KR20140034470A

KR20140034470A - 지중 송배전관로의 안정성 평가장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140034470A
Application number: KR1020120100811A
Authority: KR
Inventors: 이강렬; 홍성연; 정권영; 김경열; 이대수
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-20

Abstract

본 발명은 지중에 매설되는 송배전관로의 역학적 안정성을 평가하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송배전관로의 내부에 열교환매체가 유통되는 히팅부가 구비됨으로써 내부에 케이블이 설치된 상태로 지중에 매설되는 송배전관로의 내부에서 발열로 인한 역학적인 특성을 실제와 같은 조건으로 모사함으로써, 상기 송배전관로의 안정성을 사전에 평가할 수 있는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 지중에 매설되는 송배전관로와, 상기 송배전관로에 설치되는 센서부와, 상기 송배전관로의 내부에 설치되는 히팅부와, 상기 히팅부와 공급관으로 연결되는 열교환매체 공급부와, 상기 센서부로부터 수집된 데이터를 취합하며, 상기 히팅부 및 열교환매체 공급부를 제어하는 제어부 및 상기 제어부에 취합된 데이터를 표시하는 모니터부를 포함한다.

Description

지중 송배전관로의 안정성 평가장치 및 방법{STABILITY EVALUATION DEVICE AND METHODS OF DIAGNOSIS TECHNOLOGY FOR TRANSMISSION AND DISTRIBUTION POWER LINE}

본 발명은 지중에 매설되는 송배전관로의 역학적 안정성을 평가하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송배전관로의 내부에 열교환매체가 유통되는 히팅부가 구비됨으로써 내부에 케이블이 설치된 상태로 지중에 매설되는 송배전관로의 내부에서 발열로 인한 역학적인 특성을 실제와 같은 조건으로 모사함으로써, 상기 송배전관로의 안정성을 사전에 평가할 수 있는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 송배전관로는 내부의 링크 자체에 흐르는 전류에 의한 발열로 인하여 열폭주 현상이 발생한다.

이러한 열폭주 현상은 송배전관로 내부의 지속적인 온도상승으로 인하여 토양의 습기 이동현상을 초래하여 토양의 열저항률이 급격하게 상승하게 되어 상기 링크의 온도를 더욱 상승시키는 현상에 의해 발생하는 것이다.

이에 대비하여 전력 수송링크는 30년의 수명기간동안 제 기능을 발휘하는 것을 기대하고 있으나, 만약 그렇지 못할 경우에는 치명적인 전력중단사고로 이어지게 된다.

특히, 지중 전력 수송 링크와 같이 길고 접근하기가 용이하지 않은 경우에는 습기이동현상이 발생하는 위치나 시간에 대한 정보를 획득할 수 없어 토양의 열저항을 실제보다 낮게 가정하여 전력을 수송하다가 심각한 사고를 초래하기도 한다.

상기 열폭주를 야기하는 요인으로서 전력 수송 링크의 증설 없이 기존의 전력 수송 링크의 용량을 증대하는 것이 있는데, 전력공급 능력을 증대시키기 위해 용량을 증가시키면 이로 인한 발열 온도가 상승하고 결국 열폭주 및 전력 수송 링크의 파손을 야기하게 된다.

이와 관련한 선행기술로는 일본공개특허 제2000-88666호(지중 관로내 전력 케이블의 도체 온도 계산 방법, 2000.03.31. 공개)가 있다.

본 발명은 송배전관로를 지중에 매설하기에 앞서 송배전관로의 내부에서 발생하는 케이블의 발열 현상을 실제와 같은 조건에서 모사함으로써 송배전관로의 용량 증대에 따른 열적 안정성을 평가하고, 케이블과 관로 및 되메움재의 새로운 재료의 역학적 안정성을 시험함으로써 기존에 설치된 송배전관로의 안정적인 용량증대치를 구하고, 앞으로 매설될 송배전관로의 안정성을 사전에 평가하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은 지중에 매설되는 송배전관로와, 상기 송배전관로에 설치되는 센서부와, 상기 송배전관로의 내부에 설치되는 히팅부와, 상기 히팅부와 공급관으로 연결되는 열교환매체 공급부와, 상기 센서부로부터 수집된 데이터를 취합하며, 상기 히팅부 및 열교환매체 공급부를 제어하는 제어부 및 상기 제어부에 취합된 데이터를 표시하는 모니터부를 포함한다.

상기 센서부는 상기 송배전관로의 내부에 설치되는 온도센서 및 상기 송배전관로의 내주면에 접촉하도록 설치되는 변위센서를 포함하며, 상기 송배전관로의 외측 하부에 설치되는 토압센서를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환매체 공급부로부터 상기 히팅부로 공급되는 열교환매체가 일정 온도로 가열되고, 상기 송배전관로의 내부의 온도가 상승하여 더 이상 상승하지 않는 시점에서 안정성을 평가한다. 이때의 상기 열교환매체의 온도는 48 내지 52℃인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 지중 송배전관로의 안정성 평가장치를 이용함으로써, 본 발명은 송배전관로에 센서부와 히팅부를 설치하는 준비단계와, 상기 센서부와 히팅부를 지상의 제어부에 연결하고, 상기 히팅부는 열교환매체 공급부와 추가로 연결하는 연결단계와, 상기 송배전관로를 지중에 매설하고 포설 및 다짐을 실시하는 매설단계 및 상기 열교환매체 공급부에서 히팅부로 열교환매체를 공급하여 지중에 매설된 상기 송배전관로의 안정성을 시험하는 평가단계를 포함하는 방법으로 안정성 평가를 수행할 수 있다.

상기 준비단계에서, 상기 센서부는 상기 송배전관로의 내부에 설치되는 변위센서와 온도선세 및 송배전관로의 외부에서 하부에 설치되는 토압센서를 포함한다.

상기 평가단계에서, 상기 열교환매체는 48 내지 52℃의 온도로 유지되어 히팅부로 공급된다.

상기와 같은 과제 해결 수단에 의해,

본 발명은 송배전관로를 실제로 매설하기에 앞서, 실제와 같은 환경을 모사하여 송배전관로의 안정성을 평가할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 송배전관로의 용량을 증대하기 전에 허용 가능한 증대치를 시험할 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지중 송배전관로의 안정성 평가장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 송배전관로에 설치되는 센서부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 히팅부를 도시한 도면.
도 4는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치를 이용하여 안정성을 평가하는 방법을 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 지중 송배전관로의 안정성 평가장치 및 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지중 송배전관로의 안정성 평가장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 송배전관로에 설치되는 센서부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 히팅부를 도시한 도면이고, 도 4는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치를 이용하여 안정성을 평가하는 방법을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 지중 송배전관로(100)의 안정성 평가장치를 설명하면, 지중에 매설되는 송배전관로(100)와, 상기 송배전관로(100)에 설치되는 센서부(200)와, 상기 송배전관로(100)의 내부에 설치되는 히팅부(300)와, 상기 히팅부(300)와 공급관(410)으로 연결되는 열교환매체 공급부(400)와, 상기 센서부(200)로부터 수집된 데이터를 취합하며, 상기 히팅부(300) 및 열교환매체 공급부(400)를 제어하는 제어부(500) 및 상기 제어부(500)에 취합된 데이터를 표시하는 모니터부(600)를 포함한다.

상기 송배전관로(100)에는 송전을 위한 케이블은 설치하지 않으며, 지중에 매설되어 실제로 송전에 이용되는 케이블에서 발생하는 발열 현상을 모사하기 위하여 본 발명에서는 케이블을 대신한 히팅부(300)가 설치된다.

상기 센서부(200)는 상기 송배전관로(100)의 내부에 설치되는 온도센서(210)와 상기 송배전관로(100)의 내주면에 접촉하도록 설치되는 변위센서(220)를 포함한다.

상기 온도센서(210)는 송배전관로(100)의 내부에 설치되어 지중에 매설된 송배전관로(100) 내부의 온도를 측정한다.

상기 변위센서(220)는 송배전관로(100)의 내주면에 접촉하도록 설치되어 지중에 매설된 송배전관로(100)의 변형을 측정하게 된다.

한편, 상기 센서부(200)는 송배전관로(100)의 외측 하부에 설치되는 토압센서(230)를 더 포함한다.

상기 토압센서(230)는 상기 송배전관로(100)를 지하에 매설하고 포설한 다음, 다짐 공정을 마친 후에 상기 송배전관로(100)의 내부 온도가 상승함에 따라서 상기 송배전관로(100)에 미치는 토압을 측정하게 된다.

상기 온도센서(210)와 변위센서(220) 및 토압센서(230)는 지상에 설치되는 제어부(500)에 연결되어 지중에서 측정된 각 센서의 값을 상기 제어부(500)로 송신하게 되며, 상기 제어부(500)에는 상기 센서부(200)에서 송신된 측정값을 확인할 수 있는 모니터부(600)가 구비된다.

상기 모니터부(600)를 통하여 작업자가 모니터링을 하게 되고, 상기 제어부(500)를 조작하여 지중에 매설된 송배전관로(100) 내부의 온도를 제어 할 수 있으며, 상기 온도 제어에 따른 센서부(200)의 측정값을 확인할 수 있게 된다.

도 4를 참조하여 상기 지중 송배전관로(100)의 안정성 평가장치를 이용하여 안정성을 평가하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 송배전관로(100)의 내부에 센서부(200)와 히팅부(300)를 설치한다(S100).

이를 위하여, 상기 송배전관로(100)의 내부에는 지지대를 설치하고, 상기 지지대의 상부에는 상기 송배전관로(100)의 내주면에 접촉하도록 변위센서(220)를 설치한다.

그리고 상기 지지부의 중앙 부분에는 상기 온도센서(210)를 설치한다.

한편, 상기 토압센서(230)는 송배전관로(100)의 외측에 설치하되, 송배전관로(100) 매립시 상기 토압센서(230)가 송배전관로(100)의 하부에 위치하도록 하여 매립한다.

상기 토압센서(230)는 별도의 클램핑부재에 의해 상기 송배전관로(100)의 외부면에 고정설치된다.

이 후, 상기 센서부(200)와 간섭되지 않도록 하여 송배전관로(100)의 내부에 히팅부(300)를 설치하게 된다.

상기 히팅부(300)는 내부에 열교환매체가 유통되는 유로가 형성된 파이프로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 'U'자 형상으로 가공한 파이프를 이용하여 파이프의 일측으로는 열교환매체가 공급되도록 하고, 타측으로는 열교환매체가 유출되도록 한다.

본 발명에서는 상기 히팅부(300)와 센서부(200)와의 간섭을 방지하기 위해 상시 센서부(200)가 U자 형상의 히팅부(300) 중앙 부분에 위치하도록 설치하였다. 그리고 상기 히팅부(300)는 별도의 고정부재를 이용하여 송배전관로(100)의 중앙 부분에 위치하도록 하거나, 또는 송배전관로(100)의 내부에서 하부에 위치하도록 함으로써 실제로 송전 케이블이 설치되는 위치와 동일한 곳에서 발열될 수 있도록 한다.

상기 송배전관로(100)에 센서부(200)와 히팅부(300)의 설치가 완료되면, 상기 센서부(200)와 히팅부(300)를 제어부(500)와 전기적 신호를 송수신할 수 있도록 연결하고, 상기 히팅부(300)는 제어부(500)와 별도로 지상, 또는 지상에 설치될 수 있는 열교환매체 공급부(400)에 추가로 연결한다(S200).

본 발명에서 상기 열교환매체는 물을 이용하였으며, 상기 열교환매체 공급부(400) 내부에는 물을 가열할 수 있는 온수조(미도시)가 설치되고, 가열된 온수는 송배전관로(100)의 내부에 설치되는 히팅부(300)의 일측으로 유입되어 송배전관로(100) 내부를 가열하고 난 후에 히팅부(300)의 타측을 통하여 다시 열교환매체 공급부(400)로 공급되어 일정 재가열 된다.

상기 열교환매체 공급부(400)는 상기 열교환매체가 48 내지 52℃의 온도를 유지할 수 있도록 하며, 본 발명에서는 50℃의 온수가 공급될 수 있도록 하였고, 상기 열교환매체 공급부(400)의 온도는 상기 제어부(500)를 통하여 작업자가 직접 제어할 수도 있다.

이후에는, 상기 송배전관로(100)를 지중에 매설하며, 포설 및 다짐 작업을 실시하여 실제로 송정 케이블이 내장된 송배전관로(100)를 설치할 때와 동일한 조건을 모사한다(S300).

그리고 작업자는 상기 모니터부(600)를 확인하면서 제어부(500)를 이용하여 상기 열교환매체 공급부(400)의 온도를 제어한 후 상기 히팅부(300)로 열교환매체를 공급시킴으로써 지중에 매설된 상기 송배전관로(100)의 내부의 온도와 송배전관로(100)의 변위 및 송배전관로(100)에 가해지는 토압을 측정함으로써 송배전관로(100)의 역학적인 안정성을 시험할 수 있는 것이다(S400).

이와 같이, 상기 송배전관로(100)를 실제로 지하에 매설하기에 앞서 안정성을 평가함으로써, 앞으로 송배전관로(100)의 시공이 요구되는 환경과 동일한 조건을 모사하여 사전에 안정성을 평가하여 시공하고자 하는 송배전관로(100)에 요구되는 능력치를 만족하는 최적의 송배전관로(100)를 선택할 수 있는 효과가 있다.

그리고 이미 지중에 매설된 송배전관로(100)의 경우에는 케이블에 송전 용량의 증대가 요구될 때, 본 발명에 따른 평가장치를 이용하여 온도 상승에 따른 송배전관로(100)의 상태를 실험할 수 있어 열폭주를 방지하고 허용 가능한 송전 용량 증대치를 가늠할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 지중 송배전관로(100)의 안정성 평가방치 및 방법을 이용함으로써, 새로 개발되는 케이블과 송배전관로(100) 및 되메움재의 역학적 안정성을 평가할 수 있는 효과가 있는 것이다.

본 발명의 권리는 상기한 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100 : 송배전관로 200 : 센서부
210 : 온도센서 220 : 변위센서
230 : 토압센서 300 : 히팅부
400 : 열교환매체 공급부 410 : 공급관
500 : 제어부 600 : 모니터부

Claims

지중에 매설되는 송배전관로;
상기 송배전관로에 설치되는 센서부;
상기 송배전관로의 내부에 설치되는 히팅부;
상기 히팅부와 공급관으로 연결되는 열교환매체 공급부;
상기 센서부로부터 수집된 데이터를 취합하며, 상기 히팅부 및 열교환매체 공급부를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부에 취합된 데이터를 표시하는 모니터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는,
상기 송배전관로의 내부에 설치되는 온도센서; 및
상기 송배전관로의 내주면에 접촉하도록 설치되는 변위센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는,
상기 송배전관로의 외측 하부에 설치되는 토압센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치.
청구항 1에 있어서,
상기 열교환매체 공급부로부터 상기 히팅부로 공급되는 열교환매체가 일정 온도로 가열되고, 상기 송배전관로의 내부의 온도가 상승하여 더 이상 상승하지 않는 시점에서 안정성을 평가하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치.
청구항 4에 있어서,
상기 열교환매체의 온도는 48 내지 52℃인 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가장치.
송배전관로에 센서부와 히팅부를 설치하는 준비단계;
상기 센서부와 히팅부를 지상의 제어부에 연결하고, 상기 히팅부는 열교환매체 공급부와 추가로 연결하는 연결단계;
상기 송배전관로를 지중에 매설하고 포설 및 다짐을 실시하는 매설단계; 및
상기 열교환매체 공급부에서 히팅부로 열교환매체를 공급하여 지중에 매설된 상기 송배전관로의 안정성을 시험하는 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가방법.
청구항 6에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 센서부는 상기 송배전관로의 내부에 설치되는 변위센서와 온도선세 및 송배전관로의 외부에서 하부에 설치되는 토압센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가방법.
청구항 6에 있어서,
상기 평가단계에서,
상기 열교환매체는 48 내지 52℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 지중 송배전관로의 안정성 평가방법.