KR101084104B1 - 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반 - Google Patents

결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 결상 계전기 동작시 결상의 발생 부위를 자동적으로 검출할 수 있는 기능을 가지는 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반에 관한 것이다.
본 발명에 따른 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반에 의하면, 전기계통에서 필수적인 장치인 계전기에서 결상의 발생 부위를 자동으로 알려주는 기능을 부가함으로써, 고장 발생시 고장의 부위를 바로 알 수 있어 급한 응급 조치 뿐만 아니라, 고장을 수리하는 시간을 단축시킬 수 있어 전기품질을 향상시켜 사용가에게 보다 안정된 전기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 결상계전기가 사용되고 있는 모든 변전시설에 사용 가능하며, 최소한의 비용으로 고장 대처 능력을 배가시킬 수 있어 활용도가 매우 큰 효과도 있다.

Description

결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반{Distributing board for high·low voltage have a selection breaker facility of open phase detection}
본 발명은 고·저압 배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결상 계전기 동작시 결상의 발생 부위를 자동적으로 검출할 수 있는 기능을 가지는 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반에 관한 것이다.
정보화 사회에서는 전기는 동맥과도 같으며, 이를 관리하는 것이 생활의 품질을 높이는 중요한 시작점이다.
전기는 발전소에서 발전되어 변압기(TR)에서 변환되어 송전선로를 타고 필요한 모든 곳으로 이동되며, 다시 변압기를 통하여 다양한 크기로 변환되어 이용된다.
그리고 전기의 안정적인 사용을 위하여 단계별로 다양한 계전장치를 통하여 관리되고 있다.
전기사업자는 에너지 효율을 위하여 초고압으로 전송되며, 하부 자가용수용가로 내려올수록 변압기를 통하여 단계적으로 낮은 전압으로 변환되어 사용되게 된다.
그리고 안정적인 동작을 위하여 각 단계마다 계전기가 사용되며, 계전기는 입력되는 전압과 전류를 감지하여 과전류/과전압/결상/역상/지락전류 등을 검출하고 차단기(CB: circuit break)를 동작시켜 전력망을 독립적으로 동작시켜 자가용수용가 측의 고장이 전기사업자 측으로, 또는 전기사업자 측의 고장이 자가용수용가 측으로 전파가 되지 않도록 하여, 전체 계통망을 안정적으로 동작될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이러한 계전기 동작 중에 가장 대표적인 동작이 과전류와 결상이다.
일반적으로 과전류는 부하에서 나타나며, 따라서 자가용수용가 측 계전기가 부하 전류를 감지하여 부하를 차단시키면 된다.
따라서 가장 흔한 과전류에 의한 계전기 동작은 개별적인 동작으로 일어나며, 과전류가 발생한 바로 상부 계전기만 동작하면 된다.
만일 발생된 과전류가 최상부 계전기(전기사업자 계전기)까지 동작시킬 수 있는 큰 전류였다면, 상부 계전기도 과전류 동작으로 상부 차단기를 차단시킬 것이며, 이는 전기사업자에 연결된 모든 자가용수용가를 동시에 차단시키는 대형 사고가 발생되게 된다.
따라서 이러한 동작을 억제하기 위하여 과전류 계전기는 정한시/반한시/초반한시 등의 다양한 동작 조건을 가지고 있으며, 과전류의 크기에 따라서 동작시간이 가변적으로 동작되도록 구성된다.
다시 말하면, 하부 과전류 계전기의 동작시간이 상부 과전류 계전기의 동작시간보다 빠르게 설정하여, 과전류를 만들어 내는 부하를 빠른 시간 내에 계통으로부터 불리해냄으로서 전체 계통망을 안정적으로 동작할 수 있도록 하고 있다.
따라서 일반적인 모든 조건에서는 과전류 계전기가 동작한 경우는 동작한 계전기 아랫단에서 과전류가 발생되었음을 쉽게 알 수가 있으며, 이는 고장 부위를 한정적으로 제시해 주기 때문에 빠른 시간 내에 고장 원인을 찾을 수 있어 원상 복구가 가능하다.
그리고 현장에서 흔히 발생하는, 또 다른 계전 동작인 결상 계전기는 3상 중 어느 한상이 전압이 나오지 않는 상태 즉 결상이 발생한 경우에 계전기를 동작시키는 것이다.
결상은 망에서 한상의 회로가 단선되는 경우이며, 그 원인은 퓨즈의 단선/선의 단선/변압기의 단선/차단기의 단선 등이 있다.
결상이 발생하면, 부하의 입장에서는 한상에 전원이 공급되지 못하는 상태가 되므로 3상을 사용하는 시스템에서는 치명적인 문제점을 발생하게 된다.
따라서 빠른 시간 내에 이를 감지하여 차단시킬 필요가 있다.
그러나 결상 계전기의 동작은 과전류 계전기와는 다르게 일어나며, 따라서 결상이 발생한 부위를 능동적으로 찾아내기가 쉽지 못하다.
일반적으로 계전기 동작은 부하를 감시하여 동작하는 기능과 입력을 감시하여 동작하는 기능으로 나누어지며, 전류 관련 계전기는 부하를, 전압 관련 계전기는 입력을 감시하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 결상 검출 동작도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 종래의 결상 검출 동작은 전기사업자에서 전원 투입 후 부하개폐기(LBS)(3a), 전력퓨즈(PF)(5a), 계기용 변압변류기(MOF)(6a), 주차단기(10a)을 거쳐 전원이 흐르게 되며, 결상 계전기가 동작하는데 까지는 여러 가지의 동작 사항이 있다.
먼저 예를 들어 설명하면 변압기(14a) TR1 전단에서 단선, A지점에서 결상 사고 발생하여 결상이 검출되면 결상계전기(47a)에서 주차단기(10a)에 동작신호를 주어 부하를 보호하기 위해 차단기가 동작하게 된다.
즉, 변압기(14a) TR1 및 부하의 전원을 차단하게 되어 구체적인 고장점을 정확하게 판단할 수 없어 고장점을 찾아 복구하여 재투입 하는데 까지는 오랜 시간이 소요되는 문제를 갖고 있다.
따라서, 종래에는 전력계통에서 가장 흔하게 발생되는 결상의 경우, 결상이 발생한 부위를 판별하는 데는 계통 전체의 계전 상황을 판단하여야 하며, 이는 모든 계전기가 한 패널에 모여 있는 경우는 쉽게 유추할 수 있지만, 서로 다른 장소에 설치된 경우는 결상 부위를 바로 알 수가 없어서 결상 원인을 찾아 수리하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 결상 계전기 동작시 결상의 발생 부위를 자동적으로 검출할 수 있는 기능을 가지는 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반을 제공하려는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반은, 전기사업자로부터 공급되는 전원으로부터 결상을 검출하는 방법에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이 배전선로의 결상 위치를 판단하기 위한 최적의 방법은 f지점에서 결상시 결상계전기(47F)가 동작. 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기(21) TR-D의 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47E)를 유지하는 단계; e지점에서 결상시 결상계전기(47E)가 동작. 저압차단기(17) CB-E를 차단하고, 변압기(14) TR-C 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47F)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47F)를 유지하는 단계; c지점에서 결상시 결상계전기(47D)(47E)(47F)가 동작. 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기(TR) 및 계기용 변압변류기(6) 또는 계기용 변압기(8) 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 결상계전기(47A)(47B)를 유지하는 단계; b지점 결상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 동작. 차단기 CB-C, 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 1차 인입선로 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 순차적으로 차단하는 단계를 포함하는 것으로, 상위 결상계전기와 하위 결상계전기를 연계시켜 결상 발생 위치를 자동으로 알려주는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반에 의하면, 전력계통에서 필수적인 장치인 계전기에서 결상의 발생 부위를 자동으로 알려주는 기능을 부가함으로써, 고장 발생시 고장의 부위를 바로 알 수 있어 급한 응급조치 뿐만 아니라, 고장을 수리하는 시간을 단축시킬 수 있어 전기품질을 향상시켜 수용가에게 보다 안정된 전기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 결상계전기가 사용되고 있는 모든 변전시설에 사용 가능하며, 최소한의 비용으로 고장 대처 능력을 배가시킬 수 있어 활용도가 매우 큰 효과도 있다.
도 1은 종래의 결상 검출 동작도.
도 2는 본 발명에 따른 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반을 나타낸 계통도.
도 3은 도 2의 동작을 설명하기 위한 제어 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반을 나타낸 계통도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 전기사업자에서 자가용수용가까지의 전력계통도에서 과전류와 결상이 발생한 경우의 계통의 전체 계전 동작을 들어 설명하면 다음과 같다.
< 실시예 1 >
과전류가 도 2의 e, f 지점에서 발생하면, 과전류를 감지한 계전기(d)가 저압차단기(17) CB-E 또는 저압차단기(24) CB-F를 차단시켜 계통으로부터 과전류를 일으킨 부하(계통)를 차단하게 된다.
따라서 이 경우는 다른 계통에는 별 다른 영향을 주지 않게 되어 심각한 문제가 발생되지 않는다.
만약 과전류가 도 2의 b 지점에서 발생되면, 과전류를 감지한 B 결상계전기(47B)(전기사업자 연계 계전기)가 고압차단기(CB-A)를 차단시켜 전기사업자 계통으로부터 과전류를 일으킨 부하(계통)를 차단하게 된다.
따라서 이 경우는 B 계전기 아래에 연결된 모든 계전기는 정전 상태가 되고, 따라서 정전계전기가 동작되게 될 것이다.
즉 정전계전기는 계전기 하부에서 문제가 발생한 것이 아니라, 상부에서 문제가 발생했음을 알려 주는 것으로 문제가 발생한 원인이 자신이 아님을 알려 주고 있다.
즉 과전류에 의한 계전 동작은 고장 부위를 직접적으로 알려주는 상태가 자동적으로 만들어진다.
< 실시예 2 >
과전류와 동일하게 결상이 도면 e, f 지점에서 발생하면, 결상을 감지한 결상계전기(47E)(47F)가 저압차단기(17) CB-E 또는 저압차단기(24) CB-F를 차단시켜 계통으로부터 입력되는 결상된 계통을 부하와 차단하게 된다.
따라서 결상이 발생한 이후 계통은 전원이 공급되지 않게 되어 부하(18, 25)를 보호하는 상태가 된다.
즉 결상이 발생되면 정전으로 만드는 상태가 된다.
이 경우는 다른 계통에는 별다른 영향을 주지 않게 되어 심각한 문제가 발생되지 않는다.
만약 결상이 b 지점에서 발생되면, 결상을 감지한 B 결상계전기(47B)(전기사업자 연계 계전기)가 차단기 CB-A를 차단시켜 전기사업자 계통으로부터 부하 계통를 차단하게 된다.
따라서 이 경우는 A 결상계전기(47A) 아래에 연결된 모든 계전기는 정전 상태가 되고, 따라서 정전계전기가 동작되게 될 것이다.
그러나 여기에서 전류와는 다르게 전압을 고려해야할 상황이 있다.
즉 전류는 단계별로 영향을 주지만, 전압은 전체 계통에 영향을 준다는 것이다.
다시 말하면, 과전류가 발생하면 해당 계통에서만 과전류이지 다른 계통은 정상적이기 때문에 해당 계통만 분리하면 되지만, 전압은 전체 계통이 하나로 연결되어 있어 b 점의 결상은 하위 모든 계통에 결상을 의미하며, 따라서 모든 계전기가 결상 동작을 진행시켜 자신의 하부 부하를 계통으로부터 분리시키는 작업을 수행한다.
그리고 계통의 안정적인 동작을 위하여 하부 계전기(200)가 동작하는 시간이 상부 계전기(100)의 동작시간 보다는 짧게 설정되며, 따라서 b점의 결상은 하부 모든 계전기(200)가 결상으로 차단된 후에 비로소 차단기 CB-B가 차단 되게 된다.
다시 말하면, 결상에 의한 차단기 동작은 최상부 계전기의 동작 상태를 확인하지 않고는 어디에서 결상이 일어났는가를 바로 알기는 어려운 상태가 된다.
참고적으로 도 2에서 모든 계전기가 한 장소에 집적되어 있는 것이 아니고, 서로 다른 지역에 위치할 수 있으며, 이 경우 차단 원인을 구명하기에는 많은 시간이 소용될 수 있다.
따라서 전력계통에서 결상계전기 상호 간에 상태를 확인하여 어느 지점에서 문제가 발생하였는가를 쉽게 확인할 수 있는 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반이 필요하게 되는 것이다.
도 3은 도 2의 작용을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은, 전기사업자로부터 공급되는 전원으로부터 배전선로의 결상을 검출하는 방법에 있어서, 배전선로의 결상 검출이 적합한가를 판단하여 결상계전기(47F)가 결상일 경우 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기(21) TR-D 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47E)를 유지하는 단계; 결상계전기(47E)가 결상일 경우 저압차단기(17) CB-E를 차단하고, 변압기(14) TR-C 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47F)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47F)를 유지하는 단계; 결상계전기(47D)(47E)(47F)가 결상일 경우 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기(14)(21) TR 및 (MOF 또는 PT) 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 결상계전기(47A)(47B)를 유지하는 단계; 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 결상일 경우 차단기 CB-C, 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 1차 인입선로 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 순차적으로 차단하는 단계를 포함하는 것으로, 상위 결상계전기와 하위 결상계전기를 연계시켜 결상 발생 위치를 자동으로 알려주는 것이다.
이와 같이, 전력계통은 산업의 혈관으로써 전기가 공급되지 않으며 여러 가지 불편한 상태가 발생되는 것 뿐만 아니라 사회적으로도 심각한 문제가 된다.
따라서 계통을 관리하는 관점에서는 고장이 발생한 위치를 즉시 알려 줄 수만 있다면 고장의 원인을 빠른 시간 내에 제거하고 다시 전기를 공급할 수 있다.
전기는 상호 연결된 하나의 계통으로 관리되며, 따라서 문제가 발생하면 사고가 확대되지 않도록 하기 위하여 계전기들을 사용하고 있다.
계전기는 계층적으로 사용되며, 일반적으로 하부 계층에서 발생된 문제가 상부계층으로 확산되는 것을 막아주는 역할과 상부에서 발생한 문제가 하부계층으로 내려가는 것을 막아주는 역할을 수행한다.
하부에서 상부로 올라가는 위험 요소는 과전류와 같은 것이며, 이는 계통에서 고장 부위를 바로 알 수가 있는데 반하여 상부에서 하부로 내려가는 고장요인은 어느 시점에서 고장이 발생하였는가를 바로 알 수가 없으며, 가장 대표적인 것이 결상계전기이다.
따라서 계통에 연결된 계전기들의 동작 상태를 상호 연결시켜 결상계전 상태를 직접적으로 알 수 있는 전력계통 연계 결상위치검출기를 사용한다면, 사고 부위를 즉시 알 수 있어 고장을 복구하는데 걸리는 시간을 최소화 할 수 있어 초를 다투는 전력계통의 관리에 매우 유익한 장치가 될 것이다.
따라서 이 장치의 사용으로 산업적으로나 경제적인 측면에서도 매우 큰 직접적인 효과가 나타날 수 있는 가치가 있는 발명이다.
본 발명에 개시된 바와 같이 전기계통에서 필수적인 장치인 계전기에서 결상의 발생 부위를 자동으로 알려주는 기능을 부가하면, 고장 발생시 고장의 부위를 바로 알 수 있어 급한 응급조치 뿐만 아니라, 고장을 수리하는 시간을 단축시킬 수 있어 전기품질을 향상시켜 사용자에게 보다 안정된 전기를 제공할 수 있다.
또한, 결상계전기가 사용되고 있는 모든 변전시설에 사용 가능하며, 최소한의 비용으로 고장 대처 능력을 배가시킬 수 있어 활용도가 매우 크다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 전압감지기, VD(VOLTAGE DETECTOR)
2 : 고압 인입 결상검출 계전기(PHASE OPEN RELAY)
3 : 부하계폐기, LBS(LOAD BREAKER SWITCH)
4 : 피뢰기, LA(LIGHTNING ARRESTER)
5 : 전력퓨즈, PF(POWER FUSE)
6 : 계기용 변압 변류기, MOF(METERING OUT PIT)
7 : 전력퓨즈, PF(POWER FUSE)
8 : 계기용변압기, PT(POTENTINAL TRANSFORMER)
10 : 고압차단기, VCB(VACUUM CIRCUIT BREAKER)
11 : 서지흡수기, SA(SURGE ABSORBER)
12 : 변류기, CT(CURRENT TRANSFORMER)
13 : 전력퓨즈, PF(POWER FUSE)
14 : 변압기, TR(TRANSFORMER)
15 : 계기용변압기, PT(POTENTINAL TRANSFORMER)
16 : 저압 결상 검출계전기(PHASE OPEN RELAY)
17 : 저압차단기, ACB(AIR[ CIRCUIT BREAKER)
18 : 부하(LOAD)
19 : TIE 차단기, TIE ACB(TIE AIR CIRCUIT BREAKER)
20 : 전력퓨즈, PF(POWER FUSE)
21 : 변압기, TR(TRANSFORMER)
22 : 계기용변압기, PT(POTENTINAL TRANSFORMER)
23 : 저압 부하측 결상검출계전기(PHASE OPEN RELAY)
24 : 저압 차단기, ACB(AIR CIRCUIT BREAKER)
25 : 부하(LOAD)
47 : 결상계전기

Claims (1)

  1. 전기사업자로부터 공급되는 전원으로부터 배전선로의 결상을 검출하는 방법에 있어서,
    배전선로의 결상을 판단하여 결상계전기(47F)가 결상일 경우 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기(21) TR-D 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47E)를 유지하는 단계;
    결상계전기(47E)가 결상일 경우 저압차단기(17) CB-E를 차단하고, 변압기(14) TR-C 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47F)가 연동하여 결상계전기(47C)(47D)(47F)를 유지하는 단계;
    결상계전기(47D)(47E)(47F)가 결상일 경우 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 변압기와 계기용 변압변류기 또는 계기용 변압기 이상시 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 결상계전기(47A)(47B)는 유지하는 단계;
    그리고 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 결상일 경우 차단기 CB-C, 고압차단기(10) CB-D, 저압차단기(17) CB-E, 저압차단기(24) CB-F를 차단하고, 1차 인입선로 결상계전기(47C)(47D)(47E)(47F)가 연동하여 순차적으로 차단하는 단계를 포함하는 것으로, 상위 결상계전기와 하위 결상계전기를 연계시켜 결상 발생 위치를 자동으로 알려주는 것을 특징으로 하는 결상검출 선택차단기능을 갖는 고·저압 배전반.
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KR101365706B1 (ko) 2012-07-13 2014-02-21 주식회사 베스텍 부하차단 보호기능을 갖는 고·저압 배전반의 운전제어방법과 고·저압 배전반
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