KR102249379B1 - Leakage alarm relay using detection of voltage variation of electric line for motor and its relay system - Google Patents

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KR102249379B1
KR102249379B1 KR1020200038127A KR20200038127A KR102249379B1 KR 102249379 B1 KR102249379 B1 KR 102249379B1 KR 1020200038127 A KR1020200038127 A KR 1020200038127A KR 20200038127 A KR20200038127 A KR 20200038127A KR 102249379 B1 KR102249379 B1 KR 102249379B1
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voltage
leakage
transformer
detection signal
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KR1020200038127A
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임태문
신순휴
방성윤
정현우
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삼화디에스피주식회사
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Abstract

The present invention provides a leakage alarm relay device and relay system using detection of voltage variation in an electric line for a motor, which compare phase voltages varying at a point of leakage and rapidly and certainly determine whether there is leakage or not when leakage happens inside or outside the motor. The leakage alarm relay device using detection of voltage variation in an electric line for a motor according to a first embodiment of the present invention is a relay device for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied by a three-phase voltage transformer, which comprises: a zero current transformer for detecting a zero-sequence current of the three-phase current flowing from a voltage transformer to output a zero current detection signal; a first terminal for receiving an R-phase voltage among the three-phase voltages; a second terminal electrically connected to a given portion of a metal external box constituting a motor case, wherein the motor case is electrically connected to a ground side; a digital signal processor (DSP) for outputting a leakage voltage detection signal when a potential difference between a voltage applied to the first terminal and a voltage applied to the second terminal is lower than a given lower-limit reference voltage or higher than a given upper-limit reference voltage; and a microcomputer connected to the zero current transformer and the DSP to output a ground relay operation signal in response to the zero current detection signal outputted by the zero current transformer and the leakage voltage detection signal outputted by the DSP.

Description

모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전 장치 및 계전 시스템{LEAKAGE ALARM RELAY USING DETECTION OF VOLTAGE VARIATION OF ELECTRIC LINE FOR MOTOR AND ITS RELAY SYSTEM}Leakage alarm relay device and relay system using voltage fluctuation detection of motor converter {LEAKAGE ALARM RELAY USING DETECTION OF VOLTAGE VARIATION OF ELECTRIC LINE FOR MOTOR AND ITS RELAY SYSTEM}

본 발명은 모터의 전로 상에 전압 변동을 검출하여 누설을 검지하고 경보하는 계전 장치 및 계전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a relay device and a relay system for detecting and alarming a leakage by detecting a voltage fluctuation on a converter of a motor.

통상적으로 계전기가 지락 상태를 확인한 후 계통을 차단하는 데에 소요되는 시간이 5초 이하에서 이루어지고 있다. 이렇게 긴 시간을 요구하는 데에는 검출된 지락 전류가 화재나 계통의 단락을 유발할 수 있는 순수 저항분 지락 전류(대칭 3상분 전류 중 영상분 전류)를 정확하게 검출할 수 없다는 데에서 기인한다.Usually, it takes less than 5 seconds for the relay to shut off the system after checking the ground fault condition. This long time requirement is due to the fact that the detected ground fault current cannot accurately detect the pure resistive ground fault current that can cause a fire or a short circuit in the system.

만일 순수한 저항분 지락전류를 검출한다면 순시 동작을 통해 차단하여야 하지만, 통상적으로 영상변류기(ZCT)에 의해 검출된 지락전류는 충전전류나, 유도전류 등을 포함한다. 여기서, 충전전류라 함은 부유용량이나 부하측에 접속된 각종 필터용 캐패시터를 통해 흐르는 발열을 수반하지 않는 무효전류분을 의미한다. 구체적으로, 영상변류기(ZCT)에 인접한 부하(예: 인버터, 모터 등)의 동작 개시와 같이 부하가 변동할 때, 영상변류기(ZCT)가 노이즈 성분의 영상분 전류를 출력할 수 있는데, 이에 따라 지락계전기가 오동작을 하게 된다. If a pure resistive earth fault current is detected, it must be cut off through an instantaneous operation, but the earth fault current detected by the image current transformer (ZCT) generally includes a charging current or an induced current. Here, the charging current means a floating capacitance or a reactive current that does not accompany heat that flows through various filter capacitors connected to the load side. Specifically, when the load fluctuates, such as the start of operation of a load (eg, inverter, motor, etc.) adjacent to the image current transformer (ZCT), the image current transformer (ZCT) may output the image current of the noise component. The ground fault relay will malfunction.

한편 3상 3선식의 비접지 계통에서는 영상변압기(GPT)와 영상변류기(ZCT)를 조합하여 검출된 지락전류와의 위상각을 적용하여 순수 저항분 지락요소를 산출할 수 있고, 주로 고압 계통에 적용된다.On the other hand, in a three-phase, three-wire non-grounding system, the ground fault factor of pure resistance can be calculated by applying the phase angle with the detected ground fault current by combining the image transformer (GPT) and the image current transformer (ZCT). Apply.

하지만 3상 4선식 저전압 모터 운전 계통에서는 영상변류기(ZCT)와 영상변압기(GPT)를 조합하여 적용하여 순수 저항분 지락요소를 산출하는 것이 기술적으로 그리고 경제적으로 곤란하여 적용하지 못하고 있다. However, in the three-phase four-wire low-voltage motor operation system, it is technically and economically difficult to calculate the ground fault factor for pure resistance by applying a combination of an image current transformer (ZCT) and an image transformer (GPT), so it is not applicable.

공개특허 10-2008-0093400 다기능 모터 보호용 계전기Patent Publication 10-2008-0093400 Multi-function motor protection relay 공개특허 10-2019-0096633 모터 보호 계전기와 이를 포함하는 모터 보호 시스템Motor protection relay and motor protection system including the same

본 발명은 모터 내외부에서 누설이 발생할 때 누설 지점을 기준으로 변동되는 상전압을 비교하여 신속하고 확실하게 누설 발생을 판정할 수 있는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전기 및 그 시스템을 제공함에 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a leakage alarm relay and a system thereof using a motor converter voltage fluctuation detection capable of quickly and reliably determining the occurrence of leakage by comparing the phase voltage fluctuating based on the leakage point when leakage occurs inside and outside the motor. There is this.

또한, 본 발명은 모터 내외부에서 누설이 발생할 때 중성점을 기준으로 변동되는 상전압 또는 선간전압을 비교하여 신속하고 확실하게 누설 발생을 판정할 수 있는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전기 및 그 시스템을 제공함에 다른 목적이 있다. In addition, the present invention is a leakage alarm relay and system thereof using a motor converter voltage fluctuation detection capable of quickly and reliably determining the occurrence of leakage by comparing the phase voltage or line voltage that fluctuates based on the neutral point when leakage occurs inside and outside the motor. There is a different purpose to provide.

본원의 제1 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전장치3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전장치에 있어서, 상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기; 상기 3상 전압 중 R상 전압을 입력받는 제1 터미널; 및 모터 케이스 - 상기 모터 케이스는 접지 측과 전기적으로 연결됨 - 를 형성하는 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 접속되는 제2 터미널을 포함하고, 상기 제1 터미널에 인가되는 전압과 상기 제2 터미널에 인가되는 전압의 전위차가 소정의 하한 기준 전압보다 낮거나 소정의 상한 기준 전압보다 높으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및 상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 영상전류검출신호와, 상기 DSP로부터 출력되는 누설전압검출신호에 응답하여 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함한다.In the relay device for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer, the leakage alarm relay device using a motor converter voltage fluctuation detection according to the first invention of the present application, from the three-phase transformer A video current transformer configured to detect a video current of a flowing three-phase current and output a video current detection signal; A first terminal receiving an R-phase voltage among the three-phase voltages; And a second terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure forming a motor case-the motor case is electrically connected to a ground side, and a voltage applied to the first terminal and a voltage applied to the second terminal A DSP for outputting a leakage voltage detection signal when the potential difference of the voltage is lower than a predetermined lower limit reference voltage or higher than a predetermined upper limit reference voltage; And a microcomputer connected to the video current transformer and the DSP and outputting a video current detection signal output from the video current transformer and a ground fault relay operation signal in response to a leakage voltage detection signal output from the DSP.

바람직하게는, 상기 전위차가 누설전압의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 R상에 누설이 있는 것으로 판단한다.Preferably, if the potential difference is about the magnitude of the leakage voltage, the micom determines that there is a leakage in the R phase.

바람직하게는, 상기 전위차가 (선간전압 - 누설전압)의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 S상 또는 T상에 누설이 있는 것으로 판단한다.Preferably, if the potential difference is about a magnitude of (line-to-line voltage-leakage voltage), the micom determines that there is a leakage in the S phase or the T phase.

또한, 본원의 제2 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전 시스템은, 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전 시스템에 있어서, 상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기; 상기 3상 변압기의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기; 상기 3상 전압 중 R상 전압을 입력받는 제1 터미널; 및 모터 케이스 - 상기 모터 케이스는 접지 측과 전기적으로 연결됨 - 를 형성하는 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 접속되는 제2 터미널을 포함하고, 상기 제1 터미널에 인가되는 전압과 상기 제2 터미널에 인가되는 전압의 전위차가 소정의 하한 기준 전압보다 낮거나 소정의 상한 기준 전압보다 높으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및 상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 영상전류검출신호와, 상기 DSP로부터 출력되는 누설전압검출신호에 응답하여 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함한다.In addition, the leakage alarm relay system using a motor converter voltage fluctuation detection according to the second invention of the present application is a relay system for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer, the A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting the video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer; A circuit breaker having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer; A first terminal receiving an R-phase voltage among the three-phase voltages; And a second terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure forming a motor case-the motor case is electrically connected to a ground side, and a voltage applied to the first terminal and a voltage applied to the second terminal A DSP for outputting a leakage voltage detection signal when the potential difference of the voltage is lower than a predetermined lower limit reference voltage or higher than a predetermined upper limit reference voltage; And a microcomputer connected to the video current transformer and the DSP and outputting a video current detection signal output from the video current transformer and a ground fault relay operation signal in response to a leakage voltage detection signal output from the DSP.

또한, 본원의 제3 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전장치는, 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전장치에 있어서, 상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기; 상기 3상 변압기의 출력과 전기적으로 연결되는 3상 입력 터미널과, 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 연결되는 중성선 터미널을 포함하고, 상기 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 나머지 상전압을 상기 기준 전압과 비교하여 상기 나머지 상전압 중 어느 하나가 소정 비율 이상 낮으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및 상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 영상전류검출신호가 출력되고, 상기 DSP로부터 누설전압검출신호가 출력되면 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함한다.In addition, the leakage alarm relay device using a motor converter voltage fluctuation detection according to the third invention of the present application is a relay device for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer, the A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting the video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer; A three-phase input terminal electrically connected to the output of the three-phase transformer, and a neutral terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure, and the highest voltage among the three-phase voltages is set as a reference voltage, and the remaining phases A DSP for comparing a voltage with the reference voltage and outputting a leakage voltage detection signal when any one of the remaining phase voltages is lower than a predetermined ratio; And a microcomputer connected to the video current transformer and the DSP, outputting a video current detection signal from the video current transformer, and outputting a ground fault operation signal when a leakage voltage detection signal is output from the DSP.

바람직하게는, 상기 소정 비율은 2 내지 98%인 것을 특징으로 한다.Preferably, the predetermined ratio is characterized in that 2 to 98%.

또한, 본원의 제4 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전 시스템은, 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전 시스템에 있어서, 상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기; 상기 3상 변압기의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기; 상기 3상 변압기의 출력과 전기적으로 연결되는 3상 입력 터미널과, 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 연결되는 중성선 터미널을 포함하고, 상기 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 나머지 상전압을 상기 기준 전압과 비교하여 상기 나머지 상전압 중 어느 하나가 소정 비율 이상 낮으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및 상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 영상전류검출신호가 출력되고, 상기 DSP로부터 누설전압검출신호가 출력되면 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함한다.In addition, the leakage alarm relay system using the motor converter voltage fluctuation detection according to the fourth invention of the present application is a relay system for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer, the A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting the video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer; A circuit breaker having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer; A three-phase input terminal electrically connected to the output of the three-phase transformer, and a neutral terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure, and the highest voltage among the three-phase voltages is set as a reference voltage, and the remaining phases A DSP for comparing a voltage with the reference voltage and outputting a leakage voltage detection signal when any one of the remaining phase voltages is lower than a predetermined ratio; And a microcomputer connected to the video current transformer and the DSP, outputting a video current detection signal from the video current transformer, and outputting a ground fault operation signal when a leakage voltage detection signal is output from the DSP.

본 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전기 및 그 시스템은 모터 내외부에서 누설이 발생할 때 누설 지점을 기준으로 변동되는 상전압을 비교하여 신속하고 확실하게 누설 발생을 판정할 수 있다. The leakage alarm relay using the motor converter voltage fluctuation detection according to the present invention and the system thereof can quickly and reliably determine the occurrence of leakage by comparing the phase voltage fluctuating based on the leakage point when leakage occurs inside and outside the motor.

또한, 본 발명에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전기 및 그 시스템은 모터 내외부에서 누설이 발생할 때 중성점을 기준으로 변동되는 상전압 또는 선간전압을 비교하여 신속하고 확실하게 누설 발생을 판정할 수 있다. In addition, the leakage alarm relay using the motor converter voltage fluctuation detection according to the present invention and its system can quickly and reliably determine the occurrence of leakage by comparing the phase voltage or line voltage that fluctuates based on the neutral point when leakage occurs inside and outside the motor. I can.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 R상 누설시 폐회로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 R상 누설시 등가회로도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 S상 누설시 폐회로도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 S상 누설시 등가회로도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 T상 누설시 폐회로도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 T상 누설시 등가회로도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기 결선도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 CT/ZCT 외장형 계전기 결선도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 R상 누설시 폐회로도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 R상 누설시 등가회로도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 S상 누설시 폐회로도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 S상 누설시 등가회로도
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 T상 누설시 폐회로도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 T상 누설시 등가회로도,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기 결선도, 및
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT/ZCT 외장형 계전기 결선도이다.1 is a closed circuit diagram during R phase leakage according to an embodiment of the present invention;
2 is an equivalent circuit diagram of an R-phase leakage according to an embodiment of the present invention;
3 is a closed circuit diagram during S-phase leakage according to an embodiment of the present invention;
4 is an equivalent circuit diagram in case of S-phase leakage according to an embodiment of the present invention
5 is a closed circuit diagram during a T-phase leakage according to an embodiment of the present invention;
6 is an equivalent circuit diagram of a T-phase leakage according to an embodiment of the present invention;
7 is a wiring diagram of a ZCT built-in relay according to an embodiment of the present invention,
8 is a connection diagram of a CT/ZCT external relay according to an embodiment of the present invention,
9 is a closed circuit diagram in case of R-phase leakage according to another embodiment of the present invention;
10 is an equivalent circuit diagram of an R-phase leakage according to another embodiment of the present invention;
11 is a closed circuit diagram during an S-phase leakage according to another embodiment of the present invention;
12 is an equivalent circuit diagram in case of S-phase leakage according to another embodiment of the present invention
13 is a closed circuit diagram during a T-phase leakage according to another embodiment of the present invention;
14 is an equivalent circuit diagram of a T-phase leakage according to another embodiment of the present invention;
15 is a wiring diagram of a ZCT built-in relay according to another embodiment of the present invention, and
16 is a connection diagram of a CT/ZCT external relay according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Additional objects, features, and advantages of the present invention may be more clearly understood from the following detailed description and accompanying drawings.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 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.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and shown in the drawings are intended to limit the present invention to specific embodiments. It should be understood as including all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "... unit", "... unit", "... module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and It can be implemented as a combination of software.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.In addition, throughout the specification of the present application, when a step is positioned "on" or "before" another step, it is not only the case that the step is in a direct time series relationship with the other step, but also the mixing step after each step and Likewise, the order of the two steps includes the same rights as in the case of an indirect time-series relationship that can change the order of the time series.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a leakage alarm relay using a motor converter voltage fluctuation detection according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 R상 누설시 폐회로도, 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 R상 누설시 등가회로도이다.1 is a closed circuit diagram for R-phase leakage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for R-phase leakage according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 R상 누설시 폐회로를 살펴보면, 수전측 변압기(110), 3상 모터(120), 금속제 외함(130), 및 계전장치(140)를 포함한다.Looking at the closed circuit in case of R-phase leakage according to an embodiment of the present invention, a power receiving-side transformer 110, a three-phase motor 120, a metal enclosure 130, and a relay device 140 are included.

수전측 변압기(110)는 22900볼트의 1차측 전압을 2차측에 380볼트의 RST 3상 전압으로 강압하여 출력한다.The receiving-side transformer 110 step-down the primary voltage of 22900 volts to the RST three-phase voltage of 380 volts to the secondary and outputs it.

3상 모터(120)는 수전측 변압기(110)의 출력과 결합되어 동작한다.The three-phase motor 120 operates in combination with the output of the power receiving side transformer 110.

금속제 외함(130)은 내부에 배치되는 3상 모터(120)를 외부에서 포위한다.The metal enclosure 130 surrounds the three-phase motor 120 disposed inside from the outside.

계전장치(140)는 R상의 변압기(110) 출력과 금속제 외함의 소정 부위에 전기적으로 연결된다. 그리고 금속제 외함(130)의 소정 부위는 접지측과 전기적으로 연결된다.The relay device 140 is electrically connected to the output of the R-phase transformer 110 and a predetermined portion of the metal enclosure. In addition, a predetermined portion of the metal enclosure 130 is electrically connected to the ground side.

R상 전류(Ir)는 다음과 같이 모터(120)로 흐르는 주전류(Irem)와 계전장치(140)로 흐르는 검출전류(Ird)로 나눌 수 있다.The R-phase current Ir can be divided into a main current Irem flowing to the motor 120 and a detection current Ird flowing to the relay device 140 as follows.

Ir = 주전류(Irem) + 검출전류(Ird) Ir = main current (Irem) + detection current (Ird)

그런데 검출전류(Ird)는 전압검출을 위해 사용되는 전류이므로 0A에 가까워 무시할 수 있다. 따라서 R상 전류(Ir)는 누설로 인해 흐르는 누설전류(Ire)와 모터의 R상에 흐르는 R상 모터전류(Irm)로 근사할 수 있다. However, since the detection current Ird is a current used for voltage detection, it is close to 0A and can be ignored. Therefore, the R-phase current Ir can be approximated by the leakage current Ire flowing due to leakage and the R-phase motor current Irm flowing in the R phase of the motor.

Ir = 누설전류(Ire) + R상 모터전류(Irm) Ir = leakage current (Ire) + R phase motor current (Irm)

여기서, 누설전류(Ire)는 누설 정도에 따라 다른 값을 가지므로 R상 모터전류(Irm)보다 클 수 있다.Here, since the leakage current Ire has a different value depending on the degree of leakage, it may be larger than the R-phase motor current Irm.

그리고, 계전장치(140)의 일단부는 모터(120)의 R상 입력측에 연결되고, 계전장치(140)의 타단부는 모터 케이스의 금속제 외함(130)과 접속된다.In addition, one end of the relay device 140 is connected to the R-phase input side of the motor 120, and the other end of the relay device 140 is connected to the metal enclosure 130 of the motor case.

여기서, 도 1의 Eg는 누설시 대지 접지측을, Eo는 평상시 대지 접지측을 나타낸다.Here, Eg of FIG. 1 denotes a grounding side in case of leakage, and Eo denotes a grounding side of the ground in normal operation.

한편, 변동 상태에 따라 R상 전압을 구분하면 다음과 같다.On the other hand, if the R-phase voltage is classified according to the fluctuation state, it is as follows.

i) 누설 발생 전i) Before leakage

누설 발생 전에는 계전기에서의 계전기 검출 전압은 R상과 중성선(대지) 간 상전압이 검출된다. 예컨대, 계전기에 220볼트의 전압이 검출된다.Before leakage occurs, the relay detection voltage in the relay detects the phase voltage between the R phase and the neutral line (ground). For example, a voltage of 220 volts is detected in the relay.

V_before_leak = VrV_before_leak = Vr

ii) 누설 발생 후ii) After leakage

누설 발생 후에는 R상과 3종접지가 된 모터케이스의 누설지점 간에 누설전압(Vre) 만큼 전위차가 발생하여 R상 누설전압(Vre)만큼의 계전기 검출 전압이 검출된다. 누설전압(Vre)은 대체적으로 10 내지 50볼트의 전압이므로 계전기에 동일 전압이 검출될 수 있다.After the leakage occurs, a potential difference occurs between the R phase and the leakage point of the motor case, which is a class 3 ground, as much as the leakage voltage (Vre), and the relay detection voltage as much as the R phase leakage voltage (Vre) is detected. Since the leakage voltage Vre is generally a voltage of 10 to 50 volts, the same voltage can be detected in the relay.

V_after_leak = VreV_after_leak = Vre

여기서, Rg는 3종 접지저항이고, Rre는 R상 누설저항이다.Here, Rg is the three-class grounding resistance, and Rre is the R-phase leakage resistance.

한편, 도 2의 E는 누설 지점을 나타낸다.On the other hand, E in FIG. 2 represents a leakage point.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 S상 누설시 폐회로도 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 S상 누설시 등가회로도이다.3 is a closed circuit diagram for S-phase leakage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for S-phase leakage according to an embodiment of the present invention.

S상 전류(Is)는 모터(120)로 흐르는 S상 모터전류(Ism)와 누설로 인해 흐르는 누설전류(Ise) 그리고 검출전류(Isd)로 나눌 수 있다.The S-phase current Is can be divided into an S-phase motor current Ism flowing to the motor 120, a leakage current Ise flowing due to leakage, and a detection current Isd.

Is = S상 모터전류(Ism) + 누설전류(Ise) - 검출전류(Isd) Is = S-phase motor current (Ism) + leakage current (Ise)-detection current (Isd)

그런데 검출전류(Isd)는 0A에 가까워 무시할 수 있다. 따라서 S상 전류(Is)는 누설로 인해 흐르는 누설전류(Ise)와 모터의 S상에 흐르는 S상 모터전류(Ism)로 근사할 수 있다. However, the detection current Isd is close to 0A and can be ignored. Therefore, the S-phase current Is can be approximated by the leakage current Ise flowing due to leakage and the S-phase motor current Ism flowing in the S phase of the motor.

Is = 누설전류(Ise) + S상 모터전류(Ism) Is = leakage current (Ise) + S-phase motor current (Ism)

여기서, 누설전류(Ise)는 누설 정도에 따라 다른 값을 가지므로 S상 모터전류(Ism)보다 클 수 있다.Here, since the leakage current Ise has a different value depending on the degree of leakage, it may be larger than the S-phase motor current Ism.

한편, 변동 상태에 따라 S상 전압을 구분하면 다음과 같다.On the other hand, if the S-phase voltage is classified according to the fluctuation state, it is as follows.

i) 누설 발생 전i) Before leakage

누설 발생 전에는 계전기에서의 계전기 검출 전압은 R상과 중성선(대지) 간 상전압이 검출된다. 예컨대, 계전기에 220볼트의 전압이 검출된다.Before leakage occurs, the relay detection voltage in the relay detects the phase voltage between the R phase and the neutral line (ground). For example, a voltage of 220 volts is detected in the relay.

V_before_leak = VrV_before_leak = Vr

ii) 누설 발생 후ii) After leakage

누설 발생 후에는 S상과 3종접지가 된 모터케이스의 누설지점 간에 누설전압(Vse) 만큼 전위차가 발생하므로 SR선간전압(Vsr)에서 S상 누설전압(Vse) 차만큼의 전압이 계전기 검출 전압으로 검출된다. 예컨대, 계전기에는 상시의 선간전압(380볼트)에 비해 10 내지 50볼트 정도 낮은 전압(330 내지 370볼트)이 검출될 수 있다.After a leakage occurs, a potential difference occurs between the leakage points of the S-phase and the motor case, which is a class 3 ground, as much as the leakage voltage (Vse), so the voltage equal to the difference between the SR line voltage (Vsr) and the S-phase leakage voltage (Vse) is the relay detection voltage. Is detected. For example, a voltage (330 to 370 volts) that is 10 to 50 volts lower than that of a constant line voltage (380 volts) may be detected in the relay.

V_after_leak = Vsr - VseV_after_leak = Vsr-Vse

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 T상 누설시 폐회로도 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 T상 누설시 등가회로도이다.5 is a closed circuit diagram of a T-phase leakage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a T-phase leakage according to an embodiment of the present invention.

T상 전류(It)는 모터(120)로 흐르는 T상 모터전류(Itm)와 누설로 인해 흐르는 누설전류(Ite) 그리고 검출전류(Itd)로 나눌 수 있다.The T-phase current It can be divided into a T-phase motor current Itm flowing through the motor 120, a leakage current Ite flowing due to leakage, and a detection current Itd.

It = T상 모터전류(Itm) + 누설전류(Ite) - 검출전류(Itd) It = T-phase motor current (Itm) + leakage current (Ite)-detection current (Itd)

그런데 검출전류(Itd)는 0A에 가까워 무시할 수 있다. 따라서 T상 전류(It)는 누설로 인해 흐르는 누설전류(Ite)와 모터의 T상에 흐르는 T상 모터전류(Itm)로 근사할 수 있다. However, the detection current Itd is close to 0A, so it can be ignored. Therefore, the T-phase current It can be approximated by the leakage current Ite flowing due to the leakage and the T-phase motor current Itm flowing in the T-phase of the motor.

It = 누설전류(Ite) + T상 모터전류(Itm) It = leakage current (Ite) + T-phase motor current (Itm)

여기서, 누설전류(Ite)는 누설 정도에 따라 다른 값을 가지므로 T상 모터전류(Itm)보다 클 수 있다.Here, since the leakage current Ite has a different value depending on the degree of leakage, it may be greater than the T-phase motor current Itm.

한편, 변동 상태에 따라 T상 전압을 구분하면 다음과 같다.On the other hand, if the T-phase voltage is classified according to the fluctuation state, it is as follows.

i) 누설 발생 전i) Before leakage

누설 발생 전에는 계전기에서의 계전기 검출 전압은 R상과 중성선(대지) 간 상전압이 검출된다. 예컨대, 계전기에 220볼트의 전압이 검출된다.Before leakage occurs, the relay detection voltage in the relay detects the phase voltage between the R phase and the neutral line (ground). For example, a voltage of 220 volts is detected in the relay.

V_before_leak = VrV_before_leak = Vr

ii) 누설 발생 후ii) After leakage

누설 발생 후에는 T상과 3종접지가 된 모터케이스의 누설지점 간에 누설전압(Vte) 만큼 전위차가 발생하므로 TR선간전압(Vtr)에서 T상 누설전압(Vte) 차만큼의 전압이 계전기 검출 전압으로 검출된다. 계전기에는 상시의 선간전압(380볼트)에 비해 10 내지 50볼트 정도 낮은 전압(330 내지 370볼트)이 검출될 수 있다.After leakage occurs, a potential difference occurs between the T-phase and the leakage point of the motor case, which is a class 3 grounded, as much as the leakage voltage (Vte), so the voltage equal to the difference between the TR line voltage (Vtr) and the T-phase leakage voltage (Vte) is the relay detection voltage. Is detected. In the relay, a voltage (330 to 370 volts) lower by about 10 to 50 volts compared to the constant line voltage (380 volts) may be detected.

V_after_leak = Vtr - VteV_after_leak = Vtr-Vte

결국, 계전장치(140)에 10 내지 50볼트 범위의 전압이 검출되면, R상에 누설이 발생한 것이고, 330 내지 370볼트 범위의 전압이 검출되면, S상 또는 T상에 누설이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Eventually, when a voltage in the range of 10 to 50 volts is detected in the relay device 140, a leakage occurs in the R phase, and when a voltage in the range of 330 to 370 volts is detected, it is determined that a leakage has occurred in the S phase or T phase. I can.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기 결선도이다.7 is a wiring diagram of a ZCT built-in relay according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기는 3상 변압기(110)의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기(710), 배선용 차단기(710)의 출력측과 3상 모터(120) 사이에 배치된 ZCT 내장형 계전장치(740)를 포함한다. The ZCT built-in relay according to an embodiment of the present invention includes a circuit breaker 710 having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer 110, and a ZCT disposed between the output side of the wiring breaker 710 and the three-phase motor 120. It includes a built-in relay device 740.

계전장치(740)는 계전기 본체(741), DSP(742), 과전류 계전기(743), 지락 계전기(744), 전자접촉기(745), 제어용 변압기(746), 제1 퓨즈(747), 제2 퓨즈(748), 마이컴(749), 오프 스위치(750), 전자접촉기 a 접점(751), 푸시버튼 스위치(752), 과전류 계전기 b 접점(753), 전자접촉기 3상 접점(754) 및 지락 계전기 b 접점(755)을 포함한다.The relay device 740 includes a relay body 741, a DSP 742, an overcurrent relay 743, a ground fault relay 744, an electromagnetic contactor 745, a control transformer 746, a first fuse 747, and a second Fuse 748, microcomputer 749, off switch 750, magnetic contactor a contact 751, push button switch 752, overcurrent relay b contact 753, magnetic contactor three-phase contact 754 and ground fault relay b contact 755.

계전기 본체(741)는 3상 모터(120)에 인가되는 3상 전류를 검출하여 3상 전류검출신호(IR, IS, IT)를 출력하는 변류기(CT)와, 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호(IZCT)를 출력하는 영상변류기(ZCT)를 내장한다.The relay body 741 detects a three-phase current applied to the three-phase motor 120 and outputs three-phase current detection signals (I R , I S , I T ), and an image of the three-phase current. It has a built-in image current transformer (ZCT) that detects the minute current and outputs the image current detection signal (I ZCT).

DSP(742)는 R상 전압과 접지 전압을 이용하여 누설전압을 검출하여 누설전압검출신호(VGL)를 출력한다. 구체적으로, DSP(742)는 R상 전압을 V1 터미널로 입력받고, 접지 전압을 V2 터미널로 입력받고, V1 터미널로 입력되는 R상 전압과 V2 터미널로 입력되는 접지 전압 간의 전위차를 하한기준전압(예: 180볼트) 또는 상한기준전압(예: 260볼트)과 비교한다. The DSP 742 detects the leakage voltage using the R-phase voltage and the ground voltage and outputs a leakage voltage detection signal V GL . Specifically, the DSP 742 receives the R-phase voltage through the V1 terminal, receives the ground voltage through the V2 terminal, and determines the potential difference between the R-phase voltage input through the V1 terminal and the ground voltage input through the V2 terminal. Example: 180 volts) or the upper limit reference voltage (eg 260 volts).

본 발명의 일실시예에 따른 마이컴(749)은 영상변류기(ZCT)로부터 출력되는 영상전류검출신호(IZCT)가 검출되고, DSP(742)로부터 출력되는 누설전압검출신호(VGL)가 검출되면 지락계전 동작신호(SGL)를 출력한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이컴(749)은 변류기(CT)로부터 출력되는 3상 전류검출신호(IR, IS, IT) 중 적어도 어느 하나가 과전류로 판단되면 과전류검출신호(SOC)를 출력한다.The microcomputer 749 according to an embodiment of the present invention detects the image current detection signal I ZCT output from the image current transformer (ZCT), and the leakage voltage detection signal V GL output from the DSP 742. If so, the ground fault relay operation signal S GL is output. In addition, the micom 749 according to an embodiment of the present invention, if at least one of the three-phase current detection signals (I R , I S , I T ) output from the current transformer CT is determined to be an overcurrent, the overcurrent detection signal ( S OC ) is output.

오프 스위치(750), 푸시버튼 스위치(752), 과전류계전기 b 접점(753), 지락전류계전기 b 접점(755) 및 전자접촉기(745)가 직렬연결되어 제어용 변압기(746)의 2차측에 결합된다. 푸시버튼 스위치(752)가 눌러지는 순간, 전자 접촉기(745)가 동작한다. 전자 접촉기(745)가 동작하면, 푸시버튼 스위치(752)에 병렬결합된 전자접촉기 a 접점(751)이 단락된다. The off switch 750, the push button switch 752, the overcurrent relay b contact 753, the ground fault relay b contact 755 and the magnetic contactor 745 are connected in series and coupled to the secondary side of the control transformer 746. . As soon as the push button switch 752 is pressed, the magnetic contactor 745 operates. When the magnetic contactor 745 operates, the magnetic contactor a contact 751 coupled in parallel to the push button switch 752 is short-circuited.

과전류계전기(743)는 제어용 변압기(746)의 2차측에 병렬결합되고, 마이컴(749)으로부터 출력되는 과전류검출신호(SOC)에 따라 동작한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 과전류계전기(743)는 기계식 릴레이 또는 전자식 반도체 스위치로 구현될 수 있다. 한편, 과전류계전기(743)가 동작하면, 과전류계전기 b 접점(753)이 개방되므로, 과전류계전기 b 접점(753)에 결합된 전자접촉기(745)가 소자되고, 전자접촉기 a 접점(751), 및 전자접촉기 3상 접점(754)이 개방되어 모터(120)에 대한 3상 전원의 공급이 차단된다.The overcurrent relay 743 is coupled in parallel to the secondary side of the control transformer 746 and operates according to the overcurrent detection signal S OC output from the microcomputer 749. According to an embodiment of the present invention, the overcurrent relay 743 may be implemented as a mechanical relay or an electronic semiconductor switch. On the other hand, when the overcurrent relay 743 operates, since the overcurrent relay b contact 753 is opened, the magnetic contactor 745 coupled to the overcurrent relay b contact 753 is element, and the magnetic contactor a contact 751, and The three-phase contact 754 of the magnetic contactor is opened to cut off the supply of three-phase power to the motor 120.

지락계전기(744)가 전자접촉기(745)와 병렬결합되고, 마이컴(749)로부터 출력되는 지락계전 동작신호(SGL)에 동작한다. 지락계전기(743)가 동작하면, 지락계전기 b 접점(755)이 개방되므로, 지락계전기 b 접점(755)에 결합된 전자접촉기(745)가 소자되고, 전자접촉기 a 접점(751), 및 전자접촉기 3상 접점(754)이 개방되어 모터(120)에 대한 3상 전원의 공급이 차단된다.The ground fault relay 744 is coupled in parallel with the magnetic contactor 745 and operates on the ground fault relay operation signal S GL output from the microcomputer 749. When the ground fault relay 743 is operated, since the ground fault b contact 755 is opened, the electromagnetic contactor 745 coupled to the ground fault b contact 755 is element, and the electromagnetic contact a contact 751, and the magnetic contactor The three-phase contact 754 is opened to cut off the supply of three-phase power to the motor 120.

여기서, 푸시버튼 스위치(752)와 오프 스위치(750)는 각기 독립적으로 동작하는 구성이다. 즉, 오프 스위치(750)는 전자접촉기(745)를 인위적으로 차단시키고자 하는 경우에 사용한다.Here, the push button switch 752 and the off switch 750 are configured to operate independently. That is, the off switch 750 is used to artificially block the magnetic contactor 745.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 CT/ZCT 외장형 계전기 결선도로서, 도 7의 계전기 결선도와 대부분이 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 다만, 각 상마다 CT를 사용하여 전류를 검출하고, ZCT가 외장형이라는 점에서 차이가 있다. FIG. 8 is a connection diagram of an external CT/ZCT relay according to an embodiment of the present invention, and since most of the connection diagrams of the relay of FIG. 7 are the same, a detailed description will be omitted. However, there is a difference in that each phase uses a CT to detect the current, and that the ZCT is an external type.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 R상 누설시 폐회로도이다.9 is a closed circuit diagram in case of an R-phase leakage according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 R상 누설시 폐회로를 살펴보면, 수전측 변압기(910), 3상 모터(920), 금속제 외함(930), 및 계전장치(940)를 포함한다.Looking at the closed circuit in case of R-phase leakage according to another embodiment of the present invention, a power receiving-side transformer 910, a three-phase motor 920, a metal enclosure 930, and a relay device 940 are included.

수전측 변압기(910)는 22900볼트의 1차측 전압을 2차측에 380볼트의 RST 3상 전압으로 강압하여 출력한다.The receiving-side transformer 910 step-down the primary-side voltage of 22900 volts to the RST three-phase voltage of 380 volts to the secondary side and outputs it.

3상 모터(920)는 수전측 변압기(910)의 출력과 결합되어 동작한다.The three-phase motor 920 operates in combination with the output of the power receiving side transformer 910.

금속제 외함(930)은 내부에 배치되는 3상 모터(920)를 외부에서 포위한다.The metal enclosure 930 surrounds the three-phase motor 920 disposed inside from the outside.

계전장치(940)의 3상 입력 터미널은 변압기(910)의 R, S, T 3상 출력과 전기적으로 연결되고, 중성선 터미널(N)은 금속제 외함(930)의 소정 부위와 전기적으로 연결된다. The three-phase input terminal of the relay device 940 is electrically connected to the R, S, T three-phase output of the transformer 910, and the neutral terminal (N) is electrically connected to a predetermined portion of the metal enclosure 930.

i) 누설 발생 전i) Before leakage

R상에 누설이 발생하기 전에는 계전기에 R상과 중성선(N상)간 건전 상전압(Vr)은 수학식 1과 같다.Before leakage occurs in the R phase, the healthy phase voltage (Vr) between the R phase and the neutral (N phase) in the relay is as shown in Equation 1.

Figure 112020032860971-pat00001
Figure 112020032860971-pat00001

ii) 누설 발생 시ii) In case of leakage

R상에 누설(지락)이 발생하면, 건전 상인 S, T상 전압(Vs, Vt)보다 R상과 중성선(N상)간 상전압(Vrn)이 현저히 낮아진다. 즉, 건전 상의 S상전압 및 T 상전압(Vs, Vt)은 변화가 없고, 누설이 발생된 R상 전압(Vrn)만 건전 상전압보다 현저히 낮다. 따라서 마이컴(749)은 R S T 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 누설이 발생된 R상 전압(Vrn)과 기준 전압을 비교하여 R상의 누설여부를 판정할 수 있다.When a leakage (ground fault) occurs in the R phase, the phase voltage Vrn between the R phase and the neutral line (N phase) is significantly lower than the S and T phase voltages Vs and Vt, which are the sound phases. That is, there is no change in the S-phase voltage and the T-phase voltage (Vs, Vt) of the healthy phase, and only the R-phase voltage (Vrn) in which leakage occurs is significantly lower than the healthy phase voltage. Accordingly, the micom 749 may set the highest voltage among the R S T three-phase voltages as a reference voltage, and compare the R-phase voltage Vrn in which the leakage occurs and the reference voltage to determine whether the R-phase is leaked.

도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 R상 누설시 등가회로를 이용하여 R상에 누설이 발생한 경우, 누설이 발생된 R상 전압(Vrn)이 건전 상전압보다 낮아지는 이유를 설명하면 다음과 같다.In the case of leakage of the R phase using an equivalent circuit in case of leakage of the R phase according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 10, the reason why the R phase voltage Vrn where the leakage occurs is lower than the healthy phase voltage will be explained. Then it looks like this:

R 상 전력(Prz)는 R 상 누설전압(Vrn)과 R상 누설전류(Irz)의 곱으로 수학식 2와 같다. The R-phase power (Prz) is the product of the R-phase leakage voltage (Vrn) and the R-phase leakage current (Irz), as shown in Equation 2.

Figure 112020032860971-pat00002
Figure 112020032860971-pat00002

여기서, R상 합성 임피던스(Zcr)는 누설저항(Rec)과 R상 모터 임피던스(Zmr)의 병렬 저항값이다.Here, the R-phase composite impedance Zcr is a parallel resistance value of the leakage resistance Rec and the R-phase motor impedance Zmr.

계속해서, 수학식 2로부터 R 상 누설전압(Vrn)은 수학식 3과 같이 정리할 수 있다.Subsequently, from Equation 2, the R phase leakage voltage Vrn can be summarized as in Equation 3.

Figure 112020032860971-pat00003
Figure 112020032860971-pat00003

따라서, R상 합성 임피던스(Zcr)는 누설저항(Rec)과 R상 모터 임피던스(Zmr)의 병렬연결이므로 누설저항(Rec)이나 R상 모터 임피던스(Zmr)보다 작다.Therefore, since the R-phase combined impedance Zcr is a parallel connection between the leakage resistance Rec and the R-phase motor impedance Zmr, it is smaller than the leakage resistance Rec or the R-phase motor impedance Zmr.

이때, 누설이 발생하지 않은 S상 전력(Psz) 및 T상 전력(Ptz)은 수학식 4와 같다.At this time, the S-phase power (Psz) and T-phase power (Ptz) in which no leakage occurs are as shown in Equation 4.

Figure 112020032860971-pat00004
Figure 112020032860971-pat00004

Figure 112020032860971-pat00005
Figure 112020032860971-pat00005

수학식 4로부터 누설이 발생하지 않은 S상 전압(Vsn) 및 T상 전압(Vtn)은 수학식 5와 정리할 수 있다.From Equation 4, the S-phase voltage (Vsn) and T-phase voltage (Vtn) in which no leakage occurs can be summarized with Equation (5).

Figure 112020032860971-pat00006
Figure 112020032860971-pat00006

Figure 112020032860971-pat00007
Figure 112020032860971-pat00007

즉, 누설 발생시 R 상 누설전압(Vrn)은 수학식 3과 같이 나타나는 반면, 누설이 발생하지 않은 S 상 및 T 상전압은 수학식 5와 같이 나타나고, 동일 상에 대해서는 수학식 6과 같이 정리할 수 있다.That is, when leakage occurs, the R-phase leakage voltage (Vrn) is expressed as in Equation 3, whereas the S-phase and T-phase voltages in which no leakage occurs are expressed as Equation 5, and the same phase can be summarized as Equation 6 have.

Figure 112020032860971-pat00008
Figure 112020032860971-pat00008

한편, 발명자는 R 상 누설저항(Rec)의 저항값은 누설 초기에는 크다가 열화로 인해 누설이 점차 심화되면 R 상 누설저항(Rec)의 저항값이 줄어드는 경향을 보이는 것을 확인하였다.On the other hand, the inventors have confirmed that the resistance value of the R-phase leakage resistance (Rec) is large at the beginning of the leakage, but when the leakage gradually deepens due to deterioration, the resistance value of the R-phase leakage resistance (Rec) tends to decrease.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 S상 누설시 폐회로도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 S상 누설시 등가회로도이며, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 T상 누설시 폐회로도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 T상 누설시 등가회로도로서, 도 9 및 도 10의 R상과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.11 is a closed circuit diagram in case of S-phase leakage according to another embodiment of the present invention, FIG. 12 is an equivalent circuit diagram in case of S-phase leakage according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a T according to another embodiment of the present invention. It is a closed circuit diagram in case of phase leakage, and FIG. 14 is an equivalent circuit diagram in case of T-phase leakage according to another embodiment of the present invention, and since it is the same as the R phase of FIGS. 9 and 10, a description thereof will be omitted.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기 결선도이다.15 is a wiring diagram of a ZCT built-in relay according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기는 3상 변압기(910)의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기(1510), 배선용 차단기(1510)의 출력측과 3상 모터(120) 사이에 배치된 ZCT 내장형 계전장치(1540)를 포함한다. The ZCT built-in relay according to another embodiment of the present invention includes a circuit breaker 1510 having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer 910, and a ZCT disposed between the output side of the wiring breaker 1510 and the three-phase motor 120. It includes a built-in relay device (1540).

계전장치(1540)는 계전기 본체(1541), DSP(1542), 과전류 계전기(1543), 지락 계전기(1544), 전자접촉기(1545), 제어용 변압기(1546), 제1 퓨즈(1547), 제2 내지 제4 퓨즈(1548), 마이컴(1549), 오프 스위치(1550), 전자접촉기 a 접점(1551), 푸시버튼 스위치(1552), 과전류 계전기 b 접점(1553), 전자접촉기 3상 접점(1554) 및 지락 계전기 b 접점(1555)을 포함한다.The relay device 1540 includes a relay body 1541, a DSP 1542, an overcurrent relay 1543, a ground fault relay 1544, an electromagnetic contactor 1545, a control transformer 1546, a first fuse 1547, and a second. To fourth fuse (1548), microcomputer (1549), off switch (1550), magnetic contactor a contact (1551), push button switch (1552), overcurrent relay b contact (1553), magnetic contactor three-phase contact (1554) And a ground fault relay b contact 1555.

도 15에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기는 도 7에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 ZCT 내장형 계전기와 대부분의 구성이 동일하다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 DSP(1542)는 R, S, T 3상 전원선과 전원측의 중성선(N)에 연결되어 3상 전압과 중성 전압을 독출하고, 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하며, 기준 전압과 나머지 2상 전압을 비교하고, 기준 전압 대비 95%보다 낮아지면 누설전압검출신호(VGL)를 출력한다. 한편, 본 발명에 따르면, 비교 전압이 기준 전압 대비 95%로 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자라면 기준 전압 대비 2 내지 98%로 조정될 수 있음을 이해할 수 있다.The ZCT built-in relay according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 15 has the same configuration as the ZCT built-in relay according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 7. However, the DSP 1542 according to another embodiment of the present invention is connected to the R, S, T three-phase power line and the neutral line (N) of the power side to read the three-phase voltage and the neutral voltage, and the highest voltage among the three-phase voltages. Is set as the reference voltage, the reference voltage and the remaining two-phase voltage are compared, and when it is lower than 95% of the reference voltage, a leakage voltage detection signal V GL is output. Meanwhile, according to the present invention, it is understood that the comparison voltage is not limited to 95% of the reference voltage, and those of ordinary skill in the art can be adjusted to 2 to 98% of the reference voltage.

한편, 도 15의 설명을 위해 사용되는 상전압은 선간전압을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 즉, 선간전압과 상전압과 수학식 7과 같이 크기 및 위상에 차이가 있을 뿐, 다른 차이는 존재하지 않기 때문이다.Meanwhile, the phase voltage used for the description of FIG. 15 should be understood as a concept including line-to-line voltage. That is, it is because there is only a difference between the line voltage and the phase voltage and the magnitude and phase as shown in Equation 7 and there is no other difference.

Figure 112020032860971-pat00009
Figure 112020032860971-pat00009

예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따른 DSP(1542, 1642)는 R, S, T 3상 전원선과 전원측의 중성선(N)에 연결되어 3상 전압과 중성 전압을 독출하고, 3상 전압(Vr, Vs, Vt) 대신 3상 선간전압(Vrs, Vst, Vtr) 중 가장 높은 전압을 기준 선간전압(Vref)으로 설정하며, 기준 선간전압과 나머지 2개의 선간전압을 비교하고, 기준 선간전압(Vref) 대비 95%보다 낮아지면 누설전압검출신호(VGL)를 출력한다. For example, the DSPs 1542 and 1642 according to another embodiment of the present invention are connected to the R, S, T three-phase power line and the neutral line N of the power side to read the three-phase voltage and the neutral voltage, and the three-phase voltage (Vr , Vs, Vt), the highest voltage among the three-phase line voltages (Vrs, Vst, Vtr) is set as the reference line voltage (Vref), the reference line voltage and the other two line voltages are compared, and the reference line voltage (Vref If it is lower than 95% compared to ), the leakage voltage detection signal (V GL ) is output.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT/ZCT 외장형 계전기 결선도로서, 도 15의 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT/ZCT 내장형 계전기 결선도와 동일하다.16 is a connection diagram of a CT/ZCT external relay according to another embodiment of the present invention, which is the same as a connection diagram of a CT/ZCT built-in relay according to another embodiment of the present invention of FIG. 15.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in the present specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, it is obvious that the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical idea of the present disclosure, but to explain the technical idea, and thus the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. Modification examples and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110: 수전측 변압기
120: 3상 모터
130: 금속제 외함
140, 740, 940, 1540, 1640: 계전장치110: receiving side transformer
120: 3-phase motor
130: metal enclosure
140, 740, 940, 1540, 1640: relay device

Claims (10)

3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전장치에 있어서,
상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기;
상기 3상 전압 중 R상 전압을 입력받는 제1 터미널; 및 모터 케이스 - 상기 모터 케이스는 접지 측과 전기적으로 연결됨 - 를 형성하는 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 접속되는 제2 터미널을 포함하고, 상기 제1 터미널에 인가되는 전압과 상기 제2 터미널에 인가되는 전압의 전위차가 소정의 하한 기준 전압보다 낮거나 소정의 상한 기준 전압보다 높으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및
상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 영상전류검출신호와, 상기 DSP로부터 출력되는 누설전압검출신호에 응답하여 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함하고,
상기 전위차가 누설전압의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 R상에 누설이 있는 것으로 판단하고,
상기 전위차가 (선간전압 - 누설전압)의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 S상 또는 T상에 누설이 있는 것으로 판단하는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전장치.
In the relay device for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer,
A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting a video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer;
A first terminal receiving an R-phase voltage among the three-phase voltages; And a second terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure forming a motor case-the motor case is electrically connected to a ground side, and a voltage applied to the first terminal and a voltage applied to the second terminal A DSP for outputting a leakage voltage detection signal when the potential difference of the voltage is lower than a predetermined lower limit reference voltage or higher than a predetermined upper limit reference voltage; And
A microcomputer connected to the video current transformer and the DSP and outputting a ground fault operation signal in response to a video current detection signal output from the video current transformer and a leakage voltage detection signal output from the DSP,
If the potential difference is about the magnitude of the leakage voltage, the micom determines that there is a leakage in the R phase,
When the potential difference is about the magnitude of (line voltage-leakage voltage), the micom determines that there is a leakage in the S phase or the T phase, and a leakage alarm relay device using a motor converter voltage fluctuation detection.
 삭제delete 삭제delete 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전 시스템에 있어서,
상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기;
상기 3상 변압기의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기;
상기 3상 전압 중 R상 전압을 입력받는 제1 터미널; 및 모터 케이스 - 상기 모터 케이스는 접지 측과 전기적으로 연결됨 - 를 형성하는 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 접속되는 제2 터미널을 포함하고, 상기 제1 터미널에 인가되는 전압과 상기 제2 터미널에 인가되는 전압의 전위차가 소정의 하한 기준 전압보다 낮거나 소정의 상한 기준 전압보다 높으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및
상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 영상전류검출신호와, 상기 DSP로부터 출력되는 누설전압검출신호에 응답하여 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함하고,
상기 전위차가 누설전압의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 R상에 누설이 있는 것으로 판단하고,
상기 전위차가 (선간전압 - 누설전압)의 크기 정도이면, 상기 마이컴은 S상 또는 T상에 누설이 있는 것으로 판단하는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전 시스템.
In a relay system for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer,
A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting a video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer;
A circuit breaker having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer;
A first terminal receiving an R-phase voltage among the three-phase voltages; And a second terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure forming a motor case-the motor case is electrically connected to a ground side, and a voltage applied to the first terminal and a voltage applied to the second terminal A DSP for outputting a leakage voltage detection signal when the potential difference of the voltage is lower than a predetermined lower limit reference voltage or higher than a predetermined upper limit reference voltage; And
A microcomputer connected to the video current transformer and the DSP and outputting a ground fault operation signal in response to a video current detection signal output from the video current transformer and a leakage voltage detection signal output from the DSP,
If the potential difference is about the magnitude of the leakage voltage, the micom determines that there is a leakage in the R phase,
If the potential difference is about the magnitude of (line-to-leakage voltage), the micom determines that there is a leakage in the S-phase or T-phase, using a motor converter voltage fluctuation detection system.
 삭제delete 삭제delete 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전장치에 있어서,
상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기;
상기 3상 변압기의 출력과 전기적으로 연결되는 3상 입력 터미널과, 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 연결되는 중성선 터미널을 포함하고, 상기 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 나머지 상전압을 상기 기준 전압과 비교하여 상기 나머지 상전압 중 어느 하나가 소정 비율 이상 낮으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및
상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 영상전류검출신호가 출력되고, 상기 DSP로부터 누설전압검출신호가 출력되면 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함하고,
상기 소정 비율은 2 내지 98%인 것을 특징으로 하는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전장치.
In the relay device for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer,
A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting a video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer;
A three-phase input terminal electrically connected to the output of the three-phase transformer, and a neutral terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure, and the highest voltage among the three-phase voltages is set as a reference voltage, and the remaining phases A DSP for comparing a voltage with the reference voltage and outputting a leakage voltage detection signal when any one of the remaining phase voltages is lower than a predetermined ratio; And
A microcomputer connected to the video current transformer and the DSP, outputting a video current detection signal from the video current transformer, and outputting a ground fault operation signal when a leakage voltage detection signal is output from the DSP,
The predetermined ratio is a leakage alarm relay device using a motor converter voltage fluctuation detection, characterized in that 2 to 98%.
 삭제delete 3상 변압기로부터 인가되는 3상 전압에 따라 구동하는 3상 4선식 모터를 보호하기 위한 계전 시스템에 있어서,
상기 3상 변압기로부터 흐르는 3상 전류의 영상분 전류를 검출하여 영상전류검출신호를 출력하는 영상변류기;
상기 3상 변압기의 2차측에 입력측이 연결된 배선용 차단기;
상기 3상 변압기의 출력과 전기적으로 연결되는 3상 입력 터미널과, 금속제 외함의 소정 부위와 전기적으로 연결되는 중성선 터미널을 포함하고, 상기 3상 전압 중 가장 높은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 나머지 상전압을 상기 기준 전압과 비교하여 상기 나머지 상전압 중 어느 하나가 소정 비율 이상 낮으면, 누설전압검출신호를 출력하는 DSP; 및
상기 영상변류기 및 상기 DSP와 연결되고, 상기 영상변류기로부터 영상전류검출신호가 출력되고, 상기 DSP로부터 누설전압검출신호가 출력되면 지락계전 동작신호를 출력하는 마이컴을 포함하고,
상기 소정 비율은 2 내지 98%인 것을 특징으로 하는 모터 전로 전압 변동 검출을 이용한 누설 경보 계전 시스템.
In a relay system for protecting a three-phase four-wire motor driven according to a three-phase voltage applied from a three-phase transformer,
A video current transformer for outputting a video current detection signal by detecting a video current of the 3-phase current flowing from the 3-phase transformer;
A circuit breaker having an input side connected to the secondary side of the three-phase transformer;
A three-phase input terminal electrically connected to the output of the three-phase transformer, and a neutral terminal electrically connected to a predetermined portion of a metal enclosure, and the highest voltage among the three-phase voltages is set as a reference voltage, and the remaining phases A DSP for comparing a voltage with the reference voltage and outputting a leakage voltage detection signal when any one of the remaining phase voltages is lower than a predetermined ratio; And
A microcomputer connected to the video current transformer and the DSP, outputting a video current detection signal from the video current transformer, and outputting a ground fault operation signal when a leakage voltage detection signal is output from the DSP,
The predetermined ratio is a leakage alarm relay system using a motor converter voltage fluctuation detection, characterized in that 2 to 98%.
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