KR100520277B1 - A switching method and apparatus for ground current by condencer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 440V의 비접지 전선로에 지락이 발생하면 삼상으로 Y결선된 콘덴서에 의해 지락전류가 흐를 수 있는 통로를 형성하고 상기 콘덴서를 통해 흐르는 사고전류에 의해 누전차단기를 동작시켜 지락전류를 차단할 수 있도록 한 것으로서, 이를 보다 상세히 설명하면, The present invention forms a passage through which a ground current can flow by a three-phase Y-connected capacitor when a ground fault occurs in an ungrounded wire path of 440V, and operates a ground fault breaker by the fault current flowing through the capacitor to block the ground current. As described in more detail,
440V의 전원을 공급하기 위해 Δ방식으로 결선된 배전용 변압기의 2차측의 각 선로에 3개의 지락전류감지용 콘덴서를 Y결선한 후, 상기 Y 결선된 지락전류감지용 콘덴서의 중성점을 접지하고, 상기 지락전류감지용 콘덴서와 부하 사이에 누전 차단기를 설치함으로서, In order to supply 440V of power, three ground fault current sensing capacitors are Y-connected to each line of the secondary side of the distribution transformer connected in a Δ method, and then the neutral point of the ground fault current sensing capacitors connected Y is grounded. By installing an earth leakage breaker between the ground fault current sensing capacitor and the load,
배전선로 중 어느 한 선에 지락사고가 발생할 경우 지락전류가 지락전류감지용 콘덴서를 통해 흐를 수 있도록 회로를 구성하고, 상기 지락전류의 흐름이 감지되면 이를 감지한 누전차단기가 지락전선로를 차단할 수 있도록 함을 특징으로 하는 440V의 지락차단장치 및 방법에 관한 것이다. If a ground fault occurs in any one of the distribution lines, a circuit is constructed so that the ground current flows through the ground current sensing capacitor, and when the ground current is detected, the ground fault breaker that detects the flow of the ground current cuts off the ground line. It relates to a ground fault interrupter and method of 440V characterized in that.
Description
본 발명은 440V의 비접지 전선로에 지락이 발생하면 삼상으로 Y결선된 콘덴서에 의해 지락전류가 흐를 수 있는 통로를 형성하고 상기 콘덴서를 통해 흐르는 사고전류에 의해 누전차단기를 동작시켜 지락전류를 차단할 수 있도록 한 것으로서, 이를 보다 상세히 설명하면, The present invention forms a passage through which a ground current can flow by a three-phase Y-connected capacitor when a ground fault occurs in an ungrounded wire path of 440V, and operates a ground fault breaker by the fault current flowing through the capacitor to block the ground current. As described in more detail,
440V의 전원을 공급하기 위해 Δ방식으로 결선된 배전용 변압기의 2차측의 각 선로에 3개의 지락전류감지용 콘덴서를 Y결선한 후, 상기 Y 결선된 지락전류감지용 콘덴서의 중성점을 접지하고, 상기 지락전류감지용 콘덴서와 부하 사이에 누전차단기를 설치함으로서, 배전선로 중 어느 한 선에 지락사고가 발생할 경우 지락전류가 지락전류감지용 콘덴서를 통해 흐를 수 있도록 회로를 구성하고, 상기 지락전류의 흐름이 감지되면 이를 감지한 누전차단기가 사고전류에 의해 지락전선로를 차단할 수 있도록 함을 특징으로 하는 440V의 지락차단장치 및 방법에 관한 것이다.In order to supply 440V of power, three ground fault current sensing capacitors are Y-connected to each line of the secondary side of the distribution transformer connected in a Δ method, and then the neutral point of the ground fault current sensing capacitors connected Y is grounded. By installing an earth leakage breaker between the ground fault current sensing capacitor and the load, a circuit is configured so that a ground fault current flows through the ground fault current sensing capacitor when a ground fault occurs in one of the distribution lines. It is related with the ground fault interrupter and method of 440V characterized in that the ground fault breaker that detects the flow to block the ground fault line by the fault current.
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지락차단기란 고압 혹은 저압의 선로에서 지락사고가 발생할 경우 이에 접촉한 인축이 감전되어 피해를 입게 되는 것을 방지하기 위해, 인축의 접촉이 우려되는 시설물에 설치하여 수배전선로에서 지락사고가 발생하였을 경우 수배전선로로 부터 시설물을 분리시켜 공급되는 전원을 차단하는 장치를 말한다. A ground fault breaker is installed in a facility that is concerned about the contact of a contraction in order to prevent an electric shock due to an electric shock caused by a ground fault in a high or low voltage line. It is a device that cuts off the power supplied by separating facilities from the cable line.
전기설비기술기준 제45조에서는 Article 45 of the Electrical Equipment Technical Standards
금속제 외함을 가지는 사용 전압이 60V를 넘는 저압의 기계 기구로서 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 것에 전기를 공급하는 전로에는 전로에 지기가 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 설치하도록 규정하고 있으며, 이 조항에 의거 저압전선로에는 지락사고 발생시 이를 차단하는 지락차단기를 반드시 설치하여야만 한다.A low voltage mechanical device with a metal enclosure with a voltage of more than 60 V, which is required to be equipped with a device that automatically cuts off the converter when electricity is supplied to the converter that supplies electricity to facilities where people may be easily contacted. According to this clause, a ground fault breaker must be installed on a low voltage line to prevent a ground fault.
이 경우 우리가 일반적으로 사용하는 220V 혹은 380V는 2차측이 V결선 또는 Y결선된 변압기에서 출력되는 것으로 이들의 결선방법은 저압측(2차측 220V, 380V)에서 중성점 접지가 가능하므로 이에 의해 지락전류의 검출이 가능해 진다. 즉, 지락사고 발생시 중성점을 통하여 지락전류가 흐르게 되면 이를 감지한 누전 차단기가 동작하여 전로를 차단하므로 누전차단기 단독에 의하여 전로 차단이 가능하게 된다.In this case, 220V or 380V that we usually use is output from the transformer which is connected to V or Y by the secondary side, and their wiring method is grounding current by neutral ground at low voltage side (220V, 380V) Can be detected. In other words, if a ground fault current flows through the neutral point when a ground fault occurs, the ground fault breaker detects this and operates the circuit breaker.
그러나 철도의 지상전원(객차 검수용전원 ) 등에는 440V의 교류 전원이 사용되고 있으며 이들 장치에 공급되는 440V전원은 배전용 변압기의 2차를 Δ결선한 비접지방식으로 공급되는 것이 대부분이다. 따라서 지락사고가 발생하여도 지락전류가 통과할 통로가 없기 때문에 누전차단기 단독에 의해 지락전류를 차단하는 것이 불가능해진다. However, AC power of 440V is used for the ground power supply (railway inspection power supply) of railway, and most of the 440V power supply to these devices is supplied by the non-grounding method of connecting the secondary of the distribution transformer. Therefore, even if a ground fault occurs, there is no passage for the ground current to pass through, so it is impossible to cut off the ground current by the earth leakage breaker alone.
따라서 440V를 전원으로 사용하는 시설물은 그 사용전압이 저압임에도 불구하고 마땅한 지락차단장치가 없어 불가피하게 고압용 지락차단방식인 GPT(접지형계기용변압기, Ground Potential Transfomer) 방식의 지락차단설비를 하여야만 하였다. Therefore, a facility using 440V as a power source must have a ground fault blocking device of GPT (Ground Potential Transfomer) method, which is an inevitable ground fault breaker even though its voltage is low. It was.
그러나 상기와 같은 고압용 지락차단방식인 GPT 방식의 지락차단설비는 도1에서 확인할 수 있는 바와 같이, However, the ground fault blocking device of the GPT method, which is a ground fault blocking method for the high pressure, as can be seen in FIG.
계통의 지락사고시 영상전압(극성전압)을 검출하여 지락계전기를 동작시키기 위한 접지형계기용변압기(GPT)(30)와; 상기 접지형계기용변압기의 2차측에 접속되어 지락전류의 유효성분만을 통과시키는 한류저항기(CLR, Current Limitting Resister)(40)와; 상기 접지형계기용변압기에 연결하여 지락사고시 발생되는 영상전압의 크기에 의해 동작하는 과전압지락계전기(OVGR)(50)와; 상기 과전압지락계전기에 의해 지락상태가 감지되면 이에 반응하여 저압시설물로 공급되는 전원을 차단하는 배선용차단기(MCCB, Molded Case Circuit Breaker)(60)로; 구성됨에 따라, 그 구조가 대단히 복잡해질 뿐만 아니라 동 장치에 대한 주기적이고 정밀한 점검이 필요하게 됨으로서 지락차단장치를 설치하는 비용 및 동 장치를 유지 보수하는데 따른 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있었다. A grounding type transformer (GPT) 30 for detecting an image voltage (polarity voltage) and operating a ground fault relay in case of a ground fault of the system; A current limiting resistor (CLR) 40 connected to the secondary side of the transformer for grounding type and passing only an active component of the ground current; An overvoltage ground relay (OVGR) 50 connected to the ground type transformer and operated by a magnitude of an image voltage generated in a ground fault event; A circuit breaker (MCCB) for interrupting power supplied to the low voltage facility in response to a ground fault detected by the overvoltage ground relay; As it is constructed, not only the structure is very complicated, but also the periodic and precise inspection of the device is required, so that the cost of installing the ground fault interrupter and the time and cost of maintaining the device are excessive. .
여기에서 비접지방식의 440V 저압에서 사용되고 있는 종래의 GPT 방식의 지락차단방법을 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Here, the ground fault breaking method of the conventional GPT method used in the non-grounding type 440V low voltage will be described with reference to FIG. 1.
우선 배전용 변압기(100)의 2차측 각 전로(l, m, n) 중 하나가 지락되면 지락전류는 접지형계기용변압기(GPT)(30)는 영상전압을 검출하여 과전압지락계전기(50)를 동작시킨다. 상기 영상전압이 일정 범위를 벗어나면 과전압지락계전기(50)가 작동하여 배선용차단기(60)를 동작시키기 위한 동작전원을 배전용차단기에 공급하며 상기 전원이 공급되면 배전용차단기(60)는 이에 반응하여 차단기를 동작시켜 전로를 차단하게 되는 것이다. First, when one of the secondary circuits (l, m, n) of the secondary side of the power distribution transformer 100 is grounded, the ground current is a ground type transformer (GPT) 30 detects the image voltage and the overvoltage ground relay 50 To operate. When the image voltage is out of a predetermined range, the overvoltage ground relay 50 operates to supply an operating power for operating the circuit breaker 60 to the power distribution circuit breaker, and when the power is supplied, the power distribution circuit breaker 60 responds thereto. To break the converter by operating the breaker.
그러나 상기와 같은 과정을 거쳐 동작하는 GPT 방식의 지락차단방법은 상기에서 언급한 바와 같이 구조가 복잡하여 설치 및 유지보수 비용의 증가시킬 뿐만 아니라 이를 운영하는데 있어 많은 장애를 유발함으로서 보다 잦은 점검 및 보수를 필요로 하게 되는 등 여러 가지 문제를 야기 시킨다. However, the ground fault blocking method of the GPT method, which operates through the above process, has a complicated structure as mentioned above, which not only increases installation and maintenance costs, but also causes many obstacles in operating it, thereby making it more frequent inspection and repair. It causes a lot of problems, such as the need for it.
본원발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서 누전차단기와 Y 결선된 3개의 지락차단용 콘덴서에 의해 접지사고 발생시 전선로를 안전하고 확실하게 차단할 수 있는 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for safely and reliably cutting off an electric wire in the event of a grounding accident by three ground fault interrupting capacitors connected with a ground fault circuit breaker and Y-connected.
아울러 신규설비 투자 및 유지보수에 소요되는 비용을 절감 하므로서 철도 경영개선에 이바지하고, 신속한 유지보수에 의해 대고객 서비스를 획기적으로 개선함을 또 다른 목적으로 한다. In addition, it aims to contribute to the improvement of railway management by reducing the cost of new facilities investment and maintenance, and to drastically improve customer service by rapid maintenance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 구성을 도2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. Looking at the configuration of the present invention for achieving the above object with reference to FIG.
우선 본원발명에 의한 지락차단장치의 구성은 First, the configuration of the ground fault interrupting device according to the present invention
배전용변압기(100)의 2차측의 각 440V 선로(l, m, n)에 일단이 결합되며 그 타단을 Y결선방식으로 결합한 후 상기 Y 결선된 중성점(P)을 접지(G)하도록 구성된 3개의 지락차단용콘덴서(300), 즉 제1콘덴서(310), 제2콘덴서(320), 제3콘덴서(330)와; One end is coupled to each of the 440V lines (l, m, n) of the secondary side of the power distribution transformer 100 and is configured to ground (G) the Y-connected neutral point (P) after the other end is coupled in a Y-connection manner. Ground fault blocking capacitors 300, that is, the first capacitor 310, the second capacitor 320, the third capacitor 330 and;
상기 지락차단용콘덴서(300)의 후단과 부하(500)의 사이에 연결되며, 2차측 선로(l, m, n) 중 한 선이 지락될 경우 지락차단용콘덴서를 통해 지락전류가 흐르게 되면 이를 감지하여 사고전류에 의해 배전선로를 차단하는 누전차단기(ELB)(400)로; 구성됨을 특징으로 한다.It is connected between the rear end of the ground fault blocking capacitor 300 and the load 500, when a ground fault current flows through the ground fault blocking capacitor when one of the secondary lines (l, m, n) is grounded. An earth leakage circuit breaker (ELB) 400 that senses and cuts the distribution line by an accident current; Characterized in that configured.
여기서 미설명한 구성 (200)은 고저압의 혼촉을 방지하기 위한 혼촉방지판이다. Configuration 200 is not described here is a contact prevention plate for preventing the contact of high and low pressure.
상기와 같이 구성된 본원발명의 동작과정을 도2 및 도3을 참조하여 설명하면,Referring to Figures 2 and 3 the operation of the present invention configured as described above,
우선 접지사고가 발생하면 각 콘덴서(310, 320, 330)의 중성점(P)의 접지(G)를 통하여 접지전류(I)를 흘려줄 통로가 구성된다. 상기 통로를 따라 접지전류가 흐르게 되면 접지전류의 흐름은 누전차단기의 내부에 장착되어 있는 ZCT(미도시)에 의해 감지되며 상기 접지전류의 흐름을 감지한 ZCT는 누전차단기의 트립부(미도시)로 전류를 흘려 누전차단기를 동작시킴으로서 전로를 개방시키게 된다. First, when a ground accident occurs, a passage for flowing the ground current I through the ground (G) of the neutral point (P) of each capacitor (310, 320, 330) is configured. When the ground current flows along the passage, the ground current flow is detected by a ZCT (not shown) mounted inside the ground fault circuit breaker, and the ZCT sensing the flow of the ground current is a tripping part (not shown) of the ground fault breaker. The circuit breaker is opened by operating the earth leakage breaker by flowing a current.
여기에서 Δ결선에 의한 비접지방식의 440V 전원에서 누전차단기가 단독으로 회로를 개방시키지 못하는 이유를 도3을 참조하여 추가로 설명하면, Here, the reason why the ground fault circuit breaker does not open the circuit by itself in the non-grounded 440V power supply by Δ connection will be further explained with reference to FIG. 3.
우리가 일반적으로 사용하는 전압은 앞서 언급한 바와 같이 220V, 혹은 380V로 이는 도3a 및 도3b에서와 같이 변압기의 2차측을 1단접지한 V 결선 혹은 Y 결선방식에 의해 얻어진다. 따라서 접지사고가 발생하면 접지측을 통하여 접지전류의 흐름 통로가 형성되어 누전차단기를 동작시킬 수 있게 된다. The voltage we usually use is 220V or 380V as mentioned above, which is obtained by the V connection or Y connection method with the 1st ground of the secondary side of the transformer as shown in FIGS. 3A and 3B. Therefore, when a ground accident occurs, a ground current flow path is formed through the ground side to operate the earth leakage breaker.
도3a 및 도3b는 2차측을 접지한 V 결선방식과 Y 결선방식을 도시한 것이다. 3A and 3B show a V connection method and a Y connection method having the secondary side grounded.
그러나 440V의 경우 사용전압이 높아 접지사고시 인축에 미치는 영향이 커서 위험함에도 불구하고 도3c에서와 같이 Δ결선에 의한 비접지방식에 의해 형성되므로 접지전류를 흘려줄 통로를 형성하지 못하게 된다. 따라서 별도의 접지전류를 흘려줄 통로를 형성하지 않으면 접지상태를 검지 할 수 없어 누전차단기를 개방시킬 수 없게 된다. However, in the case of 440V, although the use voltage is high, the effect on the drawing in case of a ground accident is large, and thus it is formed by the non-grounding method by the Δ connection as shown in FIG. 3c, thereby preventing the formation of a passage for the ground current. Therefore, the grounding state cannot be detected without opening the ground fault circuit breaker unless a passage for the separate ground current is formed.
본원발명에서는 Y 결선방식으로 결합된 3개의 콘덴서(310, 320, 330)을 2차측에 결합하고 상기 Y 결선된 콘덴서(300)의 중성점(P)의 접지(G)된 부분으로 지락전류를 흘려줄 통로를 형성함으로 인해 이를 검지한 누전차단기(ELB)의 트립차단부(미도시)가 누전차단기(ELB)를 차단시킴으로서 지락차단을 하게 되는 것이다. In the present invention, the three capacitors 310, 320 and 330 coupled by the Y-connection method are coupled to the secondary side, and a ground fault current flows to the ground (G) part of the neutral point P of the Y-connected capacitor 300. By forming a string passage, a tripping block (not shown) of the ground fault circuit breaker (ELB) that detects the ground fault is blocked by blocking the ground fault circuit breaker (ELB).
여기에서 440V의 지락차단장치를 구성하는 본원발명의 콘덴서 용량은 Here, the capacitor capacity of the present invention constituting the ground fault interrupter of 440V is
식 C = I/2πfE 에 의해 계산되며, Calculated by the formula C = I / 2πfE,
이 계산식은 지락전류의 계산식 This equation is for the ground current
I = 2πfCE 에 의해 유도된 것이다. I = 2πfCE.
상기 공식에 의해 산출된 본원발명에서 적용 가능한 콘덴서 용량은 250V 정격의 0.6㎌ ~ 0.8㎌ 정도가 된다. Capacitor capacity applicable in the present invention calculated by the above formula is about 0.6 kV to 0.8 kV of 250V rating.
본 출원인의 실험결과에 의하면 상기와 같은 방식에 의해 지락차단설비를 할 경우 종래의 지락차단방식에 비해 지락차단설비의 구조가 단순해짐에 따라 1회 점검시간은 약 10분 정도로서 종래의 점검시간에 비해 1/6 정도의 시간이 소요되며, 설치비는 개소당 20만원 정도로서 종래의 설비에 비해 약 1/10 정도 소요되고, 장애의 발생율은 종래에 비해 약 1/5로 줄어드는 것으로 나타났다. According to the experiment results of the applicant, when the ground fault blocking device is made by the above method, the structure of the ground fault blocking device is simpler than the conventional ground fault blocking method. It takes about 1/6 times, and the installation cost is about 200,000 won per place, which is about 1/10 of the conventional facilities, and the incidence of obstacles is reduced by about 1/5 compared with the prior art.
이를 표로 나타내면 다음과 같다. This is shown in the table below.
상기와 같이 구성된 본원발명에 의해 지락차단을 할 경우,When the ground fault is blocked by the present invention configured as described above,
비교적 저렴한 비용에 의해 지락차단설비를 안전하게 설치 및 유지보수 할 수 있는 효과가 있으며, Due to the relatively low cost, it is effective to safely install and maintain ground fault blocking equipment.
아울러 지락차단장치를 유지 보수하기 위한 인력을 대폭 절감하는 한편, 장애 발생율을 크게 줄임으로서 철도의 경영개선 및 대고객 서비스 향상을 할 수 있는 잇점이 있다. In addition, it greatly reduces manpower for maintenance of ground fault blocking devices, and greatly reduces the incidence of failures, thereby improving railroad management and improving customer service.
도1은 종래의 GPT 방식에 의한 지락차단장치의 구성도1 is a block diagram of a ground fault interrupting device using a conventional GPT method
도2는 본원발명의 콘덴서에 의한 지락차단장치의 구성도2 is a block diagram of a ground fault interrupting device using a capacitor of the present invention.
도3은 배전용변압기의 2차 결선방식 비교도Figure 3 is a comparison diagram of the secondary wiring method of the transformer for distribution
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
10 : 배전용변압기 20 : 혼촉방지판10: transformer for distribution 20: contact prevention plate
30 : 접지형계기용변압기 40 : 한류저항기30: transformer for grounding type 40: current-limiting resistor
50 : 과전압지락계전기 60 : 배선용차단기 50: overvoltage ground relay 60: circuit breaker
70 : 부하70: load
100 : 배전용변압기 200 : 혼촉방지판100: power distribution transformer 200: contact prevention plate
300 : 지락차단용콘덴서 310 : 제1콘덴서300: ground fault blocking capacitor 310: the first capacitor
320 : 제2콘덴서 330 : 제3콘덴서320: second capacitor 330: third capacitor
400 : 누전차단기 500 : 부하400: earth leakage breaker 500: load
l, m, n : 배전선로l, m, n: distribution line
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| Date | Code | Title | Description |
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| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20111004 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |