KR20060036469A - 비접촉식 센서 - Google Patents

Abstract

비접촉식 센서를 수납하고 있는 용기의 절연성 덮개체의 외측 표면에 뇌우 등에 의해 형성된 도전성의 물피막층이 어스에 전기적으로 접속되어 어스 전위로 되는 것에 의해, 용기 내에 설치되어 있는 전압센서의 검출신호가 극단적으로 작아지는 것을 방지한다. 한쪽이 개구되어 있는 용기 본체와 상기 용기 본체 개구부를 밀폐하는 절연성의 덮개체로 이루어지는 용기 내에 어스로부터 절연된 평판상 전극을 수납하고, 가공 선로의 전선 등의 충전부에 대하여 상기 덮개체측을 대향시켜서 배치하며, 충전부와 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해서 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출함으로써 충전부의 전압을 검출하는 비접촉식 센서에 있어서, 상기 덮개체가 PTFE 등의 불소계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.

Description

비접촉식 센서{NONCONTACT SENSOR}

본 발명은, 가공 송배전 선로의 감시장치, 고장구간 표정 또는 고장점 표정 등의 시스템에 사용하는 송전선 철탑 상에 설치되어서 사용되는 비접촉식 센서에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 우천시에도 검지 성능을 유지할 수 있는 비접촉식 센서에 관한 것이다.

가공 송배전 선로에 고장이 발생했을 경우, 고장에 의해 발생하는 서지신호를 가공 송배전 선로 상에 설치한 고장검출용 센서로 검출하고, 서지신호의 도달 시간차 등으로부터 고장구간 또는 고장위치를 표정하는 고장 표정이 행해지고 있다. 상기 서지신호를 검출해서 고장을 판별하는 방식으로서는, 변류기(CT) 및 계기용 변압기(PT, PD) 등의 가공 송배전 선로에 직접 접속하는 센서를 이용하여 선로전류 및 선로전압 등을 측정하는 방식이나, 전류에 의해 발생하는 자계를 검출하는 자계 센서, 전압에 의해 발생하는 전계를 검출하는 전계 센서 등의 비접촉식 센서를 이용하여 선로전류 및 선로전압 등을 측정하는 방식 등이 있다.

본 출원인은, 먼저 가공 송전철탑 상에 설치해서 사용하는 비접촉식 센서를 제안하고 있다(예를 들면 일본 특허공개 2003-161755호 공보(제3-4쪽, 도 2) 참조). 이것은, 가공 송배전 선로의 통전전류에 의한 공간 자계의 변화를 검출하는 코 어와 코일로 이루어지는 전류센서와, 가공 송배전 선로의 충전부와 어스로부터 절연된 평판상 전극과의 사이의 공간 전하에 의해 정전용량 분할된 선로전압을 평판상 전극에 의해 검출하는 전압센서를 함께 밀폐시킨 센서 용기 내에 수납한 구조로 되어 있다. 또한 상기 센서 용기는, 스테인레스강 등의 비자성 금속으로 이루어지는 한쪽이 개구되어 있는 용기 본체와, 상기 개구부를 밀폐하는 염화비닐수지 및 폴리에틸렌수지 등의 절연성의 합성수지로 이루어지는 덮개체로 이루어져 있다. 이러한 비접촉식 센서는, 절연성의 합성수지로 이루어지는 덮개체측을 피측정상의 송전선의 충전부에 대향시키도록 해서 송전철탑 측면에 고정 부착해서 사용된다.

그러나, 상기 센서 용기는 덮개체의 외측 표면의 발수성에 대해서까지 고려되어 있지 않기 때문에, 우천시에는 강우에 의해 도전성의 물피막층이 덮개체 외측 표면 전체에 형성되고, 또한 용기 본체까지 걸쳐질 경우가 있다. 이와 같이 물피막층의 일부가 용기 본체에 접촉해서 덮개체 외측 표면의 전체가 어스전위와 동전위로 되면, 센서 용기 내에 설치되어 있는 상기 전압센서로부터의 검출신호가 극단적으로 작아져, 가공 송배전 선로의 상태의 검출이 곤란해질 경우가 있다. 특히 번개서지에 의한 고장위치를 표정할 경우에는, 심한 뇌우에 의해 물피막층이 형성되기 쉬워, 번개서지 고장시의 신호를 검출하는 것이 보다 곤란해질 경우가 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하는 것이며, 우천시에도 검지 성능을 유지할 수 있는 비접촉식 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이하와 같다.

1. 한쪽이 개구되는 용기 본체, 및 상기 용기 본체 개구부를 밀폐하는 절연성의 덮개체로 이루어지는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 덮개체측을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서, 상기 덮개체가 발수성 수지인 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.

2. 한쪽이 개구되는 용기 본체, 및 상기 용기 본체 개구부를 밀폐하는 절연성의 덮개체로 이루어지는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 덮개체측을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서, 상기 덮개체는 그 적어도 노출면의 모두 또는 일부에 발수성 수지로 이루어지는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.

3. 상기 발수층은 도포에 의해 형성되는 상기 2.기재의 비접촉식 센서.

4. 상기 발수층은 상기 발수성 수지로 이루어지는 시트형상체 또는 판형상체를 점착함으로써 형성되는 상기 2.기재의 비접촉식 센서.

5. 상기 발수성 수지는 불소수지 또는 실리콘수지인 상기 1. 내지 상기 4. 중 어느 1항에 기재된 비접촉식 센서.

6. 상기 덮개체는 그 둘레가장자리를 상기 용기 본체와의 접합부로부터 연장하고 있는 상기 5.기재의 비접촉식 센서.

7. 상기 덮개체는 1 또는 2이상의 연속해서 돌출하는 리브부 및/또는 홈부를 더 구비하는 상기 5.기재의 비접촉식 센서.

8. 가공 선로의 충전부에 대향하는 검출면을 제외한 면이 전자 차폐된 용기 본체를 구비하는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 검출면을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서, 상기 검출면은 적어도 노출면의 모두 또는 일부에 발수성 수지로 이루어지는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.

9. 상기 발수성 수지는 불소수지 또는 실리콘수지인 상기 8.기재의 비접촉식 센서.

10. 상기 검출면은 1 또는 2이상의 연속해서 돌출하는 리브부 및/또는 홈부를 더 구비하는 상기 8. 또는 상기 9.기재의 비접촉식 센서.

발명의 효과

본 발명의 비접촉식 센서에 의하면, 덮개체의 부재에 발수성 수지를 사용함으로써, 그 발수성에 의해 강우에 의한 우수가 물방울 상태로 되어서 낙하하여, 덮개체 표면에 물피막층이 부착 형성되지 않기 때문에, 강우시에 있어서도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다. 특히 심한 뇌우를 수반하는 번개서지 고장에 대하여도 신호를 검출할 수 있고, 번개서지 고장의 발생 위치를 표정할 수 있다.

발수층을 구비하는 덮개체를 구비한 본 발명의 비접촉식 센서에 의하면, 가공 선로의 충전부에 대향해서 배치되어 있는 센서 용기의 덮개체의 외측 표면의 전부 또는 소정 부분에 발수성 수지로 이루어지는 발수층을 형성하기 때문에, 덮개체의 부재에 비교적 저렴한 발수성이 나쁜 수지를 이용하여도, 노출면에 형성되어 있는 발수층의 발수성에 의해 강우에 의한 우수가 물방울 상태로 되어서 낙하하여, 덮개체 표면에 물피막층이 부착 형성되지 않기 때문에, 강우시에 있어서도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다.

검출면을 제외한 면을 전자 차폐한 용기 본체를 구비하는 용기를 구비하는 비접촉식 센서에 의하면, 상기 덮개체를 검출면으로 하는 비접촉식 센서와 마찬가지로, 강우시에 있어서도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다.

발수층을 발수성 수지의 도포에 의해 형성하는 경우에는, 발수층을 용이하게 형성시킬 수 있음과 아울러, 덮개체에 발수층을 강고하게 고정시킬 수 있기 때문에, 발수층의 박리 및 팽창 등이 없어 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있다.

또한 시트상 또는 판자상의 발수성 수지를 점착시켜서 덮개체에 발수층을 형성하는 경우에는, 발수층을 필요한 부분에 용이하게 형성시킬 수 있음과 아울러 기설의 것에도 용이하게 대응할 수 있다.

또한 발수성 수지에 불소수지 또는 실리콘수지를 사용하는 경우에는, 이들 발수성 수지의 물에 대한 접촉각이 90°이상이기 때문에, 덮개체가 물방울에 의해 젖기 어려워서 물피막층이 형성되는 것을 방지할 수 있어, 보다 우량이 많은 상태이여도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다. 특히 물에 대한 접촉각을 100°이상으로 함으로써, 표면에 부착된 물방울을 보다 구체에 가깝게 할 수 있고, 굴러 떨어지는 등의 형태로 물방울을 제거할 수 있다.

둘레가장자리를 상기 용기 본체와의 접합부로부터 연장하는 덮개체를 구비하는 경우에는, 연장부에 의해 물피막층이 용기 본체와 걸쳐지기 어려워지기 때문에, 센서의 출력 신호가 약해지기 어렵다.

덮개체에 리브부를 형성한 경우에는, 리브부에 의해 물피막층을 분단할 수 있어, 보다 우량이 많은 상태이여도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다. 또한 덮개체에 홈부를 형성한 경우에는, 홈부에 의해 물피막층을 분단할 수 있어, 보다 우량이 많은 상태이여도 청천시와 마찬가지로 충전부의 전압을 검출할 수 있다.

도 1은 본 실시예 1의 비접촉식 센서의 구조를 설명하기 위한 모식 단면도이다.

도 2는 본 실시예 1의 비접촉식 센서의 사용상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 3은 본 실시예 1의 비접촉식 센서의 사용상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 4는 본 실시예 1의 비접촉식 센서의 시험을 설명하기 위한 모식도이다.

도 5는 본 실시예 2의 비접촉식 센서의 구조를 설명하기 위한 모식 단면도이다.

도 6은 본 실시예 3의 비접촉식 센서의 구조를 설명하기 위한 모식 단면도이다.

도 7은 본 실시예 4의 비접촉식 센서의 구조를 설명하기 위한 모식 단면도이다.

도 8은 본 실시예 5의 비접촉식 센서의 구조를 설명하기 위한 모식 단면도이다.

이하, 본 발명의 비접촉식 센서에 대해서 도 1∼도 7을 사용하여 설명한다. 본 비접촉식 센서는, 예를 들면 도 1에 예시하는 바와 같이, 용기 본체(2)와, 덮개체(3)와, 전압센서(11)를 구비한다. 또한 본 비접촉식 센서는, 도 2 및 도 3에 예시하는 바와 같이, 송전 철탑(4)에 부착부재(6)를 통해서 고정되어, 가공 송배전 선로의 전선(7)의 충전부에 대하여 전압센서(11)를 대향하도록 설치해서 사용된다.

상기 「용기 본체」는, 평판상 전극 등을 격납하고, 이들을 여분의 자계 및 전계에 의한 영향을 받지 않도록 차폐하기 위한 용기이다. 이러한 용기 본체는 예를 들면 스테인레스강 및 알루미늄 등의 금속으로 제작한 용기로 할 수 있다. 또한 수지제 용기에 도전 도료 등을 도포해서 전계 등의 차폐 효과를 부가한 용기라도 된다.

또한 용기 본체의 임의의 면에 도전면을 형성할 수 있다. 이 도통면은 전압센서를 구성하는 일부분으로서 사용한다. 또한 이 도통면은 평판상 전극과 대향하는 면에 형성된다.

상기 「덮개체」는, 먼지나 수분이 용기 본체 내에 침입하지 않도록 하기 위한 것이다. 이 덮개체는 통상 합성수지로 제작하고, 송배전 선로에 의해 형성되는 자계 및 전계를 차폐하지 않고 이들을 평판상 전극 등에 도달시킬 수 있다. 또한 용기 본체의 하나의 면을 전압센서 및 전류센서를 이용하여 송전선의 과전을 검출하기 위한 검출면으로 하는 경우에는, 덮개체가 합성수지제인 것에 한정되지 않고 금속제로 할 수도 있다.

또한 덮개체는 발수성 수지로 이루어질 수 있다. 또한 덮개체는 비발수성의 합성수지층과, 그 전체 또는 일부분이 발수성 수지로 덮여 있고, 노출되는 발수층으로 구성할 수도 있다. 덮개체를 구성하는 발수층은 임의의 수단을 이용하여 형성할 수 있고, 예를 들면 덮개체의 비발수층 상에 발수성 수지로 이루어지는 발수층을 도포 형성할 수 있다. 또한 접착제 또는 점착제를 이용하여 판형상의 발수성 수지를 접착할 수 있다. 또한 나사고정에 의해 판형상의 발수성 수지를 고정할 수 있다. 또한 시트상의 발수성 수지를 점착시킨 후에 판형상의 발수성 수지를 점착시키거나 함으로써, 덮개체의 외측 표면에 요철형상을 형성하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이 요철형상에 의해 덮개체의 외측 표면 전체를 덮는 물피막층의 형성을 보다 방지할 수 있다.

이 「발수성 수지」는, 표면에 물피막층이 형성되기 어려운 재질이면 좋지만, 불소수지 및 실리콘수지가 특히 바람직하다. 또한 불소수지로서 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE라고 기재한다), 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체(이하, FEP라고 기재한다), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌의 공중 합체(이하, ETFE라고 기재한다) 등을 들 수 있다. 이 중, 다른 발수성 수지와 비교해서 특히 발수성이 높은 불소수지가 바람직하다. 또한 물에 대한 접촉각은, 90°이상(바람직하게는 100°이상)인 것이 바람직하다. 물에 대한 접촉각이 90°이상의 수지를 사용함으로써, 염화비닐수지(물에 대한 접촉각 약 70°정도 ) 및 폴리에틸렌수지(물에 대한 접촉각 약 80°정도 ) 등과 비교해서 덮개체가 물방울에 의해 젖기 어려워, 물피막층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 특히 물에 대한 접촉각을 100°이상으로 함으로써, 표면에 부착된 물방울을 보다 구체에 가깝게 할 수 있고, 굴러 떨어지는 등의 형태로 물방울을 제거할 수 있다.

덮개체의 두께는 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면 1㎜∼30㎜로 할 수 있다. 또한 덮개체의 두께는 균일하지 않아도 상관없고, 특히 둘레가장자리를 얇게 한 경우에는 둘레가장자리가 뾰족한 끝으로 되어서 물방울이 덮개체의 표리에 걸쳐지기 어려워지기 때문에, 덮개체 표면에 형성된 물피막층이 용기 본체까지 연속하지 않게 되어, 본 발명에 적합하다.

또한 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면에, 리브부(33)(예를 들면 도 6을 참조)를 형성할 수 있다. 이 리브부(33)는 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면에 형성된 연속한 돌기이며, 직접 비바람에 노출되지 않는 음의 부분이 생겨, 물방울이 서로 연속하기 어려워지기 때문에, 물피막층이 분단되어서 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면의 전면이 도통할 일이 없다.

또한 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면에, 홈부(35)(예를 들면 도 8을 참조)를 형성할 수 있다. 이 홈부(35)는 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면에 형성되어, 홈부(35)를 경계로 해서 물방울이 서로 연속하기 어려워지기 때문에, 물피막층이 분단되어서 덮개체(3) 또는 용기 본체(2)의 검출면의 전면이 도통할 일이 없다.

본 비접촉식 센서는, 송배전선의 상태를 검지하는 센서로서 도 5에 예시하는 바와 같이, 전압센서(11) 이외에 전류센서(15)를 더 구비할 수 있다.

상기 「전압센서」는, 송전선에 과전되는 전위의 절대치 또는 상대치를 비접촉으로 측정할 수 있으면 되고, 임의로 선택할 수 있다. 이 예로서, 진동 용량식 외에, 초전도형 등을 예시할 수 있다.

이 예로서, 어스로서 기능하는 도전성의 용기 저면(21)과, 상기 용기 저면(21)에 평행하게 설치된 금속제의 판형상 전극(12)으로 구성되는 콘덴서에 의한 진동 용량식 전압계를 들 수 있다. 이 진동 용량식 전압계는, 송전선로의 전선과 어스로부터 절연되어서 설치되어 있는 판형상 전극에 의하여 형성되는 공간 정전용량(C1)과, 판형상 전극(12) 및 어스간의 정전용량(C2)에 의하여, 판형상 전극(12)은 전선과 전기적으로 접속된 상태로 됨과 아울러, 공간 정전용량(C1)과 정전용량(C2)에 의해 분할시킨 전선의 선로 전압이 판형상 전극(12)에 발생하게 된다. 그 때문에 판형상 전극(12)의 전압을 측정함으로써 전선(7)의 선로 전압을 비접촉 상태에서 측정할 수 있다.

상기 「전류센서」는 송전선에 흐르는 전류의 절대치 또는 상대치를 비접촉으로 측정할 수 있으면 되고, 임의로 선택할 수 있다. 이 예로서, 통전에 수반하여 발생하는 자기를 측정하는 자기센서를 사용하는 것을 들 수 있다. 또한 이 자기센 서로서, 코어(16)에 코일(17)이 감긴 자기센서를 사용하는 방법 외에, 홀소자나 자기저항소자를 사용한 센서 등을 예시할 수 있다.

1. 실시예 1

(1) 비접촉식 센서의 구성

본 실시예 1의 비접촉식 센서는, 발수성 수지제의 덮개체와 전압센서를 구비한 송배전선의 상태를 검출하기 위한 비접촉식의 센서이다.

본 비접촉식 센서(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 용기 본체(2)와, 덮개체(3)와, 전압센서(11)를 구비한다. 용기 본체(2)는 금속 또는 합성수지로 이루어지는 개구부(22)를 갖는 대략 직육면체 형상의 용기이다.

덮개체(3)는 두께 10㎜의 PTFE제 평판이다. 전압센서(11)는 대략 평판 또는 대략 곡판 형상의 판형상 전극(12)과 입력 기판(13)으로 구성된다. 판형상 전극(12)은 개구부(22)와 반대측의 용기 저면(21)에 평행하게 설치시켜서 도시되어 있지 않은 절연부재에 의해 어스로부터 절연되어서 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다. 또한 입력 기판(13)은 일단을 어스에 전기적으로 접속시켜서, 판형상 전극(12)과 용기 저면(21)의 사이에 설치되어서, 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다.

그리고 용기 본체(2)의 개구부(22)는 PTFE로 이루어지는 대략 평판 또는 대략 곡판 형상의 덮개체(3)가 패킹(24)으로 용기 본체(2) 내부를 기밀상태로 밀폐되도록 볼트(18)와 너트(19)에 의해 고정 부착되어 있는 구조로 되어 있다. 덮개체(3)는 발수성이 높은 PTFE제이며, 물에 대한 접촉각이 약 110°정도이기 때문에, 표면에 부착된 물은 단독의 물방울 상태로 된다. 또한 이 볼트(18) 및 너트(19)는, 절연성을 구비하는 합성수지제이다. 볼트(18) 및 너트(19)는 덮개체의 표면에 형성된 물피막층과, 용기 본체(2)가 도통할 일이 없는 절연성이면 수지제가 아니어도 관계없고, 세라믹스 등이라도 된다.

(2) 비접촉식 센서의 사용방법

다음에 비접촉식 센서(1)의 사용방법에 대하여 설명한다. 비접촉식 센서(1)는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 송전 철탑(4)에 복수개의 현탁 애자(insulator)(5)에 의해 절연 지지되어 있는 피측정 대상의 충전부인 송전선로의 전선(7)에 대하여 판형상 전극(12)이 평행하게 위치하는 덮개체(3)측이 대향하도록, 송전 철탑(4)의 측면에 부착부재(6)로 고정 부착되어 있다. 또한 덮개체(3)측을 전선(7)에 대향시키는 것은, 판형상 전극(12)과 전선(7) 사이의 공간 전하에 의해 공간 정전용량(C1)을 형성시키도록 하기 위해서이다.

이와 같이 설치된 비접촉식 센서(1)의 전압센서(11)는, 송전선로의 전선(7)과 어스로부터 절연되어서 설치되어 있는 판형상 전극(12)에 의하여 형성되는 공간 정전용량(C1)과, 판형상 전극(12)과 어스간의 정전용량(C2)에 의하여, 판형상 전극(12)은 전선(7)과 전기적으로 접속된 상태로 되고, 공간 정전용량(C1)과 정전용량(C2)에 의해 분할시킨 전선(7)의 선로전압이 판형상 전극(12) 및 어스 사이에 발생하게 된다. 그 때문에 판형상 전극(12)의 전압을 측정함으로써 전선(7)의 선로전압을 비접촉 상태에서 검출할 수 있다. 또한 선로전압을 검출함으로써 선로의 단선이나, 낙뢰에 의해 발생하는 번개서지를 검출할 수 있다.

판형상 전극(12) 및 어스 사이에서 생긴 전압은, 입력 기판(13)에 보내진다. 입력 기판(13)에서는 얻어진 전압을 소정의 신호레벨의 출력 신호로 변환한다. 이 출력 신호는 용기 본체(2)를 관통해서 기밀상태로 설치되어 있는 커넥터(8)에 접속되는 신호 케이블(14)을 통해서 송전 철탑(4)의 하방부에 설치되어 있는 도시되지 않은 제어장치 등의 기기에 보내져서, 송전선로의 감시, 고장구간 표정 또는 고장점 표정 등에 사용된다. 또 용기 본체(2)의 커넥터(8) 설치면에는 커넥터 보호커버(81)가 설치되어 있다.

또, 상기 제어장치에는 통신기능, 외부표시기구 등을 설치할 수도 있고, 전력회사 등의 영업소, 전력소나 보수 서비스 차량 등에 선로정보, 고장정보 등의 필요한 정보신호를 보내는 것이나, 외부 표시시킬 수도 있다.

또한 덮개체(3)에 물에 대한 접촉각이 약 110°정도인 발수성 수지인 PTFE를 사용하고 있기 때문에 발수성이 좋고, 강우에 의해 덮개체(3) 표면에 부착된 우수가 물방울 상태로 되어서 낙하하여, 덮개체(3) 표면에 물피막층이 되어서 부착되는 것을 막을 수 있다.

그 때문에 강우에 의해 덮개체(3) 및 용기 본체(2)에 물피막층이 형성되어서, 용기 전체가 어스 전위가 될 일이 없고, 우천시에 있어서도 전선(7)의 선로전압을 청천시와 마찬가지로 판형상 전극(12)에 의해 검출할 수 있다. 특히 번개서지 고장이 발생하는 심한 뇌우시에 있어서도 할 수 있게 되어, 뇌우를 수반하는 번개서지 고장신호를 검출해서 낙뢰 장소를 표정할 수 있다.

(3) 센서 출력 특성시험

이러한 비접촉식 센서의 효과를 확인하기 위해서, 강우시의 센서 출력 특성 시험을 행했다.

이 특성시험은, 도 4에 나타내는 바와 같이 비말(飛沫)상의 물방울을 살수하는 살수기(91) 및 송풍기(92)를 이용하여 전선(7)의 전압을 검출하는 비접촉식 센서(1)에 대하여 살수를 행해 센서 출력값의 변화를 보았다. 또한 출력전압이 시험 개시시의 15%에 달했을 때를 종료로 하고, 경과시간을 결과로 했다. 강우로서 강우량 및 풍속의 조건을 바꾸고, 비접촉식 센서(1)로부터 1m 떨어진 위치로부터 살수기(91) 및 송풍기(92)에 의해서 행했다. 송배전선으로부터 비접촉식 센서까지의 거리는 0.35m, 선로전압 7.8kV로 하고, 얻어진 결과를 거리 2m, 선로전압 77kV/√3의 결과로 되도록 환산하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.

매시 강우량(mm/h)		7.5	14	60
풍속(m/s)
2	정전발생까지 도달한 시간(초)	-	600s 변화없음	600s 변화없음
4		-	600s 변화없음	600s 변화없음
6		-	600s 변화없음	600s 변화없음

또한 비교예로서 덮개체의 재질이 폴리염화비닐인 비접촉식 센서를 준비하고, 실시예와 같은 조건에 의한 센서 출력 특성시험을 행하였다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.

매시 강우량(mm/h)		7.5	14
풍속(m/s)
2	정전발생까지 도달한 시간(초)	325	201
4		66	37
6		75	45

표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 발수성이 높은 PTFE 수지를 사용한 덮개체를 사용함으로써, 강우량이 60㎜/h이여도 10분이상 센서의 출력이 저하되는 일없이, 계속해서 계측할 수 있는 것을 알 수 있었다.

2. 실시예 2

본 실시예 2는, 송배전선의 상태를 검지하는 센서로서 전압센서 및 전류센서를 구비하는 비접촉식 센서이다.

(1) 비접촉식 센서의 구성

본 실시예 2의 비접촉식 센서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 전압센서(11) 및 전류센서(15)를 대략 평판 또는 대략 곡판 형상의 덮개체(3)와, 스테인레스, 알루미늄 등의 비자성체 금속 또는 합성수지로 이루어지는 개구부(22)를 갖는 대략 직육면체 형상의 용기 본체(2)의 내부에 밀폐 수납하고 있는 구조로 되어 있다. 또한 실시예 1과 같은 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

또한 덮개체(3)는 PTFE판으로 이루어지는 두께 5㎜의 발수층(31)과, 염화비닐수지 등의 절연성의 합성수지로 이루어지는 비발수층(32)으로 이루어진다.

개구부(22)는 패킹(24)을 통해서 덮개체(3)가 볼트(18)와 너트(19)에 의해 고정 부착되는 구조로 되어 있고, 실시예 1과 마찬가지로 송전 철탑(4)에 복수개의 현탁 애자(5)에 의해 절연 지지되어 있는 피측정 대상의 충전부인 송전선로의 전선(7)에 대하여, 비접촉식 센서(1)의 덮개체(3)측을 대향시켜서 송전 철탑(4)의 측면에 부착부재(6)로 고정 부착되어서 사용된다.

전압센서(11)는 실시예 1과 마찬가지로 대략 평판 또는 대략 곡판 형상의 판형상 전극(12)과 입력 기판(13)으로 구성되어 있고, 판형상 전극(12)으로부터의 신호는 입력 기판(13)에 보내져서 사용하기 쉬운 소정의 신호레벨로 변환되어서, 신호 케이블(14)을 통해서 도시하지 않은 제어장치에 보내지고 있다. 판형상 전극(12)은 개구부(22)와 반대측의 용기 저면(21)에 평행하게 배치되어서 도시되지 않은 절연부재에 의해 어스로부터 절연되어서 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있고, 또 입력 기판(13)은 일단을 어스에 전기적으로 접속되어서, 판형상 전극(12)과 용기 저면(21)의 사이에 설치되어서 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다.

전류센서(15)는 공간자계의 변화를 검출하는 코어(16)와, 코어(16)의 외주면에 감겨서 장착된 코일(17)로 구성되어 있고, 전선(7)의 통전전류에 의해 전선(7)에 대하여 동심원상으로 발생하는 자속에 따른 유기전압을 코일(17)에 발생 시킴으로써 통전전류를 검출하게 되어 있다. 전류센서(15)는 코일(17)의 축심방향을 용기 저면(21)에 평행하게 배치시켜서 판형상 전극(12)과 용기 저면(21) 사이에 도시되어 있지 않은 부착부재에 의해 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다. 또 송전 철탑(4)의 측면에 장착할 때는, 코일(17)의 축심방향이 피측정상의 전선(7)에 대하여 동심원상으로 발생하는 자속의 접선방향이 되도록 설치된다.

또 코어(16)는 페라이트, 철 및 퍼말로이 등을 사용한 자성체 외에, 공심 등의 비자성체로 이루어지고, 그 형상은 원통형상, 막대형상, 사각형 형상 등의 형상을 예시할 수 있다. 전류센서(15)로부터의 출력 신호도 또한 상기 전압센서(11)의 입력 기판(13)에 보내져서 사용하기 쉬운 소정의 신호레벨로 변환되어서, 신호 케이블(14)을 통해서 제어장치에 보내지고 있다.

(2) 비접촉식 센서의 효과

전선(7)에 대향해서 배치되는 덮개체(3)의 외측 표면에 위치하는 발수층(31)의 전면 또는 필요한 부분에는, 물에 대한 접촉각이 90°이상(보다 바람직하게는100°이상)의 PTFE로 이루어지는 발수층(31)을 형성하기 때문에, 표면에 부착된 물이 단독의 물방울 상태로 된다. 물에 대한 접촉각이 100°이상인 발수성 부재를 사용함으로써, 표면에 부착된 물이 보다 구체에 가까운 단독의 물방울 상태로 될 수 있고, 물방울이 되어서 낙하시킬 수 있다. 또 발수층(31)은 용기 본체(2)의 외측 표면에도 형성해도 되고, 발수성 부재로서 상기에 더해, 파라핀 등을 사용하는 것도 가능하다.

덮개체(3)의 외측 표면에 형성된 발수층(31)의 발수성에 의해, 덮개체(3)의 비발수층(31)에 비교적 저렴하고 발수성이 나쁜 합성수지를 사용해도, 강우에 의한 우수가 물방울 상태로 되어서 낙하하여, 덮개체(3)의 외측 표면에 물피막층이 되어서 부착되는 것이 방지된다. 그 때문에 실시예 1과 마찬가지로 강우에 의해 덮개체(3)의 외측 표면이 어스 전위의 물피막층으로 덮여질 일이 없고, 우천시에 있어서도 전선(7)의 선로전압을 청천시와 마찬가지로 판형상 전극(12)에 의해 검출할 수 있다. 특히 번개서지 고장이 발생하는 심한 뇌우시에 있어서도 가능하게 되어 뇌우를 수반하는 번개서지 고장신호를 검출해서 낙뢰 장소를 표정할 수 있다.

또 상기 발수층(31)은, 발수처리를 실시하는 덮개체(3)의 외측 표면의 전체 또는 필요한 부분에 자외선 레이저광을 조사시켜서 전처리를 행한 후, PTFE 등의 불소계 또는 실리콘계의 수지 등으로 이루어지는 상기 발수처리제를 도포시켜서 형성시킬 수 있다. 이것에 의해 발수층(31)을 덮개체(3)의 외측 표면의 전체 또는 필요한 부분에 용이하게 형성시킬 수 있음과 아울러, 덮개체(3)에 발수층(31)을 강고하게 고정시킬 수 있고, 발수층(31)의 박리, 팽창 등 없이 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있다.

또 상기 발수층(31)을 시트상 또는 판형상의 불소계 또는 실리콘계의 수지 등으로 이루어지는 상기 발수성 수지를 덮개체(3)의 외측 표면의 전체 또는 필요한 부분에 점착해서 형성시킬 수 있다. 발수층(31)을 점착에 의해 형성시킴으로써, 덮개체(3)의 외측 표면 전체 또는 필요한 부분에 용이하게 발수층(31)을 형성시킬 수 있음과 아울러, 기설의 비접촉식 센서에 대하여 용이하게 발수층(31)을 형성할 수 있다.

3. 실시예 3

본 실시예 3은, 도 6에 나타내는 바와 같이 수지제의 용기 본체의 저면을 검출면으로 해서, 그 면에 리브부를 설치한 비접촉식 센서이다.

(1) 비접촉식 센서의 구성

본 실시예 3의 비접촉식 센서(1)는 전류센서(15)와 전압센서(11)를 함께 구비하고, 염화비닐수지 등의 절연성의 합성수지로 이루어지는 대략 직육면체 형상의 용기 본체(2)와, 그 개구부(22)에 형성되는 합성수지로 이루어지는 대략 평판형상의 덮개체(3)로 형성되는 공간 내에 밀폐 수납하고 있는 구조로 되어 있다.

또 용기 본체(2)에는 패킹(24)을 통해서 용기 본체(2)의 개구부(22)가 볼트(18)와 너트(19)에 의해 고정 부착되어 있는 구조로 되어 있고, 실시예 1과 마찬가지로 송전 철탑(4)에 복수개의 현탁 애자(5)에 의해 절연 지지되어 있는 피측정 대상의 충전부인 송전선로의 전선(7)에 대하여, 용기 본체(2)의 검출면(25)을 대향시켜서 송전 철탑(4)의 측면에 부착부재(6)로 고정 부착되어 있다.

전압센서(11)는 실시예 1과 마찬가지로 대략 평판 또는 대략 곡판 형상의 판형상 전극(12)과 입력기판(13)으로 구성되어 있고, 판형상 전극(12)으로부터의 신호는 입력 기판(13)으로 보내져서 사용하기 쉬운 소정의 신호레벨로 변환되어서, 신호 케이블(14)을 통해서 제어장치에 보내지고 있다. 판형상 전극(12)은 용기 본체(2)의 검출면(25)에 평행하게 배치되어서 도시되지 않은 절연부재에 의해 어스로부터 절연되어서 용기 본체(2) 내에 고정 부착되어 있다. 또한 입력 기판(13)은 일단을 어스에 전기적으로 접속시켜서, 판형상 전극(12)과 용기 본체(2) 사이에 설치되어서 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다.

또 전류센서(15)는 실시예 2와 마찬가지로 공간자계의 변화를 검출하는 코어(16)와 코일(17)로 구성되어 있고, 전선(7)의 통전전류에 의해 전선(7)에 대하여 동심원상으로 발생하는 자속에 따른 유기전압을 코일(17)에 발생시켜서 통전전류를 검출하게 되어 있다.

전류센서(15)는 코일(17)의 축심방향을 용기 본체(2)의 검출면(25)에 평행하게 배치시켜서 판형상 전극(12)과 용기 본체(2) 사이에 도시되지 않은 부착부재에 의해 용기 본체(2)에 고정 부착되어 있다. 또 송전 철탑(4)의 측면에 장착할 때는, 코일(17)의 축심방향이 전선(7)에 대하여 동심원상으로 발생하는 자속의 접선방향이 되도록 고려되어 있다.

또한 전선(7)에 대향시켜서 배치되는 용기 본체(2)의 검출면(25)의 표층은, 실시예 2와 마찬가지로 PTFE 등의 물에 대한 접촉각이 90°이상(보다 바람직하게는100°이상)인 발수성 부재로 이루어지는 발수층(26)을 도포 및 점착 등의 방법을 이용하여 형성되어 있다. 또, 발수층(26)은 용기 본체(2)의 검출면(25) 이외의 면에 형성해도 좋다.

또한 검출면(25)의 표면에는, 대지에 대하여 평행하고, 연속해서 돌출하는 리브부(33)가 설치되어 있다. 이 리브부(33)는 발수층(26)과 같은 발수성 수지나, 용기 본체(2)와 같은 재질로 형성할 수 있다. 또한 리브부(33)의 발수층(26)과의 교점으로부터 선단까지의 높이는, 통상의 물피막층의 높이보다 높은 높이로 형성된다. 이 높이는 임의로 설정할 수 있지만, 예를 들면 5∼80㎜(바람직하게는 6∼50㎜, 보다 바람직하게는 8∼40㎜)로 할 수 있다.

(2) 비접촉식 센서의 효과

실시예 3의 비접촉식 센서에 있어서도 실시예 2와 마찬가지로, 용기 본체(2)의 검출면(25) 표면에 형성한 발수층(26)의 발수성에 의해 강우에 의한 우수가 물방울 상태로 되어서 낙하하여 물피막층이 형성되지 않기 때문에, 용기 본체(2)의 다른 면이나 덮개체(3)로 이어져서 도통하여, 전압센서(11)의 검출성능의 열화를 억제할 수 있다. 또한 용기 본체(2)의 부재에 발수층(26)보다 발수성이 나쁜 합성수지를 사용해도, 강우에 의해 용기 본체(2)의 외측 표면 전체에 어스 전위의 물피막층이 형성되지 않는다. 그 때문에 우천시에 있어서도 전선(7)의 선로전압을 청천시와 마찬가지로 판형상 전극(12)에 의해 검출할 수 있다. 특히 번개서지 고장이 발생하는 심한 뇌우시에 있어서도 가능하게 되어, 뇌우를 수반하는 번개서지 고장신호를 검출해서 낙뢰 장소를 표정할 수 있다.

또한 리브부(33)를 구비하기 때문에, 매우 대량의 물방울에 의해 발수층(26)상에 한결같이 물피막층이 형성된 경우이여도, 리브부(33)에 의해 분단되기 때문에 발수층(26) 전면에 물피막층이 형성될 일이 없고, 전선(7)의 선로전압을 청천시와 마찬가지로 판형상 전극(12)에 의해 검출할 수 있다.

4. 실시예 4

본 실시예 4는 도 7에 나타내는 바와 같이 덮개체의 둘레가장자리를 부착부보다 돌출시켜서 두께를 얇게 한 비접촉식 센서이다.

본 비접촉식 센서는, 실시예 2의 덮개체(3)의 둘레가장자리를 용기 본체(2)보다 크게 연장시켜, 연장부(34)를 형성한 비접촉식 센서이다. 또한 덮개체(3) 이외의 구성요소는 실시예 2와 같은 구성이기 때문에, 이들의 설명을 생략한다.

본 실시예 4의 덮개체(3)는 PTFE판으로 이루어지는 발수층(31)과, 염화비닐수지 등의 절연성의 합성수지로 이루어지는 비발수층(32)으로 이루어진다. 또한 덮개체(3)는 볼트(18) 및 너트(19)에 의해 용기 본체(2)에 고정되는 부위로부터 연장시킨 연장부(34)를 구비한다. 이 연장부(34)는 볼트(18) 및 너트(19)에 의해 용기 본체(2)에 고정되는 부위로부터, 예를 들면 5∼80㎜(바람직하게는 6∼50㎜, 더욱 바람직하게는 8∼40㎜) 연장되어 있다. 또한 비발수층(32)의 선단이 얇아지는 테이퍼형상으로 해서 덮개체(3)의 둘레가장자리의 두께를 0.5∼10㎜(바람직하게는 0.7∼8㎜, 더욱 바람직하게는 1∼5㎜)로 하고 있다.

이러한 연장부(34)는 덮개체(3)의 둘레가장자리를 걸터타서 물방울이 부착되어도 연장부(34)의 길이가 있기 때문에, 용기 본체(2)에 접촉하기 어렵고, 용기 본체(2)와 덮개체(3)가 동전위로 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 덮개체(3)의 둘레가장자리의 두께가 얇기 때문에, 통상의 지름이 2∼3㎜, 뇌우 등의 심한 강우의 경우에는 5㎜정도의 물방울은 용이하게 분단되어서, 걸쳐진 상태를 해소할 수 있다.

5. 실시예 5

본 실시예 5의 비접촉식 센서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 실시예 2에 나타내는 비접촉식 센서의 덮개체(3)의 발수층(26)에 홈부(35)를 형성한 것이다. 또한 검출면(25)의 표면에는, 대지에 대하여 평행하게 형성된 홈부(35)가 형성되어 있다. 홈부(35)의 폭은 임의로 설정할 수 있지만, 통상의 물방울의 지름보다 넓은 폭인 것이 바람직하다. 이 폭은 예를 들면 5∼20㎜(바람직하게는 5.5∼15㎜, 더욱 바람직하게는 6∼13㎜)로 할 수 있다.

이러한 홈부(35)를 구비하기 때문에, 매우 대량의 물방울에 의해서 발수층(26)상에 한결같이 물피막층이 형성되었을 경우이여도, 홈부(35)에 의해 분단되기 때문에 발수층(26) 전면에 물피막층이 형성될 일이 없고, 전선(7)의 선로전압을 청천시와 마찬가지로 판형상 전극(12)에 의해 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 실시예에 나타내는 것에 한정되지 않고, 목적, 용도에 따라 본 발명의 범위 내에서 여러가지로 변경한 형태로 할 수 있다. 본 실시예 1은 전압센서만 구비하지만, 이것에 한정되지 않고 실시예 2∼5에 예시하는 전류센서를 설치할 수 있다.

실시예 3에 설치한 리브부(33)는 실시예 3에 한정되지 않고, 실시예 1, 2, 4의 덮개체(3)에 설치해서 사용할 수 있다. 또한 리브부(33)는 대지에 대해서 평행하게 설치하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 대지에 대하여 수직인 방향으로 설치하는 등, 임의의 각도로 설치할 수 있다. 또한 복수의 리브부를 격자상 등의 형상으로 교차해서 설치해도 좋다.

실시예 5에 형성한 홈부(35)는, 실시예 5에 한정되지 않고, 실시예 1, 2, 4의 비접촉식 센서에 설치해서 사용할 수 있다. 또한 리브부(33) 및 홈부(35)를 함께 형성한 비접촉식 센서로 할 수도 있다. 또한 홈부(35)는 대지에 대하여 수직인 홈부를 형성하는 등, 임의의 각도로 형성할 수 있다. 또한 복수의 홈부를 격자상 등의 형상으로 교차해서 형성해도 된다.

Claims (10)

1. 한쪽이 개구되는 용기 본체, 및 상기 용기 본체 개구부를 밀폐하는 절연성의 덮개체로 이루어지는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 덮개체측을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서,

   상기 덮개체가 발수성 수지인 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
2. 한쪽이 개구되는 용기 본체, 및 상기 용기 본체 개구부를 밀폐하는 절연성의 덮개체로 이루어지는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 덮개체측을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서,

   상기 덮개체는 그 적어도 노출면의 모두 또는 일부에 발수성 수지로 이루어지는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
3. 제2항에 있어서, 상기 발수층은 도포에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
4. 제2항에 있어서, 상기 발수층은 상기 발수성 수지로 이루어지는 시트형상체 또는 판형상체를 점착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발수성 수지는 불소수지 또는 실리콘수지인 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
6. 제5항에 있어서, 상기 덮개체는 그 둘레가장자리를 상기 용기 본체와의 접합부로부터 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
7. 제5항에 있어서, 상기 덮개체는 1 또는 2이상의 연속해서 돌출하는 리브부 및/또는 홈부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
8. 가공 선로의 충전부에 대향하는 검출면을 제외한 면이 전자 차폐된 용기 본체를 구비하는 용기와, 가공 선로의 충전부에 대하여 상기 검출면을 대향시켜서 상기 용기 내에 설치하고, 또한 어스로부터 절연되어서 상기 충전부 및 상기 용기 내의 평판상 전극과의 사이의 공간전하에 의해 평판상 전극에 유발되는 전압을 검출하는 전압센서를 구비하는 비접촉식 센서로서,

   상기 검출면은 적어도 노출면의 모두 또는 일부에 발수성 수지로 이루어지는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
9. 제8항에 있어서, 상기 발수성 수지는 불소수지 또는 실리콘수지인 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 검출면은 1 또는 2이상의 연속해서 돌출하는 리브부 및/또는 홈부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서.

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