KR101229746B1 - 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반 - Google Patents

아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반 Download PDF

Info

Publication number
KR101229746B1
KR101229746B1 KR1020120130632A KR20120130632A KR101229746B1 KR 101229746 B1 KR101229746 B1 KR 101229746B1 KR 1020120130632 A KR1020120130632 A KR 1020120130632A KR 20120130632 A KR20120130632 A KR 20120130632A KR 101229746 B1 KR101229746 B1 KR 101229746B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
arc
voltage
contact
phase
extinguishing device
Prior art date
Application number
KR1020120130632A
Other languages
English (en)
Inventor
홍춘근
Original Assignee
(주)서전기전
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)서전기전 filed Critical (주)서전기전
Priority to KR1020120130632A priority Critical patent/KR101229746B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101229746B1 publication Critical patent/KR101229746B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/025—Safety arrangements, e.g. in case of excessive pressure or fire due to electrical defect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1218—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using optical methods; using charged particle, e.g. electron, beams or X-rays
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices

Abstract

본 발명은 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반에 관한 것으로, 모선 단락 및 지락 사고시 발생하는 아크 빛을 감지하여 광 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 아크 센서; 상기 아크 발생으로 인한 이상 전압 및 전류를 감지하여 이상 감지 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 변성기; 상기 아크 센서 및 변성기로부터 광 신호와 이상 감지신호를 전송받아 비교 분석하여 아크 고장 상태 여부를 판별하고, 상기 아크 고장 상태로 판단되면 차단 신호와 아크 소호 동작 신호를 전송하는 아크 보호 모니터; AC 전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하여 축적하고, 상기 아크 소호 동작 신호를 전송받아 DC 전압을 방전하는 콘덴서 뱅크(CAPACITOR BANK); 상기 콘덴서 뱅크의 DC 고전압을 전송받아 톰슨 코일(THOMSON COIL)에 전류를 흘려 고속 아크 제어 및 배사용이 가능하도록 복귀하는 아크 소호 장치; 및 상기 아크 소호 장치에 의한 아크 제거 후에 상기 차단 신호를 전송받아 주전원을 차단하는 차단기를 포함한다.
따라서, 본 발명은 아크 센서 및 변성기를 통해 아크를 신속하고 정확하게 감지하여 아크 소호 장치를 통해 고속으로 아크를 소멸하고, 차단기의 주전원 차단 동작을 수행함으로써 배전반 내부의 빛, 열 및 내부 압력 상승을 방지할 수 있어 아크 사고로부터 전력설비를 보호할 수 있고, 화재 및 폭발로 인한 인명 피해와 재산상의 손실을 사전에 방지할 수 있다.

Description

아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반{Arc Energy Absorption Type Switchgear for Safety Guard}
본 발명은 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아크 센서를 통해 아크를 감지하여 신속히 아크를 소멸하고, 차단기의 주전원 차단 동작을 수행함으로써 아크 사고로부터 인명 피해 방지 및 전력설비를 보호할 수 있는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반에 관한 것이다.
일반적으로 배전반은 아파트, 빌딩, 공장 및 변전소 등의 전력 수용가 측에 설치되어 특고압의 전력을 수전 및 배전하는 설비이며, 통상적으로는 수배전반을 보호하기 위해 부하개폐기, 계기용 변류기, 진공차단기, 보호 계전기 등이 배전반 내부에 구비된다.
이러한 수배전반 내부에 구비된 기기들은 선로를 개폐하거나 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단하는 기기를 말하며, 단락 등의 사고 뿐만 아니라 정상적인 운전 상태에서도 선로를 개폐하여 전력을 안전하게 공급한다.
그러나 종래 기기들은 수배전반 내 단락 또는 지락 사고로 인한 아크 발생시 보호계전기가 사고 전류를 감지하는데 걸리는 시간이 50ms이고, 차단기가 주전원을 차단하는 시간이 50ms로서, 아크 제거에 소요되는 시간이 총 100ms 이상 길어진다. 따라서, 아크로 인한 열 및 압력을 제때 차단하지 못해 강력한 빛과 고온 고압으로 인한 인명 피해 및 각종 인접 기기 파손과 화재뿐만 아니라 장시간 정전으로 인한 피해가 발생한다.
한편 아크는 최초 아크 발생 이후 10~15ms 전후의 시간에 방출 에너지가 열적 온도 13000K 압력은 2×105Pa까지 상승하며 50ms 이상 아크가 지속되면 열 에너지 및 내부 압력 급상승이 일어나고, 100ms 이상 아크가 지속되면 케이블 화재 발생, 200ms 이상 지속되면 열에 의한 철재 배전반의 변형이 발생한다.
한국 등록특허 제10-0996627호는 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템에 관한 것으로서, 과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기와; 광섬유를 이용하여 아크 발생을 검출하며, 아크 발생시 트립 신호를 발생하는 아크 센서와; 상기 보호계전기와 아크 센서에서 각각 발생한 트립 신호의 조합으로 차단 명령을 발생하여 과부하나 단락 및 아크에 의해 배전반 시스템이 손상되는 것을 방지하는 차단기를 구비한다.
종래 기술의 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템은 보호계전기와 연동하며 아크 센서로부터 아크를 최단시간에 탐지하여 차단기에 트립 신호를 보내 차단기를 차단하는 방식으로서, 아크 감지 소요 시간 10ms 및 차단기의 차단 시간 50ms로 총 시간 60ms 이내로 사고 전류를 차단하지만 아크 에너지를 차단기로 차단해야하기 때문에 차단기로의 차단이 성공하더라도 아크발생 순간 빛과 열로 인한 인명피해를 야기하고 후속으로 수배전반 내부는 심각한 손상이 발생하게 되어 차단기를 교체 또는 장기간 보수를 해야 하기 때문에 유지 보수비용 및 정전으로 인한 패해가 커지게 되는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0795524호는 배전반 내에 있는 아크에 의한 고온 고압의 가스를방출하는 장치로서, 배전반 내에서 발생할 수 있는 상각 단락 또는 지락사고시 발생하는 아크에 의한 고온 고압의 가스를 배전반의 천장을 통하여 방출하는 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 배전반 내에 있는 아크에 의한 고온 고압의 가스를 방출하는 장치는 외함과 외함 내부에 차단장치, 주모선, 분기 모선을 내장하고 있는 배전반에 있어서, 상기 외함의 천장판에는 제 1관통구멍이 형성되어 있고, 상기 제 1관통 구멍은 상기 제 1관통구멍의 크기보다 큰 커버부에 의해 덮이어 있고, 상기 커버부의 기단은 체결수단에 의해 상기 천장판에 탈착가능하게 장착되어 있고, 상기 커버부의 기단 부근에는 상기 체결수단에 대하여 선단측으로 인접하여 복수개의 절결부가 일자형으로 배치되어 형성되어 있고, 상기 커버부의 선단에는 제 2관통구멍이 형성되어 있으며, 제 2관통구멍과 마주하는 천장판에도 상기 제 2관통구멍과 동일한 개수의 제 3관통구멍이 형성되어 있으며, 상기 커버부의 선단을 상기 천장판에 고정시기 위해, 상기 제 2 및 제 3관통구멍들에는 압입핀이 압입 관통되어 있는 것으로 되어 있다.
종래 기술의 배전반 내에 있는 아크 소호장치는 아크 감지시 일회성 소량 가스 발생기(micro gas generator)를 작동시켜 가스 압력으로 접점부를 가동시켜 아크를 소멸하는 방법으로 재사용이 불가능한 구조이고, 상기 장치의 이상 유무를 검증할 방법이 없으며, 유지 보수 비용 및 정전으로 인한 시간 증가로 인한 패해가 증가하는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0996627호 한국 등록특허 제10-0795524호
본 발명은 아크 센서 및 변성기를 통해 아크를 신속하고 정확하게 감지하여 아크 소호 장치를 통해 고속으로 아크를 소멸하고, 차단기의 주전원 차단 동작을 수행함으로써 배전반 내부의 빛, 열 및 내부 압력 상승을 방지할 수 있어 아크 사고로부터 인명 피해를 방지할 수 있고, 화재 및 폭발로부터 전력설비를 보호하여 재산상의 손실을 사전에 방지할 수 있는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반을 제공한다.
실시예들 중에서, 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반은 모선 단락 및 지락 사고시 발생하는 아크 빛을 감지하여 광 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 아크 센서; 상기 아크 발생으로 인한 이상 전압 및 전류를 감지하여 이상 감지 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 변성기; 상기 아크 센서 및 변성기로부터 광 신호와 이상 감지신호를 전송받아 비교 분석하여 아크 고장 상태 여부를 판별하고, 상기 아크 고장 상태로 판단되면 차단 신호와 아크 소호 동작 신호를 전송하는 아크 보호 모니터; AC 전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하여 축적하고, 상기 아크 소호 동작 신호를 전송받아 DC 전압을 방전하는 콘덴서 뱅크(CAPACITOR BANK); 상기 콘덴서 뱅크의 DC 고전압을 전송받아 톰슨 코일(THOMSON COIL)에 전류를 흘려 고속 아크 제어 및 배사용이 가능하도록 복귀하는 아크 소호 장치; 및 상기 아크 소호 장치에 의한 아크 제거 후에 상기 차단 신호를 전송받아 주전원을 차단하는 차단기를 포함한다.
이때, 상기 아크 소호 장치는 R상, S상 및 T상이 일체화된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 콘덴서 뱅크는 상기 AC전원을 DC 전압으로 변환하는 정류기; 상기 정류기와 상기 아크 소호 장치 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 릴레이; 및 상기 정류기에 의해 변환된 DC 전압이 상기 릴레이의 접점 동작에 의해 충방전되는 적어도 하나 이상의 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나 이상의 릴레이는 a 접점이 동작하면 상기 콘덴서에 충전된 DC 전압을 방전하고, b 접점이 동작하면 상기 정류기의 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 아크 소호 장치는 외관을 형성하는 에폭시 절연물; 상기 에폭시 절연물 내부에 설치하여 고정 접점과 가동 접점을 구비한 아크 실드; 상기 고정 접점과 결합하고 모선 연결 부스바와 결합하는 1차 전극; 상기 가동 접점과 결합하고, 내부는 통공된 상태이며, 외부는 전기와 통전되는 플랜지; 상기 플랜지와 접촉하고, 상기 아크 발생시 발생하는 대전류 및 열을 분산시키는 역할을 수행하는 클립; 일단이 상기 클립과 접속하고, 타단이 접지 부스바와 접속하여 아크를 접지로 흘려보내 제거하는 2차 전극; 상기 톰슨코일에 의해 반발력을 제공받아 투입 및 개방동작을 수행하여 상기 가동 접점과 플랜지를 이동시키는 개방 코일과 투입 코일; 상기 개방 코일과 투입 코일을 고정하는 절연 지지물; 상기 절연 지지물의 외부를 둘러싸는 형태로 형성된 절연 파이프; 상기 에폭시 절연물과 부착되고, 상기 2차 전극과 결합되어 상기 가동 접점의 이동 가이드 역할을 수행하는 가이드 부재; 각 상(R상, S상 및 T상)의 에폭시 절연물과 접속하는 절연 케이스; 상기 절연 케이스와 결합되는 정면 커버; 및 상기 정면 커버의 외면에 각 상별 구비되는 복귀 핸들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 고정 접점과 가동 접점은 상기 아크 발생시 아크 방출용 홈이 형성되고, 서로 마주보는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복귀 핸들은 내부에 조작 케이블이 구비되고, 상기 조작 케이블은 상기 개방 코일과 접속하며, 수동 복귀시 상기 개방 코일에 전원을 인가하여 가동함으로써 상기 플랜지에 반발력을 제공하여 상기 플랜지와 결합한 가동 접점이 복귀되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 케이스는 내부가 절연 가스로 채워진 상태 또는 진공 상태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반은 아크 센서 및 변성기를 통해 아크를 신속하고 정확하게 감지하여 아크 소호 장치를 통해 고속으로 아크를 소멸하고, 차단기의 주전원 차단 동작을 수행함으로써 배전반 내부의 빛, 열 및 내부 압력 상승을 방지할 수 있어 아크 사고로부터 전력설비를 보호할 수 있고, 화재 및 폭발로 인한 인명 피해와 재산상의 손실을 사전에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반이 정상 상태일 경우를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 아크 소호 장치를 설명하는 단면도이다.
도 4는 도 1의 아크 소호 장치를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반에서 단락 사고로 인한 아크 발생 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 3의 아크 소호 장치의 개방 코일 및 투입 코일을 설명하는 회로도이다.
도 7은 도 3의 아크 소호 장치의 복귀 핸들의 동작 방향을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반의 복귀 흐름을 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반을 설명하는 블록도이고, 도 2는 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반가 정상 상태일 경우를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반(100)은, 모선 부스바(101), 절연지지애자(102), 2차 케이블(103)을 비롯해 아크 발생으로 인한 아크 제거 수단으로서 적어도 하나 이상의 아크 센서(110), 적어도 하나 이상의 변성기(120), 아크 보호 모니터(130), 콘덴서 뱅크(140), 아크 소호 장치(150) 및 차단기(160)를 포함한다.
모선 부스바(101)는 메인 차단기에 연결되고, 절연지지애자(102)는 모선 부스바(101)를 지지한다.
적어도 하나 이상의 아크 센서(110)는 배전반에서 발생할 수 있는 선간 단락 또는 지락 사고시 발생하는 아크를 광섬유를 이용하여 검출한 후 광 신호로 전송한다.
적어도 하나 이상의 변성기(120)는 아크 발생시 발생하는 이상 전압 및 전류를 감지하여 이상 감지 신호로 전송한다.
아크 보호 모니터(130)는 아크 센서(110) 및 변성기(120)로부터 전송받은 광 신호와 이상 감지 신호를 분석하여 고상 상태 여부를 판별하고, 아크 고장 상태로 판단되면 차단 신호와 아크 소호 동작 신호를 출력한다.
콘덴서 뱅크(140)는 AC 전원을 입력받아 정류기(141)에서 DC 전압으로 변환하여 고전압인 DC 전압을 축적해 놓았다가 아크 소호 동작 신호가 전송되면 DC 전압을 방전한다. 정상 상태일 경우에, 콘덴서 뱅크(140)는 DC 전압을 S1-b 접점에 의해 콘덴서(C1, C2, C3)에 충전한다.
아크 소호 장치(150)는 3상 아크 소호 동작 신호에 의해 방전된 콘덴서 뱅크(140)의 DC 전압을 입력받아 톰슨 코일(Thomson coil)에 의해 고속으로 5ms 이내 가동접점을 동작시켜 아크를 제거하고, 아크 고장이 정상 상태가 되면 복귀되어 재사용한다.
차단기(160)는 아크 소호 장치(150)에 의한 아크 제어 후에 아크 보호 모니터(130)의 차단 신호를 전송받아 주전원을 차단한다.
도 3은 도 1의 아크 소호 장치를 설명하는 단면도이고, 도 4는 도 1의 아크 소호 장치를 설명하는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 아크 소호 장치(150)는 에폭시 절연물(201), 아크 실드(202), 1차 전극(206), 플랜지(208), 튜립 형태의 클립(209), 2차 전극(207), 개방 코일(210), 투입 코일(211), 절연 지지물(212), 절연 파이프(213), 가이드 부재(214), 절연 케이스(215), 정면 커버(216) 및 복귀 핸들(217)을 포함한다.
에폭시 절연물(201)은 외관을 형성하고, 아크 실드(202)는 에폭시 절연물(201) 내부에 구비된다. 아크 실드(202)는 내부에 고정 접점(203)와 가동 접점(204)를 마주한 상태로 구비되어 있다.
고정 접점(203)과 가동 접점(204)은 아크 발생시 아크를 방출하는 홈(205)을 가지며, 고정 접점(203)은 1차 전극(206)과 결합된다. 1차 전극(206)은 에폭시 절연물(201)에 의해 몰딩되는 구조를 가고, 모선 연결 부스바(171)와 결합된다.
가동 접점(204)은 플랜지(208)와 결합하고, 플랜지(208)의 내부는 비어 있는 상태고, 외부는 전기가 통전되는 구조를 가지며, 플랜지(208)는 클립(209)에 접촉한다.
클립(209)은 2차 전극(207)과 접속하며, 아크 발생시 발생하는 대전류 및 열을 2차 클립으로 분산 시키는 작용을 하고, 2차 전극(207)은 아크 소호 장치(150) 내의 접지 부스바(172)와 접속하여 아크를 접지로 흘려 보내 제거하는 역할을 한다.
개방 코일(210)과 투입코일(211)은 절연 지지물(212)에 의해 고정되고, 절연 지지물(212)의 외부는 원형의 절연 파이프(213)로 둘러싸여 형성되고, 절연 파이프(213)은 전원 케이블(173)을 연결한다.
가이드 부재(214)는 에폭시 절연물(201)과 부착되며, 2차 전극(207)과 결합되어 가동 접점(204)의 이동 가이드 역할을 한다. 절연 케이스(215)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 3개의 에폭시 절연물(201)과 접속되어 하나의 아크 소호 장치(150)를 형성한다.
절연 케이스(215)의 내부는 절연가스(SF6)로 채워지거나 진공 상태이며, 절연 케이스(215)는 정면 커버(216)와 결합하고, 정면 커버(216)는 각 3상(R,S,T)의 복귀 핸들(217)을 구비한다.
3상(R,S,T)의 복귀 핸들(217)의 내부는 조작 케이블(218)을 구비하고, 개방 코일(210)에 접속하며, 수동 복귀시 복귀 핸들(217)을 우측으로 회전하면 조작 케이블(218)에 의해 개방코일(210)에 전원이 인가되어 가동하고, 플랜지(208)에 맴돌이 전류가 형성되며, 그 반발력에 의해 플랜지(208)의 가동 접점(204)이 복귀한다.
도 3의 (b)를 참고하면, 아크 소호 장치(150)는 모선 연결 부스바(171)를 통해 콘덴서 뱅크(140)의 DC 전압을 인가받아 고속으로 가동 접점(204)을 동작하여 배전반(100) 내에서 발생된 아크를 2차 전극(207)과 접속되어 있는 접지 부스바(172)를 통해 접지로 흘려 보내 제거한다.(화살표 방향 참조)
도 5는 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반에서 단락 사고로 인한 아크 발생 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 모선 단락 사고시 아크 센서(110)는 아크 빛을 감지하여 광신호로 아크 보호 모니터(130)에 전송하고, 변성기(120)는 아크 발생시 발생하는 이상 전압 및 전류를 감지하여 이상 감지 신호를 아크 보호 모니터(130)에 전송한다.
아크 보호 모니터(130)는 광신호를 전기 신호로 변환하여 이상 감지 신호와 비교 분석한 후에 고장 상태로 판단되면 2~8ms 이내로 아크 소호 동작 신호를 콘덴서 뱅크(140)로 전송하여 차단 신호가 차단기(160)로 전송되도록 한다.
콘덴서 뱅크(140)는 아크 소호 동작 신호를 전송받아 S1-a 접점과 S1-b 접점을 동시에 동작하고, S1-a 접점이 동작하면서 콘덴서(C1, C2, C3)에 충전된 고전압인 DC 전압이 방전한다. 그리고, S1-b 접점은 정류기(141)의 전원을 차단한다.
콘덴서(C1, C2, C3)에서 방전된 DC 전압은 순간 방전 전압으로 DC 400~500V의 고전압이며, 이 DC 전압은 순간적으로 3상이 일체화된 아크 소호 장치(150) 내의 3상 투입 코일(211)로 인가된다.
투입 코일(211)에 인가된 DC 전압은 각 3상(R,S,T)의 개방 코일(210)로 인가되어 톰슨 코일의 원리에 의해 자속을 변화하여 맴돌이 전류를 발생하고, 이렇게 발생한 맴돌이 전류는 아크 소호 장치(150) 내의 플랜지(208)에 반발력을 발생하여 플랜지(208)를 고정 접점(203) 쪽으로 고속으로 이동시킨다.
플랜지(208)와 결합된 가동 접점(204)은 2~5ms 이내로 고정 접점(203)과 3상 단락하고, 이로 인해 아크는 접지 부스바(172)를 통해 접지로 흘러가 제거된다.
아크 소호 장치(150)는 2~5ms 이내로 아크를 제거하고, 그와 동시에 아크 보호 모니터(130)로부터 차단 신호를 전송받은 차단기(160)는 50ms 이내로 주전원을 차단한다.
아크 소호 장치(150)와 차단기(160)를 통해 아크 고장이 정상 상태가 되면 아크 소호 장치(150)의 복귀 핸들(217)을 오른쪽 방향으로 돌려 전원이 아크 소호 장치(150)의 개방코일(210)로 인가되도록 하고, 톰슨 코일 원리에 의해 자속이 변화되어 맴돌이 전류가 발생되면 이 맴돌이 전류는 아크 제거 장치(150) 내 플랜지(208)에 반발력을 생기게 하여 플랜지(208)를 투입 코일(211) 쪽으로 이동시켜 아크 소호 장치(150)가 복귀되어 재사용되도록 한다.
도 6은 도 3의 아크 소호 장치의 개방 코일 및 투입 코일을 설명하는 회로도이다.
도 6을 참고하면, 아크 발생시, 콘덴서 뱅크(140)의 DC 전압은 투입 코일(211)로 인가하되고, 아크 제거를 통해 정상 상태가 되어 복귀 핸들(217)을 오른쪽으로 돌리면 복귀핸들 접점(601)이 개방코일(210)에 접속되어 전원이 개방 코일로 인가된다.
도 7은 도 3의 아크 소호 장치의 복귀 핸들의 동작 방향을 설명하는 도면이고, 도 8은 도 1의 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반의 복귀 흐름을 설명하는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 복귀 핸들(217)은 오른쪽 방향으로 돌렸다가 놓으면 다시 제자리로 복귀되고, 아크 제거 후 정상 상태가 되어 아크 보호 모니터(130)의 리셋 버튼(131)을 누르면 리셋 신호가 발생되어 콘덴서 뱅크(140)로 전송된다. 콘덴서 뱅크(140)의 R1 릴레이의 b접점은 a접점으로 복귀하고, a접점은 b접접으로 복귀한다.
R상의 아크 소호 장치(150)의 복귀 핸들(217)을 오른쪽 방향으로 돌리면, 아크 소호 장치(150)의 복귀핸들 접점(601)이 복귀 쪽으로 접촉되는 동시에 복귀 신호가 R2 릴레이 접점을 동작하여 개방 코일(210)로 전원이 인가되고, 아크 소호 장치(150)의 플랜지(208)를 반대 방향으로 밀어내어 복귀된다.
S상의 아크 소호 장치(150)와 T상의 아크 소호 장치(150)도 R상의 아크 소호 장치(150)와 동일한 방식으로 동작한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 배전반 110 : 아크 센서
120 : 변성기 130 : 아크 보호 모니터
131 : 리셋 버튼 140 : 콘덴서 뱅크
141 : 정류기 150 : 아크 소호 장치
160 : 차단기 171 : 모선 연결 부스바
172 : 접지 부스바 201 : 에폭시 절연물
202 : 아크 실드 203 : 고정 접점
204 : 가동 접점 206 : 1차 전극
207 : 2차 전극 208 : 플랜지
209 : 클립 210 : 개방코일
211 : 투입 코일 212 : 절연 지지물
213 : 절연 파이프 214 : 가이드 부재
215 : 절연 케이스 216 : 절연 커버
217 : 복귀 핸들 601 : 복귀핸들 접점

Claims (6)

  1. 모선 단락 및 지락 사고시 발생하는 아크 빛을 감지하여 광 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 아크 센서;
    상기 아크 발생으로 인한 이상 전압 및 전류를 감지하여 이상 감지 신호를 전송하는 적어도 하나 이상의 변성기;
    상기 아크 센서 및 변성기로부터 광 신호와 이상 감지 신호를 전송받아 비교 분석하여 아크 고장 상태 여부를 판별하고, 상기 아크 고장 상태로 판단되면 차단 신호와 아크 소호 동작 신호를 전송하는 아크 보호 모니터;
    AC 전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하여 축적하고, 상기 아크 소호 동작 신호를 전송받아 DC 전압을 방전하는 콘덴서 뱅크(CAPACITOR BANK);
    상기 콘덴서 뱅크의 DC 고전압을 전송받아 톰슨 코일(THOMSON COIL)에 전류를 흘려 고속 아크 제어 및 배사용이 가능하도록 복귀하는 아크 소호 장치; 및
    상기 아크 소호 장치에 의한 아크 제거 후에 상기 차단 신호를 전송받아 주전원을 차단하는 차단기를 포함하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크 소호 장치는 R상, S상 및 T상이 일체화되고,
    상기 콘덴서 뱅크는 상기 AC전원을 DC 전압으로 변환하는 정류기;
    상기 정류기와 상기 아크 소호 장치 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 릴레이; 및
    상기 정류기에 의해 변환된 DC 전압이 상기 릴레이의 접점 동작에 의해 충방전되는 적어도 하나 이상의 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 릴레이는 a접점과 b접접으로 구성되고, a 접점이 동작하면 상기 콘덴서에 충전된 DC 전압을 방전하고, b 접점이 동작하면 상기 정류기의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크 소호 장치는 외관을 형성하는 에폭시 절연물;
    상기 에폭시 절연물 내부에 설치하여 고정 접점과 가동 접점을 구비한 아크 실드;
    상기 고정 접점과 결합하고 모선 연결 부스바와 결합하는 1차 전극;
    상기 가동 접점과 결합하고, 내부는 통공된 상태이며, 외부는 전기와 통전되는 플랜지;
    상기 플랜지와 접촉하고, 상기 아크 발생시 발생하는 대전류 및 열을 분산시키는 역할을 수행하는 클립;
    일단이 상기 클립과 접속하고, 타단이 접지 부스바와 접속하여 아크를 접지로 흘려보내 제거하는 2차 전극;
    상기 톰슨코일에 의해 반발력을 제공받아 투입 및 개방동작을 수행하여 상기 가동 접점과 플랜지를 이동시키는 개방 코일과 투입 코일;
    상기 개방 코일과 투입 코일을 고정하는 절연 지지물;
    상기 절연 지지물의 외부를 둘러싸는 형태로 형성된 절연 파이프;
    상기 에폭시 절연물과 부착되고, 상기 2차 전극과 결합되어 상기 가동 접점의 이동 가이드 역할을 수행하는 가이드 부재;
    각 상(R상, S상 및 T상)의 에폭시 절연물과 접속하는 절연 케이스;
    상기 절연 케이스와 결합되는 정면 커버; 및
    상기 정면 커버의 외면에 각 상별 구비되는 복귀 핸들을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정 접점과 가동 접점은 상기 아크 발생시 아크 방출용 홈이 형성되고, 서로 마주보는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복귀 핸들은 내부에 조작 케이블이 구비되고,
    상기 조작 케이블은 상기 개방 코일과 접속하며, 수동 복귀시 상기 개방 코일에 전원을 인가하여 가동함으로써 상기 플랜지에 반발력을 제공하여 상기 플랜지와 결합한 가동 접점이 복귀되도록 하며,
    상기 절연 케이스는 내부가 절연 가스로 채워진 상태 또는 진공 상태인 것을 특징으로 하는 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반.
KR1020120130632A 2012-11-19 2012-11-19 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반 KR101229746B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120130632A KR101229746B1 (ko) 2012-11-19 2012-11-19 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120130632A KR101229746B1 (ko) 2012-11-19 2012-11-19 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101229746B1 true KR101229746B1 (ko) 2013-02-05

Family

ID=47898872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120130632A KR101229746B1 (ko) 2012-11-19 2012-11-19 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101229746B1 (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448115B1 (ko) * 2014-07-02 2014-10-08 (주)서전기전 전기적 단락에 의한 섬광 고장 보호 배전반
KR101723522B1 (ko) 2016-09-09 2017-04-05 주식회사 비츠로씨앤씨 아크 소멸을 위한 전력시스템
KR20170106273A (ko) * 2017-09-11 2017-09-20 엘에스산전 주식회사 아크 제거기 적용 수배전단 구조
US9899168B2 (en) 2016-03-15 2018-02-20 Lsis Co., Ltd. Arc eliminator with earth contact
US10020643B2 (en) 2015-07-15 2018-07-10 Lsis Co., Ltd. Structure of switchgear with arc eliminator
KR102098887B1 (ko) * 2018-12-07 2020-04-08 중앙대학교 산학협력단 판스프링에 의해 양방향 제동 및 정지 기능을 갖는 고압 직류송전 시스템 차단기용 톰슨코일 액추에이터 및 이를 구비한 고압 직류송전 시스템 차단기
KR102475865B1 (ko) * 2021-06-16 2022-12-09 이엔테크 주식회사 가스절연 개폐장치용 내아크 보호장치
WO2023128188A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 엘에스일렉트릭 (주) 아크제거장치
KR20240008784A (ko) 2022-07-12 2024-01-19 최현정 순차 접지 방식의 아크 제거 장치
KR20240040011A (ko) 2022-09-20 2024-03-27 최현정 2중 구동방식의 아크제거장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100996627B1 (ko) 2009-08-14 2010-11-29 (주)엘지산업 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템
KR101070822B1 (ko) 2011-07-22 2011-10-10 김영일 수배전반의 이상 검출 장치
KR101076015B1 (ko) 2010-11-16 2011-10-21 경인엔지니어링 주식회사 접속 상태 감시 기능형 배전반

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100996627B1 (ko) 2009-08-14 2010-11-29 (주)엘지산업 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템
KR101076015B1 (ko) 2010-11-16 2011-10-21 경인엔지니어링 주식회사 접속 상태 감시 기능형 배전반
KR101070822B1 (ko) 2011-07-22 2011-10-10 김영일 수배전반의 이상 검출 장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448115B1 (ko) * 2014-07-02 2014-10-08 (주)서전기전 전기적 단락에 의한 섬광 고장 보호 배전반
US10020643B2 (en) 2015-07-15 2018-07-10 Lsis Co., Ltd. Structure of switchgear with arc eliminator
US9899168B2 (en) 2016-03-15 2018-02-20 Lsis Co., Ltd. Arc eliminator with earth contact
KR101723522B1 (ko) 2016-09-09 2017-04-05 주식회사 비츠로씨앤씨 아크 소멸을 위한 전력시스템
KR20170106273A (ko) * 2017-09-11 2017-09-20 엘에스산전 주식회사 아크 제거기 적용 수배전단 구조
KR101869725B1 (ko) * 2017-09-11 2018-06-21 엘에스산전 주식회사 아크 제거기 적용 수배전단 구조
KR102098887B1 (ko) * 2018-12-07 2020-04-08 중앙대학교 산학협력단 판스프링에 의해 양방향 제동 및 정지 기능을 갖는 고압 직류송전 시스템 차단기용 톰슨코일 액추에이터 및 이를 구비한 고압 직류송전 시스템 차단기
KR102475865B1 (ko) * 2021-06-16 2022-12-09 이엔테크 주식회사 가스절연 개폐장치용 내아크 보호장치
WO2023128188A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 엘에스일렉트릭 (주) 아크제거장치
KR20240008784A (ko) 2022-07-12 2024-01-19 최현정 순차 접지 방식의 아크 제거 장치
KR20240040011A (ko) 2022-09-20 2024-03-27 최현정 2중 구동방식의 아크제거장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101229746B1 (ko) 아크 에너지 흡수형 안전 지킴이 배전반
CN201846069U (zh) 电弧光保护装置
EP2675033B1 (en) Method and systems for discharging energy from an electrical fault
KR100996627B1 (ko) 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템
CN202513561U (zh) 高压开关柜电弧光保护系统
CN112117735B (zh) 电弧保护系统及电弧保护系统的控制方法
EP1971007A1 (en) System and method for fault protection in compact secondary substations
CN106356754A (zh) 具有电弧消除器的开关设备的结构
CN104393577A (zh) 一种快速灭弧器、弧光保护系统及控制方法
KR101869725B1 (ko) 아크 제거기 적용 수배전단 구조
KR102095408B1 (ko) 아크 제거장치
EP2624396A2 (en) Arc control in a fuse protected system
KR101261496B1 (ko) 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로
Rubini et al. A review on arc flash analysis and calculation methods
Kay et al. Protecting at the speed of light
KR102128036B1 (ko) 아크 보호 시스템 및 아크 보호 시스템의 제어 방법
CN104836212A (zh) 一种适用于双电源的弧光保护系统
CN104022498A (zh) 一种用于开关柜内电弧放电保护的装置
CN103441473B (zh) 一种适用于单母分段的弧光保护系统
CN205992731U (zh) 一种具有选择性跳闸功能的弧光保护系统
Hazel Never take safety for granted: Safety as main design criteria for all electric power distribution systems
EP2620969B1 (en) High-voltage electrical switchgear
KR102434999B1 (ko) 아크 보호 시스템 및 아크 보호 시스템의 제어 방법
EP4300736A1 (en) Direct current switchgear
CN208723384U (zh) 内置电流互感器配电开关柜

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160127

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170117

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200107

Year of fee payment: 8