KR20240141154A - 안전사고를 예방할 수 있는 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구에 관한 것으로, 바디의 내부에 엘보접속재의 아크봉과 접속되는 접속단자가 구비되고, 접속단자에 케이블이 연결되며, 케이블에 접지선 연결수단 또는 대지 접지수단이 구비된다.
고압 케이블의 엘보접속재에 바디를 삽입 결합하는 것으로 간단히 지중 배전 선로의 접지를 실시할 수 있으며, 접지가 확실하게 이루어져 부품 소손 및 감전사고를 예방할 수 있다.

Description

안전사고를 예방할 수 있는 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구{Grounding apparatus for high voltage cable of underground distribution transformer to prevent safety accidents}

본 발명은 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중 배전 변압기의 고압측 케이블에 접속하여 배전 선로를 접지시킬 수 있도록 된 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구에 관한 것이다.

통상 우리나라의 경우 수력, 화력, 원자력 등의 발전소에서 생산된 전류는 약 1 ~ 5만 볼트 정도의 전압을 가진다. 이러한 발전 전류는 고압변전소에서 15만 4천 볼트 또는 34만 5천 볼트로 승압된 후 저압변전소로 보내지고, 저압변전소에서는 이를 2만 2천 ~ 6만 6천 볼트로 감압하여 수용가 인근의 변압기로 송전한다. 최종적으로 전류는 수용가 인근의 변압기에서 220볼트로 감압되어 수용가에 공급된다.

발전소에서 수용가로 전류를 공급하기 위한 송전 및 배전 선로는 전선이 철탑, 전주 등을 통해 연결된 가공선로 구간과, 전선을 땅속에 묻어 연결하는 지중선로 구간이 존재하게 되는데, 최근 도시 지역에서는 미관 및 안전을 위하여 지중선로 방식의 시공이 많이 이루어지고 있다.

상기와 같은 지중선로 방식에서 변압기는 전주 상부에 설치되지 않고 보통 도로가의 인도에 박스 형태로 설치된다. 이러한 변압기를 통상 지상변압기로 지칭하기도 한다.

이와 같은 지중 배전 변압기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전면에 도어(12)를 구비한 직육면체 박스 형상의 외함(11) 내부에 ‘변압기 본체(미도시)’(이하, ‘변압기’로 지칭함)가 설치되는 구조로 이루어진다.

상기 외함(11)의 내부에는 변압기가 내장된 공간과 그 전방 공간을 구획하는 분리벽이 존재하며, 분리벽은 고압측 벽(13)과 저압측 벽(14)으로 구분된다.

고압측 벽(13)에는 변압기의 고압 전류 입력단자에 전기적으로 연결된 부싱인서트(미도시)가 설치되어 있고, 그 부싱인서트에 전류 공급측 지중 선로에 연결된 고압 케이블(16)이 엘보접속재(15)를 매개로 연결되어 있다.

또한 고압측 벽(13)에는 부싱인서트에서 분리된 엘보접속재(15)를 거치해 둘 수 있도록 파킹스탠드(17)가 설치되어 있다.

저압측 벽(14)에는 저압측 단자(18)가 돌출 설치되고, 그 저압측 단자(18)에 수용가측 지중 선로에 연결된 저압 케이블(19)이 연결되어 있다.

따라서 전류는 고압 케이블(16)을 통해 변압기로 입력되고, 감압된 2차 전류는 저압 케이블(19)과 그에 연결된 수용가측 지중 선로를 따라 흘러 각각의 수용가로 공급된다.

한편, 변압기의 수리나 교체를 위해서는 먼저 변압기가 설치된 지중 선로를 휴전시키고, 이후 휴전된 지중 선로를 접지하여 만일의 감전 사고에 대비하게 된다.

휴전된 지중 선로의 접지는 상기 고압 케이블(16)을 이용하여 실시할 수 있는데, 현재 고압 케이블(16)용 전용 접지기구가 마련되어 있지 않은 문제점이 있다.

따라서 현장에서는 엘보접속재(15)를 부싱인서트에서 분리하고, L렌치를 이용하여 엘보접속재(15) 내의 아크봉을 분리한 후, 아크 소호 부분이 제거된 다른 아크봉을 엘보접속재(15)에 다시 설치하고, 그 아크봉과 접지선을 동바인드 또는 나동선으로 연결하는 비규정 접지방법을 이용하고 있다.

상기와 같이 비규정 접지방법을 사용하고 있기 때문에, 접지 상태가 불량한 경우가 많으며, 이에 변압기나 엘보접속재(15) 등이 소손되는 설비 피해가 발생하고 있으며, 감전사고의 위험이 상존하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0207006호(1999.04.10. 등록)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고압 케이블의 엘보접속재에 결합하여 지중 배전 선로를 접지할 수 있도록 된 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구는, 고압 케이블의 엘보접속재에 삽입 결합되는 절연 재질의 바디와, 상기 바디의 내부에 설치되어 엘보접속재에 바디가 삽입되었을 때 엘보접속재의 아크봉과 전기적으로 연결되는 접속단자와, 상기 접속단자에 연결된 케이블과, 상기 케이블의 타단에 구비되어 지중에 기 설치된 접지선에 케이블을 연결해주는 클램프를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구는 고압 케이블의 엘보접속재에 삽입 결합되는 절연재질의 바디와, 상기 바디의 내부에 설치되어 엘보접속재에 바디가 삽입되었을 때 상기 엘보접속재의 아크봉과 전기적으로 연결되는 접속단자와, 상기 접속단자에 연결된 케이블과, 상기 케이블의 타단에 연결된 전도성 재질의 접속부재와, 상기 접속부재에 형성된 관통홀을 통해 대지에 박혀 접지를 이루는 전도성 재질의 접지봉을 포함하여 구성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 지중 배전 변압기의 고압 케이블 전용의 접지기구가 마련됨으로써 이를 규정 접지기구로 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 접지기구는 고압 케이블의 엘보접속재에 단순 삽입 방식으로 결합됨으로써 접지 작업이 매우 용이하고 신속하게 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 접지기구를 이용하면 지중 선로의 접지가 확실하게 이루어짐으로써 접지 불량에 의한 안전사고(감전사고)를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 변압기와 엘보접속재의 소손이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 지중 배전 변압기의 외형 사시도.
도 2는 지중 배전 변압기의 고압 케이블에 연결된 엘보접속재의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구의 다른 실시예를 도시한 도면.

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. 변압기 관련해서는 도 1을 참조하면서 그에 표시된 도면부호를 그대로 사용하여 설명한다.

도 2는 지중 배전 변압기의 고압 케이블에 연결된 엘보접속재(15)의 단면도로서, 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구(100)(도 3 참조)가 결합되는 대상인 고압 케이블(16)측 엘보접속재(15)의 구조를 먼저 설명하기로 한다.

상기 고압 케이블(16)의 엘보접속재(15)는 엘보바디(15a)의 일단에 고압 케이블(16)이 연결되고 타단에 상기 고압 케이블(16)에 전기적으로 연결된 아크봉(15c)이 돌출된 구조로 이루어져 있다. 아크봉(15c)은 고압 케이블(16)이 변압기에 연결될 때 부싱인서트에 삽입되어 전기적으로 연결되는 부분이다.

상기 엘보바디(15a)는 L형상의 절연체로서 일측 단부로 고압 케이블(16)이 삽입된다. 코압 케이블(16)은 연결단자(15b)에 연결되며, 연결단자(15b)의 단부에 아크봉(15c)의 일측 단부에 형성된 원형고리부(15cc)가 결합된다.

아크봉(15c)의 타단부는 엘보바디(15a)의 수평부 외측으로 돌출되어 있으며, 이 부분에 아크소호부(15ca)가 형성되어 있다.

엘보바디(15a) 수평부의 내주면은 엘보바디(15a) 중간의 절곡부에서 수평부의 단부로 갈수록 그 내경이 점차 증가하는 원추면(15aa)으로 형성되어 있다. 즉, 엘보바디(15a)의 수평부 내부는 원추형 공간으로 형성되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구(100)를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 접지기구(100)는 바디(110), 접속단자(120), 케이블(130), 클램프(140)를 포함한다.

상기 바디(110)는 원통 형상의 절연체로서 전방 단부에 원추부(111)가 형성된다.

원추부(111)는 바디(110)의 원통 부분에서 전방 단부로 갈수록 직경이 점차 감소하는 기울기를 가지며, 그 기울기는 상기 엘보접속재(15) 수평부의 내부 원추면(15aa)의 기울기와 동일하다. 따라서 바디(110)를 엘보접속재(15)에 삽입하였을 때 바디(110)의 원추부(111)가 엘보접속재(15)의 원추면(15aa) 내측부에 안착될 수 있게 되어 바디(110)와 엘보접속재(15)의 결합이 안정적으로 이루어지도록 되어 있다.

상기 접속단자(120)는 대략 원통형으로 형성되어 바디(110)의 내부 중앙에 설치되고, 중심축 방향을 따라 결합홀(121)이 형성된다. 결합홀(121)은 바디(110)의 전방 단부쪽으로 개구되어 있다.

상기 결합홀(121)의 내경은 엘보접속재(15)의 아크봉(15c) 외경과 동일한 크기로 형성되어, 아크봉(15c)이 결합홀(121)에 삽입되었을 때 유동이 발생하지 않고 상호간에 양호한 면접촉을 이룰 수 있도록 되어 있다.

접속단자(120)의 후단에는 바디(110)의 후단 하부를 통해 삽입된 케이블(130)의 일단이 연결된다.

상기 케이블(130)의 타단에는 전도성 재질의 클램프(140)가 구비된다. 클램프(140)는 접지선(200)을 감쌀 수 있는 고리 형상으로 형성되며, 조임나사(141)를 구비하여 접지선(200)에 고정할 수 있도록 되어 있다.

상기 접지선(200)은 변압기 설치시 변압기 하측 대지에 접지 상태로 설치된 것이며 본 발명에 따른 접지기구(100)를 이용하여 배전선로 접지 작업을 실시할 때 사용할 수 있도록 그 일부가 변압기 외함(11)의 내측에 노출된 상태로 설치된다.

상기 접속단자(120)의 내경부에는 결합홀(121)의 내측으로 돌출된 반원 형상의 고정부(122)가 형성될 수 있다. 고정부(122)는 결합홀(121)의 원주방향 전둘레에 형성된 일종의 걸림턱이다.

상기 고정부(122)에 대응하여 엘보접속재(15)의 아크봉(15c)에는 반경 방향 내측으로 오목한 결합홈(15cb)이 형성된다. 결합홈(15cb)의 단면 형상은 반드시 고정부(122)와 동일한 반원형일 필요는 없고 예시된 바와 같이 바닥으로 갈수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 형상으로 형성될 수도 있다. 결합홈(15cb) 역시 아크봉(15c)의 원주면 전둘레에 걸쳐 형성된다.

따라서 아크봉(15c)이 접속단자(120)의 결합홀(121)에 삽입되었을 때 고정부(122)가 걸림홈(15cb)에 삽입되어 걸려짐으로써 아크봉(15c)이 결합홀(121)에서 잘 빠지지 않게 된다. 이러한 구조는 접지기구(100)의 바디(110)와 엘보접속재(15)의 결합상태를 안정적으로 유지하는데 도움이 된다.

상기 바디(110)의 후단에는 거치부(150)가 구비된다. 거치부(150)는 대략 원형판 형상이며 그 테두리는 강도 보강 및 외함(11)의 고압측 벽(13)에 설치된 파킹스탠드(17) 내부의 삽입공간의 크기를 고려하여 플랜지 형태로 절곡 형성되어 있다. 따라서 거치부(150)를 외함(11)의 파킹스탠드(17)에 삽입하여 거치해둘 수 있다.

한편, 대지에 먼저 접지되어 있는 접지선(200)이 설치되어 있지 않은 경우에 대비하여 접지기구(100)는 도 4와 같은 구성으로 이루어질 수 있다.

도 4에 도시된 실시예의 접지기구(100)는 케이블(130)의 단부에 클램프(140) 대신 접속부재(160)와 접지봉(170)을 구비하는 것에 특징이 있다. 그 외 바디(110), 접속단자(120), 케이블(130), 거치부(150) 등의 구성은 도 3의 실시예와 모두 동일하다.

상기 접속부재(160)는 전도체로서 케이블(130)에 전기적으로 연결된다. 연결 구조는 케이블(130)의 심선을 접속부재(160)의 외주에 감아 고정할 수도 있고, 전도성 재질로 제작된 브라켓과 볼트 등의 별도의 결합수단을 이용하여 연결할 수도 있으며, 납땜과 용접 등의 방법을 이용할 수도 있는 등 다양하며, 케이블(130)과 접속부재(160)를 전기적, 물리적으로 견고하고 안정적으로 연결할 수 있으면 족하고 특정 구조로 한정되지 않는다.

접속부재(160)에는 상하 방향으로 관통홀(161)이 형성되고, 그 관통홀(161)을 통해 접지봉(170)이 삽입된다.

상기 접지봉(170)은 전도체이며, 길이가 긴 원형봉 형상의 바디 상단에 원형의 헤드부(171)가 형성되고, 바디 하단부(172)는 뾰족한 형상으로 형성된다. 따라서 접속부재(160)와 전기적으로 연결되며, 해머로 헤드부(171)를 타격하여 땅속으로 박아 넣을 수 있도록 되어 있다.

따라서 기설치된 접지선(200)이 없는 경우, 접지봉(170)을 접속부재(160)의 관통홀(161)을 통해 삽입하고, 그 상태에서 헤드부(171)를 타격하여 땅에 박으면 케이블(130), 접속부재(160), 접지봉(170)을 통해 접지기구(100)가 대지에 접지되고, 그 상태에서 바디(110)를 엘보접속재(15)에 삽입 결합함으로써 고압케이블(16)을 이용하여 지중 선로를 접지할 수 있다.

접지봉(170)을 최대한 땅에 박으면 헤드부(171)가 접속부재(160)를 밀착 가압하여 접속부재(160)도 지표에 밀착된다. 접속부재(160)와 접지봉(170)은 양자 사이의 접촉면 즉, 접속부재(160)의 상면과 접지봉(170)의 헤드부(171) 하면 사이, 접속부재(160)의 관통홀(161) 내주면과 접지봉(170)의 바디 외주면 사이를 통해 전기적으로 접속된다.

따라서 접지기구(100)의 케이블(130)은 접속부재(160)만을 통해서 접지되거나 접속부재(160)와 접지봉(170) 모두를 통해서 접지될 수 있다.

한편, 상기 접속부재(160)는 헤드부(171)가 누르는 힘만에 의해서도 대지 접촉 상태가 안정적으로 유지될 수 있으나, 도 4와 같이 접속부재(160)의 하면에 다수의 돌기(162)가 형성되어, 그 돌기(162)가 지표에 박힘으로써 대지 접촉 상태가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.

상기 돌기(162)가 지표에 박히면 접속부재(160)가 접지봉(170)을 중심으로 회동하는 것을 방지할 수 있게 되므로 케이블(130)의 유동이 방지되어 접지기구(100)의 설치 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다.

이제 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

지중 배전 선로 접지를 위하여 작업자는 접지기구(100)의 클램프(140)를 접지선(200)에 연결하여 접지기구(100)를 먼저 접지 상태로 만들고, 이후 엘보접속재(15)를 고압측 벽(13)의 부싱인서트에서 분리하고, 엘보접속재(15)에 접지기구(100)의 바디(110)를 삽입하여 이들을 상호 결합한다(이때 지중 배전 선로는 휴선 상태이다).

엘보접속재(15)에 상기 바디(110)가 삽입되면, 엘보접속재(15)의 아크봉(15c)이 바디(110) 접속단자(120)의 결합홀(121)에 삽입되어 아크봉(15c)과 접속단자(120)의 전기적 연결이 이루어짐으로써 지중 배전 선로가 고압케이블(16), 엘보접속재(15), 접지기구(100), 접지선(200)을 통해 접지된다.

따라서 지중 배전 선로에 의한 감전사고 우려 없이 변압기의 수리 및 교체 작업을 안전하게 수행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 접지 기구(100)가 제공됨으로써 지중 배전 선로에 연결되어 있는 고압케이블(16)을 이용하여 지중 배전 선로를 용이하게 접지할 수 있게 된다.

특히 상기 접지기구(100)는 클램프(140)를 접지선(200)에 연결하고, 바디(110)를 엘보접속재(15)에 삽입하는 것만으로 접지가 이루어지므로 접지 작업이 매우 간편하고 신속하게 이루어질 수 있다.

즉, 종래와 같이 고압케이블(16)을 접지선(200)에 연결하기 위하여 엘보접속재(15)의 아크봉(15c)을 분리하여 아크소호부(15ca)가 제거된 아크봉을 재설치하고, 이를 동바인드나 나동선으로 접지선(200)에 연결하는 비규정 작업을 실시할 필요가 없으므로 접지 작업이 매우 용이하고 신속하다.

또한, 동바인드나 나동선 대신에 아크봉(15c)이 접속단자(120)의 결합홀(121)에 삽입되어 결합되는 견고한 접속구조를 가지며, 이에 더하여 바디(110)와 엘보접속재(15)가 서로 동일한 기울기를 가지는 원추부(111)와 원추면(15aa)이 상호 밀착되는 상태로 결합되는 안정적인 결합구조를 가짐으로써 엘보접속재(15)와 접지기구(100)의 바디(110)가 상호 유동 없이 매우 견고하게 연결된다.

따라서 접지 상태가 매우 확실하게 유지되므로 접지 불량에 의한 변압기나 엘보접속재의 소손사고나 작업자 감전사고가 확실하게 방지될 수 있다.

따라서, 상기 접지기구(100)를 규정 접지기구로 정하여 사용할 수 있으며, 이에 작업자들이 보다 편안한 마음으로 신속하고 용이하게 접지 작업을 수행할 수 있게 된다.

한편, 변압기 외함(11) 내부에 기설치된 접지선(200)이 존재하지 않는 경우, 위에서 설명한 바와 같이, 케이블(130)의 단부에 클램프(140) 대신 접속부재(160)와 접지봉(170)이 구비된 접지기구(100)를 이용할 수 있음은 위에서 설명한 바와 동일하다. 접지기구(100)의 접지가 접지봉(170)을 땅에 박아 넣는 것으로 대신하는 것을 제외하면 그 외 작업 방법 및 효과는 클램프(140)를 이용하여 접지선(200)에 접지하는 경우와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

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 : 지중 배전 변압기 11 : 외함
12 : 도어 13 : 고압측 벽
14 : 저압측 벽 15 : 엘보접속재
15a : 엘보바디 15aa : 원추면
15b : 연결단자 15c : 아크봉
15ca : 아크소호부 15cb : 걸림홈
15cc : 원형고리부 16 : 고압케이블
17 : 파킹스탠드 18 : 저압측 단자
19 : 저압 케이블
100 : 접지기구 110 : 바디
111 : 원추부 120 : 접속단자
121 : 결합홀 122 : 고정부
130 : 케이블 140 : 클램프
141 : 조임나사 150 : 거치부
160 : 접속부재 161 : 관통홀
162 : 돌기 170 : 접지봉
171 : 헤드부 172 : 바디 하단부

Claims (1)

1. 고압 케이블의 엘보접속재에 삽입 결합되는 절연재질의 바디;
   상기 바디의 내부에 설치되어, 엘보접속재에 바디가 삽입되었을 때 상기 엘보접속재의 아크봉과 전기적으로 연결되는 접속단자;
   상기 접속단자에 연결된 케이블;
   상기 케이블의 타단에 연결된 전도성 재질의 접속부재;
   상기 접속부재에 형성된 관통홀을 통해 대지에 박혀 접지를 이루는 전도성 재질의 접지봉;
   상기 바디의 후단에 지중 배전 변압기의 외함 내부 분리벽에 설치된 파킹스탠드에 삽입 결합되어 상기 바디를 거치할 수 있도록 하는 거치부; 및
   상기 접속부재의 하면에 형성되어 지표면에 박히는 다수의 돌기;
   를 포함하고,
   상기 접속단자에 엘보접속재의 아크봉이 삽입 결합되는 결합홀이 축방향으로 형성되고,
   상기 결합홀에 엘보접속재의 아크봉에 형성된 걸림홈에 삽입되어 걸려지는 고정부가 반경 방향 내측으로 돌출 형성된, 안전사고를 예방할 수 있는 지중 배전 변압기의 고압 케이블용 접지기구.