KR101122825B1

KR101122825B1 - 누전차단기의 결선오류 방지장치

Info

Publication number: KR101122825B1
Application number: KR1020100043823A
Authority: KR
Inventors: 송길목; 방선배; 김종민
Original assignee: 한국전기안전공사
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20110124453A

Abstract

누전차단기가 전원 측과 부하 측이 역으로(전원부와 부하부가 반대로 접속) 접속된 경우 이를 검출하여 통보해줌으로써, 누전차단기의 역 결선으로 인해 발생하는 오동작, 성능저하 및 화재를 사전에 방지하도록 한 누전차단기의 결선오류 방지장치가 개시된다.
개시된 누전차단기의 결선오류 방지장치는, 전원 측과 부하 측에 연결되는 전로를 차단하는 차단기의 접속단자 또는 접점에 연결되어, 상기 전원 측 및 부하 측과 누전차단기 간의 결선상태를 검출하는 결선 검출기와; 상기 결선 검출기로부터 출력되는 결선상태 신호를 검색하여, 결선 오류 발생시 경보신호 발생 제어신호를 출력하여 결선오류를 방지하는 제어부를 구비함으로써, 전원 측과 부하 측을 바꾸는 경우 나타나는 폭발, 오동작, 성능저하 및 화재에 대한 문제를 해결하고, 전원 및 부하 측 단자구조를 U자형으로 개선하여 전선과 단자의 접촉면적을 증가시켜 접촉 불량에 의한 문제를 해소하고 단자와 전선의 결속력을 증대시키게 되는 것이다.

Description

누전차단기의 결선오류 방지장치{Apparatus for prevent miswiring of earth leakage circuit breaker}

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 누전차단기가 전원 측과 부하 측이 역으로(전원부와 부하부가 반대로 접속) 접속된 경우 이를 검출하여 통보해줌으로써, 누전차단기의 역 결선으로 인해 발생하는 오동작, 성능저하 및 화재를 사전에 방지하도록 한 누전차단기의 결선오류 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기(earth leakage circuit breaker)는 옥내 저압 전기회로가 어스(earth)된 경우에 자동으로 회로를 차단하는 장치로서, 전원에서 부하 측으로 통하는 전로에 영상변류기를 관통시켜 놓으면, 회로가 정상인 경우에는 영상변류기에 발생한 자속은 서로 상쇄되어 전류는 발생하는 않고 회로에 누전이 발생하면 영상변류기의 철심에는 누설전류에 의한 자속이 발생하여 2차 측에 전압이 유기된다. 이 출력전압은 연결되어 있는 집적회로를 통하여 증폭되고 그 신호 파를 SCR(silicon-controlled rectifier: 실리콘제어 정류기)의 게이트에 입력하여 구동시키면 SCR을 통해 트립코일(trip coil)이 작동되어 전로를 차단한다.

이러한 누전차단기는 부하 측의 누전을 감지하여 전원 측의 트립장치로 전원을 차단하는 구조로 되어 있다. 하지만, 부하 측과 전원 측을 역으로 결선하여 설치하였을 경우, 누전차단기는 누전이 발생하였을 경우 작동은 되지만 차단기의 동작 전원부가 계속해서 연결되어 있는 형태가 지속되어 차단기 내부의 트립코일과 SCR의 고장이 발생하여 누전차단기는 더 이상 사용할 수 없게 된다.

또한, 배선용 차단기 및 누전차단기의 단자부분은 전선과의 접속시 나사에 의해서 직접 접속하게 되어 있는데, 전선이 단선 또는 얇은 연선인 경우 단자의 한쪽 끝으로 쏠리게 되어 접촉 면적이 작아서 접촉저항 증가의 위험성이 있으며, 진동 등의 외력이나 이물질, 먼지 등 기타 요인에 의해 전기화재로 이어질 가능성이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 기존 누전차단기의 역 결선(결선오류)에 따른 문제점을 해결하고, 단자접속 방식에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하려는 과제는, 누전차단기가 전원 측과 부하 측이 역으로(전원부와 부하부가 반대로 접속) 접속된 경우 이를 검출하여 통보해줌으로써, 누전차단기의 역 결선으로 인해 발생하는 오동작, 성능저하 및 화재를 사전에 방지하도록 한 누전차단기의 결선오류 방지장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 접속단자의 개선을 통해 접촉 불량이나 결속력 저하를 방지하기 위한 누전차단기의 결선오류 방지장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "누전차단기의 결선오류 방지장치"는,

전원 측과 부하 측에 연결되는 전로를 차단하는 차단기의 접속단자 또는 접점에 연결되어, 상기 전원 측 및 부하 측과 누전차단기 간의 결선상태를 검출하는 결선 검출기와;

상기 결선 검출기로부터 출력되는 결선상태 신호를 검색하여, 결선 오류 발생시 경보신호 발생 제어신호를 출력하여 결선오류를 방지하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 "누전차단기의 결선오류 방지장치"는,

상기 제어부로부터 출력되는 경보신호 발생 제어신호에 따라 시각 또는 청각적인 경보신호를 발생하여 결선오류를 외부에 알리는 경보장치를 더 포함한다.

또한, 상기 결선 검출기는,

상기 차단기의 접점에 연결되어 상기 누전차단기와 전원 측 및 부하 측의 결선이 정상적인 경우 신호 발생용 접점과 접촉하는 판 스프링과;

상기 판 스프링이 신호 발생용 접점과 접촉하는 경우 정상적인 결선을 알리는 동작신호를 발생하는 신호발생기를 포함한다.

또한, 상기 결선 검출기는,

상기 차단기의 접속단자에 연결되어 결선오류 발생시 발광을 하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발생하는 광에 의해 동작하여 상기 제어부에 동작 전원을 공급하는 전원회로에서 공급하는 전원을 결선상태신호로 상기 제어부에 제공하는 포토 트랜지스터로 이루어진 포토커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접속단자는,

삽입 전선의 결속력을 증대하고, 접촉 저항을 감소하기 위해 U자형 삽입 홈을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 누전차단기가 역 결선으로 접속되어 발생할 수 있는 전기사고 및 누전차단기 소손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 접속 부의 구조개선을 통해 접속 부에서의 접촉저항 증가로 인한 전기화재 등을 효과적으로 줄일 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 누전차단기의 결선오류 방지장치의 제1 실시 예 개략 구성도.
도 2는 도 1의 결선검출기의 실시 예 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 누전차단기의 결선오류 방지장치의 제2 실시 예 개략 구성도.
도 4a는 종래 접속단자의 구조도, 도 4b는 본 발명에 따른 접속단자의 실시 예 구조도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 누전차단기의 결선오류 방지장치의 제1 실시 예 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 결선검출기의 실시 예 구조도이다.

여기서 참조부호 100은 전원 측과 부하 측의 전로에 설치되는 누전차단기를 나타내며, 상기 누전차단기(100)에는 상기 전로에 설치되는 영상변류기(101), 상기 영상변류기(101)의 출력 전류에 포함된 잡음을 제거하는 노이즈 제거회로(102), 부하 측으로 공급되는 전압에 포함된 충격파를 흡수하는 충격파 흡수회로(103), 충격파 흡수회로(103)에서 출력되는 전압을 구동용 전원으로 공급하는 전원회로(104), 상기 전원회로(104)에서 출력되는 전압에 포함된 잡음을 제거하는 노이즈 제거회로(105), 누전시 차단기(106)를 제어하여 전원 측과 부하 측의 전로를 차단하는 트립코일(107), 상기 트립코일(107)을 동작시키기 위한 실리콘 정류 제어기(SCR)(108)를 포함한다.

상기와 같은 구성은 일반적인 누전차단기에 구성되는 요소이며, 본 발명은 상기와 같은 일반적인 구성요소에, 전원 측과 부하 측에 연결되는 전로를 차단하는 차단기(106)의 복수의 접속단자(109) 또는 접점(110)에 연결되어, 상기 전원 측 및 부하 측과 누전차단기(100) 간의 결선상태를 검출하는 결선 검출기(111)와; 상기 결선 검출기(111)로부터 출력되는 결선상태 신호를 검색하여, 결선 오류 발생시 경보신호 발생 제어신호를 출력하여 결선오류를 방지하는 누전차단기 용 전용 칩인 제어부(112)와; 상기 제어부(112)로부터 출력되는 경보신호 발생 제어신호에 따라 시각 또는 청각적인 경보신호를 발생하여 결선오류를 외부에 알리는 경보장치(113)를 더 포함한다.

이와 같이 구성된 누전차단기의 결선오류 방지장치는, 누전차단기(100)가 정상적으로 전원 측에는 전원이 연결되고 부하 측에는 부하가 연결될 경우 누전차단기(100)의 결선 감지기(111)는 동작하지 않으며, 전용 칩인 제어부(112)는 누전차단기(100)가 투입스위치에 의해 전원이 인가되면 영상변류기(101)를 통해 누전을 감지하고, 이를 분석하여 누전 여부를 판단하고, 누전시 트립코일(107)을 통해 차단기(106)를 제어하여, 전원 측과 부하 측의 전로를 차단하는 정상적인 기능을 수행한다.

그러나 누전차단기(100)의 부하 측에 전원이 공급될 경우 규정에 위배하는 설치의 문제 발생시(결선 오류 발생시), 누전차단기의 제어부(112)는 바로 전원이 인가되며, 이후 결선 검출기(111)에 의해 누전차단기가 역 결선 되었음이 감지되면 경보장치(113)를 통해 결선 오류가 발생했음을 표시함과 동시에 차단기(106) 상태를 개 회로로 유지하여 부 동작하는 명령을 수행한다.

이후 사용자(또는, 관리자)는 신속하게 결선오류를 해결, 예를 들어, 이전 결선과는 반대로 재결선하여 누전차단기가 전원 측과 부하 측에 대하여 정상적으로 결선되도록 하여, 이후 발생하는 전기 사고를 방지하게 되는 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 결선 검출기(111)는, 상기 차단기(106)의 접점(110)에 연결되어 상기 누전차단기(100)와 전원 측 및 부하 측의 결선이 정상적인 경우 신호 발생용 접점과 접촉하는 판 스프링(111a)이 신호 발생용 접점(111c)과 접촉하는 경우 신호발생기(111b)에서 정상적인 결선을 알리는 동작신호를 발생하여 제어부(112)에 전달한다.

이에 따라 제어부(112)는 경보장치(113)에 누전차단기가 전원 측 및 부하 측에 정상적으로 결선 되었음을 표시하라는 제어신호를 전달하게 되고, 경보장치(113)에서 이를 표시함으로써, 관리자가 용이하게 누전차단기의 결선 상태를 인지할 수 있도록 한다. 여기서 결선 상태를 표시하는 방법은 시각적인 방법과 청각적인 방법이 가능한 데, 시각적인 방법으로는 발광다이오드를 이용하여 녹색 발광다이오드를 점등시킬 경우 정상적인 결선 상태를, 적색 발광다이오드를 점등시킬 경우 비정상적인 결선 상태를 나타낼 수 있다. 청각적인 방법으로는 정상적인 결선시에는 경보음을 발생하지 않고, 비정상적인 결선(결선오류)일 경우 경보음을 송출하여 결선 상태를 청각적으로 표시할 수 있다.

이와는 달리 누전차단기가 역 결선된 경우, 판 스프링(111a)과 신호 발생용 접점(111c)이 접촉하지 않아, 정상적인 결선 상태를 알리는 동작신호가 제어부(112)에 인가되지 않게 되며, 이때 누전차단기의 제어부(112)에는 전원회로(104)에 의해 바로 전원이 인가되어 제어부(112)는 누전차단기(100)가 역 결선 되었음을 인지하게 된다. 이후 경보장치(113)를 통해 누전차단기가 역 결선 되었음을 표시해주게 되고, 동시에 트립 코일(107)을 통해 차단기(106)를 동작시켜 차단기 상태를 개회로로 유지시키게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예로서, 도 2와 같은 결선 검출기를 포토 커플러(114)로 대치한 경우이다.

즉, 포토 커플러(114)는 상기 차단기(106)의 접속단자(109)에 발광 다이오드를 연결하여 결선오류 시 발광을 하도록 하며, 상기 발광 다이오드로부터 발생하는 광에 의해 동작하는 포토 트랜지스터의 일단에는 전원회로(104)에서 출력되는 전원 라인과 연결을 한다.

이와 같이 결선한 상태에서, 누전차단기가 정상적으로 결선된 경우에는 발광 다이오드가 동작을 하지 않게 되므로, 그에 연동하여 포토 트랜지스터도 동작을 하지 않아, 제어부(112)에는 결선 오류에 대한 신호가 전달되지 않는다. 따라서 이 경우 제어부(112)는 누전차단기가 정상적으로 결선된 것으로 판단을 한다.

이와는 달리 누전차단기가 비정상적으로 결선된 경우, 즉 역 견선 등과 같은 결선 오류가 발생한 경우에는 발광다이오드가 동작을 하여 광신호를 발생하게 되고, 이에 연동하는 포토 트랜지스터도 동작을 하여 전원회로(104)에서 공급되는 전원을 결선 오류 신호로 제어부(112)에 인가한다. 따라서 이 경우 제어부(112)는 누전차단기가 비정상적으로 결선된 것으로 판단을 한다.

비정상적으로 결선된 것으로 판단된 경우에는, 경보장치(113)를 구동시켜 비정상적인 결선 상태를 외부에 알리도록 하며, 동시에 트립코일(107)을 통해 차단기(106)가 전원 측과 부하 측의 전로를 차단하도록 할 수 있다.

한편, 기존의 누전차단기와 전로의 결선을 위한 접속단자는 도 4a와 같이 스크류(screw)에 의해 와이어(wire)가 접속하는 형태인데, 이때 전선이 단선이거나 얇은 연선인 경우 단자의 한쪽 끝으로 전선이 쏠리게 되어, 전선과 단자의 접촉면적이 작아서 접촉저항의 증가될 우려가 있으며, 이로 인해 진동 등의 외력이나 이물질, 먼지 등 기타 요인에 의해 전기화재로 이러지는 위험 요소가 있었다.

이러한 전기 사고를 방지하기 위해서 본 발명에서는 접속 단자의 구조를 도 4b와 같은 형태로 개선하였다. 즉, 삽입 전선(109a)의 결속력을 증대하고, 접촉 저항을 감소하기 위해 U자형 삽입 홈(109b)을 구비함으로써, 전선(109a)과 단자(109)의 접촉면적을 증가시켜, 접촉저항을 최소화하고, 접촉불량을 줄여 결속력을 증대시키게 되는 것이다.

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.

100… 누전차단기
104… 전원회로
106… 차단기
109… 접속단자
111… 결선 검출기
112… 제어부
113… 경보장치
114… 포토커플러

Claims

전원 측과 부하 측에 연결되는 전로를 차단하는 차단기의 접속단자 또는 접점에 연결되어, 상기 전원 측 및 부하 측과 누전차단기 간의 결선상태를 검출하는 결선 검출기와;
상기 결선 검출기로부터 출력되는 결선상태 신호를 검색하여, 결선 오류 발생시 경보신호 발생 제어신호를 출력하여 결선오류를 방지하는 제어부를 포함하며;
상기 접속단자는, 삽입 전선의 결속력을 증대하고, 접촉 저항을 감소하기 위해 U자형 삽입 홈을 구비한 것을 특징으로 하는 누전차단기의 결선오류 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부로부터 출력되는 경보신호 발생 제어신호에 따라 시각 또는 청각적인 경보신호를 발생하여 결선오류를 외부에 알리는 경보장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 결선오류 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 결선 검출기는,
상기 차단기의 접점에 연결되어 상기 누전차단기와 전원 측 및 부하 측의 결선이 정상적인 경우 신호 발생용 접점과 접촉하는 판 스프링과;
상기 판 스프링이 신호 발생용 접점과 접촉하는 경우 정상적인 결선을 알리는 동작신호를 발생하는 신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 결선오류 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 결선 검출기는,
상기 차단기의 접속단자에 연결되어 결선오류 발생시 발광을 하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발생하는 광에 의해 동작하여 상기 제어부에 동작 전원을 공급하는 전원회로에서 공급하는 전원을 결선상태신호로 상기 제어부에 제공하는 포토 트랜지스터로 이루어진 포토커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 결선오류 방지장치.
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