KR100273599B1 - 낙뢰 인식 제어기 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

낙뢰 인식 제어기는 전기를 전원 및 신호로 사용하는 분야에서, 낙뢰 감지시 전자 장치의 완전한 파괴 및 전기 장치의 특성 불량을 발생 시켜 전기 장치, 전자 자 장치를 사용한 제품 생산성 및 기계 유지 관리에 어려움을 유무형으로 겪고 있는 기술적인 과제를 안고 있으며, 이 문제를 해결하기 위해서 낙뢰 전압을 감지하는 낙뢰 감지기와 낙뢰 전류를 어스로 보내는 접지 단자와 낙뢰 방전 전류를 측정하는 영상 변류기와 영상 변류기의 방전 전류량에 따라 작동하는 제어 IC와 제어 IC의 연산 출력시 작동하는 트립 회로및 코일과 트립 코일 작동시 선로측 L1,L2,L3의 회로를 끊는 주접접을 구비 한다.

이와 같은 낙뢰 인식 제어 장치와 방법을 이용하는 것에 의해 전기 장치,전자 장치, 콤퓨터를 이용한 시스템, 산업 기계 장비의 안정적인 감시 제어의 생산 활동을 사용할 수 있으며, 유지 보수에 비용과 시간을 절감하고 사용자의 낙뢰에 대한 불안을 해결 할수 있다.

Description

낙뢰 이식 제어기의 장치 및 그제어 방법(Thunderbolt Identification Controller Apparatus and Method)

본 발명은 낙뢰 인식 제어기의 관한 것으로서, 낙뢰에 의해 사람이 사용하는 전기 기기 및 전자 장치의 안전한 사용과 사용자의 인명과 물질적 정신적 피해를 막기 위해서 작동되는 낙뢰 인식 제어기의 장치 및 그제어 방법에 관한 것이다.

발명이 속하는 분야의 종래 낙뢰 방지 기술은 1752년 약246년전 벤자민 플랭크린(1706-1790 미국)이 공중에 연을 띄워 전기적인 성질의 것이라고 발견한 이후 많은 발전을 거듭하여 전기 피뢰침은 인류 공헌사에 큰획을 그었다. 그러나 그때나 1998년이나 벼락에 대한 보통 사람의 인식은 천재 지변으로 밖에 볼수 없으며 그것을 막는데, 대전류 용량(강전계통=전기)은 피뢰침과 접지 연결 되는 것, 아래스타,바리스타, SIC, 방전갭 등을 사용하여 전기 기기의 파손을 막고 있으며, 소전류 용량(약전계통=전자)은 서지 업서버, 아래스타, 바리스타, 제너 다이오드, TNR, ZNR 등을 사용한 낙뢰 방지기 방향으로만 부품과 회로가 개발되어 낙뢰 전압 인입시 낙뢰의 고전압을 접지와 방전 시키는 방법을 사용 하고 있다.

제 1, 2도의 종래 전원 낙뢰 방지기는 낙뢰가 낙뢰 방지기(A1-A9)의 양단자에 한계 이상 전압이 들어오면 방전을 시키며 기기측을 보호하는데, 자신의 용량을 초과하는 전압, 전류, 시간이 연속해서 인입되면 낙뢰 방지기가 발열과 자연 냉각의 한계점을 초과하여 낙뢰 방지기는 과열로 파괴된다. 파괴되는 형태가 과열로 인한 깨짐, 즉 폭발되며 전기적으로 아래스타는 OPEN 현상과 저전압 작동 현상을 일으키어 평상시 전기 회로의 정상 작동을 못할때도 있고, 바리스타는 양단자 단락(SHORT) 현상과 과열로 인한 깨짐, 화재 등을 일으킨다.

이때 파손된 낙뢰 방지기는 설치부위에 따라 1.PCB 기판 설치형과 2.소자 개별 설치형 3.소자 혼합 몰드 박스형 등으로 나눌수 있는데, 파손시 상태가 1.PCB 기판형은 동박면이 타서 없어짐, PCB의 에폭시 면의 화재로 인한 소손, 쇼트로 인한 배선의 소손이 생긴다. 2.소자 개별형은 차단기의 트립, 배선 화재, 소자 폭발로 인한 주변 전기기기 파괴 등이며 3.소자 혼합 몰드 박스형은 소자 파괴시 BOX 전체 파괴, 폭발, 화재 현상을 동반한다.

현재 수자원 지역의 전기 제어 장치, 한전 전력 공급 라인, 수도 고지대 가압장 전기 제어 장치, 무인 전화 분국, 교통 신호 전기 시설, 수력 발전소 전기 시설, 댐 관리 전기, 높은 산의 첨단 관측 전기 장비, 가정에서 TV 오디오 콤퓨터등, 일반 사무실에서의 통신 장치, 사무용 콤퓨터 등에서는 낙뢰가 인입 되면 언제 어디를 어떻게 파손시킬지 모르며 고장 내용도 단순한 고장이 아니라 하드웨어적 소프트웨어 적으로 사용하는 기계 및 전기 사용 기기의 장시간 사용 불능 상태 및 모두 고치기 어려운 상태로 만드는 심각한 문제점을 지니고 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같이 종래 낙뢰 방지 기술의 문제점을 해소하기 위한 낙뢰 인식 제어기의 장치 및 그 제어 방법을 기초로 하여 전원과 신호선에 낙뢰의 침입시, 사용하고 있는 전기 장치, 전자 장치에 방전 개시시간(3-8㎲이하)과 기기보호 한계전압의 안전권에서 작동 보호하며 용량 한계(170J)를 초과하는 낙뢰는 자동으로 접점을 완전히 끊고 나서 나머지 회로에 충전된 고전압을 안전권까지 방전하여 전기, 전자 장치를 보호 할 수 있는 낙뢰 인식 제어기을 제공하기 위한 것이다.

제1도는 종래 삼상 전원 낙뢰 방지 회로

제2도는 종래 단상 전원 낙뢰 방지 회로

제3도는 본 발명의 삼상 전원 낙뢰 인식 제어기 회로

제4도는 본 발명의 단상 전원 낙뢰 인식 제어기 회로

제5도는 본 발명의 신호선 낙뢰 인식제어기 회로

제6도는 피뢰기 회로와 기호

제7도는 본 발명의 고압 방전 실험 회로

제8도는 본 발명의 플로우 차트

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

A1-A31 : 피뢰기 NFB1-3 : 안전 차단기

L1-L3 : 선로측 단자 S1-S3 : 시스템측 단자

CB1-CB3 : 회로 차단기 T1 : 타이머

TRIP.C : 트립 회로 C.IC : 제어용 IC

P.S : 파워 서플라이 MC1-MC3 : 마그네트 코일

G : 그라운드 접지 E : 후레임 접지

SL1-SL4 : 신호 선로측 단자 ZCT1-ZCT3 : 영상 변류기

SS1-SS4 : 신호 시스템측 단자

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 ①낙뢰와 ②낙뢰 인식 제어기의 작동 원리를 설명하면, ①낙뢰( 한국명:벼락=천둥+번개:천둥은 방전시 소리 현상, 번개는 방전시 빛 현상)는 구름에 충전된 전기가 땅에 방전하는 것을 말하는데 이것외에 구름과 구름 사이에 방전으로 발생하는 벼락과, 하나의 구름안에서 방전으로 발생하는 벼락으로, 발생원의 종류도 3가지 이다.

3가지 모두 사람이 사용하는 전기 장치에 좋지 않은 방향으로 영향을 끼친다. 낙뢰의 3가지 발생원에 따라 전기 장치에 이상 고전압 발생은 2가지로 구분 되는데 낙뢰시 전선에 직접 방전 전류가 닿아 입력되는 직격뢰와 직접 닿지 않아도 고전압 대전류에 의해 발생하는 유도뢰로 구분된다.

벼락의 전압은 보통 낙뢰시에 1억에서 10억 볼트이다. 모의 낙뢰시험 장치에서 방전시험시 1000V당 1mm의 공기 절연 파괴 현상을 측정 할수 있으므로 낙뢰 발생시의 구름의 높이는 100M-1000M로 되는데 구름의 높이의 변화와 구름과 땅과의 사이의 내리는 비 때문에 절연 파괴 전압은 약간 떨어져서 낙뢰가 쉽게 발생한다 그래서 보통 1억에서 10억 볼트라고 환산하였다.

그러나 전기 백과 사전과 기상 관계 자료에 뢰운의 높이는 1500M - 12000- 로 나와 있는데 본 발명과 자료의 두가지를 정리하면 높이가 낮은 구름은 땅과 방전 하는 경우가 많고, 높은 뢰 구름은 절연 파괴 전압 이상 되는 구름끼리 방전하고, 구름 내에서 반대 극성끼리 방전하는것으로 설명 되므로 2가지 모두 기술 되야 한다.

낙뢰시에 발생하는 전류량은 보통 10만에서 50만 암페어로 환산되는데 이것은 계산해 내는 공정에서 다음의 값을 기준으로 계산된다.

전압: 1억-10억V,방전시간 : 20㎲,전류 시-초 3600 sec

20㎲:1초 안의 방전 시간, 벼락의 방전시 최대전류의 양쪽 시간의 합

(국제 규격도 낙뢰 전류 파형의 시간은 8-20 ㎲로 정함)

3600sec:시간 당 전력량으로 환산한 값

55.5kwh=(1억^*10만)/3600^*20㎲ (1억V,10만A일때)

277.7kwh=(1억^*50만)/3600^*20㎲ (1억V,50만A일때)

2778kwh=(10억^*50만)/3600^*20㎲ (10억V,50만A일때)

위의 식에서 전압 대비로 전류의 값을 환산하여 보았다.

위의 식에서 보면 1회의 낙뢰의 전력 량은 보통 50-3000Kwh정도라고 할수 있다. 본 발명자도 낙뢰의 전압 전류를 직접 측정하여 보지는 못하였다,그러나, 전압은 공기의 절연 파괴 거리를(SPG 1) AC 15000V 고압 발생기(T3)로 직접 방전시의 전압과 대비한 거리를 자로 측정하였으며, 전류량 10-50만 암페아의 전류 값은 장치가 현장에서 파괴되는 정도를 가지고 역으로 환산하여 계산한 값이다. 낙뢰시 보통 전류는 10-50만 암페아가 흐르며 이 전류량은 직경 100메타 안에 존재 하는것은 (낙뢰 방지 장치가 없을때) 유도뢰로 파괴 할수 있는 능력(최대 6000V-3000A)이 있는 것을 확인 할수 있는데 이것을 거리대 전류 값으로 환산하면 전류값 10-50만 암페아의 산정 방법은 전선 안전 전류 단면적 방법을 적용해 보는데 지구상에 50만 암페아를 흘려줄 전선은 존재 하지 않아서 자료는 보지 못하였으나 전선에 전류가 흐를때 순간 흐른 전류량에 대비한 전선 안전 전류 단면적을 자력의 영향권 범위라 정하면 직경 100M로 된다, 직경 100 메타를 원형으로 환산 했을때를 전선 안전 전류 단면적으로 환산하면 1㎟ 당 평균 5암페어가 되는데 직경 100메타는 단면적 50,000 x 50,000 x 3.14=7,850,000,000㎟인데 여기에 전류량 5A를 곱하면 39,250,000,000 A ()가 흐른다고 산정한다.

실제 전류가 흐른 시간은 20㎲()이므로= 785,000A가 계산된 값이며 이것을 실제 평균치로 환산하면 785,000^*0.607 = 476,495 A 가 흘렀다고 계산되며 이렇게 전류량을 산정한 것이다.

그리고 방전 시간을 낙뢰에서 직접 측정할 방법은 없어서 고압 콘덴서 (2-12 μF)에 6000 - 12000 V 를 직류 충전하여 순간 아크 방전시 콘덴서 용량, 전선의 굵기 및 거리에 따라 10㎲ - 5ms 까지 의 시간을 디지탈 스코프에서 측정할수 있었다(흥창 디지탈 스코프 DS 5804).

②낙뢰 인식 제어기의 작동 원리는 제 3도에서 낙뢰의 고전압을 감지하는 낙뢰 감지기(A10-A15), 낙뢰 감지기의 이상 전압을 어스 시키는 접지 단자(G), 이상 전압이 감지시 낙뢰 감지기가 작동할때 접지 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT1), ZCT의 2차측 전류를 감시 제어하는 IC (C.IC), 이상시 출력되는 트립 회로(TRIP.C) 및 트립 코일(MC), 트립 되면 선로측과 기기측을 7mm이상 차단하는 접점(CB1)으로 구성되며, 낙뢰 인식 제어기의 제어 방법은 전원 회로와 신호 회로가 동일하며, 전원과 신호의 각 라인 이상 전압을 방지 및 감시하는 낙뢰 감지기가 작동하는 공정과, 낙뢰의 이상전압이 한계 이상 일때 이것의 흐르는 전류량을 감지하는 ZCT와, ZCT의 이상 전압 전류량을 제어기 IC에 맞게 변환 하는 공정과, 제어기 IC의 판단 출력을 하는 공정과, 출력을 받아 마그네트 코일을 작동 시키는 공정과, 마그네트 코일의 흡인력으로 내부 피스톤이 움직여 선로측과 기기측을 접점으로 차단하는 공정을 구비하고, 낙뢰 인식 제어기의 작동 시간은 3-8㎲이하로 뢰 전압 인입시에 3㎲ 이하에서는 전기 장치에 전압이 올라가는 상태이며 3㎲ 이후에 접지와 방전을 하여 회로에 충전되어 있는 전하량을 방전 시킨다.방전 시키는 과정에서 자신의 방전량 170(J)의 초과로 낙뢰 인식 제어기의 파손을 막으며 회로의 안전을 위해 0.02초안에 주회로의 접점을 차단하여 낙뢰는 끊고, 회로 안에 충전되어 있는 전기는 어스로 방전시켜 전기기기의 상태를 보호 유지 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

도면 제 1도의 종래 삼상 전원 낙뢰 방지 회로를 보면 낙뢰 방지기 (A1,A2,A3)는 선로측(전원 예:220V)의 L1, L2, L3에 접지와 병렬로 접속되어 있다. 선로측에서 고전압(AC 750V 이상)이 유입 될시에 자신의 방전 개시(정격 전압 x 2.17) 전압(470V)이 되면 낙뢰 방지기(A1,A2,A3)는 자신의 라인에 이상전압 감지시 개별로 작동하는 것이다.

전원측의 3 라인중 L1 라인에 고 전압이 들어오면 L1 라인과 접지 와의 사이에 방전개시 이상 전압(470V)이 되면 낙뢰방지기 (A1)은 작동을 시작하여 L1선의 고전압을 접지로 흘려보낸다. 이것을 전기적으로 설명하면 L1과 G(접지, 0 볼트) 사이에는 항상 대지 전압이 형성되어 있다가 고전압이 되면 L1과 G 사이에서는 낙뢰방지기(A1)이 방전을 시작하는 것이다. 즉 낙뢰가 유입될시에 고 전압이 무조건 접지로 흘러 들어가는 것이 아니라 접지의 0볼트 전위를 G 단자 까지 올려 놓고 있다가 고전압시에 L1 - G 사이에서 정격 전압 까지 방전 (열 또는 스파크 빛) 소모 시켜 없애 버리는 것이다.

이렇게 전원선과 접지, 즉 L1-G, L2-G, L3-G 사이에 작동하는 방법을 콤몬 모드(COMMON MODE)라 한다.

콤몸 모드에서 전원선의 L1, L2, L3 삼선 모두에 동일한 위상과 고전압이 접지 사이에 형성 되면 L1, L2, L3 삼선 끼리는 동일한 전위가 형성 되어 있어서 낙뢰 방지기 A4,A5,A6은 전혀 작동을 하지 않고 L1, L2, L3에 고전압 +5000V, +5000V, +5000V가 형성되면 어스와 전압은 각 라인에 +5000V의 전위차가 생기므로 낙뢰 방지기 (A1),(A2),(A3)은 작동하는 것이다.

그리고, 전원 L1,L2,L3 삼선 사이에서 방전 작용을 하는 것을 노멀 모드(NOLMAL MODE)라 하는데 이것은 전선 L1과 L2사이에 고전압이 형성되면 L1과 L2 사이의 낙뢰 방지기 (A4)가 방전을 하여 정격 전압으로 전압 강하 시킨후 원상태로 복귀하면 2차측 회로에는 고전압이 들어가지 못하는 것이다.

노멀 모드에서 전원선의 L1, L2, L3 삼선중에 1개 내지 2개에 고 전압이 형성 될때 L1, L2, L3 삼선 끼리는 고 전위가 형성 되어 낙뢰 방지기 A4,A5,A6은 작동을 하는데, 이것을 전기적으로 설명하면 L1과 L2에 -200V 와 +2000V가 형성 되면 L1, L2 사이에 고전압이 형성되어 전위차는 2200V이므로 낙뢰 방지기(A4)의 전기가 한계 전압(470V) 이상이므로 방전하여 작동하는 것이다.

도면 제 2도는 단상 전원 낙뢰 방지 회로인데 제어 회로등에 주로 쓰이며 낙뢰 방지동작은 선로가 2선식이므로 콤몬모드용(A7,8) 2개와 노멀모드용(A9) 1개로 구성되어 있으며 작동 방법은 제 1도와 동일하다.

이렇게 2가지 모드가 현재의 낙뢰 및 전기 파도를 제거하는 방법이 전부 인데 낙뢰 방지기 콤몬모드용(A1,A2,A3,A7,A8), 노멀모드용(A4,A5,A6,A9)이 자신의 양단자에 한계 이상 전압이 들어오면 방전을 시키는데 자신의 용량을 초과하는 전압,전류,시간 이상시 그리고 낙뢰가 연속해서 인입시 발열과 자연 냉각의 한계점을 초과하면 낙뢰 방지기는 과열로 파괴된다, G 사이에서는 형태가 과열로 인한 깨짐, 즉 폭발 되며 전기적으로 아래스타는 OPEN 현상과 저전압 작동 현상을 일으키며, 바리스타는 양단자 단락(SHORT) 현상과 과열로 인한 깨짐, 화재 등을 일으키며 파손시 상태가 1.PCB 기판형은 동박면이 타서 없어짐, PCB의 에폭시 면의 화재로 인한 소손, 쇼트로 인한 배선의 소손이 생긴다. 2.소자 개별형은 차단기의 트립,휴즈 단선, 배선 화재, 소자 폭발로 인한 주변 전기기기 파괴 등이며 3.소자 혼합 몰드 박스형은 소자 파괴시 BOX 전체 파괴, 폭발 화재등의 문제는 위에서 지적한 바 있으며 이러한 문제점을 해결하기 위해 낙뢰 방지기 전단에 전용 안전 차단기(NFB) 또는 FUSE를 설치 하면 자신의 파괴시 차단 및 용단 되는데 연속된 낙뢰에는 차단(NFB 3) 및 단선 (F7,8) 후 전원 및 신호가 선로와 기기가 직접 연결 되어 있어서 아무런 작동을 못하므로 귀중한 전기, 전자 장치의 파손은 발생하며 이렇게 자신의 용량을 초과하는 두가지 모드 모두의 낙뢰 인입시에는 낙뢰 방지기의 파손이 전기 장치,전자 장치의 완전한 파손으로 이어져 생산 기계 또한 정지하지 않을수 없다. 또한 이로 인한 인명 피해가 어떤방향으로 일으킬지 모르는 요소가 상시 존재 하고 있는 것이 현재 심각한 문제점으로 남아 있는 것이 국내,외의 현실이다.

본 발명은 상기와 전원용 회로는 주로 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 도면 제 3도는 낙뢰 방지기 콤몬모드 A10,A11,A12(Arrestor=A)와 노멀모드 A13,A14,A15가 종래의 도면 제 1과 동일하게 연결되는데 다른점은 A10,A11,A12의 단자를 한점에 (C1) 접속한 후 이점에서 접지로(E) 연결시 영상변류기(ZCT1)를 거쳐서 접지 단자(E)에 연결된다.

도면 제 3도의 도면에서 영상 변류기(ZCT1)는 접지 전류(I 1)를 측정하여 1. 5-30mA(고감도) 2. 30-1000mA(중감도) 3. 1A 이상 (저감도) 으로 용도에 맞게 제어 IC((Control IC=C.IC) 회로에서 조절 되어 이상 전압 인입시 트립회로(Trip Circuit=TRIP.C)를 작동 시키며 트립회로(TRIP.C)출력은 전자석 코일(electroMagnet Coil = MC)의 솔레노이드 피스톤을 작동 시켜 기계적으로 주접점(Circuit Breaker = CB1)을 트립 시켜 주 회로를 차단한다.

상술한 본 발명의 도면 제 3도를 제 7도 플로우 챠트로 설명하면 ①낙뢰가 입력되면 ②낙뢰 감지기(A10-A15)가 낙뢰를 감지하며 ③낙뢰 감지시 접지(G)로 흐르는 전류(I1)를 영상 변류기(ZCT1)에서 입력 받고 ④입력된 전류(I1)를 전압으로 변환 및 전압의 크기(0.5-5V)와 시간을 제어(C.IC)한다. ⑤초기 0-10㎲ 이하 C.IC 에서는 ⑥낙뢰 전력이 170(J)이하, 전압:2.17-3.4배, 전류:50-60% 이하는 ⑦낙뢰 감지기(A10-A15)는 동시에 방지 역활을 하여 낙뢰를 접지(G)와 방전 시킨다. ⑧낙뢰가 소전력(170 J)일때는 초기 동작으로 끝난다 ⑨중기 10㎲-3ms 사이에 ⑩낙뢰 감지기에서 변환된 낙뢰 전력이 170(J)이상,전압 3.4배 이상, 전류 50-60% 이상이면 ⑪주접점(CB1)을 차단하며 ⑫선로가 차단된 상태에서 2차측 회로에 남아 있는 고전압은 계속 방전(A10-A15) 시킨다. ⑬말기 3ms - 30ms에서는 위의 ⑩이상 전력이 되면 ⑪번 동작중에 계속하여 ⑭2차측에 남아있는 고전압을 계속하여 방전(A10-A15) 시킨다. 본 플로우 챠트의 핵심은 낙뢰 인입시 초기부터 말기 까지 계속 방전을 하며 방전되는 량이 회로 셋트치 보다 초과시 중기에 CB를 차단하여 끊고 나머지를 계속 방전하여 회로의 전압 상승으로 인한 파손을 보호하며 끝나는데 있다.

도면 제 4도는 단상 전원용 회로에 사용(예:220V AC) 되는데 작동 원리는 제 3도에서 L3 라인이 없는 것으로 동일하나 콤몬 모드(A16,17)에 2개 노멀모드에(A18) 1개로 삼상은 6개이나 단상은 3개로 작동이 이루어 진다 콤몬모드로 470V 이상의 전압이 인입되면 A16,A17은 방전 시작하여 정격 전압 전에서 정지하며, 노멀모드로 L1,L2 사이에 고전압(470V)이상이 인입되면 A18는 방전하여 정격 전압 전에서 정지하여 고전압이 회로로 들어 가는 것을 방지하는 것이다. 도면 제 4도 단상 전원용 회로 낙뢰 인식 제어기가 낙뢰 감지(A16-A18)하여 전원 정격 220V일때 한계 이상(정격 전압 X 2.17)에서 3.4(740V)배 이하, 낙뢰 접지전류(I2)는 셋트 전류값의 50-60% 이하)는 어스로 흘려 보내며, 한계 이상 (전압 3.4배 이상,낙뢰 접지 전류 50-60% 이상)은 전류 이상 감지 신호로 인해 주 회로의 차단기 접점(CB1)을 차단하며, 연속하여 회로상에 충전되어 있는 이상 전압은 접지 단자(G)와 방전 시켜서 낙뢰 전압이 발생만 되었고 전류는 흐르지 않았던 상태를 만들어 낙뢰 인삭 제어기의 다음 회로(S1,S2)를 보호 할 수가 있다. 이말을 다시 설명하면 낙뢰 전압 인입시, 초기 한계 이하 전압(470-740V)은 접지(G)로 방전 시키며 방전시 회로에 고 전압(470V 이상)이 사라지면 회로는 정상 상태로 작동 한다, 그러나 증기(10㎲-3ms)에 계속된 낙뢰로 고전압이 회로에 유지되어 있으면 방전 전류량이 커지면서 ZCT 회로에 과전류(I2)가 감지 되면 0.02sec 안에 주 회로의 차단기 접점(CB2)을 차단한다, 말기의 3ms-30ms 차단 후 까지 남아 있는 회로에 충전된 이상 고전압은 계속 방전하여 어스로 안전 전압(300V) 까지 강하시켜 낙뢰의 방지 역활과 감시 역활을 동시에 하여 기기측을 보호하는데 작동의 플로우 챠트는 제8도로 제3도와 같이 설명된다.

제4도의 단상 전원용 회로는 주로 제어회로,가전제품,소형 전기 장치 등에 사용된다.

제 5도는 신호선 낙뢰 인식제어기 회로로써 선로측 1또는 선로측 2에 신호로 저전압 저전류가(4-20mA, 0.24V,48V) 사용되며 낙뢰 전압이 인입 되면 콤몬모드(A22-A25),노멀모드(A26,A27)가 작동된다.작동시 영상 변류기(ZCT3)에서 한계 이상시 제어용 IC(C.IC)출력되어 트립 회로(TRIP.C)는 작동후 마그네트 코일(MC3)은 피스톤으로 주 접점(CB3)을 차단한다.동시에 타이머 1(T1)은 OFF되며 신호 선로측 1,2는 완전 차단후 증기의 잔여 전압은 A22-A25가 계속 방전 제거 시키는데 플로우 챠트의 설명은 제 8도와 같다.

제 6도는 본발명 및 종래 도면에서 사용한 피뢰기에 관한 기호와 회로 종류에 관한 것인데 피뢰기 A1-A31은 낙뢰 방지기 용도로 쓰이는데 제품의 특성상 아래스타는 개스 안에서 방전을 주로하게 만들어져 있고 바리스타는 ZOV(산화 아연 바리스타) 타입으로 주로 세라믹을 소성한후 전극을 만들어 사용되고 있다, 아래스타의 주요 특성은 개스 특성상 방전 개시 전압의 편차가 10% 있으며 방전되면 정격 전압 이하까지 계속되는 속류 방전 특성을 가지고 있다.

본 발명에서 회로상 통신 회로와 신호 회로는 아래스타 만,바리스타 만 쓰일때가 있고 전원 장치는 아래스타 + 바리스타 회로를 사용하여 낙뢰시에 속류 방지 및 폭발 방지 용도를 주 된 특징으로 하였다

제 6도는 실제 현장에서 사용되는 회로이며 A1-A27을 하나의 피뢰기 회로로 표기하며 사용법은 A28-A31 중 회로에 맞게 선정 하였다.

제 7도는 본 발명의 고압 방전 실험 장치의 전기 도면으로 실험시 고전압 고전류 발생으로 인한 다른 전기 장치 파손을 막고자 설계되었으며 실험시 완벽한 특성 검출을 위하여 제작 실험한 도면이다.

이상과 같이 본 발명의 구성 도면을 설명하였다.

본 발명 효과로는 용도가 전기장치에 쓰이므로 일반 공장의 시켄스 제어계통,PLC 제어 계통,통신 전자분야,사무실 콤퓨터 사용자,일반 가정의 가전 제품및 통신 장치등에 사용 된다면, 낙뢰 및 전기 파도의 영향에서 벗어나 사용시의 불안감이 없음으로 인해 생산되는 수치는 유무형으로 대단하며 특히 수자원과 기상대 및 전파 관리 관련 분야는 낙뢰 상습 지역으로 변환 되는바 수처리 원격 제어 장치의 낙뢰 공포에서 벗어나며 본 발명 낙뢰 인식 제어기는 낙뢰로 인한 전선에 인입 되는 이상 전기를 안정화 또는 제거하여 최적의 상태로 전기를 공급 하므로써 산업 전기시설 및 일반 전기 사용처의 고장 및 오동작으로 인한 막대한 경제적,시간적인 손실을 막을수 있고 제작비가 저렴하며 내구성이 우수하여 전기 시스템 전체의 작동을 안정화 하여 수명을 장구할 수 있게 한 낙뢰 인식 제어기에 관한 것이다.

Claims (2)

1. 전원용 삼상,단상과 신호용 회로에 있어서 낙뢰의 전압을 감지하는 아래스타, 바리스타를 직렬, 또는 병렬로 연결하여 작동하는 낙뢰 감지기(A10-A25)와 낙뢰 방전 전류를 어스로 보내는 접지 단자(G)와 낙뢰 감지기(A10-A25)가 작동시 접지 방전 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT)와 영상 변류기(ZCT)에서 접지 방전 전류를 측정후 작동하는 제어용 IC(C.IC)와 접지 방전 전류를 제어용 IC(C.IC)에서 연산 후 기계적으로 작동 하는 트립 코일(MC1-MC3)과 상기 낙뢰 감지기(A10-A25)에서 접지 방전 전류 신호에 따라 트립코일이 작동하여 전원 L1,L2,L3의 회로를 끊는 주접접 (CB1-CB3)으로 구성된 낙뢰 인식 제어 장치
2. 낙뢰 입력시 8도 플로우 챠트와 같이, 초기(0 - 10 ㎲이하)에는 방지기로 작동하며,중기(10㎲ - 3ms이하)에는 방지기 + 감지기로 작동하여 감지기에서 방전하는 접지전류를 영상변류기(ZCT)로 변환 하여 이를 연산 후 이상시 회로의 주 접점을 차단하며,말기(3ms - 30ms이하)에는 2차회로에 남아있는 고전압을 계속 방전하여 기기측 회로에 안전 전압을 유지 시키는 것을 특징으로 하는 낙뢰 인식 제어 방법.