KR100762350B1 - 무개방 전원절체기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 절체 장치에 관한 것으로, 특히, 상용전원 및 비상전원등과 같은 복수의 다른 전원을 택일적으로 부하측에 접속하기 위한 전원 절체 장치에 관한 것이다. 본 발명 전원 절체 장치는 3상 4선식(R, S, T, N)으로 운용되는 상용전원과 예비전원으로 이루어지는 복수의 전원들이 인가되는 양단의 고정단자 사이에서 상기 전원을 공급받는 부하측에 인입 전원을 절환하는 가동단자를 구비한 전원 절체 장치에 있어서, 상기 R, S, T상의 고정단자들과 수직방향으로 소정높이 단이진 중성선 N상의 고정단자와; 상기 부하측단에 접촉되는 가동단자들이 열을지어 축고정되어 회동되는 절환축과; 상기 절환축을 중심으로 상기 R, S, T상의 가동단자가 일측 고정단자에서 분리되어 타측 고정단자로 회동시, 중성선 N상의 가동단자는 양측 고정단자와 무개방되도록 탄성지지되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전원절체, 개폐기

Description

무개방 전원절체기{Unopened electrical power transfer apparatus }

도1은 일반적인 3상 4선식 개폐기의 원리를 설명하기 위한 회로도,

도2 및 도3은 종래 기술에 의한 가동단자의 동작상태도,

도4 및 도5는 본 발명에 의한 가동단자의 동작상태도,

도6은 본 발명 전원 절체 장치의 일실시예의 외관사시도,

도7 내지 도10은 본 발명 일실시예에서 가동단자의 동작상태를 보인 도6의 B-B선 단면도,

도11 및 도12는 본 발명 일실시예에서 가동단자의 구동수단의 동작상태를 보인 도6의 A-A선 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 10' : 상용전원 고정단자 20, 20' : 예비전원 고정단자

30, 30' : 가동단자 32 : 회동부

34 : 가동단 38,39 : 걸림돌기

40 : 브라켓 50 : 완충부재

60 : 전원선 100 : 구동수단

110 : 조작레버 120 : 절환축

130, 140 : 접촉부 132,142 : 걸림홈

본 발명은 전원 절체 장치에 관한 것으로, 특히, 상용전원 및 비상전원등과 같은 복수의 다른 전원을 택일적으로 부하측에 접속하기 위한 전원 절체 장치에 관한 것이다.

전원의 절체란 전기 설비에 공급되는 전원 소스를 변경하는 것으로서, 예를 들어 상용전원으로부터 전원을 공급받다가 상용전원이 정전되면, 자가발전설비를 가동하여 이러한 비상(예비)전원을 공급받도록 전원공급원을 절환하는 것을 말한다.

이때의 비상(예비)전원으로는 별도의 발전설비를 가동하는 방식이 있을 수 있으며, 또는 송전선로를 별개로 구성하여 상시 대기하고 있는 예비전원을 사용하는 방식도 있다.

전원 절체 장치는 한전에서 공급되는 전력이 중단되면 자체 발전기와 같은 다른 전력 공급 수단으로 연결하는 장치로서, 대용량의 릴레이 또는 기계식 절체기를 사용하여 전원의 절체를 실시하는 것이 일반적이다.

수동식 전원절체장치는 정전이 감지되면, 릴레이 또는 기계식 절체기를 수동으로 작동시켜 비상(예비)전원으로 전환하는 것이고, 자동식 전원절체장치는 상용 전원의 정전시 이를 자동으로 감지하여 비상(예비)전원으로 전환시키는 작동을 자동으로 수행하는 것이다.

도1은 일반적인 3상 4선식 개폐기의 원리를 설명하기 위한 회로도이고, 도2 및 도3은 종래 기술에 의한 가동단자의 동작상태도이다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이 종래의 전원절체 장치는 3상(R, S, T)과 N상의 상용전원의 고정단자(20)와 예비전원의 고정단자(10)에 접속하거나, 분리되어 개방상태를 유지하는 가동단자(30)는 절환축(120)을 중심으로 회전가능하게 설치되어 있고, 가동단자(30)를 구동시키기 위한 절환축(120)과, 상기 절환축을 구동하는 구동수단(미도시)으로 구성된다.

이와 같이 구성되어 있는 절체 장치는 상용전원에서 예비전원으로 전원이 절환될 때 절환축(120)이 회전되어 가동단자(30)가 예비전원측으로 이동되며, 가동단자(30)가 예비전원으로 이동된 후에도 절환축(120)은 계속해서 회전됨으로써 가동단자(30)는 계속해서 힘을 받아 절환축(120)을 중심으로 시계방향으로 회전되면서 가동단자(30)의 상부가 예비전원과 전기적으로 연결된 상태가 된다.

이와 같이 구성되는 전원 절체 장치는 한전에서 공급되는 전원이 정전되면, 가동단자의 구동수단이 가동단자를 자체 발전기의 전원으로 자동절환시키거나, 또는 사용자의 수동 조작에 의하여 가동단자를 절환시키도록 하고 있다.

일반적인 개폐기는 도 1에 도시된 바와 같이, 3상의 R, S, T의 전원 공급선과 중성선 N을 개폐하도록 구성되어 있다.

이때, 중성선 N은 기기의 손상 등을 미연에 방지하거나 국부적인 전기적인 사고가 광범위한 지역으로 확산되는 것을 방지하고자 지락전류, 단락전류, 뇌서지 등에 의해서 발생되는 이상전류를 검출하기 위한 각종 계전기등이 연결, 설치되어 있고, 3상전압의 안정을 위하여 다수의 접지선이 연결되어 있어 안정적인 전력공급을 위하여 매우 중요한 역할을 하는 선로라 할 수 있다.

그러나, 종래의 개폐기에서는 R, S, T, N이 동시에 투입되거나 차단되도록 설계되어지나, 실제적으로는 기계적 오차로 인하여 R, S, T상보다 N상이 먼저 개방되거나, 연결시에 R, S, T상이 N상보다 먼저 연결되는 경우가 빈번히 발생된다.

이러한 경우에는 R, S, T상이 활선상태에서 N상은 3상과는 분리된 상태가 되므로 3상은 외란에 매우 위험한 상태로 되어 중성선에 발생되는 과도적인 전류, 전압변동에 연계되어 동작되는 각종 계전기는 오동작을 발생하게 된다.

따라서 각종 기기 및 기기 및 기기의 운영자는 위험에 노출되고, 특히 접지보호장치의 오동작이 유발되며, 지락사고시 인명 및 기기에 손상을 주게된다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 전원 절체시의 과도 전류의 발생을 방지하여 연결 장치의 손상을 방지하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전원 절체시 중성선 N상의 가동단자가 양측 고정단자에 접촉되어 무개방상태로 작동이 일정하게 지연되도록 함으로써 상용전원 또는 비상(예비)전원의 정상가동에 필요한 적정시간을 확보함으로써 개폐동작을 정확하게 구현함과 아울러 전원공급의 안정성을 실현하려는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전원 절체 장치는

3상 4선식(R, S, T, N)으로 운용되는 상용전원과 예비전원으로 이루어지는 복수의 전원들이 인가되는 양단의 고정단자 사이에서 상기 전원을 공급받는 부하측에 인입 전원을 절환하는 가동단자를 구비한 전원 절체 장치에 있어서,

상기 R, S, T상의 고정단자들과 수직방향으로 소정높이 단이진 중성선 N상의 고정단자와;

상기 부하측단에 접촉되는 가동단자들이 열을지어 축고정되어 회동되는 절환축과;

상기 절환축을 중심으로 상기 R, S, T상의 가동단자가 일측 고정단자에서 분리되어 타측 고정단자로 회동시, 중성선 N상의 가동단자는 양측 고정단자와 무개방되도록 탄성지지되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따른 전원 절체 장치의 상기 N상의 가동단자는,

상기 절환축에 축고정되어 회동되는 회동부와,

상기 회동부를 수용하는 브라켓과, 이 브라켓 양측에 출몰가능하게 걸림 접속된 양측 접촉부와,, 이 브라켓 양측에 출몰가능하게 걸림 접속된 양측 접촉부와,

상기 양측 접촉부와 연결되어 탄성지지되는 완충부를 포함하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 따른 본 발명 전원 절체 장치는,

상기 가동단자와 부하측단을 전기 접촉하는 전원선을 포함하는 것이 바람직하다.

또다른 실시예에 따른 본 발명의 전원 절체 장치의 상기 전원선은,

크로스 연결된 플레시블 케이블인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 전원 절체 장치는 여러 형태의 전원들을 절체하는 수단이 될 수 있으나, 다음에서는 상용전원으로 상시 운전하다가 비상전원 또는 예비전원(이하, 예비전원이라 한다)으로, 또는 그 역으로 절체하는 것을 하나의 실시예로 설명한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도4 및 도5는 본 발명에 의한 가동단자의 동작상태도이고, 도6은 본 발명 전원 절체 장치의 일실시예의 외관사시도이고, 도7 내지 도10은 본 발명 일실시예에서 가동단자의 동작상태를 보인 도6의 B-B선 단면도이고, 도11 및 도12는 본 발명 일실시예에서 가동단자의 구동수단의 동작상태를 보인 도6의 A-A선 단면도이다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원절체장치는 상용전원 3상(R, S, T)고정단자(20)와, 예비전원 3상(R, S, T) 고정단자와(10), 상기 3상의 고정단자들과 수직방향으로 소정높이의 단차를 갖는 상용전원 N상의 고정단자(20')와, 상기 3상의 고정단자들과 수직방향으로 소정높이의 단차를 갖는 예비전원 N상의 고정단자(10')와, 상기 상용전원 또는 예비전원이 인가되는 부하측단자(150)와, 상기 예비전원과 상용전원 사이에서 절환되어 일측단자의 개방상태를 유지하도록 하는 3상의 가동단자(30)와, 반원 형상의 N상 가동단자(30')와, 상기 부하측단에 접촉되는 가동단자들이 열을지어 축고정되어 회동되는 절환축(120)과, 상기 절환축(120)의 회전을 구동하는 구동수단(100)과, 상기 중성선 N상의 가동단자를 탄성지지하는 완충부재(50)로 구성된다.

부하측단자(150)는 끝단에 부하측 전원선(60)과 연결되고 타단은 가동단자(30)와 전기적으로 접촉되어 구성된다.

이때, 상기 가동단자(30)와 부하측단자(150)를 전기 접촉하는 전원선(60)으로 연결되는 것이 가능하다.

또, 상기 전원선(60)은, 크로스 연결된 플레시블 케이블로 연결하여 상기 가동단자의 회동에 영향을 주지 않도록 구성되는 것이 가능하다.

3상의 가동단자(30)는 상기 절환축(120)에 축고정되어 회동되는 회동부(32)와, 상기 회동부(32)의 타측 중앙부에 걸림고정되는 가동부(34)로 구성되고, 가동단자(30)가 일측 고정단자(20)에서 타측 고정단자(10)로 접촉 전환시 상기 절환축(120)의 회전과 함께 상기 회동부(32)가 함께 회동하여 상기 가동부(34)가 상기 타측 고정단자(10)에 일차 접촉되고 상기 절환축(120)이 최대로 회전하게 될 때 상기 가동부(34)의 걸림축(38)이 회동하여 상기 가동부(34)과 상기 타측 고정단자(10)가 완전히 밀착되도록 구성된다.

상기 구동수단(100)은 솔레노이드 또는 수동 레버등으로 상기 절환축(120)을 회전하도록 구성된다.

또한, 상기 구동수단(100)을 직접 제어 또는 외부에서 원격제어 가능하도록 제어장치(미도시)를 두는 것이 가능하다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 상기 N상의 가동단자(30')는 상기 절환축(120)에 축고정되어 회동되는 회동부(32)와, 상기 회동부(32)를 수용하는 브라켓(40)과, 이 브라켓(40) 양측에 출몰가능하게 걸림 접속된 양측 접촉부(130,140)와, 상기 절환축(120)에 축고정되어 회동되는 브라켓(40)과, 이 브라켓(40) 양측에 출몰 가능하게 걸림 접속된 양측 접촉부(130,140)와, 상기 양측 접촉부(130,140)와 연결되어 탄성지지되는 완충부재(50)로 구성된다.

회동부(32)는 중심측에 상기 절환축(120)에 축고정되고 양측부에 걸림돌기(38,39)가 형성되어 상기 양측 접촉부(130,140)를 걸림 이동되도록 한다.

브라켓(40)은 상기 회동부(32)의 일측부와 양측 접촉부(130,140)를 수용하고 수용된 상기 양측 접촉부(130,140)는 상기 완충부재(50)로 연결되고, 상기 회동부(32)의 양측부에 걸림돌기(38,39)를 따라 상기 양측 접촉부(130,140)를 걸림 이동될 때 가이드하도록 구성된다.

접촉부(130,140)는 상기 브라켓(40)의 걸림돌기(38,39)가 삽입되어 길이 방향으로 이동되는 걸림홈(132,142)이 길이방향으로 형성되고 상기 브라켓(40)에 삽입되는 내측단에 상기 완충부재(50)가 고정 연결된다.

상기 완충부재(50)는 스프링과 같은 소재로 상기 양측 접촉부(130,140)를 탄지하여 상기 브라켓(40) 내에서 이동가능하도록 한다.

상기 N상의 가동단자(30')는 일측 고정단자(20')에서 타측 고정단자(10')로 접촉 전환시 상기 절환축(120)의 회전과 함께 상기 브라켓(40)이 함께 회동하는 동시에 상기 일측 접촉단(140)이 일측 고정단자(20')에 접촉된 상태에서 상기 접촉단의 걸림홈(132,142)을 따라 상기 회동부(32)의 걸림홈(38,39)이 이동하여 상기 완충부재(50)의 탄성에 의해 상기 타측 접촉단(130)이 타측 고정단자10')와 접촉되게 된다.

이때, 상기 절환축(120)이 최대로 회전하게 될 때 상기 접촉단(130,140)의 걸림홈(39)을 따라 상기 브라켓의 걸림돌기가 이동하는 동시에 브라켓(40) 내부의 완충부재(50)가 압착되어 상기 일측 접촉단(140)이 일측 고정단(20')과 분리되도록 구성된다.

이와 같이 구성되어 있는 전원 절체 장치는 상용전원에서 예비전원으로 전원이 절환될 때 구동수단(100)이 절환축(120)을 회전시켜 가동단자(30)가 예비전원측으로 이동되며, 가동단자(30)가 예비전원으로 이동된 후에도 절환축(120)은 계속해서 회전됨으로써 가동단자(30)는 계속해서 힘을 받아 절환축(120)을 중심으로 시계방향으로 회전되면서 가동단자(30)의 상부가 예비전원과 전기적으로 연결된 상태가 된다.

이때, 상기 3상의 상용전원 및 예비전원 고정단자(20,10)들과 중성선 N상의 고정단자(20',10')의 수직높이를 접점위치를 다르게 구성하여 전원절환시 중성선 N상의 간섭을 줄이도록 구성된다.

또한, 이와 같이 상용전원 고정단자(20')와 비상(예비)전원 고정단자(10')와 중성선 N의 가동단자(30)의 회동시 힘의 균형을 이루기 위하여 가동단자(30')의 외주면을 라운딩처리하고 중심 절환축(120)을 기준으로 대칭을 이루도록 구성된다.

상술한 바와 같이 본 발명 전원 절체 장치는 상용전원 또는 예비전원에서 타측 전원으로 절환되는 동작에서 중성선 N상의 가동단자(30')가 수동 또는 전동 조작에 의하여 이동시 중선성 N상의 가동단자(30')가 양측 고정단자(20',10')와 무개방 상태로 접촉되고, 상기 3상의 상용전원 가동단자(20)가 3상의 예비전원 고정단 자(10)에 접촉될때 상기 N상의 가동단자(30')가 일측 고정단자(20')와 분리되도록 이루어지는 것이다.

이와 같이 함으로써 전원 절환시에 과도 전류가 발생되지 않고, 교류 전원의 접지 효과가 우수하게 되어 전원계통의 안정성을 확보할 수 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 작용을 상세히 설명한다.

본 발명에 실시예에 의한 전원 절체 장치는 도6에 도시한 바와 같이, 3상의 고정단자(20,10)들과 중성선 N상의 고정단자(20',10')의 수직높이가 단차를 두어 다르게 설치되어 있다.

이러한 중성선 N상의 고정단자(10')와 예비전원 고정단자(20') 사이에 설치되는 가동단자(30')의 하부 외주면은 라운딩 처리되어 있다.

이와 같이 구성되는 전원 절체 장치에서 상용전원이 정전되면, 도 11의 상태에서 가동단자(30)의 구동수단(100)을 자동으로 작동시킴으로써 도 12에서와 같이 조작레버(110)가 절환축(120)을 회전시킨다.

절환축(120)이 회전되기 전에는 가동단자들(30,30')은 상용전원의 고정단자들(10)(10')에 모두 접촉상태를 유지하고 있으나, 절환축(120)이 회전하여 일정시간이 경과하는 동안에는 도 8에 도시된 바와 같이, R, S, T상의 가동단자들(30)은 상용전원측 고정단자들(10)과 분리되나, N상의 가동단자(30')들은 상용전원측 및 예비전원측 N상의 고정단자(20',10')와 접속상태를 유지하게 된다.

또한, 절환축(120)이 계속 회전하여 도9와 같은 상태에 이르게 되면, 절환축(120) 회전시 N상의 가동단자(30')는 예비전원의 N상의 고정단자(20')와 접촉된 상 태로 상용전원의 N상의 고정단자(20')와 분리되고, R, S, T상의 가동단자(30)는 예비전원 고정단자(20)와 분리상태를 유지한다. 이와 같은 상태에서 절환축(120)이 계속 회전되면 도 10에서와 같이, 결국 R, S, T상의 가동단자(30)는 예비전원 고정단자들(20)과 접촉되어 상용전원으로부터 예비전원으로 절체를 시키게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 N상의 가동단자(30')가 3상의 가동단자(30)가 개방되어 절환시 양측 N상의 고정단자(20',10')와 접촉되어 무개방상태를 유지하도록 한다.

또한, 예비전원측에서 상용전원측으로 전원이 전환되는 경우에도 상기한 바와 같이, 중성선 N상의 가동단자(30')는 무개방 상태를 유지하고 3상의 상용전원 고정단자(20)와 가동단자(30)가 접속시점에서 N상의 예비전원 고정단자(10)와 분리되어 접속동작을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 전원 절체 장치에 의하면 접지 장해 보호 장치의 적절한 운영 및 오동작이 제거되고, 교류 전원의 접지를 보다 확실히 하도록 함으로써 중성선에서 발생되는 과도전압, 전류를 감지하여 동작되는 계전기들을 안정하게 동작토록 함으로써 전력계통에서 발생되는 사고를 최소화하고, 안정적으로 전원공급을 확보하는 효과가 있다.

또한, 중성선의 안정화에 따라 과도 전류가 최소화되어 아크 발생이 감소하여 기기의 수명을 연장시키며, 장치의 조작 개폐 실패율을 최소화시키는 효과가 있 다.

Claims (4)

1. 3상 4선식(R, S, T, N)으로 운용되는 상용전원과 예비전원으로 이루어지는 복수의 전원들이 인가되는 양단의 고정단자 사이에서 상기 전원을 공급받는 부하측에 인입 전원을 절환하는 가동단자를 구비한 전원 절체 장치에 있어서,

   상기 R, S, T상의 고정단자들과 수직방향으로 소정높이 단이진 중성선 N상의 고정단자와;

   상기 부하측단에 접촉되는 가동단자들이 열을지어 축고정되어 회동되는 절환축과;

   상기 절환축을 중심으로 상기 R, S, T상의 가동단자가 일측 고정단자에서 분리되어 타측 고정단자로 회동시, 중성선 N상의 가동단자는 양측 고정단자와 무개방되도록 탄성지지되는 완충부재를 포함하고,

   상기 N상의 가동단자는,

   상기 절환축에 축고정되어 회동되는 회동부와,

   상기 회동부를 수용하는 브라켓과, 이 브라켓 양측에 출몰가능하게 걸림 접속된 양측 접촉부와,

   상기 양측 접촉부와 연결되어 탄성지지되는 완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원절체장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동단자와 부하측단을 전기 접촉하는 전원선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원절체장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전원선은,

   크로스 연결된 플렉시블 케이블인 것을 특징으로 하는 전원절체장치.

Images