KR101030437B1 - 누설전류 및 접지저항 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스포머의 1 차측 전원을 사용하여 시스템에 영향을 주지 않는 테스트 전압을 만들어 내고 부하측의 누설전류를 측정할 수 있도록 접지를 사용하지 않는 누설전류 및 접지저항 측정시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, AC 상용전원이 캐패시터(C1)를 통해 공급되는 트랜스포머(10)가 연결되고, 상기 트랜스포머(10)의 1 차측에 테스트전압 발생회로(30)가 연결되면서 2 차측으로 스위칭모드 파워서플라이(20)가 연결되도록 구성하여; 상기 테스트전압 발생회로(30)는 AC 전원을 반파 정류시키고 다시 제너 다이오드(ZD)를 이용하여 테스트 전압으로 발생시키고; 상기 테스트 전압발생회로(30)의 테스트전압이 연결된 각각 릴레이(50, 55)는 원칩 마이컴(40)을 이용하여 번갈아 트랜지스터(TR1, TR2)가 턴온되어 상기 릴레이(50, 55)의 출력이 영상변류기(60)를 통해 핫라인(H)이나 중성라인(N)으로 테스트 전압을 인가하도록 된 것을 그 특징으로 한다.

Description

누설전류 및 접지저항 측정시스템{A leak electric current and a grounding resistance measurement system}

본 발명은 트랜스포머의 1 차측 전원을 사용하여 시스템에 영향을 주지 않는 테스트 전압을 만들어 내고 부하측의 누설전류를 측정할 수 있도록 접지를 사용하지 않는 누설전류 및 접지저항 측정시스템에 관한 것이다.

산업의 발달로 인한 경제의 급성장으로, 각종 편의시설을 필요로 하고 있어 생활의 편리와 쾌적한 분위기를 제공해주는 전기기기에 대한 의존도는 매우 높아지고 있으며, 이에 따라 전력 사용도도 매년 크게 증가하고 있는 실정이다.

즉, 전기는 물리적 특성상 전기가 생산되어 수요자에 의하여 소비될 때까지 정상적인 사용과정에서도 위험성이 항상 내재되고 있다.

그러나, 전기라는 에너지 자체에 위험적인 요소가 항상 존재하고 있다 하더라도 그것을 사전에 인지하고 그 위험요소를 안전하게 관리한다면 예측가능한 재해를 예방할 수 있을 것이다. 전기 제품을 사용함에 있어서의 접지저항 및 누설전류는 상용 AC 전원을 사용하는 제품 또는 시스템들이 접지와의 절연 정도를 측정하는 용도로 사용되고 있다.

이를 테면, 상기 접지 저항이 높을수록 그 제품을 사용하는 사용자에게 안전성을 확보해 주어야 하며, 전기 안전을 위해서는 반드시 높은 접지 저항과 낮은 누설전류를 만족해야 한다. 따라서, 누설전류 및 접지 저항을 측정하기 위해서는 여러 가지의 방법 들이 강구되고 있다.

그 중 가장 일반적인 측정 방법으로는 누설 전류계를 사용하게 되는데, 상기 누설 전류계는 접지(Earth)와 시스템의 AC 입력 라인 사이에 시험전압을 인가하여 그 전압사이에 흐르는 전류를 측정하여 누설 전류값 및 접지 저항을 측정하는 것이 일반적인 방법인 것이다.

그런데, 상기 누설전류는 트랜스포머의 1차측 전원과 접지 사이에서 발생하는 것인 바, 만약 트랜스포머의 1 차측 전원을 정류회로, 즉 스위칭모드 파워서플라이(SMPS)를 통해서 나온 전원을 사용하여 누설전류를 측정할 경우, 스위칭모드 파워서플라이(SMPS)는 트랜스 회로를 반드시 통과하여야 하므로 트랜스포머를 통과한 전원은 접지의 기준점을 없어지게 된다.

따라서, 스위칭모드 파워서플라이(SMPS)를 통과해서 만들어진 전원은 접지의 전압이 허상 전압이 되게 되므로 만들어진 전압이 접지보다 낮을 수도 있고, 설치되는 곳에 따라 아주 높게 나타날 수도 있다. 말 그대로 허상전압이 되게 되므로, 이러한 측정 방식으로는 누설전류를 측정할 수 없게 된다.

한편, 산간 지역이나 낙뢰가 많은 지역에서는 접지 공사가 정상적으로 되어 있지 않거나 혹은 접지에 많은 전류가 흐르는 곳에서 종래의 측정방식, 즉 접지선과 시스템 간의 누설전류를 측정하는 방식으로는 접지로부터 인가되는 잡음으로 인해 정확한 누설 전류값을 측정할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 새로운 측정방식을 발명한 것으로, 트랜스포머 1 차측 전원을 사용하여 시스템에 영향을 주지 않는 테스트 전압을 만들고 부하측의 누설전류를 측정할 수 있으며, 또한 핫라인과 중성라인에서 발생하는 전류를 측정하여 그 결과값으로 옴의 법칙으로 계산하여 접지저항 값과 누설 전류값을 측정할 수 있는 누설전류 및 접지저항 측정시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, AC 상용전원이 캐패시터(C1)를 통해 공급되는 트랜스포머(10)가 연결되고, 상기 트랜스포머(10)의 1 차측에 테스트전압 발생회로(30)가 연결되면서 2 차측으로 스위칭모드 파워서플라이(20)가 연결되도록 구성하여; 상기 테스트전압 발생회로(30)는 AC 전원을 반파 정류시키고 다시 제너 다이오드(ZD)를 이용하여 테스트 전압으로 발생시키고; 상기 테스트 전압발생회로(30)의 테스트전압이 연결된 각각 릴레이(50, 55)는 원칩 마이컴(40)을 이용하여 번갈아 트랜지스터(TR1, TR2)가 턴온되어 상기 릴레이(50, 55)의 출력이 영상변류기(60)를 통해 핫라인(H)이나 중성라인(N)으로 테스트 전압을 인가하도록 된 것을 그 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 누설전류 및 접지 저항을 측정하기 위해서 측정기 시스템에 접지선을 연결하지 않아도 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 각각의 시스템에서 자체적으로 누설전류를 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 누설전류 및 접지저항 측정시스템을 설명하기 위한 구성도
도 2 및 도 3은 도 1 에 도시된 누설전류 및 접지저항 측정시스템에서 구체적으로 도시해 놓은 회로도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 관한 누설전류 및 접지저항 측정시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 누설전류 및 접지저항 측정시스템에서 구체적으로 도시해 놓은 회로도들이다.

본 발명은 트랜스포머(10)의 1 차측 전원을 사용하여 시스템에 영향을 주지 않는 테스트 전압을 만들어 내고 부하측의 누설전류를 측정할 수 있도록 접지를 사용하지 않는 누설전류 및 접지저항 측정시스템인 것이다.

새로운 측정 방식의 누설전류 및 접지저항 측정시스템은 AC 상용전원이 캐패시터(C1)를 통해 트랜스포머(10)에 연결되고 있는 바, 상기 트랜스포머(10)의 1 차측에 테스트전압 발생회로(30)가 연결되면서 2 차측으로 스위칭모드 파워서플라이 (20 : SMPS)가 연결되고 있다.

상기 테스트 전압발생회로(30)의 테스트전압 DC 39 V가 각각 릴레이(50, 55)에 공급되고 있고, 원칩 마이컴(40)을 이용하여 번갈아 트랜지스터(TR1, TR2)가 턴온되어 상기 릴레이(50, 55)의 출력을 영상변류기(60 : ZCT)를 통해 핫라인(H)이나 중성라인(N)으로 테스트 전압을 인가하도록 구성되어 있다.

이때 누설전류는 트랜스포머(10)의 1 차측(AC 상용전원) 전원과 접지 사이에서 발생하는 것이므로, 1 차측 전원을 도 2 에 도시된 바와 같이 테스트전압 발생회로(30)에서 AC 전원을 반파 정류시키고, 다시 제너 다이오드(ZD)를 이용하여 39V DC 전원을 만들고, 그 전원을 테스트 전원으로 하여 영상변류기(60)를 통해 시스템 (부하측)의 핫(Hot) 라인(H)과 중성(Neutral) 라인(N)에 번갈에 전원을 공급한다.

이때 핫라인(H)과 중성라인(N)에 루프(Loop)가 형성되지 않도록 하여 전원을 인가 한다. 그와 동시에 핫라인(H)과 중성라인(N)을 함께 영상변류기(ZCT : 60)에 관통하여 두 선에 흐르는 전류를 측정하게 된다. 그러면, 만약 측정하고자 하는 시스템이 누설이 있을 경우에는 영상변류기(ZCT)에 누설 전류가 측정이 되고, 접지 저항값이 높아서 누설이 발생하지 않으면 누설전류가 측정되지 않는다.

이러한 방법은 트랜스포머(10)의 1 차측（AC 상용전원)전원을 직접 사용하는 것이므로, 접지선을 연결하지 않아도 되는 장점이 있다.

하지만, 1 차측 전원을 트랜스포머(10)를 거치기 전에 테스트전압 발생회로 (30)에서 정류시키고, 제너다이오드를 사용하여 낮게 만들어진 전원은 1차측 전원 과 접지간의 일정한 관계를 유지하므로, 설치위치나 시스템에 상관없이 일정한 결과값을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 트랜스포머(10) 1 차측 전원을 사용하여 시스템에 영향을 주지 않는 테스트 전압을 만들고 부하측의 누설전류를 측정하는 방식으로, 핫라인(H)과 중성라인(N)에서 발생하는 전류를 측정하여 그 결과값으로 V=IR의 옴의 법칙으로 계산하여 접지저항 값과 누설 전류값을 측정하는 방식인 것이다.

상기 트랜스포머(10)의 2 차측에 연결되는 스위칭모드 파워서플라이(20)는 브리지 정류회로(22)를 통해 집적회로 (24)에 연결된 상태에서 직병렬의 캐패시터(C5, C6)와 코일(L1)을 통해 레귤레이터 (24)에 연결되도록 구성되어 있다.

상기 트랜스포머(10)의 1 차측에 연결되는 테스트전압 발생회로(30)는 AC 전원을 반파정류회로와 제너다이오드를 이용하여 테스트 전압을 만드는 회로인 것이다. 즉, 저항(R3)과 캐패시터(C7)를 통해 다이오드(D1, D2)에 각각 연결되고, 상기 다이오드(D2)는 제너다이오드(ZD)를 통해 상기 다이오드(D1)와 저항(R4)사이에 연결되며, 상기 저항(R4)에 연결된 다이오드(D3)를 통해 테스트 전압이 출력되도록 구성되고 있다.

도 2의 테스트전압 발생회로(30)에서 만들어진 테스트 전압을 릴레이(50, 55)의 입력으로 각각 연결하고, 릴레이 출력을 부하측의 전원입력단자인 핫라인과 중성라인에 연결한다. 누설전류 테스트시 원칩마이컴(40)을 이용하여 2개의 릴레이(50, 55)를 번갈아 저항(R1, R2)을 통해 트랜지스터(TR1, TR2)를 턴온시킴에 따라 온 오프(On Off)시킴으로 부하측으로 테스트 전압을 발생시킨다.

이와 동시에 부하측, 핫 라인(H)과 중성라인(N)을 영상변류기(ZCT : 60)를 통해서 흐르는 전류를 감지한다. 이때 감지되는 전류가 바로 누설전류가 되며, 감지된 누설전류값을 통해서 접지 저항값도 함께 알아낼 수 있다. 이렇게 구성되는 본 발명은 누설전류 및 접지 저항을 측정하기 위해서 측정기 시스템에 접지선을 연결하지 않아도 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 각각의 시스템에서 자체적으로 누설전류를 측정할 수 있는 장점이 있다. 이러한 측정방식은 접지선을 연결하지 않고, 부하측에서 접지로 발생하는 전류만 측정하는 것이므로, 종래의 문제점을 해결하고 정확한 누설전류를 측정할 수 있는 새로운 측정기술이라 할 수 있다.

본 발명의 누설전류 및 접지저항 측정시스템에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 트랜스포머
20 : 스위칭모드 파워서플라이
30 : 테스트전압 발생회로
40 : 원칩마이컴
50, 55 : 릴레이
60 : 영상변류기

Claims (3)

1. AC 상용전원이 캐패시터(C1)를 통해 공급되는 트랜스포머(10)가 연결되고, 상기 트랜스포머(10)의 1 차측에 테스트전압 발생회로(30)가 연결되면서 2 차측으로 스위칭모드 파워서플라이(20)가 연결되도록 구성하여;
   상기 테스트전압 발생회로(30)는 AC 전원을 반파 정류시키고 다시 제너 다이오드(ZD)를 이용하여 테스트 전압으로 발생시키고;
   상기 테스트 전압발생회로(30)의 테스트전압이 연결된 각각 릴레이(50, 55)는 원칩 마이컴(40)을 이용하여 번갈아 트랜지스터(TR1, TR2)가 턴온되어 상기 릴레이(50, 55)의 출력이 영상변류기(60)를 통해 핫라인(H)이나 중성라인(N)으로 테스트 전압을 인가하도록 된 것을 특징으로 하는 누설전류 및 접지저항 측정시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 테스트 전압발생회로(30)는 저항(R3)과 캐패시터(C7)를 통해 다이오드(D1, D2)에 각각 연결되고, 상기 다이오드(D2)는 제너다이오드(ZD)를 통해 상기 다이오드(D1)와 저항(R4)사이에 연결되며, 상기 저항(R4)에 다이오드(D3)가 연결된 것을 특징으로 하는 누설전류 및 접지저항 측정시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상변류기(60)를 통해서 흐르는 전류를 감지함으로 접지선을 연결하지 않고, 부하측에서 접지로 발생하는 전류만 측정하는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 접지저항 측정시스템.
   

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