154kV 단도체용 케이블헤드 수직배치형 강관철탑보성파워텍(주) (031)491-0311개발배경전력공급에 필요한 송전선 지지물은 최근까지 주로 철탑을 사용하여 왔으나, 철탑 설치를 위해서는 많은 부지면적이 필요하고, 설치 후 구조물에 대한 중압감으로 지속적인 민원이 발생하여 지중 송전선로 건설이 증가되고 있다.하지만 지중 송전선로 건설은 막대한 예산이 소요되므로 도심지 주택가 및 특수환경 조건 등의 경우에 지중화하고 있으며 도심지 외부의 가공 송전선로와의 연결은 케이블헤드 철탑을 사용하고 있다.이에 케이블헤드 철탑대신 이번에 개발한 케이블헤드 수직배치 강관철탑을 적용 설치하면 도심지 인근 및 특수지역의 환경조화 목적으로 환경친화형 강관철탑을 적용 설치하여 안전한 선로 보강(안전거리확보) 및 구조개선 등으로 운반 및 설치 공사비 절감과 민원 해소에 크게 기여할 것이 기대된다. 가공 송전선로 일부구간 지중화시 가공선로와 지중케이블 간 연결을 위해 케이블헤드 강관철탑을 사용했으나, 기존 케이블헤드 강관철탑은 강관철탑 하부에 케이블헤드를 설치하는 구조로서 부지를 별도로 확보하여야 하며, 선하지 변경에 의한 보상필요 및 민원 발생과 충전부와의 안전거리 부족으로 인한 승탑 점검이 불가(지상에서 확인)하며, 주택가 부근에 케이블헤드 강관철탑을 설치하기에 민원 발생의 요인이 되고 있다.이번에 개발된 케이블헤드 강관철탑은 강관철탑 암에 각각의 플레이트(PLATE)를 설치, 플레이트에 케이블헤드를 설치할 수 있는 구조로 개발하여 가공전선의 인하선 절연거리 확보 및 피뢰기를 애자련이 설치된 암 종단에 배치하고 케이블 강관철탑 외부에 트레이를 설치하여 선로의 안전거리 확보 및 선하지 축소에 따른 부지 확보의 어려움을 해결함과 동시에 민원 해소라는 이중효과를 달성할 것으로 전망된다.개발목적케이블헤드 지지물은 주로 철탑, 철구, 강관주로서 등변 산형강 또는 강관의 재료로 여러 개의 부재를 조합한 구조물을 사용하고 있다. 또한 도심지 인근 및 미관에 있어 환경친화형이 요구되는 특수지역에서는 강관주가 사용되고 있다.케이블헤드 지지물의 구조 및 형상에 따라 분류하면 대표적으로 <그림 1> 및 <그림 2>와 같다.
이러한 기존 구조의 철탑은 승탑하여 점검이 곤란하며 , 구조물이 수평방향으로 펼쳐져 있어 넓은 설치면적이 필요로 한다. 또한 넓은 설치면적으로 인해 구조물에서 오는 중압감으로 인해 주변에서의 민원발생 소지가 많다.그러나 수직배치강관 철탑의 경우 승탑하여 설비의 점검이 가능하고 외관과 안정성이 우수하며 상대적인 설치면적이 감소하여 민원 발생의 여지를 줄일 수 있다.신제품의 내용 및 특징케이블헤드 수직배치 강관철탑의 운영, 유지 보수 및 작업자의 안전 확보를 위하여 승·하탑 시 용이한 사다리를 설치했다는 점이 주요 특징이다. 또한 암에서 케이블헤드 작업할 때 공간 확보 및 암 부분 작업 편의를 위하여 케이블헤드를 암 상부에 설치 작업 공간을 확보했다는 점이 눈에 뛴다.아울러 강관철탑의 암에 케이블헤드를 설치하는 구조로서 케이블헤드와 피뢰기를 평면 배치 설치하여 절연거리를 확보하였다.
지중송전계통에서의 접지선은 최대 고장전류 크기와 고장지속시간 등을 고려하여 접지선 굵기 계산식(IEC 규격)에 의하여 산정되었으며, 특히, 철탑 및 강관주는 써지 방전에 의한 임펄스 임피던스 저감효과가 일반 접지봉에 비해 우수한 것으로 검증된(‘지중송전계통의 접지기술 정립에 관한 연구’, 전력연구원, 1998. 1) 침상접지봉을 적용하고 있어 피뢰기 접지선이 다소 길어진다 하여도 과도특성에 의한 영향은 없을 것으로 보인다. 이와 관련해서는 이번 개발형태와 유사한 케이블헤드를 건설하고 있는 외국(유럽, 일본)의 경우에서도 이에 대하여 특별히 발표된 바 없다.케이블헤드 설치는 각 암(Arm)에서 케이블과 접속 작업 시 공간 확보를 위해 암 위로 설치 작업공간을 확보 및 작업시의 안전성을 고려하였다.케이블헤드 하부 케이블 곡률반경 유지를 위하여 강관철탑 및 암(Arm)에 지지금구를 설치하였다.또한 가선 시 점퍼선 처짐과 점퍼선의 하중을 피뢰기가 부담하는 문제를 해결하고자 폴리머 지지애자를 설치하여 점퍼선의 처짐 및 피뢰기 단자부의 하중을 경감 하였다.특히 작업자가 상시 승탑하여 설비 점검이 가능하도록 사다리 설치 및 케이블 지지를 위하여 강관철탑 외부에 트레이를 설치한 것이 주요 특징이다. 기존 제품과의 비교앞서말했듯이 케이블헤드 지지물은 주로 철탑, 철구, 강관주로서 등변 산형강 또는 강관의 재료로 여러 개의 부재를 조합한 구조물을 사용하는데, 도심지 인근 등과 같은 미관이 고려되는 특수지역에서는 환경친화형 강관주가 사용된다. 또한 도심지 인근 및 미관이 고려되고 환경친화형이 요구되는 특수지역에서는 강관주가 사용되고 있다.이러한 기존의 철탑은 하부에 케이블헤드를 설치하는 구조로서 부지를 별도로 확보하여야 하며, 선하지 변경에 의한 보상 필요 및 민원발생과 충전부와의 안전거리 부족으로 인한 승탑 점검이 불가(지상에서 확인)하며, 주택가 부근에 케이블헤드 강관철탑을 설치하기에 민원 발생의 요인이 되기도 한다.아래의 <표 1>은 이러한 기존 철탑과 대비하여 새로이 개발된 케이블헤드 수직 배치 강관철탑의 장단점을 비교한 것이다.케이블 헤드 수직배치 강관철탑은 가공 송전선로 일부 구간 지중화시 가공선로와 지중케이블 간 연결을 위해 케이블헤드 철탑을 설치함에 있어 충전부의 안전거리로 인한 넓은 부지가 필요하나 지중화구간이 대부분 도심지인근으로 부지 확보에 어려움이 많아 케이블헤드를 각각의 암에 설치, 안전거리 확보 및 적은 면적에 시공 가능한 환경 친화적인 수직배치 강관철탑이다. 신제품 지정요건 1. 신 규 성케이블 헤드 수직배치 강관철탑은 지난 2004년 8월 1일부터 2005년 7월 31일까지 중소기업 우선구매조건부 신제품 개발 사업으로 진행된 과제이다.기존 케이블 헤드 수평배치 철탑이 가공선로와 지중케이블간의 연결을 위해 케이블 헤드를 철탑에 설치함에 있어 발생되는 많은 문제점을 안고 있어, 이를 해결하고자 케이블헤드를 수직으로 배치하고 각각의 암에 설치, 안전거리 확보 및 적은면적에 시공 가능한 환경 친화적인 수직배치 강관철탑이다.이러한 이유로 대구전력관리처 산하 북대구 변전소에 국내최초로 실제 선로에 ‘케이블 헤드 수직배치 강관철탑’을 적용하게 되었다. 또한 케이블 헤드를 수직배치형태로 배치할 수 있게 제작된 강관철탑은 다음과 같은 신규성을 보유하고 있다. · 케이블헤드를 수직으로 배치하는 강관철탑· 케이블헤드 및 피뢰기를 각 상별 암에 분산하여 설치하는 강관철탑· 설치 면적이 협소한 지역에 설치하는 강관철탑 2. 진 보 성최근 케이블 헤드설치 철탑의 경우 대용량화 및 지역 집단민원 발생, 환경친화적인 면 등을 고려하여 추후 예상되는 신·증설 선로에는 기존의 케이블 헤드 수평배치형태의 철탑보다는 케이블 헤드 수직배치 강관철탑의 수요가 늘어날 것으로 예상되므로 ‘케이블 헤드 수직배치 강관철탑’은 충분한 진보성을 가진 우수한 제품이라 할 수 있다. 3. 현장 적용성이 제품은 중소기업 구매조건부 신제품개발사업의 연구개발 과제로 채택되어 개발에 착수 지난 05년 7월 개발 완료 이후 현재 한국전력공사 대구전력관리처 산하 북대구 변전소에 실사용으로 적용되어 현재까지 우수한 성능을 보여 주고 있다. 국내외 전력시설물에 대한 활용전망1. 활용분야전력 공급에 필요한 송전선지지물은 현재까지 주로 철탑을 사용하여 왔으나, 철탑 설치를 위해서는 많은 부지면적이 필요하며, 설치 후 구조물에 대한 중압감으로 지속적인 민원이 발생하여 지중 송전선로 건설이 증가 추세임에도 설치의 어려움이 가중되고 있다.지중 송전선로의 건설은 가공 송전선로에 비하여 막대한 예산이 소요되므로 도심지 주택가 및 특수 환경 조건 등의 경우에 지중화하고 있으며, 도심지 외부의 가공 송전선로와의 연결은 케이블헤드 철탑을 사용하고 있다.이에 따라 케이블헤드 수직배치 강관철탑은 기존 케이블헤드 철탑에 비해 미관이 고려된 환경 친화형 케이블헤드 수직배치 강관철탑으로 개발돼 국내는 물론 해외 수출확대가 기대된다.2. 기술적 파급효과보성파워텍이 연구 개발한 케이블헤드 수직배치 강관철탑은 강관철탑 암에 각각의 보조 암을 설치, 보조 암에 케이블헤드를 설치 할 수 있는 구조로서, 가공전선의 인하선 절연거리를 확보하고 피뢰기를 애자련이 설치된 암 종단에 배치 선로의 안전 이격거리 확보 및 작업자가 안전하게 작업 및 승탑할 수 있다는 것이 특색이다. 또한 이 케이블헤드 수직배치 강관철탑은 케이블헤드 및 외부에 트레이를 좌우측에 설치하며 복도체에서도 사용이 가능하다.특히 이 강관철탑은 환경친화형 케이블헤드 수직배치 제품으로서 도심지 인근 및 특수지역의 환경조화용으로 설치하여 민원발생 요인을 조기에 해소할 수 있으며, 택지 개발 등에 의해 이설되는 가공선로의 지중화 설계 시 최적의 환경친화형 케이블헤드 수직배치가 가능하고 최소의 부지소요로 큰 폭의 투자비가 절감된다.3. 경제적 파급효과기존제품과 신제품의 소요중량비교<표 2>, <표 3>와 같이 동일한 조건의 CH용 22M 철탑의 경우 상대적으로 기존품에 비해 전체중량이 약 9.3% (6Ton) 가량 절감되는 효과를 나타내며, 설치면적에 있어서도 약 38.5%(72㎡)의 부지면적 감소효과를 나타내고 있다.향후 방향상기 경제적 이익에 관한 분석은 한국전력공사의 지중송전 케이블헤드 설치계획에 의거하여 산출된 것으로 계획안에 따른 설치수량만으로 단순 비교해 보아도 2013년 까지 총중량 348ton 과 총부지면적 4,176㎡의 감소효과를 나타내고 있다. 전력산업의 발전과 더불어 케이블헤드 수직배치 강관철탑의 제품특성상 도심지 인근에 많은 숫자가 설치될 것으로 기대된다.신제품 설치 시 부지면적의 대폭적인 축소와 함께 중량감소로 인해 운반 및 설치공사비의 절감과 설치장소 인근의 민원해소에도 크게 기여할 것으로 보여 지며, 송전선로의 도심지 인근 설치 시 상기와 같은 경제적인 효과 이외에도 환경친화형 강관철탑으로 인해 설치부지 인근지역과의 자연스러운 조화로 도심지 미관개선에도 크게 기여할 수 있을 것으로 보인다.
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