KR101395551B1 - 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반(분전반, 저압반, 고압반, 전동기제어반) 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

단상 3선식(A,N,B) 또는 3상 4선식(R,S,T,N,) 배전계통에서 중성선(neutral line)결상 또는 오결선등으로 이상전압(abnormal voltage)이 발생할 경우 이상전압을 방지하고 정상전압을 유지시켜줄 수 있도록 한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법이 개시된다.
개시된 이상전압 시 재해 방재 분배전반은, 단상 3선식(A,N,B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N,)을 통해 전력을 공급해주는 전력공급 장치와 연계하고, 상기 분배전반에서 공급된 전력의 이상전압(과전압 또는 저전압)을 검출하여, 이상전압이 검출되면 중성선과 대지(접지)를 연결한 후 이상전압이 검출되면 이상전압을 정상전압 변환기에 연결하고, 정상전압으로 변환 후 이상전압이면 차단하고, 정상전압이면 부하에 연결하여, 부하 측의 이상전압의 발생을 방지하고 정상전압을 유지시켜주는 정상전압 복구장치를 포함하며, 이러한 정상전압 복구장치는, 전압의 이상 여부를 검출하는 전압 검출기와; 전압 검출기에 의해 출력된 전압 검출 값으로 이상전압 여부를 판단하고, 이상전압 시 정상전압 변환을 위한 제어신호를 발생하는 제어기와; 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력공급 장치에서 공급된 이상전압을 정상전압으로 변환하는 정상전압 변환기를 구비한다.

Description

이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반(분전반, 저압반, 고압반, 전동기제어반) 및 그 방법{Cabinet panel for prevention disaster of abnormal voltage protection and method thereof}

본 발명은 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단상 3선식(A,N,B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N,)배전계통과 연계하고 배전계통에서 중성선(neutral line)결상 또는 중성선과 대지의 오결선등으로 이상전압(abnormal voltage)이 발생할 경우 이상전압(과전압, 저전압)에 의해 단상 2선식 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하고 정상전압을 유지하기 위한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전력계통에 있어서, 22.9kv-y 배전방식은 3상 4선식(R, S, T, N) 또는 단상 2선식(R-N, S-N, T-N,) 배전선로를 통해 변전소로부터 공장이나 빌딩과 같은 큰 규모의 수용가에 직접 전력을 공급하거나, 2차 변압기를 통해 소규모 공장이나 일반 가정에 전력을 공급하는 방식이다.

이와 같은 배전선로는 도시 외곽이나 농어촌 등지에서는 가공선 형태로 시공되나, 대도시나 유원지와 같이 미관이 중시되는 지역에서는 지중으로 매설 시공한다.

3상 4선식 배전 계통은, Y결선, 델타 결선, 와이 델타결선 등의 방법으로 중성선(N)과 전력선(A상, B상, C상)을 결합하여 전력을 공급해주게 된다. 여기서 연결시 하나의 전력선과 다른 전력선을 연결하면 380V가 되고, 하나의 전력선(예를 들어, A상)과 중성선(N)을 연결하면 220V가 되어, 부하에 전력을 공급해주게 된다.

여기서 중성선(N)은, 다상 다선식 선로에서 각상의 한쪽의 선로를 공통(common)으로 한 선로를 의미한다. 원칙적으로 3상을 사용하려면 전선이 6가닥이 필요하다. 하지만, 3상 4선식 선로의 위상을 120°씩 틀어서 한쪽 선을 모두 공통으로 하면 4가닥으로 줄어들고, 공통으로 한곳의 전위는 벡터적 합에 의하여 제로(0)가 된다. 이러한 제로전위(영전위)가 바로 기준전위가 되고 이른바 N상 즉, 중성선이 된다.

이런 상태에서 중성선은 원칙적으로 대지 전위인 영 전위를 가져야 하나 실제로 현장에서 각상의 위상이 정확히120°가 나오지 않을 때는 약간의 전압을 가질 수도 있다. 이때 과전압 전위의 상승을 막기 위해 대지 전위 선인 접지선에 중성선을 공통연결하면 각상의 위상이 약간 차이가 나게 되어도 대지와 닿아있기 때문에 영 전위를 유지하게 된다.

3상 4선식을 채택하고 있는 우리나라의 배전 계통의 특징상 단상부하와 3상부하가 혼합되어 중성선에는 불평형 전류가 흐르게 되고, 최근에는 컴퓨터, LED 등 조명장치, 복사기 등 사무기기, 무정전전원공급장치(UPS) 등과같은 비선형 부하장치의 증가로 인하여 중성선에는 더 많은 영상 고조파가 흐르게 되었다.

여기서 고조파(Harmonics)란 기본 주파수의 2배, 3배, 4배와 같이 정수배에 해당하는 주파수를 말하며, 왜곡파 또는 왜형파라고 하며, 특히 여러 차수의 고주파 중에서 3, 6, 9 등과 같이 고주파 차수가 3의 배수에 해당하는 고주파 성분을 영상 고조파라고 한다.

영상 고조파는 각 3상의 위상이 동상의 값을 가지므로 단상전원 3개가 병렬로 연결된 것과 같이 중성선에 중첩되어 최대 3배의 영상 고조파가 흐르게 된다. 이와 같이 중성선에 과다한 영상 고조파가 흐르게 되면 중성선 도체의 과열 등으로 인해 붓싱 부분이 단선되거나 중성선이 단선되어 단상 부하에 이상전압이 발생된다.

여기서 이상전압이 발생되면 부하 측 누전차단기의 파손이 발생하고, 전압 측 선로에 연결된 냉장고 세탁기 등의 부하가 소손하는 사고가 발생하게 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 3상 4선식 전력계통에서 정상회로의 상별 전압 및 전류 흐름을 도시한 것이다(부하 불평형이 3:1인 경우).

정상회로에서의 전압은 A상과 N선 220V, B상과 N선은 220V가 공급되고, 전류의 흐름은 A상에서 N선으로, B상에서 N선으로 흐른다.

그러나 중성선(N)이 단선되면 220V는 없어지고, 380V만 존재하게 된다. 즉, 중성선은 전류가 흐르지 못하고 A상에서 부하를 직렬로 통하여 B상으로 흐르게 된다.

즉, 도 2에 도시된 회로도와 같이, 각 상과 중성선과의 임피던스는 A상의 부하와 B상의 부하에 반비례하는 임피던스가 직렬로 되어 380V가 연결된 것과 같게 되므로, 경부하쪽의 단상부하가 소손되는 사고가 발생하게 된다.

여기서 부하가 평형인 경우에도, 전압이 변하게 되며 중성선이 연결된 상태에서는 220V로 중성선과 양측 전압선(전력선) 간의 전압이 220V로 동일하지만, 중성선이 단선되면 전압의 불평형이 발생하게 되며, 경부하측 부하의 단선 등으로 점점 불평형은 심화되고, 끝내는 경부하측 기기가 거의 모두 손상 또는 폭발하거나 화재로 이어진다.

결론적으로, 3상 4선식 배전 계통에서 중성선이 단선되면, 경부하(輕負荷)인 단자의 전압은 상승하게 되고, 중부하(重負荷)인 쪽은 감소하게 되며, 경부하쪽과 중부하쪽 단상부하에는 이상이 발생하게 되므로 단상부하 측 전기기기가 소손 되거나 회로가 개방되게 되며, 전압 불평형은 점점 심화되고 결국에는 경부하측 기기가 거의 모두 손상 또는 폭발하거나 화재로 이어진다.

그러나 종래의 단상 2선식 전력 계통에서는 이러한 이상전압에 대해서, 정상전압으로 전환하거나 중성선의 이상시 또는 오결선시 단상 부하쪽 전기기기의 소손을 방지하기 위한 보호 기술이 적용되지 않아, 중성선의 단선 또는 오결선시 단상 부하쪽 전기기기가 소손되는 문제점이 발생하였다.

이러한 중성선 단선으로 인해 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 종래에 제안된 기술이 대한민국특허청 등록특허 등록번호 10 - 1052471호(2011.7.22.등록)(발명의 명칭: 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.

개시된 종래 기술은, 중성선 단선이 검출되면 3상 전원을 내부의 중성선 보호기에 연결하여 공통선로를 형성하여 상기 이상이 발생한 중성선을 대체하여 이상전압의 발생을 방지하였다.

1. 등록특허 10-1052471호(2011.7.22. 등록)

그러나 상기와 같은 종래 기술은 단상 3선식 또는 3상 4선식 전력계통에서 중성선의 단선 시 경부하쪽 전기기기가 소손되는 문제점을 어느 정도는 해결할 수 있으나, 반면, 중성선을 제외한 각상의 전원을 투입하여야 중성선이 대체되어, 단상 2선식의 이상전압을 정상전압으로 전환하지 못하는 단점이 있다. 본 발명은 상기와 같은 종래 단상 2선식 전력 계통에서 발생하는 제반 문제점들을 해결하기 위해서 제안한 것으로서,

본 발명이 해결하려는 과제는, 3상 4선식 배전 계통에서 중성선(neutral line)결상 또는 중성선과 대지(접지)의 오결선 으로 인한 이상전압에 의해 단상부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 신속 정확하게 이상전압의 발생을 검출하여 이상전압을 정상전압으로 변환할 수 있도록 한 전력계통에서 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 이상전압 발생이 검출되면 경고를 하여, 후속 조치가 이루어질 수 있도록 한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 이상전압 발생에 의해 정상전압 변환기를 동작시킨 상태에서도 이상전압이 검출되면 자동으로 차단기를 동작시켜 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "이상전압 발생 시 재해방재 분배전반"은,

단상 3선식(A, N, B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력공급 장치와 연계하고, 상기 전력공급 장치에서 공급된 전력의 이상전압을 검출하여, 상기 이상전압이 검출되면, 상기 이상전압을 갖는 복수의 전선들 중에서 중성선(N.T)을 대지(E.T)와 연결하여 중성선을 복구하고 상기 중성선 복구 후에도 상기 이상전압이 검출되면, 상기 이상전압의 부하 측 공급을 차단하며 상기 이상전압을 정상전압 변환기에 연결하고, 정상전압 변환기를 통해서 정상전압으로 변환하여 부하 측에 공급하는 정상전압 복구장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정상전압 복구장치는,

상기 이상전압의 발생 여부를 검출하는 전압 검출기와;

상기 전압 검출기에 의해 출력된 이상전압 검출 값으로 이상전압 여부를 판단하고, 이상전압 시 정상전압 변환을 위한 제어신호를 발생하며 정상전압 변환 후에도 이상전압이 검출되면 차단기를 동작시키는 제어신호를 발생하는 제어기와;

상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력공급 장치에 발생된 이상전압을 바이패스 하여 이상전압을 정상전압으로 변환 유지하는 정상전압 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압 검출기는,

상기 단상 2선식(R-N, S-N, T-N,)선로의 전압을 측정하여, 220볼트 ±6％이상의 전압이 검출될 경우 이상전압 발생으로 판단하여 검출 값을 출력하여 상기 제어기에 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 정상전압 변환기는,

중성선과 대지(접지)를 연결하기 위한 스위치와;

이상전압의 부하공급을 차단하기 위한 스위치와;

이상전압을 정상전압 변환기의 인덕턴스에 연결을 위한 스위치와;

이상전압을 정상전압으로 변환한 후 부하 측에 공급하기 위한 스위치와;

상기 이상전압과 정상전압 변환기를 연결하여 단상 전압의 정상전압을 유지하기 위한 인덕턴스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정상전압 복구장치는,

상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 이상전압 발생을 경보하는 경보 발생기와;

상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "분배전반의 이상전압 발생 시 재해 방재방법"은,

정상전압 복구장치에 구비된 제어기에서 이상전압 발생시 이상전압을 정상전압으로 전환하는 방법에 있어서,

분배전반을 통해 전력이 공급되면 단상전압을 검출하여 이상전압의 발생 여부를 검출하는 단계와;

상기 검출결과 이상전압의 발생으로 판단되면, 중성선과 대지를 연결하여 주는 단계와;

상기 중성선과 대지를 연결 후에도 이상전압이 검출되면, 정상전압 변환기 내부에 구비된 인덕턴스를 동작하여 발생된 이상전압을 정상전압으로 전환하는 단계와;

상기 이상전압을 정상전압으로 변환한 후에도 이상전압이 검출되면 전원을 차단하기 위한 차단신호를 발생하는 단계와;

상기 정상전압 전환 후 이상전압 발생에 대한 경보를 발생하는 단계와;

상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 3상 4선식 배전 계통에서 이상전압이 발생할 경우, 중성선과 대지를 연결하여 정상전압으로 복구 후에도 이상전압 검출 시는 이상전압의 부하 측 공급을 신속하게 차단한 후 이상전압을 정상전압으로 전환해줌으로써, 이상전압에 의해 부하의 기기가 소손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 신속 정확하게 이상전압의 발생을 검출하여 이를 경고해줄 수 있으므로, 관리자가 신속하게 후속 조치를 취할 수 있도록 도모해줌으로써, 이상전압 발생으로 인해 발생할 수 있는 부하 기기의 소손을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 3상 4선 식 전력 계통의 상별 전압 및 전류 흐름도.
도 2는 종래 3상 4선 식 전력 계통에서 중성선 단선에 의해 단상 2선식부하의 이상전압 발생을 설명하기 위한 설명도.
도 3은 도 4의 정상전압 변환기의 일 실시 예 회로도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반의 회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분배전반에서 이상전압 발생 시 재해 방재방법을 보인 흐름도.

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 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력계통에서 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반의 회로도로서, 전력공급 장치(100)와 연계된 정상전압 복구장치(200)를 포함한다.

이러한 정상전압 복구장치(200)는 하나의 모듈로 구현하여 제품화하면, 기존에 설치된 전력 기기에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.

전력공급 장치(100)는 한국전력에서 공급해주는 전력을 단상 3선식(A, N, B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N)으로 공급해주는 일반적인 전력공급 장치를 의미한다.

정상전압 복구장치(200)는 단상 3선식(A, N, B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력공급 장치(100)과 연계하고, 상기 전력공급 장치(100)에 구비된 단상전압의 이상 상태를 검출하여, 상기 단상전압의 이상 시 중성선과 대지(접지)를 연결하여 중성선을 복구하고 중성선을 복구한 이후에도 이상전압이 검출되면 이상전압을 차단하고 차단한 이상전압을 정상전압 변환기가 구비한 인덕턴스를 통해 정상전압으로 전환하고 부하 측에 공급하거나 차단하여 이상전압의 발생을 방지하는 기능을 수행한다.

이러한 정상전압 복구장치(200)는, 상기 이상전압의 발생 여부를 검출하는 전압 검출기(210)와; 상기 전압 검출기(210)에 의해 출력된 전압 검출 값으로 이상전압 여부를 판단하고, 이상전압 발생 시 정상전압 전환을 위한 제어신호를 발생하는 제어기(220)와; 상기 제어기(220)에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력공급 장치(100)에 발생된 이상전압을 정상전압으로 전환하여 전력의 전기품질을 유지하는 정상전압 변환기(230)를 포함한다.

여기서 제어기(220)는 제어 가능한 프로그램을 저장하고, 상기 저장한 프로그램에 따라 정상전압 복구장치의 전체동작을 제어할 수 있는 마이컴, 마이크로프로세서, 중앙처리장치, 마이크로컨트롤러 등으로 구현하는 것이 바람직하다.

상기에서 정상전압 변환기(230)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이상전압의 부하공급을 차단하기 위한 스위치(M1)와; 이상전압을 정상전압으로 전환하기 위한 스위치(M2)와; 변환된 정상전압을 공급하기 위한 스위치(M3)와; 중성선과 대지를 연결하여 중성선을 복구하기 위한 스위치(M4)와; 상기 정상전압 변환기(230)를 연결하여 이상전압을 정상전압으로 전환하기 위한 인덕턴스(L1)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정상전압 복구장치(200)는, 상기 제어기(220)에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 이상전압 발생을 경보하는 경보 발생기(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정상전압 복구장치(200)는, 상기 경보 발생기(240)에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기(220)에 전달하는 경보해제 신호 입력부(250)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경보해제 신호 입력부(250)는 주지한 바와 같이 경보해제 스위치를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반은, 한국전력 으로부터 공급되는 전력을 1차 변압기를 통해 공급받은 후 분배전반(100)이 Y결선 방식을 통해 삼상부하 또는 단상부하 등에 공급해주게 된다.

이때 중성선이 단선되면 각상별로 공급되는 전압이 부하의 용량에 따라 다르게 되고, 이로 인해 경부하쪽 에서는 이상전압에 의해 부하 기기가 소손되는 사고가 발생한다.

이러한 사고를 미리 방지하기 위해서 본 발명에서는 정상전압 복구장치(200)가 상시 전기품질의 상태를 감지하고, 이상전압의 발생이 감지되면 즉시 경보를 수행함과 동시에 정상전압으로 전환을 하여, 동시에 부하 쪽에 이상전압이 흐르지 못하도록 작용을 한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전력공급 장치(100)에 의해 전력이 공급되면, 전압 검출기(210)는 동작을 하여 이상전압의 발생 여부를 검출하고, 그 검출한 발생 검출 값을 제어기(220)에 전달한다. 예컨대, 전압 검출기(210)는 과전압 및/또는 저전압을 측정하여, 과전압이 검출되는지 아니면 저전압이 검출되는지를 확인하여 이상전압의 발생을 판단한다.

이 판단 결과 이상전압의 발생으로 판단되면, 이상전압 발생 검출 값에 이상전압 발생 이상 정보를 포함시켜 제어기(220)에 제공한다. 여기서 이상전압 발생 이상 정보는 하이신호(5V)라고 할 수 있으며, 이상전압의 발생이 검출되지 않을 경우 이상전압 발생 검출 값은 로우신호(0V)라고 할 수 있다.

제어기(220)는 상기 전압 검출기(210)로부터 제공되는 발생 검출 값을 내장된 제어 프로그램으로 분석하여, 이상전압 발생이 아니라고 판단이 되면 정상전압 변환기(230)를 동작하지 않게 되며, 이와는 달리 이상전압 발생이라고 판단이 되면 정상전압 변환기(230)를 동작시키게 된다.

정상전압 변환기(230)는 내부적으로 인덕턴스를 구비하고, 상기 제어기(220)에 의해 동작 제어신호가 전달되면, 스위치(M4)가 동작을 하여 중성선(N.T)과 대지(E.T)를 연결하고, 중성선(N, T)과 대지(E, T)를 연결한 후에도 이상전압이 검출되면, 스위치(M1)가 동작을 하여 이상전압을 차단하게 되고, 이후 스위치(M2)가 동작을 하여 이상전압을 정상전압으로 전환하는 인덕턴스(L1)에 연결하게 되고, 이렇게 변환된 정상전압은 스위치(M3)을 통하여 부하측으로 공급된다. 여기서 스위치는 마그넷 스위치 등을 이용하면 쉽게 접속할 수 있다.

정상전압 변환기(230)가 동작을 하여 발생된 이상전압을 정상전압으로 전환하면, 이상전압 발생으로 인해 발생할 수 있는 공급전압의 이상을 이전과 같이 정상 상태로 유지할 수 있으며, 이로 인해 전력공급 장치(100)의 이상전압이 발생되어도 종래와 같이 단상부하 쪽에 이상전압이 흘러 전기기기를 소손하게 되는 문제를 방지하게 된다.

한편, 제어기(220)는 주지한 바와 같이 이상전압의 발생으로 판단이 되면 즉시 경보 발생기(240)를 구동시키게 된다. 경보 발생기(240)는 구동을 하여 이상전압 발생을 경보하게 되는데, 본 발명에서는 시각적인 경보 및/또는 청각적인 경보 방법을 이용하여 경보를 하게 된다.

시각 또는 청각 경보가 발생한 상태에서 관리자가 이를 인식하면, 신속하게 후속 조치를 취하게 되고, 이로써 이상전압의 발생으로 인해 발생할 수 있는 각종 사고를 방지하게 되는 것이다.

또한, 관리자는 필요에 따라 발생한 경보를 해제할 수 있다. 예컨대, 경보해제 신호 입력부(250)에 구비된 경보해제 스위치를 조작하면, 경보해제신호 입력부(250)에서 경보해제 신호를 발생하여 제어기(220)에 전달한다.

제어기(220)는 경보 해제신호가 전달되면, 경보 발생기(240)의 동작을 정지시켜, 경보를 해제하게 된다.

또한, 본 발명은 이상전압 발생에 대한 경보를 수행한 후, 미리 설정된 일정 시간 이내에 경보 해제가 요청되지 않으면 자동으로 부하에 공급되는 전력을 차단하여, 이상전압 발생으로 인해 발생할 수 있는 사고를 미리 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 주지한 바와 같이, 이상전압 발생에 의해 정상전압 변환기(230)를 동작시킨 상태에서 전압 검출기(210)를 통해 이상전압의 발생을 지속적으로 검출하게 되는 데, 이때 이상전압 발생으로 인해 정상전압 변환기(230)를 동작시켰는데도 불구하고 이상전압이 검출되면, 제어기(220)에서 제어신호를 이용하여 자동으로 차단기를 동작시켜 전력을 차단하여 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하게 된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "분배전반의 이상전압 발생 시 재해 방재방법"을 보인 흐름도로서,

3상 4선식을 통해 전력이 공급되면 전압의 검출을 통해 이상전압의 발생 여부를 검출하는 단계(S101 ∼ S103)와;

상기 검출결과 이상전압의 발생으로 판단되면, 중성선과 대지를 연결하는 단계(S105 ∼ S107)와;

중성선과 대지를 연결한 후에도 이상전압이 검출되면 정상전압 변환기에 구비된 인덕턴스를 동작하여 발생된 이상전압을 정상전압으로 전환하는 단계(S109 ∼ S113)와;

상기 인덕턴스를 연결한 후에도 이상전압이 검출되면 전원 차단을 위한 차단기 제어신호를 발생하는 단계(S115)와;

상기 정상전압 전환 후 이상전압 발생 또는 차단기 동작에 대한 경보를 발생하는 단계(S117)와;

상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계(S119∼S121)를 포함한다

이를 자세하게 설명하면 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 단계 S101에서 전력공급 장치(100)에 의해 전력이 공급되면, 단계 S103에서 전압 검출기(210)가 이상전압의 발생 여부를 검출한다. 여기서 이상전압의 발생 여부를 검출하는 방법은 전술한 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반의 동작과 동일한 방법으로 이상전압의 발생을 검출하기 때문에 중복기재를 회피하기 위해서 자세한설명은 생략한다.

상기 이상전압의 발생 여부를 확인한 결과 이상전압이 발생된 것으로 판단이 되면 정상전압 변환기(230)에 구비된 스위치(M4)를 구동시켜 중성선(N.T)과 대지(E.T)를 연결하고(S105∼S107) 중성선(N.T)과 대지(E.T)를 연결한 후에도 이상전압이 검출되면 정상전압 변환기(230)에 구비된 인덕턴스(L1)를 구동시켜 발생된 이상전압을 정상전압으로 전환하게 된다(S109∼S111). 예컨대, 별도로 정상전압 변환기(230)를 구비하고, 전력공급 장치(100)의 이상전압이 발생되면 상기 별도로 구비한 정상전압 변환기(230)로 전력공급 장치(100)의 이상전압을 정상전압으로 전환하여, 이상전압 발생으로부터 발생할 수 있는 전력에 연결된 부하 기기의 소손을 방지하게 되는 것이다.

한편으로, 상기 이상전압을 인덕턴스(L1)에 연결하여 정상전압으로 변환한 이후에도 이상전압이 검출 시에는 차단기를 차단하여 부하 측에 이상전압이 공급되는 것을 차단하며,(S113∼S115)

아울러 이상전압이 발생된 것으로 판단이 될 경우에는 경보 발생기(240)를 구동시켜 시청각으로 이상전압 발생에 대한 경보를 발생하게 되며(S117), 이후 관리자에 의해 발생한 경보의 해제가 요청되면 상기 경보 발생기(240)의 구동을 정지시켜, 발생한 경보를 해제하게 되는 것이다(S119∼S121).

즉, 본 발명에 따르면 전력공급 장치(100)에 이상전압이 발생되면 자동으로 정상전압 변환기(230)로 자동 절체를 수행하여, 이상전압 발생으로 인해 발생하는 전기재해를 미연에 방지하고, 이상전압을 복구하거나 차단하여 이상전압으로 전기기기가 소손되는 것을 방지하게 된다.

그리고 이상전압이 발생하면 바로 경보를 발생하여 관리자가 이를 인지하도록 하며, 이후 관리자가 후속 조치를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써, 이상전압 발생으로 인해 추후 발생할 수 있는 시스템 고장, 전기화재 등의 전기재해를 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론 이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100… 전력공급 장치
200… 정상전압 복구장치
210… 전압 검출기
220… 제어기
230… 정상전압 변환기
240… 경보 발생기
250… 경보 해제신호 입력부
300… 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반
E.T… 대지(접지단자)
N.T… 중성선(중성단자)

Claims (5)

1. 전력계통에서 중성선 이상 또는 오결선 으로 인하여 이상전압 발생 시 부하의 전기기기가 손상되거나 과열로 화재가 발생하는 것을 방지하기 위한 분배전반에 있어서,
   단상 3선식(A, N, B) 또는 3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력공급 장치와 연계하고, 상기 전력공급 장치에서 공급된 전력의 이상전압을 검출하여, 상기 이상전압이 검출되면, 상기 이상전압을 갖는 복수의 전선들 중에서 중성선(N.T)을 대지(E.T)와 연결하여 상기 중성선을 복구하고 상기 중성선을 복구한 후에도 상기 이상전압이 검출되면, 상기 이상전압의 부하 측 전기공급을 차단하며 상기 이상전압을 정상전압 변환기가 구비한 인덕턴스에 연결하고, 정상전압 변환기를 통해서 정상전압으로 변환하여 부하 측에 공급하는 정상전압 복구장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반.
2. 청구항 1항에 있어서, 상기 정상전압 복구장치는,
   상기 전력의 이상전압을 검출하는 전압 검출기와;
   상기 전압 검출기에 의해 출력된 이상전압 검출 값으로 이상전압 여부를 판단하고, 이상전압 시 정상전압 변환을 위한 제어신호를 발생하며 정상전압 변환 후에도 이상전압이 검출되면 차단기를 동작시키는 제어신호를 발생하는 제어기와;
   상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 이상전압을 정상전압으로 유지하는 정상전압 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반.
3. 청구항 1항에 있어서, 상기 정상전압 변환기는,
   이상전압 차단을 위한 스위치(M1)와;
   이상전압 연결을 위한 스위치(M2)와;
   정상전압 연결을 위한 스위치(M3)와;
   중성선과 대지(접지)연결을 위한 스위치(M4)와;
   이상전압을 연결하여 정상전압으로 변환하기 위한 인덕턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반.
4. 청구항 2항에 있어서, 상기 정상전압 복구장치는,
   상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 신호에 따라 이상전압 발생을 경보하는 경보발생기와;
   상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반.
5. 이상전압 발생 시 재해 방재 분배전반에 구비된 제어기가 수행하는 이상전압 발생 시 재해 방재방법에 있어서,
   1) 3상 4선식 또는 단상 3선식을 통해 전력이 공급되면 전압의 검출을 통해 이상전압 발생 여부를 검출하는 단계와;
   2) 상기 검출결과 이상전압의 발생으로 판단되면, 중성선과 대지(접지)를 연결하는 단계와;
   3) 상기 중성선과 대지(접지)를 연결한 후 이상전압이 검출되면 정상전압 변환기를 동작시켜 이상전압을 정상전압으로 변환하는 단계와;
   4) 상기 이상전압이 정상전압으로 변환되었는지를 확인하여, 정상적으로 변환되었을 경우 이상전압에 대한 경보를 발생하는 단계와;
   5) 상기 이상전압이 정상적으로 변환되지 않았을 경우 차단기 동작신호를 발생한 후 이상전압 에 대한 경보를 발생하는 단계와;
   6) 상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배전반의 이상전압 발생 시 재해 방재방법.

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