KR100681256B1

KR100681256B1 - 감전보호용 전원차단장치

Info

Publication number: KR100681256B1
Application number: KR1020050012501A
Authority: KR
Inventors: 이흥식
Original assignee: 델타이지씨에스(주)
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2007-02-12
Also published as: KR20060091556A

Abstract

도로에 설치되는 교통신호 등 및 가로등 등의 전기구조물에 설정 전압 이상의 누설전압이 발생될 경우에 교류전원을 차단하여 안전사고의 발생을 미연에 방지한다.

본 발명은 전원라인의 N상과 철주 간에 검출되는 전압을 누설전압 감지부가 누설전압을 감지하며, 상기 누설전압 감지부가 설정레벨 이상의 누설전압을 감지할 경우에 전원차단신호 발생부가 지락전류를 발생함과 아울러 설정시간이 경과될 경우에 교류전원을 합선시키며, 상기 전원차단신호 발생부가 발생하는 지락전류를 영상변류기가 검출하고, 상기 영상변류기가 지락전류를 검출할 경우에 누전영상 검출기가 배선용 차단기 및 마그네트 스위치를 제어하여 교류전원을 차단시킨다.

전기구조물, 도로, 감전사고, 침수, 과전류, 차단, 누설전압, 철주

Description

감전보호용 전원차단장치{POWER CONTROL EQUIPMENT FOR PREVENTING ELECTRIC SHOCK CAUSE}

도 1은 종래의 지락 차단장치의 구성을 보인 도면,

도 2는 본 발명의 지락차단장치의 구성을 보인 회로도,

도 3은 도 2의 누설전압 및 침수감지부의 구성을 보인 회로도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 감전보호용 전원차단장치의 구성을 보인 회로도,

도 5는 도 4의 누설전압 감지부(240)의 구성을 보인 회로도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 복수의 철주 110: 제어반

111: 배선용 차단기 113: 마그네트 스위치

115: 전원 공급선 117: 영상변류기

119: 누전영상 검출기 200: 누설전압 및 침수감지부

220, 221: 누설전압 감지봉 222,223: 누설전압 접속단자

230: 전원차단신호 발생부

231: 동작신호 발생부 233: 단락전류 발생부

235: 지락전류 발생부 240: 누설전압 감지부

300, 300A: 누설전압 검출부 310: 전파 정류부

320: 동작전원 발생부 330: 기준전압 발생부

340: 누설전압 판단부 350: 침수판단부

360: 누설전압 및 침수신호 출력부

본 발명은 감전사고 방지장치에 관한 것으로, 특히 전기구조물에 설정전압 이상의 누설전압이 발생될 경우 전원을 차단하여 감전사고를 방지하는 감전보호용 전원차단장치에에 관한 것이다.

일반적으로 도로에 설치되는 가로등 및 교통신호등의 전기구조물이나 공장 및 주택 등에 사용되는 각종 산업용장비, 욕실콘센트, 세탁기, 냉장고 등 전기기구 등에 누설전류 및 누설전압이 외부로 흘렀을 때 설정전압 이상의 누설전압이 발생하거나 침수가 발생될 경우 감전사고를 방지하기 위해 전원을 차단하여야 한다.

이러한 가로등 및 교통신호등 등에 침수가 발생될 경우 감전사고를 방지하기 위해 전원을 차단하는 감전사고 방지장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 도로상에 상호간에 소정의 거리를 유지하면서 복수의 철주(100)가 지지대(101)에 의해 지지되어 설치되어 있고, 복수의 철주(100)의 상단부에는 교통신호를 표시 또는 도로를 조명하기 위한 램프(도시 하지 않음)가 설치된다.

그리고 상기 복수의 철주(100)의 램프에 교류전원(AC)을 공급하여 점등시키기 위한 제어반(110)이 상기 철주(100)와는 별도로 설치된다.

상기 제어반(110)은 교류전원(AC)이 공급되어 과전류가 흐를경우에 자동 차단되는 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)와, 전원공급선(115)을 순차적으로 통해 상기 복수의 철주(100)에 공급하고, 마그네트 스위치(113)의 출력단의 전원공급선(115) 상에 영상변류기(Zero-phase Current Transformer)(117)를 설치하며, 그 영상 변류기(117)의 출력신호에 따라 누전영상 검출기(119)가 상기 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 제어하여 교류전원(AC)을 차단시키게 구성된다.

이러한 구성을 가지는 제어반(110)은 전원공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급하는 교류전원(AC)이 누전될 경우에 영상 변류기(117)가 두 전원 공급선(115)을 통해 흐르는 전류의 차이로 누전이 발생되었음을 검출하고, 상기 영상변류기(117)의 누전 검출신호에 따라 누전영상 검출기(119)가 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 차단시켜 철주(100)로 교류전원(AC)이 공급되지 않도록 하고, 또한 전원 공급선(115)을 통해 철주(100)측으로 과전류가 흐를 경우에 그 과전류를 배선용 차단기(111)가 검출하여 자동으로 차단되고, 교류전원(AC)이 철주(100) 측으로 공급되지 않아 누전으로 인한 안전사고를 미연에 방지하게 된다.

이러한 전기구조물에 있어서, 상기 전원공급선(115)은 제어반(110)에서 통상적으로 지하에 매설되어 상기 복수의 철주(100)의 하부로 연장 가설되고 상기 철주 (100) 내에는 상단부의 램프와 연결되는 전원공급선(103)이 철주(100) 내부의 공간부를 통해 철주(100)의 하부로 연장 설치되어 있는 것으로서 상기 전원공급선(115)(103)은 상호간에 결선하여 제어반(110)에서 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 전원 공급선(115)(103)을 순차적으로 통해 상기 램프에 인가되도록 하고 있다.

상기 전원 공급선(115)(103)을 상호간에 결선하기 위하여 통상적으로 철주(100)에는 지면으로부터 약 50Cm의 높이에 개폐판(105)이 구비되고, 그 개폐판(105)을 통해 작업자가 전원공급선(115)(103)을 상호간에 결선한 후 결선부(107)를 절연테이프 등으로 테이핑하여 절연시키고 있다. 상기한 바와 같은 철주(100)가 홍수 등으로 인하여 상기 결선부(107)의 높이 이상으로 침수될 경우에 전원 공급선(115)(103)을 통해 공급되는 교류전원(AC)이 상기 절연테이프 등으로 테이핑한 후 결선부(107) 등으로부터 침수된 물을 통해 흐르게 되고, 이로 인하여 철주(100)의 인접 위치를 지나가는 행인들이 감전되는 안전사고가 발생하게 된다. 상기 감전사고를 방지하기 위하여 제어반(110) 내에는 상술한 바와 같이 영상변류기(117) 및 누전영상 검출기(119)를 구비하여 누전이 발생할 경우에 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 차단시키고, 감전사고 등의 안전사고가 발생되지 않도록 하고 있다.

그러나 제어반(110)에서 철주(100)로 전원을 공급하는 전원 공급선(115)은 통상적으로 지하에 매설되어 있고, 그 전원 공급선(115)을 절연시키더라도 완벽하게 절연하기가 매우 어려운 실정이며, 실제적으로는 침수에 관계없이 전원 공급선 (115)의 절연부 등을 통해 약간의 누전이 발생하고 있는 것으로서 상기 영상 변류기(117) 및 누전 영상검출기(119)가 누전을 검출하는 검출전류를 예민하게 설정할 경우에 상기 전원공급선(115)의 절연부 등을 통해 매우 미약하게 흐르는 누전에 의해 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 차단시켜 철주(100)에 구비된 램프를 정상적으로 동작시키지 못하게 된다.

그러므로 상기 영상 변류기(117) 및 누전영상 검출기(119)는 약간의 누전을 허용하게 설정 즉, 미리 설정된 전류이상의 누전이 검출될 경우에만 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)를 차단시키게 설정되어 있고, 이로 인하여 누전으로 인한 감전사고 등의 안전사고를 확실하게 예방할 수 없다.

따라서 본 출원인이 선출원하여 등록된 등록실용신안 제255182호(출원번호 제2001-24190호)에서는 철주내에 철주의 침수를 감지하는 침수 감지봉을 설치하고, 그 침수 감지봉이 침수를 감지할 경우에 릴레이 접촉으로 교류전원(AC)이 순간 과전류가 흐르게 하며, 상기 과전류를 제어반(110)의 배선용 차단기(111)가 검출하여 전원을 차단시키게 하고 있다.

그러나 상기 등록 실용신안 제255182호는 침수가 검출될 경우에 합선수단이 교류전원을 합선시킴에 따라 합선시키는 초기에 단락전류가 흐르게 되고, 그 단락전류에 의해 합선수단의 접속점이 단락전류로 인하여 손상되므로 릴레이 및 마그네트 스위치, MCCB 등을 빈번하게 교체시켜야 되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 지락 차단장치가 대한민국 공개특허공보 2004-41001호에 개시되어 있다. 공개특허공보 2004-41001호는 도 2 및 도 3에 개시되어 있다.

도 2는 종래의 지락 차단장치의 구성을 보인 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이 침수 감지봉(210,211)으로 철주(100)의 침수를 감지하고, 복수의 누설전압 감지봉(220,221)으로 설정전압 이상의 누설전압이 발생되는지의 여부를 감지하는 누설전압 및 침수 감지부(200)와, 누설전압 및 침수 감지부(200)가 침수 또는 설정전압 이상의 누설전압을 감지할 경우에 지락전류를 발생함과 아울러 설정시간이 경과될 경우에 교류전원(AC)을 단락시켜 배선용 차단기(111) 또는 마그네트 스위치(113)가 교류전원(AC)을 차단 시키게 하는 전원차단신호 발생부(230)를 구비한다.

상기 전원차단신호 발생부(230)는, 상기 누설전압 및 침수 감지부(200)가 발생하는 제어신호에 따라 릴레이(RY1)가 구동되면서 그의 스위치(RYS1)가 접속되어 전원차단 동작신호를 발생하는 동작신호 발생부(231)와, 상기 동작신호 발생부(231)가 전원 차단동작신호를 발생할 경우에 타이머 스위치(TA)가 구동되고 타이머 스위치(TA)의 설정시간이 경과될 경우에 릴레이(RY2)가 구동되면서 그의 스위치(RYS21,RY22)가 접속되고 교류전원(AC)이 스위치(RYS21,RYS22)를 통해 단락되게 하는 단락전류 발생부(233)와, 상기 동작신호 발생부(231)가 전원차단 동작신호를 발생할경우에 릴레이(RY3)가 구동되면서 그의 스위치(RYS31,RYS32)가 접속되고 일측 교류 전원(AC)이 스위치(RYS31,RYS32)를 통해 접지로 흘러 지락전류가 발생하게 하는 지락전류 발생부(235)를 구비한다.

상기에서 침수 감지봉(210,211)은 철주(100) 내의 침수를 감지하는 위치에 설치되어 철주(100)가 침수될 경우에 침수 감지봉(210,211)이 침수되는 물에 의해 상호간에 전기적으로 접속되게 하고, 상기 누설 전압 감지봉(220,221)은 누설전압을 감지할 소정의 위치 예를 들면 철주(100)와 지하 또는 소정 거리이격된 위치에 설치되어 철주(100)에서 누설되는 누설전압을 감지하게 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 지락 차단장치는 제어반(100)으로부터 전원 공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC)을 누설전압 및 침수 감지부(200)가 입력받아 동작하는 것으로서 누설전압 및 침수 감지부(200)는 침수감지봉(210,211)이 침수되어 상호간에 전기적으로 접속되거나 또는 누설전압감지봉(220,221)이 설정된 소정레벨 이상의 누설전압을 검출하는지의 여부를 판단하고,판단 결과 침수 감지봉(210,211)이 상호간에 전기적으로 접속되거나 또는 누설전압 감지봉(220,221)이 설정된 소정레벨 이상의 누설전압을 검출하였을 경우에 전원차단 제어신호를 발생하여 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(231)의 릴레이(RY1)의 스위치(RYS1)를 통해 단락전류 발생부(233)의 타이머 스위치(TA)에 인가됨과 지락전류 발생부(235)의 릴레이(RY3)에 인가되므로 타이머 스위치(TA)가 구동되어 미리 설정된 소정의 시간을 카운트하게 되고, 릴레이(RY3)가 구동되어 그의 스위치(RYS31,RYS32)가 접속된다.그러므로 상기 제어반(110)으로부터 전원 공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC0이 상기 릴레이(RY3)의 스위치(RYS31,RYS32)를 통해 접지로 흐르게 되는 지락전류가 발생되고,그 발생된 지락전류를 영상 변류기(117) 및 누전영상 검출기(119)가검출하여 배선용 차단기 (111) 및 마그네트 스위치(113)가 교류전원(AC)을 차단하고, 안전사고의 발생을 예방하게 된다.

그리고 상기 릴레이(RY3)의 스위치(RYS31,RYS32)가 접속되어 지락전류가 발생되어도 영상 변류기(117) 및 누전영상 검출기(119)가 지락전류를 검출하지 못하여 배선용 차단기(111) 및 마그네트 스위치(113)가 교류 전원(AC)을 차단하지 않고, 타이머 스위치(TA)에 설정된 소정의 시간이 경과될 경우에 릴레이 (RY2)가 구동되어 그의 스위치(RYS21,RYS22)를 접속시키게 된다.

그러면, 강기 교류전원(AC)이 릴레이(RY2)의 스위치(RYS21,RYS22)를 통해 단락되어 단락전류가 흐르게 되고, 그 단락전류를 배선용 차단기(111)가 검출하여 교류전원(AC)을 차단 및 안전사고의 발생을 예방하게된다.

도 3은 도 2의 누설전압 및 침수 감지부(200)의 구성을 보인 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 복수의 누설전압 감지봉(220,221)의 양단 전압을 검출하는 저항(R1~R4)(R5~R8), 가변저항(VR1)(VR2), 다이오드(D1,D2)(D3,D4) 및 연산 증폭기(OP1)(OP2)로 된 누설전압 검출부(3000(300A)와, 상기 누설전압 검출부(300)(300A)의 검출전압을 마이너스 전파 정류하는 저항(R9~R11), 연산 증폭(OP3),다이오드(D5,D6),콘덴서(C1,C2) 및 가변저항(VR3)으로 된 전파 정류부(310)와,교류전원 (AC)을 정류 및 평활하여 직류 동작전원(VCC,-VCC)을 발생하는 동작전원 발생부 (320)와, 상기 동작전원 발생부(320)가발생한 동작전원(VCC,-VCC)으로 침수 및 누설전압을 검출한 기준전압(VREF)을 발생함과 아울러 콘덴서(C5,C6)로 된 기준전압 발생부(330)와, 상기 기준전압 발생부(330)가 발생한 기준전압(VREF)과 상기 전파 정류부(310)의 출력전압으로 설정전압 이상의 누설전압이 검출되었는지의 여부를 판단하는 저항(R15~R17),연산증폭기(OP4) 및 다이오드(D7)로 된 누설전압 판단부(340)와, 상기 기준전압(VREF)을 침수 감지봉(211)에 인가하고 침수에 따른 상기 침수 감지봉(210,211)의 전압 변화로 침수 여부를 판단하는 가변저항(VR4), 저항(R18,R19), 연산 증폭기(OP5) 및 다이오드(D8)로 된 침수 판단부(350)와, 상기 누설전압 판단부(340)가 설정전압 이상의 누설전압 검출을 판단하거나 또는 상기 침수 판단부(350)가 침수를 판단할 경우에 상기 전원차단신호 발생부(230)를 동작시키는 저항(R20~R22), 트랜지스터(TR) 및 포토 카플러(PC)로 된 누설전압 및 침수신호 출력부(360)로 구성된다.

이와 같이 구성된 지락 차단장치의 누설전압 및 침수 감지부(200)는 제어반(110)으로부터 전원공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC)이 누설전압 및 침수 감지부(200)의 동작전원발생부(320)의 트랜스(T)의 일차코일에 인가되어 이차코일로 강압 출력되고, 브리지 다이오드(BD)를 통해 브리지 정류되며, 콘덴서(C3,C4)에 의해 평활 및 동작전원(VCC,-VCC)을 발생하여 누설전압 및 침수감지부(200)의 각 부에 공급하게 된다.

상기 동작전원 발생부(320)에서 발생한 동작전원(VCC,-VCC)은 기준전압 발생부(330)의 저항(R12,R13)을 통해 정전압 다이오드(ZD1,ZD2)에 인가되어 정전압 다이오드(ZD1,ZD2)의 정전압을 기준전압(VREF,-VREF)으로 발생하며, 발생한 기준전압(-VREF)은 저항(R14)을 통해 침수 감지봉(210)에 인가된다.

그리고 상기 기준전압(VREF)은 침수 판단부(350)의 가변저항(VR4)을 통해 연산 증폭기(OP5)의 반전 입력단자(-) 및 침수 감지봉(210)에 인가된다.

이와 같은 상태에서 철주(100)가 침수되지 않을 경우에 침수 감지봉(210,211)은 상호간에 개방된 상태로 되고, 상기 기준전압(VREF)이 가변저항(VR4)을 통해 연산 증폭기(OP5)의 반전 입력단자(-)에 인가되어 있으므로, 연산 증폭기(OP5)는 저 전위를 출력하고, 이로 인하여 누설전압 및 침수신호 출력부(360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에는 저 전위가 인가되므로 트랜지스터(TR)가 온 되지 않고, 포토 카플러(PC)가 동작하지 않아 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(231)의 릴레이(RY1)는 구동되지 않는다.

그리고 철주(100)가 침수될 경우에 침수 감지봉(210,211)이 침수된 물을 통해 상호간에 전기적으로 접속되고, 기준전압(VREF,-VREF)이 저항(R14) 및 가변저항(VR4)에 의해 분할되어 연산 증폭기(OP5)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.

여기서, 철주(100)가 침수될 경우에 연산 증폭기(PO5)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압이 마이너스 전압으로 되게 가변저항(VR4)의 값을 설정하면, 연산 증폭기(OP5)가 고전위를 출력하게 된다. 그러면, 누설전압 및 침수신호 출력부(360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에 고전위가 인가되어 온되고,포토 카플러(PC)의 발광부가 점등되어 수광부가 수광하게 되므로 포토 카플러(PC)의 수광부가 도통상태로 되고, 교류전원(AC)이 포토 카플러(PC)의 수광부를 통해 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(231)의 릴레이(RY1)에 인가되어그 릴레이(RY1)가 구동되므로 상술한 바와 같이 릴레이(RY1)의 스위치(RYS1)가 접속되고, 단락전류 발생부(233) 및 지락전류 발생부(235)가 동작하여 교류전원(AC)을 차단시키게 된다.

한편, 누설전압 검출부(300)(300A)의 저항(R1,R2)(R35,R6) 및 가변저항 (VR1)(VR2)으로 분할되고, 다이오드(D1,D2)(D3,D4)에 의해 동작전원(VCC,-VCC)의 사이로 레벨이 제한된 후 연산 증폭기(OP1)(OP2)의 반전 입력단자(-)에 인가되어 환충 증폭되고, 저항(R4)(R5)을 통해 전파 정류뷰(310)의 연산 증폭기(OP3)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.

그러면, 전파 정류부(310)는 상기 누설전압 검출부(300)(300A)가 검출한 누설전압을 마이너스 전파 정류하여 누설전압 판단부(340)의 연산 증폭기(OP4)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.

여기서, 상기 누설전압 감지봉(220,221)이 설정된 누설전압 이하를 검출할 경우에 상기 전파정류부(310)에서 출력되는 전압이 기준전압(VREF)보다 낮게 되도록 가변저항(VR3)의 값을 설정하면, 누설전압판단부(340)의 연산증폭기(OP4)의 반전입력단자(-)에는 플러스 전압이 인가되어 그의 출력단자로 저전위가 출력된다.

그러면, 누설전압 및 침수신호 출력부 (360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에는 저전위가 인가되므로 트랜지스터(TR)가 온되지 않고,포토 카플러(PC)가 동작하지 않아 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호발생부(231)의 릴레이(RY1)는 구동되지 않는다. 그리고 상기와는 반대로 누설전압 감지봉 (220,221)이 설정된 누설전압 이상을 검출하면, 상기와는 반대로 전파 정류부(310)에서 출력되는 전압이 기준전압(VREF)보다 높아 누설전압 판단부(34)의 연산증폭기(OP4)의 반전 입력단자(-)에 마이너스 전압이 인가되므로 연산증폭기(OP4)가 고전위를 출력하게 된다.

그러면, 누설전압 및 침수신호 출력부(360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에 고전위가 인가되어 온되고, 포토 카플러(PC)의 발광부가 점등되어 수광부가 수광하게 되므로 포토 카플러(PC)의 수광부가 도통상태로 되고 교류전원(AC)이 포토 카플러(PC)의 수광부를 통해 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(221)의 릴레이(RY1)에 인가되어 그 릴레이(RY1)가 구동되므로 상술한 바와 같이 릴레이(RY1)의 스위치(RYS1)가 접속되고, 단락전류 발생부(233) 및 지락전류 발생부(235)가 동작하여 교류전원(AC)을 차단시키게 된다.

상기와 같은 종래의 지락차단장치의 누설전압 감지봉(220, 221)은 누설전압을 감지할 소정의 위치 예를 들어 철주(100)와 지하에 일정거리 이격된 위치에 설치되어 철주(100)로부터 누설되는 누설전압을 감지할 수 있도록 한다. 누설전압 감지봉(220)은 철주(100)에 연결하고, 누설전압 감지봉(221)은 철주(100)와 일정거리 이격된 위치의 지하에 전선중간이 절연파기 되지 않도록 매설하도록 하고 있는데, 누설전압 감지봉(221)에 연결된 전선중간에 절연파기가 되면 누전 발생 시 누설전압을 감지하지 못하게 되어 누전에 의한 안전사고가 발생하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 누설전압 감지봉에 연결된 전선중간에 절연파기가 발생하더라도 교류전원의 N상과 철주사이의 누설전압을 검출하여 허용한계전압 이상일 경우에 교류전원을 차단시키는 감전보호용 전원차단장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명 을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도 1 및 4와 도 5의 도면을 참조하여 본 발명의 감전보호용 전원차단장치를 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 감전보호용 전원차단장치의 구성을 보인 회로도이다.

철주와 일정거리 이격된 위치의 지하에 전선중간이 절연파기 되지 않도록 매설하도록 하여 누전에 의한 전압을 감지하기 위한 누설전압 감지봉(220, 221)과, 전원공급선의 N상과 철주에 각각 연결되어 누전에 의한 누설전압을 감지하기 위한 누설전압 접속단자(222,223)와, 상기 누설전압 감지봉(220, 221)이나 누설전압 접속단자(222,223)로부터 설정전압 이상의 누설전압이 발생되는지의 여부를 감지하는 누설전압 감지부(240)와, 누설전압 감지부(240)가 설정전압 이상의 누설전압을 감지할 경우에 지락전류를 발생함과 아울러 설정시간이 경과될 경우에 교류전원(AC)을 단락시켜 배선용 차단기(111) 또는 마그네트 스위치(113)가 교류전원(AC)을 차단 시키게 하는 전원차단신호 발생부(230)를 구비한다.

상기 전원차단신호 발생부(230)는, 상기 누설전압 감지부(240)가 발생하는 제어신호에 따라 릴레이(RY1)가 구동되면서 그의 스위치(RYS1)가 접속되어 전원차단 동작신호를 발생하는 동작신호 발생부(231)와, 상기 동작신호 발생부(231)가 전원 차단동작신호를 발생할 경우에 타이머 스위치(TA)가 구동되고 타이머 스위치 (TA)의 설정시간이 경과될 경우에 릴레이(RY2)가 구동되면서 그의 스위치(RYS21,RY22)가 접속되고 교류전원(AC)이 스위치(RYS21,RYS22)를 통해 단락되게 하는 단락전류 발생부(233)와, 상기 동작신호 발생부(231)가 전원차단 동작신호를 발생할경우에 릴레이(RY3)가 구동되면서 그의 스위치(RYS31,RYS32)가 접속되고 일측 교류 전원(AC)이 스위치(RYS31,RYS32)를 통해 접지로 흘러 지락전류가 발생하게 하는 지락전류 발생부(235)를 구비한다.

상기 누설 전압 감지봉(220,221)은 누설전압을 감지할 소정의 위치 예를 들면 철주(100)와 지하 또는 소정 거리이격된 위치에 설치되어 철주(100)에서 누설되는 누설전압을 감지하게 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 감전보호용 전원차단장치는 제어반(100)으로부터 전원 공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC)을 누설전압 감지부(240)가 입력받아 동작하는 것으로서 누설전압 감지부(240)는 누설전압감지봉(220,221)이나 누설전압 접속단자(222, 223)로부터 설정된 소정레벨 이상의 누설전압을 검출하는지의 여부를 판단하고, 판단 결과 누설전압 감지봉(220,221)이나 누설전압 접속단자(222, 223)로부터 설정된 소정레벨 이상의 누설전압을 검출하였을 경우에 전원차단 제어신호를 발생하여 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(231)의 릴레이(RY1)의 스위치(RYS1)를 통해 단락전류 발생부(233)의 타이머 스위치(TA)에 인가됨과 지락전류 발생부(235)의 릴레이(RY3)에 인가되므로 타이머 스위치(TA)가 구동되어 미리 설정된 소정의 시간을 카운트하게 되고, 릴레이(RY3)가 구동되어 그의 스위치(RYS31,RYS32)가 접속된다.그러므로 상기 제어반(110)으로부 터 전원 공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC0이 상기 릴레이(RY3)의 스위치(RYS31,RYS32)를 통해 접지로 흐르게 되는 지락전류가 발생되고,그 발생된 지락전류를 영상 변류기(117) 및 누전영상 검출기(119)가검출하여 배선용 차단기 (111) 및 마그네트 스위치(113)가 교류전원(AC)을 차단하고, 안전사고의 발생을 예방하게된다.

도 5는 도 4의 누설전압 감지부(240)의 구성을 보인 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이 누설전압 접속단자(222, 223)의 양단 전압을 검출하는 저항(R1~R4), 가변저항(VR1), 다이오드(D1,D2) 및 연산 증폭기(OP1)로 이루어진 제1 누설전압 검출부(300)와, 누설전압 감지봉(220,221)의 양단 전압을 검출하는 저항(R5~R8), 가변저항(VR2), 다이오드(D3,D4) 및 연산 증폭기(OP2)로 이루어진 제2 누설전압 검출부(300A)와, 상기 제1 및 제2 누설전압 검출부(300)(300A)의 검출전압을 마이너스 전파 정류하는 저항(R9~R11), 연산 증폭(OP3),다이오드(D5,D6),콘 덴서(C1,C2) 및 가변저항(VR3)으로 된 전파 정류부(310)와, 상기 전파 정류부(310)의 출력전압으로 설정전압 이상의 누설전압이 검출되었는지의 여부를 판단하는 저항(R15~R17),연산증폭기(OP4) 및 다이오드(D7)로 이루어진 누설전압 판단부(340)와, 상기 누설전압 판단부(340)가 설정전압 이상의 누설전압 검출을 판단할 경우에 상기 전원차단신호 발생부(230)를 동작시키는 저항(R20~R22), 트랜지스터(TR) 및 포토 카플러(PC)로 된 누설전압 및 침수신호 출력부(360)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 감전보호용 전원차단장치의 누설전압 감지부(240)는 제어반(110)으로부터 전원공급선(115)을 통해 철주(100)로 공급되는 교류전원(AC)이 도시하지 않은 정류부에 의해 동작전원(VCC,-VCC)이 발생되어 누설전압부(240)의 각 부에 공급하게 된다.

제1 및 제2 누설전압 검출부(300)(300A)의 저항(R1,R2)(R35,R6) 및 가변저항(VR1)(VR2)으로 분할되고, 다이오드(D1,D2)(D3,D4)에 의해 동작전원(VCC,-VCC)의 사이로 레벨이 제한된 후 연산 증폭기(OP1)(OP20의 반전 입력단자(-)에 인가되어 완충 증폭되고, 저항(R4)(R5)을 통해 전파 정류뷰(310)의 연산 증폭기(OP3)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.

여기서, 상기 누설전압 감지봉(220,221)이나 누설전압 접속단자(222, 223)로부터 설정된 누설전압 이하를 검출할 경우에 상기 전파정류부(310)에서 출력되는 전압이 기준전압(VREF)보다 낮게 되도록 가변저항(VR3)의 값을 설정하면, 누설전압판단부(340)의 연산증폭기(OP4)의 반전입력단자(-)에는 플러스 전압이 인가되어 그의 출력단자로 저전위가 출력된다.

그러면, 누설전압신호 출력부 (360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에는 저전위가 인가되므로 트랜지스터(TR)가 온되지 않고,포토 카플러(PC)가 동작하지 않아 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호발생부(231)의 릴레이(RY1)는 구동되지 않는다. 그리고 상기와는 반대로 누설전압 감지봉 (220,221)이나 누설전압 접속단자(222, 223)로부터 설정된 누설전압 이상을 검출하면, 상기와는 반대로 전파 정류부(310)에서 출력되는 전압이 기준전압(VREF)보다 높아 누설전압 판단부(34)의 연산증폭기(OP4)의 반전 입력단자(-)에 마이너스 전압이 인가되므로 연산증폭기(OP4)가 고전위를 출력하게 된다.

그러면, 누설전압신호 출력부(360)의 트랜지스터(TR)의 베이스에 고전위가 인가되어 온되고, 포토 카플러(PC)의 발광부가 점등되어 수광부가 수광하게되므로 포토 카플러(PC)의 수광부가 도통상태로 되고 교류전원(AC)이 포토 카플러(PC)의 수광부를 통해 전원차단신호 발생부(230)의 동작신호 발생부(221)의 릴레이(RY1)에 인가되어 그 릴레이(RY1)가 구동되므로 상술한 바와 같이 릴레이(RY1)의 스위치(RYS1)가 접속되고, 단락전류 발생부(233) 및 지락전류 발생부(235)가 동작하여 교류전원(AC)을 차단시키게 된다.

따라서 누설전압 감지봉(220, 221)에 연결된 전선의 절연파기가 발생하더라도 전원공급선의 N상과 철주 간의 누설전압을 검출하여 누전으로 인한 과전류에 의 한 감전사고를 사전에 예방할 수 있다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않은 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 누설전압 감지봉 뿐만 아니라 전원공급선의 N상과 철주 간에 검출된 전압이 설정레벨 이상의 누설전압으로 감지될 경우에 교류전원을 차단시키게 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도로에 설치되어 있는 전기 구조물에 소정전압이상의 누설전압이 발생하였는지를 검출하기 위해 누설전압 감지봉을 매설하여 누설전압 감지봉으로부터 소정레벨 이상의 누설전압을 검출하여 교류전원차단하도록 하고, 또한 누설전압 감지봉으로 연결된 전선의 절연파기가 발생할 경우 전원공급선의 N상과 철주 간의 누설전압을 감지하여 소정레벨이상의 누설전압이 발생할 경우에 제어반이 교류전원을 차단시키게 함으로써 누전으로 인한 전기 구조물의 누설전압 등으로 인하여 감전사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Claims

전원공급선의 N상과 철주 사이의 누설전압이 설정된 전압 이상 발생유무를 감지하는 누설전압 감지부(240)와;

상기 누설전압 감지부(240)로부터 누설전압이 감지될 경우에 지락전류를 발생함과 아울러 설정시간이 경과될 때마다 순차적으로 단락전류를 발생시키는 전원차단신호 발생부(230)와;

상기 전원차단신호 발생부(230)로부터 발생된 지락전류 및 단락전류를 검출하는 영상 변류기(117)와;

상기 영상 변류기(117)가 지락전류 및 단락전류를 검출할 경우에 상기 교류전원을 차단시키도록 제어하는 누전영상 검출기(119)와;

상기 누전영상 검출기(119)의 제어에 따라 상기 교류전원을 차단함과 아울러 상기 전원차단신호 발생부(230)가 교류전원을 합성시킬 경우 상기 교류전원을 차단하는 배선용 차단기(111); 및

상기 누전영상 검출기(119)의 제어에 따라 상기 교류전원을 차단하는 마그네트 스위치(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감전보호용 전원차단장치.
제 1항에 있어서, 상기 누설전압 감지부(240)는

전원공급선의 N상과 철주에 각각 연결된 누설전압 접속단자(222,223)의 양단 전압을 검출하는 누설전압 검출부(300,300A)와;

상기 누설전압 검출부(300,300A)의 검출전압을 마이너스 전파 정류하는 전파 정류부(310)와;

상기 전파정류부(310)로부터 출력된 마이너스 전파정류한 전압과 기준전압(VREF)을 받아 미리 설정된 기준전압과 비교하여 누설전압 상태를 판단하는 누설전압 판단부(340)로 이루어짐을 특징으로 하는 감전보호용 전원차단장치.
제 2항에 있어서,

상기 누설전압 감지부(240)는, 복수의 누설전압 감지봉(220,221)으로 감지되되, 하나의 감지봉은 철주와 일정거리 이격된 위치의 대지에 매입하고 다른 하나의 감지봉은 철주에 연결함을 특징으로 하는 감전보호용 전원차단장치.
제 2항에 있어서,

상기 누설전압검출부(300,300A)에 의해 양단 전압이 검출되는 누설전압 접속단자(222,223)는, 일단이 전원공급선의 N상에 연결되고 타단이 철주에 연결됨을 특징으로 하는 감전보호용 전원차단장치.