KR100353268B1 - 전자파 대응 단위세대 분전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적 서지를 차단하고 전원선 방해파를 흡수할 수 있는 전자파 대응 분전반에 관한 것으로, 일반주택, 아파트 및 상가, 호텔, 오피스텔 등에서 사용하고 있는 단위세대 분전반에 서지전압·전류를 차단하고 전원선 방해파를 흡수하는 기능을 가진 서지차단장치를 전기적 특성에 맞도록 설계하여 부가하는 것이다.

본 서지차단장치를 내장한 단위세대 분전반은 외부로부터 침입해오는 서지 전압·전류에 대해 분전반 내의 주차단기 즉, 누전차단기(ELB)의 오동작이나 물리적 손상을 방지할 수 있으며, 2차측(부하연결단)에 연결된 각종의 전기·전자·통신 기기를 전기적 서지와 전원선 방해파로부터 안전하게 보호할 수 있는 특징이 있다.

최근에는 서지 전압·전류에 대한 누전차단기의 오동작과 손상이 심각한 문제로 제기되고 있으며, 가정용 전기·전자·통신기기의 고기능 소형·경량화와 초고속정보 통신망의 사용급증으로 서지 전압·전류 및 전원선 방해파에 대한 이들 기기의 보호가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

Description

전자파 대응 단위세대 분전반 {Home Panel Board for Electromagnetic Compatibility}

본 발명의 목적은 외부 전력계통으로부터 분전반에 침입하는 서지전압·전류에 대해 분전반에 설치된 차단기를 보호하고, 서지전압·전류와 전원선 방해파로 부터 차단기 2차측에 연결된 전기·전자·통신기기를 안전하게 보호하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 서지차단장치를 내장한 전자파 대응 단위세대 분전반에 관한 것으로, 일반주택, 아파트 및 상가, 호텔, 오피스텔 등에 사용되고 있는 단위세대 분전반 또는 배전반(이하, "분전반" 이라 칭함)에 서지전압·전류(1.2/50 ㎲, 8/20 ㎲)를 차단하고 전원선 방해파(150 kHz ∼30 MHz)를 흡수할 수 있는 기능을 가진 서지차단장치를 전기적 특성에 맞도록 설계하여 부가함으로써, 서지전압·전류와 전원선 방해파에 대해 전기·전자·통신 기기의 피해를 없애거나, 최소화하는 기술에 관한 것이다.

최근 산업의 고도화와 정보통신의 대중화로 고밀도 집적회로가 내장된 전기·전자·통신 기기가 널리 사용되고 있다. 이러한 고밀도 집적회로를 사용하는 기기들은 서지전압·전류와 전원선 방해파에 대해 일시적 고장이나 영구적 손상을 받기 쉽기 때문에, 분전반 내 분기용차단기 2차측에 연결된 부하에 서지전압·전류와 전원선 방해파가 유입되는 것을 차단하는 장치가 필요하게 되었다.

그러나, 지금까지 사용되고 있는 단위세대 분전반의 경우는 주차단기인 누전차단기와 분기용차단기인 배선용차단기만이 설치되어 있어 과부하나 단락사고에 대해서만 2차측 부하를 보호할 수 있을 뿐, 서지전압·전류와 전원선 방해파에 대해서는 무방비한 상태였다.

이와 같이 종래 분전반의 구성만으로는 서지전압·전류와 전원선 방해파에 대해 2차측의 부하를 적절히 보호하지 못하므로, 일시적으로 발생하는 강력한 서지전압·전류는 차단기를 오동작시켜 운전중인 부하에 전력공급을 중단케 함으로써경제적인 손실을 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 서지전압·전류와 전원선 방해파가 차단기 2차측에 연결된 전기·전자·통신기기에 직접 흘러 들어가 오동작이나 치명적인 손상을 발생시킬 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 서지전압·전류와 전원선 방해파로부터 수용가 내의 전기·전자·통신 기기를 안전하게 보호하고, 분전반 내 주차단기의 오동작을 방지할 수 있는 전자파 대응 분전반을 제공하고자 한다.

도 1 은 종래의 분전반 개략도

도 2 는 본 발명에 따른 전자파 대응 분전반의 개략도

도 3 은 본 발명에 따른 서지차단장치를 분전반 내에 설치한 일 실시예

도 4 는 본 발명의 전자파 대응 분전반의 회로도

도 5 은 본 발명에 따른 서지차단장치의 기본 구성

[ 도면 중 주요부호에 대한 부호의 설명 ]

1 : 주차단기, 2 : 분기용차단기, 3 : 서지차단장치,

4 : 접지단자, 5 : 외함 6 : 간선도체

7 : 산화아연형 바리스터, 8 : 콘덴서

도 1은 주차단기(1)와 분기용차단기(2)만으로 구성된 종래 단위세대 분전반의 개략도이다.

일반적으로 전력 수용가에는 인입선과 부하 사이에 분전반을 설치하는데, 상기 분전반은 2차측 부하에 전력을 적절히 분배·공급하는 기능을 함과 동시에 2차측 부하에서 발생하는 전력사고가 다른 부하 또는 외부로 파급되는 것을 방지하는 기능을 담당하게 된다.

그런데 지금까지는 분기용차단기 2차측에 연결된 부하들이 서지전압·전류에 민감하지도 않았을 뿐만 아니라, 차단기의 오동작 등에 의해 일시적으로 전원공급이 중단된다고 하여도 그다지 큰 문제점이 발생하지 않는 것들이 대부분이었다. 따라서 종래에는 상기와 같이 주차단기(1)와 분기용차단기(2)에 의해서만 분전반을 구성하여도 별다른 문제점이 없었다.

그러나, 최근에는 사용되고 있는 대부분의 전기·전자·통신 기기는 저전력고밀도 집적회로를 채용하고 있어 낮은 서지 전압·전류에 대해서 치명적인 피해와 전원선 방해파로부터 오동작이 빈번하게 발생할 뿐만 아니라, 이러한 기기들은 주로 고부가가치의 업무에 이용되고 있는 관계로 일시적인 정전에 대해서도 막대한 경제적 피해가 발생하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 서지차단장치(SPD:Surge Protection Device)를 내장한 전자파 대응 분전반의 개략도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 분전반은 주차단기(1)와 분기용차단기(2) 사이에 서지전압·전류에 대해 부하 및 차단기를 보호하기 위한 서지차단장치(3)가 추가되어 되어 있다. 여기서, 주차단기(1)는 일반적인 배선용차단기 또는 누전차단기 어느 것이나 상관없으며, 분기용차단기(2)로는 일반적인 배선용차단기가 사용될 수 있다. 또한, 서지차단장치(3)는 주차단기(1)의 2차측에 연결된 구성으로 나타내었으나, 구조상 주차단기(1)의 1차측에 설치하여도 무방하다. 그러나 제조 공정상 주차단기 2차측에 설치하는 것이 유리하다.

도 3은 본 발명에 따라 서지차단장치(3)를 분전반 내에 설치한 일 실시예를 나타낸 것으로, 좌측부터 주차단기(1), 서지차단장치(3) 그리고 분기용차단기(2) 3개가 설치될 수 있음을 보여주고 있으나, 분기용차단기(2)가 8회로까지 증가시키거나, 서로의 위치를 바뀌어도 동작 및 효과에는 영향이 없다.

또한, 도 3의 서지차단장치(3)는 국내에서 사용되고 있는 단위세대 분전반에 규격화하여 설치가 될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 미관을 고려하여 서지차단장치 (3)를 분기용차단기(2)의 외형과 동일하게 제작하여 설치할 수 있음을 보여주고 있으나, 역시 서지차단장치(3)의 외형을 상기 실시예에 한정하지 않고 설치하여도 무방하다.

도 4는 본 발명의 서지차단장치를 내장한 전자파 대응 분전반의 회로도를 나타낸 것이다.

도 4는 분전반 내의 각 구성요소의 연결관계를 도시하기 위한 것으로 주차단기(1) 2차측에는 서지차단장치(3)와 분기용차단기(2) 다수개가 병렬로 연결되어 있다. 앞에서도 언급한 바와 같이 도4에서는 서지차단장치(3)가 주차단기(1)와 분기용차단기(2)사이에 병렬로 연결되어 있으나, 서지차단장치(3)를 주차단기(1)의 1차측에 병렬 연결하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성에 의하여 평상시에는 통상적인 분전반 고유의 기능을 수행하다가, 서지전압·전류가 전원계통 즉, 분전반 주차단기의 1차측에 침입하면 서지차단장치가 가지는 비선형 저항특성에 의해 서지전압·전류를 흡수·억제시켜 주차단기는 물론 2차측의 분기용차단기와 부하에 서지전압·전류로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있게 한다. 또한 전원선 방해파에 대해서는 분전반 내의 주차단기 2차측에서 분기차단기 1차측 연결선 즉, 간선도체(6)의 인덕턴스와 서지차단장치내의 콘덴서(8)로 L-C 전자파 필터가 구성되어 전원선 방해파를 흡수하여 감쇠시킨다. 여기서 분전반내 간선도체(6)에 의해 얻어지는 인덕턴스는 식(1)과 같이 산출할 수 있으며, 간선도체(6)의 길이와 폭에 따라 달라지므로 분전반의 분기회로수에 의존하게 된다.

도 5는 본 발명에 사용한 서지차단장치의 기본 구성을 나타낸 것이다. 도 5의 서지차단장치는 콘덴서(8), 산화아연형 바리스터(7) 3개로 구성되며, 선로 및 대지(L-N, N-G) 사이에 침입하는 서-지전압·전류를 차단하고 전원선 방해파를 흡수할 수 있는 구성이다. 선로 사이(L-N) 및 선로-대지(N-G)사이에는 서지 전압에 대한 응답속도가 빠르고 속류에 대한 문제점이 없으며, 소자의 정전용량이 수 nF 정도인 클램핑 소자의 산화아연형 바리스터(MOV)를 사용하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 전자파 대응 분전반은 평상시에는 분전반 고유 기능을 수행하다가, 서지전압·전류가 침입하였을 때는 서지전압·전류를 빠르게 차단함으로써 전기·전자·통신기기의 오동작을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전원선 방해파를 흡수할 수 있는 서지차단장치를 분전반 내에 설치함으로써 각각의 전기·전자·통신기기에 별도로 설치할 필요가 없어 비용면에서도 매우 경제적이며, 제작·설치에 있어서도 매우 간편해지는 효과를 가지고 있다. 또한, 본 발명의 전자파 대응 분전반은 전기·전자기기의 서지내성 시험에 관한 국내규격 KSC 0266 (서지내성시험)과 국제규격 IEC 61000-4-5 (SurgeImmunity Test)를 만족시킨다.

Claims (1)

1. 수용가에 전력을 분배·공급하는 단위세대 분전반에 있어서,

   누전 및 과전류 차단의 역할을 하는 주차단기(1)와, 일측은 주차단기(1)에 접속되고 타측은 부하에 접속되어 과전류 차단의 역할을 하는 분기용차단기(2)와, 주차단기(1)와 분기용차단기(2) 사이에 병렬로 접속된 서지차단장치(3)가 하나의 외함(5) 내에 설치되며, 서지차단장치(3)는 클램핑 소자의 산화 아연형바리스터로 구성함으로써 낙뢰나 전력계통의 지락사고 또는 전기기기 사용에 의해 발생하는 서지전압을 차단하고 서지전압 차단 후 속류제거가 가능하며, 분전반내의 간선도체(6)의 인덕턴스와 서지차단장치(3)내의 콘덴서(8)로 인한 전자파 필터 구성으로 전원선 방해파를 차단할 수 있는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 전자파 대응 단위세대 분전반