KR101419507B1 - 아크 플래시 감지센서 유니트 - Google Patents

아크 플래시 감지센서 유니트 Download PDF

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노병섭
황성환
이우진
정은주
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Abstract

본 발명은 수전반, 배전반, 분전반, 전동기 제어반 중 적어도 하나를 포함하는 전력제어반 내에 설치되어 아크 플래시를 감지하는 아크 플래시 감지 센서 유니트에 관한 것으로서, 전력 제어반 내에 설치되며 길이방향을 따라 측면에 아크 플래시를 수광할 수 있도록 가공 처리된 측면 가공형 광섬유를 포함하는 수광부와, 측면 가공형 광섬유를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출부를 구비한다. 이러한 아크 플래시 감지센서 유니트에 의하면, 광섬유의 길이방향을 따르는 측면에 센싱 포인트 마다 스크래치 패턴을 갖게 가공 처리한 구조로 되어 있어, 단일 광섬유로 다수의 센싱 위치에 대한 아크 플래시 발생여부를 검출할 수 있어 구조가 단순해지는 장점을 제공한다.

Description

아크 플래시 감지센서 유니트{arc flash sensing unit}
본 발명은 아크 플래시 감지센서 유니트에 관한 것으로서, 상세하게는 광섬유의 길이방향을 따르는 측면을 통해 아크 플래시를 수광할 수 있도록 된 아크 플래시 감지센서 유니트에 관한 것이다.
고압 배전반, 저압 배전반, 전동기 제어반, 분전반 내에는 전기가 도통되는 컨덕터들 사이에서 절연체 파괴에 의한 아크 플래시가 발생할 수 있다.
이러한 아크 플래시의 발생은 내부의 전력기기의 심각한 손상을 야기시킬 수 있어 아크 플래시의 발생 여부를 검출하기 위한 다양한 센싱 방식이 제안되어 있다.
이러한 아크 플래시 센싱 방식 중 광섬유를 이용한 방식이 국내 등록특허 제10-1197021호에 개시되어 있다.
그런데, 상기 아크 플래시 감지장치는 광각렌즈를 통해 집속된 광을 광섬유의 종단면을 통해 수신받아 전송하는 구조로 되어 있어, 아크 플래시의 발생을 감지하기 위한 센싱 포인트가 다수인 경우 각 센싱 포인트마다 아크 플래시 감지장치를 설치하여야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 광섬유의 길이방향을 따르는 측면을 센싱 포인트 마다 가공하여 아크 플래시를 다수의 센싱 위치에 대해 수광처리할 수 있는 아크 플래시 감지센서 유니트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트는 수전반, 배전반, 분전반, 전동기 제어반 중 적어도 하나를 포함하는 전력제어반 내에 설치되어 아크 플래시를 감지하는 아크 플래시 감지 센서 유니트에 있어서, 상기 전력 제어반 내에 설치되며 길이방향을 따라 측면에 아크 플래시를 수광할 수 있도록 가공 처리된 측면 가공형 광섬유를 포함하는 수광부와; 상기 측면 가공형 광섬유를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출부;를 구비한다.
상기 측면 가공형 광섬유는 측면을 연마 또는 식각에 의해 수광할 수 있도록 처리되어 있고, 플라스틱 광섬유가 적용된 것이 바람직하다.
또한, 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층은 검출대상 위치에 연마 또는 식각에 의해 요철형태의 스크래치 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 등간격으로 상호 이격되게 형성될 수 있다.
또 다르게는 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 상호 이격되게 다수가 형성되되 상기 광검출부로부터 멀어질 수록 스크패치 패턴의 수광영역이 점진적으로 넓거나 좁아지게 형성될 수 있다.
또 다르게는 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 상호 이격되게 다수가 형성되되 상기 광검출부로부터 멀어질 수록 표면으로부터 식각 깊이가 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 수광부는 상기 측면 가공형 광섬유들이 다수가 상호 번들 형태로 결속되되 길이방향을 따라 번들의 외주면에 연마 또는 식각에 의한 면처리에 의해 상기 스크래치 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트에 의하면, 광섬유의 길이방향을 따르는 측면에 센싱 포인트 마다 스크래치 패턴을 갖게 가공 처리한 구조로 되어 있어, 단일 광섬유로 다수의 센싱 위치에 대한 아크 플래시 발생여부를 검출할 수 있어 구조가 단순해지는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트가 설치된 배전반을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 아크 플래시 감지센서를 상세하게 나타내 보인 도면이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트의 수광부 구조를 나타내 보인 부분 발췌 절단 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트가 설치된 배전반을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 아크 플래시 감지센서를 상세하게 나타내 보인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 아크 플래시 감지센서 유니트(100)는 측면 가공형 광섬유(110)와 광검출부(150)를 구비한다.
측면 가공형 광섬유(110)는 수배전반(10)의 함체(11)의 내부 공간 내에 설치되어 있다.
여기서 수배전반(10)은 전력제어반의 일 예로서 적용된 것으로서 폐쇄된 내부공간을 갖는 함체(11) 내에 1차모선(15)으로부터 차단기와 같은 전력기기(18)로 연결도체를 통해 접속되어 있고, 부하단과 접속되는 2차모선(17)이 전력기기(18)와 연결도체를 통해 접속된 구조가 예시되어 있다.
수배전반(10)의 구조는 도시된 예로 한정하지 않으며, 전동기 제어반, 분전반 등 공지된 다양한 구조의 전력제어반이 적용될 수 있음은 물론이다.
수광부로 적용된 하나의 측면 가공형 광섬유(110)는 수배전반의 함체(11) 내에 설치되며 길이방향을 따라 측면에 아크 플래시를 수광할 수 있도록 연마 처리된 스크래치 패턴(113)이 형성되어 있다.
여기서 측면 가공형 광섬유(110)의 스크래치 패턴(113)은 연마에 의해 형성할 수 있음은 물론이다.
도시된 예에서는 함체(11) 내에 지지되게 설치되는 지지체(20)에 측면 가공형 광섬유(110)가 지지되게 설치되어 있다.
이러한 측면 가공형 광섬유(110)는 예시된 수배전반에 설치시 1차모선(15)으로부터 2차모선(17)으로 이어지는 전력계통을 추종하는 방향을 따라 적절하게 설치되면 된다.
측면 가공형 광섬유(110)는 플라스틱 광섬유 또는 유리 광섬유가 적용될 수 있고 바람직하게는 플라스틱 광섬유가 적용된다.
측면 가공형 광섬유(110)는 길이방향을 따라 코어층(111)과, 코어층(111)을 감싸는 클래드층(112)으로 되어 있고, 클래드층(112)은 검출대상 위치에 연마 또는 식각에 의해 길이방향을 따라 요철형태의 스크래치 패턴(113)이 상호 이격되게 다수 형성되어 있다.
여기서 스크래치 패턴(113)은 단위 수광영역을 형성하는 부분이며, 정상적인 클래드층(112)으로부터 코어층(111)을 향하는 방향으로 두께가 얇아지게 식각되되 표면이 골과 돌기가 반복되는 거칠기를 갖게 요철형태로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서 스크래치 패턴(113)은 검출대상 위치마다 등간격으로 상호 이격되게 형성될 수 있다.
또 다르게는 스크래치 패턴(113)은 검출대상 위치마다 다수가 상호 이격되게 형성되되 후술되는 광검출기(152)로부터 거리가 멀어질 수록 스크래치 패턴(113)의 수광영역이 점진적으로 넓거나 좁아지게 형성될 수 있다.
또 다르게는 스크래치 패턴(113)은 검출대상 위치마다 다수가 상호 이격되게 형성되되 광검출기(152)로부터 멀어질 수록 식각 깊이가 순차적으로 다르게 형성될 수 있다.
이와 같이 스크래치 패턴(113)의 식각 깊이를 순차적으로 다르게 적용하거나, 수광영역을 점진적으로 넓거나 좁아지게 하게 되면 각 스크래치 패턴(113)의 수광 능력을 차별화시킬 수 있다.
따라서, 광검출기(152)를 기준으로 스크래치 패턴(113)들과의 광 전송거리 차이를 보상하여 비슷한 레벨의 광신호가 광검출기(152)에 수신되도록 앞서 설명된 바와 같이 스크래치 패턴(113)의 수광능력을 다르게 적용할 수 있다.
또 다르게는 스크래치 패턴(113)의 수광능력 차이에 따라 광검출기(152)에서 수신된 광에 대해 어느 스크래치 패턴(113)에서 광이 수광됐는지를 확인할 수 있도록 구별이 가능하게 수광능력의 차이를 부여하는 경우 각 스크래치 패턴(113)에 대해 고유 어드레스를 부여하는 것과 같이 형성할 수 있음은 물론이다.
또한, 측면 가공형 광섬유(110)의 선단 즉, 광검출기(152)와 대향되는 부분 반대편에 있는 부분은 외부광의 유입을 차단하며 스크래치 패턴(113)을 통해 수광된 광중 광검출기(152)를 향하는 방향과 반대방향으로 진행되는 광을 반사시킬 수 있도록 내측면에 고반사율을 갖는 소재로 된 차폐반사막(116)이 형성되어 있다.
한편, 수광부는 하나의 광섬유를 적용하는 방식 이외에 길이방향을 따르는 측면에서의 수광영역을 넓힐 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 측면 가공형 광섬유(110)들이 상호 번들 형태로 결속되되 길이방향을 따라 번들의 외주면에 면처리에 의해 스크래치 패턴(113)이 형성된 구조로 형성될 수 있다.
이 경우 도시된 바와 같이 중앙에 하나의 광섬유와 주변에 6개의 광섬유를 상호 밀착상태로 번들을 형성하는 경우 중앙의 광섬유는 연마를 하지 않거나 광섬유 이외에 동일한 외경을 갖는 것으로 대체하여 번들을 형성할 수 있음은 물론이다.
광검출부(150)는 측면 가공형 광섬유(110)를 통해 수신된 광을 검출한다.
광검출부(150)는 광검출기(152), 측정부(154), 표시부(156)을 구비한다.
광검출기(152)는 측면 가공형 광섬유(110)를 통해 수신된 광에 대응되는 전기적 신호를 측정부(154)에 출력한다.
광검출기(152)는 포토 다이오드가 적용될 수 있다.
측정부(154)는 광검출기(152)에서 출력되는 신호로부터 플래시 아크의 발생여부를 판단하고, 플래시 아크가 발생된 것으로 판단되면 표시부(156)를 통해 플래시 아크 발생상황을 표시한다.
도시된 예와 다르게 측정부(154)는 플래시 아크가 발생된 것으로 판단되면 플래시 아크 발생정보를 스피커(미도시)과 같은 음향출력부를 통해 음향으로 알림정보를 출력하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
또한, 측정부(154)는 플래시 아크가 발생된 것으로 판단되면 기억부(미도시)에 등록된 관리자 단말기 예를 들면 스마트폰으로 아크 발생정보를 전송하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
측정부(154)는 아크 플래시의 발생에 따라 어느 검출대상 위치에 해당하는 스크래치 패턴(113)을 통해 입력된 신호인지를 구별할 수 있도록 각 스크래치 패턴(113)마다 앞서 설명된 바와 같이 수광능력이 다르게 설정된 경우, 스크래치 패턴(113)의 형성 위치별로 대응되는 비교 기준신호들이 스크래치 패턴(113) 위치에 대응되게 룩업테이블(미도시)에 기록되어 있고, 룩업테이블의 정보를 이용하여 아크 플래시 발생 위치정보를 판단하고, 판단된 아크 플래시 발생위치 정보도 표시부(156)를 통해 표시처리하도록 구축될 수 있다.
이상에서 설명된 아크 플래시 감지센서 유니트(100)는 하나의 단일 광섬유를 연마 또는 식각하여 다수의 센싱포인트에 대해 분포형으로 센싱할 수 있게 할 수 있어 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.
110: 측면 가공형 광섬유 113: 스크래치 패턴
150: 광검출부 152: 광검출기
154: 측정부

Claims (8)

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  4. 수전반, 배전반, 분전반, 전동기 제어반 중 적어도 하나를 포함하는 전력제어반 내에 설치되어 아크 플래시를 감지하는 아크 플래시 감지 센서 유니트에 있어서,
    상기 전력 제어반 내에 설치되며 길이방향을 따라 측면에 아크 플래시를 수광할 수 있도록 가공 처리된 측면 가공형 광섬유를 포함하는 수광부와;
    상기 측면 가공형 광섬유를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출부;를 구비하고,
    상기 측면 가공형 광섬유는 측면을 연마 또는 식각 처리하여 형성되어 있고,
    상기 측면 가공형 광섬유는 플라스틱 광섬유 또는 유리 광섬유가 적용되며,
    상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층은 검출대상 위치에 연마 또는 식각에 의해 요철형태의 스크래치 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 아크 플래시 감지센서 유니트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 등간격으로 상호 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 아크 플래시 감지센서 유니트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 상호 이격되게 다수가 형성되되 상기 광검출부로부터 멀어질 수록 스크패치 패턴의 수광영역이 점진적으로 넓거나 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 아크 플래시 감지센서 유니트.
  7. 제4항에 있어서, 상기 측면 가공형 광섬유의 클래드층에 형성된 상기 스크래치 패턴은 검출대상 위치마다 상호 이격되게 다수가 형성되되 상기 광검출부로부터 멀어질 수록 표면으로부터 식각 깊이가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 아크 플래시 감지센서 유니트.
  8. 제4항에 있어서, 상기 수광부는 상기 측면 가공형 광섬유들이 다수가 상호 번들 형태로 결속되되 길이방향을 따라 번들의 외주면에 연마 또는 식각에 의한 면처리에 의해 상기 스크래치 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 아크 플래시 감지센서 유니트.
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