각 체결 구멍(30a,30b)에 제 1 및 제 2걸림부(28a,28b)를 각각 건 다음에 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)를 체결 손잡이(24a,24b) 조작에 의해 강제적으로 상부 블록(10)의 양측면에 압착시키게 되면, 제 1 및 제 2클립(20a,20b)에 의해 상부 블록(10) 및 하부 블록(20b)이 상호 결합될 수 있게 된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 고안의 작용에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 하부 블록(12)과 상부 블록(10)의 사이에 형성되는 결합구멍(14)에 지하철 레일의 연결선(32)을 삽입한 상태에서, 상부 블록(10)의 양측면에 마련된 제 1 및 제 2체결고리(26a,26b)의 각 체결 구멍(30a,30b)을 하부 블록(12)의 양측면에 마련된 제 1 및 제 2걸림부(28a,28b)에 걸게 된다.

그 상태에서, 사용자의 수동조작에 따라 상부 블록(10)의 제 1 및 제 2체결고리(26a,26b)와 동일축 상으로 연결된 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)의 각 체결 손잡이(24a,24b)를 해당 상부 블록(10)의 양측면을 향해서 밀게 되면, 상기 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)가 해당 상부 블록(10)의 양측면에 강제적으로 밀착되고, 상기 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)의 강제적인 밀착에 따라 하부 블록(12)의 제 1 및 제 2걸림부(28a,28b)를 걸고 있는 제 1 및 제 2체결고리(26a,26b)가 상측으로 당겨지면서 해당 상부 블록(10)과 하부 블록(12)이 연결선(32)을 사이에 두고서 견고하게 압착될 수 있게 된다.

상기 상부 블록(10)과 하부 블록(12)의 압착 결합 상태를 해제하는 경우에는, 상기 상부 블록(10)의 제 1 및 제 2체결고리 지지대(22a,22b)에 형성되어 있는 각 체결 손잡이(24a,24b)를 사용자의 수동 조작에 의해 당기게 되면, 상기 제 1 및 제 2체결고리(26a,26)에 대해 당겨지는 힘이 해제되면서 제 1 및 제 2체결 구멍(30a,30b)과 하부 블록(12)의 제 1 및 제 2걸림부(28a,28b) 사이의 걸림 상태가 해제될 수 있게 된다.

이에, 상기 상부 블록(10)은 하부 블록(12)으로부터 탈거되어 지하철 레일의 연결선(32)에 대한 결합 상태를 해제할 수 있게 된다.

한편, 본 고안은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 실용신안등록청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 고안에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 지하철에 의한 누설전류를 측정하는데 있어서 누설전류 측정을 위한 측정센서 구조물을 지하철 레일의 연결선에 설치하는 경우에, 측정 센서 구조물의 상부 블록과 하부 블록을 매미클립 형상의 클립을 적용하여 원터치 방식으로 설치 및 탈거할 수 있도록 함에 따라, 단시간 내에 다수 구역의 측정 지점에 측정 센서를 신속하게 설치하거나, 설치상태를 신속하게 해제하는 것이 가능하게 된다는 효과를 갖게 된다.

Claims (5)

1. 지하철과 전력선에 의한 누설전류를 측정하는 측정 센서에 있어서,

   상기 지하철의 급전선이나 전력선을 수용하여 상호 결합되는 상부 블록 및 하부 블록과,

   상기 상부 블록과 하부 블록을 원터치로 체결 및 탈거시키기 위한 클립 조립체로 구성된 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 클립 조립체는 상기 상부 블록에 설치되어 강제력에 의해 해당 상부 블록면에 밀착되는 체결고리 지지대와, 상기 체결고리 지지대와 동일축 상으로 연결되어 체결고리 지지대의 밀착에 따라 상측으로 당겨지면서 하부 블록을 고정시키는 체결고리를 갖추고 있고,

   상기 하부 블록에 설치되고서 상기 체결고리와 결합되어 상기 체결고리 지지대가 상부 블록면에 밀착되면 해당 체결고리와 견고하게 고정되는 걸림부를 갖춘 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 블록의 체결고리 지지대에는 체결 및 탈거를 위한 체결 손잡이가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 블록의 체결고리에는 상기 하부 블록의 걸림부를 걸어서 고정시키기 위한 체결 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 클립 조립체는 상기 상부 블록 및 하부 블록의 양측면에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지하철의 누설전류 측정 센서.