KR101343031B1 - 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반 - Google Patents

대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함하는 분전반에 관한 것으로서, 기 설정된 레벨 이상의 영상전류를 감지하는 경우, 영상전류 감지신호를 생성하고, 기 설정된 레벨 미만의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 저감신호를 생성하는 영상전류 감지부(100); 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 감지신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에 병렬 접속되어 영상전류를 저감시키고, 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 저감신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에서 분리되어 대기전력(무부하손실)을 차단하는 영상고조파 저감부(200); 및 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시키고, 영상전류 저감신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로에서 분리시키는 스위치부(300);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 영상전류가 흐르는 중성선에 영상전류 감지부를 설치하여 영상전류가 일정 레벨 이상으로 감지되는 경우, 영상고조파 저감장치를 3상4선식 선로에 연결하여 영상전류를 저감시키고, 영상전류가 일정 레벨 미만으로 낮아지는 경우, 영상고조파 저감장치를 회로에서 분리하여 대기전력(무부하손실)을 차단을 통해 전기 에너지를 절약함과 동시에 영상고조파 저감장치에 불필요한 가압시간을 단축하여 기기의 열화를 지연시켜 영상고조파 저감장치의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

Description

대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반{CABINET PANEL HAVING A ZERO HARMONIC ELIMINATING DEVICE FOR BLOCKING STANDBY POWER}
본 발명은 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 및 회로차단기(MCCB), 서지프로텍터(SPD)를 포함한 분전반에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 영상전류가 흐르는 중성선에 영상전류 감지부를 설치하여 영상전류가 일정 레벨 이상으로 감지되는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED: Zero Harmonic Eliminating Device)를 3상4선식 선로에 병렬 연결하여 영상전류를 저감시키고, 영상전류가 일정 레벨 미만으로 낮아지는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED)를 3상4선식 선로에서 분리하여 대기전력(무부하손실)을 차단하는 기술에 관한 것이다.
현재 대부분의 전기 수용가에 보급된 3상4선식 배전방식에서 단상 비선형부하에 전력을 공급하면 중성선에는 어김없이 영상 고조파가 흐르게 된다. 이렇게 되면 중성선에 과도한 전류가 흘러서 과도한 발열 및 소손, 에너지 손실을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제2009-0086141호(피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치)에는, 복수 개의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되고, 피티시 소자를 결선변압기(21) 내의 코일(21a) 또는 철심(21b)에 선택적으로 설치하여, 과부하로 인한 과열보호와 연속적인 전류제한에 의한 자동 운전을 수행하는 기술이 개시되어 있다.
즉, 중성선에 과도한 전류가 흘러서 과도한 발열 및 소손, 에너지 손실을 방지하기 위한 대책의 일환으로 지그재그 형태로 결선된 영상고조파 저감장치(ZED: Zero Harmonic Eliminating Device)를 필요한 배전반 및 분전반에 병렬로 연결하여 영상전류를 저감하여왔다.
그러나, 선행특허의 경우, 영상고조파의 발생과 관계없이 항상 영상고조파 저감감장치(ZED)가 해당 전원(분전반 및 배전반 등)에 연결됨으로써, 영상전류가 거의 발생되지 않는 심야시간 및 연휴기간 등에는 불필요하게 영상고조파 저감장치(ZED)가 전원에 항시 연결해야만 하고, 이에 따라 영상고조파 저감장치(ZED)의 수명 단축과 본 장치가 코일과 자기회로로 구성된 회로 특성상 무부하 손실이 발생하는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 영상고조파 저감장치(ZED)는 3상 일체형으로 전기 기계적 구조상 철심과 코일을 포함하여 구성됨에 따라 일반적으로 부피가 상당히 크므로 설치 소요 공간상 기존 분전반에는 설치하기가 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 분전반 내에 영상전류가 흐르는 중성선에 영상전류감지부를 설치하여 영상전류가 일정 레벨 이상으로 감지되는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED)를 3상4선식 선로에 연결하여 영상전류를 저감시키고, 영상전류가 일정 레벨 미만으로 낮아지는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED)를 3상4선식 선로에서 분리하여 대기전력(무부하손실) 차단을 통해 전기 에너지를 절약함과 동시에 영상고조파 저감장치(ZED)에 불필요한 가압시간을 단축하여 기기의 열화를 지연시켜 영상고조파 저감장치(ZED)의 수명을 연장시키는데 그 목적이 있다.
또한, 영상고조파 저감장치(ZED)와 회로차단기(MCCB) 및 서지프로텍터(SPD)를 포함하는 경제적이고 신뢰성 높으며, 상위 레벨의 제어 시스템과 통신이 가능한 스마트한 일체형 분전반을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치는, 중성선의 CT1 및 CT2와 접속되어 기 설정된 레벨 이상의 영상전류를 감지하는 경우, 영상전류 감지신호를 생성하고, 기 설정된 레벨 미만의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 저감신호를 생성하는 영상전류 감지부(100); 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 감지신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에 병렬 접속되어 영상전류를 저감시키고, 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 저감신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에서 분리되어 대기전력(무부하손실)을 차단하는 영상고조파 저감부(200); 및 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시키고, 영상전류 저감신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로에서 분리시키는 스위치부(300);를 포함한다.
그리고, 전술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 작동상태 판단 방법은, 영상전류 감지부(100)가 중성선의 CT1 및 CT2와 접속되어 기 설정된 레벨 이상의 영상전류가 감지되는지 여부를 판단하는 (a) 단계; (a) 단계의 판단결과, 기 설정된 레벨 이상의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 감지부(100)가 영상전류 감지신호를 생성하는 (b) 단계; 스위치부(300)가 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시키는 (c) 단계; 영상고조파 저감부(200)가 3상 선로 및 중선선의 영상전류를 저감시키는 (d) 단계; 영상전류 감지부(100)가 영상고조파 유무 감지용 전류계(A1)를 통해 검출한 영상고조파 전류의 크기와 영상고조파 유무 감지용 전류계(A2)를 통해 검출한 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인지 여부를 판단하는 (e) 단계; 및 (e) 단계의 판단결과, 검출된 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인 경우, 영상고조파 저감부(200)의 작동이 정상인 것으로 판단하는 (f) 단계;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 영상전류가 흐르는 중성선에 영상전류 감지부를 설치하여 영상전류가 일정 레벨 이상으로 감지되는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED)를 3상4선식 선로에 연결하여 영상전류를 저감시키고, 영상전류가 일정 레벨 미만으로 낮아지는 경우, 영상고조파 저감장치(ZED)를 3상4선식 선로에서 분리하여 대기전력(무부하손실) 차단을 통해 전기 에너지를 절약함과 동시에 영상고조파 저감장치(ZED)에 불필요한 가압시간을 단축하여 기기의 열화를 지연시켜 영상고조파 저감장치(ZED)의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치의 작동상태 감지용 전류계 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 영상고조파 저감장치의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치의 단상변압기 3개를 이용한 결선도.
도 5는 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치의 단상변압기 3개를 기존 분전반에 배치한 것을 도시한 예시도.
도 6는 본 발명의 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반 결선도.
도 7은 본 발명의 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 작동상태 판단 방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 작동상태 판단 방법의 제S10단계의 또 다른 과정을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하에서는 그 구체적인 언급을 생략하겠으나, 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치(A)는 과부하 보호기능을 포함하고 있는 것으로 이해함이 바람직하다.
본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치(A)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 3상4선식 선로와 병렬로 LOCAL 분전반에 설치되되, 영상전류 감지부(100), 영상고조파 저감부(200) 및 스위치부(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 영상전류 감지부(100)는 중성선의 CT1 및 CT2와 접속되어 기 설정된 레벨 이상의 영상전류를 감지하는 경우, 영상전류 감지신호를 생성하고, 기 설정된 레벨 미만의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 저감신호를 생성한다.
또한, 영상고조파 저감부(200)는 영상전류감지부(100)로부터 영상전류 감지신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에 병렬로 접속되어 영상전류를 저감시키고, 영상전류감지부(100)로부터 영상전류 저감신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에서 분리되어 대기전력(무부하손실)을 차단한다.
그리고, 스위치부(300)는 마그네트 스위치 또는 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay)로 구성되어, 상기 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시키고, 상기 영상전류 저감신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 분리시킨다.
한편, 본 발명에 따른 영상전류 감지부(100)는 CT1 및 CT2에 감지된 전류 파형 및 벡터차를 비교하여 그 차의 크기를 토대로 영상고조파 존재여부를 감지하되, 도 2에 도시된 바와 같이, 각기 영상고조파 LC 공진회로와 접속되는 영상고조파 유무 감지용 전류계(A1, A2)를 포함하여 구성되며, 전류계 A1이 검출한 영상고조파 전류의 크기와 전류계 A2가 검출한 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인 경우, 영상고조파 저감부(200)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단한다.
그리고, 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치(A)는 도 1에 도시된 바와 같이 영상고조파 저감부(200)의 작동상태를, 통신모듈을 통해 접속된 조명(전력) 제어 시스템 또는 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System)으로 전송함으로써, 원격지에서 영상고조파 저감부(200)의 작동상태를 모니터링 할 수 있고, 분전반 단위의 효과적인 에너지 절약 및 관리와 서지보호가 가능하다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 영상고조파 저감부(200)의 회로도를 살피면 아래와 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, A, B, C 3상 변압기에 권선된 철심은 2개의 상이 서로 반대 방향으로 권선되도록 구성되어, 영상분 자속은 서로 상쇄되어 ‘0’값을 가지도록 구성된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 영상고조파 저감부(200)의 회로도를 단상변압기 3개로 구성한 결선도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, A상, B상 및 C상 각각을 단상변압기로 구성하되, 각기 변압기의 철심 권선을 2개의 상이 서로 반대 방향이 되도록 권선함으로써, 영상분 자속을 상쇄시키도록 구성할 수 있다.
즉, 3상 일체형 구성이 아닌, A상, B상 및 C상 각각을 단상변압기로 구성할 수 있어 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 설치공간을 확보할 필요 없이 기존의 분전반 내의 빈공간에 선택적으로 설치가 가능하다.
도 6은 분전반 결선도로 배전반으로부터 들어오는 3상4선식 선로와 직렬로 연결된 회로차단기(MCCB) 및 병렬로 연결된 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치(ZED)와 서지프로텍터(SPD)의 결선 상태를 보여준다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 작동상태 판단 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 영상전류 감지부(100)가 중성선의 CT1 및 CT2와 접속되어 기 설정된 레벨 이상의 영상전류가 감지되는지 여부를 판단한다(S10).
제S10단계의 판단결과, 기 설정된 레벨 이상의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 감지부(100)가 영상전류 감지신호를 생성한다(S20).
이어서, 스위치부(300)가 상기 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시킨다(S30).
뒤이어, 영상고조파 저감부(200)가 3상 선로 및 중성선의 영상전류를 저감시킨다(S40).
이어서, 영상전류 감지부(100)가 영상고조파 유무 감지용 전류계(A1)를 통해 검출한 영상고조파 전류의 크기와 영상고조파 유무 감지용 전류계(A2)를 통해 검출한 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인지 여부를 판단한다(S50).
제S50단계의 판단결과, 검출된 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인 경우, 영상전류 감지부(100)가 영상고조파 저감부(200)의 작동이 정상인 것으로 판단한다(S60).
반면에, 제S50단계의 판단결과, 검출된 영상고조파의 크기가 A1
Figure 112013086957227-pat00009
A2인 경우, 영상전류 감지부(100)가 영상고조파 저감부(200)의 작동이 비정상인 것으로 판단한다(S60').
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치 작동상태 판단 방법의 제S10단계의 또 다른 과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S10단계의 판단결과, 기 설정된 레벨 이상의 영상전류가 감지되지 않는 경우, 영상전류 감지부(100)가 영상전류 저감신호를 생성한다(S70).
이어서, 스위치부(300)가 상기 영상전류 저감신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 기 연결된 3상4선식 선로와 분리시킨다(S80).
전술한 바와 같이, 영상전류가 기 설정된 크기 미만인 경우, 영상고조파 저감부(200) 구동에 의해 발생하는 대기전력(무부하손)을 차단시켜 에너지를 절약할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
A: 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치
100: 영상전류 감지부 200: 영상고조파 저감부
300: 스위치부

Claims (6)

  1. 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반에 있어서,
    중성선의 CT1 및 CT2와 접속되어 기 설정된 레벨 이상의 영상전류를 감지하는 경우, 영상전류 감지신호를 생성하고, 기 설정된 레벨 미만의 영상전류가 감지되는 경우, 영상전류 저감신호를 생성하는 영상전류 감지부(100);
    상기 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 감지신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에 병렬 접속되어 영상전류를 저감시키고, 영상전류 감지부(100)로부터 영상전류 저감신호를 인가받는 경우, 3상4선식 선로에서 분리되어 대기전력(무부하손실)을 차단하는 영상고조파 저감부(200); 및
    상기 영상전류 감지신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로와 연결시키고, 상기 영상전류 저감신호에 따라 영상고조파 저감부(200)를 3상4선식 선로에서 분리시키는 스위치부(300);를 포함하되,
    상기 영상전류 감지부(100)는,
    CT1 및 CT2에 감지된 전류 파형 및 벡터차를 비교하여 그 차의 크기를 토대로 영상고조파 존재여부를 감지하고, 각기 영상고조파 LC 공진회로와 접속되는 영상고조파 유무 감지용 전류계(A1, A2)를 포함하며,
    전류계 A1이 검출한 영상고조파 전류의 크기와 전류계 A2가 검출한 영상고조파 전류의 크기가 A1 < A2인 경우, 상기 영상고조파 저감부(200)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상고조파 저감부(200)는,
    A, B, C 3상 변압기에 권선된 철심은 2개의 상이 서로 반대 방향으로 권선되도록 구성되되,
    영상분 자속은 서로 상쇄되어 ‘0’값을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상고조파 저감부(200)는,
    A상, B상 및 C상 각각을 단상변압기로 구성되되,
    상기 A상, B상 및 C상 변압기 각각의 철심 권선을 2개의 상이 서로 반대 방향이 되도록 권선되어 영상분 자속을 상쇄시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단상변압기는,
    각각 분전반 내의 빈 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파저감장치를 포함한 분전반.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부(300)는,
    마그네트 스위치 또는 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay) 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파저감장치를 포함한 분전반.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분전반은,
    회로차단기(MCCB)와 서지프로텍터(SPD)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단방식의 영상고조파 저감장치를 포함한 분전반.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100820865B1 (ko) 2007-07-06 2008-04-11 주식회사 태경전기산업 중성선 고조파전류 저감장치
KR101200999B1 (ko) 2012-07-10 2012-11-13 이태희 영상 고조파 필터 접속 제어 장치
KR101227537B1 (ko) 2012-06-29 2013-01-31 김나운 중성선 복구 기능이 구비된 분배전반
KR101291767B1 (ko) 2013-04-18 2013-08-01 세종전기공업 주식회사 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반

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