KR20220166638A - 가공 배전선로용 절연 전선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가공 배전선로용 절연 전선에 관한 것으로, 경강선의 외측에 사다리꼴 단면을 가지는 다수의 알루미늄선이 감겨지고, 알루미늄선의 외측에 절연층과 피복층이 형성된다.
전선의 전류허용용량이 증대되어 부하 증가에 따른 용량 증설 공사의 횟수 및 양이 감소됨으로써 비용이 절감된다. 또한 전선의 절연성 및 내후성이 증가되어 전선 보호 및 감전사고 방지 효과가 크다.

Description

가공 배전선로용 절연 전선{Insulated cable for overhead distribution line}
본 발명은 가공 배전선로용 절연 전선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류허용용량이 증대되고, 대물 접촉에 대한 안전성이 향상될 수 있도록 된 가공 배전선로용 절연 전선에 관한 것이다.
가공 배전선로의 기본적인 형태는 ACSR(Aluminum conductor steel reinforced) 즉, 강심알루미늄연선이다. 이는 도 1과 같이, 전선의 중심에 인장력 강화를 위한 경강선(1)을 두고 그 둘레에 다수의 알루미늄선(2)을 감은 것이다. 이러한 구조의 강심알루미늄연선의 외부에 도체의 부식 방지 및 감전 방지를 위해 절연층(3)을 피복하기도 한다.
한편, 배전선로의 용량이 부족하면 일반 선로 회선(ACSR 160㎟)을 대용량 선로 회선(ACSR 240㎟)으로 교체하는 공사가 필요하며, 이 때 전선의 외경 및 중량 증가에 따라 전주 경간을 보정하는 등의 추가 공사가 수반된다. 또한 이러한 보강 공사에 시간이 장시간 소요됨으로써 다수의 민원이 발생한다.
또한 배전선로 설치 거리가 긴 경우에는 가공선로 경과지가 부족하여 지중선로로 대체하는 경우가 많으며, 이에 배전선로 신설 비용이 크게 증가된다.
또한 ‘재생에너지 접속보장제도’ 시행 이후, 계통 접속 신청이 급증하여 현재 접속 대기량이 대폭 누적되고 있으며, 이에 배전선로 신설 요구량이 지속적으로 증가하고 있어 상기와 같은 문제점들이 심화되고 있다.
또한 배전선로에 대물 즉, 수목이나 건설장비 등이 접촉함으로써 전선 자체 및 연계 설비 고장이나 감전사고의 위험이 크다.
따라서 전류 공급용량 증대를 위한 잦은 보강 공사가 필요 없고, 선로 설치 비용이 크게 감소되며, 대물 접촉에 대한 안전성도 향상될 수 있도록 된 가공 배전선로용 절연 전선이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1074847(2011.10.12. 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로, 전선의 외경이나 중량에 비해 전류허용용량이 크고, 또한 대물 접촉에 대한 안전성이 향상된 가공 배전선로용 절연 전선을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중심에 배치된 경강선과, 상기 경강선의 외주부를 감싸는 다수의 알루미늄선과, 상기 알루미늄선들의 외주부를 감싸는 절연층을 포함하고, 상기 알루미늄선은 사다리꼴 평각선인 것을 특징으로 한다.
상기 알루미늄선의 내측면과 외측면은 호 형상으로 형성된다.
상기 알루미늄선은 내측면의 길이 보다 외측면의 길이가 길게 형성된다.
상기 알루미늄선들은 상기 경강선을 중심으로 원형으로 배열된 복수의 도체층을 형성한다.
상기 복수의 도체층 사이에서 알루미늄선들의 측면 경계선이 원주 방향으로 서로 어긋나게 배치된다.
상기 절연층은 폴리프로필렌 재질로 형성될 수 있다.
상기 절연층의 외주부에 내후성 가교폴리에틸렌 재질의 피복층이 더 형성된다.
상기 복수의 도체층 중 최외측 도체층을 구성하는 알루미늄선들의 외측면에 방열홈이 형성된다.
상기 방열홈은 알루미늄선의 외측면의 양단부를 제외한 면적 전체에 형성된 하나의 오목한 홈으로 형성될 수 있다.
상기 방열홈은 요철 형상으로 형성되고, 요철 형상의 상단부들이 절연층에 접촉되어 절연층을 지지할 수 있다.
상기 방열홈은 알루미늄선의 양 측면에 반원형으로 형성되고, 서로 밀착된 알루미늄선들의 반원형 홈이 맞닿아 하나의 원형 홀을 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 주 도체로 단면 형상이 대략 사다리꼴인 알루미늄선을 사용함으로써 전선의 외경과 중량은 종래의 절연 전선과 유사하고, 점적율과 도전율이 향상되어 저항이 감소됨으로써 전류허용용량이 증대된 가공 배전선로용 절연 전선이 제공된다.
따라서 도심지 및 부하 밀집 지역에 배전선로로 설치한 경우 오랜 기간 동안 안정적으로 전력을 공급할 수 있고, 이에 잦은 용량 증설 공사가 필요 없으므로 비용을 크게 절감할 수 있다.
또한 재생에너지 연계용량 확보를 위한 회선 신설이 필요 없으므로 비용을 절감할 수 있으며, 적체된 접속 대기량의 증가를 막을 수 있다.
또한 전선의 저항이 감소되어 전력 손실량이 감소됨으로써 손실 비용이 크게 절감된다.
또한 이중의 절연 및 피복 구조가 적용됨으로써 도체의 보호 성능이 향상될 뿐만 아니라 감전에 대한 안전성이 더욱 향상된다.
도 1은 종래 기술에 따른 가공 배전선로용 절연 전선의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가공 배전선로용 절연 전선의 단면도.
도 3은 본 발명의 주요 구성인 알루미늄선의 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 가공 배전선로용 절연 전선의 단면도.
도 5 내지 도 7은 알루미늄선에 방열홈이 형성된 실시예들을 도시한 것으로, 도 5는 단순 오목홈, 도 6은 요철형 홈, 도 7은 반원형 홈이 형성된 경우를 도시한 것임.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가공 배전선로용 절연 전선은, 중심에 배치된 경강선(10)과, 그 경강선(10)의 외주부를 감싸는 다수의 알루미늄선(20)과, 알루미늄선(20)들의 외주부를 감싸는 절연층(30)을 포함하고, 상기 알루미늄선(20)은 사다리꼴 평각선인 것을 특징으로 한다.
상기 경강선(10)은 초고강도 스틸 선재로서 1개의 중심선 주위에 6개의 소선이 감겨진 구조로 이루어진다. 각각의 강선은 부식 방지를 위해 아연이나 알루미늄으로 개별 도금될 수 있다. 이러한 경강선(10)은 전선의 인장력을 보강할 뿐만 아니라 전선 제조시 주변에 다수의 알루미늄선(20)을 연선할 수 있도록 하는 중심체 역할을 한다.
상기 알루미늄선(20)들은 전선의 단면에서 가장 넓은 면적비를 갖는 부분으로서 전류의 주 통로가 된다.
알루미늄선(20)들은 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 사다리꼴(Trapezoid) 형상의 단면을 갖는다. 보다 상세하게는 상기 알루미늄선(20)들의 단면은 서로 소정 각도로 벌어진 양쪽 측면(21,22)과, 이들 양쪽 측면(21,22)의 내측 단부를 연결하는 내측면(23)과, 양쪽 측면(21,22)의 외측 단부를 연결하는 외측면(24)을 포함한다.
상기 양쪽 측면(21,22)은 평면이고, 내측면(23)과 외측면(24)은 호 형상의 면이다. 내측면(23)과 외측면(24)의 호의 길이는 ‘내측면(23)의 호의 길이 < 외측면(24)의 호의 길이’인 관계에 있다.
상기와 같은 알루미늄선(20)은 경강선(10)의 외주면을 따라 원형으로 연속 배열된다. 알루미늄선(20)들이 빈틈없이 배열되기 때문에 경강선(10)의 외측에 알루미늄으로 이루어진 하나의 도체층이 형성된다.
상기와 같은 방식으로 먼저 형성된 도체층의 외주에 또 다른 도체층이 형성될 수 있다. 이때 외측의 도체층은 원주의 길이가 증가한 만큼 내측 도체층 보다 많은 수의 알루미늄선(20)이 사용된다.
도면에는 알루미늄 도체층이 2개층 형성된 구조만을 도시하였으나, 이러한 도체층의 수는 전선 용량 설정에 따라 증감될 수 있음은 물론이다.
상기 알루미늄선(20)들은 연선 공정에서 강한 압력으로 경강선(10)의 외주에 꼬아지기 때문에 알루미늄선(20)들의 양 측면(21,22)은 서로 빈틈없이 밀착된다. 또한 같은 이유에 의해 내측 도체층과 외측 도체층의 알루미늄선(20)들 사이에도 상호 대응되는 내측면(23)과 외측면(24)이 빈틈없이 밀착된다.
또한 반경 방향의 구조적 강성 증대를 위하여 내측 도체층의 알루미늄선(20) 사이의 경계선(인접한 알루미늄선들의 측면(21,22)들이 맞닿아 형성된 경계선)과 외측 도체층 알루미늄선(20) 사이의 경계선은 동일 선상에 위치되지 않는다. 즉, 내측 도체층과 외측 도체층 사이에서 알루미늄선(20) 사이의 경계선이 원주 방향으로 서로 어긋나도록 알루미늄선(20)이 배열된다.
상기와 같이 전선의 주 도체부를 구성하는 알루미늄선(20)이 사다리꼴 형상의 단면적을 갖고, 또한 서로 밀착되도록 원형으로 연속 배열됨으로써 알루미늄선(20) 사이에 공극 발생이 최소화된다.
따라서 전선의 점적율과 도전율이 향상되어 저항이 크게 감소됨으로써 전선의 전류허용용량이 증대된다(참고로 점적율은 전선 내부의 도체 면적 비율로서 공극이 작을수록 큰 값을 가짐).
상기 종래 기술에 따른 전선과 본 발명에 따른 전선을 유사한 수준의 직경과 중량을 갖도록 제조했을 때, 종래의 전선은 점적율과 도전율이 각각 89.78%, 61% 였으나, 본 발명에 따른 전선의 점적율과 도전율은 각각 93.1% ~ 95.4%, 63%로서 두 항목 모두 개선되었음을 확인할 수 있다.
상기 절연층(30)은 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어진다. 이 절연층(30)은 내부 도체를 전선 외부에 대해 차단함으로써 전기적으로 절연을 이룸과 동시에 외부의 물리적 자극으로부터 전선을 보호하는 역할도 수행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가공 배전선로용 절연 전선은 상기 절연층(30)의 외주에 피복층(40)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 피복층(40)은 내후성 가교폴리에틸렌(XLPE) 재질로 이루어진 것으로, 태양광, 오존, 온도, 수분 등의 기상 영향에 의한 저항성이 우수하다. 따라서 내측의 상기 절연층(30)의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 자체적으로도 절연 기능 및 전선 보호 기능을 수행한다.
상기와 같이 본 발명은 이중의 절연 및 피복 구조가 적용됨으로써 내부 도체의 부식을 확실하게 방지할 수 있다.
또한 수목이나 건설 장비 등이 접촉했을 때 전선을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 절연성이 크게 향상되었으므로 감전 사고를 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 도체층이 내측면(23)과 외측면(24)이 호형 면으로 이루어진 사다리꼴 단면 형상의 알루미늄선이 원주 방향으로 연속 배열되어 이루어지기 때문에, 도체층에 공극이 거의 존재하지 않게 되어 도체층의 방열 성능이 문제될 수 있다. 즉, 주 도체층 내부에서 발생하는 열이 지속적으로 누적되어 고열이 발생하고, 그 고열로 인해 도체층을 감싸고 있는 절연층(30)이나 피복층(40)이 변형되거나 손상될 수 있다. 이러한 절연층(30)과 피복층(40)의 손상이 심한 경우에는 절연 및 내후 성능에 심각한 저하가 유발된다.
따라서 본 발명은 도 5 내지 도 7과 같이, 도체층중 외측 도체층을 이루는 알루미늄선(20)에 방열홈(25,26,27)이 형성될 수 있다.
도 5는 알루미늄선(20)의 외측면(24)에 내측으로 오목한 형상의 오목홈(25)이 형성된 것이다. 알루미늄선(20)들끼리 맞닿는 외측면(24)의 단부 부분을 제외한 면적이 전체적으로 오목하게 형성되기 때문에 넓은 방열면적을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 알루미늄선(20)의 외측면(24)에 원주 방향을 따라 전체적으로 요철 모양의 홈 즉, 요철형 홈(26)이 형성된 것이다. 이는 도 5에 도시된 실시예의 단점을 해소할 수 있는 것으로, 도 5와 같이 알루미늄선(20)의 외측면(24)에 넓은 면적의 오목홈(25)이 형성되면 절연층(30)의 지지면적이 감소하여 절연층(30)이 매끈한 원형으로 피복되지 않고 오목홈(25)에 대응되는 부분에 굴곡이 발생한다. 이는 절연층(30) 외측의 피복층(40)에까지 영향을 미쳐 전선의 표면 형상에 굴곡을 발생시킴으로써 전선의 외관 품질을 저하시키는 문제점을 야기한다.
그러나 도 6과 같이 알루미늄선(20)의 외측면(24)에 요철형 홈(26)이 형성되면, 요철 형상의 상단부들이 절연층(30)에 접촉되어 절연층(30)을 지지함으로써 절연층(30)이 안정적으로 지지되어 절연층(30)과 피복층(40)의 굴곡 발생이 방지된다. 따라서 전선의 외관이 매끈한 원주형 곡면으로 형성됨으로써 전선의 외관 품질 저하가 방지된다.
도 7은 알루미늄선(20)의 양 측면(21,22)에 반원형 홈(27)이 형성된 것이다. 알루미늄선(20)이 밀착된 상태로 연속 배열되므로 서로 이웃한 알루미늄선(20)의 대응하는 측면(21,22)이 밀착됨으로써 양측의 반원형 홈(27)이 맞대어져 하나의 원형 홀을 형성하게 된다.
상기 반원형 홈(27)에 의해 도체층의 표면이 아닌 내부에도 방열홈이 형성될 수 있게 된다.
상기 반원형 홈(27)은 도 5 또는 도 6에 도시된 각 실시예에 부가 적용됨으로써 해당 실시예의 방열성능을 한층 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 도체층을 이루는 알루미늄선들 중 외측 도체층을 이루는 알루미늄선들의 외측면(24) 및 양 측면(21,22)에 다양한 형상의 방열홈이 형성됨으로써 도체층의 과열이 방지된다.
따라서 고온으로 인한 절연층(30)과 피복층(40)의 변형 및 손상이 방지되어, 전선의 절연 성능 및 물리적 강성이 정상적으로 유지될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 전선은, 도체부의 공극 감소로 점적율과 도전율이 향상되어 저항이 감소됨으로써 전류허용용량이 기존 398A에서 509A로 약 28% 개선되었다.
따라서 본 발명에 따른 절연 전선으로 배전선로를 구성할 경우, 시간이 지남에 따라 부하가 증가하고 접속 신청이 증가하여도 용량 증설 공사를 자주 실시할 필요가 없게 됨으로써 선로의 용량 증설에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.
또한 같은 이유에 의하여 전력 손실량이 감소되어 전력 손실에 따른 비용 손실이 방지되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 절연 전선은 종래 기술에 따른 전선과 직경이 동일할 때 그 중량이 거의 동일하여 교체시 경간 보정이 필요 없고, 풍압하중이 동일하게 유지되므로 전주 보강이 필요 없는 장점이 있다.
또한 2중 절연 및 피복 구조에 의하여 절연 전선의 대물 접촉 저항성이 향상됨으로써 가로수 전지 횟수를 축소할 수 있으며, 이 또한 비용 절감의 이유가 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 경강선 20 : 알루미늄선
21,22 : 측면 23 : 내측면
24 : 외측면 25,26,27 : 방열홈
30 : 절연층 40 : 피복층

Claims (11)

  1. 중심에 배치된 경강선과;
    상기 경강선의 외주부를 감싸는 다수의 알루미늄선들과;
    상기 알루미늄선들의 외주부를 감싸는 절연층을 포함하고,
    상기 알루미늄선은 사다리꼴 평각선인 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄선의 내측면과 외측면은 호 형상인 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 알루미늄선은 내측면의 길이 보다 외측면의 길이가 긴 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 알루미늄선들은 상기 경강선을 중심으로 원형으로 배열된 복수의 도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 도체층 사이에서 알루미늄선들의 측면 경계선이 원주 방향으로 서로 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 폴리프로필렌 재질인 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층의 외주부에 내후성 가교폴리에틸렌 재질의 피복층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 도체층 중 최외측 도체층을 구성하는 알루미늄선들의 외측면에 방열홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 방열홈은 알루미늄선의 외측면의 양단부를 제외한 면적 전체에 형성된 하나의 오목한 홈인 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 방열홈은 요철 형상으로 형성되고, 요철 형상의 상단부들이 절연층에 접촉되어 절연층을 지지하는 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
  11. 청구항 9 또는 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열홈은 알루미늄선의 양 측면에 반원형으로 형성되고, 서로 밀착된 알루미늄선들의 반원형 홈이 맞닿아 하나의 원형 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공 배전선로용 절연 전선.
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