KR101431659B1

KR101431659B1 - 다중 보호 장치를 구비한 분전반

Info

Publication number: KR101431659B1
Application number: KR1020140026221A
Authority: KR
Inventors: 홍성희
Original assignee: 에이치제이산전(주)
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-08-20

Abstract

본 발명은 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치가 서지 보호 장치와 과전류 차단 장치를 포함하여 하나의 케이스 내에 일체로 구성되어 설치 공간을 최소화하고 서지 보호 효과를 극대화할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.
본원의 제1 발명에 따른 다중 보호 장치를 구비한 분전반은, 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치를 포함하는 분전반에 있어서, 상기 서지 보호 차단 장치는, 선로에 인가된 상용전원을 차단하는 차단기; 상기 차단기와 접지 사이에 병렬연결된 복수의 서지 보호 소자를 구비하는 서지 보호 장치; 상기 서지 보호 소자에 흐르는 누설전류 증가에 따른 상기 서지 보호 소자의 온도 상승을 감지하는 온도 검출 스위치; 및 상기 온도 검출 스위치의 검출 결과에 따라 상기 차단기를 동작시키는 트립 코일을 포함한다.

Description

다중 보호 장치를 구비한 분전반{DISTRIBUTION SWITCHBOARD WITH MULTI PROTECTION DEVICE}

본 발명은 분전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서지 보호 장치 및/또는 비상전원 절환 장치를 구비한 분전반에 관한 것이다.

최근 산업의 발달과 정보통신의 대중화로 고밀도 집적회로가 내장된 전자 통신기기가 널리 사용되고 있다. 이러한 고밀도 집적회로의 기기들은 서지 전압 및 전류에 대해 일시적 고장이나 영구적 손상을 받기 쉽기 때문에 분전반 내 분기용차단기 2차측에 연결된 부하에 서지 전압 및 전류가 유입되는 것을 차단하는 서지보호장치가 필요하게 되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 서지 보호 장치를 구비하고 있는 분전반을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 분전반(分電盤)은 주차단기(110)와 분기용 차단기(120) 사이에 위치하는 서지보호장치(130)를 구비하고 있다. 주차단기(110)는 분기용 차단기(120)가 해당부하에서 발생한 과전류를 차단하지 못하면 그 역할을 대신하여 차단한다. 서지보호장치(130)와 분기용 차단기(120)는 연결되어 있는 해당 부하에서 과전류가 발생하면 이를 차단하는 역할을 한다.

도 1에 도시된 종래의 분전반은, 서지 보호 장치(130)와 과전류 차단 기능을 가지는 주차단 장치(110)가 서로 분리되어 있기 때문에 분전반 등에 설치하고자 할 때는 추가로 접속 배선을 설치하여야 하므로, 배선의 길이가 길어져 서지보호장치(130)의 보호 효율이 낮고, 설치 공간이 증가하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 서지 보호 장치의 구체회로도이다.

도 2를 참조하면, 서지 보호 장치(130)는 3개의 금속 산화물 바리스터(MOV, 이하 바리스터라 함)로 구성되어 있다. 바리스터(210, 220, 230)는 전원라인(L)과 중성라인(N), 전원라인(L)과 접지라인(G), 그리고 중성라인(N)과 접지라인(G) 사이에 유입되는 서지 전압은 낮추어주고 서지 전류는 분류한다.

한편, 바리스터는 그 특성상 항상 1밀리암페어 미만의 누설전류가 흐르는데, 누설전류가 증가하게 되면 바리스터가 과열되어 소손되거나, 화재 발생의 원인을 제공하기도 한다. 이에 대하여 종래에는 부하에 흐르는 과전류를 보호하는 과전류 보호 장치를 이용하기도 하지만, 부하에 흐르는 과전류에 비해 바리스터에 흐르는 누설전류의 크기는 지극히 작아 바리스터의 과열을 초기에 검출하는 데에 한계가 있다.

또한, 비상발전기 등과 같은 비상전원을 구비한 시설에 설치되는 분전반에는 비상전원 절환장치가 추가로 구비될 수 있고, 비상전원 절환장치 내에는 상용전원에서 비상전원으로 절환을 위하여 계전기를 사용한다.

도 3은 일반적인 계전기의 구조를 도시한 것으로, 도 3(a)은 계전기(10) 내 계전기스위치(14)가 오프된 상태를 나타내고, 도 3(b)은 계전기(10) 내 계전기스위치(14)가 온된 상태를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 계전기(10)는 계전기코일(12)과 계전기스위치(14)로 구성된다. 계전기코일(12)에 전류가 흐르면 자력에 의해 계전기스위치(14)를 끌어당겨 도 3(b)과 같이 계전기스위치(14)가 온 상태로 접속되고, 계전기코일(12)에 전류가 흐르지 않으면 도 3(a)과 같이 계전기스위치(14)에 구비된 탄성에 의해 오프 상태로 분리된다.

도 4는 종래 계전기의 사용 예시도로서, 계전기스위치(14)측에는 동작 제어대상인 부하(22)와 부하(22)의 구동에 필요한 전원(24)이 연결되어 있다.

계전기(10)의 동작 상태를 살펴보면, 부하(22)에 전원(24)을 공급하기 위하여 계전기스위치(14)가 계전기코일(12)의 자력에 의해 온상태로 접속될 때, 탄성 및 자력에 의해 채터링(CHATTERING)이 발생한다. 계전기스위치(14)가 온 또는 오프 되었을 때는 일반적인 스위치와 같이 안정적이지만, 온상태로 접속되거나 오프상태로 떨어지는 순간 채터링에 의해 내부적으로 전기 스파크가 발생하고 이로 인해 계전기스위치(14)의 접점은 용착되고, 계전기(10)의 고장 원인이 된다.

이러한 용착으로 인해 계전기스위치가 온 되었을 때 저항이 커지며, 용착이 계속되거나, 오프 되었을 때 스위치가 정확하게 오프 되지 않게 되어 계전기로서의 기능을 상실하게 된다. 특히 계전기(10)를 온 시키는 시점에 계전기스위치(14)에 인가되는 전압이 높은 경우, 높은 전압에 의해 큰 스파크가 발생하여 계전기의 심각한 고장의 원인이 된다.

따라서 종래에는 AC전원에서 돌입전류가 큰 부하를 계전기로 제어하는 경우, 큰 돌입전류로 인해 계전기의 접점이 용착되기 때문에 부하의 정격보다 훨씬 큰 정격의 계전기를 사용한다.

등록특허 10-0610156호 서지 보호기 내장형 세대 분전반 등록특허 10-0706205호 전원공급장치의 계전기 구동방법 및 그 제어방법

본 발명은 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치가 서지 보호 장치와 과전류 차단 장치를 포함하여 하나의 케이스 내에 일체로 구성되어 설치 공간을 최소화하고 서지 보호 효과를 극대화할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.

또한, 본 발명은 서지 보호 차단 장치 내 서지 보호 소자에 흐르는 누설 전류의 증가로 인한 화재 발생을 방지할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.

또한, 본 발명은 비상전원 절환장치 내 계전기 접점의 용착 현상을 최소화할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.

또한, 본 발명은 비상전원 절환장치 내 계전기 접점의 단속시 제로 크로싱 기법을 이용하여 계전기 접점에 인가되는 전압을 최소화할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.

또한, 본 발명은 비상전원 인가시 비상전원 절환장치 내 계전기 접점에 발생하는 아크를 흡수할 수 있는 다중 보호 장치를 갖춘 분전반을 제공한다.

본원의 제1 발명에 따른 다중 보호 장치를 구비한 분전반은, 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치를 포함하는 분전반에 있어서, 상기 서지 보호 차단 장치는, 선로에 인가된 상용전원을 차단하는 차단기; 상기 차단기와 접지 사이에 병렬연결된 복수의 서지 보호 소자를 구비하는 서지 보호 장치; 상기 서지 보호 소자에 흐르는 누설전류 증가에 따른 상기 서지 보호 소자의 온도 상승을 감지하는 온도 검출 스위치; 및 상기 온도 검출 스위치의 검출 결과에 따라 상기 차단기를 동작시키는 트립 코일을 포함한다.

바람직하게는, 상기 차단기와 상기 서지 보호 장치가 하나의 케이스 내에 수납될 수 있다.

바람직하게는, 상기 온도 검출 스위치는 상기 서지 보호 소자에 인접하여 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 온도 검출 스위치와 상기 트립 코일은 전원선(L)과 중성선(N) 사이에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 순시 단락 전류를 감지하여 상기 차단기를 차단시키는 순시단락 차단 코일을 더 포함한다.

또한, 본원의 제2 발명에 따른 다중 보호 장치를 구비한 분전반은, 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 비상전원 절환장치가 연결되는 분전반에 있어서, 상기 비상전원 절환장치는, 코일에 전류가 흐르면 a 접점에서 b 접점으로 연결을 전환하는 계전기 코일 및 접점; 비상전원 전압의 영전위를 검출하면 제어신호를 발생하는 제어신호발생부; 상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 턴온되어 상기 계전기 코일에 전류를 흘리는 양방향 스위칭부; 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제1 서지아크흡수부; 및 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제2 서지아크흡수부를 포함한다.

또한, 본원의 제3 발명에 따른 다중 보호 장치를 구비한 분전반은, 과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치를 포함하는 분전반에 있어서, 상기 서지 보호 차단 장치는, 선로에 인가된 상용전원을 차단하는 차단기; 상기 차단기와 접지 사이에 병렬연결된 복수의 서지 보호 소자를 구비하는 서지 보호 장치; 상기 서지 보호 소자에 흐르는 누설전류 증가에 따른 상기 서지 보호 소자의 온도 상승을 감지하는 온도 검출 스위치; 및 상기 온도 검출 스위치의 검출 결과에 따라 상기 차단기를 동작시키는 트립 코일을 포함하고, 상기 서지 보호 차단 장치와 비상 전원 사이에 배치되고, 내부에 구비된 계전기 접점의 단속시 제로 크로싱을 이용하여 상기 계전기의 접점을 보호하는 비상전원 절환장치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 비상전원 절환장치는, 코일에 전류가 흐르면 a 접점에서 b 접점으로 연결을 전환하는 계전기 코일 및 접점; 비상전원 전압의 영전위를 검출하면 제어신호를 발생하는 제어신호발생부; 상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 턴온되어 상기 계전기 코일에 전류를 흘리는 양방향 스위칭부; 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제1 서지아크흡수부; 및 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제2 서지아크흡수부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 서지아크흡수부는, 상기 비상전원 전원라인 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되는 제1 고속다이오드, 제1 캐패시터, 및 제1 저항을 포함하고, 상기 제1 고속다이오드 및 제1 캐패시터는 직렬연결되고, 상기 제1 저항은 상기 제1 고속다이오드에 병렬연결되며, 상기 제1 고속다이오드는 아크 전류 패스용이고, 상기 제1 캐패시터 및 제1 저항은 서지 전류 흡수용인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2 서지아크흡수부는, 상기 비상전원 접지라인 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되는 제2 고속다이오드, 제2 캐패시터, 및 제2 저항을 포함하고, 상기 제2 고속다이오드 및 제2 캐패시터는 직렬연결되고, 상기 제2 저항은 상기 제2 고속다이오드에 병렬연결되며, 상기 제2 고속다이오드는 아크 전류 패스용이고, 상기 제2 캐패시터 및 제2 저항은 서지 전류 흡수용인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어신호발생부는, 상기 비상전원을 이용하여 생성되는 전원전압의 인가에 따라 발광하는 포토다이오드; 상기 비상전원의 영전위를 검출하여 영전위검출신호를 출력하는 영전위검출부; 및 상기 포토다이오드의 발광에 대응하여 여기하고, 상기 영전위검출신호에 턴온되어 제어신호를 생성하는 포토트라이액을 포함한다.

바람직하게는, 상기 양방향 스위칭부는, 양방향 스위칭 소자 또는 역병렬 결합된 단방향 스위칭 소자인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서지 보호 장치와 과전류 차단 장치를 하나의 케이스 내에 일체로 구성함으로써 설치 공간을 최소화하고 서지 보호 효과를 극대화할 수 있고, 서지 보호 차단 장치 내 서지 보호 소자에 흐르는 누설 전류의 증가로 인한 화재 발생을 방지할 수 있고, 서지 보호 차단 장치와 비상 사이에 배치되는 비상전원 절환장치 내 계전기 접점의 용착 현상을 최소화할 수 있고, 비상전원 절환장치 내 계전기 접점의 단속시 제로 크로싱 기법을 이용하여 계전기 접점에 인가되는 전압을 최소화할 수 있고, 비상전원 인가시 비상전원 절환장치 내 계전기 접점에 발생하는 아크를 흡수할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 분전반 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 서지 보호 장치의 구체 회로도,
도 3은 일반적인 계전기 구조도,
도 4는 종래기술에 따른 계전기 사용예시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분전반 개념도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서지 보호 차단 장치의 구체 회로도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비상전원 절환장치의 회로도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 계전기의 동작 파형도, 및
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 부분 확대 파형도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분전반 개념도로서, 메인 차단기(510), 서지 보호 차단 장치(520), 배선용 차단기(530), 배선용 차단기(540), 배선용 차단기(550), 비상전원 절환장치(560), 및 비상부하(570)를 포함한다.

메인 차단기(510)는 상용전원으로부터 과전압이 인가되는 경우 이를 차단하기 위한 과전압 보호 장치(미도시)를 포함할 수 있다.

서지 보호 차단 장치(520)는 도 6에서 구체적으로 설명하기로 한다.

배선용 차단기(530, 540, 550)는 전등용, 전열용, 에어컨용 등의 부하와 연결될 수 있다.

비상전원 절환 장치(560)는 도 7 내지 도 9에서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서지 보호 차단 장치의 구체 회로도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 서지 보호 차단 장치(600)는 차단기(610), 서지 보호 장치(620), 온도 검출 스위치(631, 632), 과열방지 트립코일(640)을 포함한다.

서지 보호 장치(620)는 서지 보호 소자(620a~620c)를 포함한다. 예컨대, 서지 보호 소자는 바리스터로 구성될 수 있고, 각각의 바리스터(620a~620c)는 L(전원라인)-N(중성라인), L-G(그라운드라인), N-G 사이에 설치될 수 있다.

도 6에 도시된 서지 보호 차단 장치(600)는 차단기(610)가 서지 보호 장치(620)의 동작과 연계되어 동작하도록 구성된 것이다. 구체적으로, 차단기(610)는 서지 보호 장치(620)의 과전류시 전원을 차단하도록 구성된다.

과전류시 차단기(620)를 동작시키기 위하여 온도검출 스위치(631, 632), 과열방지 트립코일(640)이 구비된다.

과열방지 트립코일(640)에 트립 전류가 흐르면 차단기(610)에 연결된 트립 레버(미도시)가 동작하여 차단기(610)는 차단 상태로 전환된다. 차단기(610)가 일단 차단 상태로 전환되면 리셋 버튼을 눌러 리셋시키기 전에는 차단 상태를 유지한다.

온도검출 스위치(631, 632)는 서지 보호 장치(620)의 바리스터(620a~620c)에 인접하여 설치되어, 바리스터(620a~620c)의 온도를 검출한다. 즉, 바리스터(620a~620c)들 중 적어도 어느 하나의 온도가 소정의 문턱값에 이르게 되면 온도검출 스위치(631, 632)가 도통 상태로 전환된다.

여기서, 소정의 문턱값은 바리스터(620a~620c)에 흐르는 누설전류가 증가하여 초기 과열 상태(예컨대, 섭씨 100도)에 이르는 값으로 설정된다. 온도검출 스위치(631, 632)에는 그것이 도통 상태로 되는 온도를 설정할 수 있는 기능이 부가될 수 있다.

바리스터는 그 특성상 잦은 동작 또는 지속적으로 흐르는 누설 전류로 인하여 열화되어 누설 전류가 증가되고, 증가된 누설 전류로 인해 과열이 발생할 수 있는바, 과열이 발생할 때, 전원으로부터 서지 보호 장치(620)를 차단하지 못하면, 바리스터(620a~620c)가 소손될 수 있고, 화재 발생의 원인이 된다.

따라서, 본 발명에 따른 서지 보호 차단 장치(520)는 바리스터(620a~620c)의 과열 상태를 판단하여, 과열로 인한 사고가 예상되는 경우 전원을 차단할 수 있다.

한편, 순시단락 차단코일(650)은 순시적으로 단락 전류가 흐르는 경우 차단기(610)를 동작시켜 전원을 차단한다. 즉, 순시단락 차단코일(650)에 단락 전류가 흐르면 차단기(610)에 연결된 트립 레버(미도시)를 동작시켜 차단기(610)를 차단 상태로 전환시킨다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 접점 보호 장치를 구비한 비상전원 절환 장치 회로도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 계전기의 동작 파형도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 부분 확대 파형도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 접점 보호 장치를 구비한 비상전원 절환 장치는 계전기 코일 및 접점(710), 양방향 스위칭부(720), 제어신호발생부(730), 제1 서지아크흡수부(740), 제2 서지아크흡수부(750), 정류부(760), 및 직류전압변환부(770)를 포함한다.

계전기 코일 및 접점(710)은 계전기 코일(711)에 전류가 흐르면 계전기 접점은 a접점에서 b접점으로 전환된다.

양방향 스위칭부(720)는 비상전원의 인가된 상태에서, 제어신호발생부(730)의 제어신호에 따라 턴온되어 비상전원의 전압을 계전기 코일(711)에 인가하여 전류가 흐르도록 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 양방향 스위칭부(720)는 양방향 스위칭소자인 트라이액일 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 양방향 스위칭부(720)는 단방향 스위칭소자를 역병렬결합하여 구성할 수 있다.

제어신호발생부(730)는 전원전압(5볼트)의 인가에 따라 포토다이오드(731)가 발광하면, 포토트라이액(733)이 이를 수광하여 여기되고, 영 전위 검출부(735)가 비상전원 전압의 영 전위를 검출하여 영전위검출신호를 출력하면, 포토트라이액(733)이 턴온되고, 제어신호를 발생한다. 여기서, 영 전위 검출부(735)는 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제1 서지아크흡수부(740)는 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인(L) 단자(9) 사이에 고속다이오드(741), 캐패시터(743), 및 저항(745)을 포함한다. 고속다이오드(741)와 캐패시터(743)는 직렬연결되고, 직렬연결된 고속다이오드(741)와 캐패시터(743)는 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인(L) 단자(9) 사이에 병렬연결된다. 그리고 저항(745)은 고속다이오드(741)에 병렬연결된다. 여기서, 캐패시터(743) 및 저항(745)은 서지(surge) 전류 흡수용이고, 고속다이오드(741)는 아크 전류 패스용이다. 즉, 서지 전류에 비해 훨씬 빠르고 큰 아크 전류는 저항을 거치지 않고 캐패시터(743)에 직접 충전되도록 한다. 이때 캐패시터(743)의 용량은 아크 전류를 흡수하기에 충분한 정도로 족하다. 그리고, 저항(745)은 캐패시터에 충전된 전하량을 방전시킬 수 있는 값이다. 한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 캐패시터(743)는 복수개가 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있음은 당연하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 저항(745)은 복수개가 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있음은 당연하다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 고속다이오드는, 수백 헤르쯔 대역에서 동작하는 일반다이오드와 달리 수백 킬로 헤르쯔 대역에서 동작 가능하여 아크 전류를 통과시키기에 적합하다.

제2 서지아크흡수부(750)는 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인(N) 단자(7) 사이에 고속다이오드(751), 캐패시터(753) 및 저항(753)을 포함한다. 고속다이오드(751)와 캐패시터(753)는 직렬연결되고, 직렬연결된 고속다이오드(751)와 캐패시터(753)는 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인(N) 단자(7) 사이에 병렬연결된다. 그리고 저항(755)은 고속다이오드(751)에 병렬연결된다. 여기서, 캐패시터(753) 및 저항(755)은 서지(surge) 전류 흡수용이고, 고속다이오드(751)는 아크 전류 패스용이다. 즉, 서지 전류에 비해 훨씬 빠르고 큰 아크 전류는 저항을 거치지 않고 캐패시터(753)에 직접 충전되도록 한다.

정류부(760)는 교류의 비상전원을 입력받아 직류전압으로 변환한다.

직류전압변환부(770)는 정류부로부터 출력되는 소정 레벨의 직류전압으로부터 5볼트의 직류전압을 출력한다.

도 8과 도 9를 이용하여 계전기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

초고속 계전기의 경우, 비상전원이 인가되고, 계전기 코일에 전류가 흐르기 시작 한 후

에서 턴온된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 접점 보호 장치를 구비한 초고속 계전기는, 비상전원이 인가되고, 영전위가 검출되고 3헤르쯔 경과 후

즉, 45도 위상 내에서 턴온될 수 있다. 이에 따라 계전기 접점은 비상전원의 교류전압 위상 중 최대치인 90도나 270도가 아닌 지점에서 스위칭되므로 계전기 접점을 보호할 수 있다.

평상시에는 상시전원이 부하에 연결되고, 비상부하(570)는 소등된 상태이다가, 계전기(710)가 동작하면, 비상전원이 부하에 연결된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

520: 서지 보호 차단 장치
610: 차단기
620: 서지 보호 장치
630: 온도스위치
640: 과열방지 트립코일
710: 계전기 코일 및 접점
720: 양방향 스위칭부
730: 제어신호발생부
740: 제1 서지아크흡수부
750: 제2 서지아크흡수부
760: 정류부
770: 직류전압변환부

Claims

과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 서지 보호 차단 장치를 포함하는 분전반에 있어서,
상기 서지 보호 차단 장치는,
선로에 인가된 상용전원을 차단하는 차단기;
상기 차단기와 접지 사이에 병렬연결된 복수의 서지 보호 소자를 구비하는 서지 보호 장치;
상기 서지 보호 소자에 흐르는 누설전류 증가에 따른 상기 서지 보호 소자의 온도 상승을 감지하는 온도 검출 스위치; 및
상기 온도 검출 스위치의 검출 결과에 따라 상기 차단기를 동작시키는 트립 코일을 포함하고,
상기 온도 검출 스위치는 상기 서지 보호 소자에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제1항에 있어서,
상기 차단기와 상기 서지 보호 장치가 하나의 케이스 내에 수납되는 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
삭제
제1항에 있어서, 상기 온도 검출 스위치와 상기 트립 코일은 전원선(L)과 중성선(N) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제4항에 있어서,
순시 단락 전류를 감지하여 상기 차단기를 차단시키는 순시단락 차단 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
과전압 보호 장치를 내장한 메인차단기의 후단에 설치되는 비상전원 절환장치가 연결되는 분전반에 있어서,
상기 비상전원 절환장치는,
코일에 전류가 흐르면 a 접점에서 b 접점으로 연결을 전환하는 계전기 코일 및 접점;
비상전원 전압의 영전위를 검출하면 제어신호를 발생하는 제어신호발생부;
상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 턴온되어 상기 계전기 코일에 전류를 흘리는 양방향 스위칭부;
상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제1 서지아크흡수부; 및
상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제2 서지아크흡수부
를 포함하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제1항에 있어서,
상기 서지 보호 차단 장치와 비상 전원 사이에 배치되고, 내부에 구비된 계전기 접점의 단속시 제로 크로싱을 이용하여 상기 계전기의 접점을 보호하는 비상전원 절환장치를 더 포함하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제7항에 있어서, 상기 비상전원 절환장치는,
코일에 전류가 흐르면 a 접점에서 b 접점으로 연결을 전환하는 계전기 코일 및 접점;
비상전원 전압의 영전위를 검출하면 제어신호를 발생하는 제어신호발생부;
상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 턴온되어 상기 계전기 코일에 전류를 흘리는 양방향 스위칭부;
상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 전원라인(L) 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제1 서지아크흡수부; 및
상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되어 상기 비상전원 접지라인(N) 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 발생하는 서지 및 아크를 흡수하는 제2 서지아크흡수부
를 포함하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 서지아크흡수부는,
상기 비상전원 전원라인 접점(6)과 부하 전원라인 단자(9) 사이에 병렬 연결되는 제1 고속다이오드, 제1 캐패시터, 및 제1 저항을 포함하고,
상기 제1 고속다이오드 및 제1 캐패시터는 직렬연결되고, 상기 제1 저항은 상기 제1 고속다이오드에 병렬연결되며,
상기 제1 고속다이오드는 아크 전류 패스용이고, 상기 제1 캐패시터 및 제1 저항은 서지 전류 흡수용인 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제9항에 있어서, 상기 제2 서지아크흡수부는,
상기 비상전원 접지라인 접점(4)과 부하 접지라인 단자(7) 사이에 병렬 연결되는 제2 고속다이오드, 제2 캐패시터, 및 제2 저항을 포함하고,
상기 제2 고속다이오드 및 제2 캐패시터는 직렬연결되고, 상기 제2 저항은 상기 제2 고속다이오드에 병렬연결되며,
상기 제2 고속다이오드는 아크 전류 패스용이고, 상기 제2 캐패시터 및 제2 저항은 서지 전류 흡수용인 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제10항에 있어서, 상기 제어신호발생부는,
상기 비상전원을 이용하여 생성되는 전원전압의 인가에 따라 발광하는 포토다이오드;
상기 비상전원의 영전위를 검출하여 영전위검출신호를 출력하는 영전위검출부; 및
상기 포토다이오드의 발광에 대응하여 여기하고, 상기 영전위검출신호에 턴온되어 제어신호를 생성하는 포토트라이액
을 포함하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.
제11항에 있어서, 상기 양방향 스위칭부는,
양방향 스위칭 소자 또는 역병렬 결합된 단방향 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 다중 보호 장치를 구비한 분전반.