KR100478981B1

KR100478981B1 - 저압옥내 배선의 직렬저항특성에 따른 배선용 차단기의 동작 진단 장치

Info

Publication number: KR100478981B1
Application number: KR10-2002-0057144A
Authority: KR
Inventors: 김동림; 이상호
Original assignee: 김동림
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2005-03-28
Also published as: KR20020079687A

Abstract

본 발명은 차단기의 양호한 동작 가능성을 진단할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저압 옥내 배선의 직렬저항특성에 따른 배선용 차단기의 동작 진단 장치는, 진단하고자 하는 교류전원에 동기시켜 펄스 신호를 발생하기 위한 펄스 발생부; 상기 펄스 신호에 제어되어 상기 교류전원을 1/4 주기 동안 충전시킬 수 있는 제1 충전제어신호를 생성하기 위한 제1 충전제어부; 상기 펄스 발생부 및 제1 충전제어부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 상기 교류전원의 최대전압을 충전시킬 수 있는 제2 충전제어신호를 생성하기 위한 제2 충전제어부; 상기 제1 혹은 제2 충전제어신호에 따라 상기 교류전원을 충전하기 위한 충전부; 상기 충전부에 충전된 전압을 표시하기 위한 표시부; 및 상기 충전된 전압을 방전시키기 위한 방전부를 포함하고, 상기 제1 충전제어부의 동작에 따라 충전된 충전 전압을 상기 제2 충전제어부의 동작에 따라 충전된 전압과 대비할 수 있다.

Description

저압옥내 배선의 직렬저항특성에 따른 배선용 차단기의 동작 진단 장치{The checking apparatus for interrupting function of NFB according to series resistance characteristics in low voltage house wiring}

본 발명은 저압 옥내 배선 계통의 안전 진단 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 배선의 접속저항을 포함한 직렬 저항 특성에 따라 배선용 차단기(NFB)의 양호한 동작 가능성을 진단하는 장치에 관한 것이다.저압 옥내 배선 계통의 안전 진단을 위한 종래 방법은 대지간의 절연특성, 기기의 접지 및 육안으로 보이는 기술적인 사항만 점검한다.

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현재까지는 전선의 굵기에 비례한 안전전류를 기준으로 하여 정격부하를 결정하지만 배선의 길이, 접속저항 등의 직렬저항이 크게 작용하여 배선의 단락시 차단기가 작동하지 않거나 또는 작동이 지연되는 경우가 많으므로 배선의 직렬저항과 차단기의 규격은 밀접한 관계가 있으며 다시 말하면 전기화재와 직접적인 관계가 있다.

더욱이 사용자의 편의에 따라 추가배선을 노출시켜 놓는데 차단기의 규격을 무시하고 어떠한 조건이라도 단락 시에 차단이 될 것이라고 믿고 있는 것이 문제점이다.

따라서 정상적인 전력의 사용에는 문제점이 없다 하여도 배선계통의 고장이나 노후로 인한 단락시 차단기의 차단동작이 안되거나 늦게 동작하여 전기화재에까지 이르게 된다.

그런데, 전기화재를 예방하려면 배선회로의 어느 종단이든지 단락이 있을 시, 주변의 가연성 물질에 인화되기 전에 차단기가 동작할 수 있어야 한다.

현재까지 이러한 배선계통의 안전성을 진단하는 방법이 없어 숙련된 기술자가 육안으로만 판정하는 실정이며 더욱이 육안으로 식별이 안 되는 부분에는 별다른 방법이 없다는 것이 안전관리의 허점인 것이다.

예를 들어 정격전류가 30A인 열동형 차단기의 경우 30A의 20배인 600A의 전류가 0.1초 이상 흘러야 차단동작이 일어난다. 이는 220V의 경우 배선의 직렬저항이 0.3Ω 이하이어야 된다는 의미이므로, 0.3Ω 이상 일 때에는 30A 보다 낮은 규격으로 교체하여야 차단속도가 단축되며, 또한 같은 굵기의 배선도 길이에 따라 차단기의 정격을 달리 적용할 필요성이 있다.

즉, 배선의 단면적에 비례하는 안전전류와 차단기가 작동할 수 있는 단락전류는 상호 일치하지 않기 때문에 전기안전을 위하여 차단기의 정격을 차단기가 작동할 수 있는 단락전류에 맞게 적용할 필요가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차단기의 양호한 동작 가능성을 진단할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저압 옥내 배선의 직렬저항특성에 따른 배선용 차단기의 동작 진단 장치는, 진단하고자 하는 교류전원에 동기시켜 펄스 신호를 발생하기 위한 펄스 발생부; 상기 펄스 신호에 제어되어 상기 교류전원을 1/4 주기 동안 충전시킬 수 있는 제1 충전제어신호를 생성하기 위한 제1 충전제어부; 상기 펄스 발생부 및 제1 충전제어부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 상기 교류전원의 최대전압을 충전시킬 수 있는 제2 충전제어신호를 생성하기 위한 제2 충전제어부; 상기 제1 혹은 제2 충전제어신호에 따라 상기 교류전원을 충전하기 위한 충전부; 상기 충전부에 충전된 전압을 표시하기 위한 표시부; 및 상기 충전된 전압을 방전시키기 위한 방전부를 포함하고, 상기 제1 충전제어부의 동작에 따라 충전된 충전 전압을 상기 제2 충전제어부의 동작에 따라 충전된 전압과 대비할 수 있다.활선(活線)상태로 종단에서 단위시간(1/4 주기)동안 대용량의 콘덴서에 SCR로 충전시킨다. 즉, 콘덴서로 순간 단락시키는 결과가 되어 충전되는 순간 배선의 직렬저항에 따른 전압강하가 이루어지는데, 이러한 특성을 이용하여 콘덴서에 충전된 전압을 측정하여 배선회로의 직렬저항과 단락전류를 추정(推定)하며 차단기의 양호한 동작 가능성을 진단하는 장치이다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차단기의 동작 진단 장치는, 진단하고자 하는 교류전원에 동기시켜 펄스 신호를 발생하기 위한 펄스 발생부(110), 상기 펄스 신호에 제어되어 상기 교류전원을 충전시키기 위한 제1 충전제어부(120), 상기 펄스 발생부(110) 및 제1 충전제어부(120)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(130), 상기 교류전원의 최대전압을 충전시키기 위한 제2 충전제어부(140), 상기 제1 혹은 제2 충전제어부의 동작에 따라 상기 교류전원을 충전하기 위한 충전부(150), 상기 충전부(150)에 충전된 전압을 표시하기 위한 표시부(160), 및 상기 충전된 전압을 방전시키기 위한 방전부(170)를 포함한다.상기 펄스 발생부(110)는 제1 충전제어부(120) 내 제어 정류 소자, 예를 들어, 싸이리스터(SCR)를 턴온시키기 위한 제어신호로 사용하기 위한 펄스 신호를 출력한다.상기 제1 충전제어부(120)는 펄스 신호에 제어되어 턴온되는 제어 정류 소자를 이용하여 교류전원의 1/4주기동안 콘덴서에 충전한다.

본 발명을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

삭제

측정단자(T1, T2)는 측정하고자 하는 위치로서, 즉 콘센트(혹은, 리셉터클) 또는 부하가 접속된 배선회로의 종단에 해당할 수 있다.

펄스 발생부(110) 내 저항(R1)과 제너 다이오드(Z1)는 측정단자(T1, T2)에 인가된 교류전압을 펄스발생소자(IC1)가 인식하도록 교류 반파의 구형파 펄스를 생성하고, 커패시터(C1)는 노이즈를 제거한다.

펄스발생소자(IC1)는 펄스 발생용 집적회로(IC)로서, 저항(R1)과 제너 다이오드(Z1)에서 발생된 구형파 펄스를 단자 14에서 입력받아 단자 1로 출력하는데, 스위치(S1)에 의하여 단자 15의 Set 입력이 "L"상태가 되면 한 개의 펄스를 출력하고 정지한다. 즉, 스위치(S1)가 1회 작동할 때 1개의 펄스를 출력한다.

펄스 발생부(110) 내 커패시터(C2)는 스위치(S1)의 접촉 노이즈를 제거하는 필터용 콘덴서이며, 또한 동작전원 투입시 오동작 방지용이다. 펄스발생소자(IC1)의 단자 13과 11은 1회 Set시 1 펄스 신호가 출력되도록 설정하는데 사용된다.

펄스발생소자(IC1)의 출력(1)은 교류 1/2파장의 길이가 출력되므로 제1 충전제어부(120) 내 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2)에서 커패시터(C3)에 충전된 전압으로 SCR을 턴온(Turn ON)시키는데, 커패시터(C3)의 용량값에 의하여 SCR의 접호시간은 1/2 주기 이하로 설정한다.그러나 SCR이 콘덴서(C6)를 충전시키는 시간은 1/4주기(위상각 0도 ~ 90도)동안 턴온(Turn ON)되며, 1/4 주기 이후의 시간은 충전된 전압보다 충전할 전압이 낮아지므로 SCR의 애노드와 캐소드의 전위가 전환되어 게이트에 점호전류가 흘러도 충전전류는 정지되고 결과적으로 SCR은 턴오프(Turn OFF)된다.전원공급부(130) 내 저항(R7), 및 커패시터(C5)는 교류전류 제어용이고, 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)는 반파정류용이며, 커패시터(C4) 및 제너다이오드(Z2)는 평활 및 정전압용이다.

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상기 표시부(160)는 충전된 전압을 표시하는 전압계(M1)와 전압계 교정부(R8)로 구성된다. 표시부(160) 내 전압계(M1)는 커패시터(C6)에 충전된 전압을 표시하고, 저항(R8)에 의하여 완전 충전 전압(Pull charge voltage)을 전체 스케일(Pull scale)로 교정할 수 있다. 즉, 측정시각 또는 측정지역에 따라 전원전압이 다를 수가 있으므로 전압계를 전체 스케일(Pull scale)로 교정할 필요가 있다.

제2 충전제어부(140) 내 제2 스위치(S2)는 기준전압 설정용 스위치로서, 제3 다이오드(D3)에 의해 정류되는 충전 전압을 저항(R9)을 통하여 교류전압 실효치의 1.4배에 해당하는 직류전압을 커패시터(C6)에 충전되도록 한다. 한편, SCR을 통해 커패시터(C6)에 충전되는 전압도 전원이 공급되는 배선회로의 직렬저항이 없다면 제2 스위치(S2)로 충전되는 전압과 같아야 한다. 만일, SCR로 충전된 전압이 상대적으로 낮다면 배선회로에 직렬저항에 의하여 전류가 제한되었다는 것을 의미하며, 배선회로 내 직렬저항의 크기와 커패시터(C6)의 충전전압은 반비례하게 될 것이다.

방전부(170) 내 제3 스위치(S3)는 커패시터(C6)에 충전된 전압을 저항(R9)을 통하여 방전시킨다. 이 때 저항(R9)으로 방전되는 전압 및 전류가 크므로 필라멘트 타입의 전구를 사용하는 것이 바람직하다.

결국, 본 발명은 제2 충전제어부(140) 내 제2 스위치(S2)의 동작에 따라 충전된 충전 전압과 대비하여 제1 충전제어부(120)의 동작에 따라 충전된 전압이 얼마나 낮은 전압으로 충전되는가를 확인함으로써 차단기의 차단동작이 늦게 수행되거나 차단이 안될 수 있는지의 여부를 진단할 수 있다. 즉, 직렬저항의 크기에 비례하여 단락전류가 감소하므로 충전부(150)에 충전되는 충전전압이 낮게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 진단 장치는 전기 안전 관리 기술자의 필수장비로 활용될 수 있고, 배선의 규격에 적합한 차단기(NFB)를 사용하도록 하여 전기화재의 대다수를 차지하는 배선계통의 전기화재를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 기본회로도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

T1, T2 : 시험용 교류 전원접속 단자

R1, Z1 : IC1에 공급하는 교류전원 동기펄스 발생소자부

C1 : 동기지연 및 노이즈필터부

R2 : IC1의 Reset 전압 공급저항

S1 : IC1의 Set 스위치

C2 : IC1의 Set 동작 노이즈필터부

TR1, TR2 : SCR 트리거용 드라이버

R3 : IC와 TR의 결합저항

R4 : TR2 바이어스 저항

R5 : C3 충전용 저항

C3 : SCR 드라이브용 콘덴서

R6 : C3 방전 지연용 저항

Z2 : IC 와 TR회로 전원용 정전압 다이오드

C4 : IC 와 TR회로 전원 평활용 콘덴서

D1, D2 : IC 와 TR회로 전원 정류용 다이오드

C5 : IC 와 TR회로 전원용 전류제한 콘덴서

R7 : C5의 돌입전류 제어용 저항

C6 : 시험용 콘덴서

SCR : IC1에서 출력된 펄스에 의하여 C6을 충전하는 SCR

M1 : C6에 충전된 전압 측정용 전압계

R8 : 전압계 교정용 가변저항

D3 : 전압계 교정을 위한 C6충전용 다이오드

S2 : 전압계 교정을 위한 C6충전용 스위치

R9 : C6에 충전된 전압을 방전시키는 저항

S3 : C6에 충전된 전압을 방전시키는 스위치

Claims

진단하고자 하는 교류전원에 동기시켜 펄스 신호를 발생하기 위한 펄스 발생부;

상기 펄스 신호에 제어되어 상기 교류전원을 1/4 주기 동안 충전시킬 수 있는 제1 충전제어신호를 생성하기 위한 제1 충전제어부;

상기 펄스 발생부 및 제1 충전제어부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부;

상기 교류전원의 최대전압을 충전시킬 수 있는 제2 충전제어신호를 생성하기 위한 제2 충전제어부;

상기 제1 혹은 제2 충전제어신호에 따라 상기 교류전원을 충전하기 위한 충전부;

상기 충전부에 충전된 전압을 표시하기 위한 표시부; 및

상기 충전된 전압을 방전시키기 위한 방전부를 포함하고,

상기 제1 충전제어부의 동작에 따라 충전된 충전 전압을 상기 제2 충전제어부의 동작에 따라 충전된 전압과 대비할 수 있는 저압 옥내 배선의 직렬저항특성에 따른 배선용 차단기의 동작 진단 장치.