KR20110106667A - 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 송배전용 케이블의 발열로 상승하는 일정 길이의 전력구 구간 내 온도를 목표온도(37℃)로 냉각시키기 위해 전력구간 양측에 각각 냉각소를 설치하여 일측에서 타측 냉각소로 냉각관을 통해 냉각수만을 공급하는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각함과 동시에 송전용량을 증대시킨 냉각시스템 및 냉각방법을 제공함에 있다.
본 발명의 구성은 냉각탑과 냉동기 및 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 냉각소를 설치하여 냉각관을 통해 전력구 내로 냉각수를 공급하여 일정구간의 전력구 내 온도를 낮추도록 구성되는 단위 전력구 간접수냉방식 냉각시스템에 있어서, 일정 길이의 단위 전력구 구간 양측에 각각 설치되고, 각각 저 용량의 소형 냉각탑(11, 21), 냉동기(12, 22), 수축열조(13, 23) 및 순환펌프(14, 24)로 이루어지는 냉각시스템을 구비한 냉각소(1, 2)와; 상기 각각의 냉각소(1, 2)로부터 송배전 케이블(33)이 설치된 전력구(3)에 공급되는 냉각수를 공급하는 냉각관(31, 32)으로 단위 냉각시스템을 구성하되, 상기 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)의 냉각수는 순환펌프(14)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(31)에 공급한 후, 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)에 저장되도록 구성하고, 상기 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)의 냉각수는 순환펌프(24)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(32)에 공급한 후, 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)에 저장되도록 구성된 냉각수 유로를 가진 냉각시스템으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템 및 이를 이용한 냉각 방법을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.

Description

전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템 및 방법{Two way cooling system and method for power cable tunnel cooling}

본 발명은 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 지중에 매설된 전력구에 설치된 송전용 케이블에 의해 발열되어 상승하는 전력구내 온도를 냉각시키기 위해 양방향에서 공급되는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 냉각함과 동시에 송전용량을 증대시키고, 또한 전력구내 설치된 냉각관의 숫자를 줄여 시공비를 줄인 냉각시스템 및 냉각방법에 관한 것이다.

고압의 전력이 운반되는 전력선은 그 온도에 따라 최대 전력 수송량이 제한되는데, 전력선은 자체의 저항에 의하여 발열되고 온도가 상승하게 된다. 그 결과, 소정의 전력선으로 수송할 수 있는 전력량은 온도가 상승함에 따라 감소하게 된다.

따라서, 원활한 전력 수송을 위해서는 전력선에서 발생하는 열을 외부로 방출하여야 하며, 일반적으로 전력선이 위치한 전력구 내부의 공기를 매개로 외부로 방출하게 된다. 특히, 전력구중에서 터널보다는 지표면에 근접한 개착식 전력구에서 하절기에 외기의 온도 상승에 따라 송전량의 감소는 더욱 심각해진다.

따라서, 전력구 내부의 온도를 일정 온도 이하로 유지하여 전력선에서 방출되는 열을 전력구 내부로 발산시키고 상승된 전력구 내부의 온도를 적절한 냉각 시스템을 이용하여 일정 온도 이하로 낮추어 원활한 전력 수송이 이루어지도록 하는 것이 요구된다. 또한, 법규상으로도 전력구 내부(터널로 규정됨)의 온도는 37℃ 이하의 온도로 유지하도록 규정되고 있다. 도 6은 이와 같은 일반적인 송전탑의 송배전 케이블이 설치되는 일정구간(예: 약 4km) 기준의 전력구를 보인 예시도로 대기에 의한 흡입구 또는 배출구만 형성된 모습을 개략적으로 도시하고 있다.

상기한 문제를 해결하기 위한 종래의 일반적인 전력구 냉각 시스템은 지표면으로 이어지는 지중의 소정부위에 구성된 흡입구의 소정개소에 송풍기를 설치하고, 소정거리 이격된 배출구의 소정개소에 배풍기를 설치하는데, 운전의 편리성이나 설치 비용의 절감을 위해 흡입구의 소정개소에 송풍기만을 설치하거나 배출구의 소정개소에 배풍기만을 설치할 수도 있다.

실제로 흡입구나 배출구는 지하 전력구의 유지, 보수 및 점검을 위하여 내부로 작업자가 출입하기 위한 출입구로 기능하도록 설계되고, 그 일정 개소에 송풍기나 배풍기를 설치하도록 배치되고 있다. 또한, 흡입구로부터 전력구까지 이어지도록 송풍관이 설계되고 배출구로부터 전력구에 이어지도록 배풍관이 설계되어, 이들 송풍관과 배풍관을 통해 작업자가 지상으로부터 전력구로 이동할 수 있다.

이러한 종래의 전력구 냉각 시스템에서는 대기중의 공기가 흡입구의 소정개소에 설치된 송풍기의 작동에 의해 흡입구로 인입되어 송풍관을 거쳐 전력구 내부로 유입하게 되며, 여기에서 유입된 지상의 공기는 전력구에 배치된 전력선에서 방출된 열에 의해 온도가 상승하게 되는데, 이러한 온도가 상승된 공기는 전력구의 타측에 배치된 배출구의 배풍기의 작동에 의해 흡인되어 배풍관을 거쳐 외부로 배출된다. 이러한 과정을 통하여 전력구 내부의 고온의 공기는 외부로 방출되며, 이와 같이 전력구 내부를 통해 외부 공기가 순환하면서 전력구 내부의 온도를 일정 온도 이하로 유지할 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 전력구 냉각 시스템에서는 다음과 같은 문제가 존재하였다.

첫째, 여름과 같이 대기 온도가 높은 경우에는 대기를 이용한 냉각 시스템은 작동 효율이 극히 낮은 데, 이는 외부 공기 자체가 고온 다습하므로 다량의 외부 공기를 순환시켜도 전력구 내부의 온도를 외기 온도 이하로 유지하는 것이 어렵기 때문이다.

둘째, 전력구의 출입 구간이 상대적으로 긴 경우에도 종래의 전력구 냉각 시스템은 효과적으로 작용하지 못하였다. 이는 종래 채용되고 있는 송풍관과 배풍관을 이용하여 작업자가 전력구 내부로 이동하는 출입통로로 사용하므로 출입통로의 길이가 긴 경우 원활한 공기의 순환이 이루어지기 어렵기 때문이다.

마지막으로, 전력구 내부의 온도에 따라 공기의 순환 유량을 증가시키는 경우 전력구 내부에서 빠른 풍속의 유동이 발생하여 전력구의 유지, 보수 및 관리 활동을 저해한다는 문제점이 있다.

도 7은 종래 대기 또는 송풍에 의한 전력구 냉각방식에 따른 일정구간의 온도변화를 보인 그래프로서, 일정거리(1000m) 마다 설치된 환기구인 송풍구 또는 배출구 위치에서는 전력구의 온도가 저감되는 것을 알 수 있지만, 환기구로부터 멀어질수록 전력구 내부(터널로 규정됨)의 온도가 규정된 37℃ 보다 현저히 증가함을 알 수 있다.

상기와 같은 대기를 이용한 냉각시스템의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 풍냉 및 수냉방식을 사용하는데, 도 8은 종래의 전력구 풍냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고, 도 9는 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고, 도 10은 종래의 전력구 트라우 간접 수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고, 도 11은 종래의 전력구 직접 수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도를 도시하고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 전력구수냉방식의 원리는 냉동기에서 제조된 냉수를 전력구 내에서 냉풍으로 바꾸어 송풍하는 것으로 주로 펜코일유니트(FCU)를 전력구의 상부에 설치하여 냉풍을 하부에 위치한 전력케이블 주변을 냉각하는 것이다. 특징으로는 가격이 저가라는 것, 소용량 냉동기가 가능하다는 것, 단거리(수 ~ 수백m)에 적용가능하다는 것, 송전용량 증가가 1.2 ~ 1.3배라는 것이다.

또한 도 9에 도시된 바와 같이 전력구 간접 수냉방식의 원리는 냉동기/냉각탑에서 제조된 냉수를 전력구에 포설된 냉각관에 공급하여 냉각하는 것으로, 특징으로는 가격이 중가라는 것, XLPE 케이블에 적용가능하다는 것, 중장거리(~수 km)에 적용가능하다는 것, 송전용량 증가가 1.2 ~ 3.3배라는 것이다.

또한 도 10에 도시된 바와 같이 트라우 간접수냉방식의 원리는 냉동기/냉각탑에서 제조된 냉수를 트라우 내에 포설된 냉각관에 공급하여 냉각하는 것으로, 특징으로는 가격이 중고가라는 것, OF 케이블에 적용가능하다는 것, 중장구간( ~ 수 km)에 적용가능하다는 것, 송전용량 증가가 1.3 ~ 2.3배라는 것이다.

또한 도 11에 도시된 바와 같이 전력구 직접 수냉방식의 원리는 냉동기/냉각탑에서 제조된 냉수를 냉각관 안에 포설된 케이블에 접촉시켜 냉각하는 것으로, 특징으로는 가격이 고가라는 것, 케이블의 내수성이 고려되어야 한다는 것, 장거리(~수 km )에 적용가능하다는 것, 송전용량 증가가 3배 이상이라는 것이다.

종래 전력구 냉각방식 중 본 발명이 해결하고자 하는 분야는 전력구 간접 수냉방식에 관한 것인데, 첨부된 도면을 참조하여 문제점을 살펴본다.

도 12는 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 냉각시스템 구성을 보인 개략도이고, 도 13은 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 내의 냉각관 설치 위치 및 개수를 보인 단면예시도이고, 도 14는 종래 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 온도 및 냉각소 양측에서 공급되는 냉수의 온도변화를 보인 그래프를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 그 구성을 살펴보면, 일정 길이의 전력구 구간을 담당하는 단일 냉각소에 냉각탑과 냉동기 및 수축열조를 구비하여 수축열조에 저장된 냉각수를 순환펌프를 이용하여 전력구에 설치된 다수개의 냉각관에 공급함으로써 송배전 케이블 및 전력구 내 온도를 냉각하고, 이후 열교환되어 온도가 상승된 냉각수는 냉각관과 동일숫자로 구성된 다수개의 환수관을 통해 최초의 냉각수 위치에 있는 수축열조로 다시 회수하는 순환 구성을 가진다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 상부쪽에 6개의 냉각관이 있으면, 하부쪽에도 6개의 환수관이 위치하게 된다.

하지만 상기와 같은 종래의 구성에 의한 단점은 도 14의 그래프를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

최근 설치되는 전력구는 대부분 환기구의 거리(1km 정도)가 일정하여, 온도가 높은 지점(A, B, C, D)의 온도가 거의 일정한데, 냉각소를 전력구 한쪽 끝에 설치하는 상기 선행 기술은 냉각소에서 제조된 냉수를 전력구의 상부쪽에 설치된 냉각관을 통하여 전력구 반대쪽 끝까지 송수한 뒤, 전력구의 하부에 설치된 환수관을 통하여 되돌아 와, 다시 냉각소에서 되돌아 온 환수를 냉각시키는 방식이다.

이와 같은 종래의 전력구 간접 수냉방식을 적용하면 전체 전력구 온도를 목표온도인 37℃로 유지하기 위해서는 냉각소에서 가까운 지점의 핫 포인트(hot spot) A의 온도가 목표온도보다 낮게 냉각되며, 핫 포인트(hot spot) B, C, D로 가면서 온도가 높아지는 특징이 있어서, D 위치의 온도는 37℃로 제어하므로 A, B, C 구간은 D 위치보다 과냉각 되는 문제가 있다. 여기서 핫 포인트 A,B,C,D는 1000m 마다 형성된 환기구 간의 중간 거리쯤이다.

이러한 문제로 인하여 전력구 내 냉각관 환수관이 과다 설치 되어야 하며, 따라서 냉각관 자재비 및 공사비의 과다 투자가 필요하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 송배전용 케이블의 발열로 상승하는 일정 길이(약 4km)의 전력구 구간 내 온도를 목표온도(37℃)로 냉각시키기 위해 전력구간 양측에 각각 냉각소를 설치하여 일측에서 타측 냉각소로 냉각관을 통해 냉각수만을 공급하는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각함과 동시에 송전용량을 증대시킨 냉각시스템 및 냉각방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 목적은 송배전용 케이블의 발열로 상승하는 일정 길이(약 4km)의 전력구 구간 내 온도를 목표온도(37℃)로 냉각시키기 위해 전력구간 양측에 각각 냉각소를 설치하여 일측에서 타측 냉각소로 냉각관을 통해 냉각수만을 공급하는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각함과 동시에 또한 기준 열량 기준 냉각관에 의한 온도와 대기와의 온도차를 크게하여 열교환되는 전열관의 면적을 줄임으로써 냉각관의 숫자를 줄여 시공비를 획기적으로 저감시킨 냉각시스템 및 냉각방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 목적은 송배전용 케이블의 발열로 상승하는 전력구내 온도를 목표온도로 냉각시키기 위해 양방향에서 공급되는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각시 냉각관의 중간지점에 양측 냉각관과 연결되는 분지냉각관 및 전환밸브를 설치하여 필요에 따라 냉각관에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 타측 냉각소의 냉각관을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성함으로써 정상운전시에도 개별적인 환수시스템으로 운영하거나 타측구간 유지보수시 나머지 구간은 냉각을 지속시킬 수 있는 균일한 온도가 유지되는 가운데 유지보수가 유리한 냉각시스템 및 냉각방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 냉각탑과 냉동기 및 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 냉각소를 설치하여 냉각관을 통해 전력구 내로 냉각수를 공급하여 일정구간의 전력구 내 온도를 낮추도록 구성되는 단위 전력구 간접수냉방식 냉각시스템에 있어서,

일정 길이의 단위 전력구 구간 양측에 각각 설치되고, 각각 저 용량의 소형 냉각탑, 냉동기, 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 냉각시스템을 구비한 냉각소와; 상기 각각의 냉각로부터 송배전 케이블이 설치된 전력구에 공급되는 냉각수를 공급하는 냉각관으로 단위 냉각시스템을 구성하되,

상기 일측 냉각소의 수축열조의 냉각수는 순환펌프를 이용하여 전력구에 설치된 냉각관에 공급한 후, 타측 냉각소의 수축열조에 저장되도록 구성하고,

상기 타측 냉각소의 수축열조의 냉각수는 순환펌프를 이용하여 전력구에 설치된 냉각관에 공급한 후, 일측 냉각소의 수축열조에 저장되도록 구성된 냉각수 유로를 가진 냉각시스템으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템을 제공함으로써 달성된다.

상기 전력구에 설치된 냉각관의 중간지점 사이를 연결하는 2개의 분지냉각관과; 양측 냉각관 중간지점과 분지냉각관 중간지점에 전환밸브를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 전환밸브의 개폐는 수동식 또는 원격 자동개폐식으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 냉각탑과 냉동기 및 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 냉각소를 설치하여 냉각관을 통해 전력구 내로 냉각수를 공급하여 일정 구간의 전력구 내 온도를 낮추도록 구성되는 단위 전력구 간접수냉방식 냉각방법에 있어서,

일정 길이의 단위 전력구 구간을 담당하는 냉각소를 일정 길이의 단위 전력구 구간의 양측에 설치하고, 각각의 냉각소에는 저용량의 소형 냉각탑과 냉동기 및 수축열조로 이루어지는 통상의 단위 냉각시스템을 구비한 후, 일측 수축열조에 저장된 냉각수를 순환펌프를 이용하여 전력구에 설치된 냉각관에 공급하여 송배전케이블 및 전력구 내 온도를 낮추고, 이후 열교환 후 온도가 상승된 냉각수는 환수시키지 않고 타측 냉각소의 수축열조에 공급하도록 구성하고, 타측 수축열조에 저장된 냉각수도 순환펌프를 이용 상기와 같은 동일 경로를 따라 일정 거리 구간의 전력구 내 온도를 낮춘 후 일측 냉각소의 수축열조에 공급함으로써 대기와 냉각관 내를 흐르는 냉각수간의 온도차를 크게하여 냉각관의 전열면적을 줄인 냉각방법을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각방법을 제공함으로써 달성된다.

상기 전력구에 설치된 냉각관의 중간지점 사이를 연결하는 2개의 분지냉각관을 설치하고, 양측 냉각관 중간지점과 분지냉각관 중간지점에 전환밸브를 설치하여, 유지보수시 일측 냉각소의 냉각관에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 분지 냉각관을 경유한 후 타측 냉각소의 냉각관을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성한 냉각방법을 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 송배전용 케이블의 발열로 상승하는 일정 길이의 전력구 구간 내 온도를 목표온도(37℃)로 냉각시키기 위해 전력구간 양측에 각각 냉각소를 설치하여 일측에서 타측 냉각소로 냉각관을 통해 냉각수만을 공급하는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각함과 동시에 송전용량을 증대시켰다는 장점과,

또한 전력구간 양측에 각각 냉각소를 설치하여 일측에서 타측 냉각소로 냉각관을 통해 냉각수만을 공급하는 냉각수 시스템을 일정구간마다 구현하여 전력구 내 온도분포를 일정한 목표 온도로 균일하게 냉각함과 동시에 또한 기준 열량 기준 냉각관에 의한 온도와 전력구내 공기 온도차를 크게하여 열교환되는 전열관의 면적을 줄임으로써 냉각관의 숫자를 줄여 시공비를 기존 대비 1/3 가량 냉각관 관련 비용을 절감시켰다는 장점과,

또한 양측단에서 공급되는 냉각관의 중간지점에 냉각관과 연결되는 분지냉각관 및 전환밸브를 설치하여 필요에 따라 냉각관에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 타측 냉각소의 냉각관을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성함으로써 필요시 선택적으로 정상 운전과 환수 운전을 할 수 있다는 장점과,

또한 양측단에서 공급되는 냉각관의 중간지점에 냉각관과 연결되는 분지냉각관 및 전환밸브를 설치하여 필요에 따라 냉각관에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 타측 냉각소의 냉각관을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성함으로써 타측구간의 유지보수시에도 나머지 구간은 냉각을 지속시킬 수 있는 유지보수가 유리하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명의 냉각시스템 구성을 보인 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 전력구 내의 냉각관 설치 위치 및 개수를 보인 단면예시도이고,
도 3은 본 발명의 냉각시스템을 사용시의 전력구 온도 및 냉각소 양측에서 공급되는 냉각수의 온도변화를 보인 그래프이고,
도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 냉각용량, 냉각관 및 환수관의 개수비교표이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 냉각시스템의 실시예에 따른 전력구 내의 냉각관 및 밸브구조를 보인 개략도이고,
도 6은 일반적인 송전탑의 송배전 케이블이 설치되는 일정구간(약 4km) 기준의 전력구를 보인 예시도이고,
도 7은 종래 대기 또는 송풍에 의한 전력구 냉각방식에 따른 일정구간의 온도변화를 보인 그래프이고,
도 8은 종래의 전력구 풍냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고,
도 9는 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고,
도 10은 종래의 전력구 트라우 간접 수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고,
도 11은 종래의 전력구 직접 수냉방식에 따른 전력구 단면을 보인 예시도이고,
도 12는 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 냉각시스템 구성을 보인 개략도이고,
도 13은 종래의 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 내의 냉각관 설치 위치 및 개수를 보인 단면예시도이고,
도 14는 종래 전력구 간접수냉방식에 따른 전력구 온도 및 냉각소 양측에서 공급되는 냉각수의 온도변화를 보인 그래프이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 냉각시스템 구성을 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력구 내의 냉각관 설치 위치 및 개수를 보인 단면예시도이고, 도 3은 본 발명의 냉각시스템을 사용시의 전력구 온도 및 냉각소 양측에서 공급되는 냉수의 온도변화를 보인 그래프를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 일정 길이(예 : 4km)의 전력구 구간을 담당하는 냉각소(1, 2)를 일정 길이 구간의 양측에 설치하고 , 각각의 냉각소에는 저용량(종래와 단일 냉각시스템으로 구성시 기준 저용량임)의 소형 냉각탑(11, 21)과 냉동기(12, 22) 및 수축열조(13, 23)로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 후, 일측 수축열조(13)에 저장된 냉각수를 순환 공급시키는 순환펌프(14)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(31)에 공급하여 송배전케이블(33) 및 전력구 내 온도를 낮추고, 이후 열교환 후 온도가 상승된 냉각수는 환수시키지 않고 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)에 공급하도록 구성한다.

마찬가지로 타측 수축열조(23)에 저장된 냉각수도 순환펌프(24)를 이용 상기와 같은 동일 경로를 따라 일정 거리 구간의 전력구(3) 내 온도를 낮춘 후 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)에 공급하도록 구성한다.

상기에서 냉각관을 이용하여 타측 냉각소로 냉각수를 공급시 어느 한쪽 냉각소의 수축열조가 넘치치 않도록 서로간에 공급되는 냉각수는 동시에 동일 유량으로 반대쪽 냉각소로 송수되도록 유량을 제어한다.

또한 펌프 등의 고장을 고려하여 각 수축열조의 용량은 필요 용량보다 크게 설계되며, 펌프도 예비 품을 각각 설치하나, 이의 투자비는 냉각관, 환수관 자재비 및 설치비에 비해 매우 작아, 기존 대비 1/3 가량 냉각관 관련 비용 절감 가능하게 된다.

상기와 같은 본 발명은 단위 구성을 설명한 것으로 본 발명은 이와 같은 구성을 필요 구간 또는 필요 거리마다 설치 구성할 수 있는데, 본 발명의 냉각시스템이 냉각시키는 단위 구간의 거리가 통상적인 길이(예를 들자면 4km)보다 길어 추가적인 냉각용량이 필요한 경우, 아니면 본 발명의 냉각 시스템을 연속하며 확장할 경우 냉각시스템을 멀티로 구성하여 운영할 수 있게 된다.

또한 추가적인 냉각소가 설치된 냉각관들은 단위 냉각시스템과 마찬가지로 각각의 분지냉각관과 전환밸브가 설치된다.

상기와 같이 전력구 양쪽 끝에 각각 냉각소를 설치하면 도 3에 도시된 바와 같이 일정거리(예 4km) 구간의 전력구 단위 구간 내에 1000mm 간격으로 설치된 환기구 부근의 온도가 일정하게 되어 종래와 같이 일 구간의 온도(냉각수에서 가장 먼 냉각수가 회수 지점)를 37℃로 유지하기 위해 나머지 구간을 과냉각할 필요가 없게 된다. 즉 ,핫 스폿(hot spot) 지점의 온도가 비슷하게 제어될 수 있도록 하므로써, 과잉 투자를 막게 된다.

보다 상세히 설명하자면, 양측 냉각소에서 각각 상대측으로 냉각수를 공급함으로써 종래와 같이 냉각수 공급후 회수되는 냉각수 온도 상승으로 전력구 내의 냉각효과가 저감되지 않아 냉각수의 평균온도 즉, 전력구내 온도와 냉각수간의 온도차가 커지기 때문에 전력구 내의 냉각효과가 커지게 된다.

이를 수식적으로 설명하자면 다음과 같은 수식으로부터 증명될 수 있다.

q = u·A·△t

상기에서 q는 열량이고, u는 총괄전열계수이고, A는 전열면적이고, △t는 냉각수 온도와 전력구내 공기 온도의 평균온도차이다.

즉, 전력구내 온도와 냉각관 내를 흐르는 냉각수간의 온도차가 크게 되면 일정 열량 기준시 전열면적이 작아지게 되는데, 이 전열면적이 바로 전력구 내를 흐르는 냉각관의 전열면적으로 쉽게 말하자면 종래와 같은 방법으로는 일정열량 기준으로 냉각관이 6개, 환수관이 6개가 필요하여 전체적으로 12개가 필요하다면, 본 발명은 동일 열량 기준으로 냉각관이 일측 냉각소마다 4개 필요하여 전체적으로 8개만 있으면 된다는 것이다. 이와 같은 대비는 도 4에 나타나 있는데, 본 발명은 종래 기술에 비하여 전체 냉각관(종래 기술과의 대비를 위해 일부 환수관으로 표시함)의 수량이 종래 기술의 냉각관과 환수관의 숫자보다 적으면서도 냉각용량은 동일 유사하지만, 총유량이 적음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 냉각시스템의 실시예에 따른 전력구 내의 냉각관 및 밸브구조를 보인 개략도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 전력구(3)에 설치된 냉각관(31, 32)의 중간지점 사이를 연결하는 2개의 분지냉각관(34, 35)을 설치하고, 양측 냉각관(31, 32) 중간지점과 분지냉각관(34, 35) 중간지점에 전환밸브(36, 37, 38, 39)를 설치하여 필요에 따라 일측 냉각소(1 또는 2)의 냉각관(31 또는 32)에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 분지 냉각관(34, 35)을 경유한 후 타측 냉각소(2 또는 1)의 냉각관(32 또는 31; 이때 냉각관은 환수관의 역할을 하게 됨)을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성한다. 상기에서 전환밸브(36, 37, 38, 39)의 개폐는 수동식 또는 원격 자동개폐식으로 구성 할 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써 일측에서 타측 냉각소로 냉각수를 공급하는 운전과 중간에서 타측 냉각관을 통해 중간지점에서 냉각수를 회수시키는 운전이 가능하게 되어 상황대처 능력과 운전의 유연성을 증진시키게 된다. 특히 중간지점에서 냉각수를 회수하게 될 경우 유지보수에 유리하게 된다.

여기서 유지보수라 함은 일측 냉각소나 타측 냉각소에 기계적인 트러블(Trouble) 및 전력구 내의 배관 누수 등 보수공사가 일어나는 경우를 말하며, 이때 냉각관의 중간지점에서 타측 냉각관을 통해 자신의 냉각소의 축열수조로 회수시켜 운전할 경우 일부 구간만 운전이 안되고 나머지 구간은 운전이 가능하므로 운전의 효율성을 가질 수 있다. 즉 밸브를 더 설치함으로써 정상 운전시 보다 유지보수 측면에서 큰 장점을 가지게 된다.

물론 이와 같은 유지보수 운전구간중에는 송배전 케이블에 공급되는 전력량을 줄여서 전력구 내의 온도가 일부 구간에서 급격히 오르는 것을 제어할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1, 2) : 냉각소 (3) : 전력구
(11, 21) : 냉각탑 (12, 22) : 냉동기
(13, 23) : 수축열조 (14, 24) : 순환펌프
(31, 32) : 냉각관 (33) : 송배전케이블
(34, 35) : 분지냉각관 (36, 37, 38, 39) : 전환밸브

Claims (5)

1. 냉각탑과 냉동기 및 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 냉각소를 설치하여 냉각관을 통해 전력구 내로 냉각수를 공급하여 일정구간의 전력구 내 온도를 낮추도록 구성되는 단위 전력구 간접수냉방식 냉각시스템에 있어서,
   일정 길이의 단위 전력구 구간 양측에 각각 설치되고, 각각 저 용량의 소형 냉각탑(11, 21), 냉동기(12, 22), 수축열조(13, 23) 및 순환펌프(14, 24)로 이루어지는 냉각시스템을 구비한 냉각소(1, 2)와;
   상기 각각의 냉각소(1, 2)로부터 송배전 케이블(33)이 설치된 전력구(3)에 공급되는 냉각수를 공급하는 냉각관(31, 32)으로 단위 냉각시스템을 구성하되,
   상기 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)의 냉각수는 순환펌프(14)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(31)에 공급한 후, 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)에 저장되도록 구성하고,
   상기 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)의 냉각수는 순환펌프(24)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(32)에 공급한 후, 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)에 저장되도록 구성된 냉각수 유로를 가진 냉각시스템으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전력구(3)에 설치된 냉각관(31, 32)의 중간지점 사이를 연결하는 2개의 분지냉각관(34, 35)과;
   양측 냉각관(31, 32) 중간지점과 분지냉각관(34, 35) 중간지점에 전환밸브(36, 37, 38, 39)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 전환밸브(36, 37, 38, 39)의 개폐는 수동식 또는 원격 자동개폐식으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각시스템.
4. 냉각탑과 냉동기 및 수축열조 및 순환펌프로 이루어지는 통상의 냉각시스템을 구비한 냉각소를 설치하여 냉각관을 통해 전력구 내로 냉각수를 공급하여 일정 구간의 전력구 내 온도를 낮추도록 구성되는 단위 전력구 간접수냉방식 냉각방법에 있어서,
   일정 길이의 단위 전력구 구간을 담당하는 냉각소(1, 2)를 일정 길이의 단위 전력구 구간의 양측에 설치하고, 각각의 냉각소에는 저용량의 소형 냉각탑(11, 21)과 냉동기(12, 22) 및 수축열조(13, 23)로 이루어지는 통상의 단위 냉각시스템을 구비한 후, 일측 수축열조(13)에 저장된 냉각수를 순환펌프(14)를 이용하여 전력구(3)에 설치된 냉각관(31)에 공급하여 송배전케이블(33) 및 전력구 내 온도를 낮추고, 이후 열교환 후 온도가 상승된 냉각수는 환수시키지 않고 타측 냉각소(2)의 수축열조(23)에 공급하도록 구성하고, 타측 수축열조(23)에 저장된 냉각수도 순환펌프(24)를 이용 상기와 같은 동일 경로를 따라 일정 거리 구간의 전력구(3) 내 온도를 낮춘 후 일측 냉각소(1)의 수축열조(13)에 공급함으로써 전력구내 온도와 냉각관 내를 흐르는 냉각수간의 온도차를 크게하여 냉각관의 전열면적을 줄인 냉각방법을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 전력구(3)에 설치된 냉각관(31, 32)의 중간지점 사이를 연결하는 2개의 분지냉각관(34, 35)을 설치하고, 양측 냉각관(31, 32) 중간지점과 분지냉각관(34, 35) 중간지점에 전환밸브(36, 37, 38, 39)를 설치하여, 유지보수시 일측 냉각소(1 또는 2)의 냉각관(31 또는 32)에 공급되는 냉각수를 중간지점에서 분지 냉각관(34, 35)을 경유한 후 타측 냉각소(2 또는 1)의 냉각관(32 또는 31)을 통해 각각의 냉각소로 환수시키도록 구성한 냉각방법을 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전력구 냉각을 위한 양방향 냉각방법.

Images