KR100987156B1 - 영상고조파 내량형 분전반 - Google Patents

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이수미
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송규창
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Abstract

본 발명은 영상고조파 내량형 분전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분전반 전원의 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 각 모선 부스바들 중, 중성선상(N)의 모선 부스바를 다수개의 금속판을 적층하여 부스바의 전체 표면적이 확대되도록 형성함으로써 중성선상(N) 모선 부스바의 내량을 증가시키고, 또한 분전반 내부에 영상고조파를 제거하는 영상고조파 저감장치를 구비하여, 분전반 내에 영상고조파가 다량으로 발생하더라도 중성선상(N)에서 3상(R, S, T)의 각 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용하도록 하는 동시에, 영상고조파 저감장치를 통해 영상고조파를 효과적으로 제거함으로써 외부 기기의 소손을 방지하고 전체 전기 설비를 효율적으로 운전시킬 수 있는 영상고조파 내량형 분전반에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 메인차단기, 상기 메인차단기에 연결되는 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 부스바로 구성되는 모선 부스바, 상기 메인 차단기와 모선 부스바 사이에 연결되어, 분전반에 연결된 부하에 의해 발생된 영상고조파를 제거하기 위한 영상고조파 저감장치, 상기 모선 부스바에 직교하는 방향으로 적층되어 모선 부스바에 접속되는 다수개의 자선 부스바 및 상기 다수개의 자선부스바에 각각 연결되는 다수개의 분기 차단기를 포함하여 구성되며, 상기 모선 부스바를 구성하는 중성선상(N)의 부스바는 다수개의 금속판이 적층되어 구성되어, 상기 3상(R, S, T)의 모선 부스바 각각의 용량의 200%~300%의 용량을 갖도록 구성되되, 상기 모선 부스바를 구성하는 3상(R, S, T)의 부스바와 동일한 두께를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상고조파 내량형 분전반을 제공한다.
영상, 고조파, 전류, 부하, 내량, 분전반

Description

영상고조파 내량형 분전반{A distribution panel with harmonic wave resistance}
본 발명은 영상고조파 내량형 분전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분전반 전원의 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 각 모선 부스바들 중, 중성선상(N)의 모선 부스바를 다수개의 금속판을 적층하여 부스바의 전체 표면적이 확대되도록 형성함으로써 중성선상(N) 모선 부스바의 내량을 증가시키고, 또한 분전반 내부에 영상고조파를 제거하는 영상고조파 저감장치를 구비하여, 분전반 내에 영상고조파가 다량으로 발생하더라도 중성선상(N)에서 3상(R, S, T)의 각 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용하도록 하는 동시에, 영상고조파 저감장치를 통해 영상고조파를 효과적으로 제거함으로써 외부 기기의 소손을 방지하고 전체 전기 설비를 효율적으로 운전시킬 수 있는 영상고조파 내량형 분전반에 관한 것이다.
근래, 산업 현장은 물론 가정에서도 고조파를 많이 발생하는 전기기기의 사용이 급증하여 전력 계통상의 전력기기에 인가되는 전압 및 전류 파형이 상기 고조 파로부터 영향을 받아 왜곡되고 있다.
고조파를 발생시키는 발생원으로는 사이리스터(Thyristor) 응용장치 외에 회전장치, 변압장치, 전자장치 등이 있으며 고조파로 인한 피해는 전력기기의 과열, 장치의 이상 소음진동, 보호장치의 오동작, 통신유도장애 및 중성선(N) 과열 등으로 그 피해가 점점 커지고 있다.
이러한 고조파에 있어서, 특히 영상고조파는 각 3상(R, S, T)의 영상고조파 전류의 위상이 동일하기 때문에 중성선상(N)에는 각 3상(R, S, T)에 흐르는 고조파 전류를 합한 값의 고조파 전류가 흐르게 된다.
따라서, 영상고조파가 다량으로 발생할 경우, 중성선상(N)에는 각 3상(R, S, T)을 흐르는 고조파 전류의 거의 3배에 이르는 고조파 전류가 흐르게 되어 중성선상(N)의 케이블이 과열 및 소손되거나 이로 인해 화재가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 중성선상(N)은 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 모두 수용할 수 있는 용량이 요구되고, 이를 위해 중성선상(N)의 모선 부스바는 그 용량이 각 3상(R, S, T)의 모선 부스바의 용량보다 크게 설치되는 것이 바람직하다.
그러나, 시중에 사용되고 있는 일반적인 분전반 차단기는 각 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 모선 부스바가 연결되는 각 단자의 크기가 동일하게 형성되어 있어, 중성선상(N)의 모선 부스바의 용량 증대를 위해 중성선상(N)의 모선 부스바를 각 3상(R, S, T)의 모선 부스바의 크기보다 크거나 혹은 두껍게 형성하는 경우, 중 성선상(N) 모선 부스바가 연결되는 분전반 차단기의 단자 크기를 별도로 크게 설정해주어야 하는 번거로운 작업이 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 분전반의 중성선상(N) 모선 부스바를 각 3상(R, S, T)의 모선부스바와 동일한 크기로 형성하되, 중성선상(N)에서 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용할 수 있는 구성이 요구되어 진다.
또한, 이와 같이 분전반에 연결된 다양한 전기 기기의 부하들로부터 발생하여 분전반으로 유입되는 영상고조파는, 메인 차단기를 통해 분전반 외부로 전달되어 외부 전원에 연결된 각종 기기의 소손 및 오동작을 유발시킬 우려가 있다.
따라서, 분전반으로 유입되는 영상고조파를 분전반 내에서 효율적으로 제거할 수 있는 구성도 요구되어 진다.
본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 분전반의 중성선상(N) 모선 부스바를 다수개의 금속판을 적층하여 부스바의 전체 표면적이 확대되도록 형성함으로써, 중성선상(N) 모선 부스바의 내량을 증가시켜, 중성선상(N)에서 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용할 수 있도록 하는 데에 있다.
또한, 분전반 내부에 유입되는 영상고조파를 제거하기 위한 영상고조파 저감 장치를 구비하여 분전반에 연결된 전기 기기의 소손 및 오동작을 방지하여 전기 설비의 안정적이고 효율적인 운전을 도모하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 메인차단기, 상기 메인차단기에 연결되는 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 부스바로 구성되는 모선 부스바, 상기 메인 차단기와 모선 부스바 사이에 연결되어, 분전반에 연결된 부하에 의해 발생된 영상고조파를 제거하기 위한 영상고조파 저감장치, 상기 모선 부스바에 직교하는 방향으로 적층되어 모선 부스바에 접속되는 다수개의 자선 부스바 및 상기 다수개의 자선부스바에 각각 연결되는 다수개의 분기 차단기를 포함하여 구성되며, 상기 모선 부스바를 구성하는 중성선상(N)의 부스바는 다수개의 금속판이 적층되어 구성되어, 상기 3상(R, S, T)의 모선 부스바 각각의 용량의 200%~300%의 용량을 갖도록 구성되되, 상기 모선 부스바를 구성하는 3상(R, S, T)의 부스바와 동일한 두께를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 영상고조파 내량형 분전반은 중성선상(N)의 모선 부스바를 다수개의 금속판을 적층하여 전체 표면적이 확대되도록 형성함으로써 중성선상(N) 모선 부스바의 내량을 증가시켜, 중성선상(N)에서 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용할 수 있어, 중성선상(N) 모선 부스바의 과열을 방지하여 전기 기기의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 분전반의 내부에 영상고조파 저감장치를 구비하여 전기 기기의 부하로부터 발생하는 영상고조파를 제거하여, 영상고조파의 과전류가 분전반의 외부기기로 유출되는 것을 방지함으로써, 전체 전기 설비를 안정적이고 효율적으로 운전시 킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반의 구성을 간략하게 보여주는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반은 메인 차단기(80)와, 일측이 부스바 지지대(60) 위에 고정되고 타측은 메인차단기(80)에 연결되는 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 부스바로 구성되는 모선 부스바(10, 20, 30, 40)와, 모선 부스바(10, 20, 30, 40)에 직교하는 방향으로 적층되어 접속되는 다수개의 자선 부스바(11, 21, 31) 및 다수개의 자선부스바(11, 21, 31)에 각각 연결되는 다수개의 분기 차단기(90)로 구성되어 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반의 중성선상(N) 모선 부스바(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 3상(R, S, T) 모선 부스바(10, 20, 30)와 동일한 두께로 형성되되, 다수개의 금속판이 적층되어 부스바의 전체 표면적이 넓어지도록 형성되어 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 중성선상(N)의 모선 부스바(40)는 각 3상(R, S, T)의 모선 부스바(10, 20, 30)와 동일한 두께로 형성되어, 일반적인 분전반 차단기의 연결 단자에 용이하게 연결 접속되어 짐은 물론, 각 3상(R, S, T) 의 모선 부스바(10, 20, 30)와 동일한 두께로 형성되면서도 넓은 표면적을 이용한 표피 효과(Skin Effect)에 의해 전류가 흐를 수 있는 용량이 커지게 된다.
여기서, 표피 효과(Skin Effect)란 도체에 전류가 인가되는 경우 전류가 도체의 표면 부근에 집중하여 흐르는 현상을 말하는 것으로서, 상술한 바와 같이 부스바의 표면적을 증가시킴으로써 수용할 수 있는 전류의 용량을 증대시킬 수 있다.
이와 같이, 중성선상(N) 모선 부스바(40)의 용량을 증대시킴으로써, 중성선상(N)에서 각 3상(R, S, T)에 흐르는 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용할 수 있게 된다.
이때, 중성선상(N)에는 각 3상(R, S, T)에 흐르는 영상고조파 전류들이 모두 중첩되어 흐르게 되므로, 각 3상(R, S, T)에 흐르는 전류의 최대 3배에 이르는 전류가 흐르게 된다.
따라서, 요구되는 중성선상(N) 모선 부스바(40)의 용량은 기기에서 발생하는 영상고조파 크기에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 3상(R, S, T) 모선 부스바(10, 20, 30) 각각의 용량의 100% 내지 300% 정도의 용량으로 설치되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3상(R, S, T) 모선 부스바(10, 20, 30) 각각의 용량의 200% 내지 300% 정도의 용량으로 설치되는 것이 좋다.
상술한 바와 같은 모선 부스바(40)는 구리(Cu) 재질의 동 부스바로 형성되거나 또는 알루미늄(Al)이 코팅된 동 부스바 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 열전도율이나 강도 또는 무게 등을 고려하여 다양한 금속 재질로 이루질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반(100)이 구비된 전기 설비의 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상고조파 내량형 분전반(100)은 메인차단기(80), 모선부스바(10, 20, 30, 40), 자선부스바(11, 21, 31, 41) 및 분기 차단기(90)를 포함하여 구성되어 있다.
메인 차단기(80)의 1차측은 전력공급장치(200)를 통해 외부로부터 들어오는 전력선에 연결되어 있고, 2차측은 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 모선 부스바(10, 20, 30, 40)에 연결되어 있다.
모선 부스바(10, 20, 30, 40)에는 다수개의 자선 부스바(11, 21, 31, 41)가 모선 부스바(10, 20, 30, 40)에 직교하는 방향으로 적층되어 접속되고, 이러한 자선 부스바(11, 21, 31, 41)에는 다수개의 분기 차단기(90)가 각각 연결되어 있다.
분기 차단기(90)는 분전반(100) 외부의 전기 기기와 각각 연결되어, 외부 기기로의 전류 흐름을 허용하거나 또는 차단하는 역할을 수행하는데, 이때, 외부 기기에서 부하에 의해 영상고조파가 발생하게 되면, 영상고조파 전류는 상기 분기 차단기(90)를 통해 분전반(100) 내부로 유입되어, 각 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 모선 부스바(10, 20, 30, 40)에 흐르게 된다.
이에 따라, 중성선상(N)의 모선 부스바(40)에는 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류가 흐르게 되고, 이때, 중성선상(N)의 모선 부스바(40)는 다수개의 금속판이 적층되어 넓은 표면적을 갖도록 형성되어, 상기 각 3상(R, S, T)의 기본파 전류 및 영상고조파 전류를 충분히 수용하게 된다.
또한, 메인 차단기(80)와 모선 부스바(10, 20, 30, 40) 사이에는 영상고조파 를 제거하기 위한 영상고조파 저감장치(70)가 구비되어, 모선 부스바(40)에 흐르는 영상고조파 과전류를 제거한다.
이러한 영상고조파 저감장치(70)들 중에서 대한민국 특허 제 0795037호의 과부하 보호기능을 구비한 영상고조파 저감장치(70)는 분전반(100) 내에 구비되며, 결선 변압기가 설정된 일정 온도이상으로 상승 시 저감장치 내의 중성선(N) 경로 상에 개재된 온도 스위치가 개방되어 회로를 차단시키고, 다시 결선 변압기의 온도가 상기 일정온도 미만으로 낮아지면 중성선상(N)의 온도 스위치가 연결되어 회로를 자동 복구시킨다.
또한, 대한민국 특허 제 0849463호의 과부하 방지장치가 구비된 영상고조파 저감장치(70)는 분전반(100) 내에 구비되며, 영상고조파 저감장치(70) 내부에 온도스위치를 내장하고, 저감장치로 유입되는 3상선(R, S, T)의 입력단을 상기 온도스위치와 연결된 전자접촉기에 연결하여, 저감장치 내부의 온도가 일정온도보다 상승하거나 하강할 시, 상기 온도스위치가 온/오프되어 상기 3상선(R, S, T)과 연결된 전자접촉기의 스위치를 개방 또는 연결시킴으로써 영상고조파 저감장치(70)를 주회로로부터 분리 또는 통전시킨다.
이와 같은 영상고조파 저감장치(70)는 상술한 바와 같은 과부하 보호기능을 구비한 영상고조파 저감장치(70) 및 과부하 방지장치가 구비된 영상고조파 저감장치(70) 이외에도 영상고조파를 제거하는 다양한 저감장치가 적용될 수 있다.
이와 같이 영상고조파 저감장치(70)를 통해 분전반(100)에 연결된 외부기기의 부하로부터 발생되어 분전반(100) 내부로 유입되는 영상고조파를 제거함으로써, 발생된 영상고조파로 야기되는 과전류가 메인차단기(80)의 1차측으로 유출되어 분전반(100)에 연결된 전력공급장치(200) 등의 전기설비에 과부하를 유발시키는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상고조파 내량형 분전반은 중성선상(N)의 모선 부스바(40)를 다수개의 금속판을 적층하여 전체 표면적이 넓어지도록 형성함으로써 중성선상(N) 모선 부스바(40)의 내량을 증가시켜 중성선상(N)에 다량의 영상고조파 과전류가 흐르더라도 이를 충분히 수용할 수 있게 된다.
또한, 중성선상(N) 모선 부스바(40)의 용량 증대를 통해 중성선상(N) 모선 부스바(40)의 과열을 방지함으로써 전기 기기의 소손을 방지할 수 있다.
또한, 분전반(100) 내부에 영상고조파 저감장치(70)를 구비하여 부하로부터 발생하는 영상고조파를 제거함으로써, 영상고조파 전류가 분전반(100) 외부의 전기설비로 유출되는 것을 방지하여 전체 전기 설비를 안정적이고 효율적으로 운영할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반의 구성을 간략하게 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상고조파 내량형 분전반이 연결된 전기 설비의 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30, 40 : 모선 부스바 11, 21, 31, 41 : 자선 부스바
50 : 고정수단 60 : 부스바 지지대
70 : 영상고조파 저감장치 80 : 메인 차단기
90 : 분기 차단기 100 : 분전반
200 : 전력공급장치

Claims (5)

  1. 메인차단기;
    상기 메인차단기에 연결되는 3상(R, S, T) 및 중성선상(N)의 부스바로 구성되는 모선 부스바;
    상기 메인 차단기와 모선 부스바 사이에 연결되어, 분전반에 연결된 부하에 의해 발생된 영상고조파를 제거하기 위한 영상고조파 저감장치;
    상기 모선 부스바에 직교하는 방향으로 적층되어 모선 부스바에 접속되는 다수개의 자선 부스바; 및
    상기 다수개의 자선부스바에 각각 연결되는 다수개의 분기 차단기;를 포함하여 구성되며,
    상기 모선 부스바를 구성하는 중성선상(N)의 부스바는 다수개의 금속판이 적층되어 구성되어, 상기 3상(R, S, T)의 모선 부스바 각각의 용량의 200%~300%의 용량을 갖도록 구성되되, 상기 모선 부스바를 구성하는 3상(R, S, T)의 부스바와 동일한 두께를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상고조파 내량형 분전반.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 모선 부스바는 동(Cu) 부스바 또는 알루미늄(Al)이 코팅된 동(Cu)부스바로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상고조파 내량형 분전반.
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