KR101154249B1 - 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반 - Google Patents

자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 삼상 분전반의 상평형을 자동으로 유지할 수 있어 상 불평형이 발생하여 차단기가 차단되는 것을 미연에 방지할 수 있는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반에 관한 것으로서, 입력단에 R,S,T의 삼상의 전력선과, N상 전력선이 접속되는 메인차단기와; 상기 메인차단기의 출력측인 R,S,T의 삼상과 N상의 출력단에 설치되는 복수의 분기차단기와; 상기 메인차단기의 R,S,T의 삼상의 각 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 복수의 분기차단기와 부하 사이의 배선에 설치되는 전자식 스위치와; 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류값 또는 전류값을 기초로 계산된 전력값을 포함한 부하정보를 출력하는 디스플레이부와; 상기 전류 검출부에 의해 검출된 각 상별 전류값과 미리 설정된 각 상별 전류한계값과 비교하여 각 상별 불평형에 도달했는지 여부를 판단하는 상 불평형 판단부와; 각 상별 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 부하 제어순위를 설정하는 부하제어순위 설정부와; 상기 상 불평형 판단부에 의해 어느 하나 이상의 상이 불평형에 도달했다고 판단되는 경우 해당 상에 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 상기 부하제어순위 설정부에 의해 설정된 순위에 따라 상 불평형이 해소될 때까지 상기 전자식 스위치를 제어하는 스위치 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반{THREE-PHASE DISTRIBUTION PANEL WITH AUTO-EQUILIBRIUM FUNCTION}
본 발명은 삼상 분전반의 상평형을 자동으로 유지할 수 있어 상 불평형이 발생하여 차단기가 차단되는 것을 미연에 방지할 수 있는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반에 관한 것이다.
통상 삼상 분전반 내부로 삼상 메인차단기를 중심으로 각 상별 메인부스바(R,S,T,N)와, 이 메인부스바와 전기적으로 연결하기 위한 보조 분기부스바가 설치되며, 상기 보조 분기부스바와 접속하는 각 분기차단기가 순차적으로 배열되어 구성되고, 상기 메인차단기에서 출력되는 삼상 전원은 상기 분기차단기에서 R/S/T상으로 분리되어 부하로 공급된다.
삼상 분전반에 상 불평형이 발생하게 되는 경우 RST상의 선로에 불평형 전류가 흐르게 되어 각 선로의 전위차가 발생하여 메인차단기를 차단하게 된다. 메인차단기는 삼상 분전반의 메인전원을 차단하기 위한 기능, 과부하 방지 및 과전류 방지하는 기능을 가지고 있다.
일반적으로 상 불평형의 주요 원인은 단상 부하에서 기인하고, 이러한 단상부하는 냉/난방기 사용부하, 컴퓨터 및 프린터 작동부하 등과 같이 계절별, 시간대별 등에 따라 차등적으로 작동되며, 이에 따라 상별 부하변경이 필수적이다.
이와 같은 상 불평형의 문제점을 해결하기 위해 등록특허 제0566662호(조립식 분배전반), 공개실용신안 제20-2009-0010822호(자동 상평형장치) 등이 제안된 바 있다. 등록특허 제0566662호(조립식 분배전반)는 분기커넥터를 사용자가 수시로 부하변동 사항을 감안하여 수작업으로 직접 체결해야하는 번거로움이 있고, 공개실용신안 제20-2009-0010822호(자동 상평형장치)는 상평형개폐기를 이용하여 상별 부하를 자동으로 변경하는 것은 현실적으로 어려운 문제가 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 상별 부하를 변경하지 않고 삼상 분전반의 상평형을 자동으로 유지할 수 있는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
입력단에 R,S,T의 삼상의 전력선과, N상 전력선이 접속되는 메인차단기와;
상기 메인차단기의 출력측인 R,S,T의 삼상과 N상의 출력단에 설치되는 복수의 분기차단기와;
상기 메인차단기의 R,S,T의 삼상의 각 전류를 검출하는 전류 검출부와;
상기 복수의 분기차단기와 부하 사이의 배선에 설치되는 전자식 스위치와;
상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류값 또는 전류값을 기초로 계산된 전력값을 포함한 부하정보를 출력하는 디스플레이부와;
상기 복수의 분기차단기에 연결된 부하의 저항값을 측정하는 부하 측정부와, 상기 부하 측정부에 의해 측정된 부하 저항값과 미리 설정된 기준저항값을 대비하여 대기전력 상태여부를 판단하는 대기전력상태 판단부와;
상기 대기전력상태 판단부에 의해 대기전력이라고 판단되는 부하의 전자식 스위치를 OFF시키도록 제어하는 스위치 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반을 제공한다.
그리고 상기 메인차단기의 N상 출력단과 접지단 사이의 접지저항값을 측정하는 접지저항측정부와, 상기 접지저항측정부에 의해 측정된 접지저항값과 기준 저항값을 비교하여 접지불량을 판단하는 접지불량 판단부가 구비되는 것이 좋다.
또한, 상기 디스플레이부에는 각 상별 용량, 사용량, 잔량 및 접지상태를 포함한 분전반 정보가 표시되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 스위치 제어부에 의해 제어되는 상기 전자식 스위치의 상태를 표시하는 부하상태 표시부가 구비될 수 있다.
상기 복수의 분기차단기에 연결된 부하를 수동으로 온오프 제어할 수 있는 키 입력부가 구비되고, 상기 키 입력부에 의해 각 부하별 제어신호가 출력되는 경우 상기 스위치 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 전자식 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 전류 검출부에 의해 검출된 각 상별 전류값과 미리 설정된 각 상별 전류한계값과 비교하여 각 상별 불평형에 도달했는지 여부를 판단하는 상 불평형 판단부와;
각 상별 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 부하 제어순위를 설정하는 부하제어순위 설정부가 구비되고,
상기 스위치 제어부는 상기 상 불평형 판단부에 의해 어느 하나 이상의 상이 불평형에 도달했다고 판단되는 경우 해당 상에 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 상기 부하제어순위 설정부에 의해 설정된 순위에 따라 상 불평형이 해소될 때까지 상기 전자식 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
또한 상기 메인차단기의 R,S,T상의 출력단에 연결되어 정상 또는 역상 회전을 검출하는 정상/역상 회전검출부가 구비되고, 상기 정상/역상 회전검출부에 의해 검출된 정상 또는 역상 상태는 상기 디스플레이부에 표시되는 것이 좋다.
아울러, 상기 복수의 분기차단기와 부하 사이의 배선에 설치된 전자식 스위치의 온오프를 시간별로 제어할 수 있는 타이머 설정부가 구비되고,
상기 타이머 설정부의 각 부하별 타이머 정보를 근거로 상기 스위치 제어부가 상기 전자식 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반은 상 불평형 판단부에 의해 어느 한 상이 불평형에 도달했다고 판단되는 경우 그 해상 상에 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 미리 설정된 부하제어순위에 따라 상 불평형이 해소될 때까지 부하의 전자식 스위치를 오프제어하여 상평형을 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 상 불평형 판단 및 전자식 스위치를 제어하는 상태를 나타내는 순서도이다.
도 3은 디스플레이부와 키 입력부을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 대기전력판단에 따른 전자식 스위치를 제어하는 순서를 개략적을 나타내는 순서도이다.
도 5는 디스플레이부에 타이머정보가 표시된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 접지불량 판단부에 의해 접지불량여부를 판단하는 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은 정상/역상 회전검출부의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반은 크게, 메인차단기, 복수의 분기차단기(10), 전류검출부(20), 전자식 스위치(40), 제어부(50)(50) 및 디스플레이부(60)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인차단기의 입력단에는 R,S,T의 삼상의 전력선과, N상 전력선이 접속된다. 그리고 상기 메인차단기의 출력측인 R,S,T의 삼상과 N상의 출력단에는 복수의 분기차단기(10)가 설치된다.
상기 메인차단기 및 상기 분기차단기(10)는 분전반에 통상적으로 사용되는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 전류검출부(20)는 상기 메인차단기의 R,S,T의 삼상의 각 전류를 검출하기 위한 것으로서, 상기 R상의 전류를 검출하기 위한 R상 전류검출부(210), 상기 S상의 전류를 검출하기 위한 S상 전류검출부(220), 상기 T상의 전류를 검출하기 위한 T상 전류검출부(230)로 구성된다.
상기 R상 전류검출부(210), 상기 S상 전류검출부(220) 및 상기 T상 전류검출부(230)로서는 CT(Current Transformer) 등이 사용될 수 있다.
상기 제어부(50)에는 상 불평형 판단부, 부하제어순위 설정부, 스위치 제어부, 대기전력 판단부, 접지불량 판단부 및 타이머 설정부가 포함되어 이루어진다.
도 2는 상 불평형 판단 및 전자식 스위치를 제어하는 상태를 나타내는 순서도이다.
상기 상 불평형 판단부는 상기 전류검출부(20), 즉 상기 R상 전류검출부(20), S상 전류검출부(20) 및 T상 전류검출부(20)로부터 검출된 각 상별 전류값과 미리 설정된 각 상별 전류한계값을 비교하여, R상, S상 및 T상에 불평형이 도달했는지 여부를 판단한다(S11, S12).
한편, 상기 상 불평형 판단부는 각 상별 전류값과 각 상별 전류한계값을 비교하여 상 불평형 여부를 판단할 수 있으나, 각 전류를 전력 등으로 변환하여 각 상별 전력값과 각 상별 전력한계값을 대비하여 상 불평형 여부를 판단할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, R상, S상 및 T상의 각 상별 전력한계값이 모두 32kW라고 할 때, R상 전력값이 25kW, S상 전력값이 27kW, T상 전력값이 33kW로 측정된 경우 상기 상 불평형 판단부는 상기 T상에 한하여 상 불평형이라 판단한다.
그리고 상기 복수의 분기차단기(10)와 각 연결된 부하(30) 사이의 배선에는 전자식 스위치(40)가 구비된다. 상기 전자식 스위치(40)는 상기 분기차단기(10)와 상기 부하(30) 사이의 배선을 전기적으로 연결하거나 차단하기 위한 것으로서, 마그네틱 컨텍터(MC) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 부하제어순위 설정부는 R상, S상 및 T상에 각각 설치된 복수의 분기차단기(10)에 연결된 부하(30) 중 부하 제어순위를 설정하기 위한 것으로서, 사용자는 부하(30)들 중 중요도 등을 기준으로 각 상별로 제어순위를 설정할 수 있다. 예를 들어 T상의 복수의 분기차단기(10)에 조명 1, 조명 2, 냉난방기 1, 냉난반기 2, 콘센트 1, 콘센트 2 등이 연결되어 있는 경우 제어순위를 ① 냉난방기 1, ② 냉난방기 2, ③ 조명 1, ④ 조명 2, ⑤ 콘센트 1, ⑥ 콘센트 2로 정할 수 있다.
상기 부하제어순위 설정부를 이용하여 각 상별 부하제어순위를 설정한 경우 각 상별 부하제어순위에 대한 정보는 별도의 메모리에 저장된다.
그리고 상기 부하제어순위 설정부는 키 버튼 등을 이용하여 각 상별 부하의 제어 순위를 설정할 수 있다.
그리고 상기 스위치 제어부는 상기 상 불평형 판단부에 의해 어느 하나 이상의 상이 불평형에 도달한 경우 상기 메모리에 저장된 해당 상별 부하제어순위에 따라 상 불평형이 해소될 때까지 상기 전자식 스위치(40)를 제어한다(S13, S14).
예를 들면, 상기 상 불평형 판단부에 의해 T상 전력값이 33kW로 측정되어 T상 전력한계값인 30kW를 초과하여 상 불평형으로 판단되는 경우 상기 스위치 제어부는 상기 메모리에 저장된 부하 제어순위에 따라 상 불평형이 해소될 때가지 상기 전자식 스위치(40)를 제어한다. 즉, T상의 복수의 분기차단기(10)에 연결된 부하(30) 중 부하제어순위로 상 불평형이 해소될 때지 해당 부하(30)와 해당 분기차단기 사이의 배선에 설치된 전자식 스위치(40)를 차단한다.
도 3은 디스플레이부와 키 입력부을 개략적으로 나타내는 도면이다.
그리고 상기 각 상별 총량, 사용량, 잔량 등을 포함한 분전반 정보를 표시하는 디스플레이부(60)가 구비되는 것이 좋다. 상기 각 상별 총량, 사용량 및 잔량은 kW, A 또는 백분율(%) 중 어느 하나 또는 둘이 상이 병기되어 표시될 수 있다.
또한 각 상별 복수의 분기차단기(10)와 부하(30) 사이의 배선에 설치된 전자식 스위치(40)의 온오프 상태를 상기 디스플레이부(60)에 표시하거나 LED 등 별도의 부하상태 표시부(70)에 표시하여 사용자가 용이하게 부하(30)의 상태를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 대기전력판단에 따른 전자식 스위치를 제어하는 순서를 개략적을 나타내는 순서도이다.
상기 복수의 분기차단기(10)에 연결된 부하의 저항값을 측정하는 부하 측정부(310)가 구비되고, 상기 대기전력상태 판단부는 상기 부하 측정부(310)에 의해 측정된 부하 저항값과 미리 설정된 기준 저항값을 대비하여 대기전력 상태여부를 판단한다(S21, S22). 상기 부하 측정부(310)로서는 CT 등을 사용할 수 있다.
상기 대기전력상태 판단부에 의해 복수의 부하 중 대기전력이라고 판단되는 부하가 존재하는 경우 상기 대기전력상태 판단부는 상기 스위치 제어부에 제어신호를 출력하고, 상기 스위치 제어부는 해당 부하의 전자식 스위치를 오프시키도록 제어한다(S23, S24).
이와 같이 대기전력인 부하의 전자식 스위치를 오프시킴으로써, 전력소비를 줄일 수 있고 나아가 각 상별 불평형에 도달하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 5는 디스플레이부에 타이머정보가 표시된 상태를 나타내는 도면이다.
나아가, 각 상별 복수의 분기차단기(10)와 부하(30) 사이의 배선에 설치된 전자식 스위치(40)의 온오프를 시간별로 제어할 수 있는 타이머 설정부가 구비되는 것이 좋다. 상기 타이머 설정부를 이용하여 부하(30)의 온오프를 제어할 수 있어 전원 차단시간이 일정한 학교, 도서관 등의 기관에 사용할 경우 대기전력, 불필요한 전기설비의 전력소비를 대폭 절감할 수 있는 이점이 있다.
상기 타이머 설정부는 모드(Mode)의 키를 조작하여 도 5와 같이 타이머 설정부의 설정창을 디스플레이부(60)에 출력시킨 후 키 입력부(80)를 이용하여 각 상별 부하(30)를 선택하고 요일별, 시간별 타이머를 설정하면 각 부하별 타이머정보가 메모리에 저장되고, 상기 타이머 설정부는 상기 메모리에 저장된 각 부하별 타이머정보에 따라 제어신호를 상기 스위치 제어부에 출력하고, 상기 스위치 제어부는 제어신호에 따라 각 부하(30)의 전자식 스위치(40)를 제어한다.
한편, 상기 키 입력부(80)을 이용하여 상기 복수의 분기차단기에 연결된 부하를 수동으로 온오프 제어할 수 있도록 구성하는 것이 좋다. 상기 키 입력부에 의해 각 부하별 제어신호가 출력되는 경우 상기 스위치 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 전자식 스위치(40)를 제어한다.
그리고 상기 메인차단기의 N상 출력단과 접지단 사이의 접지저항값을 계산하는 접지저항측정부(90)가 구비되고, 상기 접지불량 판단부는 상기 접지저항측정부(90)에 의해 측정된 접지저항값과 기준 저항값을 비교하여 접지불량 여부를 판단한다.
상기 접지저항측정부는 PT(Potential Transformer) 또는 CT(Current Transformer)에 의해 상기 메인차단기의 N상 출력단과 접지단 사이의 전압 또는 전류를 측정하고 이를 근거로 계산하여 얻을 수 있다.
특히, 접지저항 테스트 버튼이 구비되는 것이 바람직하고, 상기 접지저항 테스트 버튼을 ON시킨 경우에 한하여 접지저항값을 측정하여 접지불량 여부를 판단하는 것이 좋다.
도 6은 접지불량 판단부에 의해 접지불량여부를 판단하는 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
사용자가 상기 테스트 버튼을 온시킨 경우, 상기 접지저항측정부는 N상 출력단과 접지단 사이의 접지저항값을 측정한다(S31, S32). 그리고 상기 접지불량 판단부는 측정된 접지저항값과 기준 저항값을 대비하여 측정된 접지저항값이 기준 저항값보다 작으면 접지양호로 판단하고, 클 경우 접지불량으로 판단하고, 이를 디스플레이부에 출력하여 표시한다.
상기 접지불량 판단부에 의해 접지불량여부를 용이하게 확인할 수 있어 감전사고 등을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 R,S,T의 삼상의 출력단에 연결되어 상회전의 검출을 행하는 상회전 검출부가 구비되는 것이 바람직하다.
도 7은 정상/역상 회전검출부의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
또한, R,S,T의 삼상의 출력단에 도 7과 같이 RC회로 등을 이용하여 정상/역상 회전을 검출하는 정상/역상 회전검출부가 구비되는 것이 좋다. 상기 정상/역상 회전검출부에 의해 검출된 정상 또는 역상 상태를 상기 디스플레이부(60) 또는 별도의 표시부(930)를 통하여 출력한다.
R,S,T의 삼상의 입력부에 삼상 전원이 공급되면 R,S,T 상의 램프(912,914,916)에 전원이 인가되어 각 상과 서로 전압의 전위차로 인해 점등된다. 그리고 RC회로 및 R값의 시정에 따른 요건에 의해 정상 상태인 경우 정상 램프(932)가 점등되고, 역상 상태인 경우 역상 램프(934)가 점등된다.

Claims (8)

  1. 입력단에 R,S,T의 삼상의 전력선과, N상 전력선이 접속되는 메인차단기와;
    상기 메인차단기의 출력측인 R,S,T의 삼상과 N상의 출력단에 설치되는 복수의 분기차단기와;
    상기 메인차단기의 R,S,T의 삼상의 각 전류를 검출하는 전류 검출부와;
    상기 복수의 분기차단기와 부하 사이의 배선에 설치되는 전자식 스위치와;
    상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류값 또는 전류값을 기초로 계산된 전력값을 포함한 부하정보를 출력하는 디스플레이부와;
    상기 복수의 분기차단기에 연결된 부하의 저항값을 측정하는 부하 측정부와, 상기 부하 측정부에 의해 측정된 부하 저항값과 미리 설정된 기준저항값을 대비하여 대기전력 상태여부를 판단하는 대기전력상태 판단부와;
    상기 대기전력상태 판단부에 의해 대기전력이라고 판단되는 부하의 전자식 스위치를 OFF시키도록 제어하는 스위치 제어부와;
    상기 메인차단기의 N상 출력단과 접지단 사이의 접지저항값을 측정하는 접지저항측정부와, 상기 접지저항측정부에 의해 측정된 접지저항값과 기준 저항값을 비교하여 접지불량을 판단하는 접지불량 판단부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부에는 각 상별 용량, 사용량, 잔량 및 접지상태를 포함한 분전반 정보가 표시되는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치 제어부에 의해 제어되는 상기 전자식 스위치의 상태를 표시하는 부하상태 표시부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 분기차단기에 연결된 부하를 수동으로 온오프 제어할 수 있는 키 입력부가 구비되고, 상기 키 입력부에 의해 각 부하별 제어신호가 출력되는 경우 상기 스위치 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 전자식 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 검출부에 의해 검출된 각 상별 전류값과 미리 설정된 각 상별 전류한계값과 비교하여 각 상별 불평형에 도달했는지 여부를 판단하는 상 불평형 판단부와;
    각 상별 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 부하 제어순위를 설정하는 부하제어순위 설정부가 구비되고,
    상기 스위치 제어부는 상기 상 불평형 판단부에 의해 어느 하나 이상의 상이 불평형에 도달했다고 판단되는 경우 해당 상에 설치된 복수의 분기차단기에 연결된 부하 중 상기 부하제어순위 설정부에 의해 설정된 순위에 따라 상 불평형이 해소될 때까지 상기 전자식 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 메인차단기의 R,S,T상의 출력단에 연결되어 정상 또는 역상 회전을 검출하는 정상/역상 회전검출부가 구비되고, 상기 정상/역상 회전검출부에 의해 검출된 정상 또는 역상 상태는 상기 디스플레이부에 표시되는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분기차단기와 부하 사이의 배선에 설치된 전자식 스위치의 온오프를 시간별로 제어할 수 있는 타이머 설정부가 구비되고,
    상기 타이머 설정부의 각 부하별 타이머 정보를 근거로 상기 스위치 제어부가 상기 전자식 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 상평형 기능을 가진 삼상 분전반.
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