KR20080029722A - 서지 전위 저감 접지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량의 서지 전압을 효율적으로 저감하고, 지면의 천공작업 및 타설작업 없이 접지장치를 설치하여 조립 및 설치를 간편하게 할 수 있도록 한 서지 전위 저감 접지장치에 관한 것이다.

이를 위해, 고주파 및 저주파 과도전류를 접지하기 위해 전해질 생성물을 내장한 접지봉 외부에 전해질 흡수물을 조성하여 지중에 매설하되, 상기 접지봉에 다수의 침이 장착된 접지부재를 끼우고, 상기 접지봉과 다른 접지봉을 이음부재로 연결한 접지장치에 있어서, 상기 접지장치 중앙에 그물망을 각각 설치하고, 상기 그물망은 고정수단에 의해 접지봉들에 각각 결합시키는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 접지봉 주위에 미세 그물망을 설치하여 급격히 상승하는 순간 서지 전위를 넓게 확산 방전시키고, 고주파 과도전류는 접지부재의 접지침들로 전류를 급속하게 방전시켜 장비나 건축물의 손해를 방지하고, 인명의 손실을 예방할 수 있는 효과가 있다.

접지, 과도전류, 접지저항, 방전, 매설, 서지 전위.

Description

서지 전위 저감 접지장치{Grounding apparatus for reducing Surge Potential}

도 1은 종래 기술에 의한 접지장치 구성을 도시한 측단면도,

도 2는 다른 종래 기술에 의한 접지장치 구성을 도시한 사시도,

도 3은 또 다른 종래 기술에 의한 접지장치를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따라 중앙에 그물망이 설치된 접지장치의 평면도,

도 5는 본 발명에 따라 중앙과 외측에 클램프를 통해 그물망이 설치되는 형상을 도시한 평면도,

도 6은 도 5에서의 "A" 부분을 절개하여 정면에서 바라본 정단면도,

도 7은 본 발명에 따른 클램프와 접지봉의 결합 전 형상을 확대하여 도시한 사시도,

도 8은 본 발명에 따라 중앙과 외측에 용접을 통해 그물망이 설치되는 형상을 도시한 평면도,

도 9는 도 8에서의 "B" 부분을 절개하여 정면에서 바라본 정단면도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

100 : 접지장치 120 : 외부접지선

200 : 접지봉 250 : 순환구멍

300 : 접지부재 320 : 접지침

340 : 장착링 400 : 이음부재

500 : 그물망 510 : 클램프

512 : 개구부 514 : 볼트구멍

B : 볼트 N : 너트

본 발명은 대용량의 서지 전압을 효율적으로 저감하고, 지면의 천공작업 및 타설작업 없이 접지장치를 설치하여 조립 및 설치를 간편하게 할 수 있도록 한 서지 전위 저감 접지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 접지란 전자기기, 통신장비, 계측장비 등 전기설비 시스템과 피뢰설비의 접지선을 대지에 전기적으로 접속시켜 주는 것을 말하는 것으로, 어스라고도 한다.

이러한, 접지는 장비와 대지를 전기적으로 접속시켜 장비에 작용하는 과부하나 낙뢰 등에 의한 서지전압을 대지로 흘려보내 과부하 및 서지전압으로부터 장비의 손상을 방지하고 첨단 전자장비의 오동작을 방지하여 안정적인 동작을 하도록 해준다.

이를 위해 접지는, 보편적으로 저항 값을 작게 하면 유효하므로 저항이 작은 도선(導線)으로 대지에 잇는다. 이로 말미암아 대전도체(帶電導體)의 전위는 대지 와 상등하게 '0' 이 되므로 기기에 닿아도 감전되지 않는다. 전기기기의 겉틀이나 피뢰침 등을 접지하는 것은 이 때문인 것이다.

반면, 접지를 제대로 하지 않게 되면 장비에 과부하가 생기거나 장비에 문제가 발생했을 때, 전기차단기가 오동작 하는 경우에 장비나 인명에 치명적인 손상을 가져오게 된다. 또한 장비로부터 누전이 될 때, 누전차단기가 정격동작을 하지 못하게 되면 누전에 의한 감전사고도 발생하게 된다.

첨부도면 도 1은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로 국내 등록실용신안 공고번호 제20-220665호(명칭:방사상 침 장착형 접지장치)를 도시한 것으로, 접지몸체(201)에 침형부재(205)를 구비하여 구성된다.

설명하면, 상기 접지몸체(201)는 내부에 산화칼륨, 석회, 마그네슘 등의 무기 염류로 조성된 전해질 생성물이 채워진 것으로, 외주면에 접지선을 매개로 과도전류 유입부와 연결되고, 상측 및 하측에 각각 공기 순환구 및 배수구가 형성된다. 여기서, 상기 접지몸체(201) 외부에는 알루미늄, 규산염 등의 진흙으로 조성된 전해질 흡수물이 구비된다.

그리고, 상기 접지몸체(201)의 외주면 및 저면 중 적어도 한 부분에 방사상으로 배열된 복수의 침이 구비된 침형부재(204)가 설치된다.

즉, 상기한 접지장치를 지중에 매설하여 접지시키고 침형부재를 장착하여 접지저항 및 임피던스를 감소시킴으로써, 장비 및 건물 등에 유입된 고주파 및 저주파 과도전류를 대지로 손쉽게 흘려보내고 이에 따라, 장비 및 인명의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 접지장치는 순간적으로 유입되는 고주파 과도전류에 대해서는 보다 효과적인 접지가 가능하였으나, 통신 및 전자 장비 등과 같이 전원을 통해 유입되는 저주파 과도전류에 대해서는 일반적으로 사용되는 다른 접지장치과 비교해 접지성능의 향상을 기대할 수 없었다.

첨부도면 도 2는 상기한 발명을 보다 개량한 다른 종래 기술인 국내 등록실용신안 등록번호 제20-230702호(명칭:접지 인피던스 및 접지저항 감소형 접지장치)를 도시한 것으로, 접지몸체(301) 외측에 다수의 판형부재(302)를 결합하고, 상기 판형부재(302) 양측면에 다수의 침형부재(303)를 부착한다.

즉, 다수의 침형부재(303)를 통하여 낙뢰 등과 같은 고주파 과도전류를 보다 효과적으로 방전시킬 수 있고, 다수의 판형부재(302)를 통해 접지 저항을 감소시켜 통신 및 전자 장비에서 유입되는 저주파 과도전류도 효과적으로 방전시킬 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 접지장치 모두는 그 설치 특성상 상당 깊이의 천공 작업을 실행한 후 상기한 접지장치를 매설해야 함으로써, 천공기와 같은 별도의 기계 사용이 수반되어야 하는 문제가 있었고, 그에 따른 설치 비용이 상승하는 문제도 있었다.

도 3은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래 기술인 국내 특허 제617900호(명칭: 침 장착형 접지장치)를 도시한 것으로, 설명하면 고주파 및 저주파 과도전류를 접지하기 위해 전해질 생성물을 내장한 접지봉(20) 외부에 전해질 흡수물을 조성하여 지중에 매설하되, 상기 접지봉(20)에 다수의 침(32)이 장착된 접지부재(30)를 끼우고, 상기 접지봉(20)과 다른 접지봉(20)을 이음부재(40)로 연결하여 구성한다.

즉, 접지봉과 다른 접지봉이 연결된 접지장치를 통해 별도의 천공작업 및 타설작업을 하지 않고 지중에 매설함으로써, 설치를 간단히 하고 설치비용을 줄일 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 다른 종래의 침 장착형 접지장치는 급격히 상승하는 순간 서지 전위를 저감하는 것은 어려운 문제가 있었다. 즉, 과도 전류가 대지에 유입되면 전류로 인해 서지 전압이 순간적으로 급격하게 상승하게 되는데, 상기한 종래의 접지장치에서는 전류가 방전되는 접지부 사이의 간격이 넓어 접지부와 다른 접지부 사이에 서지 전위가 매우 큰 전위차를 갖게 된다. 따라서, 상승된 전위는 별도로 낮아지게 되어 전위 저감 효과가 악화되고, 이로 인해 감전의 위험성이 높아지는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 대용량의 지락 전류 및 낙뢰 전류가 유입되는 경우 급격하게 상승하는 순간 서지 전위를 순간적으로 저감할 수 있도록 한 서지 전위 저감 접지장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 고주파 및 저주파 과도전류를 접지하기 위해 전해질 생성물을 내장한 접지봉 외부에 전해질 흡수물을 조성하여 지중에 매설하되, 상기 접지봉에 다수의 침이 장착된 접지부재를 끼우고, 상기 접지봉과 다른 접지봉을 이음부재로 연결한 접지장치에 있어서, 상기 접지장치 중앙에 그물망을 설치하되, 상기 그물망은 고정수단에 의해 접지봉들에 각각 결합시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 그물망은 접지장치 외측에 더 설치하고, 상기 고정수단에 의해 접지봉에 결합하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고정수단은 접지봉에 클램프를 끼우되 상기 클램프 양단이 마주할 수 있게 개구부를 각각 돌출 형성하고, 상기 각각의 개구부 양측에 볼트구멍을 형성하며, 상기 볼트구멍에 볼트 및 너트가 끼워져 개구부 사이에 삽입되는 그물망을 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정수단은 접지봉에 그물망의 단부를 각각 용접시킨 것을 특징으로 한다.

또, 상기 그물망은 각 구멍의 넓이(가로L₁×세로L₂)가 5~10㎜×5~10㎜ 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 서지 전위 저감 접지장치를 도시한 것으로, 접지봉(200)과 접지부재(300)와 이음부재(400)와 그물망(500)과 고정수단으로 구성된다.

도 4를 통하여 설명하면, 먼저 접지봉(200)은 내부에 산화칼륨, 석회, 마그네슘 등의 무기 염류로 조성된 전해질 생성물이 채워진 것으로, 길이별로 다수 구비하여 과도전류를 유입하는 외부접지선(120)을 연결한다. 그리고, 상기 접지봉(200) 상측에는 공기 순환 및 배수의 역할을 하는 순환구멍(250)을 형성하게 되는데, 상기한 접지봉(200)의 길이에 따라 순환구멍(250)의 수를 다르게 형성한다.

접지부재(300)는 외부접지선(120)으로 유입된 과도전류를 방전시키는 역할을 하는 것으로, 상기 접지봉(200) 중간에 끼워진다. 이러한, 상기 접지부재(300)는 끝이 날카로운 원뿔 형태의 침 외측 사방에 원뿔 형태의 다른 침을 일체로 형성하여 접지침(320)을 성형한다.

그리고, 상기 접지침(320)은 상기 접지봉(200)에 끼워지는 장착링(340) 외주면 사방에 다수 구비하게 되는데, 본 발명에서 도시한 일실시예로는 4개를 구비하였으나, 설치 환경 및 조건에 따라 그 수를 달리 형성할 수도 있다. 이와 같은, 상기 접지부재(300)는 접지봉(200)의 길이에 따라 그 수를 적절하게 조절하여 상기 접지봉(200)에 끼우게 된다.

이음부재(400)는 상기한 접지봉(200)과 다른 접지봉(200)을 연결하는 역할을 하는 것으로, 접지저항을 감소시키기 위해 전류의 흐름이 원활한 금속재의 재질로 형성하는 것이 적절하다.

이러한, 상기 이음부재(400)는 단부에 접지봉(200)이 각각 끼워지게 되는데, L자형태의 이음부재(400)를 이용하여 설치 면적 및 장소 등과 같은 조건에 따라 접지장치(100)의 크기를 조절할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 이음부재(400)의 형상 으로 L자형만을 도시하였으나, 접지장치(100)의 형상에 따라 (+)자형 또는 T자형의 이음부재를 적용하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 특징적인 구성이라 할 수 있는 그물망(500)은 순간적으로 급격하게 상승하는 서지 전위를 저감하기 위해 설치하는 것으로, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 접지장치(100) 중앙에 고정수단을 이용하여 설치한다. 이때, 상기 그물망(500)은 상기와 접지장치(100) 중앙에 설치할 수도 있고, 서지 전위 저감 향상을 위해 상기 접지장치(100) 외측 즉, 접지장치(100)의 전, 후, 좌, 우측에 고정수단을 이용하여 각각 더 설치할 수도 있게 된다.

이러한, 상기 그물망(500)은 서로 직교하는 각각의 선을 꼬게 됨으로써, 각각의 선이 파형으로 성형이 되는데, 각각의 선이 직교하여 조성되는 그물망(500)의 구멍들의 넓이(가로L₁×세로L₂)는 5~10㎜×5~10㎜ 로 미세하게 조성하는 것이 적절하다. 그리고, 상기 그물망(500)은 전기 전도율이 우수한 구리 재질로 성형하고, 그 두께는 1~3㎜ 사이의 것을 사용하게 된다.

고정수단은 상기와 같이 그물망(500)을 접지봉(200)에 고정시키기 위한 것으로, 상기 고정수단의 일실시예는 클램프(510)와 볼트(B) 및 너트(N)로 구성이 된다.

도 5 내지 도 7을 통해 설명하면, 상기 접지봉(200)에 클램프(510)를 끼우되 상기 클램프(510) 양단이 마주할 수 있게 개구부(512)를 각각 돌출 형성한다. 즉, 상기 개구부(512)는 양단이 벌어지거나 또는 오므려질 수 있게 절개 형성됨으로써, 클램프(510) 내부에 접지봉(200)을 끼울 수 있는 것이다.

그리고, 상기 각각의 개구부(512) 양측에 볼트구멍(514)을 형성하고, 상기 볼트구멍(514)에 볼트(B) 및 너트(N)가 끼워지게 됨으로써, 상기 개구부(512) 사이에 삽입되는 그물망(500)을 접지봉(200)에 결합시키게 된다. 여기서, 상기 그물망(500)이 접지장치(100) 중앙과 외측에 모두 설치되는 경우에는 상기 개구부(512)의 위치를 도 6에서 도시한 바와 같이 이웃하는 다른 개구부(512) 위치 반대편에 위치시켜, 중앙과 외측에 설치된 그물망(500)을 모두 접지봉(200)에 고정시킬 수 있도록 한다.

계속해서, 상기 고정수단의 다른 일실시예는 도 8 및 도 9와 같이 상기 그물망(500)과 접지봉(200)이 접하는 부분을 서로 용접 접합하여 상기 그물망(500)을 접지봉(200)에 고정시키게 된다. 이때, 상기 용접방식으로는 전기용접이 적절하나 이 외의 다른 용접방식을 채용할 수도 있음은 본 발명을 구성함에 있어 자명한 사항에 해당된다.

한편, 본 발명의 접지장치(100) 외곽에 설치된 이음부재(400)에는 일측면에 별도의 접지선을 더 고정 설치할 수도 있는데, 상기 접지선은 나동선(裸銅線), CV(가교 폴리에틸렌 전선), GV(접지용 비닐절연전선) 등의 전선을 사용하여 외부로부터 유입되는 과도전류의 방전을 도울 수 있도록 한다.

그리고, 상기 이음부재(400)에는 접지장치(100)의 설치를 보다 용이하게 할 수 있도록 매설수단을 구비할 수도 있다. 이러한, 상기 접지선과 매설수단의 실시예들은 종래 기술로 밝힌 특허 제617900호(명칭: 침 장착형 접지장치)에 개시되어 있는 것으로, 상기 접지선과 매설수단의 구성에 대한 자세한 설명 및 도시는 생략하기로 한다.

또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기와 같은 구성으로 완성된 본 발명의 접지장치(100)의 외부에는 접지봉(200) 내부에 채워진 전해질 생성물로부터 이온화되어 생성되는 알카리성 전해질 수분을 흡수하도록 알루미늄, 규산염 등을 다량 함유하여 조성된 전해질 흡수물의 토양이 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 서지 전위 저감 접지장치(100)는 통신 및 전자 장비나 건축물의 크기에 따라 접지봉(200)와 이음부재(400)를 결합하여 적절한 넓이의 접지장치(100)를 조립하고, 이 후 상기 접지장치(100) 중앙 또는/및 그 외측에 그물망(500)을 고정시켜 접지장치(100)를 지중에 매설하게 된다.

이처럼, 본 발명의 접지장치(100)가 지중에 매설된 상태에서 외부로부터 과도전류 또는 대용량의 지락 및 낙뢰전류 등이 유입되면, 외부접지선(120)을 통해 상기한 과도전류가 전달되어 토양으로 방전된다.

이때, 상기 과도전류가 고주파일 경우에는 접지부재(300)의 접지침(32)들로 전류가 집중되어 순간적으로 절연파괴 현상이 발생하고 이에 따라 유입된 과도 전류를 급속하게 방전시킬 수 있는 것이다. 또한, 상기한 과도전류가 저주파일 경우에는 상기 다수의 접지봉(200)과 접지선을 통하여 토양으로 효과적으로 방전시킬 수 있는 것이다.

또, 지락 및 낙뢰전류의 경우에는 미세 그물망(500) 구조를 통해 접지선과 접지선 사이의 간격이 거의 없어져 서지 전위차가 발생하지 않고 모든 그물망(500) 접지선에서 동시에 전위가 낮아지는 전위저감 효과가 나타나게 되며, 이에 따라 보폭전압과 접촉전압을 낮추어 감전의 위험성을 개선하고 안전성을 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 접지장치(100)의 크기를 보다 넓게 설치하고자 하는 경우에는 종방향과 횡방향의 접지봉(200)을 다단으로 조립하여 형성할 수도 있고, 또 접지장치(100)의 크기를 종방향 또는 횡방향으로 길게 설치하고자 하는 경우에는 어느 일 방향으로 다수의 단을 조성할 수도 있으며, 이 외에도 설치 여건에 따라 접지장치(100)의 크기를 적절하게 변경 설치할 수 있다. 따라서, 본 발명의 접지장치(100)는 장비 및 건축물의 크기에 제한을 받지 않고, 보다 용이하고 간편하게 설치할 수 있는 것이다.

더욱이, 이음부재(400)에 접지선을 부착하여 지중에 매설하므로, 상기 접지선을 통해 외부로부터 유입되는 과도전류를 대지로 보다 신속하게 방전시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 접지장치(100)를 매설수단을 통해 지중에 바로 매설할 수 있어, 별도의 천공작업 및 타설작업이 불필요하므로, 접지장치(100)의 설치가 매우 간편할 뿐만 아니라 설치를 위한 인력 및 시간의 낭비를 줄일 수 있고, 또한 단가가 높은 천공기계 등이 불필요하므로, 접지 장치의 설치 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

즉, 본 발명에서는 접지봉과 그물망의 고정방식으로 클램프와 용접을 각각의 일실시예로 설명 및 도시하였으나, 상기한 방식 이 외에도 접지봉과 그물망을 견고하게 고정할 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있음은 본 발명을 구성함에 있어서 자명한 사항에 해당된다.

이상에서와 같이 본 발명은 접지봉 주위에 미세 그물망을 설치하여 급격히 상승하는 순간 서지 전위를 미세 그물망 구조 내에서 넓게 확산 방전시키고, 외부접지선으로부터 과도전류가 유입되는 경우 고주파는 접지부재의 접지침들로 전류를 급속하게 방전시켜 장비나 건축물의 손해를 방지하고, 인명의 손실을 예방할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명의 접지장치는 이음부재에 매설수단을 구비할 수도 있어, 지면에 바로 삽입 매설할 수 있다. 따라서, 별도의 천공작업 및 타설작업이 불필요하므로, 접지장치의 설치가 매우 간편할 뿐 아니라 설치를 위한 인력 및 시간의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있고, 또한 단가가 높은 천공기계 등이 필요 없어 접지 장치의 설치 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과도 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 접지장치는 장비 및 건축물의 크기에 따라 다수의 이음부재와 접지봉을 서로 조립하여 접지장치의 넓이를 탄력적으로 조절할 수 있으므로, 장비 및 건축물의 크기나 설치 환경 등에 관여하지 않고 접지장치를 보다 용이하게 설치할 수 있는 효과도 있는 것이다.

Claims (5)

1. 고주파 및 저주파 과도전류를 접지하기 위해 전해질 생성물을 내장한 접지봉 외부에 전해질 흡수물을 조성하여 지중에 매설하되, 상기 접지봉에 다수의 침이 장착된 접지부재를 끼우고, 상기 접지봉과 다른 접지봉을 이음부재로 연결한 접지장치에 있어서,

   상기 접지장치(100) 중앙에 그물망(500)을 설치하되, 상기 그물망(500)은 고정수단에 의해 접지봉(200)들에 각각 결합시키는 것을 특징으로 하는 서지 전위 저감 접지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 그물망(500)은 접지장치(100) 외측에 더 설치하되, 고정수단에 의해 접지봉(200)에 결합하는 것을 특징으로 하는 서지 전위 저감 접지장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정수단은 접지봉(200)에 클램프(510)를 끼우되 상기 클램프(510) 양단이 마주할 수 있게 개구부(512)를 각각 돌출 형성하고, 상기 각각의 개구부(512) 양측에 볼트구멍(514)을 형성하며, 상기 볼트구멍(514)에 볼트(B) 및 너트(N)가 끼워져 개구부(512) 사이에 삽입되는 그물망(500)을 결합하는 것을 특징으로 하는 서지 전위 저감 접지장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정수단은 접지봉(200)에 그물망(500)의 단부를 각각 용접시킨 것을 특징으로 하는 서지 전위 저감 접지장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 그물망(500)은 각 구멍의 넓이(가로L₁×세로L₂)가 5~10㎜×5~10㎜ 인 것을 특징으로 하는 서지 전위 저감 접지장치.

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