KR20100032245A

KR20100032245A - 송전용 철탑

Info

Publication number: KR20100032245A
Application number: KR1020080091313A
Authority: KR
Inventors: 이원교; 이동일; 최인혁; 신구용
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-03-25
Also published as: KR101018845B1; US8122647B2; US20100064598A1

Abstract

개시된 본 발명의 송전용 철탑은, 철탑 본체, 길이 방향의 철탑 본체에 대하여 각을 이루며 일단이 철탑 본체에 각각 연결되되, 길이 방향의 철탑 본체를 기준으로 대칭되는 방사형을 이루는 제1 내지 제6 주 절연암, 및 각각이 팔각형의 각 변이 되도록, 제1 내지 제6 주 절연암의 타단과 철탑 본체를 선택적으로 연결하는 제1 내지 제8 보조 절연암을 포함한다.

본 발명은 절연암들을 8각형으로 배치함으로써 기계적 강도를 보강함과 아울러 철탑의 전기적 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

송전용 철탑{IRON TOWER FOR POWER TRANSMISSION}

본 발명은 철탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 송전용 철탑에 관한 것이다.

일반적으로 송전용 철탑은 송전선을 지지하기 위해 철골이나 철조로 만들어진 탑을 말한다. 송전용 철탑은 금속 소재의 철탑 본체가 대지(大地)와 접촉하고 있다. 송전선(Power Transmission Line)과 대지를 절연시키기 위해 암을 이용하여 송전선을 철탑 본체와 이격 거리(Clearance)를 유지시킨다. 암은 금속 소재이므로 송전선과 절연을 위해 자기 소재의 애자(碍子)가 사용된다.

도 1은 종래 3상 2회선 송전용 철탑을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 3상 2회선 송전용 철탑은, 철탑 본체(1)에 3상 2회선의 송전선(4)을 지지하는 금속 소재의 암(arm)들(2)이 설치된다. 암들(2)은 송전선(4)과 철탑 본체(1) 간 및 송전선(4)들 간의 이격 거리 확보를 고려하여 철탑 본체(1)에 배치된다. 암(2)과 송전선(4)과 절연을 위해, 암(2)의 끝단에는 애자(3)가 설치되고 애자(3) 끝단 에 송전선(4)이 달려 있다. 철탑 본체(1)의 상단에는 가공지선(6)을 지지하는 가공지선용 암(5)이 설치된다.

종래 3상 2회선 송전용 철탑은 경간이 긴 계곡, 강을 건너는 경우에 주로 사용되기 때문에 송전선의 장력을 지지하기 위해 대형화된 구조를 가진다. 그러므로, 도심지 등 선하지 구역이 협소한 곳에는 설치되기에 어려움이 있다.

송전용 철탑을 소형화하는 방법으로는 금속 소재의 암을 고강도 절연기능을 가진 고분자 소재의 암으로 대체하는 것이다. 고분자 소재 및 성형 기술의 발달로 금속의 기계적 강도를 능가하는 절연 기능을 가진 고분자 복합 재료가 개발됨에 따라, 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Glass Reinforced Plastic)을 적용한 복합 절연물이 금속 소재의 암을 대체할 수 있게 되었다.

도 2는 종래 델타 형태의 컴팩트 철탑을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래 델타 형태의 컴팩트 철탑은, 철탑 본체(8)에 3상 2회선 송전선(4)을 지지하는 주 절연 암(9)들이 설치된다. 주 절연 암(9)들은, 주 절연 암(9)들에 각각 대응되어 철탑 본체(8)에 연결된 보조 절연 암(10)에 의해 지지력이 보강된다. 주절연 암(9)과 보조 절연 암(10) 한 쌍은 델타(Delta) 형태를 이룬다. 철탑 본체(8)의 상단에는 가공지선(12)을 지지하는 가공지선요 암(12)이 설치된다.

종래 델타 형태의 컴팩트 철탑은, 종래 금속 소재의 암을 사용하는 경우보다 철탑 본체와 이격 거리를 줄일 수 있고, 금속 소재의 암에 설치된 애자 길이만큼 철탑의 높이를 작게 할 수 있어 철탑을 소형화하고 경량화하는 데 유리하지만, 주 절연 암에 대한 지지력 보강과 철탑 자체의 전기적 특성에 대한 개선이 요구된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기계적 강도와 전기적 특성을 향상시키기 위하여 8각형 절연암 배치 구조를 가지는 송전용 철탑을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 하중에 대한 기계적 강도를 보강하기 위해 8각형 절연암을 지지할 수 있는 송전용 철탑을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

본 발명의 송전용 철탑은, 철탑 본체; 길이 방향의 상기 철탑 본체에 대하여 각을 이루며 일단이 상기 철탑 본체에 각각 연결되되, 상기 길이 방향의 철탑 본체를 기준으로 대칭되는 방사형을 이루는 제1 내지 제6 주 절연암; 및 각각이 팔각형의 각 변이 되도록, 상기 제1 내지 제6 주 절연암의 타단과 상기 철탑 본체를 선택적으로 연결하는 제1 내지 제8 보조 절연암;을 포함한다.

여기서, 상기 제1 내지 제6 주 절연암과 상기 제1 내지 제8 보조 절연암은 유리 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 재질로 만들어질 수 있다.

또한 상기 철탑 본체는 가공지선용 암을 포함하고, 본 발명의 송전용 철탑은 상기 가공지선용 암과 상기 제1 주 절연암의 타단을 연결하는 제9 보조 절연암 및 상기 가공지선용 암과 상기 제6 주 절연암의 타단을 연결하는 제10 보조 절연암을 더 포함한다.

또한 상기 각은 45° 또는 45°의 배수의 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 송전용 철탑은, 허브 금구류와 제1 내지 제4 고정 금구류가 설치된 철탑 본체; 길이 방향의 상기 철탑 본체와 각을 이루며 일단이 상기 허브 금구류에 각각 연결되되, 상기 길이 방향의 철탑 본체를 기준으로 대칭되는 방사형을 이루는 제1 내지 제6 주 절연암; 상기 제1 내지 제6 주 절연암의 타단 중 하나의 타단에 하나씩 대응되어 각각 연결되는 제1 내지 제6 연결 금구류; 및 상기 제1 내지 제6 연결 금구류와 상기 제1 내지 제4 고정 금구류를 선택적으로 연결하여, 각각이 팔각형의 각 변이 되는 제1 내지 제8 보조 절연암;을 포함한다.

본 발명은 절연암들이 8각형으로 배치된 구조를 가지므로 철탑을 소형화 경량화시킬 수 있다. 따라서 경과지 소요가 적어 종래 철탑을 구축하기 어려웠던 도심지 등 경과지 구역이 협소한 곳에도 설치할 수 있다.

또한 절연암들을 8각형으로 배치함으로써 기계적 강도를 보강함과 아울러 철탑의 전기적 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 송전용 철탑을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 송전용 철탑은, 철탑 본체(110), 가공지선용 암(150), 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126), 제1 내지 제6 연결 금구류(131 내지 136) 및 제1 내지 제10 보조 절연암(141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 140)을 포함한다.

상기 철탑 본체(110)는 강관(鋼管) 구조를 가지며, 허브 금구류(160)와 제1 내지 제4 고정 금구류(151 내지 154)가 설치된다. 허브 금구류(160)에는 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)이 각각 삽입 고정되는 삽입홈이 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 금구류(151 내지 154)에는 제1, 제4, 제5 및 제8 보조 절연암(141 내지 148)의 일단이 연결된다.

제1 및 제4 금구류(151, 154)와 제2 및 제3 금구류(152, 153)는 허브 금구류(160)로부터 이격되어 위치되며, 허브 금구류(160)를 중심으로 상하에 대칭되게 위치되어 설치된다. 제1 금구류(151)와 제4 금구류(154)는 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 대칭되는 위치에 설치되고, 제2 금구류(152)와 제3 금구류(153)는 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 대칭되는 위치에 설치된다. 제1 및 제4 금구류(151, 154)와 제2 및 제3 금구류(152, 153)가 허브 금구류(160)로부터 이격된 거리는 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)의 길이에 해당하는 거리일 수 있다.

철탑 본체(110)의 상단부에는 가공지선용 암(150)이 T자 형상으로 설치될 수 있다. 가공지선용 암(150)은 금속 소재의 암으로 그 끝단에는 가공지선(178)이 매달려 지지 될 수 있다.

상기 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)은 3상 2회선 송전선을 각각 지지하는 암으로서, 길이 방향의 철탑 본체(110)와 각을 이루며 일단이 허브 금구류(160)에 각각 연결된다. 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)은 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 대칭되는 방사형을 이룬다. 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126) 끝단에는 제1 내지 제6 연결 금구류(131 내지 136)를 매개로하여 3상 2회선 송전선(171 내지 176)이 각각 매달려 지지 될 수 있다.

보다 구체적으로 제1 주 절연암(121)과 제6 주 절연암(126)은 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 서로 대칭되게 위치되며, 허브 금구류(160)의 상부 방향으로 그 타단이 향하도록 허브 금구류(160)에 연결된다. 철탑 본체(110)과 이루는 각은 대략 45도이다. 제2 주 절연암(122)과 제5 주 절연암(125)은 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 서로 대칭되게 위치되며, 허브 금구류(160)의 수평 방향으로 그 타단이 향하도록 허브 금구류(160)에 연결된다. 철탑 본체(110)과 이루는 각은 대략 90도이다. 제3 주 절연암(123)과 제4 주 절연암(124)은 길이 방향의 철탑 본체(110)를 기준으로 서로 대칭되게 위치되며, 허브 금구류(160)의 하부 방향으로 그 타단이 향하도록 허브 금구류(160)에 연결된다. 철탑 본체(110)과 이루는 각은 대략 45도이다.

상기 제1 내지 제6 연결 금구류(131 내지 136)는 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)의 타단 중 하나의 타단에 하나씩 대응되어 각각 연결된다. 구체 적으로 제1 연결 금구류(131)는 제1 주 절연암(121)의 타단에 연결되고, 제2 연결 금구류(132)는 제2 주 절연암(122)의 타단에 연결되고, 제3 연결 금구류(133)는 제3 주 절연암(123)의 타단에 연결된다. 제4 연결 금구류(134)는 제4 주 절연암(124)의 타단에 연결되고, 제5 연결 금구류(135)는 제5 주 절연암(125)의 타단에 연결되고, 제6 연결 금구류(136)는 제6 주 절연암(126)의 타단에 연결된다.

상기 제1 내지 제8 보조 절연암(141 내지 148)은 각 송전선(171 내지 176) 간의 이격 거리를 유지시키는 암으로서, 제1 내지 제6 연결 금구류(131 내지 136)와 제1 내지 제4 고정 금구류(151 내지 154)를 선택적으로 연결하여, 각각이 팔각형의 각 변을 구성하여 전체적으로 팔각형 형상을 구성한다.

구체적으로, 제1 보조 절연암(141)은 제1 고정 금구류(151)와 제1 연결 금구류(131)에 연결되어 철탑 본체(110)와 제1 주 절연암(121)을 연결하고, 제2 보조 절연암(142)은 제1 연결 금구류(131)와 제2 연결 금구류(132)에 연결되어 제1 주 절연암(121)과 제2 주 절연암(122)을 연결하고, 제3 보조 절연암(143)은 제2 연결 금구류(132)와 제3 연결 금구류(133)에 연결되어 제2 주 절연암(122)과 제3 주 절연암(123)을 연결하고, 제4 보조 절연암(144)은 제3 연결 금구류(133)와 제2 고정 금구류(152)에 연결되어 제3 주 절연암(123)과 철탑 본체(110)를 연결한다.

제5 보조 절연암(145)은 제4 연결 금구류(134)와 제4 고정 금구류(135)에 연결되어 제4 주 절연암(124)과 철탑 본체(153)를 연결하고, 제6 보조 절연암(146)은 제4 연결 금구류(134)와 제5 연결 금구류(135)에 연결되어 제4 주 절연암(124)과 제5 주 절연암(125)을 연결하고, 제7 보조 절연암(147)은 제5 연결 금구류(135)와 제6 연결 금구류(136)에 연결되어 제5 주 절연암(125)과 제6 주 절연암(126)을 연결하고, 제8 보조 절연암(148)은 제6 연결 금구류(136)와 제4 고정 금구류(154)에 연결되어 제6 주 절연암(126)과 철탑 본체(110)를 연결한다.

제1 내지 제8 보조 절연암(141 내지 148)은 각 송전선(171 내지 176) 간의 이격 거리를 유지시킬 뿐 아니라 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)의 기계적 강도를 보강하는 역할을 동시에 수행할 수 있다.

종래 델타 형태의 컴팩트 철탑은 하나의 송전선을 하나의 주 절연암과 보조 절연암으로 지지하는 구조를 가지지만, 본 발명의 일실시 예에 따른 송전용 철탑은 그 끝단이 팔각형 형태를 가지도록 주 절연암을 배치하여 설치하고 주 절연암 끝단과 철탑 본체를 보조 절연암으로 연결하여 하나의 송전선을 하나의 주 절연암과 두개의 보조 절연암의 지지를 받는 구조를 가지므로, 종래 델타형 컴팩트 철탑에 비하여 기계적 강도가 강화될 수 있다. 또한 허브 금구류(160)를 축으로 3상 2회선 송전선(171 내지 176)이 서로 동일한 거리를 유지하며 배치될 수 있으므로 전기적 특성이 개선될 수 있다.

상기 제9 보조 절연암(149)은 가공지선용 암(150)과 제1 주 절연암(121)의 타단을 연결하고, 제10 보조 절연암(140)은 가공지선용 암(150)과 제6 주 절연암(126)의 타단을 연결한다. 제9 보조 절연암(149)와 제10 보조 절연암(140)은 팔각형을 구성하는 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)과 제1 내지 제8 보조 절연암(141 내지 148)이 지면으로 받는 하중에 대한 기계적 강도를 보강하는 역할을 한다.

상기 제1 내지 제6 주 절연암(121 내지 126)과 제1 내지 제10 보조 절연암(141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 140)은 유리 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 재질로 만들어질 수 있다.

도 4는 도 3의 3상 2회선 송전선의 배열에 따른 전계 분포를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 3상 2회선 송전선의 배열은 6가지의 상 순서(Phase Sequence)(#1 내지 #6)로 배열될 수 있다. 각 상을 담당하는 송전선의 배열 방법에 따라 각 상의 송전선에서 발생하는 전계의 상호 작용으로 다양한 전기적 특성이 나타날 수 있다.

6가지의 상 순서(Phase Sequence)(#1 내지 #6) 배열 중 철탑 본체를 기준으로 서로 역상을 가지는 #5 상 순서 배열(왼쪽 상단 송전선을 기준으로 반시계 방향으로 각 송전선 간 상차가 120도 나도록 배치하는 배열: A-B-C, C-B-A)이 가장 저감된 전기적 특성을 나타낸다. 구체적으로 #5 상 순서 배열의 경우 송전선 하부의 지표면 전계 강도는 송전선 중앙에서 가장 낮고, 최하부 송전선의 직하보다는 약간 바깥쪽에서 가장 높게 나타난다. 또한 최하부 송전선에 의한 전계가 지배적으로 나타나며 역상 배열에서 최하부 송전선 간 가까울수록 전계가 낮아지고 최고 지점의 위치도 중앙 쪽으로 옮겨 진다.

철탑의 송전선에서 발생하는 전계에 의한 영향을 완전히 감소시키기 어렵다면 철탑에서 멀어지도록 전계에 의한 영향이 감소하도록 설계하는 것이 필요하다. 지표면의 전계 강도를 낮추고, 최고 전계점 간의 간격이 좁아지도록 전기적 특성을 최적화하기 위해서는 3상 2회선 송전선 배열은 철탑을 기준으로 역상 배열로 배치하되, 6개의 송전선이 원형을 그리며 동일한 간격으로 배치되는 형태가 필요하다. 본 발명의 일실시 예에 따른 송전용 철탑은 이러한 요구 조건을 잘 만족함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래 3상 2회선 송전용 철탑을 도시한 도면이다.

도 2는 종래 델타 형태의 컴팩트 철탑을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 송전용 철탑을 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 송전선의 배열에 따른 전계 분포를 도시한 그래프이다.

Claims

철탑 본체;

길이 방향의 상기 철탑 본체에 대하여 각을 이루며 일단이 상기 철탑 본체에 각각 연결되되, 상기 길이 방향의 철탑 본체를 기준으로 대칭되는 방사형을 이루는 제1 내지 제6 주 절연암; 및

각각이 팔각형의 각 변이 되도록, 상기 제1 내지 제6 주 절연암의 타단과 상기 철탑 본체를 선택적으로 연결하는 제1 내지 제8 보조 절연암;을 포함하는 송전용 철탑.
제1항에 있어서,

상기 제1 내지 제6 주 절연암과 상기 제1 내지 제8 보조 절연암은 유리 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 재질로 만들어진 송전용 철탑.
제1항에 있어서,

상기 철탑 본체는 가공지선용 암을 포함하고,

상기 가공지선용 암과 상기 제1 주 절연암의 타단을 연결하는 제9 보조 절연암 및

상기 가공지선용 암과 상기 제6 주 절연암의 타단을 연결하는 제10 보조 절연암을 더 포함하는 송전용 철탑.
제1항에 있어서, 상기 각은 45° 또는 45°의 배수의 크기를 가지는 송전용 철탑.
허브 금구류와 제1 내지 제4 고정 금구류가 설치된 철탑 본체;

길이 방향의 상기 철탑 본체와 각을 이루며 일단이 상기 허브 금구류에 각각 연결되되, 상기 길이 방향의 철탑 본체를 기준으로 대칭되는 방사형을 이루는 제1 내지 제6 주 절연암;

상기 제1 내지 제6 주 절연암의 타단 중 하나의 타단에 하나씩 대응되어 각각 연결되는 제1 내지 제6 연결 금구류; 및

상기 제1 내지 제6 연결 금구류와 상기 제1 내지 제4 고정 금구류를 선택적으로 연결하여, 각각이 팔각형의 각 변이 되는 제1 내지 제8 보조 절연암;을 포함하는 송전용 철탑.
제5항에 있어서,

상기 제1 보조 절연암은 상기 제1 고정 금구류와 상기 제1 연결 금구류에 연결되어 상기 철탑 본체와 상기 제1 주 절연암을 연결하고,

상기 제2 보조 절연암은 상기 제1 연결 금구류와 상기 제2 연결 금구류에 연결되어 상기 제1 주 절연암과 제2 주 절연암을 연결하고,

상기 제3 보조 절연암은 상기 제2 연결 금구류와 상기 제3 연결 금구류에 연결되어 상기 제2 주 절연암과 제3 절연암을 연결하고,

상기 제4 보조 절연암은 상기 제3 연결 금구류와 상기 제2 고정 금구류에 연결되어 상기 제3 주 절연암과 상기 철탑 본체를 연결하고,

상기 제5 보조 절연암은 상기 제4 연결 금구류와 상기 제4 고정 금구류에 연결되어 상기 제4 주 절연암과 상기 철탑 본체를 연결하고,

상기 제6 보조 절연암은 상기 제4 연결 금구류와 상기 제5 연결 금구류에 연결되어 상기 제4 주 절연암과 상기 제5 주절연암을 연결하고,

상기 제7 보조 절연암은 상기 제5 연결 금구류와 상기 제6 연결 금구류에 연결되어 상기 제5 주 절연암과 상기 제6 주 절연암을 연결하고,

상기 제8 보조 절연암은 상기 제6 연결 금구류와 상기 제4 고정 금구류에 연결되어 상기 제6 주 절연암과 상기 철탑 본체를 연결하는 제8 보조 절연암;을 포함하는 송전용 철탑.
제6항에 있어서,

상기 철탑 본체는 가공지선용 암을 포함하고,

상기 가공지선용 암과 상기 제1 주 절연암의 타단을 연결하는 제9 보조 절연암, 및

상기 가공지선용 암과 상기 제6 주 절연암의 타단을 연결하는 제10 보조 절연암을 더 포함하는 송전용 철탑.
제5항에 있어서, 상기 각은 45° 또는 45°의 배수의 크기를 가지는 송전용 철탑.
제7항에 있어서,

상기 제1 내지 제6 주 절연암과 상기 제1 내지 제10 보조 절연암은 유리 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 재질로 만들어진 송전용 철탑.