KR101194946B1

KR101194946B1 - 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반

Info

Publication number: KR101194946B1
Application number: KR1020120039115A
Authority: KR
Inventors: 이현곤
Original assignee: 한국산전(주)
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-10-25

Abstract

본 발명은 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압과 위상을 세팅한 후 외부에서 들어오는 전원의 역상을 검출하는 전압 세팅부와 트립소스로 이루어진 전압선별기를 차단기 앞단에 구비하여 역상 및 오결선을 방지할 수 있는 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반에 관한 것이다.
본 발명에 따른 역상 및 오결선 방지 기능을 구비한 배전반은 외부로부터 전력을 끌어들여 배분하는 동시에 전력 공급을 개폐하는 배전반에 있어서;
상기 배전반에는 기준이 되는 전압과 위상을 세팅하고 외부에서 입력되는 전력의 전압과 위상을 검출하여 역상 및 오결선과 같은 이상 유무를 판단하는 전압 세팅부와, 상기 전압 세팅부에서 이상이 있는 것으로 판단한 경우에 전압 세팅부 후단에 연결된 차단기를 트립시키는 트립소스로 이루어진 전압 선별기가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반 {SWITCHBOARD WITH REVERSE PHASE PROTECTION}

본 발명은 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압과 위상을 세팅한 후 외부에서 들어오는 전원의 역상 및 오결선을 검출하는 전압 세팅부와 트립소스로 이루어진 전압선별기를 차단기 앞단에 구비하여 역상 및 오결선을 방지할 수 있는 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 배전반은 베이스 패널에 메인 배선용 차단기, 배선용 차단기, 마그네트 커넥터, 누전 차단기 등의 각종의 차단기가 설치되고, 상기 각각의 차단기 등을 전기적으로 연결하여 이루어지는 장치로서 외부로부터 전력회사의 전력을 끌어들여 배분하는 동시에 전력 공급을 개폐할 수 있는 장치이다.

배전 선로를 통하여 상기 배전반에 공급되는 전원이 항상 일정하여야 하지만 변전소의 사정이나 수용가의 전력소모 상태는 물론 선로의 이상 상태에 의해 전류의 값이 변화되고 있으며, 변화되는 전류의 일부는 부하로 사용되는 가정이나 산업용 기기에 크게 영향을 미치게 된다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.

종래에는 배전반에 공급되는 전원의 이상 유무를 판단하기 위하여 변류기(CT: Current Transformer)와 같은 전류검침부에서 일정비율로 강하시킨 전류값을 아날로그 신호로 검출하는 것이었으나, 전류 및 전압치를 정확히 검출하기 위하여 설치하는 변류기와 같은 전류검침부가 코일형과 같이 전기적인 장치이므로 사고시 유도전압이 배전선로를 통하여 보호계전기인 본체로 유입되어 고장을 일으키게 됨은 물론, 전류검침부에 아주 가까운 거리에서 사고전류가 발생하거나 사고전류가 클 경우에 변류기에서 자기포화 현상이 일어나 사고전류에 대해 정확하게 파악을 할 수 없는 단점이 있었다.

한편, 3상 교류 전원은 단상 전원에 비하여 높은 출력이 가능하여 고출력이 요구되는 산업 현장을 비롯하여 다양한 분야에 이용되고 있다.

3상인 R, S, T상은 120도의 위상차를 갖는 정현파로서, 3상의 입력 순서가 맞는지 확인하기 위해서는 3상 중 하나의 상을 기준으로 잡고 나머지 두 개 상의 순서만 결정하면 전체 3상의 순서를 파악할 수 있다.

3상 교류전원을 사용하는 기기에서 역상 또는 결상으로 인하여 기기가 오작동하거나 손상되는 것을 방지하기 위해 역상 또는 결상을 감지하여 역상 또는 결상이 발생하면 3상 교류전원 기기의 전원을 차단하여 기기가 오작동하거나 손상되는 것을 방지한다.

국내실용신안등록 제20-0173061호(등록일자 1999년 12월 16일)에는 3상의 전원이 공급되는 각각의 선로에서 전압치를 검출하여 이를 전압강하 및 정류시킨 전압치로 현재 공급되고 있는 각 상의 전압치가 과전압 또는 부족전압인가의 여부를 인지하여 어느 상에서 과/부족 전압의 사고가 발생하였는가의 여부를 알 수 있도록 한 3상 과전압/부족전압 계전기(Three-phase over/under voltage relay)가 개시되어 있다.

그러나 종래 기술은 이미 전원이 공급되어 기기나 전로에 사고가 발생하였을 때 고장 피해를 최소화하고, 다른 계통으로 사고가 파급되는 것을 막을 수 있으나, 배전반에서 기기나 전로에 전원이 공급되기 전에 사고를 미연에 방지할 수 없었고, 또 3상 교류전원인 경우에 검출된 전압치가 과전압이나 부족전압 이내에 있으면 정상치로 판별하기 때문에 역상을 감지하기 어려운 문제점이 있었다.

이와 같이 3상 교류전원은 결선 시에 3상 전원들의 입력 순서가 바뀌는 역상 시에 심각한 문제가 발생할 수 있는 바, 예를 들어 전동기의 회전 방향이 바뀌거나 공작 기계가 그 작동을 멈추는 등 시스템 전체에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

등록번호 20-0173061(등록일자 1999년12월16일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전압 및 위상을 세팅하고 역상을 검출하는 전압 세팅부와 트립소스로 이루어진 전압선별기를 차단기 앞단에 구비하여 역상 및 오결선을 방지할 수 있고, 역상이 검출된 경우에 트립소스로 차단기를 개방함으로써 배전반에서 기기나 전로에 전원이 공급되기 전에 사고를 미연에 방지할 수 있으며 부족 전압시 한전 순간 정전에 대비 시간 세팅을 통해 한전 순간 정전을 방지할 수 있는 역상 및 오결선 방지 기능을 구비한 배전반을 공급하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 역상 및 오결선 방지 기능을 구비한 배전반은 외부로부터 전력을 끌어들여 배분하는 동시에 전력 공급을 개폐하는 배전반에 있어서;

상기 배전반에는 기준이 되는 전압과 위상을 세팅하고 외부에서 입력되는 전력의 전압과 위상을 검출하여 역상 및 오결선을 판단하는 전압 세팅부와, 상기 전압 세팅부에서 역상 및 오결선으로 판단한 경우에 전압 세팅부 후단에 연결된 차단기를 트립시키는 트립소스로 이루어진 전압 선별기가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배전반을 특고압반, 변압기반, 저압반 및 분전반으로 구분하는 경우에 전압 선별기는 특고압반과 저압반 및 분전반에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압 세팅부는 각 상 사이와 각 상 및 중성선 사이의 전압을 세팅하는 전압 세팅, 정상 및 역상을 세팅하는 정상/역상 세팅, 각 상의 결상을 %로 세팅하는 결상 세팅, 부족 전압시 한전 순간 정전에 대비하는 시간 세팅으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면 전압 및 위상을 세팅하고 역상을 검출하는 전압 세팅부와 트립소스로 이루어진 전압선별기를 차단기 앞단에 구비하여 역상 및 오결선을 방지할 수 있고, 역상이 검출된 경우에 트립소스로 차단기를 개방함으로써 배전반에서 기기나 전로에 전원이 공급되기 전에 사고를 미연에 방지할 수 있으며 부족 전압시 한전 순간 정전에 대비 시간 세팅을 통해 한전 순간 정전을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 역상 및 오결선 방지 기능을 구비한 배전반의 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전압세팅부의 구성도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 역상 및 오결선 방지 기능을 구비한 배전반의 구성도이다.

일반적으로 배전반은 전력계통의 통전 순서 및 전압종별에 따라 크게 특고압반 또는 고압반(이하 특고압반), 변압기반, 저압반 및 분전반으로 구분된다.

상기 특고압반은 외부에서 공급되는 특별 고압의 전기를 수전하고, 상기 변압기반은 특별 고압의 전기를 수용가의 부하에 적합한 전압으로 변환하며, 상기 저압반은 저압의 전기를 다수의 부하로 보내는 기능을 수행한다.

그리고 특고압반, 변압기반 및 저압반에는 이상 발생시 전원을 차단할 수 있도록 차단기가 구비되며, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 특고압반에 구비된 메인 차단기(20)와 저압반(40a,…,40n)에 구비된 차단기(42a,…,42n)의 앞단에 전압 선별기(41a,…,41n)를 연결한다.

특고압반에 구비된 상기 전압 선별기(10)는 전원부(11), 전압 세팅부(12), 트립소스(14)를 포함하여 구성된다.

상기 전원부(11)는 외부로부터 예를 들어 3상인 R, S, T상 전원을 입력받아 전압 세팅부(12)에 공급한다.

상기 전압 세팅부(12)는 전원부(11)에서 공급되는 전원의 R, S, T상 사이와 R, S, T상과 중성선 사이의 전압, 정상 및 역상, R, S, T상의 결상을 세팅하고, 전원부(11)에서 공급되는 3상 전원을 메인 차단기(20)에 출력한다.

또한, 상기 전압 세팅부(12)는 공급되는 전원의 R, S, T상 사이와 R, S, T상과 중성선(N) 사이의 전압, 정상/역상 및 오결선 결상을 검출하고 상기 세팅된 값과 비교하여 전원의 이상 여부를 판단하고 이상이라고 판단한 경우 트립소스(14)를 작동시킨다.

상기 전압 검출은 큰 전류를 일정한 비율의 작은 전류로 변환시키는 변류기(Current transformer)를 이용할 수 있다.

상기 전원의 역상 및 오결선 결상 검출은 먼저 전류에 기반한 방법으로 전류 센서를 이용하여 전압 세팅부에 공급되는 R, S, T상의 전류를 감지한다.

즉, R, S, T 상의 전류를 반파 정류하여 DC전압으로 변환한 후 R상에 해당하는 전압 파형에서 전류값이 인지된 후 '0'이 되는 시점에서 T상 전류값을 확인하여 반파 정류된 양의 파형이 존재하면 역상이고 그렇지 않으면 정상(순상)이 됨을 알 수 있다.

다음 전압에 기반한 방법으로 저항(R), 코일(L), 콘덴서(C)를 3상 전원과 스타 결선하여 중성점에서의 전압 파형에 따라 역상 인지 여부를 판단할 수 있다.

또한, 포토 다이오드와 포토 트랜지스터를 사용하여 R, S, T상의 전압을 반파 정류하여 DC전압으로 정형한 후 감지할 수 있다.

이러한 전압 검출이나 역상 및 결상 검출은 통상적인 기술이므로 여기서는 상세한 설명을 약한다.

상기 트립소스(14)는 전압 세팅부(12)의 제어에 의해 작동하여 메인 차단기(20)를 트립시키고 이에 의해 메인 차단기(20)의 후단으로 공급되는 전압을 차단한다.

상술한 전압 선별기(10)와 같은 전압 선별기(41a,…,41n)가 저압반(40a,…,40n)에도 각각 구비되어 전원이 이상이 있는 경우 트립소스선(43a,…,43n)을 통해 차단기(42a,…,42n)를 트립시켜 차단기(42a,…,42n)를 개방하게 된다.

미설명 부호 30a,30b,…,30n은 차단기이다.

도 2는 도 1에 나타낸 전압세팅부의 구성도로서 3상 4선 식인 경우의 구성도이다.

여기서 3상은 3선에 각각 120도의 위상차를 가지는 전류가 흐르고 있는데, R, S, T라는 용어는 3선의 위상을 측정하는 지점을 확인하기 위한 용어이고, 3상 4선의 N선은 3선 라인의 각 중간 지점을 모아놓은 것으로, 이것에서 각 3선 간에는 60도의 위상차가 나게 됩니다.

상기 N선은 중성선으로 센터가 되고 R, S, T 3선은 비접지 라인이 되는데, R, S, T 3선간의 전압은 N선과의 전압에 비해서

가 되어, N선을 기준으로 3상 4선 식에서 220V라면 각 3상 간의 전압은 380V가 된다.

즉, R-S: 380V, S-T: 380V, T-R: 380V이 되고, R-N: 220V, S-N: 220V, T-N: 220V이 되는데, 오결선이 되어 만약 R-N에서 380V가 출력되면 과전압으로 전자기기가 파손될 우려가 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 전압 세팅부(12)는 전압 세팅(12a), 정상/역상 세팅(12b), 결상 세팅(12c) 및 시간 세팅(12e)으로 이루어지며, 상기 3상 4선 식인 경우 상술한 전압을 참조로 상기 전압 세팅(12a)은 R-S, S-T, R-T간과, R-N, S-N, T-N 간의 전압이 ○○V ~ ○○V 범위로 세팅된다.

상기 정상/역상 세팅(12b)은 상술한 120도의 위상차를 기준으로 정상과 역상을 세팅하며, 결상 세팅(12c)은 R 결상은 ○○%, S 결상은 ○○%, T 결상은 ○○% 방식으로 세팅한다.

상기 시간 세팅(12e)은 R-S, S-T, R-T간 세팅값(전압) 이하 입력시 부족 전압 시간을 세팅한다.

상기 도 1 및 도 2와 같은 배전반의 구성의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 배전반에 구비된 전압 선별기(10,(41a,…,41n))의 전압 세팅부를 통해 전압, 정상/역상, 오결선 결상을 세팅하게 된다.

외부에서 전원이 특고압반에 입력된 후 전원부(11)를 통해 전압 세팅부(12)에 공급되면, 전압 세팅부(12)는 전압과 위상(정상/역상, 결상)을 검출하고 세팅된 값과 비교하여 역상 및 오결선과 같은 이상 여부를 판단한다.

전압 세팅부(12)는 이상이 없다고 판단한 경우에 메인 차단기(20)를 통해 전원을 변압기반으로 출력한다.

만약 이상이 있다고 판단한 경우에 트립소스(14)를 작동하여 메인 차단기(20)를 트립시킴으로써, 메인 차단기(20)의 후단으로 공급되는 전원이 차단되어 기기나 전로에 전원이 공급되기 전에 사고를 미연에 방지할 수 있다.

이러한 작용은 저압반(40a,…,40n)의 전압 선별기(41a,…,41n)에서도 수행되어 기기나 전로에 전원이 공급되기 전에 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의하면 배전반에 전압 선별기를 구비하고 전원에 이상이 있는 경우에 차단기를 트립시킴으로써 역상 및 오결선을 방지하고 이상 전원의 공급으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.

10: 전압 선별기 11: 전원부
12: 전압 세팅부 14: 트립소스
20: 메인 차단기 40a,…,40n: 저압반
41a,…,41n: 전압 선별기 42a,…,42n: 차단기
43a,…,43n: 트립소스선

Claims

외부로부터 전력을 끌어들여 배분하는 동시에 전력 공급을 개폐하는 배전반에 있어서;
기준이 되는 전압과 위상을 세팅하고 외부에서 입력되는 전력의 전압과 위상을 검출하여 역상 및 오결선을 판단하는 전압 세팅부; 및
상기 전압 세팅부에서 역상 및 오결선으로 판단한 경우에 전압 세팅부 후단에 연결된 차단기를 트립시키는 트립소스로 이루어진 전압 선별기를 포함하며,
상기 전압 세팅부는 각 상 사이와 각 상 및 중성선 사이의 전압을 세팅하는 전압 세팅, 정상 및 역상을 세팅하는 정상/역상 세팅, 각 상의 결상을 %로 세팅하는 결상 세팅, 각 상 사이에 세팅된 전압 이하 입력시 시간을 세팅하는 시간 세팅으로 이루어진 것을 특징으로 하는 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반.
제1항에 있어서,
상기 배전반을 특고압반, 변압기반, 저압반 및 분전반으로 구분하는 경우에 전압 선별기는 특고압반과 저압반 및 분전반에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반.
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