KR200384975Y1 - 플랫 타입의 선로전압보상기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 장거리 구내 배전선로에 전력을 공급할 경우 배전선로 상에서 발생하는 선로 전압강하를 보상하기 위한 선로전압보상기에 관한 것으로서,

특히 선로전압보상기의 외부 구조를 플랫 타입으로 형성하고, 전원 입출력에 필요한 입출력 케이블이 선로전압보상기의 단측면으로부터 인입·인출되도록 함으로서 선로전압보상기를 터널공동구나 케이블 트레이 등과 같이 협소한 장소에 설치하기에 적합하도록 하고,

또한 전원입출력에 필요한 입출력 케이블이 별도의 연결단자를 거치지 않고 선로전압보상기로부터 직접 인입·인출되도록 함으로서 단자를 설치함으로서 필연적으로 발생하는 충전부위가 노출되는 단점을 제거하는 한편,

코일과 철심을 모두 에폭시 수지로 몰딩처리하여 선로전압보상기에 습기나 수분 등이 침투하지 않도록 함으로서 열악한 환경에서도 사용 가능하도록 된 선로전압보상기에 관한 것이다.

Description

플랫 타입의 선로전압보상기 { Flat type Step-up Transformer }

<고안이 속하는 기술분야>

본 고안은 장거리 구내 배전선로에 전력을 공급할 경우 배전선로 상에서 발생하는 선로 전압강하를 보상하기 위한 선로전압보상기에 관한 것으로서,

특히 선로전압보상기의 외부 구조를 플랫 타입으로 형성하고, 전원입출력에 필요한 입출력 케이블이 선로전압보상기의 단측면으로부터 인입·인출되도록 함으로서 선로전압보상기를 공동구, 피트(PIT), 천정속, 건축물 측벽 등과 같이 협소한 장소에 설치하기에 적합하도록 하고,

또한 전원입출력에 필요한 입출력 케이블이 별도의 연결단자를 거치지 않고 선로전압보상기로부터 직접 인입·인출되도록 함으로서 단자를 설치함에 따라 필연적으로 발생하는 충전부위가 노출되는 단점을 해소하도록 하며,

코일과 철심을 모두 에폭시 수지로 몰딩 처리하여 선로전압보상기에 습기나 수분 등이 침투하지 못하도록 함으로서 어떠한 열악한 환경하에서도 사용 가능하도록 된 선로전압보상기에 관한 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면 본원고안에 의한 선로전압보상기는,

선로전압보상기를 구성함에 있어서, 선로전압보상기의 구조를 공동구, 피트(PIT), 천정속, 건축물 측벽 등과 같이 협소한 장소에 설치·사용하기 적합하도록 하기 위해,

첫째, 선로전압보상기의 외부 구조를 플랫 타입으로 형성함으로서 선로전압보상기의 두께를 얇게 하고,

둘째, 전원입출력에 필요한 입출력 케이블이 선로전압보상기의 측면으로부터 인입·인출되도록 함으로서 설치·사용 중에도 인입·인출 케이블로 인해 설치공간이 증가되지 않도록 하고 설치가 용이하도록 하며,

셋째, 전원입출력에 필요한 입출력 케이블이 별도의 연결단자를 거치지 않고 선로전압보상기로부터 직접 인입·인출되도록 하여 불필요한 전원 단자를 제거함과 동시에 충전부위가 노출되지 않도록 함으로서 선로전압보상기의 취급 중 접촉에 의해 발생될 수 있는 안전사고의 요인과 충전부위가 노출됨으로 인해 수시로 발생하는 연결단자에서의 고장촉발 원인을 사전에 제거하는 한편,

넷째, 코일과 철심을 모두 에폭시 수지로 몰딩처리 함으로서 공동구, 피트(PIT), 천정속, 건축물 측벽 등과 같은 열악한 환경하에서 끊임없이 문제를 야기시키고 있는 습기, 수분, 진동 등으로 인해 선로전압보상기가 단락, 누전, 나사 풀림에 의한 단선이나 접촉불량 등의 사고로 이어지는 현상을 사전에 차단하도록 설계된 것을 특징으로 하고 있다.

<고안의 기술적 배경>

전기에 의해 동작하는 각종 전기기기가 안정적으로 동작하기 위한 일차적인 작동조건은 전기기기가 전원을 안정적으로 공급받는 것이다.

또한 각종 전기기기에 안정적인 전원이 공급되기 위한 첫 번째 조건은 부하의 동작에 필요한 최소한의 전압이 부하에 인가되도록 하는 것이다.

그러나 장거리 구내 배전선로에서 부하에 전력을 공급할 때에는 선로의 임피던스와 부하전류에 의해 선로상에서는 필연적으로 전압강하가 발생한다.

상기 전압강하는 다음 식에 의해 계산될 수 있다.

『전압강하 E[V] = 선로전류 I[A] * 선로임피던스 Z[Ω]』

상기와 같은 전압강하는 전력용 부하의 안정적인 동작에 나쁜 영향을 미치게 되므로 전력용 부하에 공급되는 전압이 안정되도록 전기설비시설기준에서는 전압강하의 허용범위를 제한하는 규정을 두고 있다.

그러나 장거리에 걸쳐 전력을 공급하는 경우 선로상에서 상기와 같은 전압강하가 발생하는 것은 불가피하기 때문에 이의 대책으로 경제적이면서 합리적인 대응방법이 필요하다.

전압강하에 대처하기 위하여 현실적으로 취할 수 있는 대표적인 방법은 다음 두 가지가 있다.

하나는 배전선로에서 발생되는 전압강하의 폭을 최소한으로 줄이는 방법이고,

다른 하나는 일단 강하된 전압을 다시 보상하여 주는 방법이다.

전자의 대표적인 예로는 배전선의 굵기를 굵게 하여 전선의 저항을 줄여줌으로서 전압강하의 폭을 최소한으로 줄이는 방법이다. 이는 가장 쉽고 편리한 방법이기는 하지만 고가의 전선을 굵게 하여야만 하기 때문에 전선의 비용을 큰 폭으로 증가시킬 뿐만 아니라 이에 따르는 부대시설의 비용도 아울러 증가시키게 되므로 엄청난 비용의 상승을 초래하게 되어 경제적인 부담을 가중시키는 문제가 있다.

후자는 선로의 중간부분 혹은 부하측 말단에 승압기를 설치하고 일단 강하된 전압을 승압기에 의해 보상하여 주는 방식이다 이는 비교적 적은 비용으로 전압강하의 문제를 해결할 수 있다는 잇점은 있으나 배전선로의 구간구간에 승압기를 설치하기 위한 공간을 별도로 마련해야 한다는 문제와 함께 이를 유지 보수하기 위해 별도의 인력과 시간을 사후에 투입해야하는 문제가 발생한다.

<종래의 기술>

상기에서 전압강하의 문제를 해결하는 방법은 두 가지가 있으며, 그 중 강하된 전압을 보상하여 주는 방법이 경제적으로 더 유리함은 위에서 설명한 바와 같다.

그러나 장거리 구내배전선로를 가설하여 사용하는 현업에서는 많은 경제적인 부담이 따름에도 불구하고 배전선로의 굵기를 굵게 하는 방법에 의해 전압강하 문제를 해결하고 있다. 또한 이러한 행위가 습관적으로 적용되고 있음으로 인하여 배선비용으로 많은 공사비 낭비를 초래하고 있다.

상기와 같이 현업에서 전선의 굵기를 굵게 하여 전압강하문제를 해결하고 있는 이유는 다음과 같다.

장거리 구내배전선로에서 가설되는 케이블은 공동구, 피트(PIT), 천정속, 건축물 측벽 등을 이용하게 된다. 이러한 시설물의 공간은 구조물 시설비용 관계상 최소화하기 때문에 협소하게 됨으로 별도로 승압변압기등을 시설할 공간에 제한을 받게 된다.

도1은 공동구의 케이블 설치 단면도이다.

그러나 전압강하 문제를 해결하기 위하여 배전선로의 중간 지점에 설치되어야 하는 승압용 변압기로서 현실적으로 이용 가능한 변압기는 도2 및 도3에서 보는 바와 같이 패트 타입(fat type)의 단위변압기 뿐이다.

도2 및 도3의 단위변압기의 구조를 보면 별도의 단자 혹은 단자판을 전후면으로 형성하고 단자에 케이블을 결합하여 전원을 인입 인출할 수 있도록 되어 있으며 상기 단자는 대기 중에 노출되는 형태의 구조로 이루어져 있다. 이는 단위변압기가 수시로 변압기의 결선을 변경하거나 점검·유지·보수가 용이하도록 설계된 구조이기 때문에 그러하다.

상기와 같은 구조의 승압용변압기를 구내배전선로에 채택할 경우 다음과 같은 문제가 수반된다.

① 설치공간이 많이 필요하다.

② 충전부(단자부)의 노출로 별도의 보호조치가 필요하다.

③ 안전상 환경이 열악한 곳에서 사용이 곤란하다.

④ 승압기 자체 보호를 위해 별도의 보호장치가 필요하다.

⑤ 항상 점검 및 유지보수가 필요하다.

상기문제로 인하여 구내 배전선로가 시설되는 장소 (공동구, 피트(PIT), 천정속, 건축물 측벽등)에는 종래의 승압용 변압기를 시설할 수 가 없음으로 필요한 경우에는 별도의 공간을 확보해야만 한다. 하지만 지하공동구, 피트(PIT), 천정속, 등에서 현실적으로 그러한 공간을 확보하는 것은 불가능할 경우가 많다.

더구나 지하공동구 등의 환경은 매우 열악하기 때문에 자주 고장이 발생하거나 습기와 누수 등에 의해 안전사고의 위험까지 상존하고 있어 수시로 승압기를 점검하고 유지 보수하지 않으면 아니 된다.

따라서 현업에서는 비록 경제적인 부담이 크더라도 이 방법을 포기하고 전선의 굵기를 굵게 하는 방법을 채택하고 있다.

상기에서 기술한 내용을 역으로 정리하면, 선로전압보상기를 설치하는 공간을 확보하는 문제와 이를 유지 보수하는 문제만 해결된다면 선로전압강하 문제는 강하된 전압을 승압시키는 방법으로도 해결이 가능한 것임을 알 수 있으며 이는 결국 선로전압강하 문제를 훨씬 경제적으로 해결할 수 있음을 의미한다.

본원고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서,

선로전압보상기의 외형을 플랫타입(flat type)의 구조로 구성하고 케이블의 인입인출이 선로전압보상기의 단측부로 이루어지도록 함으로서 공동구 등과 같이 단면이 좁은 공간에 설치할 경우 선로전압보상기의 넓은 면이 벽면의 측면이나 케이블 트레이상부에 부착 가능하도록 하여 선로전압보상기가 불필요하게 공간을 과다하게 잠식(점유)하지 않고도 효율적으로 시설하여 사용할 수 있게 함을 제1의 목적으로 한다.

또한 선로전압보상기의 단자부를 없애고 케이블이 직접 선로전압보상기의 단측부로 인입인출될 수 있도록 함으로서 선로전압보상기에서 충전부가 노출되지 않도록 함으로서 충전부에 대한 별도의 보호조치를 할 필요가 없게 함을 제2의 목적으로 한다.

또 철심과 코일을 동시에 에폭시 수지로 몰딩함으로서 지하 공동구나 피트(PIT), 천정 속과 같은 열악한 환경 하에서도 별도의 방습, 방진, 내열, 내화구조를 하지 않더라도 선로전압보상기를 설치하여 사용 가능하도록 함과 동시에 설치 후에도 별도의 점검이나 유지보수가 필요치 않도록 함을 제3의 목적으로 한다.

또한 선로전압보상기의 일측면에 고정부를 형성함으로서 배전선로의 중간 지점 어디에서라도 장소에 크게 구애받지 않고 간단하고 용이하게 선로전압보상기를 설치할 수 있도록 함을 제4의 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원고안의 구성은 도4에서와 같이,

자기회로를 구성하며 코일을 지지하기 위한 철심(11)과;

1, 2차 권선비에 따라 전원을 승압하기 위하여 상기 철심(11)에 감겨지되, 권선의 양을 최소화하기 위해 1, 2차 권선의 일부를 공통으로 구성하여 단권변압기로서의 기능을 수행할 수 있도록 하며, 변압의 범위가 상기 선로의 전압강하를 보상하기 위한 범위를 초과하지 않도록 하기 위해 철심(11)에 감겨진 1차 및 2차 권선비가 최대 1.2배를 넘지 않도록 감겨지는 코일(10)과;

1차측에 변압을 하기 위한 전원을 공급하기 위한 1차케이블(12)과;

2차측에서 변압된 전원을 출력하기 위한 2차케이블(13)과;

상기 철심(11) 및 코일(10)과 내부의 충전부가 외부의 환경과 전기적 물리적으로 절연, 단절되도록 하고 외피를 구성하는 에폭시수지(절연체)(14)와;

조인트부(18)를 경유해 외부로 인출되는 케이블(12, 13)이 외함(16)과 결합 고정되도록 함으로서 케이블(12, 13)의 조인트부(18)가 외력에 의해 단절되지 않도록 지지하기 위한 케이블고정부(15)와;

상기 에폭시 수지(14)를 둘러싸서 선로전압보상기의 본체를 이루는 외함(16)과;

상기 외함(16)의 일측에 고정 결합되어 외함(16)을 공동구의 벽면 혹은 케이블 트레이 등에 형성된 지지물(미도시)에 고정시키는 기능을 수행하는 외부고정부(17)와:

상기 케이블(12, 13)과 코일(10)의 단부를 전기적으로 연결하는 조인트부(18)로;

구성됨을 특징으로 한다.

상기 외부고정부(17)는,

외부 절연체에 볼트너트로 연결되어 본체를 지지하는 고정편(17a)과;

상기 고정편을 외부의 지지물(미도시)에 나사 결합하기 위하여 고정편의 양측에 형성된 나사공(17b)으로; 구성되며,

볼트 및 너트(미도시)에 의해 외부의 지지물과는 나사공을 통해서 결합되어 본체를 외함 외부 지지물에 고정시킨다.

상기 외함(16)은,

외함(16)의 넓은 면인 정면부(16a)와; 정면부에 대응하는 면인 배면부(16b)와 상기 정면부(16a) 및 배면부(16b)에 비해 상대적으로 좁은 면을 가지는 측면으로 구성되며, 상기 측면은 길이가 긴 장측면(16c)과; 상대적으로 길이가 짧은 단측면(16d)으로; 이루어진다.

또한 상기 단측면(16d)의 일측 혹은 양측에는 케이블 고정부(15)가 외부절연체(14)에 압착 결합되고, 케이블(12, 13)은 케이블 고정부(15)에 형성된 케이블공(15a)과 고무팩킹(15b)에 의해 강제로 결합되어 외력에 의해 유동되지 않도록 고정된다.

상기와 같은 구성된 본원고안에 의한 선로전압보상기가 소기의 목적을 달성할 수 있기 위해서는 다음과 같은 조건이 충족되어야만 한다.

첫째, 선로전압보상기의 구조를 플랫 타입으로 형성하여도 승압기로서의 성능을 수행하는데 아무런 문제가 없이 변압이 가능하여야 한다.

둘째, 인입인출케이블을 단자를 거치지 않고 선로전압보상기에 직접 결합하여 인입인출하여도 성능을 선로전압보상기로서의 기능을 발휘하는데 아무런 문제가 없어야 한다.

셋째, 철심과 코일을 모두 에폭시 수지로 몰딩하여도 변압기의 과열이나 방열 처리에 아무런 문제가 없어야 한다.

넷째, 선로전압보상기의 외부고정부(17)를 일측면에 형성하여 부착하여도 선로전압보상기의 자세(설치 구조)에 안정성이 확보되어야 한다.

즉 상기와 같은 조건이 충족되기만 하면 선로전압보상기의 구조를 위와 같이 하더라도 본원고안의 목적은 충분히 달성될 수 있다.

상기와 같은 조건은 아래 이유에 의해 충족될 수 있다.

첫째, "변압기의 구조를 플랫 타입으로 형성하여도 변압기의 성능에 문제가 없이 승압이 가능하여야 한다."는 조건은 1, 2차 권선을 공용하는 단권변압기의 원리를 이용하여 승압되도록 함으로서 권선의 양이 최소화되도록 하는 한편, 철심의 두께를 얇게 하고 철심의 두께가 얇아지는 만큼 철심의 측면 길이를 길게 함으로서 자기회로의 조건이 동일하게 유지되도록 하며, 또한 케이블의 인입 인출방향을 단측면(16d)의 양측(혹은 일측)에 형성함으로서 달성 가능해 진다.

단권변압기의 원리는 도5 및 도6과 같다. 이는 이미 널리 공지되어 있는 기술이다. 그러나 본원고안의 핵심적인 기술사상의 하나는 단권변압기의 원리를 선로전압보상기에 채택할 경우 선로전압보상기의 권선수를 최소화하여 선로전압보상기를 소형화할 수 있다는데 있다.

즉 도5 및 도6을 참조하여 단권변압기의 원리를 간단히 설명하면 도5, 도6의 결선도에서와 같이 1, 2차 전압은 1, 2차 코일권수에 비례하고 1, 2차 전류는 권수비에 역비례하므로 선로의 보상전압에 맞추어 권수 비율은 조정하면 된다.

중요한 것은 단권변압기가 일반 단위변압기와 다른 점이 1, 2차 권선을 일부 공유함으로서 공유된 코일에는 1, 2차 전류의 차이 부분만 흐르게 되며 철심의 자기회로에도 1, 2차의 자속의 차이만이 흐르게 됨으로 변압기의 부피를 소형화시킬 수 있다는데 특징이 있다.

따라서 선로전압보상기의 자기용량은 선로 용량의 승압비율분에 해당하게 되므로 이를 소형화하는 것이 가능해 진다.

선로전압보상기의 자기용량은 선로용량의 승압비율분에 해당되며 다음과 같이 계산될 수 있다.

Pt = Pl * (n2 - n1) / n1

Pt : 자기용량(KVA)

Pl : 선로용량(KVA)

n1, n2 : 1, 2차 코일권수

이상은 이미 공지된 이론이다.

다만 본원고안은 이를 채택하여 선로전압보상기의 크기를 줄이는데 있으므로 계산식을 소개하는데 그치고 그 이론에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한 본원고안의 특징은 케이블(12, 13)의 인입인출부분을 외함(16)의 단측면(16d)에 형성함으로서 본체의 두께를 얇게 할 수 있다. 이는 외함(16)의 정면부(16a)나 배면부(16b)로 케이블이 인입 인출되도록 하게 될 경우 인입인출되는 케이블에 의해 공간점유율이 불필요하게 높아지는 것을 방지하기 위한 것이다. 그러므로 외함(16)의 정면부(16a)이나 배면부(16b)로 케이블(12, 13)이 인입인출되지만 않는다면 필요에 따라서는 케이블의 인입인출부분을 외함(16)의 장측면(16c)으로 변형하는 것도 가능하다.

둘째, "인입인출케이블을 단자를 거치지 않고 선로전압보상기에 직접 결합하여 인입인출하여도 아무런 문제가 없어야 한다."는 조건은 선로전압보상기가 일단 한 번 설치하면 거의 결선의 변경이나 배선을 변경함이 없이 반영구적으로 운용될 수 있다는 데서 찾을 수 있다. 선로전압보상기의 바로 이와 같은 사용상의 특성 때문에 단자를 거치지 않고 직접 코일과 케이블을 결합하여 조인트부(18)를 만들고 이를 에폭시 수지에 의해 감싸는 한편 케이블 고정부를 통해 유동되지 않도록 고정하여 사용하여도(이로 인해 별도로 단자를 만들거나 이를 노출하지 않아도) 전혀 사용상의 불편함이 없다.

즉 본원고안의 또 다른 핵심적인 기술사상의 하나는 통상 사용하던 변압기의 단자가 선로전압보상기에서는 그 사용 특성상 굳이 있어야 할 이유가 없고 있음으로서 시설이 불리하기 때문에 이를 제거하는데 있다.

도7 및 도8은 본원고안에 의한 철심과 코일과 케이블의 결합상태를 나타내는 사시도로서 도7은 단상, 도8은 3상변압기에 대한 것이다.

셋째, "철심과 코일을 모두 에폭시 수지로 몰딩하여도 변압기의 과열이나 방열 처리에 아무런 문제가 없어야 한다."는 조건은 현재 사용되고 있는 에폭시 수지가 방습, 방진, 내열, 내화, 절연성능이 매우 뛰어나다는 점과, 위에서 이미 살펴보았듯이 단권변압기의 원리로 승압을 할 경우 코일에 흐르는 전류의 양이 최소화됨으로 코일에 흐르는 전류의 양을 일정한 정도로 제한하기만 하면 별도의 단열, 방습, 방열, 절연 구조를 고려할 필요가 없이 이를 에폭시 수지로 몰딩하여도 모두 해결될 수 있다는 데서 찾을 수 있다.

즉, 이미 설명한 바와 같이 단권변압기의 이론을 적용할 경우 권선비의 차가 극히 적기 때문에 코일에 흐르는 전류의 양이 최소화되어 선로전압보상기에서 발생되는 발열량이 크지 않다는 점과, 선로의 전압강하를 보상하는 범위가 최대 1.2배를 넘어서는 경우는 거의 없을 것이라는 점에 착안하여 1차 및 2차 권선비를 1.2배로 제한하므로서 전류의 양(달리 말하면 발열량)의 한계를 두어 이를 극복할 수 있게 되는 것이다.

상기한 원리에 의해 위 세가지 조건이 갖추어짐으로서 선로전압보상기의 구조를 플랫 타입으로 변경하는 것이 가능해 진다.

또한 상기 네 번째 조건은 사용상의 문제인 바 이를 살펴보면,

넷째, "선로전압보상기의 고정부를 일측면에 형성하여 부착하여도 선로전압보상기의 자세(설치 구조)에 안정성이 확보되어야 한다."는 조건은 상기한 바와 같이 외부 고정부(17)를 외함(16)의 일측에 고정결합하고 외부고정부(17)와 결합되는 부분의 외함의 강도를 강화한 다음, 이를 설치할 경우 외함의 배면부(16b)가 벽면이나 케이블 트레이에 부착(바닥에 설치되는 경우는 벽쪽에 붙이기만 하면 됨)되는 형태로 설치되도록 하여 설치된 선로전압보상기가 케이블이 가설되는 공동구 혹은 케이블 트레이의 단면을 비효율적으로 점유하는 일이 없도록 함으로서 충분히 해결될 수 있게 된다.

이를 도시한 것이 도9 내지 도11로서

도9는 배면부(16c)에 외부고정부(17)을 형성한 것이고,

도10 및 도11은 단측부(16d)에 외부고정부(17)를 형성한 것이다.

또한 도12 내지 도17은 본원고안에 의한 선로전압보상기를 설치한 상태를 나타내는 여러 가지 실시예이다.

즉 상기한 원리에 의해 선로전압보상기의 구조가 도9 내지 도11과 같이 변경하는 것이 가능해 지며 이로 인해 플랫 타입으로 소형화되어 구성된 선로전압보상기를 도12 내지 도17에 도시된 방식으로 설치하면 좁은 공간에서도 공간을 효율적으로 활용하여 터널 공동구의 벽면 혹은 케이블 트레이 등에 부착하여 설치할 수 있다.

도12는 천정 혹은 벽면 등에 부착된 케이블 트레이에 단측면(16d)의 양단으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 설치한 상태를 도시한 것이고,

도13은 천정 혹은 벽면 등에 부착된 전선관배선시에 단측면(16d)의 일측으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 설치한 상태를 도시한 것이며,

도14는 분전함의 바닥에 단측면(16d)의 일측으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 거치하여 설치한 상태를 도시한 것이고,

도15는 분전함의 측면에 단측면(16d)의 일측으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태를 도시한 것이며,

도16은 벽면의 측면에 단측면(16d)의 일측으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태를 도시한 것이며,

도17은 공동구의 측면(16d)에 단측면(16d)의 양측으로 케이블(12, 13)이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태를 도시한 것이다.

또한 외부에 단자가 노출된 종래의 변압기를 사용함으로서 항상 노출된 충전부에 대한 안전조치를 별도로 하여야 할 필요가 없게 되며, 또 이를 위해 별도의 상자를 제작하여 상자 내에 이를 수용하여 외부와 차폐 또는 격리시키는 등의 조치를 취하여야 할 필요도 없게 된다.

또한 외부의 진동으로 인해 단자의 접속이 풀리거나 단선이 되지는 않았는지 여부와 누전 개소의 유무 등을 수시로 점검 체크가 필요가 없게 되며, 아울러 기기의 점검을 위한 공간을 따로 확보할 필요도 없어진다.

이처럼 어떠한 열악한 환경하에서도 방수, 절연, 단열, 방진 등에 따른 추가적인 안전조치를 할 필요가 없이 간단히 선로보상기를 설치하여 운영할 수 있게 된다.

본원고안에서 실시예로 든 것은 단상2선식과 3상4선식을 들었으며 도2, 5, 7, 9는 단상2선식을 예시한 것이고, 3상4선식은 도 3, 4, 6, 8에 도시하였다.

그러나 상기한 본원고안의 기술사상은 전력의 공급방식이 단상2선식, 단상3선식, 3상3선식, 3상4선식 방식이든 관계없이 공통적으로 적용될 수 있다.

상기 예시에서 3상4선식은 3상4선식에서 중성점 케이블을 제거한 것으로서 입출력 3선식으로 이루어지며 단상3선식은 단상2선식 코일을 2조로 하여 중성선을 공통으로 사용하는 구조이다.

본원고안에서 인입인출케이블(12, 13)을 단측면(16d)의 일측과 양측으로 구분한 것은 시설 사례도 도12, 내지 도17에서 보듯이 설치여건에 따라 인출배선처리를 간결하게 하기 위한 것이다.

또한 외부고정부(17)는 본원고안은 설치를 용이하게 하기 위한 구조로서 이를 위하여 도9 및 도11에서 보는 바와 같이 본체의 일측(전후면 혹은 하면)에 너트를 형성하여 제작함으로서 설치여건에 따라 취부 철물을 쉽게 변형하여 고정할 수 있도록 되어 있다.

또 본원고안에 의한 선로전압보상기의 설치장소가 외부로부터 과다한 진동이나 충격을 비교적 덜 받는 곳이라면 상기 구성처럼 외함(16)을 별도로 구성하지 않고 에폭시수지(14) 몰드가 그대로 외함의 기능을 할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이를 위해서는 선로전압보상기를 고정시키기 위한 외함고정부의 기능을 대체하여 수행할 수 있도록 하기 위한 별도의 구성이 필요하다. 또한 이 경우에는 에폭시수지의 경도를 보다 강하게 할 필요가 있다.

도18 및 도19은 본원고안에서 외함(16)과 외함고정부(17)를 제거하고 에폭시 수지(14)의 필요한 개소에 별도로 볼트공(19a)을 형성한 후, 볼트공(19a)의 일측 혹은 양측에 너트(19)를 매몰하여 설치한 구조를 나타낸 것으로서, 도18은 에폭시 수지(14)의 정면부와 배면부의 네모서리에 관통하여 볼트공(19a)과 너트를 형성한 것이고, 도19는 선로전압보상기의 단측부의 일측에 볼트공(19a)을 형성하고 그 일단에 너트를 매몰하여 형성한 것이다. 도18에서 너트의 내측에는 굳이 나사를 형성하지 않고 볼트가 관통되어 외부의 지지물에 지지될 수 있도록 하기만 하여도 충분하다.

또한 에폭시 수지(14)의 주조시 에폭시 수지의 내부에 띠 모양의 좁은 폭의 취부금구를 미리 매입하여 에폭시 수지(14)의 강도를 보강하면 더욱 바람직하다.

이 구성을 정리하면,

자기회로를 구성하며 코일을 지지하기 위한 철심(11)과;

1, 2차 권선비에 따라 전원을 승압하기 위하여 상기 철심(11)에 감겨지되, 권선의 양을 최소화하기 위해 1, 2차 권선의 일부를 공통으로 구성하여 단권변압기로서의 기능을 수행할 수 있도록 하며, 변압의 범위가 상기 선로의 전압강하를 보상하기 위한 범위를 초과하지 않도록 하기 위해 철심(11)에 감겨진 1차 및 2차 권선비가 최대 1.2배를 넘지 않도록 감겨지는 코일(10)과;

1차측에 변압을 하기 위한 전원을 공급하기 위한 1차케이블(12)과;

2차측에서 변압된 전원을 출력하기 위한 2차케이블(13)과;

상기 철심(11) 및 코일(10)과 둘러쌈으로서 선로전압보상기 내부의 충전부가 외부의 환경과 전기적 물리적으로 절연, 단절되도록 함과 동시에 선로전압보상기의 외형을 형성함으로서 외함으로서의 기능을 수행할 수 있도록 하기 위한 에폭시 수지(14)와;

조인트부(18)를 경유해 외부로 인출되는 케이블(12, 13)이 에폭시 수지(14)의 단부에 결합 고정되도록 함으로서 케이블(12, 13)의 조인트부(18)가 외력에 의해 단절되지 않도록 지지하기 위한 케이블고정부(15)와;

상기 에폭시 수지(14)의 필요한 개소에 형성되어 선로전압보상기를 터널공동구 등의 벽면 혹은 케이블 트레이 등에 형성된 지지물(미도시)에 고정시키는 기능을 수행하는 볼트공(19) 및 볼트공의 일측 혹은 양측에 매몰 설치된 너트(19a)와:

상기 케이블(12, 13)과 코일(10)의 단부를 전기적으로 연결하는 조인트부(18)로;

구성되게 된다.

상기와 같은 구성에 의하면 비교적 무게가 나가는 외함(16)과 외함고정부(17)의 구성이 생략됨에 따라 선로전압보상기의 구조를 단순화할 수 있고, 제품의 무게와 부피를 줄일 수 있게 됨으로서 제품의 취급이 간편해지며, 또한 제조 원가를 낮출 수 있는 잇점이 있다.

상기와 같은 본원고안에 의하면,

종래의 선로전압강하에 대한 해결방법을 전선의 단면적을 크게 하거나 변전소의 추가 설치 등으로 해결하지 않고 단지 선로전압보상기를 장소에 구애받지 않고 승압이 필요한 개소에 간단히 설치하여 강하된 전압을 보상하여 주는 것만으로 해결 가능해지므로 전원 및 배전시설비용을 획기적으로 절감하는 효과가 있다.

또한 자체 보수를 위한 하자 발생요인을 원천적으로 제거하여 배전선로의 고장 발생율을 크게 줄이는 한편, 별도로 이를 유지 보수할 필요도 없게 함으로서 이를 유지보수하기 위한 인력 및 비용을 획기적으로 절감하는 효과가 있다.

또 장거리 선로에서 배전선의 굵기를 불필요하게 굵게 하지 않아도 되므로 공사비를 획기적으로 줄여 시설비용을 절감하는 효과가 있다.

도1은 공동구 내에 케이블이 지나는 곳의 단면도

도2는 패트 타입(fat type)의 단위변압기(단상)

도3은 패트 타입(fat type)의 단위변압기(3상)

도4는 본원고안에 의한 플랫 타입의 선로전압보상기 상세도

도5는 단상 단권변압기의 결선도

도6은 삼상 단권변압기의 결선도

도7은 철심과 코일과 케이블의 결합상태를 나타내는 사시도(단상)

도8은 철심과 코일과 케이블의 결합상태를 나타내는 사시도(삼상)

도9는 배면부에 외함고정부를 형성한 상태도

도10은 단측부에 외함고정부를 형성한 상태도 1

도11은 단측부에 외함고정부를 형성한 상태도 2

도12는 천정 혹은 벽면 등에 부착된 케이블 트레이에 단측면의 양단으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 설치한 상태도

도13은 천정 혹은 벽면 등에 부착된 전선관배선시에 단측면의 일측으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 설치한 상태도

도14는 분전함의 바닥에 단측면의 일측으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 거치하여 설치한 상태도

도15는 분전함의 측면에 단측면의 일측으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태도

도16은 벽면의 측면에 단측면의 일측으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태도

도17은 공동구의 측면에 단측면의 양측으로 케이블이 인입인출된 선로전압보상기를 부착하여 설치한 상태도

도18은 본원고안의 플랫 타입(flat type)의 다른 실시예 1

도19는 본원고안의 플랫 타입(flat type)의 다른 실시예 2

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

10 : 코일 11 : 철심

12 : 1차케이블 13 : 2차케이블

14 : 에폭시 수지 15 : 케이블고정부

15a : 고정편 15b : 케이블공

15c : 고무팩킹 16 : 외함

16a : 정면부 16b : 배면부

16c : 장측면 16d : 단측면

17 : 외함고정부 17a : 고정편

17b : 너트공 18 : 조인트부

19 : 너트 19a : 볼트공

Claims (7)

1. 자기회로를 구성하며 코일을 지지하기 위한 철심과;

   1, 2차 권선비에 따라 전원을 승압하기 위하여 상기 철심에 감겨지되, 권선의 양을 최소화하기 위해 1, 2차 권선의 일부를 공통으로 구성하여 단권변압기로서의 기능을 수행할 수 있도록 감겨지는 코일과;

   1차측에 변압을 하기 위한 전원을 공급하기 위한 1차케이블과;

   2차측에서 변압된 전원을 출력하기 위한 2차케이블과;

   상기 철심 및 코일과 외함 사이에 충진되어 선로전압보상기 내부의 충전부가 외부의 환경과 전기적 물리적으로 절연, 단절되도록 하기 위한 에폭시 수지와;

   조인트부를 경유해 외부로 인출되는 케이블이 외함과 결합 고정되도록 함으로서 케이블의 조인트부가 외력에 의해 단절되지 않도록 지지하기 위한 케이블고정부와;

   상기 에폭시수지를 둘러싸서 선로전압보상기의 본체를 이루는 외함과;

   상기 외함의 일측에 고정 결합되어 외함을 터널공동구의 벽면 혹은 케이블 트레이 등에 형성된 지지물에 고정시키는 기능을 수행하는 외함고정부와:

   상기 케이블과 코일의 단부를 전기적으로 연결하는 조인트부로;

   구성됨을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외함고정부는,

   외함에 용접되거나 볼트로 연결되어 결합되어 외함을 지지하는 고정편과;

   상기 고정편을 외부의 지지물에 나사 결합하기 위하여 고정편의 양측에 형성된 나사공으로; 구성되며,

   볼트 및 너트(미도시)에 의해 외부의 지지물과는 나사공을 통해서 결합되어 외함을 외부 지지물에 고정되도록 함을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 단측면의 일측 혹은 양측에는 케이블 고정부가 외함에 압착 결합되고, 케이블은 케이블 고정부에 형성된 케이블공과 고무팩킹에 의해 강제로 결합되어 외력에 의해 유동되지 않도록 고정됨을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 케이블은 단측면의 양측으로 인입인출되도록 함을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 케이블은 단측면의 일측으로 인입인출되도록 함을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 철심에 감겨지는 1차 및 2차 권선비는 변압의 범위가 선로의 전압강하를 보상하기 위한 범위를 초과하지 않도록 하기 위해 최대 1.2배를 넘지 않도록 함을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.
7. 자기회로를 구성하며 코일을 지지하기 위한 철심과;

   1, 2차 권선비에 따라 전원을 승압하기 위하여 상기 철심에 감겨지되, 권선의 양을 최소화하기 위해 1, 2차 권선의 일부를 공통으로 구성하여 단권변압기로서의 기능을 수행할 수 있도록 하며, 변압의 범위가 상기 선로의 전압강하를 보상하기 위한 범위를 초과하지 않도록 하기 위해 철심에 감겨진 1차 및 2차 권선비가 최대 1.2배를 넘지 않도록 감겨지는 코일과;

   1차측에 변압을 하기 위한 전원을 공급하기 위한 1차케이블과;

   2차측에서 변압된 전원을 출력하기 위한 2차케이블과;

   상기 철심 및 코일과 둘러쌈으로서 선로전압보상기 내부의 충전부가 외부의 환경과 전기적 물리적으로 절연, 단절되도록 함과 동시에 선로전압보상기의 외형을 형성함으로서 외함으로서의 기능을 수행할 수 있도록 하기 위한 에폭시 수지와;

   조인트부를 경유해 외부로 인출되는 케이블이 에폭시 수지의 단부에 결합 고정되도록 함으로서 케이블의 조인트부가 외력에 의해 단절되지 않도록 지지하기 위한 케이블고정부와;

   상기 에폭시 수지의 필요한 개소에 형성되어 선로전압보상기를 터널공동구 등의 벽면 혹은 케이블 트레이 등에 형성된 지지물에 고정시키는 기능을 수행하는 볼트공 및 볼트공의 일측 혹은 양측에 매몰 설치된 너트와:

   상기 케이블과 코일의 단부를 전기적으로 연결하는 조인트부로;

   구성됨을 특징으로 하는 플랫 타입의 선로전압보상기.